本发明专利技术提供基于锡(Sn)的焊球和包含所述基于锡(Sn)的焊球的半导体封装。该基于锡的焊球包含约0.2至4重量％银(Ag)，约0.1至1重量％铜(Cu)，约0.001至0.3重量％铝(Al)，约0.001％至0.1重量％锗(Ge)，以及余量的锡和不可避免的杂质。该基于锡的焊球具有高耐氧化性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基于锡(Sn)的焊球和半导体封装，并且更具体地，涉及含有银(Ag)和铜(Cu)的基于锡的焊球和包含所述基于锡的焊球的半导体封装。
技术介绍
随着朝向高效、小尺寸的电子器件的趋势，在电子器件的组装过程中需要小型化的封装。因此，使用焊球代替传统的引线框以实现封装的小型化。焊球可以用于将基板(substrate)与封装结合并且将信号从封装的芯片传送至基板。为减少环境污染，提出了无铅(Pb)焊球。例如，虽然提出了由三元无铅焊料合金(例如，锡(Sn)-银(Ag)-铜(Cu))形成的焊球，但是焊球可能具有低的热循环特性并且易被氧化，并且该焊料具有低铺展性和低可润湿性。因此，所提出的焊球具有差的可加工性和弱的耐震动性，所以所述焊球不适合用于便携式电子产品。因此，对通过将另一种元素进一步加入至Sn-Ag-Cu提高焊球的性能已经进行了尝试，但焊球的性质根据元素的种类和含量极大地变化。<相关技术文献>1.登记日本专利号3602529(2004年10月I日)2.登记日本专利号4392020(2009年10月16日)3.公布日本专利号2004-188453(2004年7月8日)
技术实现思路
本专利技术提供一种具有高耐氧化性的基于锡(Sn)的焊球。本专利技术还提供一种包含基于Sn的焊球的半导体封装。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于锡的焊球，所述基于锡的焊球包含:约0.2至4重量％ (重量百分数)银(Ag),约0.1至I重量％铜(Cu),约0.001至0.3重量％铝(Al)，约0.001 %至0.1重量％锗(Ge)，以及余量的锡(Sn)和不可避免的杂质。该基于锡的焊球可以包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.002至0.2重量％铝，约0.002至0.05重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。该基于锡的焊球可以包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.002至0.2重量％铝，约0.01至0.05重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。根据本专利技术的另一方面，提供一种基于锡的焊球，所述基于锡的焊球包含:约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.001至0.3重量％磷(P)，约0.001至0.1重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。该基于锡的焊球可以包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.001至0.3重量％磷，约0.002至0.05重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。该基于锡的焊球可以包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.001至0.03重量％磷，约0.01至0.05重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。根据本专利技术的另一方面，提供一种包含基于锡的焊球的半导体封装，所述基于锡的焊球含有约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.001至0.3重量％铝，约0.001 %至0.1重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。该基于锡的焊球在保持在闻温闻湿气氛中之后可以具有良好的铺展特性和闻耐氧化性以防止脱色。附图说明通过参考附图在其详细例示性实施方案中描述，本专利技术的以上和其他特征和益处将变得更显见，其中:图1是根据本专利技术的实施方案的基于锡(Sn)的焊球的示意图；并且图1A至IC是包含根据本专利技术的实施方案的焊球的半导体封装的示意图；图2显示通过改变根据本专利技术的实施方案的焊球的组成制备的焊球的组成比；图3A至SB是显示根据本专利技术的实施方案的焊球的高温、高湿特性的图；图9A至9D是显示将根据本专利技术的实施方案的焊球在高温和高湿气氛中保持约168小时之后的脱色程度的图像；图10是显示对根据本专利技术的实施方案的焊球进行的硬度测试的结果的图；并且图11是显示对根据本专利技术的实施方案的焊球进行的掉落测试的结果的图。具体实施例方式在下文中参考附图更完整地描述本专利技术，附图中显示了本专利技术的实施方案。在图中，使用相同的参考号表示相同的元件，并且将其重复说明省略。然而，本专利技术可以以很多不同的形式实现并且不应被理解为限定于这里给出的实施方案。而是，提供这些实施方案以使得该公开将是全面的并且完整的，并且将完整地将本专利技术的范围告知本领域技术人员。在附图中，为了简便可能夸大相应的层的厚度或尺寸。图1A至IC是包含根据本专利技术的实施方案的焊球的半导体封装的示意图。参考图1A，半导体封装100可以包含焊球10、印刷电路板(PCB) 20、接合线40和封闭层50。可以将半导体芯片30安装在PCB 20上并使用接合线40电连接至PCB 20。焊球10可以粘附至PCB 20的底部表面并且通过在PCB 20中形成的通孔(via)(未显示)电连接至半导体芯片30。封闭层50可以在PCB 20上形成并且密封半导体芯片30和接合线40。后面将详细描述焊球10的组成和形状。虽然图1A显示了其中将一个半导体芯片30安装在PCB 20上的实例，但是在另一个实施方案中，可以安装多个半导体芯片30。参考图1B,半导体封装200可以包含第一焊球IOa和第二焊球10b。可以使用第一焊球IOa将半导体芯片30连接至PCB 20。可以将第二焊球IOb粘附至PCB 20的底部表面并且通过在PCB 20中形成的通孔(未显示)电连接至半导体芯片30。封闭层50可以形成在PCB 20上并密封半导体芯片30和第一焊球10a。第一焊球IOa可以是具有与第二焊球IOb基本上相同的组成的基于锡的焊球。可以将第一焊球IOa制成比第二焊球IOb更小的尺寸。参考图1C，半导体封装300可以包含半导体芯片30和焊球10。半导体芯片30可以是片上系统(system on chip) (SOC)芯片或系统级封装(system in package) (SIP)芯片。在下文中，将描述根据本专利技术的实施方案的焊球。根据实施方案的焊球可以包含约0.2至4重量％银(Ag)和约0.1至I重量％铜(Cu)，以及约0.001 M0.3重量％铝(Al)、约0.001至0.3重量％磷(P)和约0.001至0.1重量％锗(Ge)中的至少一项，以及余量的锡(Sn)和不可避免的杂质。例如，该焊球可以包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.001至0.3重量％铝，约0.001至0.1重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。该焊球可以包含约0.2至4重量％银。当在基于锡的焊球中含有银时，焊球的粘着性可以提高。同时，当以过高含量含有银时，焊球的熔点可能增加从而阻碍凸起(bump)形成。焊球可以含有约0.1至I重量％铜。当在焊球中部分地含有铜时，可以提高焊球的接缝(joint)特性如焊接接缝可靠性和接缝强度。同时，当以过高含量含有铜时，在高温可能形成铜桥(copper bridge),并且在铜中可能形成空隙,从而降低接缝特性。可以将铝、磷或锗以小量加入至三元锡-银-铜焊球并防止焊球的氧化。例如，含有约0.001至0.3重量％铝的焊球在高温、高湿气氛中可以具有提高的耐氧化性。当将铝、磷和锗中的至少一种以小量加入时，所加入的元素可以比锡更早氧化以在焊球的表面上形成天然氧化物层并防止锡的氧化。同时，当将铝、磷或锗以过高含量加入时，所加入的元素可能与铜形成金属间化合物也可能沉淀并氧化从而降低焊球的性能。根据本专利技术的实施方案的焊球可以含有约0.2至4重量％的银和约0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于锡(Sn)的焊球，所述基于锡(Sn)的焊球包含：约0.2至4重量％(重量百分数)银(Ag)；约0.1至1重量％铜(Cu)；约0.001至0.3重量％铝(Al)；约0.001％至0.1重量％锗(Ge)；以及余量的锡(Sn)和不可避免的杂质。
【技术特征摘要】
2011.12.14 KR 10-2011-01344661.一种基于锡(Sn)的焊球，所述基于锡(Sn)的焊球包含: 约0.2至4重量％ (重量百分数)银(Ag)； 约0.1至I重量％铜(Cu)； 约0.0Ol至0.3重量％铝(Al)； 约0.001%至0.1重量％锗(Ge);以及 余量的锡(Sn)和不可避免的杂质。2.权利要求1所述的基于锡的焊球，所述基于锡的焊球包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.002至0.2重量％铝，约0.002至0.05重量％锗，以及余量的锡和不可避免的杂质。3.权利要求1所述的基于锡的焊球，所述基于锡的焊球包含约0.2至4重量％银，约0.1至I重量％铜，约0.002至0.2重量％铝，约0.01至0.05重量％锗，以及余量...
【专利技术属性】
技术研发人员：李荣佑，李林馥，洪性在，文晶琸，
申请(专利权)人：MK电子株式会社，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。