银合金线材的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体及LED封装相关领域，特别涉及一种以银为主成分的银合金线 材。
【背景技术】
[0002] 有鉴于金线材能兼具良好的延展性、导电性及不易被氧化等特性，早期半导体领 域的打线接合制造方法（wirebonding)中多半是使用线径介于15至50微米的金线材将 晶片与基板相互连接，以提供信号传递的目的。
[0003] 然而，随着金价逐年飙涨以及金线材与铝垫的界面所形成的脆性介金属化合物易 劣化接点的可靠度等问题；业界转而采用价格低廉的铜线材取代金线材，以降低电子产品 的生产成本，且铜线材更因具有高强度且不易与铝垫生成介金属化合物等优点，使其能在 维持打线接合线材的强度下细化其线径大小，以符合现今半导体产业往精密化发展的趋 势。但是，铜线材硬度较高，打线力道太轻会导致焊点不牢固；打线力道较大，造成铝层破裂 或焊垫凹陷。
[0004] 因此，现有技术转而开发另一种纯银线材，利用纯银线材兼具价格低廉、优异的导 电性与导热性以及相比于铜线材较软等特性，以期能改善前述金线材与铜线材的问题，并 能符合现今电子产品对低电阻率（不大于3.0微欧姆-公分（i!Q-cm))的市场需求。
[0005] 但是，纯银线材与铝垫的界面仍易形成如Ag2Al或Ag4Al等脆性介金属化合物，其 会劣化纯银线材的界面接合强度；因此，现有技术转而在纯银线材中掺混钯成分，以试图利 用含钯的银合金线材在打线接合制造方法中所形成的钯浓化层改善纯银线材的界面接合 强度及线材强度。
[0006] 然而，银合金线材中必需添加足量的钯成分才能确保其界面接合强度获得改善， 且须依所需的电阻率值来调整成分，如果拟获得较低的电阻率而成分中含有钯时，则须将 钯的成分控制在较低的范围值，但是这样的话，不仅无法改善银合金线材的介面接合强度， 且反而会提高银合金线材的氧含量，劣化银合金线材的抗氧化能力，致使现有技术的银合 金线材难以获得所需的伸线作业性、结球稳定及可靠度，而影响银合金线材的使用率。
[0007] 此外，为避免银合金线材被硫化、受水气影响或变形等问题，现今多半使用封装材 料将银合金线材进行密封，并经可靠度试验后，再对封装材料进行蚀刻去除（又称，开盖 (decap))，保留露出的银合金线材，观察线材表面与封装材料的反应情况。然而，现有技术 的银合金线材在进行可靠度试验的严苛环境中，很容易与封装材料产生化学反应，致使现 有技术的银合金线材常有被腐蚀而降低其可靠度的问题；且银合金线材的表面与封装材料 之间常会发生线表分层现象（又称，脱层（delamination))，致使现有技术的银合金线材无 法与封装材料之间具备足够的界面接合强度，甚而造成线路熔断（burnout)等问题。
【发明内容】
[0008] 有鉴于现有技术已开发的银合金线材所存在的诸多缺点，本发明的一个目的在于 提升银合金线材的表面与封装材料之间的界面接合强度，从而具体改善银合金线材与封装 材料之间发生线表分层以及线路熔断等问题。
[0009] 本发明的又一目的在于降低银合金线材的氧含量，进而同时具体改善银合金线材 的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度及u-HAST可靠度。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种低电阻率的银合金线材，以期能符合现今电子产 品对低电阻率的市场需求。
[0011] 为实现上述目的，本发明提供一种芯线、一镀钯层及一镀金层，其中该镀钯层是形 成在该镀金层及该芯线之间并且环绕在该芯线的外周面，该芯线包含银、钯、一第一添加成 分及一第二添加成分，该第一添加成分选自下列物质所组成的群组：钼、镍、铜及其组合，该 第二添加成分选自下列物质所组成的群组：锗、铈、金、铱及其组合；以该芯线的总重量为 基准，该芯线中钯的含量大于或等于1. 1重量百分比（wt% )且小于或等于2. 8wt%，该芯 线中第一添加成分的含量大于〇.lwt%且小于lwt%，且该芯线中第二添加成分的含量大 于 0? 02wt% 且小于 0? 2wt%。
[0012] 根据本发明，通过适当控制银合金线材中芯线的组成以及于芯线外依序镀上一镀 钯层及一镀金层，本发明的银合金线材不仅能具备提升其与封装材料之间的界面接合强 度，更能具备低氧含量的特性，同时兼具优异的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及 u-HAST可靠度。
[0013] 此外，通过在芯线外依序镀上一镀钯层及一镀金层，因此，本发明的银合金线材在 进行打线接合制造方法时更能减少氮气或氢气的保护气体的使用，甚至可在无需使用保护 气体的环境中直接进行打线接合制造方法，由此降低打线接合制造方法的危险性及作业成 本。
[0014] 优选的，该镀金层的厚度小于或等于该镀钯层的厚度；更优选的，该镀金层的厚度 小于该镀钯层的厚度。
[0015] 优选的，该锻把层及锻金层的厚度和介于60纳米（nm)至200纳米之间。更优选 的，该锻把层的厚度介于50纳米至150纳米之间，该锻金层的厚度介于10纳米至50纳米 之间。
[0016] 优选的，以该芯线的总重量为基准，该芯线中银的含量大于96wt%且小于 98. 78wt%。
[0017] 更优选的，以芯线的总重量为基准，该芯线中钯的含量大于或等于1. 5wt%且小于 或等于2. 5wt%，该芯线中银的含量大于96. 3wt%且小于98. 38wt%。
[0018] 优选的，以芯线的总重量为基准，该芯线中第二添加成分的含量大于或等于 0. 02wt%且小于0. 2wt%。更优选的，以芯线的总重量为基准，该第二添加成分的含量大于 或等于0. 03wt%且小于或等于0. 08wt%。
[0019] 更具体而言，该第一添加成分可为钼、镍、铜、钼与镍的组合、镍与铜的组合、钼与 铜的组合、或钼与镍与铜的组合。该第二添加成分可为锗、铈、金、铱、锗与铈的组合、锗与金 的组合、锗与铱的组合、铈与金的组合、铈与铱的组合、金与铱的组合、锗与铈与金的组合、 铈与金与铱的组合、锗与金与铱的组合、锗与铈与铱的组合、或锗与铈与金与铱的组合。
[0020] 根据本发明，通过在银合金线材中掺混由钼、镍、铜及其组合所组成的第一添加成 分，不仅能有助于抑制银合金线材中的银成分在退火与烧球制造方法中因高温而被氧化， 亦能有助于银合金线材中的银成分抵抗因大气中酸气（例如，氟、氯或硫）或碱气（溴或 碘）及在高温环境下而发生腐蚀反应，从而避免银成分被反应成卤化银而固溶在其中，进 而减少结球过程中异质成核的数量，并且避免结球的柱状晶分布不均匀而形成偏心球等问 题。此外，通过适当控制第一添加成分的种类及其总量大于〇.lwt%且小于lwt%，更能有 利于降低银合金线材的氧含量，进而提高银合金线材的伸线作业性与结球稳定性。
[0021] 优选的，选用钼作为第一添加成分能有助于抑制银合金线材中的银成分在退火与 烧球制造方法中因高温而被氧化的情形。
[0022] 优选的，前述银合金线材的第一添加成分为镍、铜或其组合能特别有助于提升该 银合金线材的导电性。
[0023] 根据本发明，通过在银合金线材中掺混由锗、铈、金、铱及其组合所组成的第二添 加成分，并且适当控制该第二添加成分的总量大于〇. 〇2wt%且小于0. 2wt%，不仅能有助 于提升银合金线材的抗氧化能力、晶粒成长的稳定性以及结构稳定性，更能抑制介金属化 合物（Ag2Al或Ag4Al)的生成。据此，本发明的银合金线材能兼具优异的结球稳定性及可靠 度，进而延长第一焊点失效的时间。
[0024] 优选的，该银合金线材的电阻率小于或等于3. 0微欧姆-公分Q-cm)。因此， 本发明的银合金线材更能适用于大电流、窄间距化的电子产品的封装制造方法。
[0025] 因此，通过在芯线的外表面根据镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，能进一步阻隔 银合金线材与大气的接触，从而提升银合金线材的打线作业性、伸线作业性、结球稳定性、 PCT可靠度及u-HAST可靠度，并且提升银合金线材的表面与封装材料之间的界面接合强 度，由此改善银合金线材与封装材料之间发生线表分层的问题。
【附图说明】
[0026] 图1为实施例1至6的银合金线材的剖面图。
[0027] 本代表图的符号简单说明：
[0028] 10 :芯线；
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