DD201156A1 - Edelmetallegierungen fuer mikrodrahtwerkstoffe - Google Patents

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Abstract

Mikrodraehte zur Halbleiterkontaktierung bestehen ueblicherweise aus dotiertem Au der Reinheit 99,99, die zwar eine ausgezeichnete Korrosionsbestaendigkeit besitzen, sich aber nur schwierig an die Endabmessung (d*0,003 mm) verformen lassen. Ueberraschenderweise wurde gefunden, dass AuAg- bzw. AgPd-Mikrodraehte reduzierter Korrosionsbestaendigkeit sich unter Verwendung einer Schutzgasathmosphaere gut auf automatischen Drahtbondern verarbeiten lassen und die so hergestellten Bauelemente die geforderte Zuverlaessigkeit besitzen. Diese Draehte lassen sich in der ueblichen Weise schmelzmetallurgisch herstellen und leichter zu Mikrodraht verformen als Au4N. Durch Einschaltung einer entsprechenden Waermebehandlung und Verwendung einer Schutzatmosphaere im Bondprozess laesst sich die erhoehte Festigkeit reduzieren und die notwendige Zuverlaessigkeit des mikroelektronischen Baueelementes erreichen.

Description

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Edelmetallegierungen für Mikrodrahtwerkstoffe Anwendungsgebiet
Anstelle des bisher verwendeten dotierten Au-Mikrodrahtes können Edelmetallegierungen auf Au- und Ag-Basis als Mikrodrahtwerkstoff in der HL-Industrie eingesetzt werden. Die in der Erfindung beschriebenen Mikrodrahtmaterialien sind TC- bzw. TS-bondbar und damit als Bonddraht in Festkörperschaltkreisen geeignet.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Zur Halbleiterkontaktierung werden in großem Umfang Mikrodrähte aus dotiertem Au der Reinheit 4N eingesetzt. Nach WP 126 559 und WP 206 574 wird dazu Au der Reinheit 5W mit Y und Fe dotiert.
Die guten elektrischen und thermischen Eigenschaften sowie die gute Verarbeitbarkeit von dotierten Au-Mikrodrähten sind bekannt ("Halbzeug für die Elektronik", Firmenprospekt der DEGUSSA, Hanau). Der Einfluß der Dotierungselemente und der Herstellungatechnologien auf die Eigenschaften der Mikrodrähte ist beschrieben ("WerkstoffProbleme bei der Kontaktierung von Goldmikrodraht", Technische Mitteilungen der KDT des Mansfeld Kombinats, 3/79). Dotierter Au-Mikrodraht besitzt eine erhöhte Festigkeit bei Raum- und
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mittleren Temperaturen sowie eine ausgezeichnete Korrosions- und Oxydationsbeständigkeit. Die Drähte lassen sich im Feinstdrahtbereich nur schwer verformen, so daß besondere Verfahren angewendet werden müssen, um den Draht an die Endabmessung ziehen zu können.
Die in der Erfindung beschriebenen Edelmetallegierungen werden in der Schwachstrom- und Meßtechnik als Kontaktwerkstoffe für Schaltstücke eingesetzt· Sie haben die Aufgabe, den elektrischen Strom möglichst verlustlos von einem Schaltstück auf das andere zu übertragen sowie für eine einwandfreie Unterbrechung des Stromflusses im gewünschten Augenblick zu sorgen. Die Materialien besitzen einen niedrigen elektrischen und Kontaktwiderstand, sind bedingt korrosionsbeständig und gut verformbar; ihre mechanische Festigkeit ist bei mittlerer Dehnung höher als bei reinem Gold.
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Ziel· der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung eines bondfähigen Mikrodrahtes mit verbesserten mechanischen, elektrischen, thermischen und Korrosionseigenschaften, der über eine ausreichende Plastizität verfügt, der den thermischen und elektrisch-mechanischen Belastungen im Betrieb standhält und zur Verarbeitung auf automatischen Drahtbondern geeignet ist.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrodrahtwerkstoffe besitzen einen relativ hohen Anteil an Legierungselementen, so daß man bei der Anwendung dieser Materialien gleichzeitig einen erheblichen Anteil an Au einsparen kann.
Wesen der Erfindung
Mikrodrähte werden in großem Umfang aus dotiertem Au der Reinheit Au99,99 hergestellt. Au-Ag- bzw. Ag-Legierungen werden durch ihre erhöhte Festigkeit und die geringere Korrosionsbeständigkeit nicht verwendet. Überraschenderweise wurde gefunden, daß Mikrodrähte aus diesen Werkstoffen ebenfalls zur automatischen Drahtkontaktierung in Halbleiterbauelementen verwendet werden können, wenn geeignete Verarbeitungsbedingungen während der Drahtherstellung und während des Kontaktierens eingehalten werden. Damit sind die als Kontaktwerkstoffe bekannten Au-Ag- bzw. Ag-Pd-Legierungen ebenfalls zur Halbleiterkontaktierung geeignet; sie lassen sich außerdem leicht zu Mikrodraht ι ,verformen.
Die in der Erfindung beschriebenen Legierungen werden im Vakuuminduktionsofen (p = IO Torr) erschmol-
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zen, wobei die Materialien Ag, Ni1 Go und Pd mit einem Gehalt von 99,9 % und Au der Reinheit 99,99 % eingesetzt werden. Die Gußbolzen werden zunächst stranggepreßt. Danach schließt sich eine Kaltverformung im Direktzug bis auf Enddurchmesser an mit entsprechenden Wärmebehandlungen.
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Anwendungsbeispiele Beispiel 1 Herstellung von Au-Leqierunqsmikrodraht
Das Erschmelzen des Materials läuft in der oben beschriebenen Weise ab. Die Gußbolzen werden bis an 6 mm Durchmesser stranggepreßt und anschließend bei T =800 °C/0,5 h + Ar/H20 homogenisiert. Danach schließt sich eine Kaltverformung bis # ^ 99,9 % an. Die Drähte werden dann angelassen bei T = 400 - 600 0C und t = 5 h und bis an Enddurchmesser (d = 25 - 30 /Um) verformt. Entsprechend den geforderten Verarbeitungseigenschaften wird eine Schlußglühung bei T = 500 ./.. 650 °G/O,1 s vorgenommen.
Beispiel 2 Herstellung von AgPd-Mikrodraht
Das Erschmelzen des Materials sowie das Strangpressen der Gußbolzen wird in der oben beschriebenen Weise durchgeführt. Nach dem Strangpressen wird das Material kaltverformt (i£ ^ 99,9 %). Im Anschluß daran
wird bei T = 580 0C zwischengeglüht und bis an Enddurchmesser (d =25 ... 30 ,um) verformt. Entsprechend den geforderten Verarbeitungseigenschaften wird eine Schlußglühung bei T = 200 ... 700 °C/O,1 s vorgenommen .

Claims (1)

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    Erfindungsanspruch
    Edelmetallegierungen für Mikrodrahtwerkstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus AuAg-Legierungen bei Ag-Gehalten s 30 Masse-% und Zusätzen von Cu u./o. Ni u./o. Co in Konzentrationen von £ 5 Masse-% bestehen, wobei die üblichen Verunreinigungen Fe, Al, Pd, Pt, Sb, Bi, Ge, As einen Gesamtgehalt von 100 ppm nicht überschreiten dürfen bzw. aus Ag-Legierungen bestehen, die β 35 Masse-% Pd bei Pe, Al, Pt, Sb, Bi, Ge, As ^ 100 ppm enthalten und in bekannter Weise auf schmelzmetallurgischem Weg und unter Einsatz direkter Ziehverfahren an die Endabmessung verformt werden, wobei zur Einstellung der geforderten Eigenschaften eine Schlußglühung im Bereich von 150...850 0C vorgenommen und bei der Verarbeitung im Drahtbonder sowie der Verkappung des Bauelementes eine Schutzgasatmosphäre verwandt wird, um die Korrosion/Oxydation des Drahtes zu vermeiden und die Zuverlässigkeit des Bauelementes zu erhöhen.
DD81233812A 1981-10-02 1981-10-02 Edelmetallegierungen fuer mikrodrahtwerkstoffe DD201156A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3990432C1 (de) * 1988-05-02 1994-06-23 Nippon Steel Corp Bonddraht für Halbleiterelemente
DE19821395A1 (de) * 1998-05-13 1999-11-25 Heraeus Gmbh W C Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

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