CH651957A5 - Feinstdraht zum kontaktieren von halbleiter-bauelementen. - Google Patents
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Description
651957
Claims (9)
1. Aluminium enthaltender Feinstdraht mit einem Durchmesser von 0,01 bis 0,06 mm zum Kontaktieren von Halblei-ter-Bauelementen, gekennzeichnet durch einen Kern aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung mit mindestens 60 Ge-wichts-% Kupfer und einen Mantel aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung mit mindestens 95 Gewichts-% Aluminium.
2.Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern aus der Legierung aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn.
3. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mantel aus der Legierung aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Silizium.
4. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mantel aus der Legierung aus 96 Gewichts-% Aluminium und 4 Gewichts-% Kupfer.
5. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Mantel aus der Legierung aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Magnesium.
6. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern aus Kupfer und einen Mantel aus Aluminium.
7. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern aus Kupfer und einen Mantel aus der Legierung aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Silizium, aus 96 Gewichts-% Aluminium und 4 Gewichts-% Kupfer oder aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Magnesium.
8. Feinstdraht nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kern aus der Legierung aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn und einen Mantel aus Aluminium oder aus der Legierung aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Ge-wichts-% Silizium.
9. Verwendung des Feinstdrahtes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Kontaktieren von mit Aluminium-Schichten versehenen Silizium-Halbleitern.
Die Erfindung betrifft Aluminium enthaltende Feinst-drähte mit einem Durchmesser von 0,01 bis etwa 0,06 mm zum Kontaktieren von Halbleiter-Bauelementen.
Zur Herstellung der Aussenanschlüsse werden Halbleiter-Bauelemente mit Feinstdrähten aus Gold, Aluminium oder Aluminium-Legierungen, wie z.B. AlSil, AlCu4 oder AlMgl, kontaktiert.
Das Verbinden (Bonden) der Halbleiter mit dem Feinstdraht erfolgt durch Ultraschall- oder Thermo-Kompressions-Schweissen oder durch eine Kombination beider Schweissver-fahren, das Thermosonic-Schweissen.
Die bekannten Aluminium- und Aluminium-Legierungs-Feinstdrähte sind aufgrund ihres Ermüdungsverhaltens, das zu Rissbildungen in dem Bereich zwischen der eigentlichen Verbindungsstelle (Bondstelle) und dem Draht führt, für das Ultraschall-Schweissen nach dem sogenannten «wedge-wedge»-Verfahren weniger gut geeignet.
Auch für das Thermo-Kompressions- bzw. Thermosonic-Schweissen nach dem Verfahren der Nagelkopf-Kontaktie-rung können die bekannten Aluminium- und Aluminium-Le-gierungs-Feinstdrähte nur bedingt eingesetzt werden, da sie -anders als die Gold-Feinstdrähte - in dem der Verbindungsstelle benachbarten Bereich bei der sogenannten 100p-Bil-dung zum Abknicken neigen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, edelmetallfreie, zum Kontaktieren von Halbleiter-Bauelementen geeignete Feinstdrähte zu schaffen, die eine hohe Ermüdungsfestigkeit besitzen und auch ein für das Schweissen nach dem Verfahren der Nagelkopf-Kontaktierung günstiges Verhalten aufweisen.
Die Aufgabe wird erfmdungsgemäss durch einen Feinstdraht aus einem Kern aus Kupfer oder einer Kupfer-Legie-rung mit mindestens 60 Gewichts-% Kupfer und einem Mantel aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung mit min-5 destens 95 Gewichts-% Aluminium gelöst.
Weitere vorteilhafte Merkmale des erfindungsgemässen Feinstdrahtes ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Kupfer-Legierungen des Kerns können z.B. Messing, Bronze oder Neusilber sein, soweit diese mindestens 60 Ge-io wichts-% Kupfer enthalten. Besonders bewährt hat sich die Legierung aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn.
Für den Mantel besonders geeignete Aluminium-Legierungen sind die aus 15 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Silizium,
96 Gewichts-% Aluminium und 4 Gewichts-% Kupfer und
99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Magnesium.
20 Bevorzugte Feinstdrähte sind solche aus
Kupfer-Kern und Aluminium-Mantel,
Kupfer-Kern und Mantel aus der Legierung aus 99 Ge-wichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Silizium,
Kupfer-Kern und Mantel aus der Legierung aus 96 Ge-25 wichts-% Aluminium und 4 Gewichts-% Kupfer,
Kupfer-Kern und Mantel aus der Legierung aus 99 Gewichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Magnesium.
Kern aus der Legierung aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn und Aluminium-Mantel und 30 Kern aus der Legierung aus 94 Gewichts-% Kupfer und 6 Gewichts-% Zinn und Mantel aus der Legierung aus 99 Ge-wichts-% Aluminium und 1 Gewichts-% Silizium.
Die erfindungsgemässen Feinstdrähte weisen, wie die Wöhler-Kurven in der Abbildung zeigen, eine hohe Ermü-35 dungsfestigkeit auf.
Als Mass für die Ermüdungsfestigkeit ist hier die Bruchlastspielzahl eines Feinstdrahtes aus Cu-Kern und AlSil-Mantel (Durchmesser 50 p.m) und - zum Vergleich dazu - die von bekannten Feinstdrähten aus AlSil bzw. AlCu4 (Durch-40 messer jeweils 50 (im) in Abhängigkeit von dem Biegewinkel dargestellt. Der Cu-AlSil-Feinstdraht besitzt gegenüber dem aus AlCu4 eine um das Zehnfache und gegenüber dem aus AlSil um das Hundertfache höhere Bruchlastspielzahl.
Durch die erhöhte Ermüdungsfestigkeit der erfindungsge-45 mässen Feinstdrähte ist die Gefahr der Rissbildung in dem Bereich zwischen der Verbindungsstelle (Blondstelle) und dem Draht erheblich verringert.
Die Feinstdrähte besitzen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 25 um, der Kern vorzugsweise einen solchen von so etwa 10 bis 15 (im.
Mit den erfindungsgemässen Feinstdrähten können die Halbleiter-Bauelemente sowohl durch Ultraschall-Schweissen nach dem «wedge-wedge»-Verfahren als auch nach dem Verfahren der Nagelkopf-Kontaktierung kontaktiert werden.
55
Ein besonderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Feinstdrähte ist das Kontaktieren von mit Aluminium-Schichten versehenen Silizium-Halbleitern nach dem Verfah-60 ren der Nagelkopf-Kontaktierung, da sich mit Aluminium metallisiertes Silizium mit den bekannten Aluminium- und Aluminium-Legierungs-Feinstdrähten nur bedingt nach diesem Verfahren in Schweissautomaten kontaktieren lässt und Gold-Feinstdrähte zwar ein automatisches Kontaktieren zu-65 lassen, aber beim Schweissen durch Thermo-Kompression eine spröde intermetallische Gold-Aluminium-Verbindung (AuA12) bilden.
C
1 Blatt Zeichnungen
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Legal Events
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