JPH02170936A - 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
- JPH02170936A JPH02170936A JP63324784A JP32478488A JPH02170936A JP H02170936 A JPH02170936 A JP H02170936A JP 63324784 A JP63324784 A JP 63324784A JP 32478488 A JP32478488 A JP 32478488A JP H02170936 A JPH02170936 A JP H02170936A
- Authority
- JP
- Japan
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- copper alloy
- less
- weight
- alloy
- deteriorated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
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祠用銅合金に、ワイヤーボ
ンディング用リード線を直接接青（ダイレクトボンディ
ング）するｉＧをｉ＋Ｊ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青（ダイレクトボンディ
ング）するｉＧをｉ＋Ｊ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、゛Ｖ導体素子の接合部分および半導体索ｒ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、゛Ｖ導体素子の接合部分および半導体索ｒ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、付希性などからみて、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、付希性などからみて、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、工程数はいっこう
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、工程数はいっこう
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８２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）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
Ｘ１０−６１２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８２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）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
Ｘ１０−６１２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′、ＸＪ］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Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ５ＶＬＳＩ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、一部トランジスター用に使
用されている現状である。
記公知技術を適用した場合、要求される信頼性が高いＩ
Ｃ，ＬＳＩ５ＶＬＳＩ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、一部トランジスター用に使
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
の敗訴をはかり、トランジスターからＶＬＳＩまでの全
ての゛１毛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ＶＬＳＩまでの全
ての゛１毛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。
［３題を解決するための手段コ
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□、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Ｒ、、、、０，５μ■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
を示すり（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□、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Ｒ、、、、０，５μ■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
を示すり（等が判明した。
さらに１、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。
い事を見出した。
そこで、本発明はＳ ｎ ０．５〜９．０重量 ９６
、Ｐｏ、０１〜０．３重量２６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１１ｖ
１５０以上で、かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）で０．１５μｍ以ド、最大高さ（Ｒ１，。）で０．
８μ−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６ｎ工能としたことを
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Ｓｎ０．５〜９．０重量９６、Ｐ０．旧〜０，３重
息％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ＡｓＳ Ｓｂ、Ｆｅ、ＣｏＳ Ｃｒ５Ｎｉ
。
、Ｐｏ、０１〜０．３重量２６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１１ｖ
１５０以上で、かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）で０．１５μｍ以ド、最大高さ（Ｒ１，。）で０．
８μ−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６ｎ工能としたことを
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Ｓｎ０．５〜９．０重量９６、Ｐ０．旧〜０，３重
息％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ＡｓＳ Ｓｂ、Ｆｅ、ＣｏＳ Ｃｒ５Ｎｉ
。
Ａ Ｉ、Ｔｉ、Ｚ ｒ、Ｓ ｉ、Ｍｇ５Ｂｅ、Ｍｎ。
Ｚｎ、Ｉｎ５ＢＳＨｆ、希土類元素からなる群より選択
されたＩＦ！！又は２種以上を総ユで０．００１〜２．
０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さ力月１ｖ
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：Ｊ！Ｊ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およ
び前記合・金で析出粒子が５μ−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１ｏｐｐｒＡ以ド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。
されたＩＦ！！又は２種以上を総ユで０．００１〜２．
０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さ力月１ｖ
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：Ｊ！Ｊ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およ
び前記合・金で析出粒子が５μ−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１ｏｐｐｒＡ以ド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。Ｓ
ｎの含有量を０．５〜９．０重量％とする理由は、Ｓｎ
含有量が０．５重量％未満ではＰを０．０１重量％以上
添加しても高強度でかつ高専ｒａ性を示す合金が得られ
ず、逆にＳｎ含有量が９．０重量９６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。
ｎの含有量を０．５〜９．０重量％とする理由は、Ｓｎ
含有量が０．５重量％未満ではＰを０．０１重量％以上
添加しても高強度でかつ高専ｒａ性を示す合金が得られ
ず、逆にＳｎ含有量が９．０重量９６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自白”量を０．０１〜０．３ｍＷ％とした理由は、Ｐ
金白°量が０．０１重量％未満ではＳｎを０．５重量９
６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Ｈ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。
金白°量が０．０１重量％未満ではＳｎを０．５重量９
６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Ｈ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
ｏ、Ｃ「、Ｎｉ１Ａｌ、Ｔｉ５ＺｒＳＳｉ、、Ｍｇ。
ｏ、Ｃ「、Ｎｉ１Ａｌ、Ｔｉ５ＺｒＳＳｉ、、Ｍｇ。
Ｂｅ、Ｍｎ、ＺｎＳ Ｉｎ、Ｂ、Ｈｆ、希土類元素から
なる群より選択された１種以上の総量が０．００１重瓜
重二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ｎｌ付
は性の低下が著しくなる為である。
なる群より選択された１種以上の総量が０．００１重瓜
重二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ｎｌ付
は性の低下が著しくなる為である。
また酸素含有量をｌＯｐｐｍ以下とした理由は、１０ｐ
ｐｍを越えるとめっき密行性が低下するためである。析
出粒子を５μＩ以ドにした理由は、５μｓを越えると半
田付は性、めっき密ｄ性が低下するためである。
ｐｍを越えるとめっき密行性が低下するためである。析
出粒子を５μＩ以ドにした理由は、５μｓを越えると半
田付は性、めっき密ｄ性が低下するためである。
表面粗さを１Ｉｖ１５０以上とした理由は、Ｈｖ １５
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６強度が低く、樹脂封止工程等でのノリ離を
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６強度が低く、樹脂封止工程等でのノリ離を
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量以下
、最大高さ（ＲＭ６Ｋ）で０．８μｍ以下とした理由は
、安定して強い接着を得るには、表面の・１シ均的レベ
ルが低く、かつ部分的にも有害な粗さにならない事が必
要であるためである。
、最大高さ（ＲＭ６Ｋ）で０．８μｍ以下とした理由は
、安定して強い接着を得るには、表面の・１シ均的レベ
ルが低く、かつ部分的にも有害な粗さにならない事が必
要であるためである。
すなわち、本合金系ではＲａが０６１５μ腹を超えると
接着強度が低下し、また、Ｒａが０，１５μｍ以下であ
ってもＲＩＩ ａ Ｍが０，８μ謡を超えるとその部分
の密る強度が低下し、前述したように樹脂月１１工程等
でのストレスにより剥離を起こす場合があり、信頼性を
損ねるためである。
接着強度が低下し、また、Ｒａが０，１５μｍ以下であ
ってもＲＩＩ ａ Ｍが０，８μ謡を超えるとその部分
の密る強度が低下し、前述したように樹脂月１１工程等
でのストレスにより剥離を起こす場合があり、信頼性を
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０．２５＋ａｓ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０．２５＋ａｓ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１１１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１１１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、以下に示すボンディング条件で行った。
用い、以下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
ｉφ、雰囲気： ｌ（ｌ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａ ｒ。
ｉφ、雰囲気： ｌ（ｌ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａ ｒ。
超音波出カニ ０．ｌＷ、基板温度＝３００℃、加圧
カニ ８０ｇ 、時間： ２５Ｉｌｓｃｃ。
カニ ８０ｇ 、時間： ２５Ｉｌｓｃｃ。
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ＨＶ１５０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５
μｍ以下、Ｒ１１、で０．８μｍ以下という全ての条件
がそろった時に始めて、従来のメツキ打曲のボンディン
グ性が得られる事がわかる。
硬さがＨＶ１５０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５
μｍ以下、Ｒ１１、で０．８μｍ以下という全ての条件
がそろった時に始めて、従来のメツキ打曲のボンディン
グ性が得られる事がわかる。
第１表
Ｎｏ、８の組成中”Ｍｈｉｏは°ミッンユメタル゛であ
る。
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敗訴し、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ｉＪ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敗訴し、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ｉＪ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）Ｓｎ０．５〜９．０重量％、Ｐ０．０１〜０．３
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）Ｓｎ０．５〜９．０ｍ量％、Ｐ０．０１〜０．３
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、Ｎｉ
、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、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 |
|---|---|---|---|
| JP63324784A JPH02170936A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63324784A JPH02170936A (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 |
|---|---|
| JPH02170936A true JPH02170936A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18169637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324784A Pending JPH02170936A (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) | JPH02170936A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5882442A (en) * | 1995-10-20 | 1999-03-16 | Olin Corporation | Iron modified phosphor-bronze |
| US6063506A (en) * | 1995-06-27 | 2000-05-16 | International Business Machines Corporation | Copper alloys for chip and package interconnections |
| CN109266898A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-01-25 | 中航力源液压股份有限公司 | 一种航空液压泵摩擦副用铸造锡青铜及其熔炼方法 |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324784A patent/JPH02170936A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6063506A (en) * | 1995-06-27 | 2000-05-16 | International Business Machines Corporation | Copper alloys for chip and package interconnections |
| US5882442A (en) * | 1995-10-20 | 1999-03-16 | Olin Corporation | Iron modified phosphor-bronze |
| CN109266898A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-01-25 | 中航力源液压股份有限公司 | 一种航空液压泵摩擦副用铸造锡青铜及其熔炼方法 |
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