合金线材及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种电子封装用合金线材，其材质是选自由银-金合金、银-钯合金、银-金-钯合金所组成的群组中的任意一种，以及在此合金基材表面上再镀有一层或多层由纯金、纯钯、金-钯合金薄膜所组成的群组中的任意一种，此合金线材为面心立方晶相的多晶结构并且具有复数个晶粒，此合金线材的线材中心部位具有长条形晶粒或等轴晶粒，并且另外的部位由等轴晶粒构成，并且具有退火孪晶的晶粒的数量，占此合金线材的所有晶粒数量的20%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种合金线材及其形成方法，特别是涉及一种用于电子封装引线接合的合金线材及其形成方法。
技术介绍
引线接合为半导体封装及发光二极管(LED)封装的工序上极为重要步骤，引线接合线材除了提供芯片与基板的 讯号与功率传输，也可兼具散热功能。因此，作为引线接合的金属线材必须有极佳的导电性与导热性，并且需要有足够的强度与延展性。但为了避免引线接合的热压过程导致芯片破裂，同时使线材与焊垫接触良好以确保良好的接合性，线材的硬度不能太高，而由于封装的高分子封胶常含有腐蚀性氯离子，且高分子封胶本身具有环境吸湿性，线材必须有良好的抗氧化性与耐腐蚀性。此外，引线接合的第一接点(焊球点)从熔融状态冷却至室温过程会有高热量经由线材传出，因而，在焊球点附近的线材产生热影响区(Heat Affected Zone)，也即此区域的线材将因为热量堆积而发生晶粒成长现象，产生局部的粗大晶粒，这些局部的粗大晶粒强度较低，导致拉线试验(Wire PullTest)时，线材会由此热影响区断裂而影响接合强度。当半导体或发光二极管封装完成，产品在使用过程，通过线材的高电流密度也可能带动内部原子产生电迁移现象(ElectronMigration)，使得线材一端形成孔洞，因而降低导电性与导热性，甚至造成断线。现今，电子产业使用的引线接合线材以纯金与纯铝为主(请参考:GeorgeG.Harman, Reliability and Yield Problems of Wire Bonding inMicroelectronics, National Institute of Standards and Technology, 1991 byInternational Society for Hybrid Microelectronics, p.49-89.X 最近，也有使用纯铜线(请参考:1.美国专利早期公开US20060186544A1 ;2.美国专利公告US 4986856)、铜线镀金(请参考:美国专利公告US 7645522B2)、铜线镀钯(请参考:美国专利早期公开US20030173659A1)、铜线镀钼(请参考:美国专利早期公开US20030173659A1)或铝线镀铜(请参考:美国专利公告US 6178623B1)的复合金属线材。这些公知引线接合金属线材的内部组织均为等轴的微细晶粒(Fine Grain)，此种传统微细晶粒组织可提供足够的拉伸强度与延展性，但是微细晶粒本身存在大量的高角度晶界(High Angle Grain Boundary),这些高角度晶界会阻碍电子的传输，因而增加线材的电阻率，同时也降低线材的导热性。另一方面，这些高角度晶界具有较高界面能，也提供了环境氧化、硫化及氯离子腐蚀的有利路径，使封装后的电子产品可靠度降低。此外，这种公知微细晶粒组织金属线材在引线接合过程中很容易在第一接点(焊球点)附近形成热影响区，降低引线接合强度，同时在半导体或发光二极管产品使用时也很容易产生电迁移现象，这些都是造成一般公知引线接合封装产品的品质及可靠度劣化的主要原因。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种合金线材，其材质是选自由银-金合金、银-钯合金、银-金-钯合金所组成的群组中的任意一种，此合金线材为面心立方晶相的多晶结构并且具有复数个晶粒，此合金线材的线材中心部位具有长条形晶粒或等轴晶粒，并且另外的部位由等轴晶粒构成，并且具有退火孪晶(Annealins Twin)的晶粒的数量，占上述合金线材的所有晶粒数量的20%以上。在上述合金线材中，较优选为:上述银-金合金的金含量为0.01 30.00wt%,余量为银；上述银-钯合金的钯含量为0.0fl0.00wt%,余量为银；上述银-金-钯合金的金含量为(λ 0Γ30.00wt%、钯含量为(λ ΟΓ Ο.00wt%，余量为银。在上述合金线材中，上述合金线材的线径较优选为1(Γ50 μ m。本专利技术又提供一种合金线材，包含:一基材线材,其材质是选自由银-金合金、银-钯合金、银-金-钯合金所组成的群组中的任意一种，上述基材线材为面心立方晶相的多晶结构并且具有复数个晶粒，此基材线材的线材中心部位具有长条形晶粒或等轴晶粒，并且另外的部位由等轴晶粒构成，并且具有退火孪晶的晶粒的数量，占上述合金线材的所有晶粒数量的20%以上；以及一层或多层薄膜金属镀层镀于上述基材线材上，上述镀层的材质是选自由实质上的纯金、实质上的纯钯、金-钯合金所组成的群组中的任意一种。在上述合金线材中，较优选为:上述银-金合金的金含量为0.01 30.00wt%,余量为银；上述银-钯合金的钯含量为0.0fl0.00wt%,余量为银；上述银-金-钯合金的金含量为0.01 30.00wt%、钯含量为0.01 10.00wt%,余量为银；以及在上述银-金、银-钯、银-金-钯合金表面上再镀有一层或多层厚度0.Γ5.0 μ m的薄膜，其材质选自由实质上的纯金、实质上的纯钯、金-钯合金所组成的群组中的任意一种 。在上述合金线材中，上述合金线材的线径较优选为1(Γ50 μ m。本专利技术又提供一种合金线材的制造方法，包含:提供一粗线材，上述粗线材的材质是选自由银-金、银-钯、银-金-钯合金所组成的群组中的任意一种；以N道的冷加工成形步骤，逐次缩减上述粗线材的线径，成为线径小于上述粗线材的线径的一细线材，在上述冷加工成形步骤的第(N-1)道及第N道中，相对于前一道冷加工成形步骤后的中间材料的变形量为1%以上、不超过15%，其中N为大于或等于3的正整数；在上述冷加工成形步骤的第(N-1)道与第N道冷加工成形步骤之间进行的第(N-1)道退火步骤的退火温度为0.5ΤπΓθ.7Tm、退火时间为f 10秒，其中Tm为上述粗线材的材质的绝对温标的熔点；以及在上述冷加工成形步骤的第N道冷加工成形步骤之后进行的第N道退火步骤的退火温度比上述第(N-1)道退火步骤的退火温度高2(T10(TC、退火时间为2飞O秒，使上述细线材成为面心立方晶相的多晶结构而具有复数个晶粒，线材中心部位为长条形晶粒或等轴晶粒，并且，另外的部位为等轴晶粒，并在上述晶粒的至少一部分形成退火孪晶，并且，具有退火孪晶的晶粒的数量，占上述细线材的所有晶粒数量的20%以上。在上述合金线材的制造方法中，上述冷加工成形步骤较优选为抽线、挤型或上述的组合。在上述合金线材的制造方法中，上述粗线材的提供，较优选为包含下列步骤:将上述粗线材的材质的原料加热熔融后，经浇铸而成为一铸锭；以及对上述铸锭进行冷加工，制成上述粗线材。在上述合金线材的制造方法中，上述粗线材的提供，较优选为包含下列步骤:将上述粗线材的材质的原料加热熔融后，以连续铸造的方式，制成上述粗线材。在上述合金线材的制造方法中，在上述将粗线材冷加工成形为细线材步骤之前，较优选为更包含通过电镀、蒸镀或溅镀在该粗线材的表面镀上一层或多层薄膜金属，此镀层的材质是选自由实质上的纯金、实质上的纯钯、金-钯合金所组成的群组中的任意一种。在上述合金线材的制造方法中，在上述倒数第一道退火步骤之后，较优选为更包含通过电镀、蒸镀或溅镀在上述细线材的表面镀上一层或多层薄膜金属，此镀层的材质是选自由实质上的纯金、实质上的纯钯、金-钯合金所组成的群组中的任意一种。在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合金线材，其材质是选自由银?金合金、银?钯合金、银?金?钯合金所组成的群组中的任意一种，该合金线材是面心立方晶相的多晶结构并且具有复数个晶粒，在该合金线材的线材中心部位具有长条形晶粒或等轴晶粒，并且另外的部位由等轴晶粒构成，并且，具有退火孪晶的晶粒的数量，占该合金线材所有晶粒数量的20%以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李俊德，蔡幸桦，庄东汉，
申请(专利权)人：乐金股份有限公司，
类型：发明
国别省市：