本申請(qǐng)要求2015年5月7日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局遞交的韓國專利申請(qǐng)?zhí)?0-2015-0063880的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用整體并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方案涉及銀(Ag)合金接合線及其制造方法，并且更具體地，涉及具有優(yōu)異接合性質(zhì)的銀合金接合線及其制造方法。

背景技術(shù)：

用于安裝半導(dǎo)體器件的封裝件包括各種類型的包含接合線的結(jié)構(gòu)。接合線已經(jīng)被廣泛用于連接基板和半導(dǎo)體器件或用于連接半導(dǎo)體器件。金接合線已經(jīng)被廣泛用作接合線。然而，因?yàn)榻鹗前嘿F的材料并且金的成本最近快速上漲，所以已有對(duì)于能夠替代金接合線的接合線的需求。

在使用銅(Cu)接合線的情況下(作為主要組分的銅是Au的備選)，由于銅的天然高硬度，所以芯片在線接合期間很有可能開裂(即焊盤(pad)開裂現(xiàn)象)。因此，由于銅的高硬度和強(qiáng)氧化作用，難以進(jìn)行用于高度集成封裝件的凸點(diǎn)上針腳(stitch-on-bump)(SOB)。

作為一種解決方案，已經(jīng)積極地在發(fā)展相對(duì)便宜的含銀(Ag)作為主要組分的接合線方面開展研究。盡管已經(jīng)努力通過將銀和其他金屬元素合金化而開發(fā)了展示優(yōu)異性質(zhì)的接合線，但仍有很大提升空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方案提供了具有通過在制造過程中改變它們的力學(xué)性質(zhì)(如伸長率)而改善的接合性質(zhì)的銀(Ag)合金接合線。

本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方案不限于上述目的，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員看到以下描述將會(huì)清楚地理解根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的其他目的。

其它方面將在說明書中部分地給出，所述的其它方面遵循說明書并且部分地將會(huì)是從說明書顯而易見的，或通過實(shí)施出現(xiàn)的示例性實(shí)施方案可以被知悉。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線包含：約1至約20重量(wt)％的第一添加元素；約3至約100wt ppm的第二添加元素；和余量銀(Ag)，其中所述第一添加元素包括金(Au)、鈀(Pd)或它們的合金，所述第二添加元素包括選自以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：鈣(Ca)、鑭(La)、鈹(Be)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉍(Bi)、釔(Y)、錳(Mn)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)和鎂(Mg)，銀合金接合線的伸長率在約15％至約25％范圍內(nèi)，并且銀合金接合線的楊氏模量在約60GPa至約80GPa范圍內(nèi)。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀合金接合線，其中所述銀合金接合線的伸長率在約18％至約22％的范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，銀合金接合線的楊氏模量可以在約65GPa至約80GPa的范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，當(dāng)無空氣球(FAB)形成在銀合金接合線的端部處時(shí)，無空氣球具有約50Hv至約80Hv的橫截面硬度。

在示例性實(shí)施方案中，銀合金接合線與接合焊盤結(jié)合之后，銀合金接合線的接合部分可以具有約80Hv至約120Hv的橫截面硬度。

在示例性實(shí)施方案中，當(dāng)在空氣氣氛中無空氣球可以形成在銀合金接合線的端部時(shí)焊盤破裂的概率基本等于當(dāng)在氣體氣氛中無空氣球形成在銀合金接合線的端部處時(shí)焊盤破裂的概率。

一種制造根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線的方法，所述方法包括制備第一金屬線(first wire)，所述第一金屬線包含約1至約20重量％的第一添加元素、約3至約100wt ppm的第二添加元素和余量銀(Ag)，其中所述第一添加元素包括金(Au)、鈀(Pd)或它們的合金，所述第二添加元素包括選自以下各項(xiàng)中的至少一項(xiàng)：鈣(Ca)、鑭(La)、鈹(Be)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉍(Bi)、釔(Y)、錳(Mn)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)和鎂(Mg)，在氮?dú)夥罩性诩s500℃至約700℃范圍內(nèi)將所述第一金屬線退火以獲得約15％至約25％的伸長率和約60GPa至約80GPa的楊氏模量。

在示例性實(shí)施方案中，第一金屬線的伸長率可以在約18％至約22％范圍內(nèi)。

在示例性實(shí)施方案中，第一金屬線的楊氏模量可以在約65GPa至約80GPa的范圍內(nèi)。

附圖說明

根據(jù)以下示例性實(shí)施方案的說明，結(jié)合附圖一起，這些和/或其他方面將會(huì)變得明顯和更加容易理解，其中：

圖1A和1B是在銀(Ag)合金接合線端部處形成的無空氣球(FAB)橫截面的圖像；

圖2A和2B是說明制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線的方法的框圖；和

圖3A和3B分別是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案在接合之后銀合金接合線的側(cè)視圖和平面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照其中示出了本發(fā)明構(gòu)思的示例性實(shí)施方案的附圖更完整地描述本發(fā)明構(gòu)思。然而，本發(fā)明構(gòu)思可以以許多不同的形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于本文所陳述的示例性實(shí)施方案；而是提供這些實(shí)施方案使得本公開將全面和完整，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達(dá)本發(fā)明構(gòu)思的構(gòu)思。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且因此將省略它們的描述。此外，示于附圖中的各種要素和區(qū)域僅僅是實(shí)例。因此，本發(fā)明概念不限于在附圖中說明的相對(duì)尺寸或距離。在實(shí)施方案中，wt％(重量％)表示基于100％合金總重量的組分的重量。

盡管可以使用這樣的術(shù)語如“第一”、“第二”等來描述不同的組分，但這樣的組分不受以上術(shù)語的限制。使用以上術(shù)語僅僅是將一個(gè)組分與另一個(gè)區(qū)分開。例如，只要在本發(fā)明概念的范圍內(nèi)，可以將第一組分命名為第二組分，并且可以將第二組分命名為第一組分。

在本文中使用的術(shù)語僅僅用于闡釋具體的實(shí)施方案，而不意在限制本發(fā)明構(gòu)思。以單數(shù)使用的表達(dá)方式包括復(fù)數(shù)的表達(dá)方式，除非它在上下文中具有明確不同的含義。在本說明書中，應(yīng)理解的是，術(shù)語如“包括”、“具有”和“包含”意在表明在本說明書中公開的特征、數(shù)量、步驟、作用、組分、部件或它們的組合的存在，并且不意在排除可以存在或可以添加一種或多種其他特征、數(shù)量、步驟、作用、組分、部件或它們的組合的可能性。

除非另外定義，本文所使用的全部術(shù)語，包括技術(shù)或科學(xué)術(shù)語，都具有與本發(fā)明構(gòu)思可能所屬的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的那些相同的含義。如常用的字典中所定義的那些術(shù)語被解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義相匹配的含義，并且除非另外清楚地定義，不被解釋為理想形式的或過度形式的。

根據(jù)實(shí)施方案，為了獲得與金接合線一樣的高焊環(huán)性質(zhì)(loop characteristics)和球形均勻性并且為了防止當(dāng)在空氣氣氛中形成無空氣球時(shí)焊盤破裂，在制造過程中改變力學(xué)性質(zhì)(例如伸長率)以提高接合性質(zhì)。通過這樣做，得到對(duì)半導(dǎo)體器件焊盤具有高粘合強(qiáng)度的銀合金接合線。

與接合線的伸長率提高成比例的是，它們的楊氏模量也增加。由于針腳式接合之后接合線的彈性、線性度得到改善，因而不發(fā)生無空氣球的傾斜。因此，接合之后接合線的球形可以具有高水平的均勻性。

為了測試根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線的接合性質(zhì)，可以在氣體氣氛中和在空氣氣氛中在線的端部處進(jìn)行無空氣球(FAB)的形成。

在銀合金接合線的情況下，當(dāng)在氣體氣氛中形成時(shí)，F(xiàn)AB內(nèi)部可以是如圖1A所示；當(dāng)在空氣氣氛中形成時(shí)，F(xiàn)AB內(nèi)部可以是如圖1B所示，包括線部件。由于線部件，形成的FAB可以具有高硬度，并且當(dāng)線接合時(shí)，半導(dǎo)體焊盤可以破裂。

銀合金接合的伸長率越高，構(gòu)成銀合金接合線的合金的粒度越大。因此，殘留在FAB內(nèi)部的線部件的硬度可以減少30％以上。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線可以有助于半導(dǎo)體焊盤破裂的較低可能性，即使當(dāng)FAB在空氣氣氛中形成并與焊盤結(jié)合時(shí)。

本文使用的術(shù)語“氣體氣氛”是指氮(N₂)氣體氣氛或包含氫(H₂)和氮(N₂)的氣體氣氛，其中氫(H₂)與氮(N₂)的比例是約1∶99至10∶90。本文使用的術(shù)語“在空氣氣氛中”是指不是氣體氣氛，而是指環(huán)境大氣條件。

通常，在氣體氣氛中，F(xiàn)AB的形狀是均勻的。然而，為了制造氣體氣氛，氣體裝備和氣體導(dǎo)致額外的成本。此外，F(xiàn)AB的形狀可以根據(jù)氣體的流入變化。也就是說，當(dāng)在氣體氣氛中制造接合線時(shí)，需要長的時(shí)間和很多努力。

1.樣品的制備

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線(在下文中也被稱為接合線)包含約80至99重量％的銀(Ag)和另外的元素。銀(Ag)在金屬中具有較高電導(dǎo)率，例如，高于金約至少30％的水平。銀(Ag)比金更廉價(jià)，從而有利于降低制造成本。銀(Ag)的力學(xué)性質(zhì)與金相似，因此，即使對(duì)于銀(Ag)，也可以使用常規(guī)的金線接合工藝。

在一個(gè)實(shí)施方案中，接合線還可以包含金(Au)。在這種情況下，金的量可以在接合線總重量的約1重量％至20重量％范圍內(nèi)。當(dāng)金的量過小時(shí)，在接合線端部處形成的球的形狀可能與完全球體差別太大，導(dǎo)致不良的接合性質(zhì)。另一方面，當(dāng)金的量過高時(shí)，線接合期間在接合線端部處形成的球的硬度可能增加過多，從而破壞接合焊盤和/或位于接合焊盤之下的基底。

在一個(gè)實(shí)施方案中，接合線還可以包含鈀(Pd)。在這種情況下，鈀的量可以在接合線總重量的約1重量％至20重量％范圍內(nèi)。當(dāng)鈀的量過小時(shí)，接合線的耐酸性可能降低，使得當(dāng)暴露于硝酸或硫酸時(shí)接合線可能容易腐蝕或短路(short out)。當(dāng)根本不含鈀時(shí)，銀合金接合線的抗氧化作用性能可能降低。另一方面，當(dāng)鈀量過高時(shí)，線接合期間在接合線端部處形成的球的硬度可能增加過多，從而破壞接合焊盤和/或位于接合焊盤之下的基底。

在一個(gè)實(shí)施方案中，接合線可以同時(shí)包含金(Au)和鈀(Pd)，并且金和鈀的量各自可以在接合線總重量的約1重量％至20重量％范圍內(nèi)。當(dāng)金與鈀的比例過低時(shí)，在接合線端部處形成的球的形狀可能與完全球體差別過大，導(dǎo)致不良的接合性質(zhì)。此外，接合線的表面可以容易地被氧化和褪色。另一方面，當(dāng)金與鈀的比例過高時(shí)，在接合線端部處形成的球的形狀可以與完全球體差別過大。此外，在接合線端部處形成球的硬度可能提高過多，從而破壞接合焊盤和/或位于接合焊盤之下的基底。

在一個(gè)實(shí)施方案中，接合線可以以約3至100重量(wt)ppm的量包含選自以下各項(xiàng)的至少一種元素：鈣(Ca)、鑭(La)、鈹(Be)、鍺(Ge)、鎳(Ni)、鉍(Bi)、釔(Y)、錳(Mn)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鐵(Fe)、銅(Cu)和鎂(Mg)。鈣(Ca)、鑭(La)和釔(Y)可以導(dǎo)致均勻的精細(xì)組織。然而，當(dāng)鈣(Ca)、鑭(La)或釔(Y)的量小于約3wt ppm時(shí)，不出現(xiàn)該效果。當(dāng)鈣(Ca)、鑭(La)或釔(Y)的量大于約100wt ppm時(shí)，粒度可以降低至微米(micro)水平，導(dǎo)致硬度提高。錫(Sn)、鐵(Fe)、銅(Cu)和鎂(Mg)可以提高接合線的可加工性。然而，當(dāng)錫(Sn)、鐵(Fe)、銅(Cu)或鎂(Mg)的量小于約3wt ppm時(shí)，不出現(xiàn)該效果。當(dāng)錫(Sn)、鐵(Fe)、銅(Cu)或鎂(Mg)的量大于約100wt ppm時(shí)，接合線的硬度可能增加并且可能出現(xiàn)偏析。鈹(Be)、鎳(Ni)和鈦(Ti)可以增加接合線的可靠性。然而，當(dāng)鈹(Be)、鎳(Ni)或鈦(Ti)的量小于約3wt ppm時(shí)，不出現(xiàn)該效果。當(dāng)鈹(Be)、鎳(Ni)或鈦(Ti)的量大于約100wt ppm時(shí)，加工硬化引起的硬度可能增加并且可能在形成的合金的表面上出現(xiàn)沉淀。鉍(Bi)、錳(Mn)和鍺(Ge)可以提高球形均勻性。然而，當(dāng)鉍(Bi)、錳(Mn)或鍺(Ge)的量小于約3wt ppm時(shí)，不出現(xiàn)該效果。當(dāng)鉍(Bi)、錳(Mn)或鍺(Ge)的量大于約100wt ppm時(shí)，可以在形成的合金中出現(xiàn)偏析。

在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)接合線的伸長率和楊氏模量過小時(shí)，接合性質(zhì)可能劣化：例如，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性可能劣化，并且可能出現(xiàn)焊盤破裂。另一方面，當(dāng)伸長率和楊氏模量過高時(shí)，可能不能形成接合線。

在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)接合線具有過高的FAB橫截面硬度和過高的接合球橫截面硬度時(shí)，接合性質(zhì)可能劣化：例如，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性可能劣化，并且可能出現(xiàn)焊盤破裂。另一方面，當(dāng)FAB具有過低的橫截面硬度并且接合球具有過低的橫截面硬度時(shí)，可能不發(fā)生線接合。

2.制造方法

圖2A是說明制造根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的銀合金接合線的方法的框圖。

工序S100：可以使用高純度銀，或通過熔化和連續(xù)澆鑄制備包含銀作為主要組分并且包含約1至20重量％的量的金(Au)和鈀(Pd)的合金。高純度銀或合金可以經(jīng)歷包括多個(gè)步驟的連續(xù)拉伸工藝以制備具有約200μm以下直徑的線。

參照?qǐng)D2B，以構(gòu)成金屬原材料的組分具有目標(biāo)組成比的這種方法，將包含銀作為主要組分的金屬原材料在熔化熔爐中熔化和澆鑄，以制備金屬原材料的合金熔液(S110)。就此而言，可以向其中加入除銀外的材料。

之后，將金屬原材料的合金熔液冷卻并凝固，并且之后將其經(jīng)歷鍛造和扎制，從而制備合金片(S 120)。之后，將合金片變薄成具有約6mm至約9mm直徑的線(S130)。

在一個(gè)實(shí)施方案中，可以進(jìn)行金屬原材料的合金熔液的變薄，以使合金熔液經(jīng)歷連續(xù)澆鑄而制備出具有約6mm至約9mm直徑的線(S115)。

將通過變薄得到的具有約6mm至約9mm的直徑的線進(jìn)行拉伸和熱處理(S140)。拉伸和熱處理可以包括將線逐漸變薄和熱處理?？梢栽试S線通過多個(gè)模頭，從而減小線的橫截面積。

當(dāng)線的直徑在約0.5mm至約5mm范圍內(nèi)時(shí)，可以進(jìn)行第一熱處理?？梢栽诶缂s550℃至約700℃的溫度下進(jìn)行第一熱處理約0.5秒至5秒，例如，可以在約600℃至650℃的溫度下進(jìn)行第一熱處理約2秒至約4秒。

任選地，當(dāng)線的直徑在約0.05mm至約0.5mm范圍內(nèi)時(shí)，可以進(jìn)一步進(jìn)行第二熱處理?？梢栽诶缂s550℃至約700℃的溫度下進(jìn)行第二熱處理約0.5秒至5秒，例如，可以在約600℃至650℃的溫度下進(jìn)行第二熱處理約2秒至約4秒。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，當(dāng)允許線依次通過多個(gè)模頭時(shí)，線的直徑是如何降低的。換句話說，通過將線經(jīng)過以首先排列具有較大孔的模頭的此類方式排列的多個(gè)模頭來降低線的直徑。

當(dāng)線的直徑在特定范圍內(nèi)時(shí)，可以在模頭之間進(jìn)行這些熱處理。換句話說，當(dāng)線的直徑在約0.5mm至約5mm范圍內(nèi)時(shí)，可以在兩個(gè)模頭之間進(jìn)行第一熱處理。當(dāng)線的直徑在約0.05mm至約0.5mm范圍內(nèi)時(shí)，可以在兩個(gè)模頭之間進(jìn)行第二熱處理。

隨后，通過拉伸工藝，將線的橫截面降低直到線具有目標(biāo)直徑。就此而言，經(jīng)過模頭前后之間，將線的橫截面降低比例調(diào)節(jié)為在約7％至約15％范圍內(nèi)。也就是說，可以構(gòu)建拉伸工藝以使線的橫截面積在通過模頭之后比線通過模頭之前的橫截面積小約7％至15％。例如，在用于得到約50μm以下直徑的拉伸工藝的情況下，可以將線的橫截面積調(diào)節(jié)為在約7％至約15％范圍內(nèi)。

當(dāng)線的橫截面積降低比例過高時(shí)，線中的晶粒可能過度分散。另一方面，當(dāng)線的橫截面積降低比例過低時(shí)，需要進(jìn)行過多次的拉伸工藝以獲得目標(biāo)直徑，從而導(dǎo)致高的制造成本。

一旦完全地進(jìn)行拉伸，可以通過進(jìn)行退火來控制伸長率(S150)。用于調(diào)節(jié)伸長率的退火條件可以根據(jù)線的組成、線橫截面積的降低比例、熱處理?xiàng)l件而變化。例如，可以在約500℃至700℃的溫度下進(jìn)行退火約1秒至20分鐘。

當(dāng)退火溫度過低時(shí)，延展性和可鍛性可能不適合于線接合。另一方面，當(dāng)退火溫度過高時(shí)，晶?？赡艹叽邕^大并且焊環(huán)可能變歪。

在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將線以適當(dāng)?shù)乃俣韧ㄟ^熔爐來進(jìn)行退火工藝。線經(jīng)過熔爐的速度可以取決于退火時(shí)間和熔爐的尺寸。

在本文的比較例和實(shí)施例中，將通過變薄得到的線在約400℃至約850℃的溫度下在氮(N₂)氣氛中退火以具有各種不同的伸長率。

為了制造具有約5％至約10％伸長率的接合線，退火溫度可以在約400℃至約500℃范圍內(nèi)；為了制造具有約11％至約15％伸長率的接合線，退火溫度可以在約500℃至約600℃范圍內(nèi)；以及為了制造具有約16％至25％伸長率的接合線，退火溫度可以在約600℃至850℃范圍內(nèi)。

工序S200：通過電解脫脂或活化預(yù)處理接合線，并且可以在每個(gè)工序之后進(jìn)行沖洗和鼓風(fēng)。作為結(jié)果，得到根據(jù)比較例和實(shí)施例的具有表1和2中所示組成比率的銀合金接合線。

3.測試方法

(1)線接合

圖3A是說明凸點(diǎn)上針腳(SOB)接合的側(cè)視圖，而圖3B是圖3A的B部分的平面圖。參照?qǐng)D3A，第一接合焊盤10和第二接合焊盤20被設(shè)置成彼此電連接，并且凸點(diǎn)30設(shè)置在第二接合焊盤20上。凸點(diǎn)30可以是球凸點(diǎn)或螺柱凸點(diǎn)(stud bump)。本文中，將根據(jù)凸點(diǎn)30是螺柱凸點(diǎn)的情況描述實(shí)施方案。

凸點(diǎn)30設(shè)置到第一和第二接合焊盤10和20之中的第二接合焊盤20上。如何設(shè)置凸點(diǎn)30是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的，并且因此，它們的描述將在本文中省略。

在第一接合焊盤10上進(jìn)行球接合，即，在銀合金接合線100的端部處形成球，并且之后，將銀合金接合線100導(dǎo)向第二接合焊盤20上的凸點(diǎn)30以在凸點(diǎn)30上進(jìn)行針腳式接合。

參照?qǐng)D3B，針腳式接合的形狀可以基本上與中心線C對(duì)稱。在針腳式接合期間，當(dāng)相對(duì)于銀合金接合線100的整個(gè)寬度均勻地施加能量并且銀合金接合線100的性能相對(duì)于整個(gè)寬度是幾乎均勻的時(shí)，針接觸表面的形狀和尺寸可以基本上與中心線C對(duì)稱。

為了進(jìn)一步提高銀合金接合線100的接合性質(zhì)，可以通過退火過程改變力學(xué)性質(zhì)(例如伸長率)。當(dāng)伸長率變化時(shí)，楊氏模量相應(yīng)地變化，并且作為結(jié)果，第一和第二接合焊盤10和20可以具有優(yōu)異的接合性質(zhì)并且可以不破裂。

(2)球形均勻性

在評(píng)價(jià)球形均勻性中，以在焊盤上形成的接合球具有約42μm直徑的這種方式將具有約20μm直徑的接合線的端部結(jié)合到焊盤，并且之后確認(rèn)以下各項(xiàng)：接合球的水平長度與垂直長度的比例是否接近1、接合線是否在接合球上是正中的、接合球的邊緣是否與完全球體一樣光滑或者接合球的邊緣是否具有花一樣的葉狀曲線。

評(píng)價(jià)結(jié)果如下表示：

◎-接合球的水平長度與垂直長度的比例是0.99以上，接合線位于接合球的中心，并且接合球的邊緣不具有花一樣的葉狀曲線。

○-當(dāng)接合球的水平長度與垂直長度的比例在0.96以上且小于0.99范圍內(nèi)，接合線位于接合球的中心并且接合球的邊緣具有花一樣的葉狀曲線時(shí)；

△-當(dāng)接合球的水平長度與垂直長度的比例是0.9以上，接合球的邊緣具有花一樣的葉狀曲線并且不滿足◎和○的條件時(shí)；和

x-其他情況。

(3)焊環(huán)性質(zhì)

從以約3000μm間隔排列的2排接合焊盤之中，在一排接合焊盤上進(jìn)行球接合而形成凸點(diǎn)，并且在另一排接合焊盤上進(jìn)行球接合。之后，在形成焊環(huán)(loop)的同時(shí)在凸點(diǎn)上進(jìn)行針腳式接合。

之后，從成對(duì)的焊環(huán)的間隔之中，確定最小間隔作為表示成對(duì)的焊環(huán)的間距的值。通過這樣做，評(píng)價(jià)焊環(huán)的線性度。

◎表示其中焊環(huán)的典型間隔在111μm至125μm范圍內(nèi)的情況；○表示其中焊環(huán)的典型間隔在105μm以上且111μm以下范圍內(nèi)的情況，并且△表示其中焊環(huán)的典型間隔小于105μm的情況。

(4)焊盤破裂

在一排接合焊盤上進(jìn)行球接合以形成凸點(diǎn)，并且之后移除球接合，并確認(rèn)接合焊盤是否破裂。

分析總計(jì)100個(gè)接合焊盤。按如下評(píng)價(jià)分析結(jié)果：◎表示其中所有接合焊盤不破裂的情況，○表示其中1至5個(gè)接合焊盤破裂的情況，△表示其中6至10個(gè)接合焊盤破裂的情況，而×表示其中11個(gè)接合焊盤破裂的情況。

4.試驗(yàn)結(jié)果

(1)結(jié)果分析

為了評(píng)價(jià)比較例和實(shí)施例的力學(xué)性質(zhì)，通過使用由Fisher Company制造的HM2000設(shè)備，在施加時(shí)間是10秒、蠕動(dòng)時(shí)間(crepp time)是5秒并且施加負(fù)荷是20mN的條件下，測量維氏硬度(hardness Vickers)(Hv)。

為了評(píng)價(jià)比較例和實(shí)施例的接合性質(zhì)，在氣體氣氛中和在空氣氣氛中進(jìn)行其中在銀合金接合線的端部處形成FAB的工序。當(dāng)在氣體氣氛中在銀合金接合線上形成FAB時(shí)，結(jié)果示于表1中，并且當(dāng)空氣氣氛中，在具有如在氣體氣氛中使用的相同組成的銀合金接合線上形成FAB時(shí)，結(jié)果示于表2中。

(2-A)比較例1A和2A

當(dāng)以它們的伸長率是約22％的此類方式制造具有小于約80重量％的量的銀的銀合金接合線時(shí)，楊氏模量具有約73至78GPa的值。當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是非常良好的并且焊盤破裂是適度的。也就是說，在比較例1A和2A的情況下，即使當(dāng)將伸長率和楊氏模量調(diào)節(jié)為等于在以低含量的銀(約小于80重量％)的實(shí)施例的情況中的伸長率和楊氏模量時(shí)，制得的銀合金接合線的接合性質(zhì)也是不良的。

(2-B)比較例1B和2B

當(dāng)以它們的伸長率是約22％的此類方式制造具有小于約80重量％的量的銀的銀合金接合線時(shí)，楊氏模量具有約73至78GPa的值。當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是非常良好的并且焊盤破裂是不好的。也就是說，在比較例1B和2B的情況下，即使當(dāng)將伸長率和楊氏模量調(diào)節(jié)為等于在以低含量的銀(約小于80重量％)的實(shí)施例的情況中的伸長率和楊氏模量時(shí)，制得的銀合金接合線的接合性質(zhì)也是不良的。

(3-A)比較例3A至5A

使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約8％到約14％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致約51至54GPa范圍內(nèi)越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，在比較例3A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是適中的，球形均勻性是不好的并且焊盤破裂是適中的。在比較例4A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是適中的，球形均勻性是不好的并且焊盤破裂是良好的。在比較例5A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是適中的并且焊盤破裂是非常良好的。也就是說，當(dāng)伸長率從約8％增加至約14％時(shí)，楊氏模量增加并且接合性質(zhì)增加。然而，接合性質(zhì)是不良的。

(3-B)比較例3B至5B

使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約8％到約14％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致約51至54GPa范圍內(nèi)越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，在比較例3B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是適中的，球形均勻性是不好的并且焊盤破裂是不好的。在比較例4B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是適中的，球形均勻性是不好的并且焊盤破裂是良好的。在比較例5B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是適中的并且焊盤破裂都是適中的。也就是說，當(dāng)伸長率從約8％增加至約14％時(shí)，楊氏模量增加并且接合性質(zhì)增加。然而，接合性質(zhì)是不良的。

(4)比較例6A和6B

在比較例6A和6B的情況下，具有約28％以上伸長率的銀合金接合線沒有在力學(xué)性質(zhì)和接合性質(zhì)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(5-A)實(shí)施例1A

與比較例1A和2A相比，當(dāng)銀的量是約80重量％并且伸長率是約22％時(shí)，楊氏模量是約76GPa。當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是非常良好的并且焊盤破裂是良好。也就是說，可以看出，當(dāng)銀的量是約80重量％以上時(shí)，銀合金接合線具有比當(dāng)銀的量小于約80重量％時(shí)更好的接合性質(zhì)。

(5-B)實(shí)施例1B

與比較例1B和2B相比，當(dāng)銀的量是約80重量％并且伸長率是約22％時(shí)，楊氏模量是約76GPa。當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是非常良好的并且焊盤破裂是良好的。也就是說，可以看出，當(dāng)銀的量是約80重量％以上時(shí)，銀合金接合線具有比當(dāng)銀的量小于約80重量％時(shí)更好的接合性質(zhì)。

(6-A)實(shí)施例2A和3A

與比較例3A至5A相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約15％以上到小于約18％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例2A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是良好的并且焊盤破裂是非常良好的。在實(shí)施例3A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是良好的并且焊盤破裂是非常良好的。

也就是說，在具有約15％以上伸長率的銀合金接合線的情況下，即使當(dāng)銀合金接合線的接合性質(zhì)是非常不好的時(shí)，因?yàn)榻雍闲再|(zhì)在制造過程中產(chǎn)生的誤差幅度之內(nèi)，確定銀合金接合線具有良好的接合性質(zhì)。

(6-B)實(shí)施例2B和3B

與比較例3B至5B相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約15％以上到小于約18％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例2B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)和球形均勻性是良好的并且焊盤破裂是非常良好的。在比較例3B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是非常良好的，球形均勻性是非常良好的并且焊盤破裂是非常良好的。

也就是說，在具有約15％以上伸長率的銀合金接合線的情況下，即使當(dāng)銀合金接合線的接合性質(zhì)不是非常好時(shí)，也因?yàn)榻雍闲再|(zhì)在制造過程中產(chǎn)生的誤差幅度之內(nèi)，所以確定銀合金接合線具有良好的接合性質(zhì)。

(7-A)實(shí)施例4A至6A

本文使用的所有實(shí)施例之中，這些實(shí)施例具有顯示適當(dāng)結(jié)果的力學(xué)性質(zhì)。

與比較例3A至5A相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約18％到約22％而變化。當(dāng)伸長率增加時(shí)，楊氏模量與增加的伸長率的成比例地從約73GPa增加至76GPa，F(xiàn)AB橫截面硬度從約58Hv降低至55Hv，并且接合球的橫截面硬度從約94Hv降低至93Hv。

當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例4A至6A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)、球形均勻性和焊盤破裂都是非常良好的。也就是說，對(duì)應(yīng)于實(shí)施例4A至6A的伸長率范圍之內(nèi)，得到適合的接合性質(zhì)。

(7-B)實(shí)施例4B至6B

本文使用的所有實(shí)施例之中，這些實(shí)施例具有顯示出適當(dāng)結(jié)果的力學(xué)性質(zhì)。

與比較例3B至5B相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約18％到約22％而變化。當(dāng)伸長率增加時(shí)，楊氏模量與增加的伸長率的成比例地從約73GPa增加至76GPa，F(xiàn)AB橫截面硬度從約63Hv降低至60Hv，并且接合球的橫截面硬度從約101Hv降低至100Hv。

當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例4B至6B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)、球形均勻性和焊盤破裂都是非常良好的。也就是說，對(duì)應(yīng)于實(shí)施例4A至6A的伸長率范圍之內(nèi)，得到適合的接合性質(zhì)。

(8-A)實(shí)施例7A和8A

與比較例3A至6A相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約23.5％以上到小于約25％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在氣體氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例7A至8A的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是非常良好的、球形均勻性是良好的并且焊盤破裂是非常良好的。也就是說，在具有約22％至25％以下伸長率的銀合金接合線的情況下，即使當(dāng)銀合金接合線的接合性質(zhì)不是非常好時(shí)，也因?yàn)榻雍闲再|(zhì)在制造過程中產(chǎn)生的誤差幅度之內(nèi)，所以確定銀合金接合線具有良好的接合性質(zhì)。

(8-B)實(shí)施例7B和8B

與比較例3B至6B相比，使用具有約90重量％的銀、約8重量％的金、約2重量％的鈀、約10wt ppm的鈣、約50wt ppm的銅、約5wt ppm的鈹和約15wt ppm的鍺的銀合金接合線。將銀合金接合線的伸長率從約23.5％到約25％而變化。越大的伸長率導(dǎo)致越大的楊氏模量，以及越低的FAB橫截面硬度和越低的接合球橫截面硬度。

當(dāng)在空氣氣氛中形成FAB時(shí)，在實(shí)施例7B和8B的情況下，焊環(huán)性質(zhì)是非常良好的，球形均勻性是良好的并且焊盤破裂是非常良好的。也就是說，在具有約22％至25％以下伸長率的銀合金接合線的情況下，即使當(dāng)銀合金接合線的接合性質(zhì)不是非常好的時(shí)，也因?yàn)榻雍闲再|(zhì)在制造過程中產(chǎn)生的誤差幅度之內(nèi)，所以確定銀合金接合線具有良好的接合性質(zhì)。

5.結(jié)論

根據(jù)實(shí)施方案，當(dāng)通過改變合金組成和力學(xué)性質(zhì)(例如其伸長率、楊氏模量或橫截面硬度)而得到的具有特定范圍的力學(xué)性質(zhì)的銀合金接合線在氣體氣氛中或在空氣氣氛中形成FAB并且通過線接合而被接合到半導(dǎo)體器件焊盤時(shí)，銀合金接合線可以具有相對(duì)于半導(dǎo)體器件焊盤的優(yōu)異的接合性質(zhì)，并且還提供高的產(chǎn)品穩(wěn)定性。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思，即使當(dāng)在沒有形成氮?dú)夥盏臍夥罩性诮雍暇€的端部形成FAB時(shí)，例如球形狀和高濕度可靠性之類的性能也是良好的，從而可以降低制造成本。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的示例性應(yīng)僅被認(rèn)為是說明性而非限制目的。對(duì)每個(gè)示例性實(shí)例中特征或方面的描述通常被認(rèn)為可用于其他示例性實(shí)例的其他相似特征或方面。