JPH02170934A - 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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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盾（ダイレクトボンディ
ング）するり番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盾（ダイレクトボンディ
ング）するり番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、最後にこれを封止して製品としてい
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、最後にこれを封止して製品としてい
た。
これから分かるように、リード材と半導体素子および゛
ト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。
ト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、非常に高い粘度を必要とし、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、非常に高い粘度を必要とし、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、付着性などからみて、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、付着性などからみて、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碧させるべく
、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６２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒ□１）で０．５μｍ以下とする
事、あるいはさらに析出物、介在物等の単一面積が３Ｘ
ｌＯ−６ａｌｌ’以下にする事でダイレクトボンディン
グ性が改善される小がわかっている。
、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６２−４８０７１では材料の
表面粗さが最大高さ（Ｒ□１）で０．５μｍ以下とする
事、あるいはさらに析出物、介在物等の単一面積が３Ｘ
ｌＯ−６ａｌｌ’以下にする事でダイレクトボンディン
グ性が改善される小がわかっている。
［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 ｌ５ＶＬＳＩ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 ｌ５ＶＬＳＩ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ＶＬＳ Ｉ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ＶＬＳ Ｉ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］
本発明者らは、ダイレフ）・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Ｒ１８，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，，，０，５μ也以下
といわれていたが、一部Ｒｍａｘ ０．５ｔｔｒａ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。
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Ｒ１８，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，，，０，５μ也以下
といわれていたが、一部Ｒｍａｘ ０．５ｔｔｒａ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Ｔｉ０．２〜４．０重量９６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ＩＩｖ１５０以上で、かつ、表面粗さが中心線
平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以ド、最大高さ（Ｒ，
、、）で０．８μｍ以ドとなるように、２Ｊｇ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骨ｎ
１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Ｃｒ０．ｌ−１，５重量％、Ｚｒ
０．０５〜１．０！Ｔ！Ｗ％のＩ ＰＪ又は２種を含み
、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなる合金に副成分とし
てＰｌＡ Ｓ ％ Ｓ ｂ ＳＦ ｅ ｓ ＣＯ％ Ｃ
ｒ、Ｎｉ５Ｓｎ。
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ＩＩｖ１５０以上で、かつ、表面粗さが中心線
平均粗さ（Ｒａ）で０．１５μｍ以ド、最大高さ（Ｒ，
、、）で０．８μｍ以ドとなるように、２Ｊｇ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骨ｎ
１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Ｃｒ０．ｌ−１，５重量％、Ｚｒ
０．０５〜１．０！Ｔ！Ｗ％のＩ ＰＪ又は２種を含み
、残部Ｃｕ及び不可避不純物からなる合金に副成分とし
てＰｌＡ Ｓ ％ Ｓ ｂ ＳＦ ｅ ｓ ＣＯ％ Ｃ
ｒ、Ｎｉ５Ｓｎ。
Ａ ｌ ｓ Ｚ ｒ １Ｓ Ｉ ＳＭ ｇ ｓ Ｂ ｅ
−、Ｍ ｎ ＳＺ ｎ １１ｎ、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．（１０１〜２．０重量％添加した合金の材料表面を
表面硬さがＩｌｖ １５０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（Ｒｍ
ａｘ）で０．８μ−以下となるように５！Ｉ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’ｊ
ｆｊ ’１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記合金で析出粒子が５
μｍ以下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１ＯｐｐＩＩｌ以下で
あるダイレクトボンディング性の良好な銅合金である。
−、Ｍ ｎ ＳＺ ｎ １１ｎ、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．（１０１〜２．０重量％添加した合金の材料表面を
表面硬さがＩｌｖ １５０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（Ｒｍ
ａｘ）で０．８μ−以下となるように５！Ｉ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’ｊ
ｆｊ ’１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記合金で析出粒子が５
μｍ以下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１ＯｐｐＩＩｌ以下で
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。Ｔ
ｉの含有量を０．２〜４．０ ｆｆｉ：量％とする理由
は、Ｔｉ含白゛量が０．２重量％未満では高強度を示す
合金が得られず、逆にＣｒ含有瓜が４．０ｍｍ％を越え
ると加１−性が低下し、半田付は性も低下する為である
。
ｉの含有量を０．２〜４．０ ｆｆｉ：量％とする理由
は、Ｔｉ含白゛量が０．２重量％未満では高強度を示す
合金が得られず、逆にＣｒ含有瓜が４．０ｍｍ％を越え
ると加１−性が低下し、半田付は性も低下する為である
。
副成分として、Ｐ、Ａｓ、５ｂＳＦｅ、Ｇｏ。
Ｃｒ、Ｎｉ５Ｓｎ、ＡＩ、Ｚｒ、ｓｉ％Ｍｇ５Ｂｅ、Ｍ
ｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｂ、Ｈｆ、希土類元素からなる群より
選択された１８以上の総量がｏ、ｏｏｔ重量％未満では
高強度でかつ耐食性のある合金が得られず、また２、０
重量％を超えると導電性の低下及び半田付は性の低下が
著しくなる為である。
ｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｂ、Ｈｆ、希土類元素からなる群より
選択された１８以上の総量がｏ、ｏｏｔ重量％未満では
高強度でかつ耐食性のある合金が得られず、また２、０
重量％を超えると導電性の低下及び半田付は性の低下が
著しくなる為である。
また酸素含有量を１０ｐｐｍ以下とした理由は、１０ｐ
ｐｍ＋を越えるとめっき密着性が低下するためである。
ｐｍ＋を越えるとめっき密着性が低下するためである。
析出粒子を５μｌ以下にした理由は、５μ謂を越えると
十［１１付は性、めっき密着性が低下するためである。
十［１１付は性、めっき密着性が低下するためである。
表面粗さをＩｌｖ １５０以上とした理由は、Ｈｖ １
５０未満ではダイレクトボンディング後のボンディング
ワイヤーの接着強度が低く、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。
５０未満ではダイレクトボンディング後のボンディング
ワイヤーの接着強度が低く、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・１也均粗さ（Ｒａ）で０．１５μ塵
以下、最大高さ（Ｒ，１、）で０，８μｍ以下とした理
由は、安定して強い接着を得るには、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事が必
要であるためである。
以下、最大高さ（Ｒ，１、）で０，８μｍ以下とした理
由は、安定して強い接着を得るには、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事が必
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
接着強度が低下し、また、Ｒａが０，１５μｌ以下であ
ってもＲ，，１が０．８μ目を超えるとその部分の密着
強度が低下し、前述したように樹脂封止工程等でのスト
レスにより剥離を起こす場合があり、信頼性を損ねるた
めである。
接着強度が低下し、また、Ｒａが０，１５μｌ以下であ
ってもＲ，，１が０．８μ目を超えるとその部分の密着
強度が低下し、前述したように樹脂封止工程等でのスト
レスにより剥離を起こす場合があり、信頼性を損ねるた
めである。
［実施例］
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０．２５ａｍ厚さの板とした。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０．２５ａｍ厚さの板とした。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Ｐｆｉ試籾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測定並びに破断箇所の観察を行
った。
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測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材質及びワイヤ径＝Ｃｕ線２５μ
ｓφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１９６Ｈ２Ａ ｒ。
ｓφ、雰囲気： １０ Ｖｏ１９６Ｈ２Ａ ｒ。
超音波出カニ ０．１Ｗ、基板’ＩＭ＆： ３００℃
、加圧カニ ８０ｇ、時間： ２５ｍ５ＯｅＯ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Ｈ
ｖ１５０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５μｍ＋以
ド、Ｒｒａｍ、で０．８ｕａ以下という全ての条件がそ
ろった時に始めて、従来のメツキ打曲のボンディング性
が香られる事がわかる。
、加圧カニ ８０ｇ、時間： ２５ｍ５ＯｅＯ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Ｈ
ｖ１５０以上でかつ表面粗さもＲａで０．１５μｍ＋以
ド、Ｒｒａｍ、で０．８ｕａ以下という全ての条件がそ
ろった時に始めて、従来のメツキ打曲のボンディング性
が香られる事がわかる。
第１表
Ｎｏ、８の仙戊申“ＭＭゝは電ツンユメタル“である。
［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、ｔＣ川としてもイ
ｇ頼性を持って使用＋＋Ｊ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、コストを大巾に減
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、ｔＣ川としてもイ
ｇ頼性を持って使用＋＋Ｊ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、コストを大巾に減
少させる極めて実用的価値の高いものである。
Claims (4)
- （１）Ｔｉ０．２〜４．０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Ｈｖ
１５０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）Ｔｉ０．２〜４．０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、Ｓ
ｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｓｉ
、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、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Ｈｖ１５０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 |
|---|---|---|---|
| JP63324787A JPH02170934A (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 |
|---|---|---|---|
| JP63324787A JPH02170934A (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 |
|---|---|
| JPH02170934A true JPH02170934A (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=18169673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63324787A Pending JPH02170934A (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) | JPH02170934A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015549A1 (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 電子部品用高強度銅合金及び電子部品 |
| CN100425717C (zh) * | 2006-08-16 | 2008-10-15 | 苏州有色金属加工研究院 | 引线框架用铜合金及其制造方法 |
| JP2010007159A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 銅合金材料及び溶接機器の電極部材 |
| CN109402445A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 上海理工大学 | 一种抗氧化铜基合金键合引线及其制备方法 |
| CN112322926A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-05 | 福州大学 | 一种Cu-Ti-Si-Co-La铜合金材料及其制备方法 |
| CN113755714A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-12-07 | 上海交通大学 | 一种适合于铸造工艺的高导热铜合金及其制备方法 |
-
1988
- 1988-12-24 JP JP63324787A patent/JPH02170934A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007015549A1 (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-08 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | 電子部品用高強度銅合金及び電子部品 |
| CN100425717C (zh) * | 2006-08-16 | 2008-10-15 | 苏州有色金属加工研究院 | 引线框架用铜合金及其制造方法 |
| JP2010007159A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 銅合金材料及び溶接機器の電極部材 |
| CN109402445A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 上海理工大学 | 一种抗氧化铜基合金键合引线及其制备方法 |
| CN112322926A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-02-05 | 福州大学 | 一种Cu-Ti-Si-Co-La铜合金材料及其制备方法 |
| CN113755714A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-12-07 | 上海交通大学 | 一种适合于铸造工艺的高导热铜合金及其制备方法 |
| CN113755714B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-08-19 | 上海交通大学 | 一种适合于铸造工艺的高导热铜合金及其制备方法 |
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