專利名稱：化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法、銅線或鈀銅線接合的鈀金鍍膜封裝結(jié)構(gòu)及其封裝工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)焊墊表面保護(hù)層，特別是化學(xué)鈀金鍍膜所成保護(hù)層，亦有關(guān)其制作方法。此外，本發(fā)明亦有關(guān)封裝工藝及其結(jié)構(gòu)，特別是銅線或鈀銅線的封裝工藝及其結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在晶圓、液晶顯示器基板、陶瓷基板、鋁基板、IC載板與印刷電路板等電子工業(yè)零件的封裝工藝上，需于構(gòu)成電性連接的焊墊表面上形成一化鎳金層，以提升打線與焊墊在焊接上的接合性與耐蝕性。但在焊墊上形成鎳層后進(jìn)行無電解鍍金以形成金層時，鎳與金的取代反應(yīng)會對鎳層中所析出粒子的粒界部分進(jìn)行強烈的選擇性攻擊，導(dǎo)致金層下方形成殘缺部分而產(chǎn)生蝕孔，相對的鎳層將變的脆弱，在焊接時將無法確保充分的焊接接合強度。因此，化鎳鈀金工藝被提出，以經(jīng)由鈀層來解決金對鎳強烈攻擊現(xiàn)象，化鎳鈀金工藝雖然可以解決上述問題，但鎳層的存在卻導(dǎo)致硬度增加，使得后續(xù)無法順利打線接合銅線或者銅鈀線。有鑒于此，本發(fā)明針對上述已知技術(shù)的缺失，提出一種嶄新的化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法、銅線或鈀銅線接合的鈀金鍍膜封裝結(jié)構(gòu)及其封裝工藝，以有效克服上述的這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法，其能應(yīng)用于較為低階但線路密集度高的電子產(chǎn)品封裝工藝上。本發(fā)明的另一目的在于提供化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其制作方法沒有使用鎳層，能提升銅線或銅鈀線與焊墊的接合可靠度，并可減低成本。本發(fā)明的另一主要目的在于提供一種將上述化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)與銅線或鈀銅線接合的封裝結(jié)構(gòu)及其工藝，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及其制作工藝沒有使用鎳層，能提升銅線或銅鈀線與焊墊的接合可靠度，并可減低成本。本發(fā)明的另一目的在于提供一種銅線或鈀銅線的封裝工藝及其結(jié)構(gòu)，其能應(yīng)用于較為低階但線路密集度高的電子產(chǎn)品封裝工藝上。本發(fā)明的另一目的在于提供銅線或鈀銅線封裝工藝產(chǎn)品一種可作業(yè)的新表面處理。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)，其位于一焊墊上，此化學(xué)鈀金鍍膜包含有一位于焊墊上的鈀鍍層；以及一位于鈀鍍層上的金鍍層。本發(fā)明還提供一種化學(xué)鈀金鍍膜的制作方法，包括提供一焊墊，于焊墊上形成一鈀鍍層，以及于鈀鍍層上形成一金鍍層。較佳地，鈀鍍層為利用置換反應(yīng)于焊墊上形成的置換型鈀鍍層，更佳地，再于置換型鈀鍍層上利用還原反應(yīng)形成還原型鈀鍍層。較佳地，金鍍層為利用置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)于鈀鍍層上形成。
本發(fā)明還提供另一種化學(xué)鈀金鍍膜的制作方法，包括提供一焊墊，使用一兼具觸媒鈀與化學(xué)鈀效用的溶液同時進(jìn)行置換與還原反應(yīng)，以于焊墊上形成一鈀鍍層。最后，利用置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)于鈀鍍層上形成一金鍍層。本發(fā)明還提供一種上述化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)與銅線或鈀銅線接合的封裝結(jié)構(gòu)，其包含有一焊墊；一位于焊墊上的鈀鍍層；一位于鈀鍍層上的金鍍層；以及一打線接合于金鍍層上的銅線或鈀銅線。本發(fā)明還提供一種銅線或鈀銅線的封裝工藝，其步驟包含有先提供一焊墊；接續(xù)， 于焊墊上形成一鈀鍍層；然后，于鈀鍍層上形成一金鍍層；最后，于金鍍層上打線接合一銅線或鈀銅線。其中，上述的鈀鍍層可以是利用置換反應(yīng)、或者置換反應(yīng)與還原反應(yīng)二階段來形成，或者是使用單一溶液同步進(jìn)行置換與還原反應(yīng)所形成。下面將藉由具體實施例的詳細(xì)說明，以便于更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、 特點及其所達(dá)成的功效。在本發(fā)明說明中，除非另有不同表明，否則所有的量，包括用量、百分比、份數(shù)、及比例，都理解以"約"字修飾，且各數(shù)量皆無意為任何有效位數(shù)的表示。除非另有不同表明，否則冠詞“一”意圖表示“一或多”?！鞍迸c“包括”等詞意圖作概括性表示，而且表示除所列成份、組件外還可有額外的成份、組件。


圖I是本發(fā)明的化學(xué)鈀金鍍膜的第一種制作步驟流程圖。圖2是圖I的步驟所制得的化學(xué)鈀金鍍膜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的化學(xué)鈀金鍍膜的第二種制作步驟流程圖。圖4是圖3的步驟所制得的化學(xué)鈀金鍍膜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明的化學(xué)鈀金鍍膜的第三種制作步驟流程圖。圖6是圖5的步驟所制得的化學(xué)鈀金鍍膜的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。圖8是本發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝工藝的第一種工藝步驟流程圖。圖9是圖8的步驟所制得的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是本發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝工藝的第二種工藝步驟流程圖。圖11是圖10的步驟所制得的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是本發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝工藝的第三種工藝步驟流程圖。圖13是圖12的步驟所制得的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。主要組件符號說明10 :焊墊12 :置換型鈀鍍層14 :還原型鈀鍍層16 :金鍍層18 :置換型/還原型鈀鍍層20 :鈕鍍層
30 :封裝結(jié)構(gòu)32 :銅線或鈀銅線
具體實施例方式本發(fā)明揭示一種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法，其針對欲進(jìn)行銅線或銅鈀線封裝工藝的焊墊表面進(jìn)行表面處理，前述焊墊較佳為銅，以直接在焊墊表面依序形成一致密性高的鈀鍍層與一金鍍層，在無使用鎳層的情況下，增進(jìn)后續(xù)銅線或銅鈀線的打線接合強度。上述鈀鍍層可以是利用電化學(xué)反應(yīng)所形成。鈀鍍層的材質(zhì)可以是純鈀或者是鈀磷合金。本發(fā)明的化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)的制作方法有下列三種參閱圖1，其是第一種制作方法的步驟流程圖。首先如步驟SI所述，提供一焊墊
10。接著，如步驟S2所述，進(jìn)行置換反應(yīng)于焊墊10表面形成一置換型鈀鍍層12。再如步驟 S3所述，以還原反應(yīng)增厚形成一位于置換型鈀鍍層12上的還原型鈀鍍層14。最后，如步驟 S4所述，以置換型或還原型或半置換半還原型反應(yīng)形成一覆蓋于還原型鈀鍍層14上的金鍍層16，形成如圖2所示的結(jié)構(gòu)。在此方式下，置換型鈀鍍層12加上還原型鈀鍍層14的厚度為O. 03 O. 2微米， 亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米；金鍍層16 的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為 O. 09 O. 2微米。參閱圖3，其是第二種制作方法的步驟流程圖。首先，如步驟SI所述，提供一焊墊
10。接著，如步驟S12所述，利用單一溶液來進(jìn)行作業(yè)，此溶液兼具觸媒鈀與化學(xué)鈀效用，因此，可同時進(jìn)行置換及還原反應(yīng)于焊墊上形成一鈀鍍層18。最后，如步驟S13所述，再以置換型或還原型或半置換半還原型反應(yīng)于鈀鍍層18上形成一金鍍層16，形成如圖4所示的結(jié)構(gòu)。在此方式下，鈀鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米；金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為 O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米。參閱圖5，其是第三種制作方法的步驟流程圖。此方法相較于上述第一種方法，其實就是省略形成還原型鈀鍍層的步驟S3。第三種制作方法的步驟包括，如步驟SI所述，提供一焊墊10。接著，如步驟S2所述，先進(jìn)行置換反應(yīng)于焊墊10表面形成一置換型鈀鍍層
12。再如步驟S23所述，以置換型或還原型或半置換半還原型反應(yīng)形成一覆蓋于置換型鈀鍍層12上的金鍍層16，形成如圖6所示的結(jié)構(gòu)。在此方式下，置換型鈀鍍層12的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米；金鍍層16的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米。上述三種制作方法各步驟的操作溫度大約在25°C 95°C的范圍，酸堿值約在pH 4 9之間。由上述的圖2、4與6，可知本發(fā)明的化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)包含有一焊墊10 位于焊墊上的鈀鍍層12及選擇性的14，或者18 ;以及一位于此鈀鍍層上的金鍍層16。
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參閱圖7，其本是發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)30，包含有一焊墊10，其材質(zhì)可以為銅；一位于焊墊10上且緊鄰焊墊10的鈀鍍層20 ;—位于鈀鍍層20上且緊鄰鈀鍍層20的金鍍層16 ；以及一接合于金鍍層 16上，以與焊墊10形成電性連接的銅線或者鈀銅線32。上述的鈀鍍層20的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為O. 03 O. 07微米，較佳為 O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米；金鍍層16的厚度為O. 03 O. 2微米，亦可為
O.03 O. 07微米，較佳為O. 06 O. 12微米，亦佳為O. 09 O. 2微米。在工藝上，本發(fā)明于欲進(jìn)行銅線或銅鈀線封裝工藝的焊墊10表面先進(jìn)行表面處理，以直接在焊墊10表面依序形成一致密性高的鈀鍍層20與一金鍍層16，以在無使用鎳層的情況下，增加接合于金鍍層16上的銅線或銅鈀線32的打線接合強度。本發(fā)明在形成鈀鍍層20與金鍍層16時各步驟的操作溫度大約在25V 95°C的范圍，酸堿值是在約pH4 9之間。本發(fā)明的銅線或鈀銅線32的封裝工藝可依照鈀鍍層20的制作方式進(jìn)一步區(qū)分為下列三種請參閱圖8，其是第一種封裝方法的步驟流程圖，包括上述第一種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)的制作方法步驟SI、步驟S2、步驟S3、步驟S4，以及，如步驟S5所述，于焊墊10上的金鍍層16打線接合一銅線或鈀銅線32，形成如圖9所示的結(jié)構(gòu)。在此方式下，鈀鍍層20是由一置換型鈀鍍層12與還原型鈀鍍層14所組合而成。請參閱圖10，其是第二種封裝方法的步驟流程圖，包括上述第二種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)的制作方法步驟SI、步驟S12、步驟S13，以及，如步驟S14所述，于焊墊10的金鍍層16 上打線接合一銅線或鈀銅線32，形成如圖11所示的封裝結(jié)構(gòu)。請參閱圖12，其是第三種封裝方法的步驟流程圖，包括上述第三種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)的制作方法步驟SI、步驟S2、步驟S23，以及，如步驟S24所述，于焊墊10的金鍍層16 上打線接合一銅線或鈀銅線32，形成如圖13所示的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明經(jīng)由使用鈀鍍層來取代鎳層的存在，以避免鎳存在時所產(chǎn)生的各種問題， 提供銅線或者銅鈀線封裝工藝產(chǎn)品一種可作業(yè)的新表面處理。而且，本發(fā)明技術(shù)的最佳施行范例是應(yīng)用于較為低階但線路密集度高的電子產(chǎn)品封裝工藝上。因為低階電子產(chǎn)品所需的回焊次數(shù)較低，因此銅原子的移動較少，并不會大幅度地擴(kuò)散至鈀鍍層內(nèi)。此外，當(dāng)組件整體體積縮小且線路密集度高時，焊墊體積也會縮小，而本發(fā)明無使用鎳層的特性上，有利于銅焊墊與銅線或鈀銅線的打線，不僅不會影響可靠度，更可減低成本。以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍。故所有依本發(fā)明權(quán)利要求書所述的特征及精神所為的均等變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)，其位于一焊墊上，該化學(xué)鈀金鍍膜包含有一鈀鍍層，其位于該焊墊上；以及一金鍍層，其位于該鈕鍍層上。
2.如權(quán)利要求I的化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)，其特征在于，該鈀鍍層是利用置換型或置換型搭配還原型反應(yīng)所形成，該金鍍層是置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)所形成。
3.一種化學(xué)鈀金鍍膜的制作方法，其步驟包含有提供一焊塾；利用置換反應(yīng)于該焊墊上形成一置換型鈀鍍層；以及利用置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)于該置換型鈀鍍層上形成一金鍍層。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，該焊墊的材質(zhì)為銅，該置換型鈀鍍層的材質(zhì)是純鈕或者是鈕磷合金。
5.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，其在溫度為25V 95°C，酸堿值為pH4 9進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，該置換型鈀鍍層的厚度為O.03 O. 2微米，該金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米。
7.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，其應(yīng)用于低階但線路密集度高的電子產(chǎn)品封裝工藝。
8.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在形成該金鍍層前還包括一利用還原反應(yīng)于該置換型鈀鍍層上形成一還原型鈀鍍層的步驟。
9.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，該置換型鈀鍍層的厚度加上該還原型鈀鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米，該金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米。
10.一種化學(xué)鈀金鍍膜的制作方法，其步驟包含有提供一焊塾；使用一兼具觸媒鈀與化學(xué)鈀效用的溶液同時進(jìn)行置換與還原反應(yīng)，以于該焊墊上形成一鈀鍍層；以及利用置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)于該鈀鍍層上形成一金鍍層。
11.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，該焊墊的材質(zhì)為銅，該鈀鍍層的材質(zhì)是純鈀或者是鈕磷合金。
12.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，其于溫度為25°C 95°C，酸堿值為pH4 9 進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，該鈀鍍層的厚度為O.03 O. 2微米，該金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米。
14.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，其應(yīng)用于低階但線路密集度高的電子產(chǎn)品封裝工藝。
15.—種銅線或鈀銅線的封裝結(jié)構(gòu)，其包含有一焊墊；一鈀鍍層，其位于該焊墊上；一金鍍層，其位于該鈀鍍層上；以及一銅線或鈀銅線，其打線接合于該金鍍層上。
16.如權(quán)利要求15的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該焊墊的材質(zhì)為銅，該鈀鍍層的材質(zhì)為純鈕或者是鈕磷合金。
17.如權(quán)利要求15的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該鈀鍍層包含有一置換型鈀鍍層與一還原型鈀鍍層。
18.如權(quán)利要求15的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該鈀鍍層的厚度為O.03 O. 2微米，該金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米。
19.一種銅線或鈀銅線的封裝工藝方法，其包含有下列步驟提供一焊墊；于該焊墊上形成一鈀鍍層；于該鈀鍍層上形成一金鍍層；以及于該金鍍層上打線接合一銅線或鈀銅線。
20.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，于該焊墊上形成該鈀鍍層的步驟還包括有 利用置換反應(yīng)于該焊墊上先形成一置換型鈀鍍層；以及利用還原反應(yīng)于該置換型鈀鍍層上形成一還原型鈀鍍層。
21.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，該焊墊的材質(zhì)為銅，該鈀鍍層的材質(zhì)為純鈀或者是鈕磷合金。
22.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，形成該鈀鍍層與該金鍍層的步驟于溫度為 25°C 95°C、酸堿值為pH 4 9進(jìn)行。
23.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，該鈀鍍層的厚度為O.03 O. 2微米，該金鍍層的厚度為O. 03 O. 2微米。
24.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，于該焊墊上形成該鈀鍍層的步驟是使用一兼具觸媒鈀與化學(xué)鈀效用的溶液同時進(jìn)行置換與還原反應(yīng)所達(dá)成。
25.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，該金鍍層是利用置換型、還原型或者半置換半還原型反應(yīng)所形成。
26.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，于該焊墊上形成該鈀鍍層的步驟是使用置換反應(yīng)所達(dá)成。
全文摘要
本發(fā)明提供化學(xué)鈀金鍍膜結(jié)構(gòu)及其制作方法、銅線或鈀銅線接合的鈀金鍍膜封裝結(jié)構(gòu)及其封裝工藝。此化學(xué)鈀金鍍膜，其位于一焊墊上，包含有一位于焊墊上的鈀鍍層；與一位于鈀鍍層上的金鍍層。此化學(xué)鈀金鍍膜以及打線接合于金鍍層上的銅線或鈀銅線成為封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明亦提供此化學(xué)鈀金鍍膜的制作方法以及此封裝結(jié)構(gòu)的封裝工藝。本發(fā)明以鈀鍍層來取代已知鎳層的使用，以提升銅或銅鈀線與焊墊的打線接合強度。
文檔編號B32B15/01GK102605359SQ201110192
公開日2012年7月25日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者劉昆正, 李英杰, 林明宏, 邱國賓, 郭蔡同 申請人:臺灣上村股份有限公司