[发明专利]金合金引线及其用途

说明书

本发明涉及金合金引线，特别适合用在IC芯片的无引线焊接中形成金合金凸起，及形成金合金凸起的方法。

利用引线焊接方法，通过引线连接IC芯片电极焊盘和外端等等。

利用引线焊接方法获得的半导体器件表示在图5，其中，标号11表示半导体元件，12表示电极，13表示金合金引线，14表示引线框架，H表示从半导体元件的表面到曲线顶部的高度(下文称为环形高度)。一般，首先把引线13焊接到半导体元件11的电极12上面，然后把它拉成环形，再把引线用超声焊接方法焊接到引线框架14上面。

引线焊接的方法，需要一个难于减低半导体器件高度的高度。

因此希望所用引线焊接方法减少环形高度。

第二，为了克服引线焊接方法的上述缺点，利用公知的无引线焊接方法，其中把电路板的外部接点或电极焊接到形成在IC芯片电极焊盘上的突起上。利用这种无引线焊接方法，和引线焊接方法比较，能减少连接高度，因为利用它们之间的凸起，直接把电极焊盘焊接到外端等位置上。这样，无引线焊接，有利于用在较薄的封装。

日本未审查的专利公开48-7678和59-208751和其它的专利中公开了在电极焊盘上形成凸起的方法。这些方法包括，加热引线末端形成熔珠，利用压焊夹具把熔珠压焊到IC芯片的电极焊盘上，把带有引线的压焊夹具向上拉，在靠近熔珠的引线部分拉断引线，由此，在电极焊盘处形成凸起。这种方法，许可利用关于常规引线焊接方法的装置，不用任何变化，并且得到高的生产率，但是存在缺点，即在熔珠上残留引线，即所谓尾线不能被均匀地缩短。如果在连接步骤，线尾长度太长，则位于凸起上面的线尾弯曲横向伸出，可能引起短路。

为了解决上述问题，日本未审查的专利申请No、62-152143公开了一种方法，其中在把熔珠压焊到电极焊盘后，利用切割刀具在靠近熔珠的位置把引线切成凹槽，接着拉引线，以便稳定地获得具有短尾线的凸起，但是这增加了附加步骤，因而降低了生产率。

形成凸起的优选材料是金、形成电极焊盘的材料是铝。但是众所周知，当把通过加热金线末端形成的熔珠压焊到铝电极焊盘上时，则在金珠和铝电极焊盘之间的连接部分形成Au-Al金属间合金。当连接部分保持在高温时，会增加Au-Al金属间合金的数量，并且减少连接部分的焊接强度。因此，需要有改善焊接电极焊盘和外端用的凸起材料的措施。

本发明的目的是提供金合金线，即使把电极焊盘上凸起长时间地曝露在高温下，其也具有高焊接强度，(下文称为“高温焊接强度”)，还提供利用引线制造凸起的方法。

本发明的另一个目的是提供一种金合金引线，当在金属末端形成熔珠的方法中利用该引线时，金合金引线稳定地提供短的尾线，该熔珠被焊接到IC芯片的电极焊盘上，然后向上拉断引线，该引线上没有凹槽(下文称为“简单拉断的尾线”)。

本发明的又一目的是提供金合金引线，当进行焊接时，其允许减少环形高度。

本发明者努力研究发现，利用加入到高纯度金中的元素钯(Pd)和铋(Bi)的协同作用，能达到上述目的。

于是，通过提供其中在至少按重量达到99．99％纯度的金中加入按重量为0．2到5．0％的钯(Pd)和按重量为1到100ppm的铋(Bi)的金合金，达到本发明上述的和其它的目的，特征和优点。

最好，上述金合金引线至少还包括按重量含有3到250ppm的选自钇(Y)、镧(La)、钙(Ca)、铍(Be)中的至少一种元素。

本发明提供形成金合金凸起的方法，它包括下述步骤，通过毛细管在金合金引线末端形成珠，降低所述毛细管把所述珠压焊到IC芯片的电极上面，上拉金合金引线，从焊接到所述电极上的所述珠上拉断所述金合金引线，因此在所述IC芯片的所述电极上，形成金合金凸起，其中所述金合金线有下列组成，把按重量比为0．2到5．0％的钯，按重量为1到100ppm的铋，和最好按重量为3到250ppm的选自钇、镧、钙、铍中的至少一种元素加入到纯度至少按重量比为99．99％的金中。

本发明还提供一种形成金合金凸起的方法，包括下列步骤，通过毛细管在金合金引线末端形成熔珠，降低所述的毛细管把所述熔珠压焊到IC芯片的电极上，在上述熔珠上的所述金合金线上形成凹槽，拉所述金合金引线，从焊接到所述电极的所述上拉断所述合金线，由此，在所述IC芯片的所述电极上形成金合金凸起，其中金合金引线具有下列组成，其中，把按重量为0．2到5％的钯，按重量为1到100ppm的铋和最好为按重量3到250ppm的选自钇、镧、钙、铍中的至少一种元素加入到按重量至少为99．99％的金中。