焊线制造技术

本发明专利技术的焊线，即使在被覆层（2）上产生龟裂也极力抑制芯材（1）的抗氧化性变差。是用于通过球焊法将集成电路元件的电极（a）与电路配线基板的导体配线（c）进行连接的、线径（L）12μm~50.8μm的焊线（W）。向由99.99质量%以上的铜构成的芯材（1），为了提高抗氧化性添加Au或铂族中的至少1种以上，为了提高电阻添加P，在该芯材（1）的外周整面形成抗氧化性的Pt或Pd的厚度（t）0.02～0.09μm的被覆层（2）。该焊线因P的添加而电阻值变高，火花以低电流·短时间稳定地形成FAB。在芯材（1）中添加了Au或铂族，因此不与P生成化合物，保证抗氧化性提高效果。因此，即使在该被覆层上产生龟裂，也极力抑制由该龟裂导致的芯材的抗氧化性变差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种焊线及其制造方法，该焊线用于通过球焊法将1C、LSI、晶体管等集成电路元件上的电极与引线框、陶瓷基板、印制电路基板等电路配线基板的导体配线进行连接。
技术介绍
基于这种球焊法的连接方法，通常为图I (a) (h)中示出的形态，从该图的(a)示出的将金属线W插通于毛细管10a，在其前端形成球(FAB :Free Air Ball)b的状态，打开夹10b，使毛细管IOa朝向集成电路元件的电极a下降。此时，球(FAB) b被捕捉在毛细管IOa内，焊接在电极a上。球b与作为靶的电极a接触时(毛细管IOa到达电极a时)，毛细管IOa夹住球b，对球b施加热、加重、超声波，由此使球b与电极a固相接合,形成第I点焊接(1st bond)而与电极a粘接(第I接合，图I (b))。形成第I点焊接，则毛细管IOa上升至一定高度后(该图的(c))，移动至导体配线 c的正上方(该图的(d) (e))。此时，为了形成稳定的环线，有时使毛细管IOa进行特殊的转动而进行赋予金属线W “弯曲”的动作(参照该图的(d)的从点划线到实线)。到达导体配线c的正上方的毛细管10a，朝向导体配线c下降，将金属线W向导体配线(第2靶)c按压(该图(e) (f))。与此同时，对该按压部位施加热、加重、超声波，由此使金属线W变形,形成用于使金属线W与导体配线c接合的针脚焊接(stitch bond)和在下一步骤中确保线尾(tail)的线尾焊接(tail bond)(第2接合，图I (f))。形成这两个焊接后，毛细管IOa以留下金属线W的状态上升，在毛细管IOa的前端确保一定长度的线尾后，关闭夹IOb (夹住金属线W)，从线尾焊接的部分拉断金属线W (图I (g))。毛细管IOa上升到所需要的高度后停止，对该毛细管IOa的前端确保的金属线W的前端部分，用放电棒g施加高电压，迸出火花(放电)，利用该热熔化金属线W，该熔化的金属线材料因表面张力成为接近球状的球b而凝固(图I (h))。在以上的作用下结束一个循环，之后，通过相同的作用，对电极a与导体配线c进行基于球焊法的连接。在基于该球焊法的连接中，对于焊线W，主要使用金线，但由于金价格高，所以近年来开始使用铜纯度99. 9质量％以上(3N)的廉价的铜线。此时，因铜在裸露的状态下容易发生表面的氧化，所以在该氧化成为问题的场合，如图2所示，使用将抗氧化金属2覆盖在由铜线构成的芯材I上而成的线。作为该覆盖金属(被覆层)2，采用金(Au)、钼(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镍(Ni)等(专利文献I 3)。专利文献I:日本特开2003-133361号公报专利文献2:日本特开2004-64033号公报专利文献3:日本特开2007-12776号公报专利文献4:日本特开2009-140953号公报在由该金属覆盖的铜线构成的焊线W中，伴随着基于近年的电子部件的小型化等的集成电路元件间的极小化，需要使上述球b更小，因此对于焊线W也期望小直径，由此，优选使其直径L为50 μ m以下(专利文献I段落0009)。另外，在与集成 电路元件的电极a的连接中，如果球b为向下的矛状(倒圆锥状)，则将上述球b向电极a按压时，该球b的尖端有可能损坏电极a，因此优选球b尽可能为圆球形。为了提高该球b的球度，在使上述被覆层2的厚度t设为芯线直径的O. 001以下(专利文献I权利要求I )，或者同样地使被覆层2的厚度t设为O. 001 O. 02 μ m (专利文献3权利要求I )，或者用比芯材I的铜熔点高的抗氧化金属形成被覆层2 (专利文献2段落0014)。并且，在以有机基板为基础的BGA(Ball Grid Array)等中，如果增高加热温度(载台温度)，则产生翘曲使焊接性显著变差。因此，即使降低上述金属线W与电极a或导体配线c的接合时的加热温度(载台温度)、例如降至150°C左右，也要进行用于保证充分的接合强度的各种处理，例如在热处理后进行拉丝加工等(专利文献3段落0020，同0054等)。另外，还公开有在芯材I的铜中添加磷(P)、硼(B)、铋(Bi)、锡(Sn)、银(Ag)、锰(Mg)，使peel试验(剥离试验)中的断裂伸长率增加，并且利用在球的熔融时该P等添加金属与形成被覆层2的抗氧化性金属的协同效果，从而提高球的球度的技术(专利文献4段落0055)。
技术实现思路
如上所述，对于用抗氧化金属覆盖铜线而成焊线W，一直以来在进行各种研究并相应地获得了好评，但基于近年的低成本化，在作业的高速化的要求中，进一步需求作业的稳定性，例如需求下述连续焊接性、FAB的稳定性等。为了提高其作业的稳定性，可考虑提高芯材I的电阻值，在该情况下，可选择上述P等。通过提高其电阻值，能够以低电流 短时间进行FAB形成时的火花。但是，在添加该P等时，抗氧化性有可能变差。另外，如果使作业高速化，则在利用上述球焊法的连接中，如图I (e) (f)中示出地使毛细管IOa朝向导体配线c下降，将金属线W向导体配线(第2靶)c按压，使金属线W像虾尾那样弯曲(参照该图(f))时，伴随着其弯曲有时在被覆层2上产生龟裂。如果被覆层2上产生龟裂，则该龟裂位置的抗氧化性变差，该图的(h)中的形成球b时，该圆球的形成会有问题。本专利技术将提高焊线W的电阻值的同时防止抗氧化性的降低作为第I课题，将即使产生上述龟裂也极力抑制抗氧化性变差作为第2课题。为了实现上述第I课题，本专利技术首先添加上述的被认为可提高电阻值的P、B、Bi、Sn、Ag、Mg 中的 Po通过该P的添加使电阻值变高，通过以低电流·短时间稳定地供给FAB形成时的火花，能够进行该FAB形成。对于P，即使添加也具有加工热稳定性，并且通常作为Cu-P合金销售，其容易得至|J，并且容易得到所需要的添加量。与此相对，B的热稳定性差，因此不易添加，Bi从环境方面出发不理想，Sn存在因溶解而出现烟尘的问题，Ag易氧化，可靠性差，Mg的蒸气压低，存在难以添加的问题。接着，作为上述抗氧化材料，可考虑上述Au、Pt、Pd、Ag、Ni或Fe (铁)、Cr (铬)、Mn等，其中，Ag、Ni、Fe、Mn容易与P生成化合物(Ag-P、Ni-P、Fe-P、Cr-P、Mn-P),因此即使添加也对抗氧化性的提高没有帮助。因此，添加了即使熔融也不与P化合的Au或Ru、Rh、Pd、0s.Ir.Pt的钼族(Pt族)中的至少I种以上。此时，从容易添加所需的量的观点出发，更优选I种，优选最多2种。这样，只要是不与P化合的Au或Pt族，就能够实现由P的添加得到的电阻值的提高的同时也能够实现由Au等的添加得到的抗氧化性的提高。该P的添加量和Au等的添加量，在能够得到其效果的范围通过实验等适当地设定即可，例如，对于P，为2 250ppm;对于Au等，为总计I IOOppm0如果低于P :2ppm，则有时无法实现电阻值的提高，无法得到以低电流·短时间形成球的效果，如果超过250ppm，则·电阻值上升过高，有可能阻碍将信号从Si芯片等元件(电极a)传递到导线(导体配线c)这样的作为焊线的功能，并且有可能在上述第I接合时的电极a上产生裂纹(芯片裂纹)。如果Au等超过lOOppm，则金属线W的强度变得过高，可能成为第I接合时的芯片裂纹的原因，如果低于lppm，则可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：长谷川刚，
申请(专利权)人：大自达电线株式会社，
类型：
国别省市：