JPH02173230A - 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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- JPH02173230A JPH02173230A JP63324789A JP32478988A JPH02173230A JP H02173230 A JPH02173230 A JP H02173230A JP 63324789 A JP63324789 A JP 63324789A JP 32478988 A JP32478988 A JP 32478988A JP H02173230 A JPH02173230 A JP H02173230A
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- JP
- Japan
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- alloy
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- copper alloy
- direct bonding
- roughness
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- 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
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/015—Manufacture or treatment of bond wires
- H10W72/01565—Thermally treating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- 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]
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ＩＩ−シて製品とし
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ＩＩ−シて製品とし
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、付管性などからみて、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、付管性などからみて、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Ｇ２−４６０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以下とす
る事、あるいはさらに析出物、介在物等のＣドー面積が
３ＸＩＯ−６１１１１’以下にする事でダイレクトボン
ディング性が改Ｓ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Ｇ２−４６０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以下とす
る事、あるいはさらに析出物、介在物等のＣドー面積が
３ＸＩＯ−６１１１１’以下にする事でダイレクトボン
ディング性が改Ｓ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Ｉ Ｃ，ＬＳ Ｉ、ＶＬＳＩ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Ｉ Ｃ，ＬＳ Ｉ、ＶＬＳＩ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。
従って、ダイレクトボンディング性という観点から一層
の改善をはかり、トランジスターからＶＬＳＩ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。
の改善をはかり、トランジスターからＶＬＳＩ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Ｒ１１，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Ｒａｍ−ｍ Ｏ，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Ｒ１１，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Ｒａｍ−ｍ Ｏ，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Ｚｎ１．Ｏ〜２０．０重量％を含み、
残部Ｃｕ及び不ｉ＋５避不純物からなる合金の材料表面
を表面硬さがｌ１ｖ１３０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１凋整するこ
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Ｚｎ１．Ｏ〜２０．０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Ｐ、Ａｓ％ Ｓｂ、Ｆｅ％Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ。
残部Ｃｕ及び不ｉ＋５避不純物からなる合金の材料表面
を表面硬さがｌ１ｖ１３０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１凋整するこ
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Ｚｎ１．Ｏ〜２０．０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Ｐ、Ａｓ％ Ｓｂ、Ｆｅ％Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ。
Ｓｎ、Ａｌ、Ｔｉ５Ｓｉ、Ｚｒ５Ｍｇ、Ｂｅ。
Ｍｎ５Ｚｎ、Ｉ ｎ、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重量％添加した合金の材料表面を表面硬さがＩｌ
ｖ １３０以上でかつ表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ
）で０．１５μｌ以下、最大高さ（Ｒ□つ）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層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
１２合金で析出粒子が５μｍ以ド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ＩＯｐｐｍ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。
より選択された１種又は２種以上を総量でｏ、ｏｏｉ〜
２．０重量％添加した合金の材料表面を表面硬さがＩｌ
ｖ １３０以上でかつ表面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ
）で０．１５μｌ以下、最大高さ（Ｒ□つ）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層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
１２合金で析出粒子が５μｍ以ド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ＩＯｐｐｍ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。Ｚ
ｎの６１！−１’量を １，０〜２０．０重量％とする
理由は、Ｚｎ含白゛量が１．０重量％未満では高・法度
を示す合金がｊすられず、逆にＺｎ含有量が２０．０重
量％を越えると耐応力腐食割れ性が著しく劣化し、゛ト
田付は性も低下する為である。
ｎの６１！−１’量を １，０〜２０．０重量％とする
理由は、Ｚｎ含白゛量が１．０重量％未満では高・法度
を示す合金がｊすられず、逆にＺｎ含有量が２０．０重
量％を越えると耐応力腐食割れ性が著しく劣化し、゛ト
田付は性も低下する為である。
副成分として、Ｐ、Ａｓ５Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ。
Ｃ「、Ｎ１、Ｓ ｎ、ＡＩ、Ｔｉ５Ｓｔ、Ｚｒ、Ｍｇ、
、Ｂｅ、ＭｎＳ 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 ’Ｌ
Ｚｔ ９６未満では高強度でかつ耐食性の□ある合金
か得られず、また２、０Ｉｆｉ量％を超えると−ｙ電性
の低ド及び＋＝ １１＋付は性の低下が著しくなる為で
ある。
、Ｂｅ、ＭｎＳ 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 ’Ｌ
Ｚｔ ９６未満では高強度でかつ耐食性の□ある合金
か得られず、また２、０Ｉｆｉ量％を超えると−ｙ電性
の低ド及び＋＝ １１＋付は性の低下が著しくなる為で
ある。
また酸素含釘量を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１！（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１！（下するためである。
表面粗さをｌｌｖ １３０以上とした理由は、Ｉｌｖ
１３０未満ではダイレクトボンディング後のボンディン
グワイヤーの接若強度が低く、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。
１３０未満ではダイレクトボンディング後のボンディン
グワイヤーの接若強度が低く、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ｔ■さ（Ｒａ）で０．１５ｉｔ
Ｉｎ以下、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下とし
た理由は、安定して強い抜管を得るには、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。
Ｉｎ以下、最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．８μｍ以下とし
た理由は、安定して強い抜管を得るには、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゜１５μｍ以ドであ
ってもＲｓ ｓ ｘが０．８μｍを超えるとその部分の
密行強度か低ドし、前述したように樹脂封止工程等での
ストレスによりｔす離を起こす場合があり、信・１イ１
性を１ｕねるためである。
接骨強度が低ドし、また、Ｒａが０゜１５μｍ以ドであ
ってもＲｓ ｓ ｘが０．８μｍを超えるとその部分の
密行強度か低ドし、前述したように樹脂封止工程等での
ストレスによりｔす離を起こす場合があり、信・１イ１
性を１ｕねるためである。
［実施例コ
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０．２５ｍａ＋厚さの阪とした。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０．２５ｍａ＋厚さの阪とした。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ｄｐ１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ｄｐ１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祠質及びワイヤ径；Ｃｕ線２５μ
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２Ａ ｒ ｓ超音波
用カニ Ｏ，ＩＷ、基板温度：３００°Ｃ１加圧カニ
８０ｇ１時間： ２Ｅｈａｓｅｃ。
ｍφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１％Ｈ２Ａ ｒ ｓ超音波
用カニ Ｏ，ＩＷ、基板温度：３００°Ｃ１加圧カニ
８０ｇ１時間： ２Ｅｈａｓｅｃ。
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Ｈｖ１３０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５
μｓ以下、Ｒａ ａ ｌで０．８μｍ以下という全ての
条件がそろった時に始めて、従宋のメツキ材並のボンデ
ィング性がｉ′７られる一Ｊｌがわかる。
硬さがＨｖ１３０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５
μｓ以下、Ｒａ ａ ｌで０．８μｍ以下という全ての
条件がそろった時に始めて、従宋のメツキ材並のボンデ
ィング性がｉ′７られる一Ｊｌがわかる。
第１表
注：Ｎｏ、８の組成中“ＭＭ”は１ミツシユメタル°で
ある。
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ｉｉ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１１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、ＩＣ用としても信
頼性を持って使用ｉｉ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１１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）Ｚｎ１．０〜２０．０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Ｈ
ｖ１３０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）Ｚｎ１．０〜２０．０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Ｐ、Ａｓ、
Ｓｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓ
ｉ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ、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Ｈｖ１３０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）
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 |
|---|---|---|---|
| JP63324789A JPH02173230A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63324789A JPH02173230A (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 |
|---|---|
| JPH02173230A true JPH02173230A (ja) | 1990-07-04 |
Family
ID=18169696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324789A Pending JPH02173230A (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) | JPH02173230A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001852A1 (fr) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | ALLIAGE Cu-Zn PRÉSENTANT UNE RÉSISTANCE ÉLEVÉE ET UNE EXCELLENTE APTITUDE AU PLIAGE |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324789A patent/JPH02173230A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008001852A1 (fr) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | ALLIAGE Cu-Zn PRÉSENTANT UNE RÉSISTANCE ÉLEVÉE ET UNE EXCELLENTE APTITUDE AU PLIAGE |
| JP2008007839A (ja) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Nikko Kinzoku Kk | 高強度で曲げ加工性に優れたＣｕ−Ｚｎ系合金 |
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