JPS6026640A - 耐食性アルミニウム電子材料 - Google Patents
耐食性アルミニウム電子材料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】
、〔発明の利用分野〕
本発明は新規なアルミニウム合金からなる電子材料及び
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、半導体素子上に形成されたＡｔ蒸着膜からなる配
線膜と外部リードとの接続はＡＵ細線が用いられ、その
ポ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％ Ａｍ線の代りに安価なＡ４細線を使用する検
討が行われている。しかし、エポキシ樹脂等の合成樹脂
によって封止される半導体装置では、Ａｔ細線やＡｔ蒸
着膜に腐食が生じることが問題となっていた。また、ｈ
ｔ蒸着膜も同様の問題が生じることが懸念される。
線膜と外部リードとの接続はＡＵ細線が用いられ、その
ポ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％ Ａｍ線の代りに安価なＡ４細線を使用する検
討が行われている。しかし、エポキシ樹脂等の合成樹脂
によって封止される半導体装置では、Ａｔ細線やＡｔ蒸
着膜に腐食が生じることが問題となっていた。また、ｈ
ｔ蒸着膜も同様の問題が生じることが懸念される。
即ち、合成樹脂とＡｔ細線及びＡｌ蒸着膜との界面を通
して水分が侵入するため、合成樹脂中に含まれる塩素イ
オンやアミンが遊離し、これらがＡ１ｍ線及びＡｔ蒸着
膜の腐食を促進するものと考えられる。
して水分が侵入するため、合成樹脂中に含まれる塩素イ
オンやアミンが遊離し、これらがＡ１ｍ線及びＡｔ蒸着
膜の腐食を促進するものと考えられる。
改良されたＡｔ細線として、Ｃｕ３〜５重量％を含むＡ
ｌ−Ｃｕ合金が特開昭５６−１６６４７号公報で知ら
れているが、Ａｌに対するＣＵの添加によっても合成樹
脂に対する耐食性の向上は得られない。
ｌ−Ｃｕ合金が特開昭５６−１６６４７号公報で知ら
れているが、Ａｌに対するＣＵの添加によっても合成樹
脂に対する耐食性の向上は得られない。
また、改良されたＡ７蒸着膜として、Ｍｎ０．０５−６
重量％を含むＡｔ合金が特開昭５１−１４２９８８号公
報で知られているが、Ｍｎｉ添加したＡｌ蒸着膜では、
ＭｎはＡ７より比較的活性な卑な金属であるため、表面
が厚い酸化膜で被われ、ｋｌ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。
重量％を含むＡｔ合金が特開昭５１−１４２９８８号公
報で知られているが、Ｍｎｉ添加したＡｌ蒸着膜では、
ＭｎはＡ７より比較的活性な卑な金属であるため、表面
が厚い酸化膜で被われ、ｋｌ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。
本発明の目的はボンダビリティ全低めることなく耐食性
のより優れたアルミニウム電子材料を提供するにある。
のより優れ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。
Ａｔ合金を用いた半導体装置を提供するにある。
本発明は、アルミニウムを主成分とし、これに貴金属と
シリコンを含む合金からなることを特徴とする耐食性ア
ルミニウム電子材料におる。
シリコンを含む合金からなることを特徴とする耐食性ア
ルミニウム電子材料におる。
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
ｌ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動態皮膜が破壊され、腐食を受ける
。そこで本発明者等はＡｔの腐食原因について検討した
結果、Ａｌに、Ａｌよシもきわめて水素過電圧が小さい
資金Ｒを含有させることにより腐食を防止できることを
見い出した。Ａｔより水素過電圧がきわめて小さい貴金
属とＡｔとの合金は、最初Ａｔが溶解したとしても、水
素過電圧の小さい貴金属が電気化学的に貴であるため表
ｍ１部に濃縮される。従って合金の溶解が進むにつれて
合金自体の水素過電圧が漸次小さくなり、合金のｔ位が
貴になるので合金自体の不動態化が起るものと考えられ
る。
易く、一般には耐食性が良好な金属である。しかし、Ａ
ｌ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動態皮膜が破壊され、腐食を受ける
。そこで本発明者等はＡｔの腐食原因について検討した
結果、Ａｌに、Ａｌよシもきわめて水素過電圧が小さい
資金Ｒを含有させることにより腐食を防止できることを
見い出した。Ａｔより水素過電圧がきわめて小さい貴金
属とＡｔとの合金は、最初Ａｔが溶解したとしても、水
素過電圧の小さい貴金属が電気化学的に貴であるため表
ｍ１部に濃縮される。従って合金の溶解が進むにつれて
合金自体の水素過電圧が漸次小さくなり、合金のｔ位が
貴になるので合金自体の不動態化が起るものと考えられ
る。
本発明のＡｔ合金はそれ自体酸化皮膜を形成しにくい責
な金属を含むので、同相接合におけるボンダビリティが
Ａｔのそれと同程度のものが得られる。
な金属を含むので、同相接合におけるボンダビリティが
Ａｔのそれと同程度のものが得られる。
貴金属
Ａ４より水素過電圧がきわめて小さい貴金属として、白
金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、
イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏ８）Ｉルテニウム
（Ｒｕ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）がアシ、これらの
１種以上を含むことができる。これらの貴金属は、その
他の金属に比らべて水素過電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、Ａｔ合金表面
への不動態皮膜の形成が促進され、耐食性を顕著に向上
させる。特に、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕが優れ、Ｐｄが最も良
い。
金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、
イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏ８）Ｉルテニウム
（Ｒｕ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）がアシ、これらの
１種以上を含むことができる。これらの貴金属は、その
他の金属に比らべて水素過電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、Ａｔ合金表面
への不動態皮膜の形成が促進され、耐食性を顕著に向上
させる。特に、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕが優れ、Ｐｄが最も良
い。
２規定の硫酸溶液中における水素過電圧を小さい順から
並べると以下のとおりでア小゛。Ｐｄ。
並べると以下のとおりでア小゛。Ｐｄ。
Ｐｔ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ａｕ、Ａｇ。
Ｎｉ、ＶＪ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓ ｉ、ＴＩ。
Ａｔ＋”。
シリコン
アルミニウムと貴金属のみの合金を半導体素子上の配線
膜材として使用する場合は以下の問題がある。すなわち
、一般にシリコンチップはＳｉｎ。
膜材として使用する場合は以下の問題がある。すなわち
、一般にシリコンチップはＳｉｎ。
の保護膜で被われており、配線膜はその上に形成される
。その後、半導体素子とのオーミック接触を得るために
熱処理（アロイング処理）されるが、この時の加熱温度
は適用品種によって異なるが一般に４５０Ｃ以上で行わ
れる。このアロイング処理中に、素子と配線との電極孔
部で配線膜のアルミニウムとＳｉｎ、中のシリコンとの
合金化反応によってピットが生じ素子を破壊することが
ある。
。その後、半導体素子とのオーミック接触を得るために
熱処理（アロイング処理）されるが、この時の加熱温度
は適用品種によって異なるが一般に４５０Ｃ以上で行わ
れる。このアロイング処理中に、素子と配線との電極孔
部で配線膜のアルミニウムとＳｉｎ、中のシリコンとの
合金化反応によってピットが生じ素子を破壊することが
ある。
この原因は８４０．中のシリコンが加熱によって配線膜
中へ拡散され、上述のアルミニウムと合金化反応をする
ためである。しかし、この反応は配線膜にシリコンを添
加し、 ＳｉＯ，中のシリコンの拡散を阻止することに
よって防止できる。
中へ拡散され、上述のアルミニウムと合金化反応をする
ためである。しかし、この反応は配線膜にシリコンを添
加し、 ＳｉＯ，中のシリコンの拡散を阻止することに
よって防止できる。
アロイング処理は前述したように適用品種によってその
加熱温度、時間が異なり、それに伴ってシリコンの拡散
量が変化するが、本発明のシリコン含有量が０．０１〜
５重量−で充分、上記の反応は防止できる。５重量％以
上になると膜が硬くなるため、ボンダビリティが低下す
る。
加熱温度、時間が異なり、それに伴ってシリコンの拡散
量が変化するが、本発明のシリコン含有量が０．０１〜
５重量−で充分、上記の反応は防止できる。５重量％以
上になると膜が硬くなるため、ボンダビリティが低下す
る。
貴金属の含有量
Ａｔより水素過電圧が小さい貴金属の含有量は、初晶Ａ
７を有する共晶点以下でなければならない。
７を有する共晶点以下でなければならない。
水素過電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
晶出物は細かくなりにくい。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。そのため、
水素過電圧の小さい貴金属は初晶Ａｔｆ含む共晶点以下
であれば共晶として細かく晶出し、塑性加工性の高いも
のが得られ、更に同相接合における高い接合性が得られ
る。
て晶出すると粗大なものになり、その後の塑性加工では
晶出物は細かくなりにくい。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。そのため、
水素過電圧の小さい貴金属は初晶Ａｔｆ含む共晶点以下
であれば共晶として細かく晶出し、塑性加工性の高いも
のが得られ、更に同相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種
又は２種以上の総量で０．０１〜ｌＯ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
リティを有するＡｔ合金を得るにはｌ樵又は２種以上の
総量で０．０５〜３重量％が好ましい。
又は２種以上の総量で０．０１〜ｌＯ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
リティを有するＡｔ合金を得るにはｌ樵又は２種以上の
総量で０．０５〜３重量％が好ましい。
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、金属を腐食
する。本発明のＡ１合金は合成樹脂で封止されるレジン
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、金属を腐食
する。本発明のＡ１合金は合成樹脂で封止されるレジン
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、シリコーン樹樹、ポリパラビニルフェノー
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、シリコーン樹樹、ポリパラビニルフェノー
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、示リアミドエーテル。
ル、ポリエステル、示リアミドエーテル。
ポリアミドエステルなどの熱可塑性樹脂が用いられる。
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。
ボールボンディング用ワイヤ
本発明のＡ１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ボ
ールボンデング用ワイヤに有効でるる。
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ボ
ールボンデング用ワイヤに有効でるる。
極細線は直径ｌＯ〜１００μｍが好ましい。合金中のア
ルミニウムと貴金属元素と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。このような極細線にお込ては、金属間化
合物が大きな塊りとして存在すると同じ添加量でも耐食
性の向上に対する効果が小さい。
ルミニウムと貴金属元素と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。このような極細線にお込ては、金属間化
合物が大きな塊りとして存在すると同じ添加量でも耐食
性の向上に対する効果が小さい。
サブミクロンの微細な金属間化合物を形成させるには溶
解後の塑性加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、溶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。溶湯からの冷却速度は
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、溶湯を水冷鋳型で凝固し、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。
解後の塑性加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、溶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。溶湯からの冷却速度は
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、溶湯を水冷鋳型で凝固し、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。
ワイヤの太さは、添加する合金元素の種類によって異な
るが、特に直径２０〜７０μｍが好ましい。この中で、
特に比抵抗等を考慮してワイヤ径が選定される。
るが、特に直径２０〜７０μｍが好ましい。この中で、
特に比抵抗等を考慮してワイヤ径が選定される。
ワイヤは前述のように合金元素を含むので、焼なましさ
れたものが好ましい。焼なまし温度は、再結晶温度以上
であることが好捷しく、特に弾性変形しない程度に焼な
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を受け、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、１５０〜６００Ｃ
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。最終焼なましは１５０〜３００ｔ？が好ましい
。
れたものが好ましい。焼なまし温度は、再結晶温度以上
であることが好捷しく、特に弾性変形しない程度に焼な
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を受け、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、１５０〜６００Ｃ
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。最終焼なましは１５０〜３００ｔ？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、予め焼なましされたも
の全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、予め焼なましされたも
の全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・閏以下のものが好
ましい。
ましい。
ボール形成
ボールボンデングにおけるボールは、キャビ２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。
プラズマ、アーク、レーザービーム等の加熱手段によっ
て溶融し、自らの表面張力によって形成される。特に、
ワイヤ自体と他の電極との間に真空又は不活性ガス雰囲
気中で、アーク放電又は火花放電ヲ起させる方法によれ
ばボールを短時間で形成させ、酸化膜の形成を防止でき
るので、好ましい。このアーク放電又は火花放電はワイ
ヤを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、かつ偏心のないボールが形成
される。まだ、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化ス醒流を流すこともでき、こ
のパルス電流によってボール形成に必要な適正なアーク
又は火花発生時間をコントロールすることができる。正
負の電流を流す場合には、ワイヤ表面のクリーニングに
必要な時間とボール形成に必要な時間とを正負の時間比
ｆｃｉえることによってコントロールすることができる
。
て溶融し、自らの表面張力によって形成される。特に、
ワイヤ自体と他の電極との間に真空又は不活性ガス雰囲
気中で、アーク放電又は火花放電ヲ起させる方法によれ
ばボールを短時間で形成させ、酸化膜の形成を防止でき
るので、好ましい。このアーク放電又は火花放電はワイ
ヤを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、かつ偏心のないボールが形成
される。まだ、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化ス醒流を流すこともでき、こ
のパルス電流によってボール形成に必要な適正なアーク
又は火花発生時間をコントロールすることができる。正
負の電流を流す場合には、ワイヤ表面のクリーニングに
必要な時間とボール形成に必要な時間とを正負の時間比
ｆｃｉ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。
ボール形成における加熱溶融雰囲気は非酸化性雰囲気が
打着しい。特に、不活性ガス中に少量、好ましくけ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体積チを含むア
ルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが好ましい。
打着しい。特に、不活性ガス中に少量、好ましくけ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体積チを含むア
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倍が好ましい。
．５〜３．５倍が好ましい。
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
ングがあり、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。
ングがあり、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れる。
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れる。
樹脂は液体を注型（キャスティング）又は成形（−Ｅ−
−ルト） Ｌ硬化させ、セラミックスは通常の方法でギ
ャップシール接合される。
−ルト） Ｌ硬化させ、セラミックスは通常の方法でギ
ャップシール接合される。
配線膜
本発明のＡｔ合金からなる薄膜は半導体素子の外部リー
ドへの接続端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。
ドへの接続端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Ａｌ及び純度９９．９％のＰｄｉ
用い、Ｐｄ含有量０，０．０１，０．１，０．５゜１．
５，７．１０重量％及びシリコンを５重量％のＡ１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Ｐｄ＝ｚ合金中合金−に
固溶させるため５８０Ｃ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
る焼鈍ケ間に入れて室温で圧延又はスェージングにより
厚さ１關の板及びｐ−径１ｍｍの線を各々製造した。加
工後、いずれも２００？；で最終焼鈍を施した。なお、
−７％及び１０％のＰｄを含むＡ２合金は前述の圧延及
びスェージング加工がＰ ｄ 鼠のより少ないものに比
らべ困難であった。５％以下のＰｄｌ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。
用い、Ｐｄ含有量０，０．０１，０．１，０．５゜１．
５，７．１０重量％及びシリコンを５重量％のＡ１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Ｐｄ＝ｚ合金中合金−に
固溶させるため５８０Ｃ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
る焼鈍ケ間に入れて室温で圧延又はスェージングにより
厚さ１關の板及びｐ−径１ｍｍの線を各々製造した。加
工後、いずれも２００？；で最終焼鈍を施した。なお、
−７％及び１０％のＰｄを含むＡ２合金は前述の圧延及
びスェージング加工がＰ ｄ 鼠のより少ないものに比
らべ困難であった。５％以下のＰｄｌ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。
Ａｊ−１％Ｐｄ−１％Ｓ ｉ合金の倍率６０００の顕微
鏡写真で見ると、組織の中の黒い部分がＡｔ−Ｐｄ金属
間化合物であり、その大きさは大きいものが直径約１μ
ｍ１小さいものが直径約０．２μｍであシ、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。
鏡写真で見ると、組織の中の黒い部分がＡｔ−Ｐｄ金属
間化合物であり、その大きさは大きいものが直径約１μ
ｍ１小さいものが直径約０．２μｍであシ、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１図は、ｌｏＯｐｐｍの塩素イオンを含むｐＨ３の硫
酸溶液（２０ｔ？）中で測定したＡｊ）−１％Ｐｄ １
％８１合金と純Ａｔの分極曲線である。
酸溶液（２０ｔ？）中で測定したＡｊ）−１％Ｐｄ １
％８１合金と純Ａｔの分極曲線である。
純Ａｌは電πが高くなる程電流密度が増大し腐食量が増
加するのに対し、本発明のＡｌ−ｘ％Ｐｄ−１％８ｉ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
領域すなわち不動態領域（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される
ことを意味する。
加するのに対し、本発明のＡｌ−ｘ％Ｐｄ−１％８ｉ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
領域すなわち不動態領域（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される
ことを意味する。
同様に、０．０１，０．１，０．５，５，７．及び１０
％のＰｄｉ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Ｐｄ１ｉが多い砥ど不動態領域が広が
ることがわかった。
％のＰｄｉ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Ｐｄ１ｉが多い砥ど不動態領域が広が
ることがわかった。
第１図に示す分極曲線から計算した腐食速度は純Ａｔ（
９９，９９％以上）が約０．００５ｒｒａｎ／年、及Ｕ
：ｈｔ−１％Ｐｄ−１％Ｓｔ合金が０．００１咽／年で
あり、本発明合金の腐食速度は純Ａｔの５分の１で、き
わめて腐食量が少ない乙とがわかる。
９９，９９％以上）が約０．００５ｒｒａｎ／年、及Ｕ
：ｈｔ−１％Ｐｄ−１％Ｓｔ合金が０．００１咽／年で
あり、本発明合金の腐食速度は純Ａｔの５分の１で、き
わめて腐食量が少ない乙とがわかる。
前述と同様に、重量で１％Ｓｉ、１％Ｎ＋及び１％Ｍｇ
ｉ含むＡ２合金の板を製造し、これらの合金についても
分極曲線をめた。各分極曲線はいずれも純Ａ４と同様の
曲線を示し、これらの曲線から年間腐食量をめた結果、
それぞれ０．００５ｗｎ／年、０．００４Ｈ／年及び０
．００７ｍ＋／年でろ、−）だ。分極曲線は、面積１Ｃ
ｒｎｔを有する試料を塩素イオン１００１）ＩＤｍを含
むＩ）Ｈ３の硫酸溶液中（２５１１？）で測定したもの
である。
ｉ含むＡ２合金の板を製造し、これらの合金についても
分極曲線をめた。各分極曲線はいずれも純Ａ４と同様の
曲線を示し、これらの曲線から年間腐食量をめた結果、
それぞれ０．００５ｗｎ／年、０．００４Ｈ／年及び０
．００７ｍ＋／年でろ、−）だ。分極曲線は、面積１Ｃ
ｒｎｔを有する試料を塩素イオン１００１）ＩＤｍを含
むＩ）Ｈ３の硫酸溶液中（２５１１？）で測定したもの
である。
実施例 ２
いずれも１重量％のＳｉと各１重量％の８ｉとＰＬ、Ｐ
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ及びＡｕｉ含むＡ１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、線引き焼鈍をくり返すことにより直径５
０μｍのワイヤを製造した。合金元素としていずれも９
９．９９％以上の純度を有するものを用いた。屋３〜９
は本発明合金及び屋２のｋｌ−１％８３合金は比較のも
のである。
ｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ及びＡｕｉ含むＡ１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、線引き焼鈍をくり返すことにより直径５
０μｍのワイヤを製造した。合金元素としていずれも９
９．９９％以上の純度を有するものを用いた。屋３〜９
は本発明合金及び屋２のｋｌ−１％８３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９゜チの雰囲
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？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？示すものであ
る。
表に示すように、本発明の扁３〜８のＡｔ合金の純Ａｊ
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、１重量％のＳｔとＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ。
Ｒｕ、Ｏｓ及びＡｕとの含有量を各々０．１，０．５゜
５％にしだＡ１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Ａ７合金と同程度
の伸び率であった。
５％にしだＡ１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Ａ７合金と同程度
の伸び率であった。
実施例 ３
第２図は、実施例２で製作した直径５０・μｍの純Ａ７
．Ａｌ−１％Ｓｉ及びＡｌ−１チＰｄ−１％Ｓｉ合金か
らなるワイヤを用いた代表的なレジンモールド型半導体
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
全焼鈍したものを用いた。
．Ａｌ−１％Ｓｉ及びＡｌ−１チＰｄ−１％Ｓｉ合金か
らなるワイヤを用いた代表的なレジンモールド型半導体
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
全焼鈍したものを用いた。
各ＡｌワイヤｌはＡｔ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ｌＯが設けら
れたリードフレーム４にウェッジボンデングされる。ボ
ールボンデングされた後、５ｉｏ２等の保護皮膜１３が
設けられ、その後型を使って液体のエポキシ樹脂を流し
込み、硬化させることにより図の半導体装置が形成され
る。リードフレームには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ｌＯが設けら
れたリードフレーム４にウェッジボンデングされる。ボ
ールボンデングされた後、５ｉｏ２等の保護皮膜１３が
設けられ、その後型を使って液体のエポキシ樹脂を流し
込み、硬化させることにより図の半導体装置が形成され
る。リードフレームには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３図に示すよう
にキャピラリー２にＡｔ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チ（体積ンの水素を含む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ｌと電極５との間に１ミリ秒以下の短時
間放電させで、その先端に真球のボールを形成させた。
にキャピラリー２にＡｔ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チ（体積ンの水素を含む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ｌと電極５との間に１ミリ秒以下の短時
間放電させで、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′屯は得られたボールは第４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Ａｔ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を行り。
リー２によって半導体素子上に形成されたＡｔ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を行り。
次いで、曲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めつき層に同じく超音波接合によってウ
ェッジボンデングを行った。この超音波接合による本発
明合金の接倉性は純Ａ４ワイヤと同程度であり、優れて
いた。
レーム４のＡｇめつき層に同じく超音波接合によってウ
ェッジボンデングを行った。この超音波接合による本発
明合金の接倉性は純Ａ４ワイヤと同程度であり、優れて
いた。
この方法によって得られた本発明合金からなるボールは
わずかにワイヤ軸方向に長いたまご形のものが形成され
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、図に示すようにきれいなル
ープ状のボンデングが得られることが確認された。また
、ウェッジボンデング後のワイヤの切断はキャピラリー
２金持ち上げて引張ることによって行われるが、その切
断もワイヤが軟いためきわめて容易で、更にその引張り
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。
わずかにワイヤ軸方向に長いたまご形のものが形成され
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、図に示すようにきれいなル
ープ状のボンデングが得られることが確認された。また
、ウェッジボンデング後のワイヤの切断はキャピラリー
２金持ち上げて引張ることによって行われるが、その切
断もワイヤが軟いためきわめて容易で、更にその引張り
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
半導体装置を、１’２’Ｏｃ４２気圧の水蒸気中に１６
０時間放置するプレッシャクッヵーテス）（ＰＣＴＪ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５図に示す。図より純Ａｌ
及びＡ７−１％８１合金からなるものはいずれも５〜１
ｏチの不良率が生じたのに対し、本発明のＡｔ−１チＰ
ｄ−１％８１合釡からなるものは０．２％程度の不良率
であり、著しく耐食性が優れていた。
半導体装置を、１’２’Ｏｃ４２気圧の水蒸気中に１６
０時間放置するプレッシャクッヵーテス）（ＰＣＴＪ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５図に示す。図より純Ａｌ
及びＡ７−１％８１合金からなるものはいずれも５〜１
ｏチの不良率が生じたのに対し、本発明のＡｔ−１チＰ
ｄ−１％８１合釡からなるものは０．２％程度の不良率
であり、著しく耐食性が優れていた。
実施例 ４
実施例３の第２図で示したＡｌ蒸着膜８０代りに、実施
例１で製造した厚さ１Ｉ１０ＩＩのｋｌ−１％Ｐｄ−１
４８３合金及び実施例３で示したＡｌ−１％Ｓ１合金の
厚さ１＋ｍの板を各々蒸着源として使用し、厚さ僅μｍ
の蒸着膜を８ｉ半導体素子上に形成し、実施例２と同様
のＰＣＴ試験を５００時間行った。蒸着条件は、いずれ
も基板温度２００Ｃ１真空度２〜２０Ｘ１０−’）ル、
蒸着速度２００ 人／秒である。試験後、走査型電子顕
微鏡により蒸着膜の表面状態を調べた結果、Ａｌ−１％
Ｓｉ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Ａｌ−１％Ｐｄ−１％８１合金はほとんど
腐食されていなかった。なお、蒸着膜の組成はほぼ合金
組成と同じであった。
例１で製造した厚さ１Ｉ１０ＩＩのｋｌ−１％Ｐｄ−１
４８３合金及び実施例３で示したＡｌ−１％Ｓ１合金の
厚さ１＋ｍの板を各々蒸着源として使用し、厚さ僅μｍ
の蒸着膜を８ｉ半導体素子上に形成し、実施例２と同様
のＰＣＴ試験を５００時間行った。蒸着条件は、いずれ
も基板温度２００Ｃ１真空度２〜２０Ｘ１０−’）ル、
蒸着速度２００ 人／秒である。試験後、走査型電子顕
微鏡により蒸着膜の表面状態を調べた結果、Ａｌ−１％
Ｓｉ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Ａｌ−１％Ｐｄ−１％８１合金はほとんど
腐食されていなかった。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２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Ａｊ−１％Ｐｄ−１％
Ｓｉ蒸着膜を形成するとともに、第２図のワイヤ１とし
て実施例２で得た直径５０μｍのＡｊ−１％Ｐｄ−１％
Ｓｉ合金線ヲ用イ、実施例３に示しだのと同様にポール
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と同様にエポキシ樹脂で封止したレジンモール・ド型
半導体装置を５０個製作し、そのＰＣＴ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Ａｊ−１％Ｐｄ−１％
Ｓｉ蒸着膜を形成するとともに、第２図のワイヤ１とし
て実施例２で得た直径５０μｍのＡｊ−１％Ｐｄ−１％
Ｓｉ合金線ヲ用イ、実施例３に示しだのと同様にポール
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と同様にエポキシ樹脂で封止したレジンモール・ド型
半導体装置を５０個製作し、そのＰＣＴ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。
以上の如く、本発明のＡ７合金によれば塩素イオンに対
する高い耐食性が得られる。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。
する高い耐食性が得られる。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図は分極曲線を示す線図、第２図は代表的なレジン
モールド型半導体装置の断面図、第３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４図
はボールボンデングされた状況を示す半導体装置の部分
断面図、第５図はＰＣＴ試験の不良率を示す線図である
１ １・・・ワイヤ、２・・・キャピラリ、３・・・Ｓｔ素
子、４・・・リードフレーム、５・・・Ｗ電極、６・・
・はんだ、７・・・ボール、８・・・Ａｔ蒸着膜、９・
・・低融点ガラス、１０・・・Ａｇめつき層、１１・・
・Ｗ電極の移動方向、第 １ 巳 電点２度（〜Ａ／ｃ祭り 第 ２ 口 ３ 第 、、５ 圀
モールド型半導体装置の断面図、第３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４図
はボールボンデングされた状況を示す半導体装置の部分
断面図、第５図はＰＣＴ試験の不良率を示す線図である
１ １・・・ワイヤ、２・・・キャピラリ、３・・・Ｓｔ素
子、４・・・リードフレーム、５・・・Ｗ電極、６・・
・はんだ、７・・・ボール、８・・・Ａｔ蒸着膜、９・
・・低融点ガラス、１０・・・Ａｇめつき層、１１・・
・Ｗ電極の移動方向、第 １ 巳 電点２度（〜Ａ／ｃ祭り 第 ２ 口 ３ 第 、、５ 圀
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とシリコ
ンを含む合金からな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、オスミウム、ルテニウム、金、銀の１種以上から
なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐食
性アルミニウム電子材料。 ３、前記シリコンの含有量が０．０１〜５重量％でるる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐食性ア
ルミニウム電子材料。 ４、前記貴金属の含有量が０．０１〜１０重量％である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の一耐食性アルミニウム電子材料。 ５、 前記含有量が０．０５〜３重量％であることを特
徴とする特許請求の範囲第４項記載の耐食性アルミニウ
ム電子材料。 ６、 前記アルミニウム合金は合成樹脂に被われている
ことを特徴とす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からなる細線であり該細線
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ィング用ワイヤで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項の
いずれかに記載の耐食性アルミニウム電子材料。 ８、 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
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のい
ずれかに記載の耐食性アルミニウム電子材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134439A JPS6026640A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 耐食性アルミニウム電子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58134439A JPS6026640A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 耐食性アルミニウム電子材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6026640A true JPS6026640A (ja) | 1985-02-09 |
Family
ID=15128383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58134439A Pending JPS6026640A (ja) | 1983-07-25 | 1983-07-25 | 耐食性アルミニウム電子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026640A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6415700U (ja) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | ||
| US5019891A (en) * | 1988-01-20 | 1991-05-28 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| JPH0617492A (ja) * | 1991-12-26 | 1994-01-25 | Yodogawa Steel Works Ltd | 大型パネルの接合部の遮音構造および遮音施工法 |
| US6127047A (en) * | 1988-09-21 | 2000-10-03 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | High temperature alloys |
| CN105385903A (zh) * | 2014-09-02 | 2016-03-09 | 三星电子株式会社 | 用于模铸的铝合金及其制造方法 |
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1983
- 1983-07-25 JP JP58134439A patent/JPS6026640A/ja active Pending
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