JPH02173228A - 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
- JPH02173228A JPH02173228A JP63324791A JP32479188A JPH02173228A JP H02173228 A JPH02173228 A JP H02173228A JP 63324791 A JP63324791 A JP 63324791A JP 32479188 A JP32479188 A JP 32479188A JP H02173228 A JPH02173228 A JP H02173228A
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- JP
- Japan
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- alloy
- copper alloy
- weight
- direct 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
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
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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む（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利用
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
ド祠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＋ｌ Ｌで製品とし
ていた。
ンディング用リード線を直接接む（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利用
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
ド祠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＋ｌ Ｌ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、付若性などからみて、金または銀のメツ
キが行われているが、これが半導体機２＝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接を減少
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。
久性、電導性、付若性などからみて、金または銀のメツ
キが行われているが、これが半導体機２＝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接を減少
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。
さらに半導体素子のダイボンドのみをベーストで代替さ
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。
特にコスト的に低コスト要求の厳しいディスクリート用
リードフレームにおいては最もこのニーズが高くなって
いる。
リードフレームにおいては最もこのニーズが高くなって
いる。
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
イつれている。例えば特公昭６２−４６０７１では材料
の表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以下と
する事、あるはさらに祈出物、介在物等の弔−面積が３
Ｘ ｔＯ−６１１１ｍ’以下にする事でダイレクチボ
ンディング性が改遷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
イつれている。例えば特公昭６２−４６０７１では材料
の表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以下と
する事、あるはさらに祈出物、介在物等の弔−面積が３
Ｘ ｔＯ−６１１１ｍ’以下にする事でダイレクチボ
ンディング性が改遷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、まだまだ満
足できるレベルにはなっておらず、さらに−層の改善が
望まれている。
足できるレベルにはなっておらず、さらに−層の改善が
望まれている。
［課題を解決するための手段］
本発明台らは、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等を行ったところ、材料の表面粗さ
規定はＲ１，８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Ｒｍａｎ ０．５μｒａを越えて
もＲａがある値以上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等を行ったところ、材料の表面粗さ
規定はＲ１，８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Ｒｍａｎ ０．５μｒａを越えて
もＲａがある値以上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Ｓ ｎ ０．０５〜０．５重量％未満
、Ｐ ０．０１〜０．３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１１ｖ
１２０以上で、かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）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谷可能としたことを特
徴とするダイレクトボンデイン性の良好な銅合金および
Ｓ ｎ ０．０５〜０．５重量％未満、Ｐ ０．０１〜
０．３ ｆｆｉ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、Ｆｅ５Ｃｏ、
Ｃ「、Ｎｉ１Ａｌ、Ｔｉ、ＳｉＳＺｒ５Ｍｇ、Ｂｅ、、
Ｍｎ。
、Ｐ ０．０１〜０．３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１１ｖ
１２０以上で、かつ、表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）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谷可能としたことを特
徴とするダイレクトボンデイン性の良好な銅合金および
Ｓ ｎ ０．０５〜０．５重量％未満、Ｐ ０．０１〜
０．３ ｆｆｉ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、Ｆｅ５Ｃｏ、
Ｃ「、Ｎｉ１Ａｌ、Ｔｉ、ＳｉＳＺｒ５Ｍｇ、Ｂｅ、、
Ｍｎ。
Ｚｎ、Ｉｎ、Ｂ５Ｈｆ、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
皿％添加した合金の材料表面を表面硬さ力月１ｖ １２
０以上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，、、、）で０．８μｍ以下
と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行可能としたことを特徴とする
特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ｌＯ
ｐｐｍ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。
された１種又は２種以上を総量で０．００１〜２．０重
皿％添加した合金の材料表面を表面硬さ力月１ｖ １２
０以上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，、、、）で０．８μｍ以下
と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行可能としたことを特徴とする
特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ｌＯ
ｐｐｍ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。Ｓ
ｎの含有量を０．０５〜０．５重量％未満とする理由は
、Ｓｎ含有量が０．０５重量％未満ではＰを０．０１重
皿％以上添加しても高強度でかつ耐熱性と示す合金が得
られず、逆にＳｎ含有量が０．５重量？６以上では導電
性が低下する為である。
ｎの含有量を０．０５〜０．５重量％未満とする理由は
、Ｓｎ含有量が０．０５重量％未満ではＰを０．０１重
皿％以上添加しても高強度でかつ耐熱性と示す合金が得
られず、逆にＳｎ含有量が０．５重量？６以上では導電
性が低下する為である。
Ｐ含杓゛瓜を０．０１〜０．３重量％とじた理由は、Ｐ
含有量が０．旧重瓜％未満ではＳｎを０．０５重量？６
以上添加しても高強度でかつ耐熱性を示す合金が得られ
ず、Ｐ含有量が０，３重量９６を超えると導電性の低下
が著しくなる為である。副成分として、Ａｓ、５ｂ１Ｆ
ｅＳＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ１Ａ ｌ、Ｔ ｉＸＳ ｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ。
含有量が０．旧重瓜％未満ではＳｎを０．０５重量？６
以上添加しても高強度でかつ耐熱性を示す合金が得られ
ず、Ｐ含有量が０，３重量９６を超えると導電性の低下
が著しくなる為である。副成分として、Ａｓ、５ｂ１Ｆ
ｅＳＣｏ、Ｃｒ、Ｎｉ１Ａ ｌ、Ｔ ｉＸＳ ｉ、Ｚ
ｒ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ。
Ｚｎ、Ｉ ｎ、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重量％未満ては高
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＋″−ＩＩＩ付は性の
低下がとニジくなる為である。
択された１種以上の総量が０．００１重量％未満ては高
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＋″−ＩＩＩ付は性の
低下がとニジくなる為である。
また酸素含有量を１ｏｐｐｌＩ以下とした理由は、１０
ｐｐｍを超えるとメツキ密性性が低下するためである。
ｐｐｍを超えるとメツキ密性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を超えると
半田付は性、メツキ密着性が低−ドするためである。
半田付は性、メツキ密着性が低−ドするためである。
表面粗さをＨｖ １２０以上とした理由は、ｌ１ｖ１２
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
イヤーの密着強度が低く、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
イヤーの密着強度が低く、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０．１５μｍ以下
、最大高さ（Ｒ□、）で０．８μｍ以下とした理由は、
安定して強い接着を得るには、表面の平均的レベルが低
く、かつ部分的にも有毒な粗さにならない事が必要であ
るためである。
、最大高さ（Ｒ□、）で０．８μｍ以下とした理由は、
安定して強い接着を得るには、表面の平均的レベルが低
く、かつ部分的にも有毒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０．１５μｍを超えると
接む強度が低下し、また、Ｒａが０．１５μｍ以−ドで
あってもＲｍａｘか０．８μｌ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、信頼性を損ねる
ためである。
接む強度が低下し、また、Ｒａが０．１５μｍ以−ドで
あってもＲｍａｘか０．８μｌ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、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■厚さの板とした。この際
、表面硬さの違いは時効熱処理炭圧延したり、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■厚さの板とした。この際
、表面硬さの違いは時効熱処理炭圧延したり、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磨を行い作製
した。
、最終板厚になった後に各種粗さの表面研磨を行い作製
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
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａｒ。
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２−Ａｒ。
超音波用カニ ０．ＩＷ、基板温度；３００℃、加圧
カニ８０ｇ、時間： ２５ＩＩｌｓｅｃ。
カニ８０ｇ、時間： ２５ＩＩｌｓｅｃ。
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ＩＩｖ１２０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１
５μｍ以下、Ｒｍａｘで０．８μｍ以下という全ての条
件がそろった時に始めて、従来のメツキ材並のポンデイ
グ性が得られる事がわかる。
硬さがＩＩｖ１２０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１
５μｍ以下、Ｒｍａｘで０．８μｍ以下という全ての条
件がそろった時に始めて、従来のメツキ材並のポンデイ
グ性が得られる事がわかる。
第１表
Ｎｏ、７のＪ、ｌｌ成注“ＭＭ”は″ミノ／ユメタル″
である。
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、■Ｃ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、コストを大巾に減少させ
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善し、■Ｃ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、コストを大巾に減少させ
る極めて実用的価値の高いものである。
Claims (4)
- （１）Ｓｎ０．０５〜０．５重量％未満、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Ｈｖ１２０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
ード銭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）Ｓｎ０．０５〜０．５重量％未満、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、Ｓｉ、Ｚｒ、 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Ｈｖ１２０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０．８μ
ｍ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 |
|---|---|---|---|
| JP63324791A JPH02173228A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63324791A JPH02173228A (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 |
|---|---|
| JPH02173228A true JPH02173228A (ja) | 1990-07-04 |
Family
ID=18169721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324791A Pending JPH02173228A (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) | JPH02173228A (ja) |
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 |
| JP2006265593A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金材およびその製造方法 |
| WO2022244244A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 株式会社原田伸銅所 | リン青銅合金及びそれを用いた物品 |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324791A patent/JPH02173228A/ja active Pending
Cited By (4)
| 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 |
| JP2006265593A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Dowa Mining Co Ltd | 銅合金材およびその製造方法 |
| WO2022244244A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 株式会社原田伸銅所 | リン青銅合金及びそれを用いた物品 |
| CN116897211A (zh) * | 2021-05-21 | 2023-10-17 | 原田伸铜所股份有限公司 | 磷青铜合金及使用了该磷青铜合金的物品 |
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