高速信号线用接合线制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金的高速信号线用接合线，即使在该接合线的表面形成不稳定的硫化银层时，仍无坚固的硫化银(Ag2S)膜，并可传送稳定的数千兆赫频带等的超高频信号。该高速信号线用接合线是由0.8～2.5质量%的钯(Pd)、0.1～0.7质量%的铂(Pt)、及剩余部分为纯度99.99质量%以上的银(Ag)所构成的三元合金、或于该三元合金中添加微量元素所构成的三元系合金，该接合线的剖面是由表皮膜与芯材构成，该银合金的表皮膜中存在具有高浓度银(Ag)的表面偏析层。

【技术实现步骤摘要】
高速信号线用接合线
本专利技术是关于一种将半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极连接的高速信号线用接合线；特别是关于一种使用1～15千兆赫频率的高速信号线用接合线。
技术介绍
近年来，随着半导体装置的制造技术的发展，将使用超过数千兆赫频带的超高频的高速信号线用的半导体集成电路装置安装到手机等情形也逐渐增加。以往一般是使用纯度99.99质量％以上的高纯度金接合线于高频传送。但若于数千兆至数十千兆赫的频带中使用一般的接合线以进行使用超高频的高速信号线的半导体元件与配线电极等的连接，则因超高频信号会于接合线的表皮层传递，而导致高频电阻因超高频信号变得更大。因此，使用高纯度金接合线，是使接收感度及传送输出等降低的原因。因此，相对于比电阻值为2.4μΩcm的高纯度金(Au)，已有对于比电阻值为1.6μΩcm的纯度99.99％的高纯度银(Ag)等的线材所进行的研究。然而，在溶解·铸造后洗净，再经连续拉线来制作接合线的过程中，用大量的高纯度银(Ag)则过于柔软。此外，银(Ag)在大气中硫化亦会在接合线的表皮层形成硫化银(Ag2S)膜。因此，纯银接合线并不直接使用于在数微米的表皮层传递的高频传送，如日本特开2003-59963号公报(下述专利文献1)所公开，只是对纯银接合线进行纯金电镀而将其实用化。如此，于纯银接合线的情况中，在作为使用超高频的高速信号线使用之前，在为了用于球焊而形成熔融焊球时，因为坚固的硫化银(Ag2S)会使熔融焊球变硬，故无法形成稳定的熔融焊球。另一方面，以避免使导电性高的银(Ag)的比电阻下降至如同现在广泛使用的纯度99％的金(Au)线的3.1μΩcm以下为目的，已有开发出一种Ag-Au二元系合金的接合线，其是将10000～55000质量ppm的金(Au)添加到银(Ag)中，再添加1～100质量ppm的铋(Bi)所形成；此外更有开发出一种Ag-Au-Pd三元系合金的接合线，其是将20000质量ppm以下的钯(Pd)添加到该线材中所形成(日本特开2012-49198号公报(下述专利文献2))。此处，使钯(Pd)的添加量为20000质量ppm以下，是因为“若添加超过20000质量ppm，则焊球的硬度变高，而在球焊时发生焊垫破损(参照同公报【0021】段落)”。此外，还公开了一种球焊用接合线，其特征为：含有选自钙(Ca)、铜(Cu)、钆(Gd)、钐(Sm)中两种以上的元素共5～500重量ppm，并含有选自钯(Pd)、金(Au)中一种以上的元素共0.5～5.0重量％，此外是由银(Ag)及不可避免的杂质所构成(日本特开2012-151350号公报(下述专利文献3))。然而，该接合线是借由球焊法将作为半导体元件的被覆有Ni/Pd/Au的电极与电路配线基板的导体配线连接的接合用线材(W)，并非是将铝(Al)合金(Al-Si-Cu等)焊垫电极接合。因为“铝(Al)与银(Ag)的接合处易腐蚀”(参照同公报【0015】段落)。专利文献1：日本特开2003-59963号公报；专利文献2：日本特开2012-49198号公报；专利文献3：日本特开2012-151350号公报。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于提供一种Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金的高速信号线用接合线，其利用接合性能良好的Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金的组成，并使接合线的表面重新偏析出高浓度的纯银层，借此可于该最外层形成厚度均匀的高浓度纯银层而传送稳定的数千兆赫频带等的超高频信号。解决问题的手段用于解决本专利技术的问题的高速信号线用接合线之一是含有微量添加元素的Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，其用于使半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极相连接；该接合线为三元合金，该三元合金中，含有0.8～2.5质量％的钯(Pd)、0.1～0.7质量％的铂(Pt)，而剩余部分是由纯度99.99质量％以上的银(Ag)所构成；该接合线的剖面是由表皮膜与芯材所构成，该表皮膜是由连续铸造的外皮层、及表面偏析层所构成，而该表面偏析层形成于该外皮层上，是由含银(Ag)量比芯材更多的合金所构成。另外，用于解决本专利技术的问题的高速信号线用接合线之一，是含有微量添加元素的Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，其用于使半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极相连接；该接合线为三元系合金，该三元系合金包含0.8～2.5质量％的钯(Pd)、0.1～0.7质量％的铂(Pt)、及总量为5～300质量ppm的作为微量添加元素的铑(Rh)、钌(Ru)、铱(Ir)、铜(Cu)、镍(Ni)、铁(Fe)、镁(Mg)、锌(Zn)、铝(Al)、锰(Mn)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铍(Be)、铋(Bi)、硒(Se)、铈(Ce)、钛(Ti)、钇(Y)、钙(Ca)、镧(La)、铕(Eu)或锑(Sb)中至少一种以上的元素，而剩余部分是由纯度99.99质量％以上的银(Ag)所构成；该接合线的剖面是由表皮膜与芯材所构成，该表皮膜是由连续铸造的外皮层及表面偏析层所构成，而该表面偏析层形成于该外皮层上，是由含银(Ag)量比芯材更多的合金所构成。另外，用于解决本专利技术的问题的高速信号线用Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金接合线的优选实施方式之一，是该钯(Pd)相对于铂(Pt)的比例在5：1～10：1的范围内，特别以在7：1～10：1的范围内为佳。因为接合线的接合性能稳定。另外，用于解决本专利技术的问题的高速信号线用Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金接合线的优选实施方式的一，是该高速信号为1～15千兆赫的频率。另外，用于解决本专利技术的问题的高速信号线用Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金接合线的优选实施方式之一，是该焊垫电极为(1)纯度99.9质量％以上的铝(Al)金属，或(2)铝合金，其包含0.5～2.0质量％的硅(Si)或铜(Cu)及剩余部分为纯度99.9质量％以上的铝(Al)。另外，用于解决本专利技术的问题的高速信号线用Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金接合线的优选实施方式之一，是该焊垫电极具有表层，而该表层的成分是金(Au)、钯(Pd)或铂(Pt)。此外，用于解决本专利技术的问题的用于高速信号线的Ag-Pd-Pt三元合金或Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，与纯金接合线相同，是用金刚石拉丝模(Diamonddice)连续进行断面缩减率(reductioninarea)为99％以上的冷作拉线加工，之后借由调质热处理来调整接合线的机械性性能。主添加元素：本专利技术中，于剩余部分使用纯度99.99质量％以上的银(Ag)，是为了使含银(Ag)量较多的合金确实地产生表面偏析。若纯度较低，则具有因为杂质而造成含银(Ag)量较多的合金的表面偏析层厚度不均的可能性。以往的纯银接合线中，是在大气中的高纯度银(Ag)表面上使表面的银(Ag)变为离子，并与大气中的硫化氢键结而形成硫化物。于纯银接合线的情况中，硫化物比氧化物更稳定，故该硫化物较为不佳。该硫化物虽最初于纯银线表面形成不稳定的硫化银层，但硫化银层最后会在纯银接合线的表面成长为数纳米左右的坚固的硫化银(Ag2S)膜。并且，专利技术人认为，存在于该表皮层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速信号线用接合线，其是为了将半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极连接并含有微量添加元素的Ag‑Pd‑Pt三元系合金接合线，其特征为：该接合线为三元合金，该三元合金含有0.8～2.5质量%的钯、0.1～0.7质量%的铂，而剩余部分是由纯度99.99质量%以上的银所构成；该接合线的剖面是由表皮膜与芯材所构成，该表皮膜是由连续铸造的外皮层及表面偏析层所构成，而该表面偏析层形成于该外皮层上，是由含银量比芯材更多的合金所构成。

【技术特征摘要】
2013.04.05 JP 2013-0795131.一种高速信号线用接合线，其是为了将半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极连接并含有微量添加元素的Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，其特征为：该接合线为三元合金，该三元合金含有0.8～2.5质量％的钯、0.1～0.7质量％的铂，而剩余部分是由纯度99.99质量％以上的银所构成；该接合线的剖面是由表皮膜与芯材所构成，该表皮膜是由连续铸造的外皮层及表面偏析层所构成，而该表面偏析层形成于该外皮层上，是由含银量比芯材更多的合金所构成。2.一种高速信号线用接合线，其是为了将半导体元件的焊垫电极与配线基板上的引线电极连接并含有微量添加元素的Ag-Pd-Pt三元系合金接合线，其特征为：该接合线为三元系合金，该三元系合金包含0.8～2.5质量％的钯、0.1～0.7质量％的铂、及总量为5～300质量ppm的作为微量添...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德优希，安原和彦，千叶淳，陈炜，冈崎纯一，前田菜那子，
申请(专利权)人：田中电子工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP