DE2549928A1

DE2549928A1 - Silberlegierung

Info

Publication number: DE2549928A1
Application number: DE19752549928
Authority: DE
Inventors: Janniah S Prasa
Original assignee: Consolidated Refining Co Inc
Current assignee: Consolidated Refining Co Inc
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-05-20
Also published as: CA1015985A; US4069963A; US3981724A; GB1466510A

Description

manitz, finsterwald & grämkow

G 36 28/KD/ho

Consolidated Refining Co., Inc. Mamaroneck, Ν.Γ. IO543 V.St.A.

Silberlegierung

Die Erfindung besieht sich auf eine Silberlegierung und deren Verwendung für leitende Verbindungen in integrierten Schaltkreisen.

Aufgrund der stark gestiegenen Verwendung von integrierten Schaltkreisen in den letzten Jahren, und zwar für militärische als auch allgemein technische Anwendungsbereiche, entstand ein Bedürfnis für bessere Materialien zur Verbindung der Einzelteile

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DR. C. MAVITZ ■ niPL.-ING. M. F[NSTERWALD D 1 P L. - I N C. W. C R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

O MÜNCHEN 22. ROBEH I -KOCH-STRASSE I 7 STUTTCART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN, .< O N TO - N U MM E R 7 2 7 O

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in integrierten Schaltkreisen. Für diesen Zweck wurden bisher Goldlegierungen und Aluminiumlegierungen verwendet.

Gold wird im allgemeinen in einer Reinheit von 99,99 % verwendet. Es hat eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und gute elektrische Eigenschaften. Jedoch ist der Preis dieses Materials, der in den letzten Jahren stark gestiegen ist, ein wesentlicher Nachteil. Dies ist insbesondere aus dem Gesichtspunkt nachteilig, da ein Bedarf an billigen integrierten Schaltkreisen besteht, wobei die Qualität und die Verläßlichkeit jedoch nicht vernachlässigt werden dürfen.

Es wurde gefunden, daß wenn Silber mit verhältnismäßig kleinen Mengen an gewissen anderen Metallen legiert wird, eine Legierung mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Silberlegierung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus 0,0 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Legierung, wenigstens eines der Metalle Gold, Platin, Osmium, Iridium* Palladium, Ruthenium und Rhodium und dem Rest Silber besteht, wobei die Gesamtmenge der zugesetzten Metalle wenigstens 0,05 Gew.-%, bezogen auf die Legierung, ausmacht.

Die Elemente Gold, Platin und Palladium sind als-Legierungsbestandteile besonders gut geeignet. Insbesondere ergeben die Elemente Gold und Platin zusammen eine Legierung mit herausragenden Eigenschaften. Vorzugsweise werden etwa 0,1 bis 0,5 Gew.-%,

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bezogen auf die Legierung, von Jedem der verwendeten Metalle dem Silber zugesetzt. Es hat sich andererseits gezeigt, daß die besten Ergebnisse dann erhalten werden, wenn nicht mehr als 2 Gew.-%, bezogen auf die Legierung, und vorzugsweise nicht mehr als 1 Gew.-% der Metalle insgesamt zugesetzt werden.

Eine typische Legierung wird hergestellt, indem 1»55 g (0»05 troy ounces) an Gold und die gleiche Menge an Platin zusammen mit 307,9. g (9,9 troy ounces) Silber in einen Schmelztiegel eingebracht werden. Der Schmelztiegel wird in einen Induktionsofen gestellt und auf etwa 1093°C (2000F) aufgeheizt. Wenn das gesamte Metall geschmolzen ist, wird die flüssige Legierung in eine Barrenform gegossen und abkühlen und sich verfestigen gelassen. Die erhaltene Legierung wird zu einem Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,0025 cm(0,001") gezogen. Es wurde gefunden, daß ein solcher Draht für die dauerhafte Verbindung in integrierten Schaltkreisen und ähnlichen elektrischen und elektronischen Einrichtungen sehr gut geeignet ist.

Indem die Menge der zugesetzten Metalle so niedrig wie möglich gehalten wird, werden zahlreiche wünschenswerte Eigenschaften und ein Minimum an negativen Effekten erhalten. Beispielsweise inhibieren die Legierungen gemäß der Erfindung die unerwünschte Metallwanderung des Silbers. Dies ist insbesondere bei Halbleiter-Einrichtungen wesentlich, da diese eine sehr lange Lebensdauer haben und selbst eine geringe Wanderung einen nachteiligen Effekt auf die

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gesamte Einrichtung haben kann. Andererseits wurde gefunden, daß bei Zugabe der zugesetzten Metalle innerhalb des angegebenen Bereichs der Verlust der elektrischen Leitfähigkeit des Silbers sehr gering ist. Beispielsweise zeigt eine Legierung gemäß der Erfindung, die jeweils 0,5% Gold und Platin enthält, einen Verlust der elektrischen Leitfähigkeit von 10% im Vergleich zu unlegiertem Silber. Werden andererseits 10% Platin allein verwendet, fällt die Leitfähigkeit des Silbers um mehr als 70% ab. Die Legierungen gemäß der Erfindung inhibieren die Metallmigration und -sind ausreichend biegsam, so dais ein guter Kontakt erhalten werden kann.

Drähte, die zur Ausbildung von permanenten Verbindungen zwischen Klemmen in elektronischen Schaltkreisen verwendet werden, sollten eine permanente metallogische Bindung zwischen dem Draht und der Klemme ergeben. Der Draht muß mit den Klemmen verbunden werden, ohne diese -zu beschädigen. Die Klemmen sind im allgemeinen sehr spröde und empfindlich.Diese Bindung wird im allgemeinen entweder durch Thermokompression oder durch Ultraschallbindung erzielt. Bei der Thermokompression ist es erforderlich, daß der Draht weich ist und bei mäßigen Temperaturen zwischen 200 und 400⁰O eine niedere Druckfestigkeit aufweist. Die Ultraschallbindung wird bei Raumtemperatur durchgeführt, jedoch erreichen die zu verbindenden Oberflächen selbst sehr hohe Temperatur, normalerweise etwa 30 bis 50% des Schmelzpunktes der Metalle, die verbunden werden. Durch diese Bedingungen werden an die für diesen Zweck verwendbaren Materialien hohe Anforderungen

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bezüglich ihrer Eigenschaften gestellt.

Es ist natürlich wünschenswert, eine einzige Legierung zur Verfugung zu haben, die für die beiden vorgenannten Arten der Bindung geeignet ist. Dadurch wird die Lagerhaltung, der Transport und die Handhabung wesentlich erleichtert.

Es hat sich gezeigt, daß die Silberlegierung gemäß der Erfindung alle diese Erfordernisse erfüllt und gleichzeitig eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, die der des Silbers nahekommt. Ferner ist die Legierung, da sie fast vollständig aus Silber besteht, in Bezug auf die Kosten gegenüber Gold wesentlich günstiger. Schließlich kann aufgrund der Unterschiede des spezifischen Gewichtes aus der Gewichtsmenge Silber mehr Draht gezogen werden,als aus einer gegebenen Menge Gold.

Die Legierungen gemäß der Erfindung sind daher für permanente Verbindungen von elektronischen Klemmen oder Ausgängen ausgezeichnet geeignet, was bisher nur mit sehr teuren Materialien, wie Gold, erreicht werden konnte.

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Claims

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- 6 Patentansprüche

1. Silberlegierung, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus wenigstens einem Zusatz aus der Gruppe der Metalle Gold, Platin und Palladium besteht, wobei der Metallzusatz 0,0 bis 1,0 Gew.-% bezogen auf die Legierung und die Gesamtmenge des Zusatzes wenigstens 0,05 Gew.-% bezogen auf die Legierung ausmacht.

2. Silberlegierung nach Anspruch 1, dadurch g ek e η n-

z e.i c h η e t , daß der Zusatz aus 0,1 bfe 0,5 Gew.-% Gold und 0,1 bis 0,5 Gew.-% Platin, jeweils bezogen auf die Legierung besteht.

5- Silberlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatz Gold umfaßt.

4. Silberlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz in einer Menge von nicht mehr als 2,0 Gew.-% bezogen auf die Legierung vorliegt.

5· Silberlegierung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatz in einer Menge von nicht mehr als 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Legierung, vorliegt.

6. Verwendung der Silberlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für integrierte Schaltkreise.

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