用于球焊的金合金线制造技术

提供了用于球焊的金合金线，金合金包含：１０－５０ｐｐｍ质量的镁（Ｍｇ）；５－２０ｐｐｍ质量的铕（Ｅｕ）；２－９ｐｐｍ质量的钙（Ｃａ）；和剩余部分，该剩余部分是具有最小９９．９９８质量％纯度的金（Ａｕ）。在该用于球焊的金合金线中，钙（Ｃａ）的添加量最大是铕（Ｅｕ）的添加量的一半。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于球焊的金合金线，并且涉及在线伸长率为4%时具 有优异的拉伸试验断裂载荷的金合金线(在下文，记作线强度)；所 述金合金线具有以下优点形成熔融球时在熔融球的整个表面上具有 较少的由氧化物产生的污染和缩孔；通过熔化形成的球具有优异的形 状稳定性(在下文，记作熔融球的成形性)；在将熔化形成的球进行 球焊时，压接球形状具有优异的圆度(在下文，记作压接球形状的圆 度)；并且对于将线键合，具有优异的针脚式键合性，所述将线键合 是通过用毛细管将其压着框架、基材等进行(在下文，记作针脚式键 合性)。
技术介绍
在将IC芯片上的电极与外部引线连接时，通过线进行互连的引线 键合方法是已知的。在这些方法中，就将IC芯片上的铝电极与引线进 行键合的方法而言，热超声键合和超声键合起主要作用。在本文中，通常通过球焊键合方法进行热超声键合。通过转载专 利文献l中图l所示的图，对按照球焊键合方法的键合方法进行了描 述。如图1A中所示，将线2插入毛细管1内，将线2的顶端布置成面 对电炬3，并且在该状态下，在线2和电炬3之间发生放电，从而加 热且熔化线2的顶端，由此形成球4。随后，如图1B中所示，使毛细管1下降，以将所述球4按压并键 合到IC芯片6的铝电极5上。此时，通过毛细管1给予超声振动(尽 管未示出)，并且用加热部件加热IC芯片6。因此，球4被热压接， 从而变为压接球4，。然后，如图1C中所示，毛细管1在沿预定轨迹拉伸的同时，移动 到外部引线8上并在其上下降。此时，通过毛细管1给予超声振动(虽 然未示出)，并且用加热部件加热外部引线8。从而热压线2的边侧。 通过热压进行的键合称作针脚式键合。随后，如图1D中所示，升高夹持器7，并同时夹住线2，从而将 线2截断。因此，完成线连接。在用于球焊的一般金合金线中，线强度、熔融球成形性、压接球 形状的圆度和针脚式键合性需要经受住实际应用。用于球焊的一般金 合金线的伸长率设为2-6%。然而，当考虑到环成形性时，伸长率理想 地是最小3%，并且特别理想地是4、对用于键合楔形物的金合金线，在专利文献l中，开发了这样的 金合金线，在该金合金线中，向高纯度金添加1-100 ppm质量的钾(Ca)， 即金合金线的金纯度为最小99. 9质量％，抗张强度为最小33. 0kg/mm2， 并且伸长率为1-3%。该金合金线具有优异的高温键合强度，适合于IC 芯片的高密度线连接，并且还可通过楔焊而被良好地键合。然而，当该金合金线用作球焊线时，压接球形状的圆度劣化，且 因此不能够进行稳定的球焊。另外，在伸长率低时，环的^_不易于 拉制。因此，环成形性劣化。其结果是，应用限于楔焊。;k制了金 合金线用于半导体器件的范围。另一方面，在专利文献2中，实施例13公开由如下构成的焊线 29 ppm质量的镁(Mg); 10 ppm质量的钙(Ca); 8 ppm质量的铕(Eu); 和剩余部分，该剩余部分是纯度为99. 999%的高纯度金。该焊线的特 征在于，在半导体组装时不易于产生线断裂，并且半导体器件的组装 成品率不降低。然而，虽然该焊线具有优异的线强度，但如稍后所述的对比例2 中所显而易见的，压接球形状的圆度差，并且不能认为针脚式键合性 是令人满意的。专利文献1:日本专利No. 3657087专利文献2: JP-A-H10-004114
技术实现思路
本专利技术要解决的问题鉴于上述情况，本专利技术的目的是提供这样的金合金线，该金合金 线与现有技术类似地具有优异的熔融球成形性、针脚式键合性和线强 度，但其另外具有优异的压接球形状圆度并且可与半导体器件的高密 度线连接相容。解决问题的方法通过对具有优异线强度的金合金线进行大量研究，本专利技术人最近发现，当微量的添加钓(Ca)最大是銪(Eu)的量的一半时，包括 Ca-Mg-Eu预定范围内的微量添加元素系统的金合金，或者包括 Ca-Mg-Eu-Sn的微量添加元素系统的金合金，表现出优异的线强度、 熔融球成形性、压接球的圆度和针脚式键合性的效果，且因此实现了 本专利技术。具体地，根据本专利技术，提供了用于球焊的金合金线，金合金包含 10-50 ppm质量的镁(Mg); 5-20 ppm质量的铕(Eu); 2-9 ppm质量的 钓(Ca);和剩余部分，该剩余部分是具有最小99.998质量％纯度的金 (Au)，其中钾(Ca)的添加量最大是铕(Eu)的添加量的一半。根据本专利技术，提供了用于球焊的金合金线，金合金包含10-50 ppm 质量的镁(Mg); 1-30 ppm质量的锡(Sn); 5-20 ppm质量的铕(Eu); 2-9 ppm质量的钙(Ca);和剩余部分，该剩余部分是具有最小99. 998 质量％纯度的金(Au)，其中添加钙(Ca)的量最大是铕(Eu)的量的一半。根据本专利技术，提供了用于球焊的金合金线，金合金包含10-50 ppm 质量的镁(Mg); 5-20 ppm质量的铕(Eu); 2-9 ppm质量的钙(Ca);和 剩余部分，该剩余部分是具有最小99. 998质量。/。纯度的金(Au)，其中 添加钓(Ca)的量最大是铕(Eu)的量的一半，并且添加的微量铕(Eu)和 钓(Ca)的总量最大是25 ppm质量。根据本专利技术，提供了用于球焊的金合金线，金合金包含10-50 ppm质量的镁(Mg); 1-30 ppm质量的锡(Sn); 5-20 ppm质量的铕(Eu); 2-9 ppm质量的钙(Ca);和剩余部分，该剩余部分是具有最小99. 998 质量X纯度的金(Au)，其中添加钙(Ca)的量最大是铕(Eu)的量的一半， 并且添加的微量铕(Eu)和钾(Ca)的总量最大是25 ppm质量。 在优选模式中，添加15-40 ppm质量的微量添加的镁(Mg)。本专利技术的效果根据依照本专利技术的用于球焊的金合金线，包括Ca-Mg-Eu预定范围 内的微量添加元素系统的金合金，或者包括Ca-Mg-Eu-Sn的微量添加 元素系统的金合金，表现出优异的线强度、针脚式键合性、压接球形 状的圆度和熔融球成形性的效果，并且有效改善半导体器件的生产率。 特别地，在安装QFP或QFN封装等中(其中由于难以将元件固定在针 脚式键合部分中而认为针脚式键合是困难的)，稳定的键合是可能的， 且因此有效改善半导体器件的生产率。附图说明图1A、 1B、 1C和1D是按球焊方法分别说明键合方法的示意图。 图2A和2B分别显示了根据球焊方法和针脚式鍵合方法的鍵合部 分的形状和尺寸。图3是用于说明焊线的键合强度测量的示意图。图4是显示用本专利技术的球焊所用金合金线进行球焊的实例的照片。图5是显示用本专利技术的球焊所用金合金线进行针脚式键合的实例 的照片。参考数字的说明 1毛细管 2线 3电炬5 Al电极6 IC芯片 7夹持器8外部引线D线直径L压接球直径L2断裂(collapse)宽度具体实施方式在本专利技术中，添加微量元素的类型很少并且其构成范围窄且受限 制。本专利技术的添加微量元素配比平衡的破坏可不利地影响线强度、针 脚式键合性、压接球形状的圆度或熔融球成形性。因此，金(Au)的纯 度理想地尽可能高。在本专利技术的合金系统中，当除金以外的添加微量 元素和杂质元素的总和小于100 ppm质量时，焊线可显示为具有最小 99. 99质量％纯度的高纯度金的焊线，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于球焊的金合金线，金合金包含：　１０－５０ｐｐｍ质量的镁（Ｍｇ）；　５－２０ｐｐｍ质量的铕（Ｅｕ）；　２－９ｐｐｍ质量的钙（Ｃａ）；和　剩余部分，该剩余部分是具有最小９９．９９８质量％纯度的金（Ａｕ），其中　 钙（Ｃａ）的添加量最大是铕（Ｅｕ）的添加量的一半。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田满生，手岛聪，桑原岳，
申请(专利权)人：田中电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]