JP4756659B2 - 超音波ボンディング用アルミニウムリボン - Google Patents

Description

本発明は、電子部品および半導体パッケージ内において半導体素子と基板側リード部とを超音波ボンディングにより接続するためのアルミニウムリボンに関する。

半導体装置の製造において、半導体チップ上に設けられた接続電極（ボンディングパッド）と半導体パッケージに設けられた外部引出し用端子（リード）とを電気的に接続するために、断面が略矩形のテープ状の導電体（以下、「リボン」と呼ぶ）を用いたボンディング方法が広く使用されている。
この方法は、アルミニウムの導電性ワイヤを用いる超音波ワイヤボンディング方法を応用したもので、アルミニウムリボンに荷重および超音波振動を加えて、アルミニウムリボンの表面に自然に形成された１ナノメートル（ｎｍ）程度の酸化膜を破ってアルミニウム（Ａｌ）等の金属原子を表面に露出させ、アルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）等のボンディングパッドとアルミニウムリボンとの界面に塑性流動を発生させて互いに密着する新生面を漸増させながら原子間結合させることにより接合する。

この実用的なアルミニウムリボンは、これまで一般的な極薄テープの加工方法で次のように製造されてきた。
第一の方法は、予め薄肉の板状にロール圧延されたアルミニウム合金からなる薄板材を、例えばロータリーカッターのような切断装置やプレス機械によって、所定の幅と長さに切り出し、この切り出されたアルミニウム合金からなる薄板材をさらに薄テープ状に圧延加工し、最終的に所定の形状のアルミニウムリボンとして成形されるものである。
第二の方法は、最終的な極薄のテープ状態までロール圧延したアルミニウム合金からなるテープ状素材（厚さに対する幅の比は２５程度）の両端耳部をスリッター加工やプレス機械などによって取り除き、最終的な所定幅形状のアルミニウムリボンとして成形するものである。

しかしながら、上記の極薄テープの加工方法では、一般的に圧延加工の際に機械油を使用しているため、検出限界以下の油膜がアルミニウムリボン上に不均一に分布して残り、アルミニウムリボンを超音波ボンディングリボンとして使用する時のボンディング条件が不安定になっていた。このため化学エッチングによりボンディングリボンの表面を酸洗いすることも試みられたが、化学エッチングするとボンディングリボンの表面にエッチングによる微視的な凹凸が発生し、この凹凸によって超音波ボンディング時のボンディング条件が不安定になっていた。

また、添加元素および残部がアルミニウムからなる純度９９質量％以上のアルミニウム合金から構成されているアルミニウムリボンは、超音波ボンディングされる一般の純度９９．９９質量％のアルミニウム（Ａｌ）板と比べて硬いため圧延前の加工途中で被り等の材料欠陥が発生しやすい。このため、アルミニウムリボンの切断面またはせん断面にツノやバリが出やすく、これがリボン端面に残ってボンディング時にガイドやツールに引っかかったり、フレーク状になって圧延ロール表面に付着してボンディングリボンの表面に凹凸が生じたりする。このためアルミニウムリボンを圧延加工段階のまま硬質状態に保って超音波ボンディングしていたが、ボンディング時に大きなエネルギーを必要とするため、ボンディング条件が不安定になるとともに接合強度が低いという欠点を有していた。

ボンディング条件が上記のように不安定になるのは、これまで次のようなことが原因であると考えられてきた。すなわち、ボンディングパッドおよびボンディングリボンの表面はともに微視的には平坦ではなく、アルミニウム酸化物の１ナノメートル（ｎｍ）程度の膜も微視的には均一とはいえないことなどから、ボンディングの初期にボンディングリボンがボンディングパッドに接触する部分の位置、大きさが一定とならないためであると考えられてきた。
このため、ボンディングリボンのボンディング条件を安定させ、安定したボンディング強度（接合強度）を得ようとして、様々な形状のボンディングリボンが考えられた（特許文献１、特許文献２参照）。

例えば、特許文献１には、外形的に「略板形状に形成された電流経路部材」が開示されている。また、「接続ストラップの形状は、前述した略板形状や、あるいは略帯形状のように、その平面視が長方形以外のものでも構わない。例えば、楕円形状、偏平楕円形状（長円形状、小判形状）、台形などでもよい。また、これら各種形状を応用したり、あるいは適宜組み合わせて使用したりしてもよい。」ことが記載されている。しかし、特許文献１に記載された接続ストラップは、接続部が平面状をしており、ボンディングの初期に接触する微視的部分の位置、大きさが一定でないため、接合強度が安定しないというボンディング条件の不安定性を格別解決するものではない。

他方、特許文献２には、「頂部が略同一平面上にある複数の凸部を接合側の一方の面に備えた」ことを外形的な特徴とするボンディングリボンが開示されている。これは複数の凸部の頂部面積を小さくすることにより、リボンと被着物との摩擦が発生し易くなって、表面に形成されている酸化膜を容易に破ることが可能となると考えられる。この方法では、初期の塑性流動を発生させやすいため、比較的小さな荷重および超音波エネルギにより、接合面が平坦なリボンと比べて安定した接合強度の確保を実現できると考えられる。

しかし、半導体デバイスを超音波ボンディングにより接続するためのアルミニウムリボンの場合には、１秒間に１ないし数個の割合で自動的に超音波ボンディングしていき、これが何万回も同一条件で接合されていく必要がある。特許文献２に開示されたもののように、被接合面に接触する複数の凸部の頂部を形成したとしても、１箇所ボンディングされて微視的な部分の酸化膜を破って塑性流動が開始された途端、全体のボンディング条件のバランスが崩れてしまい、何万回も同一条件で接合することができない。
このようにボンディングリボンの外形的な形状を変化させる従来のやり方では、微視的部分の同一個所を何万回も同一条件で接合することが困難で、接合強度が高くかつ安定したものを得ることができなかった。

ところが、上記のボンディングリボンを用いた超音波ボンディングにおいて、第１ボンドから第２ボンドへループを描いて接合しようとすると、ループ形成時に鏡面仕上げがされているアルミニウムリボンが切断してしまうという不具合が発生した。本現象は、ループ高さが著しく高い場合、あるいはループ長が著しく長い場合などに限定される現象であるが、様々なループ形状の多様化が進む昨今においては、解決すべき問題のひとつとなっている。
また、発明者等は、アルミニウムリボンのボンディング性を向上させるものとして、特許文献３に記載されるように、結晶粒径ならびに表面粗さを整えることを試みている。

特開２００２−３１３８５１号公報 特開２００７−１９４２７０号公報 特許第４２１２６４１号公報

そこで、ボンディングリボンを用いた超音波ボンディングにおいて、従来技術によるボンディングリボンと比較して、何万回接合しても毎回接合面の全面にわたって均質に接合することができ、より安定した接合強度を実現できるとともに、ループ時の切断がないボンディングリボンを提供することを本発明の課題とする。

上記課題を解決するための手段の一つとして、本発明の超音波ボンディング用アルミニウムリボンは、特許文献３に開示されたアルミニウムリボンを改良したものであり、添加元素および残部がアルミニウムからなる純度９９質量％以上のアルミニウム合金から構成されている超音波ボンディング用アルミニウムリボンであって、このリボンは、多段伸線後ロール圧延された極薄テープ構造であり、このリボンの断面内における結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）であり、この極薄テープの表面は、表面粗さがＲ_z≦２マイクロメートル（μｍ）の鏡面仕上げがされ、かつ、水よりも蒸気圧が高い、水溶性の炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤またはエーテル系溶剤に浸漬処理または雰囲気処理されたものであることを特徴とする。

アルコール系溶剤は、エタノール、メタノール、ブタノール、ｎ-プロピルアルコール、フェノール、エチレングリコール、トリデカノールまたはグリセリンであることが好ましい。特にエタノール、メタノールおよびｎ-プロピルアルコールは、分子量が小さくアルミニウムリボンに内在する水分（アルミニウムリボン表面の酸化膜と結びついてベーマイト、バイヤライト、ギプサイド等が生成しているものと思われる。）を抜き取る作用が大きいので好ましい。

ケトン系溶剤は、アセトンまたはメチルエチルケトンであることが好ましい。

エーテル系溶媒は、メチルｎ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルまたはジプロピレングリコールモノブチルエーテルであることが好ましい。

炭化水素系溶媒は、エチルアミンまたはエチルアセテートであることが好ましい。

上記手段所定の有機溶剤を用いることにより、鏡面仕上げがされたボンディングリボンにおいても、リボン表面にあるアルミニウムが空気に触れ酸化した後空気中の水分や伸線加工等によって持ち込まれた水分は有機溶剤に取り込まれ、このような水分がリボン表面でアルミニウムの水酸化物（ＡｌＯ（ＯＨ））を形成することがなくなり、純金のボンディングワイヤと同等の安定した接合強度およびループ成形性を実現するボンディングが可能となる。しかも、水よりも蒸気圧が高い、水溶性の炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤またはエーテル系溶剤に浸漬処理されたものを用いると、水分由来の汚染物質がボンディングリボンから除去されるので、ループ成形性が一層安定する。

水よりも蒸気圧が高い、水溶性の炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤またはエーテル系溶剤に浸漬処理されたものを用いると、水分由来の汚染物質がボンディングリボンから除去されるので、ループ成形性が一層安定する。有機溶剤は炭素数が少ないものほど、揮発の際に炭素留分を残さないので、特にエタノール、メタノールおよびｎ−プロピルアルコールが好ましい。逆に炭素数が多くなると、熱的に分解・揮発が少なく比較的安定なものであり、水分除去の反応性が低くなる。このため、このような有機溶剤をアルミニウムリボンに高濃度で多量に残留させた場合には、アルミニウムリボンの目的とする性能が得られず好ましくない。
本発明の有機溶剤は、加温・加熱すれば容易に気化するので、気化した状態の雰囲気で溶剤をアルミニウムリボンに付着させることもできる。

他方、アルミニウムリボンの組成については、特にアルミニウムリボンの結晶粒径を整えることにより、従来問題となっていたボンディング強度のばらつきが小さくなり、超音波の出力を高く保つ必要がなくなり、超音波の出力が低くても安定した接合強度のものが得られ、原因不明の突発的な接合不良は全く存在しなくなった。また、本発明のボンディングリボンを用いることによって接合界面におけるマイクロボイドの発生を避けることができ、安定した接合領域が確保でき、狭ピッチのパッド間でも安定した超音波接合をすることができることを知見した。

そこで、本発明者らは、アルミニウムリボンの結晶組織が超音波ボンディング時の接合機構に及ぼす影響についても考察した。
多段伸線後ロール圧延されたままの極薄テープの内部晶組織は、加工繊維組織であり、結晶粒径は１マイクロメートル（μｍ）以下であり、アルミニウムリボンの結晶粒を通常の顕微鏡で観察することはできない。この極薄テープにひずみ取りのための低温熱処理を施しても、加工繊維組織は変化しない。このような結晶組織のアルミニウムリボンを超音波による微小振動によってボンディングパッドに接合しようとすると、アルミニウムリボンが圧延加工されたままの内部組織で硬質でありボンディング時に大きなエネルギーを要する反面、その接合強度が低い。これは、加工繊維組織内の超音波の伝達速度は高いが、材料的に硬質すぎて接合界面の変形が促進されないからである。

ところが、この多段伸線後ロール圧延されたままの極薄テープを適度な温度で熱処理すると、ボンディング時のエネルギーでアルミニウムリボンの接合界面が十分に塑性変形する硬さに調質可能となる。また、結晶粒径を均質化させることにより、内部ひずみ等の微視的欠陥を消失させ、超音波および荷重の伝達が均一となり、接合部毎の接合強度バラツキ（接合強度バラツキとは、信頼性試験（ＨＡＳＴ）後における接合強度の低下を示す。）を低減させる効果を生む。
今回、本発明者らはアルミニウムリボンにおける結晶組織の制御および最適粒径サイズ領域を見出し、再現・確認した。このような結晶組織では、接合強度に寄与する荷重による接合界面の変形、および超音波による接合界面での表面酸化膜を除去するバランスが良いといえる。このようなアルミニウムリボンの結晶組織が超音波ボンディング時の接合機構に及ぼす影響については、特許文献３に記載された効果とほぼ同様であった。

結晶粒径が均一に発達する領域をもたらす熱処理条件は、アルミニウムリボンの材質や形状にも依存して一律に定まらない。添加元素および残部がアルミニウムからなる純度９９質量％以上のアルミニウム合金から構成されている一般的なアルミニウムリボンの場合、リボンの厚さが１ｍｍのときは２５０℃〜４００℃で３０〜９０分間であるときが本発明のアルミニウムリボンにおける結晶粒径を析出させる目安となる。リボンの厚さが１ｍｍよりも薄くなるときは、熱処理温度がより低く、かつ、熱処理時間がより短くなる傾向にあり、厚さが１０マイクロメートル（μｍ）のときは、一般的な熱処理温度は２００〜２５０℃で熱処理時間が１０〜６０分間となる。なお、熱処理雰囲気は大気中で十分である。が、加温・加熱して雰囲気処理をすることもできる。
熱処理温度が１８０℃以下の場合は、時間をかけても純度９９質量％以上のアルミニウム合金からなるアルミニウムリボンの結晶組織が加工繊維組織のままであり、アルミニウムリボンの断面内における結晶粒径の平均値が５マイクロメートル（μｍ）まで粗大化しないので好ましくない。この本領域では、リボン自体の硬さが高く、接合界面の塑性変形が不十分となる。また、平均値が５マイクロメートル（μｍ）未満となるこのような熱処理条件下では、未再結晶部が残存してしまうため、超音波ボンディング時のリボン界面における再結晶部と未再結晶部との変形がばらつき、接合強度のバラツキの原因となる。

また、熱処理温度が４５０℃を越えると、純度９９質量％以上のアルミニウム合金の結晶粒が急激に粗大化し、組織の均一化が困難となる。なお、この場合の結晶粒径の平均値は、厚さが１ｍｍの場合で２００マイクロメートル（μｍ）を越え、アルミニウムリボン自体が変形しやすくなるとともに、超音波が材料内部を伝達しにくくなり、超音波の伝達および荷重による変形のバランスが悪くなるので好ましくない。
また、一般的に、アルミニウムリボンの厚さは、超音波と荷重の最適なバランスの観点から、好ましくは１０マイクロメートル（μｍ）〜１ｍｍの範囲である。

アルミニウムリボンの結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲内にあれば、本発明においてこの結晶粒径のアスペクト比（幅方向／厚さ方向）が０．５〜１０の範囲で接合強度がより良好なものが得られ、アルミニウムリボンを第二超音波ボンディングした後にアルミニウムリボンを切断する際にもより安定したものを得ることができる。アスペクト比の測定の仕方は、リボンの長さ方向から見て、結晶粒径の幅方向／厚さ方向で測定することにより行う。

アルミニウムリボンの好ましい厚さに対する幅の比は７〜１６の範囲である。代表的なアルミニウムリボンの幅と厚さは、以下の表１に示すとおりである。

他方、アルミニウムリボンは、大気中の酸素によって常温でも表層のアルミニウムが１ナノメートル（ｎｍ）程度の酸化膜を形成することが知られている。これまでこの酸化膜は薄いので接合強度とは無関係であると考えられていたが、アルミニウムリボンの表面に微視的な凹凸が存在すると、その表面積の増加とともにアルミニウム酸化物の量が増加する。アルミニウム酸化物は接合に寄与しないので、接合界面における酸化物の量が変化することによって超音波ボンディング時の接合強度がばらつく原因となりうる。このため、外形的に同一なものと観られるアルミニウムリボンを超音波ボンディングした場合でも、従来は接合後のＨＡＳＴ強度が安定しないという現象がみられ、超音波の出力を高くして接合強度の安定を図ろうとしたものと推測される。

本発明者らは、アルミニウムリボンの表面を鏡面にし、所定の有機溶剤によってアルミニウムリボンの表面から水分を完全に抜き取り、かつ、接合界面における酸化物の表面の凹凸による存在量を減少させることにより、アルミニウムリボンの結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲内にあれば、低い超音波の出力でもって接合強度を安定化させることができることを知見した。
アルミニウムリボンは鏡面であればあるほど酸化物を形成する表面積が減少するので望ましいが、その目安は表面粗さがＲ_z≦２マイクロメートル（μｍ）である。アルミニウムリボンの超音波ボンディングでは１０〜１２０Ｈｚの高周波が使用されるので、アルミニウムリボンの結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲内で、表面粗さがＲ_z≦２マイクロメートル（μｍ）であれば、純度９９質量％以上のＡｌ合金は軟らかいのでマイクロボイドを避けることができ、安定したボンディング強度が得られるからである。より好ましくは表面粗さがＲ_z≦１．６マイクロメートル（μｍ）である。

一方、アルミニウムリボンが鏡面であっても、アルミニウムリボンとボンディングツールとの摩擦抵抗が大きくなり、ループ形成時にアルミニウムリボンが切断されてしまう場合がある。これは、水分由来の汚染物質が残存しているためであると考えられる。そこで、本発明の有機溶媒において、水溶性の炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤またはエーテル系溶剤に浸漬処理されたものを用いると、水分由来の汚染物質が有機溶媒中へ拡散し希釈化され、ボンディングリボンから除去される。このとき、水よりも蒸気圧が高い有機溶剤を用いると、有機溶媒の蒸発速度が速くなり、有機溶媒が速やかに揮発して水分由来の汚染物質が有機溶媒中で濃縮されることがない。特に、アルコール系溶剤を用いると、アルミニウムがアルコラートを形成しやすいことから、アルミニウムリボンの表面活性はさらに不活性化されるものと考えられる。特にエタノール、メタノールおよびｎ−プロピルアルコールが、揮発の際に炭素留分を残さないので、好ましい。なお、塩化アルミニウムなどのハロゲン化物がアルコール中に存在すると、触媒作用によってアルコラートの形成が加速される。また、アルコール系溶剤は他の炭化水素系溶剤やケトン系溶剤やエーテル系溶剤と適宜混合して調整することもできる。例えば、メタノールよりも水分除去効果の高いエタノールは、３％エタノール−アセトン混合溶液として用いることができる。

他方、本発明におけるアルミニウムリボンの構成は、全体の純度が９９質量％以上のアルミニウム合金であって、添加元素と残部がアルミニウムからなる。
添加元素として許容され得る元素には、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ホウ素（Ｂ）、インジウム（Ｉｎ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ビスマス（Ｂｉ）などの元素を挙げることができる。アルミニウムリボンの結晶粒径に対して効き目の強い添加元素はニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）および銅（Ｃｕ）である。純度９９質量％以上のアルミニウム合金であれば、これらの許容され得る添加元素の内の少なくとも１種を合計で５〜７００質量ｐｐｍ含んでいれば、２００〜４００℃の熱処理温度で結晶粒径が均一に発達させることができる。
純度９９質量％以上のアルミニウム合金における残部のアルミニウムには不可避的不純物が含まれる。しかし、不可避的不純物がアルミニウム（Ａｌ）元素に及ぼす影響は定かでないので、不可避的不純物はできるだけ少ないことが好ましい。アルミニウムリボンの結晶粒径が均一に発達する領域を安定的にもたらすには、母合金として純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）であることが好ましい。純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）であれば、上記の添加元素の組み合わせの種類や量によらず、２００〜４００℃の熱処理温度で結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）の範囲内で均一に発達する。母合金として純度９９．９９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）であれば、より好ましいのはもちろんである。

添加元素として特にニッケル（Ｎｉ）を１０〜３００質量ｐｐｍ含み、残部が少なくとも純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）からなるアルミニウム（Ａｌ）合金をアルミニウムリボンに使用すると、低い超音波出力で接合強度を高く安定させることができる。

アルミニウムリボンの好ましい態様については、以下のとおりに言うことができる。添加元素が、ニッケル（Ｎｉ）、シリコン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）および銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも１種を合計で５〜７００質量ｐｐｍからなるものであることが好ましい。

添加元素が、１０〜３００質量ｐｐｍのニッケル（Ｎｉ）であることが、特に好ましい。

また、残部のアルミニウムが純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）と０．０１質量％未満の不純物であること、更には、残部のアルミニウムが純度９９．９９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）と０．００１質量％未満の不純物であること、が好ましい。
特に、アルミニウムリボンの結晶粒径を調整するしやすさから、純度９９質量％以上のアルミニウム合金が、添加元素としてニッケル（Ｎｉ）１０〜３００質量ｐｐｍを含み、かつ、その残部が純度９９．９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）、より好ましくはその残部が純度９９．９９９質量％以上のアルミニウム（Ａｌ）であることが特に好ましい。

また、丸線から極薄テープまで圧延するときは、ロール圧延は一段階ない二段階でなされることが好ましい。圧延回数が三段階以上でおこなわれたアルミニウム（Ａｌ）リボンをボンディングした場合、接合強度が安定しない現象が見られたからである。このボンディング時の接合強度のバラツキは、圧延組織が更にしごかれる結果、組織内部のひずみが大きくなり、圧延後の熱処理によっても結晶粒が粗大化しない部分が発生し、結晶粒径が不均一になるためと考えられる。このため一段階で圧延した場合が最も接合強度のバラツキが少ない結果が得られた。特許文献３で得られたアルミニウムリボンの効果が、本発明でもそのまま維持される。

なお、１段階のロール圧延等によってアルミニウムリボンの表層に多段伸線された表面以外の新たな活性面が現れたとしても、その活性面は大気中の酸素によって直ちにアルミニウムが酸化されて１ナノメートル（ｎｍ）程度の酸化アルミニウム膜が形成される。この酸化アルミニウム膜同士は相互に接合しあわないので、アルミニウムリボンの多層巻形態とすることができる。アルミニウムリボンの多層巻形態のボンディング強度が安定していれば、無人で連続して超音波ボンディングの作業をすることが可能になる。

以下、本発明の実施例を説明する。
表１に示す合金組成（調合原料のアルミニウムは純度９９．９９９質量％のアルミニウム（Ａｌ）を用いたが、純度９９．９９質量％のアルミニウム（Ａｌ）も同様な結果であった。）および所定の線径のボンディングワイヤを出発材料として用い、表１に示すボンディングリボンの実施例１〜２０および比較例１〜５を準備した。これらのボンディングリボンは圧延装置（図示しない）を用いて一段階熱処理圧延処理をし、表１に示す所定の温度で熱処理をしたものの前後で高純度エタノール溶液に２秒間浸漬したものである。

このようにして得られた本発明の実施例１〜２０および比較例１〜５を以下の個数と大きさの条件で純度９９．９９質量％のＡｌ板（厚さ５ｍｍ）に超音波ボンディングと実施。合計５００本ボンディングした場合にボンディング中に発生したワイヤ切断回数を調べた。その判定結果を表１に併記した。

また、信頼性後の強度比は、次のようにして測定した。
ボンディングは、オーソダイン社製のＡｌリボンボンダ３６００Ｒ型を使用し、Ａｌ基板上に潰れ幅が１．０５倍になる条件でボンディングを実施した。
接合強度は、リボン側面よりＤＡＧＥ製万能ボンドテスターＰＣ４０００型にて接合部側面からのシェア強度測定を実施した。信頼性試験として、ボンディング済みの基板を１５０℃×１０００時間に暴露した後のシェア強度を測定した。そして、信頼性後のシェア強度を試験実施前のシェア強度で除した値を信頼性後の強度比と定義し、これで評価をおこなった。

また、判定は、信頼性後の強度比をもとにし、信頼性後の強度比が０．９以上のものを二重丸印（◎）で表記し、０．７以上０．９未満のものを一重丸印（○）で表記し、０．７未満のものをバツ印（×）で表記した。

超音波ボンディングの条件は以下のとおりである。
表１に示すボンディングリボンのループ長は５０ｍｍで、ループ高さは３０ｍｍとし、通常条件よりもリボンが経路やツールから受ける摺動抵抗が大きくなるような条件に設定した。
オーソダイン社製全自動リボンボンダ３６００Ｒ型にて、純度９９．９９質量％のアルミニウム（Ａｌ）板（厚さ５ｍｍ）上に超音波ボンディングを実施した。ボンディング条件は、８０ｋＨｚの周波数で、潰れ幅がリボン幅の１．１倍になるよう荷重および超音条件を調整した。ボンディングするリボン本個数は各々合計５００本個とした。ボンディングツールおよびボンディングガイドは、各リボンサイズに合致したオーソダイン（Orthodyne
Electronics Co.）社製のものを使用した。
表１に示す所定の熱処理をした実施例に対し、熱処理をしないものおよび３８０℃の熱処理をしたものを比較例とした。

ボンディング中のリボン切断本数は、切断発生により装置が停止した停止回数をカウントした。ただし、装置停止がリボン切断により発生したという確認を、停止する度に実施した。

結晶粒径の平均値は、次ぎのようにして算出した。
樹脂に埋め込んだＡｌリボンを、研磨によりリボン断面を露出させ、ケミカルエッチングにより断面の結晶出しを行い、金属顕微鏡（対物レンズ×４５００倍）にて観察し写真に撮り、観察写真の厚さ方向に直線を３本引き、各直線が通る結晶の数でリボン厚さ（μｍ）を除した値を求め、３本の平均値を平均粒径とした。

実施例および比較例のアルミニウムリボンは、電極との接触面はボンディングワイヤを複数本等間隔に配置したような接触面を有しており、従来から実績のあるボンディングワイヤの接合メカニズムに近い接合メカニズムで接合された。
なお、信頼性後の強度比試験後にアルミニウムリボンを溶解・はく離して接合個所を観察したところ、実施例１〜２０の接合個所は接合面全体が均質な接合痕を呈していた。また、比較例１〜５の接合個所の接合痕も接合面全体が均質な接合根を呈していた。

Claims (3)

1. 添加元素および残部がアルミニウムからなる純度９９質量％以上のアルミニウム合金から構成されている超音波ボンディング用アルミニウムリボンであって、このリボンは、多段伸線後ロール圧延された極薄テープ構造であり、このリボンの断面内における結晶粒径の平均値が５〜２００マイクロメートル（μｍ）であり、この極薄テープの表面は、表面粗さがＲ_z≦２マイクロメートル（μｍ）の鏡面仕上げがされ、かつ、水よりも蒸気圧が高い、水溶性のアルコール系溶剤に浸漬処理または雰囲気処理されたものであることを特徴とする超音波ボンディング用アルミニウムリボン。
2. アルコール系溶剤が、エタノール、メタノール、ブタノール、ｎ−プロピルアルコール、フェノール、エチレングリコール、トリデカノールまたはグリセリンである請求項１に記載の超音波ボンディング用アルミニウムリボン。
3. アルコール系溶剤が、エタノール、メタノールまたはｎ−プロピルアルコールである請求項１に記載の超音波ボンディング用アルミニウムリボン。