本发明专利技术的目的是提供具有高抗拉强度、伸长，并且硬度小的铜接合线。作为解决本发明专利技术课题的方法涉及一种铜接合线，其特征在于，由软质低浓度铜合金材料构成，所述软质低浓度铜合金材料包含选自由Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn和Cr所组成的组中的添加元素且其余部分为铜和不可避免的杂质，所述铜接合线的晶体组织从至少表面向内部直至线径的20%的深度为止的平均晶粒尺寸为20μm以下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有高抗拉强度、伸长率，并且硬度小的新的铜接合线。
技术介绍
一直以来，在将半导体元件的电极与外部引线连接的接合线中，使用了 Au线或Al合金线。特别是，在树脂模类型的半导体元件中，从连接可靠性的观点出发，使用了Φ O. 025mm左右的Au线。此外，近年来，作为汽车用功率模块的接合线，使用了 Φ O. 3mm左右的Al线。Au线具有优异的导电性、耐蚀性、软质性，另一方面成本非常高。因此，提出了将铜(Cu)作为原材料的接合线。专利文献I中已知通过电解精炼和区域熔炼法(zone melting法)而高纯度化成纯度99. 999质量％以上的接合用铜细线。专利文献2中显示了一种铜接合线，其使用反复纯化而使不可避免的杂质为IOppm以下的无氧铜，由包含选自由T1、Zr、Hf、V、Cr、Mn和B所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，利用200 300°C、1 2秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m。专利文献3中显 示了 Hv为41.1 49. 5的铜接合线，其使用反复纯化而使不可避免的杂质为IOppm以下的无氧铜，由包含选自由Mg、Ca、Be、Ge和Si所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，利用200 300°C、1 2秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m。专利文献4 7中显示了使用反复纯化而使不可避免的杂质为5ppm以下或IOppm以下的无氧铜，由包含选自由S、Se、Te、Ag所组成的组中的添加元素且其余部分为铜的铜合金构成，热轧、冷轧后，专利文献4中利用250 350°C、0. 5 1. 5秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m的铜接合线，专利文献5中利用300 400°C、1 2秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m的铜接合线，专利文献6中利用300 400°C、1 2秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m的铜接合线，专利文献7中利用250 380°C、1. 5秒的光亮热处理而制造成直径25 μ m的铜接合线。专利文献8中显示了一种半导体集成电路元件配线用接合线，其在纯度99. 99质量％以上且小于99. 999质量％的铜芯材上以整体的30 70体积％被覆有99. 999质量％以上的铜。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭60-244054号公报专利文献2 :日本特开昭61 - 259558号公报专利文献3 :日本特开昭61-258463号公报专利文献4 :日本特开昭62-22469号公报专利文献5 :日本特开昭61-224443号公报专利文献6 :日本特开昭62-2645号公报专利文献7 日本特开昭62-94969号公报专利文献8 :日本特开昭63-236338号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献I中的由纯度99. 99质量％水平的OFC构成的接合线由比Au硬的Cu构成，因此如果使用该接合线，例如，与半导体元件(作为一例，硅芯片)上设置的作为电极焊盘的铝焊盘接合，则对铝焊盘带来破坏。为了减少对铝焊盘的破坏，如果对铝焊盘施加过剩的热能使得OFC进一步软质化，则由于接合线的硬度与接合线的伸长、抗拉强度处于消长的关系，因此虽然接合线的硬度减少，但同时接合线的伸长降低，此外，随着接合线的晶体组织(尺寸)粗大化，抗拉强度也降低。S卩，如果接合线的伸长降低，则接合线本身的变形能力降低，因此有可能由于由线接合后树脂密封之后接合线与密封树脂材的热膨胀差所产生的应力而损害接合线与接合对象物之间的连接可靠性，并且有可能从线轴向接合部供给线时易于发生所谓线卷曲等卷曲行为，操作特性降低。此外，另一方面，如果接合线的抗拉强度降低，则在进行接合的情况下，有时在接合时形成的熔融球的正上部(球颈部)的 接合线发生强度降低，导致断裂。此外如果接合线的抗拉强度降低，则有可能在反复经受温度循环时，由于上述的接合线与密封树脂材的热膨胀差而导致接合线断裂。即，作为接合线的疲劳特性降低。为了解决这样的问题，专利文献2、3中，通过在99. 999质量％以上的高纯度铜中添加微量(I IOppm)的添加元素，在专利文献4 7中，通过在99. 999质量％以上的高纯度铜中添加微量(几ppm)的添加元素，从而调整接合线的伸长率、抗拉强度和接合线的原材料的硬度的平衡的尝试部分地进行了，但对于将该导体原材料进行拉丝加工和退火处理后的导体本身而言，其硬度小，无法实现维持软质的特性并且兼备高伸长特性和抗拉强度的铜导体，仍有改善的余地。另外，专利文献8中，与专利文献I同样地为由纯度99. 99质量％水平的OFC构成的接合线，如果与半导体元件上设置的作为电极焊盘的铝焊盘接合，则对铝焊盘带来破坏。本专利技术的目的是提供比无氧铜低成本，而且具有高导电性、抗拉强度和伸长率，并且硬度小的铜接合线。用于解决课题的方法本专利技术涉及一种铜接合线，其特征在于，是由软质低浓度铜合金材料构成的铜接合线，所述软质低浓度铜合金材料包含选自由T1、Mg、Zr、Nb、Ca、V、N1、Mn和Cr所组成的组中的添加元素且其余部分为铜，所述铜接合线的晶体组织从其表面向内部直至线径的20%的深度为止的平均晶粒尺寸为20 μ m以下。此外，本专利技术的铜接合线优选包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、超过2质量ppm且为30质量ppm以下的氧、和4质量ppm以上55质量ppm以下的钛。此外，本专利技术的铜接合线优选具有与实施了退火处理的无氧铜线相同或其以下的硬度，并且，伸长率的值的平均值具有比无氧铜线高1%以上的伸长率的值。此外，优选具有与实施了上述退火处理的无氧铜线相同或其以上的抗拉强度，并且，硬度的值具有比无氧铜线低2Hv以上的值。此外，本专利技术的铜接合线优选电导率为98%IACS以上，硫⑶和钛(Ti)作为TiO、Ti02、TiS或具有Ti 一 O — S结合的化合物、或者Ti0、Ti02、TiS或具有Ti 一 O — S结合的化合物的凝聚物被包含，其余部分的Ti和S作为固溶体被包含。 此外，优选上述TiO、TiO2, TiS、T1-O-S的形式的化合物或凝聚物分布在晶粒内，TiO具有200nm以下的尺寸，TiO2具有IOOOnm以下的尺寸，TiS具有200nm以下的尺寸，T1-O-S的形式的化合物或凝聚物具有300nm以下的尺寸，500nm以下的粒子为90%以上。本专利技术的铜接合线可以通过下述制造方法来制造，所述制造方法包括以下工序将包含选自由T1、Mg、Zr、Nb、Ca、V、N1、Mn和Cr所组成的组中的添加元素的软质低浓度铜合金材料在1100°C以上1320°C以下的熔铜温度制成熔液的熔液制造工序；由上述熔液制作盘条(wire rod)的盘条制作工序；在880°C以下550°C以上的温度对上述盘条实施热轧的热轧工序；以及对经过上述热轧工序的上述盘条实施拉丝加工的拉丝加工工序。本专利技术的铜接合线的制造方法中，优选上述添加元素为4质量ppm以上55质量ppm以下的Ti,上述软质低浓度铜合金材料包含2质量ppm以上12质量ppm以下的硫、和超过2质量ppm且为30质量ppm以下的氧。本专利技术的铜接合线的制造方法中，优选上述软质低浓度铜合金材料的软化温度以Φ2. 6mm的尺寸为130°C以上148°C以下。(铜接合线的构成)(本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铜接合线，其特征在于，由软质低浓度铜合金材料构成，所述软质低浓度铜合金材料包含选自由Ti、Mg、Zr、Nb、Ca、V、Ni、Mn和Cr所组成的组中的添加元素且其余部分为铜，所述铜接合线的晶体组织从至少其表面向内部直至线径的20%的深度为止的平均晶粒尺寸为20μm以下。
【技术特征摘要】
2011.07.21 JP 2011-1603551.一种铜接合线，其特征在于，由软质低浓度铜合金材料构成，所述软质低浓度铜合金材料包含选自由T1、Mg、Zr、Nb、Ca、V、N1、Mn和Cr所组成的组中的添加元素且其余部分为铜，所述铜接合线的晶体组织从至少其表面向内部直至线径的20%的深度为止的平均晶粒尺寸为20 μ m以下。2.根据权利要求1所述的铜接合线，其特征在于，含有超过2质...
【专利技术属性】
技术研发人员：佐川英之，青山正义，黑田洋光，鹫见亨，藤户启辅，冈田良平，
申请(专利权)人：日立电线株式会社，
类型：发明
国别省市：
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