TW201814058A - 球焊用銅合金線 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的係提供一種球焊用銅合金線，即使將接合線細化、縮小熔融球體，壓接球體的熔接面積亦不會展開成花瓣狀，而可確保穩定均勻的壓接形狀。
本發明的球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)、0.1~20質量ppm的硫(S)、10~80質量ppm的氧(O)、以及剩餘部分為銅(Cu)所構成；特別是0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)、0.1~20質量ppm的硫(S)、10~100質量ppm的磷(P)、10~80質量ppm的氧(O)、以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。

Description

球焊用銅合金線
本發明係關於球焊用銅合金線，特別係關於球焊用銅合金線之第一接合的改良，其係藉由焊球(FAB；free air ball)接合對於半導體元件上的墊片電極進行第一接合之後，再藉由訂合式接合(stitch bonding)，對於引線框架上的外部電極進行第二接合。
至今為止，幾乎未考慮將銅鎳等合金作為接合線。若添加鎳(Ni)、鉑(Pt)或鈀(Pd)，則銅(Cu)的電阻上升。因此，若將銅鎳等合金作為接合線，則具有喪失「代替金接合線、以低電阻為特徵的銅接合線」之優越性這樣的缺點。以下例示與銅鎳等合金相關的接合線。
日本特開平01-291435號公報(後述專利文獻1)的請求項1中，揭示一種半導體裝置用銅合金極細線所構成的發明，其特徵為：「在S、Se以及Te的總含量為1.0ppm以下的高純度無氧銅中，以總計1.0~500ppm，添加Al、Cr、Fe、Mn、Ni、P、Sn、Zn的1種或2種以上，而第一表的實施例6中，揭示一種半導體裝置用銅合金極細線，其係由「在高純度無氧銅中添加Ni：376ppm的材料」所構成。
另外，日本特開平01-290231號公報(後述專利文獻2)的請求項2中，揭示一種由半導體裝置用銅合金極細線所構成的發明，其特徵為：「在S、Se以及Te的總含量為1.0ppm以下的高純度無氧銅中，至少添加 1.0ppm的Si，更以與Si總計為1.0~500ppm的量，添加Al、Cr、Fe、Mn、Ni、P、Sn、Zn的1種或2種以上」。而第二表的實施例9揭示一種半導體裝置用銅合金極細線，其特徵為：「在純度無氧銅中添加Si：54ppm以及Ni：46ppm」。
然而，同公報的第2表的比較例2中記載，在高純度無氧銅中添加Si：89ppm以及Ni：660ppm的材料，其球體硬度變高，而無法避免被膜損傷及微裂縫。這被認為是因為，若鎳(Ni)的濃度變高，則在表層中的銅(Cu)母體之中固溶的鎳(Ni)會與大氣中的氧結合，而形成氧化鎳粒子。因此，將此比較例2的材料應用在半導體裝置用接合線的情況下，呈現「無法在高溫下作為銅合金極細線使用」的情形。
在這樣的狀況下，本申請人在日本特開2014-165272號公報(d3)之發明中，揭示一種半導體裝置接合用銅稀薄鎳合金線的構造，其特徵為：「在剖面減少率99%以上、且經連續拉線、由表層與內部氧化層及銅稀薄鎳合金層所構成的半導體裝置接合用銅鎳稀薄合金線之中，該表層係由氧化物的成長層所構成；該內部氧化層係由氧化鎳粒子細微地分散於金屬不足型氧化銅母體之中的層體所構成；該銅稀薄鎳合金層係0.1~1.5質量%的鎳(Ni)均勻固溶於純度99.995質量%以上的銅(Cu)母體之中的合金層；該內部氧化層的厚度，相對於上述表面層的厚度，為60倍以上。其是利用「使銅(Cu)母體中之氧固溶的鎳(Ni)固定」以及「純銅層容易形成於銅稀薄鎳合金的表面層」。
結果，此接合線中，表層的Cu2O膜的速度遠超過「因為周圍溫度的成長」，金屬不足型銅氧化物(Cu2-xO)母體中自由的氧可在Cu2-xO母體中快速移動。因此，金屬不足型銅氧化物(Cu2-xO)母體發揮緩衝層的功 能，而不會在表層形成半球狀的氧化膜，使得表層的Cu2O膜穩定。因此，此接合線中，得到均勻的再結晶組織，而不會有線材蛇行、傾倒的情形。亦即，可消除至今為止熔融球體不規則展開，及稱為「傾倒」的接合線彎曲及彎折等。另外，亦可得到「第二接合中的接合線的訂合式接合性提高」等的效果。
然而，例示的銅鎳稀薄合金的接合線中，皆具有「線材表面上容易形成不穩定的氧化膜」這樣致命的缺點。因此，若長時間放置現有的銅鎳稀薄合金線，線材表面的氧濃度增加，而導致不穩定的氧化物在線材中增殖。如此，即使以焊球(FAB)方式在接合線上形成熔融球體，再從垂直方向將熔融球體按壓於鋁墊上，壓接球體也不會展開成圓盤狀，而具有壓接球體向外延伸的部分以「歪斜花瓣狀的形狀」凝固的傾向。
此處，鋁墊係純鋁(Al)或鋁(Al)為主成分的合金所構成的墊片電極。此外，花瓣狀這樣的敘述，如第五圖所示，係壓接球體的中心與線的軸心雖為一致，但壓接球體向外延伸之部分的形狀並非呈現圓形的狀態。亦即，壓接球體變成花瓣狀的現象，不會在製作熔融球體的階段發生，而是在對於鋁墊從垂直方向按壓熔融球體的階段，壓接球體所出現的異常形狀。花瓣狀的測量方法於後段中敘述。
這個稱為花瓣狀的現象，並非係指如目前的傾倒(leaning)等所造成的凹陷花瓣狀缺陷(參照日本特開2007-284787號公報的第一圖)，或是歪斜圓形的壓接球體(參照日本特開2007-266339號公報的第二圖)的狀態。花瓣狀缺陷，係起因於被覆層與芯材的界面構造，而在球體接合部的最外圍附近發生花瓣狀的凹凸變形，進而偏離正圓的現像。此花瓣狀缺陷 係在「具有被覆層之接合線」中觀察到的現象，此現象係起因於鋁墊上之熔融球體的濡濕性。另外，歪斜圓形的壓接球體，係形成於線前端之球體部相對於線軸形成非對稱的現象，其在形成熔融球體的階段已發生偏離。更進一步，傾倒係在接合之線材的第一接合附近，從垂直方向觀察，於稱為再結晶區域(HAZ)之處，彎曲成横向傾倒態樣的現象。若相對於鋁墊從垂直方向按壓這種形成偏移球體的接合線，則如後段中所述，可在一般的顯微鏡下觀察到歪斜圓形的壓接球體。第七圖中顯示此等偏移球體的一例。
若偏移球體亦產生歪斜的壓接球體，考慮到此點，則不得不使鋁墊的壓接面積變大。因此，目前為止，具有「鋁墊每單位面積之接合線密度無法提高」這樣的缺點。此外，無論是否因為偏移導致壓接球體從鋁墊凸出，在近年的安裝步驟中，接合線的積體密度越來越高。因此，為了提高接合線的密度，第一接合步驟中，並不容許如第五圖所示的「壓接球體變形成花瓣狀」這樣的現象。
此稱為花瓣狀的現象，係至今為止在無雜質的接合線中完全未被考慮的課題。「花瓣狀」這樣的現象，係起因於銅合金的結晶構造。亦即，花瓣狀現象，係在熔融球體凝固時，凝固組織不均勻所引起的「壓接球體未等方向性凝固」的問題。因此，「花瓣狀」現象中，具有後述實施例及比較例所示的各種態樣，在藉由焊針壓接熔融球體並使其凝固時，可觀察到這樣的「花瓣狀」現象。此原因雖未定，但其與凝固組織的不均勻程度相關，結果鋁墊與壓接球體的界面狀態變得非均質。若觀察到「花瓣狀」現象，則導致安裝步驟不穩定，故在安裝步驟中並不容許這樣的現象。
另一方面，製造本發明之銅合金線的接合線，可適當使用至今為止的幾種製造方法。例如，日本特開昭59-155161號公報的實施例中揭示，「首先使用無氧銅製造直徑0.13mm的線材。...(中間省略)...藉此所得之鍍金線藉由抽拉加工使其直徑成為0.025mm。因應需求以大約350℃進行退火」。
相同地，日本特開平03-135041號公報請求項1揭示一種發明，係半導體用接合細線的製造方法，其特徵為：「藉由蒸鍍、鍍覆在導體表面被覆合金元素或高濃度合金之後，實施擴散熱處理，藉此進行合金化，之後進行拉線」。
此外，日本特開昭64-003903號公報的請求項3揭示一種發明，係電子設備用銅細線的製造法，其特徵為：「對於既定的Cu合金鑄塊實施熱間壓延，之後反覆進行拉線加工及至少進行1次以上的中間退火，而成為既定的線徑，再接著於非氧化性或還原性氣體環境下進行退火，藉此得到預期的機械特性」。
相同地，日本特開平11-293431號公報的請求項1中揭示一種發明，係銅合金銅細線的製造方法，其係對於結晶物等包含異相的銅合金軟質材料進行冷作加工，並因應需求實施中間退火，而形成線徑50μm以下之銅合金極細線的製造方法，其特徵為：「在使來自該銅合金軟質材料的冷作加工率為99.999%以下，並實施中間退火的情況下，中間退火與中間退火之間的冷作加工率為99.999%以下，並使最終中間退火後的冷作加工率為80~99%」。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
[專利文獻1]日本特開平01-291435號公報
[專利文獻2]日本特開平01-290231號公報
[專利文獻3]日本特開2014-165272號公報
本案發明人，非常用心觀察銅合金線接合線的花瓣狀現象，進而發現，像這種展開成花瓣狀的現象，不會在製造後的接合線中觀察到，而是在放置幾個月後的接合線中才會被觀察到。另一方面，無雜質純銅線的情況下，在製造之後即具有接合線之壓接球體同樣地展開為花瓣狀的現象。於是，本案發明人，探索各種壓接球體不會展開為花瓣狀的合金組成，更進一步研究，而完成本發明。
本發明之目的，係提供一種球焊用銅合金線，其中將接合線細化、縮小熔融球體，壓接球體就不會展開成花瓣狀，而能夠確保穩定均勻的壓接形狀。
本發明的球焊用銅合金線之一,其特徵為：在球焊用銅稀薄合金中，由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)中的任1種以上，合計0.01~1.5質量%；0.1~20質量ppm的硫(S)；10~80質量ppm的氧(O)；以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
此外，本發明之另一球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)中的任1種以上，合計 0.01~1.5質量%；10~100質量ppm的磷(P)；10~80質量ppm的氧(O)；以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
此外，本發明的再一球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)中任1種以上，合計0.01~1.5質量%；0.1~20質量ppm的硫(S)；10~100質量ppm的磷(P)；10~80質量ppm的氧(O)；以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
本發明的實施態樣如下。亦即，上述鎳(Ni)的含量較佳為0.2~1.2質量%。更佳係在0.5~1.0質量%的範圍。此外，上述鉑(Pt)或鈀(Pd)的含量較佳為0.05~0.8質量%。而且相較於鉑(Pt)或鈀(Pd)，較佳為鎳(Ni)所構成的銅稀薄合金。特別是，鎳(Ni)以及鉑(Pt)或鈀(Pd)所構成的銅稀薄合金更佳。此外，上述硫(S)的含量較佳為2~10質量ppm。
本發明中，以合計0.01~1.5質量%，使銅母體中含有0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、0.01~1.5質量%的鉑(Pt)或鈀(Pd)之中的任1種以上，係因為該等含有合金成分可完全均勻固溶於銅母體。此外，係因為鎳(Ni)等的含有合金成分，表現出將存在於銅母體中的氧固定的作用。此外，只要在此範圍內，則銅合金線的表面就不會產生銅(Cu)含量高的表面偏析層。
使鎳(Ni)的含量的下限值為0.1質量%、鉑(Pt)或鈀(Pd)的下限值為0.01質量%，係因為若未滿此下限值，則晶粒粗大化，在壓接時會發生局部變形。另一方面，使鎳(Ni)等其中任1種以上的上限值合計為1.5質量%，係因為若超過此上限值，則壓接球體變得過硬，而導致發生晶片損傷。只要鎳(Ni)的含量為0.2~1.2質量%，鉑(Pt)或鈀(Pd)的含量為0.05~0.8質量%，則壓接球體的結晶粒徑在某種程度上形成均勻的大小，而能夠得到穩定的 圓盤狀壓接球體。關於銅合金的壓接球體形狀，鎳(Ni)的作用效果大於鉑(Pt)或鈀(Pd)。鎳(Ni)的含量特佳係在0.5~1.0質量%的範圍。
使本發明之銅合金線含有0.1~20質量ppm的硫(S)，意外得知其具有阻擋氧侵入的效果。目前為止，硫(S)導致熔融的銅球體變硬，故其係從添加元素中被排除的元素。0.1~20質量ppm的硫(S)支配銅合金線的表面層，亦未形成表面稀薄層。
若具有0.1質量ppm以上的硫(S)，則可支配銅合金線的表面層，阻擋氧的侵入。另一方面，若硫(S)超過20質量ppm，則壓接球體變得過硬，若進行球焊則會引起鋁飛濺。因此，使硫(S)的含量為0.1~20質量ppm。由於硫(S)對於銅合金線的影響力大，故硫(S)的含量較佳為2~10質量ppm。
為了使本發明的銅合金線在大氣中能夠長期保存，必須使線材中具有某種程度的氧量。若使本發明的銅合金線含有10~80質量ppm的氧(O)，則得知其具有壓接球體形狀穩定的效果。這是因為，鎳氧化物等被固定於銅母體中，藉由該氧化物粒子的磁通釘扎效應(flux pinning effect)，可將壓接球體的結晶粒徑保持在某種程度的均勻大小。若氧(O)未滿下限值，則這樣的抑制效果消失。此外，若氧(O)超過上限值，則在第二接合點(接合線與引線框架或基板等的接合點)的接合性降低，導致接合不良或是在安裝步驟中的良率降低。因此，在作為接合線使用時，使氧(O)的含量為10~80質量ppm。
尤其因為鎳(Ni)與氧(O)形成氧化物而被固定於銅(Cu)母體中，使得磁通釘扎效應變大。然而，因為氧(O)會穿透銅母體，故在一般的銅合金線中，可以含有使鎳(Ni)等成為氧化鎳的量的氧。然而，若成為氧化 鎳等的氧化物，其體積膨脹成為引導物，導致氧容易從大氣中侵入銅母體。於是，藉由添加既定量的硫(S)或磷(P)，抑制氧(O)的侵入。亦即具有下述效果：藉由添加既定量的硫(S)或磷(P)，即使放置數月，本發明的銅合金線之含氧(O)量亦不太會增加。
本發明中，10~100質量ppm的磷(P)，除了具有不使銅合金線氧化的效果以外，在形成熔融球體時，呈現助焊(flux)作用，而具有去除線表面氧化膜的效果。若磷(P)未滿下限值的10質量ppm則不具有上述效果。此外，若磷(P)超過上限值的100質量ppm，則會在鋁墊上引起鋁飛濺。因此，使磷(P)的範圍在10~100質量ppm。
本發明的銅合金線細線中，作為材料的高純度銅(Cu)其純度只要為99.99質量%以上即可。可使用磷脫氧銅或無氧銅。剩餘不到0.01質量%，係代表性地包含銀(Ag)或鐵(Fe)。其他包含鉛(Pb)、錫(Sn)、銻(Sb)、砷(As)、鉍(Bi)、鉻(Cr)、碲(Te)、硒(Se)、矽(Si)等。
作為材料的高純度銅(Cu)，其純度越高則雜質越少，因而較佳。高純度銅(Cu)的純度為99.995質量%以上，更佳為99.998質量%以上，最佳為99.9998質量%以上。然而，本發明的銅合金線中，因為鎳(Ni)、鉑(Pt)或鈀(Pd)的含量為%等級，故可無視此等ppm等級的雜質影響。
本發明的銅合金線，因為存在既定量的硫(S)或磷(P)，可減少因大氣中的氧所造成之氧化的影響。因此可得知，只要在非活性氣體環境中，即使在最終線徑前的線徑50~250μm實施熱處理，氧量亦不會極端地增加。在實施這種熱處理的情況中，只要係在非氧化性氣體環境下，以400℃~700℃的溫度進行熱處理的線徑，其在常溫下的伸率為5~25%，即可 使本發明的氧量停止在既定範圍。
此外，本發明的球焊用銅合金線中，可使用鍍有貴金屬的鋁墊。這是為了防止氧從接合線侵入鋁墊。貴金屬鍍覆，較佳為鍍金(Au)、鍍銀(Ag)、鍍鈀(Pd)的軟質鍍覆。此外，若使鍍覆硬度與球焊用銅合金線的靜硬度為相同程度，則可控制熔融球體的組成流動，而可防止晶片破裂。具體而言，以奴普硬度(Knoop hardness)測定鍍覆硬度，可使其近似接合線的維氏硬度。
此外，本發明中，引線框架亦可使用銅(Cu)合金，或是在鐵(Fe)材料上藉由電鍍被覆銅(Cu)或銅(Cu)合金的材料。引線框架以外，亦可使用如BGA(Ball Grid Array)的樹脂基板，或是如QFN(Quad Flat Non-leaded package)的無引線框架等，接合線亦可使用於作為一般電性接合線用途使用的各種封裝。
本發明的球焊用銅合金線中，即使放置1週左右，銅合金線中的含氧量亦幾乎不會改變。而且，從垂直方向對鋁墊按壓熔融球體所形成的壓接球體之熔接面積不會擴展，而不會發生展開成花瓣狀的現象。因此，可在第一接合中確保穩定均勻的熔接面積，而最適合做為高密度安裝用接合線。特別是，即便使直徑為18μm以下，熔融球體亦不會變硬，熔接面積幾乎不會改變。此外，生產性或二次接合性及迴路特性等其他接合特性，亦與以往的接合線同樣優良。
第一圖係顯示實施例1之熔融球體的壓接狀態的顯微鏡影 像。
第二圖係顯示實施例2之熔融球體的壓接狀態的顯微鏡影像。
第三圖係顯示實施例3之熔融球體的壓接狀態的顯微鏡影像。
第四圖係顯示實施例4之熔融球體的壓接狀態的顯微鏡影像。
第五圖係顯示比較例1之熔融球體的壓接狀態的顯微鏡影像。
第六圖係顯示花瓣狀之形狀的量測手段的顯微鏡影像。
第七圖係顯示以往偏移球體之壓接狀態的顯微鏡影像。
[實施例1]
在市售純度99.9999質量%以上的電解銅材料中，分別摻合純度99.999質量%以上的鎳(Ni)0.25質量%、純度99.999質量%以上的鉑(Pt)0.5質量%、硫(S)10質量ppm以及磷(P)15質量ppm，而得到既定的銅合金線。在對該合金進行連續鑄造後，使用鑽石拉線模具進行連續拉線加工，得到直徑18μm的線。之後，以使常溫下的伸率為10%的方式，在500℃下進行最終連續退火。將此線在室溫的大氣中放置3天後，測定此合金線的氧濃度，為25質量ppm。將此接合線作為實施例1。
(第一接合的接合性試驗)
使用接合裝置(裝置名：Kulicke & Soffa公司製Iconn型)，將該實施例1的接合線連續球焊100條在厚度0.8μm的Al-0.5質量%Cu墊片上。該墊片係位於厚度0.20mm的晶片上。焊球(FAB)的製作條件，係以使FAB徑成為線徑之1.5倍的方式進行設定，而第一接合的超音波以及載重的條件，係以使壓接徑成為FAB的1.3倍的方式設定。迴路長度為2.5mm，迴路 高度為300μm。
第一接合的所有熔接狀態以一般的測定顯微鏡(OLYMPUS公司製的STM6)的物鏡50倍目視觀察，並判斷為優良。此接合線之5個代表性的壓接球體外觀(稱為「實施例1型」)顯示於第一圖。5個壓接球體徑的平均值為27μm，壓接球體厚度為11μm。
[實施例2]
在市售純度99.99質量%以上的無氧銅材料中，分別摻合純度99.99質量%以上的鎳(Ni)0.5質量%、純度99.99質量%以上的鈀(Pd)0.25質量%、硫(S)15質量ppm以及磷(P)80質量ppm，而得到既定的銅合金線。在對該合金進行連續鑄造後，使用鑽石拉線模具進行連續拉線加工。又，以連續拉線加工過程中的直徑60μm進行500℃的熱處理，以此線徑測定常溫下伸率，結果為15%。之後，再次進行連續拉線加工，加工至最終線徑為18μm的線材，以使常溫下伸率為12%的方式，於約550℃下進行最終連續退火。將該線在室溫的大氣中放置3天後，測定該合金線的氧濃度，結果為31質量ppm。將此接合線作為實施例2。
(第一接合的接合性試驗)
以與實施例1相同的方式，將該實施例2的接合線進行100條接合。第一接合的所有熔接狀態以一般的測定顯微鏡(OLYMPUS公司製的STM6)的物鏡50倍目視觀察，並判斷為良好。此接合線之5個代表性的壓接球體外觀(稱為「實施例2型」)顯示於第二圖。壓接球體徑的平均值為27μm，壓接球體厚度為11μm。
[實施例3]
在市售純度99.99質量%以上的磷脫氧銅材料中，分別摻合純度99.99質量%以上的鎳(Ni)1.0質量%、純度99.999質量%以上的鉑(Pt)0.1質量%、純度99.99質量%以上的鈀(Pd)0.05質量%以及硫(S)1質量ppm，而得到既定銅合金線。在對該合金進行連續鑄造後，使用鑽石拉線模具進行連續拉線加工，得到直徑18μm的線材。之後，以使常溫下伸率為12%的方式，於約550℃下進行最終連續退火。將該線在室溫的大氣中放置3天後，測定該合金線的氧濃度，結果為36質量ppm。將此接合線作為實施例3。
(第一接合的接合性試驗)
以與實施例1相同的方式，將該實施例3的接合線進行100條接合。一接合的所有熔接狀態以一般的測定顯微鏡(OLYMPUS公司製的STM6)的物鏡50倍目視觀察第，並判斷為尚可。此接合線之5個代表性的壓接球體外觀(稱為「實施例3型」)顯示於第三圖。壓接球體徑的平均值為27μm，壓接球體厚度為11μm。
[實施例4]
在市售純度99.9999質量%以上的電解銅材料中，分別摻合純度99.99質量%以上的鎳(Ni)0.1質量%、純度99.99質量%以上的鉑(Pt)0.1質量%、硫(S)10質量ppm以及磷(P)10質量ppm，而得到既定的銅合金線。在對該合金進行溶解鑄造後，製造直徑5mm的鑄造材料。
針對所得的各鑄造材料，使用槽輥、鑽石拉線模具進行連續拉線加工。又，以連續拉線加工過程中的直徑100μm進行500℃的熱處理，並以此線徑測定常溫下伸率，結果為18%。之後，再次進行連續拉線加工，加工至最終線徑為18μm的線材，以使常溫伸率為13%的方式，於約550℃進 行最終連續退火。將此線材於室溫的大氣中放置3天後，測定此合金線的氧濃度，結果為29質量ppm。將此接合線作為實施例4。
(第一接合的接合性試驗)
以與實施例1相同的方式，將該實施例4的接合線進行100條接合。第一接合的所有熔接狀態以一般的測定顯微鏡(OLYMPUS公司製的STM6)的物鏡50倍目視觀察，並判斷為尚可。此接合線之5個代表性的壓接球體外觀(稱為「實施例4型」)顯示於第四圖。壓接球體徑的平均值為28μm，壓接球體厚度為10μm。
[實施例5~24]
接著，改變合金成分的組成，製作各種球焊用銅合金線(實施例5~24)，進行第一接合的接合性試驗。將該等結果分類為屬於實施例1~實施例4之範疇者，並顯示於表1。
花瓣形狀的測量，基本上係以第六圖的第六圖-1~第六圖-4的方式進行。壓接球體的形狀如第六圖-1，其由外周部與內周部所構成。將通過該壓接球體中心軸的第六圖-1的內周部的中心點作為M，再將M作為中心，以實線繪製如第六圖-2的圍住內周部的圓。接著，如第六圖-3，以實線R描繪壓接球體的外周部。接著，以M為中心，將至外周部R為止的半徑L旋轉360度，而求得其值。之後，如第六圖-4所示，在接近水平方向上顯示L的最大值(L(Max))，而在右斜上方顯示L的最小值(L(Min))。
花瓣形狀，經驗上係L(Min)與L(Max)的比例超過3倍的壓接形狀。實施例以及比較例中，從100個的壓接徑之中測量發生數量的個數。此外，比較例之中雖為極少量，但亦包含如第七圖所示的偏移壓接球體。 於是，為了容易進行花瓣形狀的比較，而將L(Min)為0且角度在30度以上者，以及L(Min)與L(Max)的比例超過3倍的狀態且角度30度以上連續者，從實施例以及比較例的花瓣形狀的計數中去除。實施例以及比較例中，花瓣形狀的發生數量為0個者為◎，發生數量為1~3者為○，而發生數量在4個以上者為×。該等結果顯示於表1右欄。
在100個的電極膜中，以是否在球焊後立即產生破裂，來確認0.8μm厚的鋁(Al-0.5%Cu)電極膜的損傷。在經球焊的狀態下，從上部觀察鋁(Al)電極膜，計算經壓接之球體周邊的電極膜中具有破裂及損傷劣化的個數，0~5個為○，6~10個為△，11個以上為×。將該等的結果顯示於表1右欄。
[比較例1]
在市售純度99.9999質量%以上的電解銅材料中，分別摻合純度99.999質量%以上的鎳(Ni)0.05質量%、純度99.999質量%以上的鉑(Pt)0.05質量%以及磷(P)120質量ppm，而得到既定銅合金線。在對此合金進行連續鑄造後，使用鑽石拉線模具進行連續拉線加工，得到直徑18μm的線材。之後，以常溫之伸率為11%的方式，於約500℃進行最終連續退火。
將此線在室溫的大氣中放置3天後，測定此合金線的氧濃度，結果為30質量ppm。將此接合線作為比較例1。此比較例1中，鎳(Ni)與 鉑(Pt)的含量低於下限值，磷(P)的含量超過上限值。
(第一接合的接合性試驗)
以與實施例1相同的方式，將該比較例1的接合線進行100條接合。第一接合的所有熔接狀態以一般的測定顯微鏡(OLYMPUS公司製的STM6)的物鏡50倍目視觀察，並判斷為不可。此接合線之5個代表性的壓接球體外觀(稱為「比較例型」)顯示於第五圖。
[比較例2~5]
以相同的方式，製作比較例2~4的球焊用銅合金線，進行第一接合的接合性試驗。該等組成與結果顯示於表1。比較例2中，鉑(Pt)的含量超過上限值。此外，磷(P)的含量低於下限值。比較例3中，氧(O)的含量超過上限值，且硫(S)的含量低於下限值。比較例4中，鈀(Pd)的含量低於下限值，且硫(S)的含量超過上限值。
如第一圖~第五圖以及表1的結果明確顯示，可得知本發明的實施例1~24的球焊用銅合金線中，即便使銅合金線細化、縮小熔融球體，壓接球體形狀亦為穩定，壓接球體不會展開成花瓣狀。如第一圖~第五圖所示，壓接球體形狀良好的排序係實施例1型≒實施例2型≒實施例3型>實施例4型>比較例1型的順序。第一圖~第五圖中雖難以判讀，但可得知，實施例1以及實施例2的銅合金線作為接合線特別優良。此結果如第一圖~第五圖所例示。
另一方面，從表1的結果明確顯示，可得知比較例1~4的球焊用銅合金線，其壓接球體形狀不穩定，壓接球體展開成花瓣狀。此情況亦如第五圖所例示，從觀察壓接球體形狀為花瓣狀亦可理解此情況。此外 可得知，比較例2中，鋁電極膜的損傷發生數量明顯多於實施例。
【產業上的利用可能性】
本發明球焊用銅合金線，不僅是手機這種攜帶式電子設備、裝載於汽車等的電子零件、醫療設備、產業用機器人等的各種電氣、電子設備中所安裝的半導體裝置的接合線，亦可適用於該等電氣、電子設備的電線，作為其代表，例如同軸纜線的極細線。

Claims (6)

  1. 一種球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、鉑(Pt)或鈀(Pd)中的任1種以上，合計0.01~1.5質量%；0.1~20質量ppm的硫(S)；10~80質量ppm的氧(O)以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
  2. 一種球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、鉑(Pt)或鈀(Pd)中的任1種以上，合計0.01~1.5質量%；10~100質量ppm的磷(P)；10~80質量ppm的氧(O)；以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
  3. 一種球焊用銅合金線，其特徵為：由0.1~1.5質量%的鎳(Ni)、鉑(Pt)或鈀(Pd)中的任1種以上，合計0.01~1.5質量%；0.1~20質量ppm的硫(S)；10~100質量ppm的磷(P)；10~80質量ppm的氧(O)；以及剩餘部分為銅(Cu)所構成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球焊用銅合金線，其中上述鎳(Ni)的含量為0.2~1.2質量%。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球焊用銅合金線，其中上述鉑(Pt)或鈀(Pd)的含量為0.05~0.8質量%。
  6. 如申請專利範圍第1或3項中任一項之球焊用銅合金線，其中上述硫(S)的含量為2~10質量ppm。
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