TW201710565A - 多鍍層銀線及其製法 - Google Patents

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Abstract

本創作提供一種多鍍層銀線之製法，其包括於經第一次退火之芯材上依序形成5至15奈米之預鍍金層、20至50奈米之鍍鈀層及100至150奈米之鍍金層上後再進行第二次退火熱處理等步驟，藉此令所製得之多鍍層銀線由內而外包括一經退火之芯材、一擴散層及一鍍金層。據此，本創作之多鍍層銀線不但能具備極佳的結球穩定性、足夠的推拉力及金屬覆蓋率從而提升打線作業性外，更能有效隔絕其芯材中銀成分與外界環境接觸，使該多鍍層銀線具有絕佳的抗腐蝕性，從而提高其可靠度，藉此令本創作之多鍍層銀線能適用於安全性需求較高的車用晶片等領域中。

Description

多鍍層銀線及其製法
本創作關於一種用於半導體或LED封裝之線材，尤指一種銀合金線材及其製法。
有鑑於純金線材能兼具良好的延展性、導電性及不易被氧化等特性，早期半導體產業中多半係使用純金線材將晶片與銲墊相互連接，以提供訊號傳遞之目的。然而，隨著金價逐年飆漲、純金線材與鋁墊片之界面易形成脆性介金屬化合物導致接點易劣化影響可靠度等問題，現有技術已發展另一種銀合金線材，以因應目前半導體封裝之市場需求。
常見的銀合金線材主要由銀、金及鈀成分所組成，藉由在銀成分中摻混金與鈀成分能達到減緩氧化作用與提高FAB (free air ball)球形之真圓度等目的，但藉由摻雜方式仍無法有效隔絕銀合金線材與外界環境接觸時造成的腐蝕，如濕氣、酸氣腐蝕等，致使現有技術之銀合金線材通常無法抵擋酸液的侵蝕，而容易於開蓋後發生斷線之問題。
此外，現有技術之銀合金線材與鋁墊的鍵結仍會產生孔洞或是裂化之情形，難以完全杜絕失效的情形發生，致使現有技術之銀合金線材的可靠度難以獲得具體的改善，甚而影響最終產品之壽命。
有鑒於現有技術存在之缺點，本創作之目的在於改善傳統銀合金線材之抗腐蝕性不足、結球穩定性差等缺點，同時提升銀合金線材與銲墊接合時之推拉力及金屬覆蓋率，進而改善現有技術之銀合金線材的可靠度。
為達成前述目的，本創作提供一種多鍍層銀線，其由內而外包括一經退火之芯材、一擴散層及一鍍金層，該擴散層中含有金與鈀，該擴散層之厚度大於或等於30奈米且小於或等於60奈米，該鍍金層之厚度大於或等於100奈米且小於或等於150奈米。
藉由在經退火之芯材的表面依序形成有擴散層及鍍金層，能有效隔絕經退火之芯材中銀成分與外界環境的接觸，並賦予該多鍍層銀線具備絕佳的抗腐蝕性；此外，藉由適當控制擴散層及鍍金層之厚度範圍，更能提升多鍍層銀線之抗腐蝕性及結球穩定性，提高多鍍層銀線與銲墊接合之推拉力及金屬覆蓋率。據此，本創作能具體降低多鍍層銀線於封裝製程中發生失效之可能性並且提升多鍍層銀線之可靠度。
較佳的，該擴散層之厚度大於或等於40奈米且小於或等於60奈米；更佳的，該擴散層之厚度大於或等於40奈米且小於或等於50奈米，藉此令多鍍層銀線具有更為優異的結球穩定性。
所述之經退火之芯材可為純銀芯材，即該經退火之芯材係由銀所組成。
較佳的，該經退火之芯材的組成包含大於或等於88重量百分比且小於100重量百分比之銀元素、大於0重量百分比且小於或等於10重量百分比之金元素及大於0重量百分比且小於或等於5重量百分比之鈀元素。
此外，本創作另提供一種多鍍層銀線之製法，其包括： 對一銀芯材進行伸線加工，以得到一經伸線之芯材； 對該經伸線之芯材進行第一次退火熱處理，以獲得一經退火之芯材； 於該經退火之芯材上依序形成一預鍍金層、一鍍鈀層及一鍍金層並且進行伸線加工，以獲得一多鍍層母線，該預鍍金層之厚度大於或等於5奈米且小於或等於15奈米之間，該鍍鈀層之厚度大於或等於20奈米且小於或等於50奈米之間，該鍍金層之厚度大於或等於100奈米且小於或等於150奈米之間； 對該多鍍層母線進行第二次退火熱處理，以製得該多鍍層銀線。
藉由在經退火之芯材上預先電鍍形成適當厚度之預鍍金層，能有利於提升經退火之芯材與鍍鈀層及鍍金層之間的接合力，並且提高經退火之芯材外鍍層的緻密性，同時避免經退火之芯材污染下一道電鍍製程之電解液。此外，所述之鍍鈀層可作為擴散阻障層抑制芯材的銀與鍍金層間的擴散，且在預鍍金層外形成適當厚度之鍍鈀層則能提高界面接合強度，並且抑制銀與銲墊之間的介金屬反應，避免多鍍層銀線與銲墊間的介金屬層產生孔洞或斷裂之效果進而提升可靠度。再者，適當厚度的鍍金層更可提供所需之抗腐蝕性及延展性，確保所製得之多鍍層銀線具備優異的可靠度及打線作業性。
於前述在該經退火之芯材上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層並且進行伸線加工之步驟中，該製法可先於該經退火之芯材上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層，得到一多鍍層芯材；再對該多鍍層芯材進行伸線加工，以獲得該多鍍層母線；或者，該製法亦可先對該經退火之芯材進行伸線加工，得到一經伸線之母線；再於該經伸線之母線上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層，以獲得該多鍍層母線。
較佳的，該鍍鈀層之厚度大於或等於30奈米且小於或等於50奈米之間，藉此令所製得之多鍍層銀線具有更為優異的結球穩定性。
較佳的，該經伸線之芯材的直徑介於15微米至500微米之間，且經三次電鍍製程及第二次伸線製程後，所製得之多鍍層銀線的直徑可介於15微米至500微米之間。
較佳的，所述於該經退火之芯材上依序形成預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層之製法包括：先以3 m/min至20 m/min之線速，對前述經退火之芯材，以0.01 A至0.5 A之電流、濃度為0.1 g/L至10 g/L之金電鍍液，於經退火之芯材上形成預鍍金層；再以0.1 A至5 A之電流、濃度為0.1 g/L至10 g/L之鈀電鍍液，於預鍍金層上形成鍍鈀層；再以0.1 A至5 A之電流、濃度為0.1 g/L至10 g/L之金電鍍液，於鍍鈀層上再形成鍍金層，以獲得該多鍍層母線。
較佳的，該第一次退火熱處理之溫度大於或等於300 °C且小於或等於500 °C，該第二次退火熱處理之溫度大於或等於300 °C且小於或等於700 °C。於上述製法中，所述第一次退火熱處理能避免後續伸線時發生斷線之可能性；且該第二次退火熱處理更能有利於促使預鍍金層與鍍鈀層之間以及鍍鈀層與鍍金層之間皆發生相互擴散作用而形成擴散層，並且提升其打線作業性。
此外，相較於未經第二次退火熱處理之多鍍層銀線僅具有1 %至2 %之伸長率且無法順利結球之問題，歷經第二次退火熱處理所製得之多鍍層銀線的伸長率能提高至約8 %至12 %，顯示所述第二次退火熱處理能有助於提升其線材作業性。於此，上述伸長率係經由如下所述之拉伸試驗所測得：將待測樣品固定於拉伸試驗機的上、下夾具，其間距離固定在10公分，再將荷重砝碼歸零後，隨即以固定的應力應變速率進行拉伸測試，直至線材斷裂後則停止測試；由拉伸前、後之長度差值除以拉伸前之長度乘以100 %，即可獲得該待測樣品之伸長率。
以下，將藉由具體實施例說明本創作之實施方式，熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本創作所能達成之優點與功效，並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更，以施行或應用本創作之內容。
實施例 1 至 14 ：多鍍層銀線
實施例1至14之多鍍層銀線係大致上採用如下述之方法所製得：
首先，利用連續鑄造的方式製作直徑為8 mm的銀合金棒狀材料，再藉由一系列的伸線機進行伸線，先利用粗拉製程(線速設定為10 m/min)將銀合金棒狀材料直徑縮小至1.14 mm，再以較快速的重拉伸線機(線速設定為50 m/min)，將銀合金棒狀材料的直徑縮小至0.23 mm，得到經伸線之銀合金芯材。其中，該銀合金芯材包含89.1 wt%之銀、7.4 wt%之金及3.5 wt%之鈀。
接著，於400 °C之退火溫度及10 m/min之線速下，對前述經伸線之銀合金芯材進行第一次退火熱處理，以避免銀合金芯材內部因伸線加工而殘留大量的應力，得到經退火之芯材。
在進行後續電鍍製程前，先依序以鹼洗(脫脂)及酸洗(化學研磨)方式清潔經退火之芯材表面；接著，以6 m/min之線速，對前述經退火之芯材進行三階段之電鍍製程，詳細電鍍製作流程包括：先以0.2 A之電流、濃度為1 g/L之金電鍍液，於經退火之芯材上形成預鍍金層；經水洗步驟後再以1.1 A之電流、濃度為5 g/L之鈀電鍍液，於預鍍金層上形成鍍鈀層；經水洗步驟後再以0.66 A之電流、濃度為5 g/L之金電鍍液，於鍍鈀層上再形成鍍金層，以製得該多鍍層母線。所述多鍍層母線由內而外依序包含前述經退火之芯材、預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層，各實施例於經退火之芯材外依序電鍍而成之預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層的厚度係如下表1所示。
而後，以100 m/min之線速，將多鍍層母線之線徑先伸線至0.0337 mm，再伸線至0.0175 mm，得到經伸線之多鍍層母線。
最後，於575 °C之退火溫度及100 m/min之線速下，對前述經伸線之多鍍層母線進行第二次退火熱處理，即完成多鍍層銀線之製作。該多鍍層銀線中包含經退火之芯材、一擴散層及一鍍金層。
於此，本實驗選用實施例1、2、5、7、8、11及12之多鍍層銀線作為待測樣品，利用穿透式電子顯微鏡上加裝之X光能譜散佈分析儀(energy dispersive spectrometer，EDS)，判定該等多鍍層銀線中的鍍層結構分佈。
以上述實施例之多鍍層銀線的EDS線掃描圖為例，請參閱圖1A至圖1G所示，由該等EDS線掃描圖中，以未偵測得到任何金元素存在及金訊號曲線逐漸增加之斜線的中間值所對應之距離差量測得到上述多鍍層銀線中擴散層之厚度，另以金訊號曲線逐漸增加及逐漸減少之二斜線的中間值所對應之距離差量測得到上述多鍍層銀線中鍍金層之厚度，其結果如下表2所示。
經由上述實驗結果證實，藉由對經伸線之多鍍層母線進行第二次退火熱處理後，包覆於經退火之芯材外圍的預鍍金層和鍍鈀層之間會發生交互擴散現象而轉變成為一擴散層，形成於經退火之芯材與鍍金層之間，藉此令多鍍層銀線具有較佳的線材作業性。據此，經第二次退火熱處理後，該等多鍍層銀線由內而外依序包含經退火之芯材、擴散層及鍍金層，該擴散層係同時含有金與鈀之成分。
比較例 1 ：無鍍層銀線
本比較例係大致上採用如同上述實施例1至14之方法得到經伸線之銀合金芯材，並於400 °C之退火溫度及10 m/min之線速下，對經伸線之銀合金芯材進行退火熱處理，得到線徑為0.23 mm的無鍍層銀線。
所述無鍍層銀線之組成與上述實施例1至14之銀合金芯材相同，即比較例1中無鍍層銀線亦包含89.1 wt%之銀、7.4 wt%之金及3.5 wt%之鈀，但其表面上並未鍍覆有任何金屬層。
比較例 2 至 5 ：單鍍層銀線
比較例2至5係大致上採用如同上述實施例1至14之方法得到線徑為0.23 mm的經退火之芯材，於經鹼洗及酸洗清潔芯材表面後，再以6 m/min之線速、0.66 A之電流、濃度為5 g/L之金電鍍液，直接於經退火之芯材的外圍形成單一鍍金層，得到單鍍層母線。
最後，以100 m/min之線速，將單鍍層母線之線徑先伸線至0.0337 mm，再伸線至0.0175 mm，得到經伸線之單鍍層母線；再於575 °C之退火溫度及100 m/min之線速下，對前述經伸線之單鍍層母線進行第二次退火熱處理，即完成比較例2至5之單鍍層銀線的製作。
所述單鍍層母線包含前述經退火之芯材及單一鍍金層，該經退火之芯材的組成與上述實施例1至14之銀合金芯材相同，即比較例2至5中經退火之芯材亦包含89.1 wt%之銀、7.4 wt%之金及3.5 wt%之鈀；比較例2至5中單一鍍金層之厚度係分別如下表1所示。
比較例 6 ：雙鍍層銀線
比較例6係大致上採用如同上述實施例1至14之方法得到線徑為0.23 mm的經退火之芯材，於經鹼洗及酸洗清潔芯材表面後，先以1.1 A之電流、濃度為5 g/L之鈀電鍍液，於經退火之芯材上之外圍形成一鍍鈀層，經水洗後再以6 m/min之線速、0.66 A之電流、濃度為5 g/L之金電鍍液，於鍍鈀層上形成一鍍金層，得到雙鍍層母線。
最後，以100 m/min之線速，將雙鍍層母線之線徑先伸線至0.0337 mm，再伸線至0.0175 mm，得到經伸線之雙鍍層母線；再於575 °C之退火溫度及100 m/min之線速下，對前述經伸線之雙鍍層母線進行第二次退火熱處理，即完成比較例6之雙鍍層銀線的製作。
所述雙鍍層母線由內而外依序包含前述經退火之芯材、鍍鈀層及鍍金層，該經退火之芯材的組成與上述實施例1至14之銀合金芯材相同，但本比較例之雙鍍層母線中經退火之芯材與鍍鈀層之間並未形成有一預鍍金層。即，比較例6中經退火之芯材亦包含89.1 wt%之銀、7.4 wt%之金及3.5 wt%之鈀；其鍍鈀層及鍍金層之厚度係分別如下表1所示。
比較例 7 至 13 ：多鍍層銀線
比較例7至13係大致上採用如同上述實施例1至14之方法製備多鍍層銀線，其不同之處僅在於各比較例中預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層之厚度值有所不同，比較例7至13之厚度值亦列於下表1所示。   表1：於製作實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線之製程中，各樣品電鍍於經退火之芯材外之預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層的厚度以及於所製成實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線的特性分析結果 表2：實施例1、2、5、7、8、11及12之多鍍層銀線中鍍金層及擴散層之厚度量測結果。
試驗例 1 ：抗腐蝕性
本試驗例係以前述方法所得之實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線作為待測樣品，並經由如下所述之開蓋測試法評估其抗腐蝕性：
將各待測樣品(經打線後再進行封裝的樣品)置於預熱加熱板上，將發煙硝酸滴在封裝材進行蝕刻，再以丙酮沖洗待測樣品，重複相同的處理步驟後，即可將封裝材移除，最後再觀察各待測樣品經開蓋測試後的線表狀況。
各待測樣品經開蓋測試後發生斷線的機率係由下述計算方式所得： 線材斷線率(%) = 封裝斷線數目(條)/總封裝線材數目(條)×100 %
於上表1中，以「○」代表經上述方法所計算而得之線材斷線率為0 %，代表其抗腐蝕性佳；以「Δ」代表線材斷線率≦10 %，代表抗腐蝕性差；以「X」代表線材斷線率＞10 %，代表抗腐蝕性極差。亦即，線材斷線率越高表示待測樣品之抗腐蝕性愈低。
進一步以實施例7之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2及4之單鍍層銀線及比較例10之多鍍層銀線的開蓋照片圖為例；由圖2至圖5中皆可觀察到有嚴重斷線之情形，故由上述計算式可分別計算得到比較例1、2、4及9之線材斷線率分別為100 %、45 %、39 %及7 %，顯示比較例1之無鍍層銀線、比較例2及4之單鍍層銀線及比較例10之多鍍層銀線皆無法獲得所需之抗腐蝕性；反觀圖6，則可明顯觀察到完整的細線存在，顯示實施例7之多鍍層銀線係具有絕佳的抗腐蝕性，故其線材斷線率為0 %。
如上表1所示，比較例1之無鍍層銀線之表面因未鍍覆任何金屬層，而比較例2至5之單鍍層銀線因僅具有單一鍍金層包覆於經退火之芯材外，故比較例1之無鍍層銀線及比較例2至5皆無法提供所需之抗腐蝕性，致使其等經開蓋測試後發生嚴重斷線之問題；而比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至12之多鍍層銀線雖於經退火之芯材及鍍金層之間再設置了一層鍍鈀層或預鍍金層及鍍鈀層之二層結構，但卻未進一步控制預鍍金層及鍍鈀層之厚度，致使比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至12之多鍍層銀線仍無法具備足夠的抗腐蝕性，亦無法具體避免經開蓋測試後發生斷線之可能性。反觀本創作實施例1至14之多鍍層銀線，其則具備相當優異的抗腐蝕性，故該等多鍍層銀線經開蓋測試後並未發生斷線之情形。
經由上述實驗結果證實，藉由進一步在經退火之芯材及鍍金層之間再設置一層鍍鈀層，所述之鍍鈀層可作為擴散阻障層，抑制經退火之芯材及/或預鍍金層中銀成分與鍍金層中金成分之間的擴散現象；且藉由進一步控制預鍍金層、鍍鈀層及鍍金層之個別厚度，更能令多鍍層銀線具備相當優異的抗腐蝕性，使本創作之多鍍層銀線能獲得如現有技術中純金線之抗腐蝕性。
試驗例 2 ：結球穩定性
本試驗例亦以上述方法所得之實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線作為待測樣品，各待測樣品分別取1200條重複進行以下步驟：
將各穿過焊合磁嘴之待測樣品裸露的端部，利用一熱音波焊接機(型號：K&S IConn)，以電極放電的方式，熔融期間通入純氮氣保護，將該待測樣品的端部加熱熔融成一球狀態樣之金屬球(free air ball，FAB)。其中，自電極放電至成熔球的過程又稱放電結球(electric flame-off，EFO)，各待測樣品總共重複打1200顆金屬球。
待前述金屬球冷卻後，再自各待測樣品之延伸方向俯視該等金屬球，當其中一金屬球於一水平面之一第一方向的徑寬與一垂直該第一方向之第二方向的徑寬間的比值小於0.95或大於1.05時，判定該金屬球之結球穩定性失效。
於上表1中，以「◎」表示各待測樣品所打出之1200顆金屬球中沒有任何一個金屬球之結球穩定性失效；以「○」表示示各待測樣品所打出之1200顆金屬球中有1至5個金屬球之結球穩定性失效：以「X」表示示各待測樣品所打出之1200顆金屬球中有6個或6個以上金屬球之結球穩定性失效。
此外，本試驗例更進一步選用實施例7之多鍍層銀線及比較例2之單鍍層銀線作為待測樣品，另採用如上述之試驗方法進行打線測試，再以光學顯微鏡觀察各待測樣品的結球穩定性，進而評估其等之打線作業性。
如圖7所示，比較例2之單鍍層銀線所觀察得到的金屬球球形有偏離之情形，顯示其結球穩定性較差；反觀圖8所示，實施例7之多鍍層銀線所觀察得到的金屬球球形完整，顯示其在氮氣氣氛中能獲得良好的結球穩定性。
如上表1所示，相較於比較例1之無鍍層銀線及比較例2至5之單鍍層銀線，實施例1至14之多鍍層銀線經打線後所形成之金屬球球形的穩定性較佳；進一步比較比較例13與實施例1至14之多鍍層銀線的結球穩定性結果可知，過厚的預鍍金層反而會降低其結球穩定性，甚而劣化該多鍍層銀線之可靠性。
試驗例 3 ：推拉力
本試驗例亦以上述方法所得之實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線作為待測樣品，將各待測樣品經打線製程而形成之金屬球分別與鋁墊片接合後，使用推球試驗機(廠牌名稱：DAGE，型號 dage 4000)，並設定推球試驗機的推刀荷重為250 g，對金屬球進行推球測試。當所測得之推力小於15 gf時，則判定失效。各待測樣品重複進行100次實驗後，統計總失效次數。
於上表1中，以「○」表示該待測樣品於100組實驗中未發生任何失效情形，以「X」表示該待測樣品於100組實驗中發生1次以上失效情形。
如上表1所示之推拉力分析結果可知，當未形成鍍鈀層或未妥善控制鍍鈀層之厚度時，所製成比較例1之無鍍層銀線及比較例2至5之單鍍層銀線與比較例7至10之多鍍層銀線易發生接合強度不足而失效之情形；此外，當預鍍金層之厚度過厚時，比較例13之多鍍層銀線亦會發生如前述失效之問題。
經由上述實驗結果證實，藉由適當控制預鍍金層及鍍鈀層之厚度，能確保實施例1至14之多鍍層銀線接合於鋁墊片上具備足夠的接合強度，避免多鍍層銀線與鋁墊片之鍵結發生失效之情形，從而獲得較佳之可靠度。
試驗例 4 ：金屬覆蓋率
本試驗例亦以上述方法所得之實施例1至14之多鍍層銀線、比較例1之無鍍層銀線、比較例2至5之單鍍層銀線、比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至13之多鍍層銀線作為待測樣品，將各待測樣品經打線製程形成100顆金屬球而與一鋁墊片接合後，在利用酸蝕的方式針對鋁墊或多鍍層銀線進行蝕刻，以觀測鋁墊片與金屬球的殘餘鍍層銀合金面積比例，金屬線與金屬墊在打線接合過程中會在界面處形成一層介金屬化合物(intermetallic compound, IMC)，其會影響線材與金屬墊之間的接合能力，亦為影響電子材料可靠度的關鍵因素。當金屬覆蓋率越大時，表示金屬球的接合能力越好。
於上表1中，以「○」表示金屬覆蓋率大於90 %，顯示該待測樣品之接合能力佳；以「Δ」表示金屬覆蓋率介於80 %至90 %，顯示該待測樣品之接合能力差；以「X」表示金屬覆蓋率小於80 %，顯示該待測樣品之接合能力極差。
如上表1所示，比較例1之無鍍層銀線之表面因未鍍覆任何金屬層，而比較例2至5之單鍍層銀線因僅具有單一鍍金層包覆於經退火之芯材外，故比較例1之無鍍層銀線及比較例2至5皆存在接合能力不足的問題；而比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至12之多鍍層銀線因未進一步控制預鍍金層及鍍鈀層之厚度，致使比較例6之雙鍍層銀線及比較例7至12之多鍍層銀線亦無法提供足夠的接合能力，無法完全杜絕失效之可能性發生。相較之下，實施例1至14則能與金屬墊之間具備良好的的接合能力，進而提升多鍍層銀線應用於電子產品之可靠度。
試驗例 5 ：結球元素分析
本試驗例選用如上述實施例7之多鍍層銀線作為待測樣品，並經由如上述試驗例2所述之方法，於氮氣氣氛中進行打線測試，再以掃描式電子顯微鏡觀察實施例7之多鍍層銀線經打線製程後的橫截面結構；另以電子微探分析儀(electron probe X-ray microanalyzer，EPMA，型號：JEOL JXA-8900R)分析實施例7之多鍍層銀線經打線後所燒成之金屬球的成分分佈情形。
請參閱圖9所示，其為實施例7之多鍍層銀線經打線製程後之表面形貌；再者，由圖10中可觀察到實施例7之多鍍層銀線經打線後所燒成的金屬球中存在有成分不同的層狀結構。尤其，如圖11所示，經打線製程後，該金屬球或多鍍層銀線中皆未偵測到有氧的訊號，顯示該多鍍層銀線能獲得極佳之抗氧化性進而提升其可靠度；再如圖12至圖14所示，該多鍍層銀線經打線後仍有擴散層(含有金與鈀)及鍍金層包覆其內之銀合金芯材，顯示金屬球內仍存在部分未被熔融的擴散層及鍍金層保護多鍍層銀線中的銀合金芯材，故能有效避免多鍍層銀線被腐蝕液所侵蝕。
由上述實驗結果可再次驗證，藉由上述擴散層及鍍金層之結構，可有效隔絕多鍍層銀線中的銀成分與外界環境接觸，從而提升實施例7之多鍍層銀線的打線作業性及可靠度，並有效降低多鍍層銀線在封裝製程中形成缺陷。
綜觀上述試驗例1至5之實驗結果，本創作利用前述製法所製成之多鍍層銀線不但能具備極佳的結球穩定性、足夠的推拉力及金屬覆蓋率從而提升打線作業性外，尤其，本創作之多鍍層銀線更能有效隔絕其芯材中銀成分與外界環境接觸，使該多鍍層銀線具有絕佳的抗腐蝕性，並且避免於封裝製程中形成缺陷，從而提高其可靠度，藉此令本創作之多鍍層銀線能適用於安全性需求較高的車用晶片等領域中。
無。
圖1A為實施例1之多鍍層銀線的EDS線掃描圖(EDS line scanning image)。 圖1B為實施例2之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖1C為實施例5之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖1D為實施例7之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖1E為實施例8之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖1F為實施例11之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖1G為實施例12之多鍍層銀線的EDS線掃描圖。 圖2為比較例1之無鍍層銀線經開蓋測試後的照片圖。 圖3為比較例2之單鍍層銀線經開蓋測試後的照片圖。 圖4為比較例4之單鍍層銀線經開蓋測試後的照片圖。 圖5為比較例10之多鍍層銀線經開蓋測試後的照片圖。 圖6為實施例7之多鍍層銀線經開蓋測試後的照片圖。 圖7為比較例2之單鍍層銀線在氮氣氣氛中進行打線測試所得之結球圖。 圖8為實施例7之多鍍層銀線在氮氣氣氛中進行打線測試所得之結球圖。 圖9 為實施例7 之多鍍層銀線的掃描式電子顯微鏡影像圖(scanning electronic microscope image，SEM)。 圖10為實施例7之多鍍層銀線的背向式散射電子影像圖(back-scattered electron image，BSE)。 圖11為實施例7之多鍍層銀線中氧成分之元素分析圖。 圖12為實施例7之多鍍層銀線中銀成分之元素分析圖。 圖13為實施例7之多鍍層銀線中鈀成分之元素分析圖。 圖14為實施例7之多鍍層銀線中金成分之元素分析圖。

Claims (10)

  1. 一種多鍍層銀線，其由內而外包括一經退火之芯材、一擴散層及一鍍金層，該擴散層中含有金與鈀，該擴散層之厚度大於或等於30奈米且小於或等於60奈米，該鍍金層之厚度大於或等於100奈米且小於或等於150奈米。
  2. 如請求項1所述之多鍍層銀線，其中該擴散層之厚度大於或等於40奈米且小於或等於60奈米。
  3. 如請求項1所述之多鍍層銀線，其中該經退火之芯材的組成包含大於或等於88重量百分比且小於100重量百分比之銀元素、大於0重量百分比且小於或等於10重量百分比之金元素及大於0重量百分比且小於或等於5重量百分比之鈀元素。
  4. 如請求項1所述之多鍍層銀線，其中該經退火之芯材係由銀所組成。
  5. 一種多鍍層銀線之製法，其包括： 對一銀芯材進行伸線加工，以得到一經伸線之芯材； 對該經伸線之芯材進行第一次退火熱處理，以獲得一經退火之芯材； 於該經退火之芯材上依序形成一預鍍金層、一鍍鈀層及一鍍金層並且進行伸線加工，以獲得一多鍍層母線，該預鍍金層之厚度大於或等於5奈米且小於或等於15奈米之間，該鍍鈀層之厚度大於或等於20奈米且小於或等於50奈米之間，該鍍金層之厚度大於或等於100奈米且小於或等於150奈米之間；以及 對該多鍍層母線進行第二次退火熱處理，以製得該多鍍層銀線。
  6. 如請求項5所述之製法，前述於該經退火之芯材上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層並且進行伸線加工之步驟包括： 先於前述經退火之芯材上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層，得到一多鍍層芯材； 再對該多鍍層芯材進行伸線加工，以獲得該多鍍層母線。
  7. 如請求項5所述之製法，前述於該經退火之芯材上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層並且進行伸線加工之步驟包括： 先對該經退火之芯材進行伸線加工，得到一經伸線之母線； 再於該經伸線之母線上依序形成該預鍍金層、該鍍鈀層及該鍍金層，以獲得該多鍍層母線。
  8. 如請求項5所述之製法，該鍍鈀層之厚度大於或等於30奈米且小於或等於50奈米之間。
  9. 如請求項5至8中任一項所述之製法，其中該第一次退火熱處理之溫度大於或等於300 °C且小於或等於500 °C，該第二次退火熱處理之溫度大於或等於300 °C且小於或等於700 °C。
  10. 如請求項5至8中任一項所述之製法，其中該經伸線之芯材的直徑介於15微米至500微米之間，且該多鍍層銀線之直徑介於15微米至500微米之間。
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