DE2929623C2 - Feinstdraht aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents
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Description
15
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Aluminiumlegierung für Feinstdrähte mit einem Durchmesser
im Bereich vm 0,01 bis 0,06 mm für halbleitertechnologische
Zwecke, insbesondere zum elektrischen Verbinden eines Halbleiters mit einem Außenanschluß
eines Systemträgers.
Für das elektrische Verbinden eines Halbleiters mit einem Außenanschluß eines Systemträgers werden
neben Aluminium (siehe zum Beispiel Aluminium-Taschenbuch, 13. Auflage, 1974, Seite 901) auch
Aluminiumlcgierungen benutzt, die neben unvermeidbaren Verunreinigungen aus 1% Silizium, Rest Aluminium
bestehen. Diese Aluminium-Silizium-Feinstdrähte haben sich in der Praxis bewährt Es wurde jedoch
beobachtet, daß bei ihnen Ermüdungserscheinungen auftraten, die insbesondere an dem Übergang zwischen
der Verbindungsstelle des Feinstdrahtes mit dem Halbleiter (Bondstelle) und der sich darai. anschließenden
freien Drahtschleife (Loop) auftraten. Bei Erschütterungen und Vibrationen des Halbleiterbauteils während
seines Einsatzes in Geräten kann dies zu Drahtbrüchen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feinstdraht zu schaffen, bei dem einerseits Ermüdungserscheinungen
auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind, der jedoch andererseits ähnlich gute elektrische Eigenschaften
besitzt wie die bekannten Feinstdrähte aus einer Aluminium-Silizium-Legierung.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer Aluminium-Kupfer-Legierung, die, abgesehen von
unvermeidbaren Verunreinigungen, aus 3 bis 5% Kupfer, Rest Aluminium besteht, für Feinstdrähte der
eingangs charakterisierten Art. Bewährt haben sich so insbesondere Legierungen, die aus 4% Kupfer, Rest
Aluminium bestehen. Die Prozentangabe bezieht sich auf Gewichtsprozent. Die erfindungsgemäß verwendeten
Feinstdrähte aus Aluminium-Kupfer-Legierungen haben überraschenderweise ein wesentlich besseres
Ermüdungsverhalten gezeigt als die bekannten Aluminium-Silizium-Feinstdrähte,
In der Figur ist das Ermüdungsverhalten von erfindungsgemäßen Feinstdrähten dem Ermüdungsverhalten
der bekannten Aluminium-Silizium-Feinstdrähte gegenübergestellt. Der Durchmesser der beiden Versuchsdrähte
beträgt 0,05 mm. In beiden Fällen handelt es sich um Drähte mit homogenem Gefügezustand, Auf
der Abszisse ist die BruchlasLspielzahl aufgetragen, uuf der Ordinate der Biegewinkel. Bei kleinen Biegewinkeln
bis 15° besitzen die erfindungsgemäßen Feinstdrähte eine um wenigstens zwei Zehnerpotenzen größere
Bruchlastspielzahl, d.h. eine sehr erheblich längere Lebensdauer. Die in der Figur dargestellten Untersuchungen
wurden mit einer üblichen Vorrichtung zur Untersuchung von Ermüdungserscheinungen durchgeführt
Die Feinstdrähte werden hier unter Eindrücken einer definierten Kerbe als Sollbruchstelle eingespannt
Eine Bicgewechselbeanspruchung erfolgt dann bei konstantem Biegewinkel bis zum Drahtbruch.
Die erfindungsgemäßen Feinstdrähte aus der Aluminium-Kupfer-Legierung
haben sich besonders bewährt, wenn die Verbindung der Feinstdrähte mit dem Halbleiterkristall und dem Außenanschluß des Systemträgers
mittels Ultraschall erfolgt. Besonders bewährt haben sich Feinstdrähte mit einem Druchmesser im
Bereich von 0,02 bis 0,05 mm. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Feinstdrähte erfolgt in üblicher
Weise durch Ziehen von Grobdrähten aus der Aluminium-Kupfer-Legierung zu Feinstdrähten.
Aluminium-Kupfer-Legierungen mit 4% Kupfer, Rest Aluminium sind an sich bekannt. Sie wurden bisher
hauptsächlich für den Bau von Leichtmetallteilen, wie Flugzeug- und Kraftfahrzeugteile, verwendet
Neben dieser Legierung hat eine Vielzahl von Aluminium-Kupfer-Legierungen mit 4 bis 8% Kupfer
eine breite Verwendung gefunden (siehe Kent R. van Horn: Aluminum, Vol. 1, 1967, Seite 192). Wie alle
legierungsbildenden Elemente erhöht aui-h Kupfer die
Ermüdungsfestigkeit von Aluminium (ibid., Seite 183).
Da bei Feinstdrähten aus Aluminiumlegierungen das Ermüdungsverhalten abhängig von der Verteilung der
legierungsbildenden Elemente ist, gelten die meist an 0,1 bis I mm dicken Blechproben gemessenen Ermüdungsfestigkeitswerte
bekannter Aluminium-Legierungen nicht in jedem Fall auch für daraus hergestellte
Feinstdrähte.
Ein gutes Ermüdungsverhalten weisen die Feinstdrähte dann auf, wenn die legierungsbildenden Elemente
in homogener, feindisperser Verteilung vorliegen. Grobe — in der Größenordnung des Drahtquerschnitts
liegende — Ausscheidungen der legierungsbildenden Zusätze vermindern auf Grund einer erhöhten Kerbwirkung
und eines effektiv kleiner gewordenen Drahtquerschnitts die Ermüdungsfestigkeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verwendung einer Aluminium-Kupfer-Legierung aus 3 bis 5% Kupfer und, neben zulässigen Beimengungen, aus Aluminium als Rest für Feinstdrähte mit einem Durchmesser im Bereich von 0,01 bis 0,06 mm für halbleitertechnologische Zwecke, insbesondere zum elektrischen Verbinden eines Halbleiters mit einem Außenanschluß eines System- to trägers.
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