BRPI0707771A2 - fio de ligaÇço - Google Patents

Abstract

FIO DE LIGAÇçO. A presente invenção refere-se a uma liga de ouro contendo 99%em peso, em particular, 99,9% em peso de ouro e de 1 a 1000 ppm, em particular, de 10 a 100 ppm de cálcio, e de 1 a 1000 ppm, em particular, de 10 a 1000 ppm de itérbio ou de európio, ou uma mistura de itérbio e európio, bem como, a um processo para a fabricação de uma liga de ouro homogênea contendo európio e/ou itérbio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FIO DE LI-GAÇÃO".

A presente invenção refere-se a fios de ligação de ouro e a ligasde ouro apropriadas para isso, com alta resistência.

Em virtude da constante miniaturização dos componentes semi-condutores e de um empenho relacionado a isso para a redução do diâme-tro do fio de ligação de ouro, são apresentadas exigências crescentes à re-sistência do fio e à confiabilidade das ligações por fio. São conhecidas, emparticular, adições com elementos do segundo grupo principal do sistemaperiódico (metais alcalino-terrosos) como, por exemplo, com berilo e cálciode acordo com C. W, Conti, Gold Bulletin, 1999, 32(2) 39 ou Yuantao Ning,Gold Bulletin, 2001, 34(3) 77. Também lantanídeos como, por exemplo, eu-rópio e itérbio são adicionados como elementos de adição. Problemático noslantanídeos é sua solubilidade na matriz de ouro. A má solubilidade de Ian-tanídeos na matriz de ouro leva a inomogeneidades e, no caso mais desfa-vorável, a precipitações grosseiras na barra de Ouro, em particular, no casode európio e itérbio. Portanto, ao invés de um aumento da resistência, tam-bém pode ser causado o contrário, pelo que atue tornando quebradiça ouprejudique a capacidade de estiramento do fio. No caso de elementos dosegundo grupo principal como, por exemplo, cálcio, com a concentração daadição crescente pode ser obtido um aumento da resistência. Relacionadascom isso estão as propriedades negativas de formação de esferas, a cha-mada "formação de covas", durante a produção de Loop.

A tarefa da presente invenção consiste em preparar ligas de ou-ro com resistência bem aperfeiçoada, nas quais as outras propriedades van-tajosas do outro, em particular, o caráter nobre e a alta condutibilidade, emessência, permaneçam mantidas.

Para a solução dessa tarefa, o ouro é ligado na faixa de ppmcom, pelo menos, um dos lantanídeos itérbio ou európio, sem precisar acei-tar simultaneamente as propriedades negativas de formação de esferas("formação de covas"), durante a produção de Loop. Para isso, a liga de ou-ro é executada como cristal misto homogêneo, isto é, são evitadas fasesadicionais, em particular, baseadas em európio ou itérbio.

A introdução de európio ou itérbio no ouro por meio de pré-ligaisenta de ouro, em particular, junto com cálcio, possibilita ligas de ouro ho-mogêneas coni esses Iantanídeos. Por sua vez, com isso é possibilitadopreparar ligas de ouro contendo acima de 99% em peso, em particular, aci-ma de 99,9% em peso, cujas propriedades físicas e mecânicas são particu-larmente apropriadas para o emprego como fio de ligação.

Neste caso, é decisivo obter a distribuição homogênea, nãopossível até o momento, de európio ou itérbio como elementos de adição nooutro através de pré-ligas homogêneas de elementos de adição, em particu-lar, de cálcio e de európio ou itérbio. Em oposição a todos os outros lantaní-deos, o európio e o itérbio mostram uma completa solubilidade em cálcio, deacordo com H. Okamoto and Τ. B. Massalski, Binary Alloys Phase Diagrams,Metal Park, Ohio, 44073,1987. Têm-se comprovado as pré-ligas binárias decálcio e európio, bem como, de cálcio e itérbio.

De acordo com a invenção, a liga de ouro é executada comocristal misto homogêneo. Até o momento inclusões inevitáveis, pelo menos,de uma outra fase, baseada em európio ou itérbio, são evitadas de acordocom a invenção. Os elementos de adição são completamente solvidos emouro, com 1 a 1000 ppm, de preferência, de 2 a 500 ppm, em particular, de10 a 100 ppm.

Por sua vez, com isso é possibilitado fabricar barras de ouro a-dicionadas e fios de ligação de ouro extraídos delas com valores de resis-tência, que se situam nitidamente acima daqueles de fios de referência cor-respondentes.

Em execução preferida, os fios de ligação de ouro contêm, co-mo outros suplementos de adição de 1 a 100 ppm de Cer ou de metal mistode Cer. Além disso, é preferido o emprego de 1 a 100 ppm de berila.

De acordo com C. W. Conti, Gold Bulletin, 1999, 32(2) 39 esseselementos possibilitam um aumento adicional da resistência do fio de liga-ção, mediante a obtenção ou o aperfeiçoamento de condições de ligaçãomais favoráveis com respeito à formação de Loop e de esferas.As novas qualidades do fio têm valores de resistência à traçãode cerca de 290 N/mm2 no caso do valor d comparação de alongamento àruptura de 4% e valores de teste de Pull dos Ioops de fio ligados de cerca de20 cN (com diâmetro de 30 μηι).

Em todos os casos é observada uma esfera queimada, (FAB -Free Air Bali) isenta de covas durante o processo de ligação. (Covas podeminfluenciar negativamente as propriedades de ligação entre a esfera e osubstrato).

Exemplo

Fabricação de pré-ligas com base de Au com metal misto decálcio de itérbio, de C e adições de Be.

De cálcio e itérbio, em primeiro lugar, é fundida sob vácuo umapré-liga binária, respectivamente, com partes de 50% em peso. Em seguida,essa pré-liga (I) é diluída para formar uma outra pré-liga (II) com o compo-nente principal e, respectivamente, 0,5% em peso de cálcio e itérbio. Juntocom uma outra pré-liga de ouro com suplementos de metal misto de Be eCe, essa pré-liga Il é colocada em uma fusão de ouro.

O material inicial do fio de ligação produzido desse meio possuiuma concentração de adição de 25 ppm de cálcio, 25 ppm de itérbio, 40ppm de metal misto de Ce (Ce-M) e 5 ppm de Be.Propriedades de Resistência

O fio (1) estirado para 30 μιτι a partir do material inicial mencio-nado acima, depois de recozimento continua na faixa de temperatura entre450° C e 525° C é submetido a um teste de resistência à tração, e com fiosfabricados de modo correspondente com concentrações de adição variadasde Au-Ca-Yb-Ce(M)-Be5 (2) e Au-Ca-Yb-Ce(M) (3) é comparado adicional-mente com um fio de referência padrão fabricado convencionalmente Au-Ca-Ce(M) (4).

A figura 1 mostra uma resistência à tração claramente aumen-tada em 4% de alongamento à ruptura dos fios de ligação (1) até (3) fabri-cados de acordo com o novo processo, em relação ao fio de referência (4).

No primeiro caso, a resistência à tração se situa em cerca de290 N/mm2, e no ultimo caso, em 260 N/mm2.Propriedades de Ligação

Fios recozidos a 4% são submetidos a um processo de ligaçãode Ball-Wedge de acordo com ASTM, 100 Barr, Harbor Drive, West Con-shohocken, Pennsylvania 19428-2959 e G. G. Harman "Wire Bonding in Mi-croelectronics" McGraw-HiII 1007, páginas 67ff. A qualidade da capacidadede ligação e a estabilidade de Loops são testadas através do chamado testede tração ou gancho de acordo com MIL STD 883F, Microcircuits, Method2011.7. A figura 2 mostra forças de tração claramente aumentadas dos fios(1) até (3) fabricados de acordo com o novo processo, em relação ao fio dereferência (4).

No primeiro caso, as forças de tração se situam entre 17 e 22cN (no exemplo do fio de ligação (1) em 22 cN) em relação a 16 cN no casodo fio de referência (4). Além disso, os novos fios mostram uma cota nitida-mente reduzida do modo de Heel-Break desfavorável, que reduz bastante aconfiabilidade da ligação de liga. No caso do fio (1) do exemplo, ela é cercade 32% e no caso do fio de referência de acordo com (4) é de 97%.

Claims (4)

1. Liga de ouro, contendo 99% em peso, em particular, 99,9%em peso de ouro e de 1 a 1000 ppm, em particular, de 10 a 100 ppm de cál-cio, e de 1 a 1000 ppm, em particular, de 10 a 100 ppm de itérbio ou de eu-rópio, ou uma mistura de itérbio e európio, caracterizada pelo fato de que aliga de ouro é executada como cristal misto homogêneo.

2. Processo para a fabricação de uma liga de ouro homogênea,de uma fase, contendo európio e/ou itérbio, caracterizado pelo fato de queeurópio ou itérbio, ou európio e itérbio como pré-liga homogênea, constituí-da exclusivamente de elementos de adição, é solvida em ouro.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que a pré-liga homogênea é uma pré-liga de cálcio.

4. Fio de ligação dotado de cálcio, contendo 99,9% em peso deouro e de 1 a 1000 ppm, em particular, de 10 a 100 ppm de cálcio, e de 1 a-1000 ppm, em particular, de 10 a 100 ppm de itérbio ou de európio, ou umamistura de itérbio e európio, caracterizada pelo fato de que, a liga de ouro éexecutada como cristal misto homogêneo.