CN105006513A - 银合金线材 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种银合金线材，其包括一芯线、一镀金层及形成于该镀金层及该芯线之间的一镀钯层，该芯线包含银、钯、第一添加成分及第二添加成分，该第一添加成分可为铂、镍或铜，该第二添加成分可为锗、铈、金或铱，以该芯线的总重量为基准，钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％，第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％，第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％。因此，本发明的银合金线材不仅能兼具良好导电性、抗氧化能力、伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度，更能具体提升银合金线材与封装材料之间的界面接合强度。

Description

银合金线材
技术领域
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
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(wire bonding)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。
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。
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(μΩ-cm))的市场需求。
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。
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。
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(burn out)等问题。
发明内容
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。
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。
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。
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：铂、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0.1wt％且小于1wt％，且该芯线中第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％。
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。
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。
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。
优选的，该镀钯层及镀金层的厚度和介于60纳米(nm)至200纳米之间。更优选的，该镀钯层的厚度介于50纳米至150纳米之间，该镀金层的厚度介于10纳米至50纳米之间。
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％。
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％。
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％。
更具体而言，该第一添加成分可为铂、镍、铜、铂与镍的组合、镍与铜的组合、铂与铜的组合、或铂与镍与铜的组合。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。
根据本发明，通过在银合金线材中掺混由铂、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0.1wt％且小于1wt％，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。
优选的，选用铂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。
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。
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0.02wt％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。
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(μΩ-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。
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
图1为实施例1至6的银合金线材的剖面图。
本代表图的符号简单说明：
10：芯线；
21：镀钯层；
22：镀金层。
具体实施方式
以下，将通过具体实验组及实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可通过本说明书的内容容易了解本发明所能达成的优点与功效，并且在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。
为验证芯线的组成对其氧含量、伸线作业性、结球稳定性及可靠度的影响，本说明书所列举的实验组1至18、比较组2至19的芯线与比较组1的纯银芯线大致上通过相同的拉线及退火热处理步骤所制得，其不同之处在于所述芯线中各成分的种类及其含量，各实验组及比较组的具体制备方法如下所述。
实验组1至18及比较组2至19：芯线
首先，依据下表1及表2所示的混合比例，混合银、钯、第一添加成分及第二添加成分等原料，并将所述的混合的原料铸造形成一线径介于8至10毫米的银合金母线。
接着，对该银合金母线施以连续且数次的粗拉线制造方法，由此将银合金母线的线径由8至10毫米缩小至约1毫米；再对经拉线的银合金母线施以连续且数次的中拉线制造方法，由此将该经拉线的银合金母线的线径由1毫米缩小至200至300微米，使得该经拉线的银合金母线的线径截面积相比于未经粗、中拉线制造方法前的银合金母线缩小约97％。
之后，于350℃至500℃下，对该经拉线的银合金母线进行第一次退火热处理，以避免银合金母线内部在拉线过程中因不断地变形及拉扯后残留大量的应力或形成差排(dislocation)而硬化，并通过前述退火热处理使经拉线的银合金母线的原子重新排列，进而调控该经拉线的银合金母线的硬度，获得半成品。
最后，对前述半成品施以连续且数次的细拉线制造方法及超细拉线制造方法，并辅以500℃至700℃的温度对其进行第二次退火热处理，即完成实验组1至18与比较组2至19的芯线(成品)的制作。
在实验组1至18中，所述芯线的线径约18微米，且所述芯线中各成分的含量如下表1及表2所示。
比较组1：纯银芯线
本比较组1仅使用纯银金属作原料，并大致上经由如前述制作实验组1至18的芯线的方法先获得一半成品，再制得一纯银芯线的成品。其中，该纯银芯线的线径约为-18微米，且其组成在下表2中显示。
表1：实验组1至18的芯线中各成分的含量(单位：重量百分比(wt％))
表2：比较组1的纯银芯线及比较组2至19的芯线中各成分的含量(单位：重量百分比(wt％))
实施例1至6：银合金线材
在实施例1至6中，依据下表3所示的混合比例，混合银、钯、
第一添加成分及第二添加成分等原料，并将所述的混合的原料铸造形成一线径介于8至10毫米的银合金母线。
接着，对该银合金母线施以连续且数次的粗拉线制造方法，由此将银合金母线的线径由8至10毫米缩小至约1毫米；再对经拉线的银合金母线施以连续且数次的中拉线制造方法，由此将该经拉线的银合金母线的线径由1毫米缩小至200至300微米，使得该经拉线的银合金母线的线径截面积相比于未经粗、中拉线制造方法前的银合金母线缩小约97％。
之后，于350℃至500℃下，对该经拉线的银合金母线进行第一次退火热处理，调控前述经拉线的银合金母线的硬度，获得半成品。
接下来，再对半成品施以连续且数次的细拉线制造方法及超细拉线制造方法，并辅以500℃至700℃的温度对其进行第二次退火热处理，以获得一芯线。
接着，对该芯线依序进行镀钯制造方法及镀金制成，即完成实施例1至6的银合金线材的制作。
请参阅图1所示，在实施例1至6中，所述银合金线材(成品)包含一芯线10、一镀钯层21及一镀金层22，该镀钯层21形成在该芯线10及该镀金层22之间并且环绕在该芯线10的外周面。其中，该芯线的线径约17.6微米，且该银合金线材的芯线中各成分的含量、镀钯层及镀金层的厚度如下表3所示。
表3：实施例1至6的银合金线材的芯线中各成分的含量(单位：重量百分比(wt％))以及芯线外的镀钯层及镀金层的厚度值(单位：纳米(nm))
试验例1：电阻率
于本试验例中，取长度为30公分的比较组1的纯银芯线作为对照组，另以相同长度的实验组2、3及15以及比较组6、10及16的芯线作为待测样品，使用定电流方法通电后测量端点电压差，再求得线材电阻率，以测量各芯线及纯银芯线的电阻率。
实验结果显示，比较组1的纯银芯线的电阻率为1.63μΩ-cm；实验组2、3及15的芯线的电阻率分别为2.77μΩ-cm、2.98μΩ-cm及2.62μΩ-cm；比较组6、10及16的芯线的电阻率则显著提高至3.48μΩ-cm、3.70μΩ-cm及3.35μΩ-cm。
相比于比较组6、10及16的芯线，通过适当控制芯线的组成，即，选用适当的金属成分作为第一、第二添加成分以及控制银的含量大于96wt％且小于98.78wt％、钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％、第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％以及第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％，能具体降低实验组6、10及16的芯线的电阻率至低于3.0μΩ-cm以下，使所述芯线得以应用在银合金线材中，并且适用于大电流、窄间距化等电子产品的封装制造方法。
试验例2：半成品及成品的氧含量
于本试验例中，分别取1.5克、长度为1000米的实验组1至18的半成品与芯线(成品)、比较组1的半成品与纯银芯线(成品)、比较组2至19的半成品与芯线(成品)以及实施例1至6的半成品与银合金线材(成品)作为待测样品，将各待测样品置于高纯度的石墨坩埚内，令待测样品中的氧与石墨坩埚中的碳反应生成一氧化碳或二氧化碳；再以氧氮分析仪(厂牌名称为HORIBA，型号为EMGA-620W)的红外线侦测器分析各待测样品的氧含量，其结果如下表4至表6所示。在此，该氧氮分析仪的红外线侦测器侦测氧含量的侦测极限为1至1000ppm。
当待测样品的氧含量越高时，代表半成品或成品的可靠度越低；更具体而言，当待测样品的氧含量超过100ppm时，判定半成品或成品失效。于下表4至表6中，以“◎”代表待测样品的氧含量介于20至50ppm，可靠度佳；以“○”代表待测样品的氧含量介于50至100ppm，可靠度尚可；以“△”代表待测样品的氧含量介于100至200ppm，可靠度差，待测样品失效；以“×”代表待测样品的氧含量介于200至400ppm，可靠度极差，待测样品失效。
表4：实验组1至18的芯线的分析结果
表5：比较组1的纯银芯线及比较组2至19的芯线的分析结果
表6：实施例1至6的银合金镀钯层及镀金层线材的分析结果
如上表4及表5所示，比较组1的半成品与纯银芯线因未掺混钯、第一添加成分及第二添加成分，致使其半成品与成品的氧含量皆大于200ppm；比较组2至19的芯线则因未适当控制所述芯线的组成，致使其半成品与成品的氧含量皆大于100ppm，甚至是大于200ppm，进而劣化芯线的可靠度。相比之下，通过适当控制半成品与芯线的组成，即，选用适当的金属成分作为第一、第二添加成分以及控制银的含量大于96wt％且小于98.78wt％、钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％、第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％以及第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％，能确保实验组1至18的半成品及芯线的氧含量皆不大于100ppm，由此使所述芯线能具备优选的抗氧化性及可靠度。
更进一步的，由上表4及表6中实施例1的银合金线材与实验组8的芯线的比较结果、实施例2的银合金线材与实验组4的芯线的比较结果、实施例3的银合金线材与实验组9的芯线的比较结果、实施例4的银合金线材与实验组12的芯线的比较结果以及实施例5的银合金线材与实验组11的芯线的比较结果可知：通过在芯线的外表面依序镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，能更有效地阻隔银合金线材与大气接触，从而维持、甚而提升实施例1至5的半成品及银合金线材的抗氧化能力。
试验例3：伸线作业性
在本试验例中，将实验组1至18的芯线、比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线以及实施例1至6的银合金线材作为待测样品，将线径0.23mm且长度约10000米的待测样品经预定次数的细拉线制造方法得到长度大于5000米的成品，并统计其细拉线制造方法中断线发生次数的平均值，以评量各待测样品的伸线作业性，其结果如上表4至表6所示。
在上表4至表6中，以“◎”代表待测样品在细拉线制造方法中未发生断线情形，即断线率极低，该待测样品的伸线作业性极佳；以“○”代表待测样品在细拉线制造方法中仅发生1次断线情形，该待测样品的伸线作业性佳；以“△”代表待测样品在细拉线制造方法中发生2至3次断线情形，该待测样品的伸线作业性佳差；以“×”代表待测样品在细拉线制造方法中至少发生4次断线情形，该待测样品的伸线作业性极差。
实验结果显示，通过适当控制芯线的组成，即，选用适当的金属成分作为第一、第二添加成分以及控制银的含量大于96wt％且小于98.78wt％、钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％、第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％以及第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％，能确保实验组1至18的芯线的伸线作业性皆达到“佳”的程度，尤其，实验组2、4、6、14、15、17的芯线更可获得“极佳”的伸线作业性。
试验例4：结球稳定性
在本试验例中，取实验组1至18的芯线、比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线以及实施例1至6的银合金线材各100条作为待测样品，将100条待测样品各自穿过一焊合磁嘴而裸露待测样品的端部，再利用一热音波焊接机，在空气中以电极放电的方式加热熔融各端部，熔融其间不通以任何气体保护而各自形成100颗球状的金属球(free air ball，FAB)。
待所述金属球冷却后观察其金属球的形状，自各待测样品的芯线的延伸方向俯视所述金属球，当一金属球于水平面的第一方向的径宽相对于垂直该第一方向的第二方向的径宽的比值小于0.95或大于1.05时，判定该金属球的结球稳定性失效，其结果如上表3及表4所示。
于上表4至表6中，以“◎”代表该待测样品加热熔融后所形成的100颗金属球中未发生结球稳定性失效的情形，显示该待测样品的结球稳定性极佳；以“○”代表该待测样品加热熔融后所形成的100颗金属球中仅有1至2个金属球发生结球稳定性失效的情形，显示该待测样品的结球稳定性佳；以“△”代表该待测样品加热熔融后所形成的100颗金属球中有3个金属球发生结球稳定性失效的情形，显示该待测样品的结球稳定性差；以“×”代表该待测样品加热熔融后所形成的100颗金属球中有3个金属球发生结球稳定性失效的情形，显示该待测样品的结球稳定性差。
实验结果显示，通过适当控制芯线的组成，即，选用适当的金属成分作为第一、第二添加成分以及控制银的含量大于96wt％且小于98.78wt％、钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％、第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％以及第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％，实验组1至18即使直接在空气中进行打线接合制造方法，也能确保所述芯线的结球稳定性都能达到“佳”的程度，尤其，实验组3、8、13及15至18的芯线更可获得“极佳”的结球稳定性。
更进一步的，由上表4及表6中实施例1的银合金线材与实验组8的芯线的比较结果、实施例2的银合金线材与实验组4的芯线的比较结果、实施例3的银合金线材与实验组9的芯线的比较结果、实施例4的银合金线材与实验组12的芯线的比较结果以及实施例5的银合金线材与实验组11的芯线的比较结果更可确定：通过在芯线的外表面依序镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，能有助于进一步提升实施例1至5的银合金线材的结球稳定性。
试验例5：PCT可靠度
于本试验例中，取实验组1至18的芯线、比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线以及实施例1至6的银合金线材各100条作为待测样品，并经由压力锅蒸煮试验方法(Pressure Cooker Test，PCT)，将100条经打线制造方法的待测样品与一垫片接合后，再将接合于垫片上的待测样品放置于温度为120℃、相对湿度为100％及压力为29.7psi的高温高湿高压环境中长达250小时。
接着，使用推球试验机(厂牌名称：DAGE，型号：dage4000)，并设定推球试验机的推刀荷重为250g，对所述经高温、高湿、高压测试的待测样品进行推球测试进行推球测试；若待测样品经推球试验机所测得的推球值小于20g时，判定失效，其结果如上表3及表4所示。
于上表4至表6中，以“◎”代表待测样品经高温、高湿、高压测试后，100组实验中未发生失效的情形，显示该待测样品的PCT可靠度佳；以“×”待测样品经高温、高湿、高压测试后，100组实验中有1组以上发生失效的情形，显示该待测样品的PCT可靠度不足。
实验结果显示，不论比较组1的纯银芯线或比较组2至19的芯线都无法通过压力锅蒸煮试验。由此可见，通过适当控制芯线的组成，即，选用适当的金属成分作为第一、第二添加成分以及控制钯的含量大于或等于1.1wt％且小于或等于2.8wt％、第一添加成分的含量大于0.1wt％且小于1wt％以及第二添加成分的含量大于0.02wt％且小于0.2wt％，能确保实验组1至18的芯线都能获得极佳的PCT可靠度。
试验例6：u-HAST可靠度
在本试验例中，取实验组1至18的芯线、比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线以及实施例1至6的银合金线材各100条作为待测样品，并经由高度加速寿命试验方法(unbiased Highly Acceleratedstress Test，u-HAST)，将100条待测样品经打线制造方法与一垫片接合后，再将各接合于垫片上的待测样品放置于温度为135℃、相对湿度为85％及电压为2V的高温高湿高电压环境中长达288小时。
接着，使用推球试验机(厂牌名称：DAGE，型号：dage4000)，并设定推球试验机的推刀荷重为250g，对所述经高温、高湿、高电压测试的待测样品进行推球测试；若待测样品经推球试验机所测得的推球值小于20g时，判定失效，其结果如上表4至表6所示。
于上表4至表6中，以“◎”代表待测样品经高温、高湿、高压测试后，100组实验中未发生任何失效的情形，显示该待测样品能通过高加速应力试验，其u-HAST可靠度佳；以“×”待测样品经高温、高湿、高电压测试后，100组实验中有1组以上发生失效的情形，显示该待测样品尚无法通过高加速应力试验，其u-HAST可靠度不足。
实验结果显示，不论比较组1的纯银芯线，或比较组2至19的芯线都无法通过高加速应力试验。相比之下，实验组1至18的芯线及实施例1至6的银合金线材都可顺利通过高加速应力试验。由此可见，通过适当控制芯线的组成以及在芯线外依序镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，能确保实验组1至18的芯线以及实施例1至6的银合金线材获得优异的u-HAST可靠度。
综观上述试验例1至6中比较组1的纯银芯线及比较组2至6的芯线的分析结果可知：当芯线中未包含任何第一、第二添加成分，即便令芯线的钯的含量由0.8wt％增加至4wt％，仍无法达成降低其氧含量至低于100ppm以下的目的，且比较组2至6的芯线的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度及u-HAST亦无法具体获得改善，更丧失了以银为主成分的芯线能获得高导电性的优势。由此可见，芯线中若未添加第一、第二添加成分，不但无法克服纯银芯线易于氧化的缺点，更难以抑制芯线与铝垫生成介金属化合物，亦无法获得所需的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度。
再者，对比比较组2至6与比较组7及8的芯线的分析结果可知：当芯线中仅包含钯及第一添加成分而未添加第二添加成分时，比较组7及8的半成品及芯线的氧含量仍无法降低至100ppm以下，且比较组7及8的芯线的伸线作业性、结球稳定性及PCT可靠度以及u-HAST亦无法具体获得改善。同理，对比比较组2至6与比较组9及10的芯线的分析结果可知：当芯线中仅包含钯及第二添加成分而未添加第一添加成分时，比较组9及10的芯线的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST也无法具体获得改善，且比较组9及10的半成品及芯线的氧含量更高达200ppm以上。由此可见，不论是在银-钯系统的芯线中单独加第一添加成分或单独添加第二添加成分，皆无法具体提升芯线的抗氧化能力、伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度，从而劣化含有此种芯线的银合金线材的品质与良率。
另外，比对实验组2、4及6至18与比较组13至16的芯线的分析结果可知：当银合金线材中芯线的钯及第二添加成分的含量皆设定为2.1wt％及0.08wt％时，当第一添加成分的总量设定在大于0.1wt％且小于1wt％时，不论第一添加成分为由铂、镍及铜所组成的群组中任选其中一种或二种，皆能显著降低实验组2、4及6至18的半成品与芯线的氧含量至低于100ppm以下，并且同时提升芯线的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度。
此外，比对实验组5、6与比较组17至19的芯线的分析结果可知：当芯线的钯及第一添加成分的含量皆设定为2.1wt％及0.5wt％时，且第二添加成分的总量设定在大于0.02wt％且小于0.2wt％时，能确保实验组5及6的芯线皆具有优异的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度；但当第二添加成分提高至大于或等于0.2wt％以上时，不仅会不当提高银合金线材的氧含量，更同时劣化了银合金线材的伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度。
经由上述实验结果得知，当芯线的组成控制在特定范围下，不仅能确保芯线具备低电阻率的特性，更得以同时提升芯线的抗氧化能力、伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度。
试验例7：线表分层
为进一步验证在芯线外依序镀上一镀钯层及镀金层对所形成的银合金线材的影响，本试验例取实验组1至18的芯线、比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线以及实施例1至6的银合金线材各100条作为待测样品，将各待测样使用同一的市售封装材料(SMM-G760)先封装后，经由如前述试验例6的高度加速寿命试验方法，将前述经封装的待测样品置于温度为135℃、相对湿度为85％及电压为2V的高温高湿高电压的环境中长达288小时。
之后，先蚀刻去除经高度加速寿命试验的待测样品外的封装材料，再利用聚焦离子显微镜(厂牌名称：美商飞昱科技股有限公司，型号：DB-FIB)观察有无线表分层现象。于100组实验中，若可观察到有1组以上发生线表分层现象，即判定失效。
实验结果显示，不论是比较组1的纯银芯线、比较组2至19的芯线或实验组1至18的芯线，所述芯线先以封装材料封装再经高度加速寿命试验后，皆可观察到有线表分层现象。由此可知，比较组1的纯银芯线、比较组2至19及实验组1至18的芯线中的银成分皆会与封装材料的氧成分发生化学反应，生成氧化银，最后再还原成银原子，而导致线表分层现象，致使所述芯线与封装材料之间无法具备足够的界面接合强度。
相比之下，实施例1至6的银合金线材在100组重复的实验中，则完全未被观察到有线表分层现象，证明实施例1至6的银合金线材中芯线外的镀钯层及镀金层能具体抑制其银成分在高温高湿高电压中扩散至封装材料的可能性，故银成分不会与封装材料发生氧化还原反应，从而得以能确保实施例1至6的银合金线材与封装材料之间具备足够的界面接合强度。因此，实施例1至6的银合金线材的表面不会与封装材料之间发生线表分层现象，故能解决现有技术的银合金线材被腐蚀后劣化可靠度或造成线路熔断等问题。
经由前述试验例1至7的结果证明，通过在芯线外依序镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，不仅能进一步提升整体银合金线材的抗氧化能力、伸线作业性、结球稳定性、PCT可靠度以及u-HAST可靠度外，更可提升银合金线材与封装材料之间的界面接合强度。
综上所述，通过适当控制银合金线材中芯线的组成以及在芯线外依序镀上适当厚度的镀钯层及镀金层，不仅能同时提升银合金线材的抗氧化能力、伸线作业性、结球稳定性及PCT可靠度以及u-HAST可靠度，更能提升银合金线材与封装材料之间的界面接合强度，故本发明的银合金线材不仅能适用于精密型、极小尺寸的半导体晶片的封装制造方法中，更能解决现有技术的银合金线材易衍生线路熔断以及经可靠度试验后易发生线表分层等问题。
上述实验组及实施例仅为说明本发明的示例，并非在任何方面限制本发明所主张的权利范围。本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实验组。

Claims (9)

1.一种银合金线材，其包括一芯线、一镀钯层及一镀金层，其中该镀钯层形成于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：铂、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重量百分比且小于或等于2.8重量百分比，该芯线中第一添加成分的含量大于0.1重量百分比且小于1重量百分比，且该芯线中第二添加成分的含量大于0.02重量百分比且小于0.2重量百分比。
2.根据权利要求1所述的银合金线材，其中该镀钯层及该镀金层的厚度和介于60纳米至200纳米之间。
3.根据权利要求1所述的银合金线材，其中该镀钯层的厚度介于50纳米至150纳米之间。
4.根据权利要求1所述的银合金线材，其中该镀金层的厚度介于10纳米至50纳米之间。
5.根据权利要求2所述的银合金线材，其中该镀金层的厚度介于10纳米至50纳米之间。
6.根据权利要求3所述的银合金线材，其中该镀金层的厚度介于10纳米至50纳米之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的银合金线材，其中，以该芯线的总重量为基准，该芯线中钯的含量大于或等于1.5重量百分比且小于或等于2.5重量百分比。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的银合金线材，其中，以该芯线的总重量为基准，该芯线中银的含量大于96重量百分比且小于98.78重量百分比。
9.根据权利要求7所述的银合金线材，其中，以该芯线的总重量为基准，该芯线中银的含量大于96.3重量百分比且小于98.38重量百分比。
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