TWI359714B - Method for inhibiting the formation of palladium-n - Google Patents

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Description

1359714 100-9-13 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種可避免銲點的銲接界面脆化的 方法，且特別是有關於一種藉由添加微量的鋼於銲點中， 以抑制鈀_鎳-錫介金屬於銲點中生成的方法。 【先前技術】 • 印刷電路板(PCB)及晶片承載(chip carrier)基板上有許 多銲點(solder joints)，且這些銲點與印刷電路板或晶片承 載基板的線路層的接觸面，在銲接前需經表面處理 • finish)。舉例來說，可在線路層的銲墊上形成鎳-把(Ni/pd) 雙金屬層或鎳-鈀-金(Ni/Pd/Au)三金屬層等表面處理方 式，以防止銲墊氧化並增加銲點與銲墊的可靠度。 圖1A繪示習知經銲接後的銲點的剖面圖。圖修示 圖1A中的銲點經熱處理後的剖面圖。請參照圖ia，1面 纽層110酉己置於鲜塾u，而銲點m配置於表面處理 層110上。在麵接之後，表面處理層中的把與鎳會於 銲點120内生成鈀-鎳-錫介金屬(pd_Ni_Sn)122，且表^處 理層110中的鎳會與銲點120中的錫反應而於兩者的界面 上生成錫化鎳介金屬(Ni3Sn4^ 124。 然後，請參照圖1B，鈀-鎳_錫介金屬122在銲點12〇 經固態熱處理後(即仿效電子零件於高溫長時間使用後，鲜 點的狀態)會逐漸遷移㈣_接界面，祕錫化鎳介金屬 層Π4上形成一鈀-鎳-錫介金屬層122&。由於錫化鎳介金 3 1359714 100-9-13 屬層124與鈀·鎳·錫介金屬層122a之界面F容易脆裂，故 界面F的產生將嚴重影響銲點120之強度及可靠度，並造 成電子元件之損壞。 為解決上述把-鎳-錫介金屬122在銲點120内所造成 的問題，可能的解決方法是降低鍍鈀層之厚度（目前鈀厚度 一般在0.05〜〇.2 μηι)，以減少在銲料12〇中所生成的鈀_ 鎳-錫，金屬122。如此一來，可減少鈀_鎳_錫介金屬122 回到銲接界面之質量，進而減低界面脆化之可能性。然而， 此種方式將有下列三種缺點(i)若鍍層不勻，則易直接裸露 =塾p或表面處理層11G中的金屬；⑼打線(wire_b〇nd) 品質降低；（iii)無法完全根除鈀_鎳_錫介金屬122的生成， 且存在於銲點120中之鈀-鎳-錫介金屬122則可能對銲料 強度造成不良之影響。 此外，由於現今的電子元件不斷地朝向輕薄短小化的 方向發展。g)此，未來的封裝尺度將隨之大_小。此一 趨勢將使得封裝結射的銲點尺寸隨之縮小。而銲點尺寸 的縮小將降低前述之減少鈀_鎳_錫介金屬的效果。 ,·詳、田而σ，覆晶技術⑺Φ chiP)是目前最重要的封裝技 術之-’其採用的銲點直徑約在励卿左右，此鲜點體 積(與直#三切紅峨是現行球矩料封裝(bga)録 點體積的1/125 (目前常見之遍銲錫球直徑約是· ㈣。覆晶封裝的銲觸含德層體積(與輝點直徑二次方 卩是球轉式封裝的料之崎體積的1/25(假設 層厚度R變下）。由於銲雜積的縮小幅度遠比含叙量 1359714 100-9-13 的縮^幅度*大，因此，小銲點驗濃度將遠大於大詳點 的把濃度。換言之，覆晶封裝之銲點將具有更高比例之干叙· 鎳-錫介金屬，因此，鈀_鎳_錫介金屬對覆晶封裝之銲點的 【發明内容】 本發明提供—種抑制鈀_鎳_錫介金屬於銲點十生 φ 方法，可提升銲點界面的可靠度。 、本發明提出—種抑制鈀-鎳-錫介金屬於銲點中生成的 方法。f先’提供-輝料。接著，將微量的銅添加至輝料 中。然後’將銲料配置於一含鎳_鈀之表面處理層上。之後， 使銲料形成-銲點，並藉由銅的作用反應而生成銅也錄_ 錫介金屬，以抑制鈀-鎳-錫介金屬於銲點中生成。 在本發明之一實施例中，添加的銅的含量佔銲料的重 量百分比為0.05%至5%。 在本發明之一實施例中，銲料的材質包括鉛錫合金、 _ 舰合金、錫銅合金、_合金或前述材料之組合。 在本發明之一實施例中，表面處理層為鈀鎳_金三金 屬層。 綜上所述’本發明是藉由在銲料中添加微量的銅來抑 制鮮點中生成易脆的鈀_鎳_錫介金屬，以提升銲點界面之 可靠度。 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉貫施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。 5 100-9-13 【實施方式】 f 2A繪示本發明-實施例之經銲接後的鲜點 圖。圖叫會示圖2A令的銲點經熱處理後的剖面圖。面 如下施例之抑制鈀-鎳-錫介金屬於銲點中生成的方法 2先，提供-銲料，銲料的材f例如是錯錫合 =合金、錫銅合金、鄕合金讀料料之組合，， ;他適合_合金。接著，將微量的銅與微量的鋅至少^ 旦二ΐΐ至鲜料中。添加的銅的含量例如是佔銲料的重 %至5%，而添加的鋅的含量例如是佔銲 枓的重量百分比為0_05%至1〇%。 疋彳占知 然後，請參照圖2Α，將銲料配置於 220 ·.-孟二金屬層。表面處理層22〇可配置於一川上'、 =作為銲塾230之表面處理層，銲墊2 〇上奶 等導電性質良好的材料。 可貝例如為銅 之後’將銲料銲接至表面處理層22 成一銲點210，並μ*納七拉伽炸」 乂便知料形 作用反應而生成及表面處理層220的 屬…合示、，介金屬212或辞★♦錫介金 的作用日反庳ΓϊΛ、疋藉由銅、辞、輝料及表面處理層220 習知銲點Ϊ的介金屬（未繚示）。此時， 点。屬與錫化錄介金屬將不再生 序，11 α，在銲料中添加銅與鋅至少其中一 效抑秦锡介金屬觸化齡金屬生成鱗點210中。 6 100-9-13 微量“為=並明，在本實施例中是以添加 銅介金屬可強化锡化銅Μ8115)介金屬，錫化 圖。此圖二是 鈀-錄-錫人1屈”表面處理層220之界面僅會產生一鋼- 勺扪^屬層2123、一鋅-鈀-鎳·錫介金屬層（未綠示） 鎳·錫介金屬⑷ ) 金屬與錫化鎳介金屬。 ％妫；丨 層或屬層—鋅I鎳-錫介金屬 , 0,； °由此可知’採用含銅與鋅至少其中之-的 二。曰放抑制易脆的鈀'"鎳-錫介金屬與錫化鎳介金屬之 | =杯.种生成’進而可大幅提昇銲點界面之可靠度。 旦上所述，本發明是#由在銲料巾添加微量的銅與微 :屬：L中之一來抑制銲點中生成易脆的鈀I锡介 、、w认ί升干點界面之可靠度。此外，由於本發明的方 /谷Ί知的銲點製程’故本發明的方法實用性高。 雖然本發明已以實施例揭露如上，並相以限定 :明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離 毛明之精神和範圍内，當可作些許之更動與顯，故本 X明之保護範圍當視後社+料利範圍所界定者為準。 7 1359714 100-9-13 【圖式簡單說明】 圖1A繪示習知經銲接後的銲點的剖面圖。 圖1B繪示圖1A中的銲點經熱處理後的剖面圖。 圖2A繪示本發明一實施例之經銲接後的銲點的剖面 圖。 圖2B繪示圖2A中的銲點經熱處理後的剖面圖。 【主要元件符號說明】 110、220 :表面處理層 120、210 :銲點 122 :鈀-鎳-錫介金屬 122a :鈀-鎳-錫介金屬層 124 :錫化鎳介金屬層 212 :銅-鈀-鎳-錫介金屬 212a :銅-鈀-鎳-錫介金屬層 230、P :銲墊

Claims (1)

1359714 100-9-13 七、申請專利範圍： 1. 一種抑制鈀-鎳-錫介金屬於銲點中生成的方法，包 括： 提供一銲料； 將微量的銅添加至該銲料中；
將該銲料配置於一含鎳-鈀的表面處理層上；以及 使該銲料形成一銲點，並藉由銅的作用反應而生成銅 -鈀-鎳-錫介金屬，以抑制鈀-鎳-錫介金屬於該鋅點中生成。 2. 如申請專利範圍第1項所述之抑制鈀-鎳-錫介金屬 於銲點中生成的方法，其中添加的銅的含量佔該銲料的重 量百分比為0.05%至5%。 3. 如申請專利範圍第1項所述之抑制鈀-鎳-錫介金屬 於銲點中生成的方法，其中該銲料的材質包括鉛錫合金、 錫銀合金、錫銅合金、叙錫合金或前述材料之組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之抑制鈀-鎳-錫介金屬 於銲點中生成的方法，其中該表面處理層為鎳-鈀-金三金 屬層。 9
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9079272B2 (en) 2012-11-02 2015-07-14 Yuan Ze University Solder joint with a multilayer intermetallic compound structure

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4807465B1 (ja) 2010-06-28 2011-11-02 住友金属鉱山株式会社 Ｐｂフリーはんだ合金
TWI466251B (zh) * 2010-12-28 2014-12-21 Ind Tech Res Inst 半導體裝置及其組裝方法
TWI404588B (zh) * 2011-07-06 2013-08-11 Univ Yuan Ze 一種控制銲點結構中錫晶體結構取向的方法
TWI464031B (zh) * 2011-12-14 2014-12-11 Univ Yuan Ze 抑制柯肯達爾孔洞形成於銲料與銅銲墊之間的方法
JP6197619B2 (ja) * 2013-12-09 2017-09-20 富士通株式会社 電子装置及び電子装置の製造方法
US9564418B2 (en) 2014-10-08 2017-02-07 Micron Technology, Inc. Interconnect structures with intermetallic palladium joints and associated systems and methods
US20180047689A1 (en) * 2015-04-03 2018-02-15 Intel Corporation Zn doped solders on cu surface finish for thin fli application
CN106356352A (zh) * 2016-10-27 2017-01-25 江苏科技大学 一种凸点下金属化层构件及制备方法
US20230057113A1 (en) * 2021-08-19 2023-02-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, package structure and method of fabricating the same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63312613A (ja) * 1987-06-15 1988-12-21 Nec Corp 単板コンデンサ−
US5470787A (en) * 1994-05-02 1995-11-28 Motorola, Inc. Semiconductor device solder bump having intrinsic potential for forming an extended eutectic region and method for making and using the same
JPH09275182A (ja) * 1996-04-02 1997-10-21 Seiichi Serizawa 半導体装置用リ−ドフレ−ム
JP4438974B2 (ja) * 2000-10-05 2010-03-24 千住金属工業株式会社 ソルダペ−スト
WO2005117112A1 (ja) * 2004-05-27 2005-12-08 Shinko Electric Industries Co., Ltd. 半導体装置用リードフレーム
JP4185892B2 (ja) * 2004-06-08 2008-11-26 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
KR100819800B1 (ko) * 2005-04-15 2008-04-07 삼성테크윈 주식회사 반도체 패키지용 리드 프레임
US7691670B2 (en) * 2008-05-01 2010-04-06 Gem Services, Inc. Interconnection of lead frame to die utilizing flip chip process

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9079272B2 (en) 2012-11-02 2015-07-14 Yuan Ze University Solder joint with a multilayer intermetallic compound structure
TWI503196B (zh) * 2012-11-02 2015-10-11 Univ Yuan Ze 具多層介金屬層的銲點結構

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Publication number Publication date
TW201020054A (en) 2010-06-01
US20100127047A1 (en) 2010-05-27

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