封装焊线的制备方法及其成品的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，尤指一种封装焊线的制备方法及其成品。
【背景技术】
[0002] 为顺应半导体领域对精密化、高品质及低成本等产品需求，现今多半选用表面镀 有抗氧化层的铜线取代金线连接电子、电路元件，以封装形成半导体装置。
[0003] 中国台湾专利公告案第1287282号揭示一种抗氧化的铜线，此抗氧化的铜线是由 铜线及铜线外表面包覆的抗氧化层所组成，令铜线具有优于金线的电性可靠度。
[0004] 中国台湾专利公告第578286号亦揭示一种连结线，其包含以铜为主要成分的芯 材及形成于芯材上的被覆层，且该被覆层的材料为熔点高于铜的耐氧化性金属，利用该被 覆层防止芯材发生表面氧化现象。依据该篇专利所揭示的制备方法，其先于芯材上电镀被 覆层，再对芯材及形成于其上的被覆层进行伸线加工，以使连结线获得预定的线径与被覆 层厚度。然而，由于伸线加工是于被覆层形成后再进行，故形成于芯材上的被覆层表面会因 伸线加工而形成缺陷，例如：裂痕、孔洞或剥落，甚而劣化包含此种连结线的半导体装置的 品质，并使其往精密化的发展受到限制。
[0005] 因此，半导体封装技术领域人员正积极改良现有技术的封装焊线的表面结构，以 期能克服上述问题。例如，中国台湾专利公开案第200937546号揭示一种半导体装置用合 接线，其包含由导电性金属构成的芯材以及形成于该芯材上且其成分有别于前述导电金属 的表皮层。该篇专利通过控制表皮层的金属成分具有面心立方晶体结构及具有50%以上的 长边方向结晶方位〈111>，以期能达到减少表皮层因伸线加工而产生缺陷的目的。然而，依 此方法制备合接线将提高工艺复杂度与制作成本；且由于该篇专利的表皮层亦是先形成于 芯材上才进行伸线加工，故即便控制表皮层的晶体结构与结晶方位比例，仍然无法完全避 免表皮层的表面因伸线加工而形成缺陷或裂痕的问题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于现有技术所面临的技术缺陷，本发明的目的在于改良封装焊线的制备方 法，藉此克服现有技术封装焊线的抗氧化层表面因伸线加工而形成孔洞或裂痕等缺陷。
[0007] 为达成前述目的，本发明提供一种封装焊线的制备方法，其包括：
[0008] 提供母材；
[0009] 使用眼模减面率介于7%至9%之间的多重钻石眼模伸线母材，以获得芯材；
[0010] 将芯材置于电镀液中，并于芯材上电镀形成抗氧化层，以获得包覆有抗氧化层的 芯材；以及
[0011] 以400°c至800°C的温度热处理包覆有抗氧化层的芯材，制得封装焊线。
[0012] 由于本发明封装焊线的制备方法是先经过伸线加工再进行电镀工艺，同时搭配适 当的退火温度进行热处理，故该电镀工艺能有利于填补因伸线加工而形成于芯材表面的缺 陷，例如：裂痕、孔洞或剥落，确保所制得的封装焊线中抗氧化层能完整包覆于芯材表面，同 时提升抗氧化层的表面平整性。
[0013] 较佳的，前述以400°C至800°C的温度热处理包覆有抗氧化层的芯材制得封装焊 线的步骤包括：于通有10升/分钟（L/min)至15升/分钟的氮气环境中，以400°C至800°C 的温度热处理包覆有抗氧化层的芯材，制得封装焊线。据此，该制备方法能确保热处理温度 的均匀性，进而提升所制得的封装焊线的品质。
[0014] 较佳的，前述使用眼模减面率介于7%至9%之间的多重钻石眼模伸线母材以获 得芯材的步骤包括：以100至200米/分钟（m/min)的伸线速率，使用眼模减面率介于7% 至9%之间的多重钻石眼模伸线母材，以获得芯材。
[0015] 更佳的，以100米/分钟至150米/分钟的伸线速率，使用眼模减面率介于7%至 9%之间的多重钻石眼模伸线母材以获得芯材，其更具体步骤包括：
[0016] 以100至150米/分钟的伸线速率，使用眼模减面率介于7%至9%之间的多重钻 石眼模伸线母材，以获得经伸线加工的母材；以及
[0017] 以100至150米/分钟的伸线速率，使用出口眼模孔径值介于15微米至50微米 之间的多重钻石眼模伸线经前述伸线加工的母材，以获得芯材。据此，芯材具有介于15微 米至50微米之间的线径。
[0018] 较佳的，多重钻石眼模的出口眼模孔径值介于15至50微米之间，令所制得的芯材 具有介于15至50微米之间的线径。
[0019] 较佳的，将芯材置于电镀液中并于芯材上电镀形成抗氧化层以获得包覆有抗氧化 层的芯材的步骤包括：
[0020] 将芯材置于电镀液中；以及
[0021] 以0.01安培（A)以上的电流、30米/分钟至50米/分钟的生产线速，于芯材上电 解电镀形成抗氧化层，以获得包覆有抗氧化层的芯材。
[0022] 更佳的，该制备方法包括以0. 01A至0. 1A的电流于芯材上电镀形成抗氧化层，以 获得包覆有抗氧化层的芯材。
[0023] 据此，利用电解电镀法于芯材上形成抗氧化层能有利于同时达成降低封装焊线的 制作成本、提升镀钯材料利用率以及降低能源损耗等功效。
[0024] 较佳的，电镀液为含有金属离子的水溶液，金属离子为钯离子，且电镀液的钯离子 的浓度介于2克/升（g/L)至4克/升（g/L)，以电镀形成表面细致且无裂痕产生的抗氧化 层。据此，经由本发明封装焊线的制备方法所制得的成品为镀钯焊线。
[0025] 较佳的，母材的线径介于50至200微米之间。
[0026] 为达成前述目的，本发明另提供一种封装焊线，其由如前述的制备方法所制得，且 封装焊线包含芯材及包覆于芯材表面的抗氧化层，其中封装焊线的拉伸率介于4%至20% 之间，拉断力介于3gf至48gf之间。
[0027] 据此，本发明的封装焊线更能适用于半导体封装工艺，进而提升利用本发明的封 装焊线进行半导体封装工艺的生产合格率及包含其的半导体装置的品质，使其更加符合精 密化产品需求。
[0028] 较佳的，封装焊线的拉线强度能符合大于4gf以上的规范，封装焊线的推球强度 能符合大于7gf?以上的规范，且封装焊线的第二焊点的拉线强度亦符合大于2gf?以上的规 范。故，封装焊线能具有较优异的封装焊线的品质。
[0029] 较佳的，封装焊线的降伏强度高于lOOMPa以上。
[0030] 较佳的，封装焊线的工艺能力指数（CPK)皆符合大于2以上的规范。据此，封装焊 线应用于半导体封装工艺时能具有较佳的稳定性。
[0031] 较佳的，封装焊线所形成的结球（freeairball,FAB)的整体硬度介于45至 52HV;封装焊线的抗氧化层完整包覆于芯材表面，故能降低于半导体封装工艺中发生封装 焊线断裂的情形，同时提升封装焊线与芯片电极的密合性及接合强度。
[0032] 较佳的，抗氧化层的厚度介于50至130纳米之间。
[0033] 较佳的，以整体封装焊线为基准，抗氧化层的材料的含量介于lwt%至5wt%之 间；更佳的，以整体封装焊线为基准，抗氧化层的材料的含量介于lwt%至3wt%之间。
[0034] 较佳的，母材及芯材含有等于或大于99. 99重量百分比以上（纯度高达等于或大 于4N以上）的无氧铜或单晶铜；更佳的，芯材含有等于或大于99. 9999重量百分比以上（纯 度高达等于或大于6N以上）的单晶铜。此外，芯材进一步包含银、铁、锰、砷、磷、硫、钙、镁 或其