接合线的制作方法

本发明涉及一种以Ag(银)为主成分的接合线(Bonding Wire)。

背景技术：

半导体元件上的电极与基板的电极的接线所使用的接合线一般非常细，因此，利用导电性良好且加工性优异的金属材料来制造。特别是从化学稳定性、在大气中的操作容易度的方面考虑，一直以来广泛使用以Au(金)为主成分的接合线。但是，以往的以Au为主成分的接合线的质量的99％以上为Au，价格昂贵。因此，提出了以比Au廉价的Ag为主成分的接合线(例如，下述专利文献1和2)。Ag与Au相比，光反射率高，如果将以Ag为主成分的接合线用于LED等发光元件的接线，则也具有能够使发光效率提高的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-151350号公报

专利文献2：日本特开2014-96403号公报

技术实现要素：

在上述专利文献1和2的接合线中，为了使通过放电加热等而形成于接合线的前端的金属球(Free Air Ball，以下，简称为FAB)的形成性、拉丝加工性、耐热性良好，添加有Au、Pd(钯)、Ca(钙)、稀土元素等元素。

但是，上述专利文献1和2的接合线与仅由Ag构成的接合线相比，光反射率低，未达到充分地满足最近对于发光效率提高的要求。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种接合线，在以Ag为主成分的接合线中，能够在抑制光反射率降低的同时使拉丝加工性、FAB形成性、耐热性良好。

为了解决上述问题，本发明的接合线的选自Au和Pd中的1种或2种元素的含量的合计为0.5质量％～1.0质量％，Ca的含量为50质量ppm～100质量ppm，剩余部分由Ag构成。

本发明涉及的接合线的Au的含量可以为0.5质量％～1.0质量％。

本发明涉及的接合线的Ca的含量可以为60质量ppm～90质量ppm。

根据本发明，在以Ag为主成分的接合线中，能够抑制光反射率降低并且使拉丝加工性、FAB形成性、耐热性良好。

附图说明

图1是产生了HAZ(Heat Affect Zone，热影响区)的接合线的表面晶体组织的显微镜照片。

图2是将制作有FAB的线W放大而表示的图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式涉及的接合线进行说明。

本实施方式的接合线含有0.5质量％～1.0质量％的选自Au(金)和Pd(钯)中的1种或2种元素以及50质量ppm～100质量ppm的Ca(钙)，剩余部分由Ag(银)构成。接合线的线径可根据用途而制成各种尺寸。例如，接合线的线径可以为5μm～150μm。

具体而言，构成接合线的Ag可以含有在精制方面不可避免地存在的杂质，例如Pd、Bi(铋)、Cu(铜)、Fe(铁)等。另外，接合线的本征电阻优选为2N(纯度99％)的Au制的接合线的本征电阻(3.0μΩ·cm)以下。从该观点考虑，优选使用纯度99.9质量％以上的Ag制作构成接合线的Ag合金。

通过含有Au和Pd，可使FAB形成性和拉丝加工性提高。通常，如果使用由高纯度的Ag构成的接合线而制作FAB，则难以稳定地得到真球度高的FAB。另外，高纯度的Ag在将棒状铸锭拉丝加工成线时容易断线。但是，如果Au和Pd的含量的合计(在单独添加Au或Pd的情况下为Au或Pd的量，在复合添加Au和Pd的情况下为Au和Pd的合计量)为0.5质量％以上，则可使FAB形成性提高而形成真球度高的FAB，并且在拉丝加工时不易引起断线。

另一方面，如果Au和Pd的含量的合计超过1.0质量％，则昂贵的贵金属的使用量变多，此外，接合线的光反射率降低。如果Au和Pd的含量的合计为1.0质量％以下，则贵金属的含量低，可抑制接合线的制造成本，并且可抑制光反射率的降低。

由此，Au和Pd的含量的合计可以为0.5质量％～1.0质量％，但从Au以少量的添加就可形成真球度高的FAB以及FAB相对于接合线不易偏芯的方面考虑，优选比Pd更多地添加Au。Au的含量更优选为0.5质量％～1.0质量％。

Ca可使线的耐热性提高。接合线因FAB形成时的热而在最靠近FAB的线部分产生被称为HAZ的晶粒大的区域R(参照图1)。由高纯度的Ag构成的接合线的耐热性低且容易受到热的影响，因此HAZ变长。因此，由高纯度的Ag构成的接合线在将电极间接线时形成的环(loop)变大。如果环变大，则容易产生线的弯曲，环形状容易变得异常。但是，通过即使是微量仍含有Ca，耐热性提高，在FAB形成时不易产生HAZ，可使接线时的环为良好的形状。

在以Ag为主成分的接合线中，在Au和Pd的含量的合计为0.5质量％～1.0质量％的情况下，Ca的含量优选为50质量ppm～100质量ppm，更优选为60质量ppm～90质量ppm。如果Ca的含量为50质量ppm以上，则耐热性提高，在FAB形成时产生的HAZ的长度短，不易产生线弯曲的环形状的异常。如果Ca的含量为60质量ppm以上，则可更进一步缩短HAZ的长度。另外，如果Ca的含量小于100质量ppm，则可稳定地得到真球度高的FAB。如果Ca的含量为90质量ppm以下，则在形成于电极的柱形凸点(stud bump)上进行针脚式接合(stitch bond)时能够可靠地连接。

接着，对这样的构成的接合线的制造方法的一个例子进行说明。

首先，铸造在纯度99.9质量％以上的Ag中，以Au和Pd的合计量成为0.5质量％～1.0质量％的方式添加Au和Pd中的至少一种元素，进一步添加50质量ppm～100质量ppm的Ca而成的Ag合金，然后，通过连续铸造法制作规定直径的棒状铸锭。

接着，将棒状铸锭进行拉丝加工，缩径至达到规定直径而制成接合线。此外，可以根据需要在拉丝加工的中途进行软化热处理。

然后，在进行拉丝加工至规定直径后，在热处理炉中行进而进行调质热处理。

本实施方式的接合线的Au和Pd的含量的合计为0.5质量％～1.0质量％，Ca的含量为50质量ppm～100质量ppm，剩余部分由Ag构成，因此可确保关于拉丝加工性、FAB形成性、耐热性的必要的性能，并且可抑制除Ag以外的元素的添加量，并且可抑制光反射率的降低。

在上述实施方式中，对选自Au和Pd中的1种或2种元素的含量的合计为0.5质量％～1.0质量％，Ca的含量为50质量ppm～100质量ppm，剩余部分由Ag和Ag的不可避免的杂质构成的接合线进行了说明，但除Ca以外，可以含有100质量ppm以下、优选50质量ppm的选自Ge、Cu、Bi、Y、La和Sm中的1种或2种以上的元素。通过含有100质量ppm以下的选自Ge、Cu、Bi、Y、La和Sm中的1种或2种以上的元素，也可在不使光反射率、FAB形成性、拉丝加工性变差的情况下使接合线的耐热性提高。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并非有意限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围或主旨，同样也包含于权利要求书所记载的发明和其均等的范围。

实施例

以下，通过实施例对本发明进一步具体地进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。

使用纯度99.9质量％以上的Ag原料，将如下述表1所示的组成的Ag合金熔解，通过连续铸造法制作棒状铸锭。对制作的棒状铸锭实施拉丝加工并缩径至达到直径20μm，然后，实施调质热处理，得到实施例1～12和比较例1～8的接合线。

对得到的实施例1～12和比较例1～8的接合线进行(1)光反射率的测定、(2)拉丝加工时的断线次数、(3)FAB形成性、(4)因FAB形成时的热而在最靠近FAB的线部分产生的HAZ的长度以及(5)偏芯产生率的评价。具体的评价方法如下。

(1)光反射率

将实施例1～12、比较例1～8和纯银的接合线与同种的LED接线，进行树脂密封，制作通过各实施例、比较例和纯银的接合线而接线的LED元件。通过JIS C8152中规定的方法对制作的元件进行总光通量测定。将利用纯银的线接线的LED的光量设为100％时的各实施例、比较例的光量换算为指数来表示测定结果。

(2)拉丝加工时的断线次数(拉丝加工性)

对于实施例1～12和比较例1～8的接合线，对将1kg的线从直径50μm拉丝至直径20μm时产生的断线次数进行计数。

(3)FAB形成性

对于实施例1～12和比较例1～8的接合线，利用焊线机(K&S公司生产，IConn)在氮气气氛下制作线直径的2.0倍大小的FAB。作为FAB形成性的评价，对实施例1～12和比较例1～8的每个接合线各制作500个FAB之后，利用通用型电子显微镜(日本电子株式会社生产，JSM-6510LA)进行外观观察，分别测定制作的FAB的线平行方向与垂直方向的长度。将FAB的线平行方向的长度X与垂直方向的长度Y的比(X/Y)作为真球性的指标，如果为95％～100％，则判断为“有真球性”，对判断为有真球性的FAB的个数进行计数。结果表示判断为有真球性的FAB的个数相对于所制作的500个FAB的比率。

(4)HAZ长度

利用上述通用型电子显微镜对上述(3)中制作有FAB的线进行外观观察，测定在最靠近FAB的线部分产生的HAZ的长度，算出其平均值。

(5)偏芯产生率

利用上述通用型电子显微镜对上述(3)中制作有FAB1的线W进行外观观察，测量从FAB1的重心位置C到线W的中心轴L为止的沿着线垂直方向(线的短边方向)P的距离D(参照图2)。将测量的距离D偏离线直径φw的0.1倍以上的线W判断为有偏芯。偏芯产生率表示产生偏芯的个数相对于所制作的500个FAB1的比率。

[表1]

结果如表1所示，在实施例1～12中，光反射率为99.5％以上，拉丝加工时的断线次数为5次以下，FAB形成性为100％，HAZ长度为100μm以下，可得到任一评价项目均良好的结果。

另外，在Au的含量为0.5质量％以上的实施例1、3～6、8、9中，偏芯产生率小于10％，制作的FAB不易偏芯。

另一方面，在Ca的含量小于50质量ppm的比较例1和2中，HAZ的长度比100μm长，耐热性存在问题。

在Au和Pd的合计量小于0.5质量％的比较例3、4和5中，断线次数超过5次，拉丝加工性差，FAB形成性也低。

在Au和Pd的合计量超过1.0质量％的比较例6和7中，光反射率小于99.5％，光反射率大幅降低。

在Ca的含量超过100质量ppm的比较例8中，FAB形成性低。