JPH0529371A - 混成集積回路 - Google Patents

混成集積回路

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JPH0529371A
JPH0529371A JP3206151A JP20615191A JPH0529371A JP H0529371 A JPH0529371 A JP H0529371A JP 3206151 A JP3206151 A JP 3206151A JP 20615191 A JP20615191 A JP 20615191A JP H0529371 A JPH0529371 A JP H0529371A
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JP
Japan
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aluminum
bonding
wire
foil
integrated circuit
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JP3206151A
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English (en)
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Makoto Fukuda
誠 福田
Naoki Yonemura
直己 米村
Chiharu Watanabe
千春 渡辺
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Publication date
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Priority to DE69233801T priority patent/DE69233801D1/de
Priority to EP92112599A priority patent/EP0525644A1/en
Priority to SG1996000237A priority patent/SG54988A1/en
Priority to US07/917,971 priority patent/US5362926A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤーボンディング信頼性の高い混成集積
回を提供する。 【構成】 金属基板上に絶縁材料を介してアルミニウ−
銅接合箔を積層してなる積層物をエッチングして形成さ
れた配線回路と、素子がワイヤーによって結合されてな
る混成集積回路であって、ボンディングワイヤーにアル
ミニウム線または金線を用い、かつ配線回路上に形成さ
れるワイヤーボンディング用アルミニウム接合部面の表
面の平均粗さを１０μｍとすることによって、高いワイ
ヤーボンディング信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、 電気機器、通信機、自
動車等に用いられる混成集積回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】混成集積回路は電子機器の小型化、 軽量
化の要求に伴い、 高密度化、 回路の微細化、 アセンブリ
−の自動化が強く要望されている。これに呼応して、 近
年特に信頼性の高い金属に絶縁層を被覆した基板を用い
た混成集積回路が強く求められている。この混成集積回
路において、 配線回路の接合部面と素子ワイヤ−ボンデ
ィングの信頼性は混成集積回路の性能上重要であり、 種
々検討されているが、 良好な方法が得られていない。た
とえば、 アルミニウム- 銅接合箔を有する混成集積回路
におけるアルミニウム線によるワイヤ−ボンディング
は、 特許第1574296号に記載されている。
【０００３】しかし、 信頼性を向上させるためのその表
面粗さについては何等検討されておらず、 ワイヤ−ボン
ディング強度のばらつきの原因は不明であった。また金
線のワイヤ−ボンディングについても特開平3-108347号
公報に記載されているが、 ボンダ−のツ−ルの形状につ
いて記載されているのみで量産製造したときのボンディ
ング不良の原因となる接合部面の粗さについてはなんら
検討されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ア
ルミニウム- 銅接合箔を有する混成集積回路にアルミニ
ウム線または金線をワイヤ−ボンディングを行うとき、
接続不良を起こしたり、接合強度がばらつたりして信頼
性が低いという問題があった。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、 接続不良やワイヤ−ボンディング信頼性の
高い接合が可能である接合部面を有する混成集積回路を
提供すること目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の混成集積回路
は、 金属基板上に絶縁材料を介してアルミニウム- 銅接
合箔を積層してなる積層物をエッチングして形成された
配線回路と素子がボンディングワイヤ−によって結合さ
れてなる混成集積回路において、 該ボンディングワイヤ
−がアルミニウム線または金線であって、該配線回路上
に形成されるワイヤ−ボンディング用アルミニウム接合
部面の表面の平均粗さが１０μｍ以下であることを特徴
とするものである。
【０００７】以下、本発明について、さらに詳細に説明
する。ここで言う表面の平均粗さとは、ＪＩＳ−Ｂ０６
０１によって定義されるものである。図１は本発明の実
施例の混成集積回路の断面図である。図２は本発明の実
施例に使用する積層物の断面図である。図２に示すよう
に厚さ0.3 〜5.０ｍｍのアルミニウム、 銅、 鉄、 ステン
レス系、 インバ−系金属基板１上に絶縁層２をもうけ
る。
【０００８】この絶縁層にはエポキシ樹脂、 ポリイミド
樹脂、 フェノ−ル樹脂、 アクリル樹脂等の各種樹脂また
は無機フィラ−充填樹脂、樹脂含浸ガラス布等を用い、
その厚みは４０から２００μｍが望ましい。そしてこの
絶縁層に５μｍ〜3.０ｍｍ厚みの銅箔４と１〜５００μ
ｍアルミニウム箔のクラッド箔３が設けられる。つぎ
に，このクラッド箔はエッチングされて、ボンディング
用のアルミニウム接合部面と部品搭載時の半田付け用の
銅箔部からなる回路部が形成される。
【０００９】このように形成されたアルミニウム接合部
面に片側が半導体８と接合されたアルミニウム線または
金線が接合される。この時、 アルミニウム接合部面を研
摩仕上げして、表面平均粗さを１０μｍ以下とする。こ
れに必要に応じて半導体チップ、 抵抗等のチップ部品を
搭載し、 半導体チップとアルミニウム接合部面との間に
３０〜５００μｍのアルミニウム線または１０〜３００
μｍの金線を超音波方式または溶融玉方式によりワイヤ
−ボンディング接合する。
【００１０】
【作用】このように、ワイヤ−ボンディング用アルミニ
ウム接合部面の表面を研磨仕上げして、その平均粗さを
１０μｍ以下に押さえることにより、半導体とアルミニ
ウム接合部面との間にワイヤ−ボンディングを行ったと
き、図３に示すようにボンディングワイヤ−の接合部が
アルミニウム接合部面と完全に溶着されるので、接合不
良を起こしたり、接合強度のばらつきが少なく、高いボ
ンディング信頼性を有する混成集積回路を提供すること
ができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図を用いて
具体的に説明する。 〔実施例１〕図１は本発明の実施例の混成集積回路の断
面図である。図２は本発明の実施例に使用する積層物の
断面図をである。図３は本発明の接合部面の断面のモデ
ル図である。図２に示すように厚さ0.３〜5.０ｍｍのア
ルミニウム、銅、鉄、ステンレス系またはインバ−系金
属基板１上に絶縁層２をもうける。この絶縁層にはエポ
キシ樹脂、 ポリイミド樹脂、 フェノ−ル樹脂、 アクリル
樹脂等の各種樹脂または無機フィラ−充填樹脂、 樹脂含
浸ガラス布等を用い、 その厚みは４０〜２００μｍが望
ましい。そして、この絶縁層に５μｍ〜3.０ｍｍ厚みの
銅箔４と１〜５００μｍのアルミニウム箔とのクラッド
箔３が設けられる。
【００１２】つぎに、このクラッド箔はボンディング用
のアルミニウム接合部面と部品搭載時の半田付け用の銅
箔部を有する回路がエッチングされる。このように形成
されたアルミニウム接合部面に、 片側が半導体８と接合
されたアルミニウム線または金線が接合される。この
時、 アルミニウム接合部面の表面の平均粗さを研磨仕上
げして１０μｍ以下とする。これに必要に応じて半導体
チップ、 抵抗等のチップ部品を搭載し、 半導体チップと
アルミニウム接合部面間に３０〜５００μｍのアルミニ
ウム線または１０〜３００μｍの金線を超音波方式また
は溶融玉方式によりワイヤ−ボンディング接合する。
【００１３】図２に示すように５００ｍｍ×５００ｍｍ
のアルミニウム板（1.０ｍｍ厚）を金属基板１として、
この上に厚み１００μｍのエポキシ樹脂含浸ガラス布を
塗布して絶縁層２が形成され，さらに圧延性アルミニウ
ム箔４０μｍと電解メッキ製銅箔８５μｍの接合箔５を
積層して積層物を形成した。
【００１４】これを塩化第二鉄でエッチングして配線回
路を形成した後、 さらにレジストを塗布した後、アルカ
リエッチングして銅回路３とアルミニウム接合部面４’
を形成した。このアルミニウム接合部面の表面を角田社
製ブラシ「ウルトラファイン」羽布により研磨仕上げし
た。これを表面粗さ計（品名；小坂研究所製「サ−フコ
−ダ−」）にて表面粗さを測定した結果、その平均粗さ
はRz＝2.5 μｍであった。この後、半導体チップを搭載
し、３０μｍのアルミニウム線にて10,000本、ワイヤ−
ボンディングを施した。その結果、 ワイヤ−ボンディン
グの不良は認められなかった。
【００１５】〔実施例２〕ベ−ス金属が５００ｍｍ×５
００ｍｍの銅板（1.０ｍｍ厚）の上に絶縁層が厚み２０
０ｍｍの無機フィラ−充填エポキシ樹脂が塗布され、 さ
らにアルミニウム４０μｍと、銅８５μｍの圧延クラッ
ド箔が貼り合わさった金属基板を用いて、任意にアルミ
ニウム−銅クラッド箔をエッチングし、所望の配線回路
を形成した。これを表面粗さ計にて測定した結果、 その
平均粗さはRz＝6.3 μｍであった。この後、半導体チッ
プを搭載し、２５μｍの金線にて10,000本ワイヤ−ボン
ディングを施した。その結果、 ワイヤ−ボンディングの
不良は認められなかった。
【００１６】〔実施例３〕ベ−ス金属が５００ｍｍ×５
００ｍｍのステンレス板（1.５μｍ）上に、絶縁層とし
て、厚み１００μｍのポリイミド樹脂が塗布され、 さら
にアルミニウム４０μｍと、銅８５μｍの圧延クラッド
箔が貼り合わさった金属基板を用いて、 アルミニウム−
銅クラッド箔をエッチングして、所望の配線回路を形成
した。これを表面粗さ計にて測定した結果、その平均粗
さはRz＝9.2 μｍであった。この後、半導体チップを搭
載し、３００μｍのアルミニウム線にて10,000本、ワイ
ヤ−ボンディングを施した。その結果、 ワイヤ−ボンデ
ィングの不良は認められなかった。
【００１７】〔比較例１〕まず実施例１と同様に、アル
ミニウム−銅接合箔が貼り合わさったエポキシ樹脂含浸
ガラス布絶縁金属基板で、 アルミニウム−銅接合箔をエ
ッチングして、所望の回路を形成した。但しこのときは
アルミニウム表面の整面研磨は行わなかった。これを表
面粗さ計にて測定したところ、 平均粗さはRz＝20μｍで
あった。この後、半導体チップを搭載し、３０μｍのア
ルミニウム線にて10,000本，ワイヤ−ボンディングを施
した。その結果、 ワイヤ−ボンディングの不良個数は６
０本と多発した。
【００１８】〔比較例２〕実施例２と同様に、 アルミニ
ウム銅接合箔が貼り合わさった無機フィラ−充填エポキ
シ樹脂絶縁金属基板で、 アルミニウム−銅接合箔をエッ
チングして、所望の回路を形成した。但し、このときは
アルミニウム表面の整面研磨は行わなかった。これを表
面粗さ計にて測定したところ、平均粗さはRz＝12μｍで
あった。この後半導体チップを搭載し、２５μｍの金線
にて10,000本、ワイヤ−ボンディングを施した。その結
果、 ワイヤ−ボンディングの不良個数は４０本と多発し
た。
【００１９】〔比較例３〕実施例３と同様に、アルミニ
ウム銅接合箔が貼り合わさったポリイミド樹脂絶縁金属
基板で、アルミニウム−銅接合箔をエッチングして、所
望の回路を形成した。但しこのときはアルミニウム表面
の整面研磨は行わなかった。これを表面粗さ計にて測定
したところ、 平均粗さはRz＝30μｍであった。この後，
半導体チップを搭載し、２５μｍの金線にて10,000本、
ワイヤ−ボンディングを施した。その結果、 ワイヤ−ボ
ンディングの不良個数は８０本と多発した。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、 のワイヤ−ボンディン
グ用アルミニウム接合部面の表面粗さを１０μｍ以下に
押さえることにより、 アルミニウム線及び金線のワイヤ
−ボンディング不良の発生を防ぎ、ワイヤ−ボンディン
グ信頼性の高い混成集積回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の混成集積回路の断面図であ
る。
【図２】本発明の実施例に用いる積層物の断面図であ
る。
【図３】本発明の接合部面の断面のモデル図である。
【図４】比較例の接合不良の状態を示す接合部面の断面
モデル図である。
【符号の説明】
１ 金属板 ２ 絶縁層 ３ 銅箔 ４ アルミニウム箔 ４’アルミニウム接合部面 ５ アルミニウム−銅接合箔 ６ 半田 ７ ヒ−トスプレッダ− ８ 半導体 ９ アルミニウム線、 または金線 １１ アルミニウム接合部面 １２ 非溶着部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属基板上に絶縁材料を介してアルミニ
    ウム- 銅接合箔を積層してなる積層物をエッチングして
    形成された配線回路と素子がボンディングワイヤ−によ
    って結合されてなる混成集積回路において、該ボンディ
    ングワイヤ−がアルミニウム線または金線であって、該
    配線回路上に形成されるワイヤ−ボンディング用アルミ
    ニウム接合部面の表面の平均粗さが１０μｍ以下である
    ことを特徴とする混成集積回路
JP3206151A 1991-07-24 1991-07-24 混成集積回路 Pending JPH0529371A (ja)

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JP3206151A JPH0529371A (ja) 1991-07-24 1991-07-24 混成集積回路
EP01100741A EP1132961B1 (en) 1991-07-24 1992-07-23 Method for producing a circuit substrate having a mounted semiconductor element
DE69233801T DE69233801D1 (de) 1991-07-24 1992-07-23 Verfahren zur Herstellung eines Schaltungssubstrates mit einem montierten Halbleiterelement
EP92112599A EP0525644A1 (en) 1991-07-24 1992-07-23 Circuit substrate for mounting a semiconductor element
SG1996000237A SG54988A1 (en) 1991-07-24 1992-07-23 Circuit substrate for mounting a semiconductor
US07/917,971 US5362926A (en) 1991-07-24 1992-07-24 Circuit substrate for mounting a semiconductor element

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017041514A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2020506297A (ja) * 2017-01-16 2020-02-27 イルジン マテリアルズ カンパニー リミテッドＩｌｊｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． キャリア箔付き極薄銅箔

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JP2017041514A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2020506297A (ja) * 2017-01-16 2020-02-27 イルジン マテリアルズ カンパニー リミテッドＩｌｊｉｎ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． キャリア箔付き極薄銅箔

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