JPH02170932A - ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 - Google Patents
ダイレクトボンディング性の良好な銅合金Info
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- JPH02170932A JPH02170932A JP63324783A JP32478388A JPH02170932A JP H02170932 A JPH02170932 A JP H02170932A JP 63324783 A JP63324783 A JP 63324783A JP 32478388 A JP32478388 A JP 32478388A JP H02170932 A JPH02170932 A JP H02170932A
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- alloy
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/40—Leadframes
- H10W70/456—Materials
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体機器のリード材用銅合金に、ワイヤーボ
ンディング用リード線を直接接着（ダイレクトボンディ
ング）する事を可能にするダイレクトボンディング性の
良好な銅合金に関する。
ンディング用リード線を直接接着（ダイレクトボンディ
ング）する事を可能にするダイレクトボンディング性の
良好な銅合金に関する。
［従来の技術］
従来、半導体機器は、まず銅または銅合金のリード材用
素材を打抜き又はエツチングにより所定の形状に成形し
、次に、半導体素子の接合部分および半導体素子とリー
ド材とを金線等でワイヤーボンディングするために、リ
ード材の所定部分へメツキを行い、ついでメツキされた
部分へ半導体素子をダイボンドしさらに半導体素子とリ
ード材をワイヤーボンディング用リード線でワイヤーボ
ンディングを行い、最後にこれを封止して製品としてい
た。
素材を打抜き又はエツチングにより所定の形状に成形し
、次に、半導体素子の接合部分および半導体素子とリー
ド材とを金線等でワイヤーボンディングするために、リ
ード材の所定部分へメツキを行い、ついでメツキされた
部分へ半導体素子をダイボンドしさらに半導体素子とリ
ード材をワイヤーボンディング用リード線でワイヤーボ
ンディングを行い、最後にこれを封止して製品としてい
た。
これから分かるように、リード材と半導体素子および半
導体素子とリード材との接合のためには、必ずメツキを
必要としていた。
導体素子とリード材との接合のためには、必ずメツキを
必要としていた。
ところがメツキ操作自体は、微小な個所へのメツキであ
るために、非常に高い精度を必要とし、メツキの良否が
ダイボンドおよびワイヤーボンドに直接影響を与えで、
場合により不良品が発生した。
るために、非常に高い精度を必要とし、メツキの良否が
ダイボンドおよびワイヤーボンドに直接影響を与えで、
場合により不良品が発生した。
また半導体素子およびリード材との材質の関係および耐
久性、電導性、付る性などからみで、金または銀のメツ
キが行われているが、これが半導体機器の非常なコスト
高を招いた。
久性、電導性、付る性などからみで、金または銀のメツ
キが行われているが、これが半導体機器の非常なコスト
高を招いた。
このためメッキ厚やメツキ面積を減少させたり、また前
記金や銀にかえで、卑金属を用いることなどを検討して
いるが、あまり画期的な効果は上っていない。
記金や銀にかえで、卑金属を用いることなどを検討して
いるが、あまり画期的な効果は上っていない。
さらに半導体素子のダイボンドのみをペーストで代替さ
せて接合する技術が開発されで、半導体素子のダイボン
ドの際のメツキが一応不要となったが、あいかわらずリ
ード材と半導体素子とを金線で接合するワイヤーボンデ
ィングの為にはメツキが必要であり、工程数はいつこう
に減少せず、根本的な解決策にはなっていない。
せて接合する技術が開発されで、半導体素子のダイボン
ドの際のメツキが一応不要となったが、あいかわらずリ
ード材と半導体素子とを金線で接合するワイヤーボンデ
ィングの為にはメツキが必要であり、工程数はいつこう
に減少せず、根本的な解決策にはなっていない。
ところで、ダイレクトボンディング性を改善させるべく
、過去にリードフレーム材料の観点から若干の検討は行
われている。例えば特公昭［ｉ２−４６０７１では材料
の表面粗さが最大高さ（Ｒ□１）で０．５μ四以下とす
る事、あるいはさらに析出物、介在物等の単一面積が３
Ｘ１０’■２以ドにする巾でダイレクトボンディング性
が改善されるりｆがわかっている。
、過去にリードフレーム材料の観点から若干の検討は行
われている。例えば特公昭［ｉ２−４６０７１では材料
の表面粗さが最大高さ（Ｒ□１）で０．５μ四以下とす
る事、あるいはさらに析出物、介在物等の単一面積が３
Ｘ１０’■２以ドにする巾でダイレクトボンディング性
が改善されるりｆがわかっている。
［発明が解決しようとする課題〕
実際の製品に上記公知技術を適用した場合、要求される
信頼性が高いＩＣ５ＬＳ１．ＶＬＳ■製品としては、ま
だまだ満足できるレベルにはなっておらず、一部トラン
シスター用に使用されている現状である。
信頼性が高いＩＣ５ＬＳ１．ＶＬＳ■製品としては、ま
だまだ満足できるレベルにはなっておらず、一部トラン
シスター用に使用されている現状である。
従っで、ダイレクトボンディング性という観点から一層
の敗訴をはかり、トランジスターからＶＬＳ Ｉまでの
全ての半導体製品に適用できるリードフレーム用銅合金
が望まれている。
の敗訴をはかり、トランジスターからＶＬＳ Ｉまでの
全ての半導体製品に適用できるリードフレーム用銅合金
が望まれている。
〔課題を解決するための手段］
本発明者らは、ダイレクトボンディング性に及ぼす種々
の材料因子について検討を行ったところ、材料の表面粗
さ規定はＲ□３では不十分であり、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）といった全体的な表面粗さのレベルの規定が必要で
あることを見出した。従来Ｒ、、、０，５μｍ以下とい
われていたが、一部Ｒ３，，０，５μ量を越えてもＲａ
がある値以下であれば優れたダイレクトボンディング性
を示す事等が判明した。
の材料因子について検討を行ったところ、材料の表面粗
さ規定はＲ□３では不十分であり、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）といった全体的な表面粗さのレベルの規定が必要で
あることを見出した。従来Ｒ、、、０，５μｍ以下とい
われていたが、一部Ｒ３，，０，５μ量を越えてもＲａ
がある値以下であれば優れたダイレクトボンディング性
を示す事等が判明した。
さらに、材料の硬さもある値以上にしなければならない
事を見出した。
事を見出した。
そこで、本発明はＣｒ０．１〜１．５重量％、Ｚ ｒ
０．０５〜１．０重量％の１種又は２種を含み、残部Ｃ
ｕ及び不６Ｉ避不純物からなる合金の）イ料表面を表面
硬さが）ｌｖ １４０以上で、かつ、表面粗さが中心線
平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μ■以下、最大高さ（Ｒｍ
ａｘ）で０．８μｍ以下となるように調整することによ
り、ワイヤーボンディング用リード線を直接接む可能と
したことを特徴とするダイレクトボンディング性の良好
な銅合金およびＣｒ ０．Ｉ〜１．５重量％、Ｚ ｒ
０．０５〜１．０重量％の１種又は２種を含み、残部
Ｃｕ及び不可避不純物からなる合金に副成分としてＰｌ
Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ１Ｓｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ
１５Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ。
０．０５〜１．０重量％の１種又は２種を含み、残部Ｃ
ｕ及び不６Ｉ避不純物からなる合金の）イ料表面を表面
硬さが）ｌｖ １４０以上で、かつ、表面粗さが中心線
平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μ■以下、最大高さ（Ｒｍ
ａｘ）で０．８μｍ以下となるように調整することによ
り、ワイヤーボンディング用リード線を直接接む可能と
したことを特徴とするダイレクトボンディング性の良好
な銅合金およびＣｒ ０．Ｉ〜１．５重量％、Ｚ ｒ
０．０５〜１．０重量％の１種又は２種を含み、残部
Ｃｕ及び不可避不純物からなる合金に副成分としてＰｌ
Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ１Ｓｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ
１５Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ。
Ｂ、Ｈｆ、希土類元素からなる群より選択された１種又
は２種以上を総量でｏ、ｏｏｉ〜２．０正量％添加した
合金の材料表面を表面硬さがＨｖ ｌ ４０以上でかつ
表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以下
、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下となるように
調整することにより、ワイヤーボンディング用リード線
を直接接若可能としたことを特徴とするダイレクトボン
ディング性の良好な銅合金および前記合金で析出粒子が
５μｍ以下であるダイレクトボンディング性の良好な銅
合金および前記合金で酸素含有量が１０ｐｐ１１以下で
あるダイレクトボンディング性の良好な銅合金である。
は２種以上を総量でｏ、ｏｏｉ〜２．０正量％添加した
合金の材料表面を表面硬さがＨｖ ｌ ４０以上でかつ
表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以下
、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下となるように
調整することにより、ワイヤーボンディング用リード線
を直接接若可能としたことを特徴とするダイレクトボン
ディング性の良好な銅合金および前記合金で析出粒子が
５μｍ以下であるダイレクトボンディング性の良好な銅
合金および前記合金で酸素含有量が１０ｐｐ１１以下で
あるダイレクトボンディング性の良好な銅合金である。
次に合金成分並びに他の条件の限定理由を説明する。Ｃ
「の含有量を０．１〜１．５ ｆｆｆ量％とする理由は
、Ｃｒ含白°量が０．１重量％未満では高強度が得られ
ず、逆にＣｒａ白°瓜が１．５重量％を越えると加圧性
が低下し、半［■付は性も低下する為である。
「の含有量を０．１〜１．５ ｆｆｆ量％とする理由は
、Ｃｒ含白°量が０．１重量％未満では高強度が得られ
ず、逆にＣｒａ白°瓜が１．５重量％を越えると加圧性
が低下し、半［■付は性も低下する為である。
Ｚｒ含ａ量を０．０５〜１．０重量２６とした理由は、
Ｚｒ含有量が０．０５重量％未満では面強度を示す合金
が得られず、Ｚ「含有量が１．０重量％を超えると加工
性、導電性の低下が苫しくなり、また半Ｅｕ付は性も低
下する為である。
Ｚｒ含有量が０．０５重量％未満では面強度を示す合金
が得られず、Ｚ「含有量が１．０重量％を超えると加工
性、導電性の低下が苫しくなり、また半Ｅｕ付は性も低
下する為である。
副成分としで、Ｐ％ ＡＳＳＳｂ、Ｆｅ５Ｃｏ、Ｎｉｓ
Ｓｎ％ ＡＩ、 Ｔｉ、 Ｓｔ、ＭｇＳ Ｂｅ
。
Ｓｎ％ ＡＩ、 Ｔｉ、 Ｓｔ、ＭｇＳ Ｂｅ
。
Ｍｎ％ＺｎＳ ｔｎＳＢＮ Ｈｆｑ希土類元素からなる
群より選択されたＩ Ｅｒｉ以上の総量が０．００１重
量％未満では高強度でかつ耐食性のある合金が得られず
、また２、０重量％を超えると導電性の低下及び半田付
は性の低下が著しくなる為である。
群より選択されたＩ Ｅｒｉ以上の総量が０．００１重
量％未満では高強度でかつ耐食性のある合金が得られず
、また２、０重量％を超えると導電性の低下及び半田付
は性の低下が著しくなる為である。
また酸素含有量を１ｏｔ）Ｉ）Ｒ１以下とした理由は、
１０ｐｐｍを越えるとめっき密着性が低下するためであ
る。析出粒子を５μｍ以下にした理由は、５μｍを越え
ると半田付は性、めっき密着性が低下するためである。
１０ｐｐｍを越えるとめっき密着性が低下するためであ
る。析出粒子を５μｍ以下にした理由は、５μｍを越え
ると半田付は性、めっき密着性が低下するためである。
表面粗さをｌ１ｖ１４０以上とした理由は、Ｈｖ １４
０未満ではダイレクトボンディング後のボンディングワ
イヤーの接骨強度が低く、樹脂封止工程等での剥離を起
こす場合があるためである。
０未満ではダイレクトボンディング後のボンディングワ
イヤーの接骨強度が低く、樹脂封止工程等での剥離を起
こす場合があるためである。
表面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以下
、最大高さ（Ｒ＋＋＋ｍｘ）で０，８μ■以下とした理
由は、安定して強い接骨を得るには、表面の平均的レベ
ルが低く、かつ部分的にも有害な粗さにならない１１が
必要であるためである。
、最大高さ（Ｒ＋＋＋ｍｘ）で０，８μ■以下とした理
由は、安定して強い接骨を得るには、表面の平均的レベ
ルが低く、かつ部分的にも有害な粗さにならない１１が
必要であるためである。
すなわち、本合金系ではＲａが０，１５μｍを超えると
接骨強度が低ドし、また、Ｒａが０．１５μＩ以ドであ
ってしＲ□、が０．８μｍを超えるとその部分の密着強
度が低下し、前述したように樹脂封止工程等でのストレ
スにより剥離を起こす場合があり、イニ頼性を損ねるた
めである。
接骨強度が低ドし、また、Ｒａが０．１５μＩ以ドであ
ってしＲ□、が０．８μｍを超えるとその部分の密着強
度が低下し、前述したように樹脂封止工程等でのストレ
スにより剥離を起こす場合があり、イニ頼性を損ねるた
めである。
［実施例］
第１表に示す本発明合金をインゴットから熱間圧延さら
には冷間圧延、焼鈍（溶体化焼鈍及び時効熱処理を含む
）のくり返しにより０．２５ＩＩＩＩ１１厚さの板とし
た。この際、表面硬さの違いは時効熱処理後圧延したり
、さらにそれを熱処理したり、過時効させたり、溶体化
させるといった方法を用い作り分けた。
には冷間圧延、焼鈍（溶体化焼鈍及び時効熱処理を含む
）のくり返しにより０．２５ＩＩＩＩ１１厚さの板とし
た。この際、表面硬さの違いは時効熱処理後圧延したり
、さらにそれを熱処理したり、過時効させたり、溶体化
させるといった方法を用い作り分けた。
また、表面粗さは各種表面粗さの圧延ロールを用いたり
、最終板厚になった後に、各種粗さの表面研摩を行い作
製した。
、最終板厚になった後に、各種粗さの表面研摩を行い作
製した。
こうして製造した各種試料にワイヤーボンディングを行
い、見かけ上の接合状態を観察するとともに、プルテス
トによる接合強度の測定並びに破断箇所の観察を行った
。
い、見かけ上の接合状態を観察するとともに、プルテス
トによる接合強度の測定並びに破断箇所の観察を行った
。
なお、ワイヤーボンディングとしたサーモソニック法を
用い、以ドに示すボンディング条件で行った。
用い、以ドに示すボンディング条件で行った。
ボンディングワイヤの材質及びワイヤ径：Ｃｕ線２５μ
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａ ｒ。
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａ ｒ。
超音波用カニ ０．ｌＷ、基板温度：３００℃、加圧
カフ ８０ｇ 、時間： ２５ｆｆｉＳｅｅＯ結果を第
１表に示す。この結果からもわかるように表面硬さがＨ
ｖ１４０以上てかつ表面粗さもＲａで０．１５μｒａ以
下、Ｒ１１，で０．８１１１１以下という全ての条件が
そろった時に始めで、従来のメツキ材並のボンディング
性が肖られる事がわかる。
カフ ８０ｇ 、時間： ２５ｆｆｉＳｅｅＯ結果を第
１表に示す。この結果からもわかるように表面硬さがＨ
ｖ１４０以上てかつ表面粗さもＲａで０．１５μｒａ以
下、Ｒ１１，で０．８１１１１以下という全ての条件が
そろった時に始めで、従来のメツキ材並のボンディング
性が肖られる事がわかる。
第１表
ｔＪ： ： Ｎｏ、 ９の組成中”ＭＭ”は°ミツ／ユ
メタル°である。
メタル°である。
［発明の効果］
本発明は、特定の成分系の銅合金で、表面硬さ、表面粗
さ等を特定の範囲内になるように作り込むことにより、
ダイレクトボンディング性を改善し、ＩＣ用としても信
頼性を持って使用可能ならしめたもので、しかもその製
作に当り、メツキ工程を省き、コストを大［１］に減少
させる極めて実用的価直の高いものである。
さ等を特定の範囲内になるように作り込むことにより、
ダイレクトボンディング性を改善し、ＩＣ用としても信
頼性を持って使用可能ならしめたもので、しかもその製
作に当り、メツキ工程を省き、コストを大［１］に減少
させる極めて実用的価直の高いものである。
Claims (4)
- （１）Ｃｒ０．１〜１．５重量％、Ｚｒ０．０５〜１．
０重量％の１種又は２種を含み、残部Ｃｕ及び不可避不
純物からなる合金の材料表面を表面硬さがＨｖ１４０以
上で、かつ表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１
５μｍ以下、最大高さ（Ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘ）で０．８μｍ
以下となるように調整することにより、ワイヤーボンデ
ィング用リード線を直接接着可能としたことを特徴とす
るダイレクトボンディング性の良好な銅合金。 - （２）Ｃｒ０．１〜１．５重量％、Ｚｒ０．０５〜１．
０重量％の１種又は２種を含み、残部Ｃｕ及び不可避不
純物からなる合金に副成分としてＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ
、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂｅ、
Ｍｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｂ、Ｈｆ、希土類元素からなる群よ
り選択された１種又は２種以上を総量で０．００１〜２
．０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さがＨｖ１
４０以上で、かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）
で０．１５μｍ以下、最大高さ（Ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘ）で０
．８μｍ以下となるように調整することにより、ワイヤ
ーボンディング用リード線を直接接着可能としたことを
特徴とするダイレクトボンディング性の良好な銅合金。 - （３）析出粒子が５μｍ以下である特許請求範囲（１）
、（２）記載の銅合金。 - （４）酸素含有量が１０ｐｐｍ以下である特許請求範囲
（１）、（２）あるいは（３）記載の銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324783A JP2714561B2 (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63324783A JP2714561B2 (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170932A true JPH02170932A (ja) | 1990-07-02 |
| JP2714561B2 JP2714561B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=18169626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324783A Expired - Fee Related JP2714561B2 (ja) | 1988-12-24 | 1988-12-24 | ダイレクトボンディング性の良好な銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714561B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5391243A (en) * | 1992-05-08 | 1995-02-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Method for producing wire for electric railways |
| US5705125A (en) * | 1992-05-08 | 1998-01-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Wire for electric railways |
| WO2006095678A1 (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 配線接続器具用金属材 |
| WO2009016706A1 (ja) | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Materials Solution Inc. | Ｃｕ合金材 |
| US10023940B2 (en) | 2003-09-19 | 2018-07-17 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Copper alloy and process for producing the same |
Citations (4)
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| JPS6218744A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Kobe Steel Ltd | リ−ドフレ−ム |
| JPS6393837A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電子機器用銅合金とその製造法 |
| JPS63312934A (ja) * | 1987-06-16 | 1988-12-21 | Hitachi Cable Ltd | 半導体用リ−ドフレ−ム材 |
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-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324783A patent/JP2714561B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| WO2006095678A1 (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 配線接続器具用金属材 |
| WO2009016706A1 (ja) | 2007-07-27 | 2009-02-05 | Materials Solution Inc. | Ｃｕ合金材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2714561B2 (ja) | 1998-02-16 |
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