JPS5928553A - 耐食性アルミニウム配線材料 - Google Patents
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- H01L2224/48505—Material at the bonding interface
- H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
- H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
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- H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
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- H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
- H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
- H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
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- H01L2224/8512—Aligning
- H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
- H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
- H01L2224/8518—Translational movements
- H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
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- H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
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- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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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】
(発明の対象)
本発明は新規なアルミニウム合金からなる重子材料及び
それを用いた半導体装置に関する。
それを用いた半導体装置に関する。
(従来技術)
従来、半導体素子上に形成されfCAt蒸着膜からなる
配線膜と外部リードとの接続はA u <m線が用いら
れ、そのボールボンデング法による熱圧着によって行わ
れている。近年、Au、rかの代りに安価なA7細線を
1史用する検討が1−jわ扛ている。しかシフ、エポキ
シ樹脂等の合成1′市脂によって刺止きれる半導体装置
では、Az=*rl線やAt蒸、78膜に腐食が生じる
ことが問題となっていた。捷た、At蒸M膜も同様の問
題が生じることが懸念芒れる。
配線膜と外部リードとの接続はA u <m線が用いら
れ、そのボールボンデング法による熱圧着によって行わ
れている。近年、Au、rかの代りに安価なA7細線を
1史用する検討が1−jわ扛ている。しかシフ、エポキ
シ樹脂等の合成1′市脂によって刺止きれる半導体装置
では、Az=*rl線やAt蒸、78膜に腐食が生じる
ことが問題となっていた。捷た、At蒸M膜も同様の問
題が生じることが懸念芒れる。
即ち、合成樹脂とA4細線及びAt蒸着膜との界面f’
)i@シて水分が侵入するため、合成(q1脂中に含1
れる塩素イオンやアミンが遊離し、こ肛らがAt、↑曲
線及びAt蒸着膜の腐食を促進するものと考えられる。
)i@シて水分が侵入するため、合成(q1脂中に含1
れる塩素イオンやアミンが遊離し、こ肛らがAt、↑曲
線及びAt蒸着膜の腐食を促進するものと考えられる。
改良されf A t 1111,1ltillとして、
CU 3〜5−1’i ig%を含むA、t−Cu合金
が特開昭56−16647号公報で知られているが、A
tに対するcuの添加によっても合成本’tt脂に対す
る耐食性の向上(は得らgない。
CU 3〜5−1’i ig%を含むA、t−Cu合金
が特開昭56−16647号公報で知られているが、A
tに対するcuの添加によっても合成本’tt脂に対す
る耐食性の向上(は得らgない。
また、改良されfCAt蒸着膜として、MnO,05〜
61’R,量%を含むA4合金が特開昭51−1429
88号公報で知ら汎ているが、Mn((添カ■したAt
蒸着膜では、Δ1nはAt、lニジ比較的活性な卑な金
属であるため、光面が厚い酸化膜で被われ、Atワイヤ
との接合性(ボンダビリティ)が悪くなるという問題が
ある。
61’R,量%を含むA4合金が特開昭51−1429
88号公報で知ら汎ているが、Mn((添カ■したAt
蒸着膜では、Δ1nはAt、lニジ比較的活性な卑な金
属であるため、光面が厚い酸化膜で被われ、Atワイヤ
との接合性(ボンダビリティ)が悪くなるという問題が
ある。
(発明の要点)
(1)発明の目的
本発明の目的はボンダビリティを低めることなく面1食
性のより優扛たアルミニウム電子材料を提供するにある
。更に、本発明の目的は樹脂に対する耐食性がより優れ
たAt合金を用いた半導体装置を提供するにある。
性のより優扛たアルミニウム電子材料を提供するにある
。更に、本発明の目的は樹脂に対する耐食性がより優れ
たAt合金を用いた半導体装置を提供するにある。
(2) 発明の説明
本発明は、アルミニウムを主成分とし、これに貴金属を
含む合金からなり、前記霞金属の含有量が初晶アルミニ
ウムを有する共晶点以下であること全特徴とする耐食性
アルミニウム電子材料にある。
含む合金からなり、前記霞金属の含有量が初晶アルミニ
ウムを有する共晶点以下であること全特徴とする耐食性
アルミニウム電子材料にある。
アルミニウムは大気中では安定な不動態皮膜が形成され
易く、一般には耐食性が良好な金属である。しかし、A
tは樹脂でパッケージされている半導体装置のように樹
脂に接触している場合には、樹脂中に含まれる塩素イオ
ンやアミンにより不・’iij態皮膜が破壊され、腐食
を受ける。そこで本発明者等げAt(7)8食原因につ
いて検討した結果、Atに、Atよりもきわめて水素過
電圧が小さい貴金属を含有σせることにより腐爬會防止
できることケ見い出した。Atより水累過市、圧がきわ
めて小さい霞金属とAtとの合金は、最、初Atが溶解
しtとしても、水素過電圧の小豆い貴金属が11う気化
学的に責であるため衣面部に一縮場れる。従って合金の
溶解が進むにつれて合金自体の水素過rh;圧が漸次小
ζくなり、合金の電位がStになるので合金自体の不動
態化が起るものと考、舜−ら才りる。
易く、一般には耐食性が良好な金属である。しかし、A
tは樹脂でパッケージされている半導体装置のように樹
脂に接触している場合には、樹脂中に含まれる塩素イオ
ンやアミンにより不・’iij態皮膜が破壊され、腐食
を受ける。そこで本発明者等げAt(7)8食原因につ
いて検討した結果、Atに、Atよりもきわめて水素過
電圧が小さい貴金属を含有σせることにより腐爬會防止
できることケ見い出した。Atより水累過市、圧がきわ
めて小さい霞金属とAtとの合金は、最、初Atが溶解
しtとしても、水素過電圧の小豆い貴金属が11う気化
学的に責であるため衣面部に一縮場れる。従って合金の
溶解が進むにつれて合金自体の水素過rh;圧が漸次小
ζくなり、合金の電位がStになるので合金自体の不動
態化が起るものと考、舜−ら才りる。
本発明のA4合金にそれ自体酸化皮膜全形成しにくい責
な金属を含むので、同相接合にも・けるボンダビリティ
がA7のそれと同程度のものが得られる。
な金属を含むので、同相接合にも・けるボンダビリティ
がA7のそれと同程度のものが得られる。
(3)貴金属
Atより水素過電圧がきわめて小埒い貴金属として、白
金(Pi)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Tth)
、イリジウム(Ir)、オスミウム(Qs)、ルテニウ
ム(Ru )l金(Au )及び欽(Ag)があり、こ
nらの1種以上を含むことができる。こnらの貴金属は
、その他の金属に比らべて水素過′ルL圧がきわめて小
さく、それ自体きわめて優れた耐食性を有するので、A
t合金表面への不動態皮膜の形成が促進さ扛、耐食性を
顕著に向上させる。特に、pd、p’、t、ll(、u
がfl、’ n %pdが最も良い。
金(Pi)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Tth)
、イリジウム(Ir)、オスミウム(Qs)、ルテニウ
ム(Ru )l金(Au )及び欽(Ag)があり、こ
nらの1種以上を含むことができる。こnらの貴金属は
、その他の金属に比らべて水素過′ルL圧がきわめて小
さく、それ自体きわめて優れた耐食性を有するので、A
t合金表面への不動態皮膜の形成が促進さ扛、耐食性を
顕著に向上させる。特に、pd、p’、t、ll(、u
がfl、’ n %pdが最も良い。
2規定の硫酸浴液中における水素過電圧を小さいj(旧
から並べると以下のとおりである。iJ dlI)t、
R+u、&O8,I r、 FLh、Au、Ag。
から並べると以下のとおりである。iJ dlI)t、
R+u、&O8,I r、 FLh、Au、Ag。
Ni、W、 Mll Fe、Cr、Cu、S i、Ti
。
。
ht、Mnc+
(4)含有量
Atよシ水累過電圧がl」・さい貴金属の含有量は、初
晶Atを有する共晶点以下でなければならない。
晶Atを有する共晶点以下でなければならない。
水素過1d圧の小さい貴金属とAtとの化合物が初晶と
して晶出すると粗大なものになり、その後の塑性加工で
は晶出物は細η)くなシにくい。At基地は軟いので硬
い金属は塑性加工で分断されにくいためである。その定
め、水素過電圧の小さい貴金属は初晶Atを含む共晶点
以下であ扛ば共晶として細かく晶出し、塑性加工性の高
いものが得ら扛、更に固41接合における高い接合性が
得られる。
して晶出すると粗大なものになり、その後の塑性加工で
は晶出物は細η)くなシにくい。At基地は軟いので硬
い金属は塑性加工で分断されにくいためである。その定
め、水素過電圧の小さい貴金属は初晶Atを含む共晶点
以下であ扛ば共晶として細かく晶出し、塑性加工性の高
いものが得ら扛、更に固41接合における高い接合性が
得られる。
特に、塑性加工性及び接合性の高いものを得るには1棟
又は2種以上の総量で0.01〜10重量%が好ましく
、高い耐食性、塑性加工性及び同相で接合するボンダビ
リティ金有するAt合金を得るには1棟又は2棟以上の
総量で0.05〜3軍量%が好ましい。各二元合金の共
晶点は、重量でP d 25%、Pt9.0%、Au5
.0%、Ag70.5%である。
又は2種以上の総量で0.01〜10重量%が好ましく
、高い耐食性、塑性加工性及び同相で接合するボンダビ
リティ金有するAt合金を得るには1棟又は2棟以上の
総量で0.05〜3軍量%が好ましい。各二元合金の共
晶点は、重量でP d 25%、Pt9.0%、Au5
.0%、Ag70.5%である。
(5)合成樹脂
本発明のAt合金は合成樹脂に接触して使用されるもの
に好適である。合成樹脂は大気中の水分と反応して塩素
イオン、アミン等の腐食性物質を遊離し、金属全腐食す
る。本発明のAt合金は合成樹脂で掴止さ7.シるレジ
ンモールド型半導体装置のボールボンデング用ワイヤ及
び配線膜に好適である。
に好適である。合成樹脂は大気中の水分と反応して塩素
イオン、アミン等の腐食性物質を遊離し、金属全腐食す
る。本発明のAt合金は合成樹脂で掴止さ7.シるレジ
ンモールド型半導体装置のボールボンデング用ワイヤ及
び配線膜に好適である。
この種の半導体装置には、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、付加型ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリバラビニルフェノー
ル樹脂などの熱硬化性樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレ
ンスルフィド。
脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、付加型ポリ
イミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリバラビニルフェノー
ル樹脂などの熱硬化性樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレ
ンスルフィド。
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエーテ
ル、ポリエステル、ポリアミドエーテル。
ル、ポリエステル、ポリアミドエーテル。
ポリアミドエステルなどの熱可塑性樹脂が用いらnる。
半導体装置用封止材料としてはエポキシ樹脂が特に好ま
しい。
しい。
(6)ポールボンデング用ワイヤ
本発明のAt合金からなる極細線はその先端にボールを
形成し、そのボールを半導体素子上に形成された配線膜
に固相接合し、他端を外部リード端子に固相接合するポ
ールボンデング用ワイヤに41効である。
形成し、そのボールを半導体素子上に形成された配線膜
に固相接合し、他端を外部リード端子に固相接合するポ
ールボンデング用ワイヤに41効である。
極細線は直径10〜100μmが好ましい。合金中の金
属間化合物は直径1μm以下が好ましく、特に、サブミ
クロンとなるようにするのが好ましい。このような1t
ヌハ刊線においては、金属間化合物が大きな塊シとして
存在すると[r3」じ畠退刀日;【(でも重重食性の向
上に対する効果が小さい。
属間化合物は直径1μm以下が好ましく、特に、サブミ
クロンとなるようにするのが好ましい。このような1t
ヌハ刊線においては、金属間化合物が大きな塊シとして
存在すると[r3」じ畠退刀日;【(でも重重食性の向
上に対する効果が小さい。
ナブミクロンの微細な金属間化合物全形成させるには6
解後の塑性カ11工によって行うことができるが、特に
その化合物の大きさは溶解後の溶湯の冷却速度によって
大きな影響を受けるので、浴湯からの急冷によって微細
な金属間化合物とすることができる。溶湯からの冷却蓮
度は20c/秒以上が好ましい。冷却手段は水冷銅鋳型
を使用する方法、溶湯全水冷鋳型で凝固し、その直後水
冷して連続鋳造する方法等によって行うことができる。
解後の塑性カ11工によって行うことができるが、特に
その化合物の大きさは溶解後の溶湯の冷却速度によって
大きな影響を受けるので、浴湯からの急冷によって微細
な金属間化合物とすることができる。溶湯からの冷却蓮
度は20c/秒以上が好ましい。冷却手段は水冷銅鋳型
を使用する方法、溶湯全水冷鋳型で凝固し、その直後水
冷して連続鋳造する方法等によって行うことができる。
ワイヤの太きは、添〃口する合金元素の棟類によって異
なるが、7時に直径20〜70μmが好ましい。コ17
)中で、特に比抵抗等全考慮してワイヤ径が選定さnる
。
なるが、7時に直径20〜70μmが好ましい。コ17
)中で、特に比抵抗等全考慮してワイヤ径が選定さnる
。
ワイヤは前述のように合金元素金含むので、焼なましさ
でしたものが好ましい。焼なまし温度は、再結晶謳度以
上であることが好ましく、特に弾性変形しない程度に
−一゛ 主弁全焼なましするのが′好ましい。ワイヤは局部的に
硬さが異なるとボンデングにおいて局部的な変形を生じ
るので、ボール形成において局部的な加熱金堂け、局部
的な軟化が生じないように全体に同じ硬さを有するよう
に軟化していることが好ましい。焼なまし温度は、15
0〜600Cが好ましい。焼なましは非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。最終焼な1しは150〜300C
が好ましい。
でしたものが好ましい。焼なまし温度は、再結晶謳度以
上であることが好ましく、特に弾性変形しない程度に
−一゛ 主弁全焼なましするのが′好ましい。ワイヤは局部的に
硬さが異なるとボンデングにおいて局部的な変形を生じ
るので、ボール形成において局部的な加熱金堂け、局部
的な軟化が生じないように全体に同じ硬さを有するよう
に軟化していることが好ましい。焼なまし温度は、15
0〜600Cが好ましい。焼なましは非酸化性雰囲気中
で行うのが好ましい。最終焼な1しは150〜300C
が好ましい。
ワイヤは加工したままのものを回路素子に接合するとき
に焼なましすることができるがζ予め焼な1しさnたも
のをボンデングする方がはるかに能率的である。
に焼なましすることができるがζ予め焼な1しさnたも
のをボンデングする方がはるかに能率的である。
ワイヤは、室温の比抵抗が15μΩ・Qn以下のものが
好ましい。
好ましい。
(′I) ポール形成
ボールボンデングにおけるボールは、キャピラリーに保
持されたワイヤ先端を゛放電、水素火炎。
持されたワイヤ先端を゛放電、水素火炎。
フラズマ、アーク、レーザービーム等の〃111手段に
よって溶融し、自らの表面張力によって形成さ1する。
よって溶融し、自らの表面張力によって形成さ1する。
特に、ワイヤ自体と他の電極との間(で■空又(1不活
性ガス雰囲気中で、アーク放電又(は火花放電ケ起させ
る方法によればボールを短時間で形成をせ、酸化膜の形
成全防止でへるので、好せしい。このアーク放電又は火
花放電にワイヤ’Krマイナスとして行うことによりそ
の表面に酸化膜のない清浄なボールができ、かつ(f”
fi心のないボールが形成きれる。tた、アーク放電又
は火花放電において正及び負の少なくとも一方のパルス
電流を流すこともでき、このパルス電流によってポール
形成に必要な適正なアーク又は火花発生時間全コントロ
ールすることができる。正負の電θ1tヲ流す場合には
、ワイヤ表面のクリーニングに必要なH>間とポール形
成に必要な時間と全正負の時間比kVえることによって
コントロールすることができる。
性ガス雰囲気中で、アーク放電又(は火花放電ケ起させ
る方法によればボールを短時間で形成をせ、酸化膜の形
成全防止でへるので、好せしい。このアーク放電又は火
花放電にワイヤ’Krマイナスとして行うことによりそ
の表面に酸化膜のない清浄なボールができ、かつ(f”
fi心のないボールが形成きれる。tた、アーク放電又
は火花放電において正及び負の少なくとも一方のパルス
電流を流すこともでき、このパルス電流によってポール
形成に必要な適正なアーク又は火花発生時間全コントロ
ールすることができる。正負の電θ1tヲ流す場合には
、ワイヤ表面のクリーニングに必要なH>間とポール形
成に必要な時間と全正負の時間比kVえることによって
コントロールすることができる。
クリーニングに必要な時間は全放電時間の10〜30%
が好ましい。
が好ましい。
ポール形成における加熱溶融万囲気は非酸化性雰囲気が
好ましい。特に、不活性ガス中に少量、好ましくは5〜
15体積%の還元性ガス(例えば水素ガス)を含むもの
が好ましい。特に、水素ガスを5〜15体積%を含むア
ルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
好ましい。特に、不活性ガス中に少量、好ましくは5〜
15体積%の還元性ガス(例えば水素ガス)を含むもの
が好ましい。特に、水素ガスを5〜15体積%を含むア
ルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
ボール径はワイヤ径の1.5〜4倍が好ましく、特に2
.5〜3.5倍が好捷しい。
.5〜3.5倍が好捷しい。
(8)ボンデング
ボンデングには、ポールボンデング及びウェッジボンデ
ングがあシ、超音波接合又は熱圧着によって行われるが
、回路素子が半導体素子である場合は、接合間隔に制限
があるので、ポールボンデングが好ましく、外部端子の
場合は、高能率のウェッジボンデングが好ましい。
ングがあシ、超音波接合又は熱圧着によって行われるが
、回路素子が半導体素子である場合は、接合間隔に制限
があるので、ポールボンデングが好ましく、外部端子の
場合は、高能率のウェッジボンデングが好ましい。
回路素子に接合後のワイヤはキャピラリーに保持された
形で引っ張ることによって回路素子の接合部近傍で切断
される。
形で引っ張ることによって回路素子の接合部近傍で切断
される。
ワイヤは前述のように細径なので、これを保護するため
に半導体素子とワイヤと外部端子の一部を樹脂の他にセ
ラミックスで被うことが行わnる。
に半導体素子とワイヤと外部端子の一部を樹脂の他にセ
ラミックスで被うことが行わnる。
樹脂は液体を注型(キャスティング)又は成形(モール
ド)し硬化させ、セラミックスは通常の方法でキャップ
シール接合される。
ド)し硬化させ、セラミックスは通常の方法でキャップ
シール接合される。
(9)配線膜
本発明のA4合金η・らなる薄膜は半導体素子の外部リ
ードへの接続+L+fM子とする配線膜に特に有効であ
る。薄膜の形成には蒸着、スパッタリング等の従来方法
が用いられる。配線膜は幅約数〜数十μm、厚さ数μm
を有する。
ードへの接続+L+fM子とする配線膜に特に有効であ
る。薄膜の形成には蒸着、スパッタリング等の従来方法
が用いられる。配線膜は幅約数〜数十μm、厚さ数μm
を有する。
実施例1
純度99.99%の純A7及び純度99.9%の1)
dを用い、Pd含有和0,0.01,0.1,0.5゜
1.5,7.1oM量%のA7合金を、水冷銅鋳型を用
い、Ar雰囲気中でアーク溶解によって溶解した。次い
で合金中のp d ?合金中に均一に同浴をせるため5
80Cで24時間加熱するノーキング処理音節した後急
冷し、580tl?で2時間加熱する焼鈍を間に入れて
室温で圧延又はスェージングによシ厚芒1陥の板及び直
径1間の線を各々製造した。加工後、いず扛も200C
で最終焼鈍を施した。なお、7%及び10%のPdを含
むA4合金は前述の圧延及びスェージング加工がPd郊
:のより少ないものに比らべ困難でめった。
dを用い、Pd含有和0,0.01,0.1,0.5゜
1.5,7.1oM量%のA7合金を、水冷銅鋳型を用
い、Ar雰囲気中でアーク溶解によって溶解した。次い
で合金中のp d ?合金中に均一に同浴をせるため5
80Cで24時間加熱するノーキング処理音節した後急
冷し、580tl?で2時間加熱する焼鈍を間に入れて
室温で圧延又はスェージングによシ厚芒1陥の板及び直
径1間の線を各々製造した。加工後、いず扛も200C
で最終焼鈍を施した。なお、7%及び10%のPdを含
むA4合金は前述の圧延及びスェージング加工がPd郊
:のより少ないものに比らべ困難でめった。
5%以下のP d ffi含むA7合金の加工性はいず
れも純A7よりもわずかに劣る程度で、容易に加工する
ことができる。
れも純A7よりもわずかに劣る程度で、容易に加工する
ことができる。
第1図はAt−1%Pd合金の倍率20,000の顕微
鏡写真である。組織の中の白い部分がA4−pd金属間
化合物であり、その大きさは太きいものが直径約1μm
1小さいものが直径約0.2μm″cあり、きわめて微
細で、マトリックス中に均一に分散していることがわか
る。
鏡写真である。組織の中の白い部分がA4−pd金属間
化合物であり、その大きさは太きいものが直径約1μm
1小さいものが直径約0.2μm″cあり、きわめて微
細で、マトリックス中に均一に分散していることがわか
る。
第2図は、1100ppの塩素イオンを含むpH3の硫
酸溶液(20tZ′)中で測定したAt−1%I’ d
合金と純Atの分極曲線である。純Atは、E圧が商く
なる程電流密度が壇太し鳥食量が増加するのに対し、本
発明のAt−1%Pd合金は電圧が増加しても電流密度
が増大せず逆に減少する領域すなわち不jXII態領域
(斜線部分)が存在することがわかる。この領域は合金
表面に不動態皮膜が形成式れることを意味する。
酸溶液(20tZ′)中で測定したAt−1%I’ d
合金と純Atの分極曲線である。純Atは、E圧が商く
なる程電流密度が壇太し鳥食量が増加するのに対し、本
発明のAt−1%Pd合金は電圧が増加しても電流密度
が増大せず逆に減少する領域すなわち不jXII態領域
(斜線部分)が存在することがわかる。この領域は合金
表面に不動態皮膜が形成式れることを意味する。
同様に、0.01,0.1,0.5,5.7及び10%
のPdを含む合金の場合も不動態領域が存在することが
認められ、更にPd量が多いほど不動態領域が広がるこ
とがわかった。
のPdを含む合金の場合も不動態領域が存在することが
認められ、更にPd量が多いほど不動態領域が広がるこ
とがわかった。
第2図に示す分極曲線からA1算した腐食速度は純Aj
(99,99努、以上)が約0.005闘/年。
(99,99努、以上)が約0.005闘/年。
及び1%Pd合金が0.0011mm/年であり、本発
明合金の腐食宋度は純Atの5分の1で、きわめて腐食
敏が少ないことがわかる。
明合金の腐食宋度は純Atの5分の1で、きわめて腐食
敏が少ないことがわかる。
前述と同様に、小量で1努+Si、、1’!?・NI及
び1%M g k含むAt合金の板全製遺し、こ7Lら
の合金についても分極曲線を求めた。各分極曲線ビいず
nも純Atと同様の曲線を示し、それらの曲線から年間
腐食−:を求めた結果、それぞれ0005配/年、0.
004+nm/年及び0.007y+Im/年であった
。分極面+li!は、面イ青1(7712を有する試料
全塩素イオン10100pp含むpH3の硫酸溶液中(
25C)で測定したものである。
び1%M g k含むAt合金の板全製遺し、こ7Lら
の合金についても分極曲線を求めた。各分極曲線ビいず
nも純Atと同様の曲線を示し、それらの曲線から年間
腐食−:を求めた結果、それぞれ0005配/年、0.
004+nm/年及び0.007y+Im/年であった
。分極面+li!は、面イ青1(7712を有する試料
全塩素イオン10100pp含むpH3の硫酸溶液中(
25C)で測定したものである。
実施例2
いずれも1重量%のSi、PL、Pd、R,h。
Ru、Os及びAu2含むAt合金を実施例1と同様に
アーク溶解し、実施例1と同様にしてスェージング加工
後、線引き焼鈍全く9返すことによシ直径50μmのワ
イヤを製造した。合金元素としていずれも99.99%
以上の純度を有するものを用いた。扁3〜9は本発明合
金及びA2のA4−1%Si合金は比較のものである。
アーク溶解し、実施例1と同様にしてスェージング加工
後、線引き焼鈍全く9返すことによシ直径50μmのワ
イヤを製造した。合金元素としていずれも99.99%
以上の純度を有するものを用いた。扁3〜9は本発明合
金及びA2のA4−1%Si合金は比較のものである。
表は、各ワイヤについて、85C及び湿度90%の雰囲
気中で1000時間保持による高温多湿試験後の引張試
験による伸び率及びその試験前の伸び率を示すものであ
る。
気中で1000時間保持による高温多湿試験後の引張試
験による伸び率及びその試験前の伸び率を示すものであ
る。
表
表に示すように、本発明のA3〜8のA4合金の純At
及び1%Si合金に比らべ試験後の伸び率がいずれも高
いことがわかる。
及び1%Si合金に比らべ試験後の伸び率がいずれも高
いことがわかる。
同様に、p t、l)d、 Rh、几u、Qs及びAu
の含有量ヲ各々0.1,0.5.5%にしたA7合金か
らなる直径50μmのワイヤについて試験した結果、い
ずれも1%含有A、 を合金と同程度の伸び率であった
。
の含有量ヲ各々0.1,0.5.5%にしたA7合金か
らなる直径50μmのワイヤについて試験した結果、い
ずれも1%含有A、 を合金と同程度の伸び率であった
。
実施例3
第3図は、実施例2で製作した直径50μmの純A4.
At−1%3i及びA7−1%l) d合金からなるワ
イヤを用いた代表的なレジ/モールド型半導体装置の断
面図である。このレジンモールド型半導体装置を各ワイ
ヤについて50個製作した。各ワイヤはボール形成前に
いずれも200〜300Cで最終焼鈍した不完全焼鈍し
たもの音用いた。
At−1%3i及びA7−1%l) d合金からなるワ
イヤを用いた代表的なレジ/モールド型半導体装置の断
面図である。このレジンモールド型半導体装置を各ワイ
ヤについて50個製作した。各ワイヤはボール形成前に
いずれも200〜300Cで最終焼鈍した不完全焼鈍し
たもの音用いた。
各Atワイヤ1はA4蒸着膜8が設けられた半導体素子
3にボールボンデングされ、Agめっき層10が設けら
れたリードフレーム4にウエッジボンデングされる。ボ
ールボンデングさ扛だ後、5t()を等の保護皮膜13
が設けら扛、その後型を使って液状のエポキシ樹脂を流
し込み、硬化させることによ9図の半導体装置が形成さ
れる。リードフレームににCu又はFe−42%Ni合
金が用いられる。
3にボールボンデングされ、Agめっき層10が設けら
れたリードフレーム4にウエッジボンデングされる。ボ
ールボンデングさ扛だ後、5t()を等の保護皮膜13
が設けら扛、その後型を使って液状のエポキシ樹脂を流
し込み、硬化させることによ9図の半導体装置が形成さ
れる。リードフレームににCu又はFe−42%Ni合
金が用いられる。
ボンデングのためのボール7の形成は第4図に示すよう
にキャピラリー2にktワイヤを押し出し、火花放電に
よる方法によって行われる。前述の各A7ワイヤを、真
空排気した後、7%(体積)の水素を含むArガス雰囲
気で置換した雰囲気中で、100OV、1〜5Aの放電
条件でワイヤ1と電極5との間に1ミリ秒以下の短時間
放電させて、その先端に真球のボールを形成させた。放
電は、Wからなる電極5とワイヤとの間で行われる。
にキャピラリー2にktワイヤを押し出し、火花放電に
よる方法によって行われる。前述の各A7ワイヤを、真
空排気した後、7%(体積)の水素を含むArガス雰囲
気で置換した雰囲気中で、100OV、1〜5Aの放電
条件でワイヤ1と電極5との間に1ミリ秒以下の短時間
放電させて、その先端に真球のボールを形成させた。放
電は、Wからなる電極5とワイヤとの間で行われる。
放電は得られたボールは第5図に示すようにキャピラリ
ー2によって半導体素子上に形成されたA /、蒸着膜
8にワイヤと蒸着膜との摩擦によって行う超音波接合に
よってボールボンデング+行い、次いで、他端を同じく
キャピラリー2によってリードフレーム4のAgめっき
層に同じく超音波接合によつ−Cウエッジボボンデング
行った。この超音波接合による本発明合金の接合1ター
は純Atワイヤと同程度であり、優nていた。
ー2によって半導体素子上に形成されたA /、蒸着膜
8にワイヤと蒸着膜との摩擦によって行う超音波接合に
よってボールボンデング+行い、次いで、他端を同じく
キャピラリー2によってリードフレーム4のAgめっき
層に同じく超音波接合によつ−Cウエッジボボンデング
行った。この超音波接合による本発明合金の接合1ター
は純Atワイヤと同程度であり、優nていた。
この方法によって得ら九た本発明合金からなるボールは
わずかにワイヤバ1方向に長いた壕と形のものが形成芒
れたが、良好な真球に近いものであった。本発明合金の
ボールは表面に光沢があり、更にきわめて滑らかで、ワ
イヤ自体の硬さとほぼ等しく、図に示すようにきnいな
ループ状のボンデングが得られることが確認された。!
、た、クエツジボンデング後のワイヤの切断はキャピラ
リー2を持ち上げて引張ることによって行わ肚るが、そ
の切断もワイヤが軟いためきわめて容易で、史にその引
張りによってボンデング部分を剥離するようなことも全
く起らなかった。
わずかにワイヤバ1方向に長いた壕と形のものが形成芒
れたが、良好な真球に近いものであった。本発明合金の
ボールは表面に光沢があり、更にきわめて滑らかで、ワ
イヤ自体の硬さとほぼ等しく、図に示すようにきnいな
ループ状のボンデングが得られることが確認された。!
、た、クエツジボンデング後のワイヤの切断はキャピラ
リー2を持ち上げて引張ることによって行わ肚るが、そ
の切断もワイヤが軟いためきわめて容易で、史にその引
張りによってボンデング部分を剥離するようなことも全
く起らなかった。
以上のようにして製作した各50個のレジンモールド型
半導体装置i、120C,2気圧の水蒸気中に160時
間放置するプレツシャクツカーテス)(PC’l’)試
験し、リード線の腐食断線、素子の誤動作等による不良
率を測定した。その結果を第6図に示す。図よシ純At
及びAt−1%Si合金からなるものはいずれも5〜1
0%の不良率が生じたのに対し、本発明のAt−1%P
d合金からなるものは0.2%程度の不良率であシ、著
しく耐食性が優れていた。
半導体装置i、120C,2気圧の水蒸気中に160時
間放置するプレツシャクツカーテス)(PC’l’)試
験し、リード線の腐食断線、素子の誤動作等による不良
率を測定した。その結果を第6図に示す。図よシ純At
及びAt−1%Si合金からなるものはいずれも5〜1
0%の不良率が生じたのに対し、本発明のAt−1%P
d合金からなるものは0.2%程度の不良率であシ、著
しく耐食性が優れていた。
実施例4
実施例3の第3図で示したAt蒸着膜8の代シに、実施
例1で製造した厚さ1gのAt−1%pd合金及び実施
例3で示したAt−1%Si合金の厚さ1rn1nの板
を各々蒸着源として使用し、厚さ1μmの蒸着膜をSi
半導体素子上に形成し、実施例2と同様のPCT試験1
1f:5oo′時間行った。
例1で製造した厚さ1gのAt−1%pd合金及び実施
例3で示したAt−1%Si合金の厚さ1rn1nの板
を各々蒸着源として使用し、厚さ1μmの蒸着膜をSi
半導体素子上に形成し、実施例2と同様のPCT試験1
1f:5oo′時間行った。
蒸着条件は、いずれも基板温度200C,真空度2〜2
0X10−’)ル、蒸着速度200人/秒である。試験
後、走査型電子顕微鏡にょシ蒸着膜の底面状態を調べた
結果、At−1%S i合金は粒界から優先的に腐食が
進行していたのに対し、本発明のAt−1%pd合金は
ほとんど腐食さnていなかった。なお、蒸着膜の組成は
ほぼ合金組成と同じであった。
0X10−’)ル、蒸着速度200人/秒である。試験
後、走査型電子顕微鏡にょシ蒸着膜の底面状態を調べた
結果、At−1%S i合金は粒界から優先的に腐食が
進行していたのに対し、本発明のAt−1%pd合金は
ほとんど腐食さnていなかった。なお、蒸着膜の組成は
ほぼ合金組成と同じであった。
実施例5
実施例3の第3図で示したAt蒸着膜の代りに実施例4
に示したと同様に1μmの厚さのAt−1%]’ d
蒸着膜を形成するとともに、第3図のワイヤ1として実
施例2で得た直径50μmのAt−1%Pd合金線を用
い、実施例3に示したのと同様にボールボンデング及び
ウェッジボンデングを行い、更に実施例3と同様にエポ
キシ位1脂で封止したレジンモールド型半導体装置を5
0個製作し、そのP C’I’試験を160時間実施し
た。その結果、不良となったものは全くなく、きわめて
優れた耐食性を有することがわかった。
に示したと同様に1μmの厚さのAt−1%]’ d
蒸着膜を形成するとともに、第3図のワイヤ1として実
施例2で得た直径50μmのAt−1%Pd合金線を用
い、実施例3に示したのと同様にボールボンデング及び
ウェッジボンデングを行い、更に実施例3と同様にエポ
キシ位1脂で封止したレジンモールド型半導体装置を5
0個製作し、そのP C’I’試験を160時間実施し
た。その結果、不良となったものは全くなく、きわめて
優れた耐食性を有することがわかった。
(本発明の効果)
以上の如く、本発明のAJa合金によれば塩素イオンに
対する高い耐食性が得ら扛る。特に、本発明はレジンモ
ールド型半導体装置のボールボンデング用ワイヤ及び配
線膜として優れた効果が得られる。
対する高い耐食性が得ら扛る。特に、本発明はレジンモ
ールド型半導体装置のボールボンデング用ワイヤ及び配
線膜として優れた効果が得られる。
第1図は本発明のA4合金の顕微鏡写真、第2図(−i
分極曲線を示す線図、第3図は代表的なレジンモールド
型半導体装置の断面図、第4図はアーク放電によるボー
ル形成装置のボール形成部分断面図、第5図はボールボ
ンデングさfl、た状況を示す半導体装置の部分け[面
図、第6図はPCT試験の不良率を示す線図である。 1・・・ワイヤ、2・・・キャピラリ、3・・・F3r
素子、4・・・リードフレーム、5・・・W電極、6・
・・はんだ、7・・・ボール、8・・・At蒸眉膜、9
・・・低融点ガラス、10・・・Agめつき層、11・
・・W電極の移動方向、12・・・樹脂。 〒1f 第 1 z 覧流憩度 (NA / cyyt2) 第37 第4−凶
分極曲線を示す線図、第3図は代表的なレジンモールド
型半導体装置の断面図、第4図はアーク放電によるボー
ル形成装置のボール形成部分断面図、第5図はボールボ
ンデングさfl、た状況を示す半導体装置の部分け[面
図、第6図はPCT試験の不良率を示す線図である。 1・・・ワイヤ、2・・・キャピラリ、3・・・F3r
素子、4・・・リードフレーム、5・・・W電極、6・
・・はんだ、7・・・ボール、8・・・At蒸眉膜、9
・・・低融点ガラス、10・・・Agめつき層、11・
・・W電極の移動方向、12・・・樹脂。 〒1f 第 1 z 覧流憩度 (NA / cyyt2) 第37 第4−凶
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、 アルミニウムを主成分とし、これに貴金属を含む
合金からなシ、前記貴金属の含有量が初晶アルミニウム
を有する共晶点以下であることを特徴とする耐食性ア、
ルミニウム電子材料。 2、前記貴金属は白金、パラジウム、ロジウム。 イリジウム、オスミクム、ルテニウム、金、銀の1種以
上からなる特許請求の範囲第1項に記載の耐食性アルミ
ニウム電子材料。 3、前記貴金属の含有量が0.01〜10重量%である
特許請求の範囲第1項又は第2項のいずれかに記載の耐
食性アルミニクム電子材料。 46 前記含有量が0.05〜3重量%である特許請
求の範囲第3項に記載の耐食性アルミニウム電子材料。 5、前記アルミニウム合金は合成樹脂に被われて6、前
記アルミニウム合金からなる却1線であシ、該細線はそ
の先端に該細線によって形成されたボールを半導体素子
上に形成された配線膜に接合し、前記細線の他端を外部
リード端子に接合するポールボンデング用ワイヤである
特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の耐食
性アルミニウム電子材料。 7、前記アルミニウム合金の薄膜からなる配線膜であり
、該配線膜は半導体素子の外部゛リードへの接続端子で
ある特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかに記載の
耐食性アルミニウム電子月料。 8、半導体素子と、該半導体素子上に設けられた配線膜
と、該配線膜に接合さ′nた金属細線と、該細線の他端
に接合きれたリードフレームとを備え、前記半導体素子
及び細線が合成樹脂によって被われているものに粋いて
、前記細線及び配線膜の少なくとも一方が、アルミニウ
ムを主成分とし、これに貴金属を含む合金からなシ、前
記貴金属の含9、前記金属の含有量が0.01〜10重
量%である特許請求の範囲第8項に記載の半導体装置。 10、前記合成樹脂はエポキシ樹脂である特許請求の範
囲第8項又は第9項のいずれかに記載の半導体装iメン
。 11、前記金属細線の先端に該細線によって形成された
ポールが前記配線膜に固相接合されている特許請求の範
囲第8項〜第10項のいずれかに記載の半導体装置。 12、前記金属細線は不完全焼鈍されている特許請求の
範囲第8項〜第11項のいずれかに記載の半導体装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57138608A JPS5928553A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 耐食性アルミニウム配線材料 |
KR1019830003637A KR910003574B1 (ko) | 1982-08-11 | 1983-08-03 | 내식성 알루미늄 전자재료 |
CA000434214A CA1223138A (en) | 1982-08-11 | 1983-08-09 | Corrosion-resistant aluminum electronic material |
DE8383304626T DE3367137D1 (en) | 1982-08-11 | 1983-08-10 | Corrosion resistant aluminum electronic material |
EP83304626A EP0101299B1 (en) | 1982-08-11 | 1983-08-10 | Corrosion resistant aluminum electronic material |
US06/521,899 US4912544A (en) | 1982-08-11 | 1983-08-10 | Corrosion-resistant aluminum electronic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57138608A JPS5928553A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 耐食性アルミニウム配線材料 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5928553A true JPS5928553A (ja) | 1984-02-15 |
JPH0365424B2 JPH0365424B2 (ja) | 1991-10-11 |
Family
ID=15226057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57138608A Granted JPS5928553A (ja) | 1982-08-11 | 1982-08-11 | 耐食性アルミニウム配線材料 |
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EP (1) | EP0101299B1 (ja) |
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KR (1) | KR910003574B1 (ja) |
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DE (1) | DE3367137D1 (ja) |
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FR2566182B1 (fr) * | 1984-02-24 | 1988-01-08 | Hitachi Ltd | Dispositif a semiconducteurs |
FR2561445B1 (fr) * | 1984-02-24 | 1988-03-18 | Hitachi Ltd | Fils de connexion d'une pastille semi-conductrice, notamment encapsulee sous resine |
IT1183375B (it) * | 1984-02-24 | 1987-10-22 | Hitachi Ltd | Dispositivo a semiconduttori comprendente una pallina, fili conduttori e porzioni conduttrici esterneche sono collegate alla pallina mediante tali fili conduttori |
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ATE399328T1 (de) | 2001-09-24 | 2008-07-15 | Rika Denshi America Inc | Elektrische testsonden und verfahren zu ihrer herstellung |
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- 1982-08-11 JP JP57138608A patent/JPS5928553A/ja active Granted
-
1983
- 1983-08-03 KR KR1019830003637A patent/KR910003574B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1983-08-09 CA CA000434214A patent/CA1223138A/en not_active Expired
- 1983-08-10 US US06/521,899 patent/US4912544A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-08-10 DE DE8383304626T patent/DE3367137D1/de not_active Expired
- 1983-08-10 EP EP83304626A patent/EP0101299B1/en not_active Expired
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