JPH02170933A - 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
- Publication number
- JPH02170933A JPH02170933A JP63324786A JP32478688A JPH02170933A JP H02170933 A JPH02170933 A JP H02170933A JP 63324786 A JP63324786 A JP 63324786A JP 32478688 A JP32478688 A JP 32478688A JP H02170933 A JPH02170933 A JP H02170933A
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- JP
- Japan
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- copper alloy
- less
- weight
- alloy
- bonding
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- Pending
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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
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
-
- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- 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鋼合金に、ワイヤーボ
ンディング用リード線を直接接骨（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骨（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＋ＬＬで製品として
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＋ＬＬで製品として
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て、
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て、
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、イ・１着性などからみて、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、イ・１着性などからみて、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
記金や銀にかえて、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。
記金や銀にかえて、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て、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て、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教書させるべく
、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６２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μＩ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
ＸＩＯ−６ｍｌｌ’以下にする事でダイレクトボンディ
ング性が改善される事がわかっている。
、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６２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μＩ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
ＸＩＯ−６ｍｌｌ’以下にする事でダイレクトボンディ
ング性が改善される事がわかっている。
［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ＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳ！ＬＳＩ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ＩＣ，ＬＳＩ、ＶＬＳ！ＬＳＩ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。
従って、ダイレクトボンディング性という観点から一層
の改滲をはかり、トランジスターからＶＬＳＩまでの全
てのｌ］モ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。
の改滲をはかり、トランジスターからＶＬＳＩまでの全
てのｌ］モ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Ｒｓａ、では不十分であり、中心線平均粗さ（
Ｒａ）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Ｒ１１１８，０．５μｍ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Ｒｓａ、では不十分であり、中心線平均粗さ（
Ｒａ）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Ｒ１１１８，０．５μｍ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Ｍｇ０．３〜２．０重量％、Ｐ ０．
００１〜０．３重量％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Ｈｖ １５０以
上で、かつ、表面ｔｔｔ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Ｍｇ
０．３〜２゜Ｏｆｆ量％、 Ｐ ロ、００１〜０．３
重量％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Ａｓ５Ｓｂｓ Ｆｅ５Ｃｏ、Ｃ「、Ｓｎ
、Ａ１１Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ。
００１〜０．３重量％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Ｈｖ １５０以
上で、かつ、表面ｔｔｔ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Ｍｇ
０．３〜２゜Ｏｆｆ量％、 Ｐ ロ、００１〜０．３
重量％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Ａｓ５Ｓｂｓ Ｆｅ５Ｃｏ、Ｃ「、Ｓｎ
、Ａ１１Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ。
Ｂｅ、Ｍｎ５Ｚｎ、Ｉ ｎ５ＢＳＨｆ、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０．０
０１〜２．０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さ
がＩｌｖ １５０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骨可能としたこと
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Ｖ＝Ｔ量が１０ｐｐａ＋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。
なる群より選択された１種又は２種以上を総量で０．０
０１〜２．０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さ
がＩｌｖ １５０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骨可能としたこと
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Ｖ＝Ｔ量が１０ｐｐａ＋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。Ｍ
ｇの含有量を０．３〜２，０重量９６とする理由は、
Ｍｇ含有量が０．３！ｆｉ瓜％未満ではＰを０．００１
重量％以上添加しても高強度でかつ高導電性を示す合金
が得られず、逆にＭｇ含有量が２．０重量％を越えると
加工性が低下し、半田付は性も低下する為である。
ｇの含有量を０．３〜２，０重量９６とする理由は、
Ｍｇ含有量が０．３！ｆｉ瓜％未満ではＰを０．００１
重量％以上添加しても高強度でかつ高導電性を示す合金
が得られず、逆にＭｇ含有量が２．０重量％を越えると
加工性が低下し、半田付は性も低下する為である。
Ｐ金白゛瓜を０．００１〜０．３ ｆｆｃ二％とした理
由は、Ｐ含有量が０．００１重二１未満ではＭｇを０．
３重量％以上添加しても高強度でかつ高導電性を示す合
金が得られず、Ｐ含有量が０．３重量％を超えると加工
性、導電性の低下が著しくなり、また半田付は性も低下
する為である。
由は、Ｐ含有量が０．００１重二１未満ではＭｇを０．
３重量％以上添加しても高強度でかつ高導電性を示す合
金が得られず、Ｐ含有量が０．３重量％を超えると加工
性、導電性の低下が著しくなり、また半田付は性も低下
する為である。
副成分として、Ａ Ｓ ｓ Ｓ ｂ ＳＦ ｅ ％ Ｃ
ＯｓＣ「、Ｓ ｎ ｓ Ａ Ｉ ＳＴ ｉ−、Ｚ ｒ、
Ｎｉ、Ｓｉ。
ＯｓＣ「、Ｓ ｎ ｓ Ａ Ｉ ＳＴ ｉ−、Ｚ ｒ、
Ｎｉ、Ｓｉ。
Ｂｅ、Ｍｎｓ Ｚｎ、Ｉ ｎ、Ｂ５Ｈｆ、希土類元素か
らなる群より選択された１１Ｔ１以上の総量が０．００
１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 ９６を超えると導電性の
低下及び手口１付は性の低下が著しくなる為である。
らなる群より選択された１１Ｔ１以上の総量が０．００
１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 ９６を超えると導電性の
低下及び手口１付は性の低下が著しくなる為である。
また酸素含有量を１０ｐｐＩ１１以下とした理由は、１
０ｐｐｍを越えるとめっき密告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、めっき密告性が低下するためである。
０ｐｐｍを越えるとめっき密告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、めっき密告性が低下するためである。
表面粗さをＨｖ １５０以上とした理由は、１ｌｖ１５
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
イヤーの接着強度が低く、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
イヤーの接着強度が低く、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０．１５μ■以下
、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下とした理由は
、安定して強い接若を得るには、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“３Ｇが必
要であるためである。
、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下とした理由は
、安定して強い接若を得るには、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“３Ｇ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
接着強度が低ドし、また、Ｒａが０．１５μｍ以ドであ
ってもＲ１，１が０．８μｌを超えるとその部分の密６
強度が低ドし、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、（ｄ！１１性を損
ねるためである。
接着強度が低ドし、また、Ｒａが０．１５μｍ以ドであ
ってもＲ１，１が０．８μｌを超えるとその部分の密６
強度が低ドし、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、（ｄ！１１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０．２５ｍｍ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０．２５ｍｍ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ＰＪｉ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Δｐ１定並びに破断箇所の観察
を行った。
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Δｐ１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ｔニサーモソニック法
を用い、以ドに示すボンディング条件で行った。
を用い、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２５μｍ
φ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａｒ。
φ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａｒ。
超音波用カニ （］、ＩＷ、基板温度： ３００’
Ｃ１加圧カニ ８０ｇ 、時間： ２５ｍ５ｅｃ。
Ｃ１加圧カニ ８０ｇ 、時間： ２５ｍ５ｅｃ。
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ＨｖＬ５０以上でかつ表面↑■さもＲａで０．１
５μｎ以下、Ｒｓ ａ ｍで０．８μｔａ以下という全
ての条件がそろった時に始めて、従来のメツキ材並のボ
ンディング性が得られる１１がわかる。
硬さがＨｖＬ５０以上でかつ表面↑■さもＲａで０．１
５μｎ以下、Ｒｓ ａ ｍで０．８μｔａ以下という全
ての条件がそろった時に始めて、従来のメツキ材並のボ
ンディング性が得られる１１がわかる。
第１表
注：Ｎｏ、７の組成中＋ｈ１Ｍ＋は“ミツシュメタル′
である。
である。
［発明の効果コ
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苦し、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、コストを大中に減少させ
る極めて実用的価値の高いものである。
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苦し、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、コストを大中に減少させ
る極めて実用的価値の高いものである。
Claims (4)
- （１）Ｍｇ０．３〜２．０重量％、Ｐ０．００１〜０．
３重量％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Ｈｖ１５０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。 - （２）Ｍｇ０．３〜２．０重量％、Ｐ０．００１〜０．
３重量％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Ａｓ、Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｓｎ
、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、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Ｈｖ１５０以上で、
かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μ
ｍ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）
あるいは（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 |
|---|---|---|---|
| JP63324786A JPH02170933A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63324786A JPH02170933A (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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02170933A true JPH02170933A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18169662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324786A Pending JPH02170933A (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) | JPH02170933A (ja) |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324786A patent/JPH02170933A/ja active Pending
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