KR20010079822A - 와이어 본딩 합금 복합재료 - Google Patents

와이어 본딩 합금 복합재료 Download PDF

Info

Publication number
KR20010079822A
KR20010079822A KR1020017003310A KR20017003310A KR20010079822A KR 20010079822 A KR20010079822 A KR 20010079822A KR 1020017003310 A KR1020017003310 A KR 1020017003310A KR 20017003310 A KR20017003310 A KR 20017003310A KR 20010079822 A KR20010079822 A KR 20010079822A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gold
metal
alloy
wire
alloy composite
Prior art date
Application number
KR1020017003310A
Other languages
English (en)
Inventor
티모시 더블유. 엘리스
Original Assignee
엘리스, 티모씨, 더블유.
클리크 앤드 소파 인베스트먼츠 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘리스, 티모씨, 더블유., 클리크 앤드 소파 인베스트먼츠 인코포레이티드 filed Critical 엘리스, 티모씨, 더블유.
Publication of KR20010079822A publication Critical patent/KR20010079822A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C49/00—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C49/02—Alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments characterised by the matrix material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material 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
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material 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 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material 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
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material 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 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01012—Magnesium [Mg]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01024—Chromium [Cr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01037—Rubidium [Rb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0104—Zirconium [Zr]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01041—Niobium [Nb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01045—Rhodium [Rh]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01055—Cesium [Cs]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01072—Hafnium [Hf]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01077—Iridium [Ir]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/1216—Continuous interengaged phases of plural metals, or oriented fiber containing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12222—Shaped configuration for melting [e.g., package, etc.]

Abstract

본 발명은 매트릭스 형태의 고-전도성 베이스 금속의 상과 상기 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 금속 합금 복합재료에 관한 것으로, 상기 베이스 금속은 다량으로 존재하고 상기 다른 금속은 소량으로 존재하며, 상기 급속 합금 복합재료는 전도성 부재와 전도 접촉하는 전기 전도성 터미널과 반도체와 잔도 접촉하는 다른 전기 전도성 터미널을 포함하는 터미널 어셈블리를 포함하는 반도체의 용도에 사용하기 위한 매우 가는 와이어로 형성될 수 있으며, 상기 터미널들은 상기 합금 복합재료 와이어에 의해 결합되며, 상기 베이스 금속은 예를들면 금, 구리 및 알루미늄으로 된다.

Description

와이어 본딩 합금 복합재료{WIRE-BONDING ALLOY COMPOSITES}
본 발명은, 예를들면, 납 프레임의 핀에 대한 반도체 다이의 전기적 접촉 패드의 결합을 포함하는 적용에 있어서, 전기적 연결부의 성형에 구리 와이어의 사용과 금 와이어의 사용과 관련하여 기술될 것이다. 그러나, 본 발명의 태양은 후술되는 바와같이 보다 폭넓게 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
금과 구리는, 예를들면, 높은 전도성, 강도 및 안정성이 요구되는 반도체의 용도 및 다른 용도에서 전선 커넥터로서 널리 사용되는 금속이다. 금과 구리는, 바람직한 특성의 조합을 지니기 때문에 상기와 같은 용도의 금속이다. 예를들면, (3 마이크로 옴-cm 이하의) 고-전도성이고, 전성(展性)이 있으며, 안정하다. 금은 산화에 영향을 받지 않으며, 높은 내식성을 지닌다. 구리도 또한 고-전도성이며, 우수한 강도와 탄성률을 지닌다.
일반적인 반도체의 용도는, 예를들면, 반도체상에 배치된 전도성 터미널과 예를들면, 캐리어, 패키지 또는 다른 기재와 같은 외측의 리드 부재상에 배치된 전도성 터미널을 결합하는 전도성 와이어의 사용을 포함한다. 일반적으로, 그러한 용도로 사용된 와이어는 예를들면 약 20 내지 50 미크론 정도로 매우 가늘다. 그러나, 금의 기계적인 강도는, 그러한 용도에 효과적으로 사용하기 위해 필요한 것보다 더 낮다. 그러한 용도로 사용하기 위한 구리의 단점은, 예를들면, 산화하는 경향과 같은 비교적 낮은 내식성이다.
높은 전도성, 강도 및 안정성이 요구되는 반도체 및 다른 용도로 사용하기 위해 보다 적절하게 되도록 그 특성을 개선하기 위하여 금과 구리를 한가지 이상의 다른 금속과 합금하는 것이 공지되어 있다.
본 발명은 대부분의 고-전도성 금속을 포함하며, 반도체 및 다른 전기적 용도의 합금의 효과적인 사용을 위해 필요한 개선된 강도 및 다른 바람직한 특성을 포함하는 우수한 특성의 조합을 지니는 고-전도성 합금에 관한 것이다.
미국특허 제4,775,512호는 우수한 기계적 강도와 낮은 전기 저항을 지니는 것을 특징으로 하는 와이어-본딩 금 도선을 개시한다. 그 금 도선은 합금 성분으로서 게르마늄 또는 게르마늄의 혼합물 또는 베릴륨을 포함하는 금 합금이다.
금 와이어의 강도를 개선하기 위해 합금 성분으로서 다른 금속을 사용하는 것도 공지되어 있다. 그러한 금속의 예로는 칼슘, 예를들면, 란탄 및 네오디뮴과 같은 란탄 계열의 금속 및 예를들면, 구리, 은 티타늄 및 백금과 같은 전이원소가 있다. 그러한 금속들은 일반적으로 비교적 소량으로 (예를들면, < 0.1 체적 %)으로미량 합금된다.
미국특허 제4,676,827호는 반도체 칩의 본딩에 사용하기 위한 매우 미세한 구리 합금 와이어를 개시한다. 그 구리 합금은 고-순도의 구리와 (A) 적어도 하나의 희토류 원소 또는 (B) 마그네슘, 칼슘, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 리튬, 소듐, 포타슘, 루비듐 또는 세슘 중 적어도 하나의 원소 또는 (A)와 (B) 원소의 혼합물을 포함한다. 상기 특허는 또한 상기 (B)의 원소들 중 하나와 이트륨을 포함하는 구리 합금 와이어를 개시한다. 또한, 상기 특허는 황, 셀렌 또는 텔루륨을 포함하는 구리 합금 와이어를 개시한다. 상기 특허에는 이트륨 및 희토류 원소를 포함하는 또 다른 구리 합금 와이어가 개시되어 있다.
상기 언급된 “합금”금속과 사용된 량의 특성은, 금 또는 구리, 다시 말하면, 베이스 금속과 합금 금속이 실질적으로 상호 혼화되기 쉽다는 것, 다시 말하면, 합금 금속이 베이스 금속 합금이 형성되는 용융된 베이스 금속 용액에 실질적으로 완전히 용해된다는 것이다. 따라서, 결과로서 생성된 베이스 금속 합금은 베이스 금속과 합금 금속의 고용체(solid solution)를 포함한다.
비록 그러한 베이스 금속 합금 “고용체”가 널리 사용되지만, 그것들의 사용과 관련된 문제점들이 있다. 예를들면, 베이스 금속 합금의 전도성은 순수한 베이스 금속의 전도성보다 일반적으로 낮게 된다. 반도체 장치의 긴 상호 연결부(예를들면, 약 250 밀(mil))의 형성에 있어서, 와이어는, 인접한 와이어와의 접촉에 의해 초래될 수 있는 단락을 회피하기 위하여 거의 또는 전혀 편향(sway)되지 않는 것이 바람직하다. 와이어의 편향하려는 경향은 와이어를 포함하는 재료의 탄성률(강성)을 증가시킴으로써 감소될 수 있다는 것이 공지되어 있다. 상기 언급된 형태의 금 합금의 사용과 관련된 다른 문제점은, 만족할 만한 탄성률을 지니는 매우 가는 와이어를 형성하는 것이 불가능하지는 않지만, 어렵다는 것이다.
본 발명은, 반도체의 용도로 사용되는 와이어가 종래 기술의 와이어에 비하여 개선된 강도, 탄성률, 및 다른 우수한 특성을 지니는 고-전도성의 합금 금속 와이어와 그러한 와이어의 사용을 포함하는 반도체의 용도에 관한 것이다.
본 출원은 1998년 9월 14일자 출원된 공동 계류중인 가출원 제60/100272호에 기초한 출원이다.
본 발명은 고-전도성의 합금 복합재료에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 매우 바람직한 특성의 조합을 지니는 소-직경 와이어로 형성될 수 있는 고-전도성의 합금 복합재료에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 매트릭스 형태의 고-전도성 베이스 금속의 상(phase)과 상기 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 급속 합금 복합재료가 제공되며, 상기 베이스 금속은 다량으로 존재하고 상기 다른 금속은 소량으로 존재하며, 상기 금속 합금 복합재료는 반도체의 용도에 사용하기 위해 매우 가는 와이어로 형성될 수 있다. 상기 “다른”금속은 예를들면 수지상 결정의 형태와 같은 다양한 형태로 베이스 금속 매트릭스에 존재할 수 있다. 본 발명의 금속 합금 복합재료는 특히 반도체의 용도에 사용하기 위한 와이어의 형태로 널리 사용될 수 있다. 바람직한 형태에 있어서, 상기 와이어는, 예를들면, 평행하게 축방향으로 정렬된 섬유와 같은 연신된 형태의 “다른”금속(또한 본원에서는 “합금 성분”으로 지칭됨)을 포함할 것이다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전도성 부재와 전도 접촉하는 전기 전도성 터미널과 반도체와 전도 접촉하는 다른 전기 전도성 터미널을 포함하는 터미널 어셈블리가 제공되며, 상기 터미널들은 매트릭스 형태의 고-전도성 베이스 금속의 상과 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 금속 합금 복합재료를 포함하는 와이어에 의해 접합되며, 상기 베이스 금속은 다량으로 존재하고 상기 다른 금속은 소량으로 존재한다.
바람직한 형태에 있어서, 상기 어셈블리에 사용하기 위한 와이어는 금 합금 또는 구리 합금을 포함하며, 약 30 미크론 이하의 직경, 적어도 약 300 Mpa 의 극한 인장 강도 및 적어도 약 1 % 의 인장 연신율을 지닌다.
본 발명의 또 다른 태양은, 매트릭스 형태의 금의 상과 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 금속 합금 복합재료의 제공인데, 상기 금은 다량으로 존재하고, 상기 다른 금속은 소량으로 존재한다. 상기 “다른”금속은 예를들면 수지상 결정 형태와 같은 다양한 형태의 금 매트릭스로 제공될 수 있다.
본 발명의 금 합금에 사용하기 위한 바람직한 합금 성분은 이리듐, 로듐, 몰리브덴, 철과 바나듐의 혼합물, 철과 몰리브덴의 혼합물, 니켈과 니오븀의 혼합물 및 철과 실리콘의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은,
(A) 다량의 용융된 금과 소량의 다른 금속을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 다른 금속은 용융되어 상기 용융된 금과 혼합되지 않거나 또는 고체 상태로 상기 용융된 금에 불용성으로 되는 단계; 및
(B) 매트릭스 형태의 금의 상과 상기 매트릭스에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 고체 금 합금 복합재료를 형성하기에 효과적인 조건하에서 상기 혼합물을 냉각시키는 단계를 포함하는 금 합금 복합재료를 제공하기 위한 방법의 제공이다.
바람직한 형태에 있어서, 상기 언급된 혼합물은 도가니 용융 또는 소모 아크 용융에 의해 형성되며, 상기 혼합물은 예를들면 방향성 주조, 연속성 주조 및 용융 인발과 같은 주형 주조 또는 냉강 주조를 포함하는 조건하에서 냉각된다.
본 발명의 또 다른 태양은,
(A) 매트릭스 형태의 금의 상과 상기 매트릭스에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 고체 조성을 제공하는 단계로서, 상기 금은 다량의 조성으로 존재하며, 상기 다른 금속은 소량으로 존재하는 단계; 및
(B) 복수의 평행하게 축방향으로 정렬된 섬유 또는 다른 금속의 연신된 입자를 포함하는 와이어 형태로 조성물을 성형하는 조건하에서의 변형 공정에 조성물을 가하는 단계;를 포함하는 금 합금 와이어 제조를 위한 방법을 포함한다.
바람직한 형태에 있어서, 본 발명의 와이어의 형성에 사용된 변형 공정은 압출 성형, 스웨이징(swaging) 및 와이어 인발 작업을 포함한다.
본 발명의 금 합금은, 합금의 개선된 강도가 고용체의 형성 또는 석출-경화 메카니즘을 통하여 이루어진다는 점에서 종래의 금 합금과 구별된다. 본 발명의 금 합금은, 대기압하의 금의 용융점에서 용융된(액체) 금에 혼합될 수 없는(불용성의) 합금 성분의 사용에 따른다. 반면에, 종래의 금 합금의 합금 성분은 그 용융점에서 용융된(액체) 금에 혼합될 수 (가용성) 있다. 따라서, 종래 기술의 금 합금은 일반적으로 균질형으로 되며, 금에 용해된 합금 성분의 고용체로 되는 하나의 상으로 이루어진다. 반면에, 본 발명의 합금의 실시예들은 합금 성분이 금의 연속적인 상에 분산되거나 또는 분포되는 2개의 상을 포함하는 것으로 될 수 있다.
본 발명의 합금 복합재료에 사용하기 위한 고 전도성 베이스 금속(예를들면, 금 또는 구리)의 성분은 실질적으로 순수하여야 한다. 베이스 금속의 순도는 합금 복합재료가 사용되는 특정한 용도에 따른다. 베이스 금속의 적어도 약 98 %의 순도가 대부분의 용도를 위해 만족될 것으로 생각된다. 베이스 금속의 적어도 약 99.9 %의 순도가 전자 및 반도체 어셈블리를 포함하는 용도를 위해 사용되도록 권하여진다.
용어 “고-전도성 베이스 금속”은 그것의 전기 전도도가 약 3 마이크로 옴-cm 이하로 되는 금속을 의미한다. 금의 사용은, 그것이 특히 우수한 특성의 조합을 지니므로 매우 바람직하다. 구리와 알루미늄이 베이스 금속으로 바람직한데, 구리는 알루미늄보다 매우 다양한 용도를 위한 종류의 금속이다. 다른 고-전도성 베이스 금속의 예로는, 선택된 용도에 우수하게 사용되는 니켈, 팔라듐 및 은이 있다.
본 발명의 합금 복합재료에 사용하기 위한 합금 성분은, (A) 베이스 금속과 합금 성분의 용융 혼합물에 베이스 금속과 혼합되지 않으며, (B) 상기 혼합물의 고체 형태의 분리된 상으로 존재할 수 있으며, (C) 상기 복합재료에 소기의 특성을 부여하는 어떠한 금속으로도 될 수 있다. 상기 합금 성분은, 용융된 베이스 금속과 부분적으로 용해될 수 있는(혼합될 수 있는) 금속, 이 경우, 합금 성분이 베이스 금속에 의해 용해될 수 있는 양보다 많은 량으로 사용되는 금속으로 될 수 있다. 예를들면, 크롬은 고체 구리에 부분적으로 용해된다. 평형온도(25 ℃)에서 합금 성분의 용해도는 베이스 금속의 약 1 wt.% 이하로 되는 것이 바람직하며, 약 0.1wt.% 이하로 되는 것이 더 바람직하다. 본 발명은, 베이스 금속 매트릭스가, 합금 성분의 일부가 베이스 금속에 용해되는 고용체의 상과 고용체에 용해되지 않는 합금 성분의 일부를 포함하는 상을 포함하는 범위의 실시예에 포함된다.
또한, 합금 성분은, 예를들면, 용해되지 않는 고체 입자의 형태로 분산된, 용융된 베이스 금속의 고체 형태(혼합되지 않는)로 되는 금속으로 될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
합금 성분은 본 발명의 베이스 금속 합금 복합재료에 소기의 특성을 부여하는 재료이다. 따라서, 합금 성분의 선택은 합금을 포함하는 베이스 금속과 개선될 합금의 특성에 따른 것이다. 상기 특성은 예를들면, 개선된 강도, 탄성률 및 예를들면, 전도율 및 인덕턴스와 같은 전기적 특성에 대한 최소 효과를 포함한다.
베이스 금속으로서 금의 사용과 관련하여, 합금 성분의 선택은 개선될 금의 특성에 따른다. 일반적으로, “금보다 우수한”특성을 지니는 금속이 사용될 수 있다. 예를들면, 금보다 우수한 강도를 지니는 금속이 복합재료의 강도를 개선하기 위해 사용될 수 있다. 마찬가지로, 탄성률을 개선하기 위하여, 금보다 우수한 탄성률을 지니는 금속이 사용될 수 있다. 용융된 금 혼합물에 혼합되지 않는 2가지 또는 그 이상의 합금 성분이 복합재료에 소기의 특성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다.
베이스 금속으로서 구리의 사용과 관련하여, “구리보다 우수한”특성을 지니는 금속이 사용될 수 있다. 예를들면, 구리보다 높은 탄성률, 기계적 강도 또는 내식성을 지니는 금속이 합금 복합재료의 특성을 개선하기 위해 사용될 수 있다.용융된 구리 혼합물에 혼합되지 않는 2가지 또는 그 이상의 합금 성분이 복합재료에 소기의 특성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다.
또한, 고-전도성 베이스 금속 합금 복합재료에는, 용융된 베이스 금속 혼합물에 혼합될 수(용해될 수) 있으며, 혼합물이 응고함에 따라, 복합재료의 베이스 금속과 고용체를 형성하는 금속이 포함될 수 있다. 상기 “혼합될 수 있는”합금 성분은 복합재료에 소기의 특성을 부여하도록 선택될 수 있다. “혼합될 수 있는”합금 성분을 포함하는 베이스 금속 합금 복합재료는 베이스 금속과 “혼합될 수 있는”합금 성분의 고용체의 매트릭스와 상기 매트릭스내에 배치된 “혼합될 수 없는”합금 성분의 상을 포함한다.
금 합금 복합재료에 사용될 수 있는 “혼합될 수 있는”합금 원소 금속은 예를들면 니오븀 및 탄탈이다. 구리 합금 복합재료에 사용될 수 있는 “혼합될 수 있는”합금 원소 금속은 예를들면 코발트 및 철이다.
합금 성분은 복합재료에 소기의 특성을 부여하기에 충분한 량으로 복합재료에 포함된다. 그 최소의 량은 사용된 금속에 따라 변할 것이다. 일반적으로, 적은 량이 사용될 수 있다. 대부분의 용도에 대하여, 그 체적 퍼센트의 합금 성분을 사용함으로써 그 특성의 현저한 개선이 이루어질 것이다. (특별히 지시되지 않을 경우, 합금을 포함하는 합금 성분의 비율은 복합재료의 전체 체적에 따른 체적 퍼센트(vol.%)로 언급된다.) 사용된 합금 성분의 최대량은 최대의 기계적 특성 대 전기적 성능 요구조건에 의해 정해진다.
합금 성분은 약 3 내지 약 40 vol.% 의 복합재료, 바람직하게는 약 7 내지약 15 vol.% 의 복합재료를 포함하도록 권하여 진다. 선택적인 “혼합될 수 있는”합금 성분은 약 3 내지 약 40 vol.% 의 복합재료, 바람직하게는 약 7 내지 약 15 vol.% 의 복합재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 금 합금 복합재료에 사용하기 위한 바람직한 “혼합될 수 없는”합금 성분은 이리듐과 몰리브덴이다. 특히, 본 발명의 바람직한 금 합금 복합재료는 90 %의 금 및 아래의 “혼합될 수 없는”합금 성분(들)을 지시된 비율로 포함한다.
10 %의 이리듐
10 %의 로듐
7.5 %의 몰리브덴
10 %의 몰리브덴
8.0 %의 철과 2 %의 바나듐
8.0 %의 니오븀과 2 %의 몰리브덴
9.5 %의 철과 0.5 %의 몰리브덴
9.5 %의 니켈과 0.5 %의 니오븀
9.5 %의 철과 0.5 %의 실리콘
본 발명의 구리 합금 복합재료에 사용하기 위한 “혼합될 수 없는”합금 성분의 예는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 니오븀, 탄탈륨 및 이리듐이며, 니오븀이 바람직하다. 특히, 본 발명의 바람직한 구리 합금 복합재료는 아래에 지시된 비율의 “혼합될 수 없는”합금 성분을 포함하며, 구리는 복합재료의 나머지를 포함한다.
3 %의 니오븀
5 %의 니오븀
10 %의 니오븀
3 %의 크롬
5 %의 크롬
10 %의 크롬
5 %의 탄탈
5 %의 바나듐
본 발명의 복합재료는, 예를들면, 약 50 미크론 이하의 직경, 적어도 약 300 Mpa 의 강도 및 적어도 약 1 %의 인장 연신율과 같은 소기의 특성의 조합을 지니는 와이어로 형성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 와이어는 약 10 내지 약 40 미크론의 직경, 약 300 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 1 내지 약 15 %의 인장 연신율을 지닌다. 특히 바람직한 와이어는 약 15 내지 약 30 미크론의 직경, 약 500 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 2 내지 약 8 %의 인장 연신율을 지닌다.
본 발명의 고-전도성 베이스 금속 합금 복합재료는 적절한 방법에 의해 제조될 수 있다. 제조방법의 선택은 복합재료가 사용될 용도에 따를 것이다. 일반적으로, 복합재료를 포함하는 성분의 혼합물은 초기에 잉곳(ingot)으로 형성될 수 있다. 그 후, 잉곳은 소기의 형상으로 성형되거나 변형될 수 있다.
일반적으로, 합금 성분의 분말은 고-전도성 베이스 금속과 결합된다. 그 분말은, 금속 합금 성분의 잉곳을 용해한 후, 예를들면, 아르곤 가스의 사용으로 그액체를 예를들면 약 0.5 내지 50 미크론의 적절한 크기를 지니는 분말로 분무함으로써 형성될 수 있다.
그 잉곳은 예를들면 약 0.1 내지 10 미크론의 작은 입자 형태의 베이스 금속 매트릭스에 실질적으로 균일한 분포의 합금 성분을 포함하는 것이 바람직하다. 합금 복합재료의 잉곳을 제조하는 전형적인 방법은 통상의 용융 공정과 분말 야금의 사용을 포함한다. 용융 공정은 도가니 용융 또는 소모 아크 용융 또는 비소모 아크 용융 또는 플라즈마/전자-비임 용융을 포함한다. 용융 공정을 사용하는 것의 중요한 이점은 베이스 금속 매트릭스에 합금 성분을 균일하게 분산시킬 수 있다는 것이다. 분말 야금은, 압축 성형, 신터링 또는 고온 등압 압축성형될 혼합물을 형성하도록 분말의 베이스 금속과 분말의 합금 성분을 혼합하는 것으로 이루어진다. 분말 야금을 사용하는 중요한 이점은 복합재료를 형성하는데 매우 불용성의 합금 성분을 사용할 수 있다는 것이다.
합금 성분은, 복합재료가 형성되는 방법에 따라 다양한 형태의 베이스 금속 매트릭스로 존재할 수 있다. 예를들면, 합금 성분은 베이스 금속 매트릭스에 분산된 고체 입자 또는 2차상의 수지상 결정 또는 준 안정 과포화 고용체로서 존재할 수 있다.
본 발명의 합금 복합재료를 포함하는 와이어를 형성하기 위한 적절한 수단은, 베이스 금속 매트릭스의 합금 성분을 연신된 섬유, 연신된 리본 또는 입자로 변형하기에 효과적인 변형 공정(냉간 인발)의 사용을 포함한다. 변형 공정은, 예를들면, American Society of Metals Handbook에 개시된 바와같이, 다른 금속의 합금을 형성하는데 사용하기 위한 것으로 공지되어 있다. 이러한 기술의 와이어 형성은 일반적으로 와이어 인발에 뒤따르는 압출 성형 또는 스웨징을 포함한다. 복합재료상에 부과된 응력은 합금 성분의 입자들을 연신된 섬유 또는 리본으로 변형하기에 충분하게 될 필요가 있다. 이것을 위해, 응력의 량은 합금 성분의 항복 또는 유동 응력을 초과하여야 한다. 필요한 응력의 량은, 예를들면, 사용된 특정 합금 성분, 그 합금 성분의 입자 크기 및 존재하는 불순물의 량과 같은 다양한 요소에 따를 것이다.
본 발명의 특정 실시예에 있어서, 변형 중, 베이스 금속 매트릭스에 분산되는 합금 성분의 구상 입자들이 리본 형태로 평탄화되고 연신되는 것이 관찰되었다. 그 리본들은 미소상 재료의 두께와 거의 같게 되는 두께를 지닐 수 있다. 부가적인 변형은 리본들이 주위의 베이스 금속 매트릭스의 변형을 수용하도록 접히도록 한다. 입자들의 일부, 예를들면, 약 1 vol.%는 변형되지 않은 상태로 유지될 수 있다. 변형되지 않은 입자의 량이 많으면, 합금 복합재료로부터 와이어를 형성하는데 문제점을 초래할 수 있다.
아래의 실시예들은 본 발명의 범위내의 고-전도성 베이스 금속 합금 복합재료의 예이다.
제1 그룹의 실시예에 있어서는, 실온에서 스웨징에 의해 금 합금 잉곳(1.5 cm의 직경)으로부터 250 미크론의 로드가 형성된 후, 인발에 의해 25 미크론의 직경을 지니는 금 합금-와이어로 변환되었다. 상기 스웨징 작업은 실온에서 이루어지며, 2-해머 회전 밀에서 통과 당 15%의 단면적이 감소되어, 250 미크론의 직경으로된다. 인발 작업은 다이 당 공칭 8% - 15%가 감소되는 일련의 다이를 포함하며, 광물성 기름 또는 물-베이스 윤활제를 갖는 침지조(immersion bath)를 사용하는 윤활을 포함한다.
와이어로 변환된 상기 언급된 로드들 각각은, 금을 포함하는 금 합금 혼합물과 아래의 표1에 제시된 합금 성분을 포함하는 잉곳으로 제조되었다. 로드로 성형된 각각의 잉곳들은 용융 공정 기술 또는 표1에 제시된 분말 야금 기술에 의해 제조되었다. 용융 공정 기술은 냉강 주조 다음에 이어지는 비소모 아크 주조 또는 도가니 용융에 의한 공통-용융을 포함한다. 분말 야금 기술은 약 100 미크론 이하의 분말의 혼합; 및 200 Mpa 와 700 ℃에서의 고온 등압 압축성형에에 이어지는 200 Mpa 에서의 저온 등압 압축성형을 포함한다. 아래의 표1에 제시된 실시예의 와이어 중 일부는 표1에 제시된 바와같이 (실시예1, 4, 10, 11 및 12 참조) 와이어 샘플이 형성되는 금-베이스 잉곳을 제조하는데 다른 제조방법이 사용되었다는 점에서 한가지 이상의 샘플의 와이어를 포함한다는 것을 알 수 있다. 아래의 표2는 표1에 제시된 와이어 실시예의 특성의 내용을 포함한다. 다른 방법으로 제조된 금-베이스 잉곳으로 형성된 상기 와이어들은 동일한 특성을 지닌다. 이것은 인장 강도와 인장 연신율 특성 각각에 대한 하나의 값을 제외한 표2의 내용을 설명한다.
제조되는 금 합금 복합재료의 합금 성분(들) 및 그것들의 량이 표1에서 확인된다. 복합재료 각각의 나머지는 99.99 wt.%의 순도를 지니는 금을 포함한다.
실시예번호 합금성분 합금성분의 량(vol.%) 금-베이스 잉곳의제조방법
1 몰리브덴 10 도가니 용융/냉강 주조; 비소모 아크 주조; 분말 야금
2 로듐 10 비소모 아크 주조
3 로듐 10 비소모 아크 주조
4 이리듐 10 도가니 용융/냉강 주조; 비소모 아크 주조; 분말 야금
5 코발트 10 비소모 아크 주조
6 백금 10 비소모 아크 주조
7 백금 5 비소모 아크 주조
8 니켈 10 비소모 아크 주조
9 니켈 5 비소모 아크 주조; 도가니 용융/냉강 주조
10 니켈 및실리콘 50.5 비소모 아크 주조; 도가니 용융/냉강 주조
11 니켈 및실리콘 50.1 비소모 아크 주조; 도가니 용융/냉강 주조
12 니켈 및실리콘 51 비소모 아크 주조; 도가니 용융/냉강 주조
상기 표1에 제시된 금 합금 복합재료의 다양한 특성이 평가되었다. 전기적 연결부에 사용된 형태의 종래의 합금의 특성들 또한 비교를 위해 평가되었다(합금 C-1). 그 평가값들은 표2에 제시된 바와 같이, “인발 경화”(HAD) 및 “어닐링”(500℃에서 연속적으로 직결)에 대한 데이터를 포함한다.
합금 극한 인장 강도(Mpa) 인장 연싱율(%)
C-1, 금 & 7 ppmBe & 20 ppm Ca (HAD) 400 2.0
C-1, 금 & 7 ppmBe & 20 ppm Ca(어닐링) 250 4.0
실시예1, 금 & 10% 몰리브덴 600 2.4
실시예9, 금 & 5% 니켈 (HAD) 756 1.6
실시예9, 금 & 5% 니켈 (어닐링) 497 7.6
실시예12, 금 & 5% 니켈, & 1% 실리콘 (HAD) 823 2.3
실시예12, 금 & 5% 니켈, & 1% 실리콘 (어닐링) 57 2.3
표2의 데이터는, 금 합금 용액을 구성하는 종래 기술의 합금의 강도에 비하여 본 발명의 금 합금 복합재료의 개선된 강도를 확실히 보여준다. 그러한 강도의 개선은 HAD와 어닐링 된 평가값에서 현저하다. 인장 연성과 관련하여, 합금의 제한된 연성을 유지하는 능력은 와이어-본딩 공정에 필수적이다. 그러나, 연성은 그것의 최종적인 사용에 있어서 와이어의 파손을 방지하기 위하여 0.5% 이상으로 되어야 한다. 표2는 본 발명의 합금이 개선된 강도와 허용되는 인장 연성을 지니는 것을 제시한다.
제2 그룹의 실시예에 있어서는, 실온에서 스웨징에 의해 구리 합금 잉곳(5 cm의 직경)으로부터 250 미크론의 로드가 형성된 후, 인발에 의해 25 미크론의 직경을 지니는 구리 합금-와이어로 변환되었다. 상기 스웨징 작업은 실온에서 이루어지며, 2-해머 회전 밀에서 통과 당 15%의 단면적이 감소되어, 250 미크론의 직경으로 된다. 상기 인발 작업은 다이 당 공칭 8% - 15%가 감소되는 일련의 다이를 포함하며, 광물성 기름 또는 물-베이스 윤활제를 갖는 침지조를 사용하는 윤활을 포함한다.
와이어로 변환된 상기 언급된 로드들 각각은, 구리를 포함하는 구리 합금 혼합물과 아래의 표3에 제시된 합금 성분을 포함하는 잉곳으로 제조되었다. 로드로 성형된 각각의 잉곳들은 용융 공정 기술 또는 표3에 제시된 바와같은 분말 야금 기술에 의해 제조되었다. 용융 공정 기술은 비-소모 아크 주조 또는 냉강 주조 다음에 이어지는 도가니 용융 또는 소모 아크 용융에 의한 공통-용융을 포함한다. 분말 야금 기술은 약 100 미크론 이하의 분말의 혼합 및 250 Mpa 와 900 ℃에서의 고온 등압 압축성형에에 이어지는 250 Mpa 에서의 저온 등압 압축성형을 포함한다. 아래의 표3에 제시된 실시예의 와이어 중 일부는 표3에 제시된 바와같이 와이어 샘플이 형성되는 구리-베이스 잉곳을 제조하는데 다른 제조방법이 사용되었다는 점에서 한가지 이상의 다른 샘플의 와이어를 포함한다는 것을 알 수 있다.
제조되는 구리 합금 복합재료의 합금 성분(들) 및 그것들의 량이 표3에서 확인된다. 복합재료 각각의 나머지는 99.9 wt.%의 순도를 지니는 구리를 포함한다.
실시예번호 합금 성분 합금성분의 량(vol.%) 구리-베이스 잉곳의 제조방법
13 니오븀 3 도가니 용융/냉강 주조; 보소모 아크 주조; 분말 야금
14 니오븀 7.5 도가니 용융/냉강 주조; 보소모 아크 주조; 분말 야금
15 니오븀 15 도가니 용융/냉강 주조; 보소모 아크 주조; 분말 야금
16 크롬 3 도가니 요융/냉강주조
17 크롬 5 도가니 요융/냉강주조
18 크롬 10 도가니 요융/냉강주조
19 탄탈 5 소모 아크 용융
20 바나듐 5 소모 아크 용융
상기 표3에 제시된 구리 합금 복합재료의 다양한 특성이 평가되었다. 그 평가값들은 아래의 표4에 제시된 바와같이, “인발 경화”(HAD) 및 “어닐링”(500℃에서 연속적으로 직결)에 대한 데이터를 포함한다.
합금 극한 인장 강도(Mpa) 인장 연신율(%)
실시예13 Cu & 3% Nb어닐링HAD 275325 4.03.0
실시예14 Cu & 7.5% Nb어닐링HAD 315485 4.02.5
실시예15 Cu & 15% Nb어닐링HAD 405900 2.01.0
실시예16 Cu & 3% Cr어닐링HAD 310435 3.01.5
실시예17 Cu & 5% Cr어닐링HAD 320445 3.01.5
실시예18 Cu & 10% Cr어닐링HAD 400515 2.61.1
실시예19 Cu & 5% Ta어닐링HAD 324466 3.32.7
실시예20 Cu & 5% V어닐링HAD 297344 3.82.9
평가값들은, 상기 표4의 합금의 특성들이 구리 베이스 금속의 특성에 비하여 우수하다는 것을 제시한다. 평가값들은, 또한, 크롬, 니오븀 및 탄탈과 같은 합금 성분을 포함하는 합금의 내식성이 구리 베이스 금속의 내식성보다 우수하다는 것을 제시한다.
본 발명이 경제적이고 실용적인 방식으로 고전도성 금속의 특성을 개선하기 위한 개선된 수단을 제공하며, 본 발명의 합금 복합재료로부터 형성되는 가는 와이어가 특히 반도체의 적용을 포함하는 다양한 용도에 우수하게 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (27)

  1. 매트릭스 형태의 금의 상과 상기 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하며, 상기 금은 다량으로 존재하고, 상기 다른 금속은 소량으로 존재하는 금속 합금 복합재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 다른 금속은 입자 형태로 되는 복합재료.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입자는 연신된 형태로 되는 복합재료.
  4. 제1항에 있어서, 와이어 형태로 되는 복합재료.
  5. 제4항에 있어서, 다른 금속으로 되는 복수의 평행하게 축방향으로 정렬된 섬유를 포함하는 와이어 형태로 되는 복합재료.
  6. 제4항에 있어서, 상기 와이어는 약 50 미크론 이하의 직경, 적어도 약 300 Mpa 의 인장 강도 및 적어도 약 1 %의 인장 연신율을 지니는 복합재료.
  7. 제6항에 있어서, 상기 와이어는 약 10 내지 약 40 미크론의 직경, 약 300 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 1 내지 15 %의 인장 연신율을 지니는 복합재료.
  8. 제7항에 있어서, 상기 와이어는 약 15 내지 약 30 미크론의 직경, 약 500 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 2 내지 8 %의 인장 연신율을 지니는 복합재료.
  9. (A) 매트릭스 형태의 금의 상과 상기 매트릭스 내에 배치된 다른 금속의 상을 포함하는 고체 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 금은 다량으로 존재하고, 상기 다른 금속은 소량으로 존재하는 단계; 및
    (B) 상기 다른 금속으로 되는 복수의 평행하게 축방향으로 정렬된 섬유를 포함하는 와이어 형태로 상기 조성물을 형성하는 조건하의 변형 공정에 상기 조성물을 제공하는 단계를 포함하는 금 합금 와이어의 제조 방법.
  10. (A) 다량의 금과 소량의 다른 금속을 포함하는 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 다른 금속은 용융 상태로 되어 용융된 금과 혼합할 수 없거나 또는 고체 상태로 되어 상기 용융된 금에 용해되지 않는 단계; 및
    (B) 매트릭스 형태의 금의 상과 상기 매트릭스에 배치된 다른 금속을 포함하는 고체 금 합금 복합재료를 형성하기에 효과적인 조건하에서 상기 혼합물을 냉각시키는 단계를 포함하는 금 합금 복합재료의 제조 방법.
  11. 전도성 부재와 전도 접촉하는 전기 전도성 터미널과 반도체와 전도 접촉하는 다른 전기 전도성 터미널을 포함하며, 상기 터미널들은 매트릭스 형태의 고-전도성베이스 금속의 상과 상기 매트릭스내에 배치된 다른 금속의 베이스 상을 포함하는 금속 합금 복합재료를 포함하는 와이어에 의해 결합되며, 상기 베이스 금속은 다량으로 존재하며, 상기 다른 금속은 소량으로 존재하는 터미널 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 구리를 포함하는 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 와이어는 약 50 미크론 이하의 직경, 적어도 약 300Mpa 의 인장 강도 및 적어도 약 1 %의 인장 연신율을 지니는 어셈블리.
  14. 제12항에 있어서, 상기 와이어는 약 10 내지 약 40 미크론의 직경, 약 300 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 1 내지 약 15 %의 인장 연신율을 지니는 어셈블리.
  15. 제12항에 있어서, 상기 와이어는 약 15 내지 약 30 미크론의 직경, 약 500 내지 약 1000 Mpa 의 강도 및 약 2 내지 약 8 %의 인장 연신율을 지니는 어셈블리.
  16. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 구리와 소량의 니오븀을 포함하는 어셈블리.
  17. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 구리와 소량의 크롬을 포함하는 어셈블리.
  18. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 구리와 소량의 탄탈을 포함하는 어셈블리.
  19. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 구리와 소량의 바나듐을 포함하는 어셈블리.
  20. 제1항에 있어서, 소량의 이리듐을 포함하는 합금 복합재료.
  21. 제1항에 있어서, 소량의 로듐을 포함하는 합금 복합재료.
  22. 제1항에 있어서, 소량의 몰리브덴을 포함하는 합금 복합재료.
  23. 제1항에 있어서, 소량의 철과 몰리브덴 각각을 포함하는 합금 복합재료.
  24. 제1항에 있어서, 소량의 니켈과 니오븀 각각을 포함하는 합금 복합재료.
  25. 제1항에 있어서, 소량의 철과 실리콘 각각을 포함하는 합금 복합재료.
  26. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 금을 포함하는 어셈블리.
  27. 제11항에 있어서, 상기 합금 복합재료는 다량의 알루미늄을 포함하는 어셈블리.
KR1020017003310A 1998-09-14 1999-09-14 와이어 본딩 합금 복합재료 KR20010079822A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10027298P 1998-09-14 1998-09-14
US60/100,272 1998-09-14
PCT/US1999/021217 WO2000015858A1 (en) 1998-09-14 1999-09-14 Wire-bonding alloy composites

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010079822A true KR20010079822A (ko) 2001-08-22

Family

ID=22278932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017003310A KR20010079822A (ko) 1998-09-14 1999-09-14 와이어 본딩 합금 복합재료

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20020168538A1 (ko)
EP (1) EP1115892A1 (ko)
JP (1) JP2002525425A (ko)
KR (1) KR20010079822A (ko)
CN (1) CN1126823C (ko)
WO (1) WO2000015858A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023029A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Tanaka Electronics Ind Co Ltd 半導体素子接続用金線及びその製造方法
JP4312641B2 (ja) * 2004-03-29 2009-08-12 日本碍子株式会社 強度および導電性を兼備した銅合金およびその製造方法
KR100702662B1 (ko) * 2005-02-18 2007-04-02 엠케이전자 주식회사 반도체 패키징용 구리 본딩 와이어
WO2012120982A1 (ja) * 2011-03-07 2012-09-13 Jx日鉱日石金属株式会社 α線量が少ない銅又は銅合金及び銅又は銅合金を原料とするボンディングワイヤ
EP2709060B1 (en) 2012-09-17 2020-02-26 Apple Inc. Method and an apparatus for determining a gaze point on a three-dimensional object
JP6091912B2 (ja) * 2013-01-30 2017-03-08 矢崎総業株式会社 銅クロム合金線材、および、高延性高強度銅クロム合金線材の非加熱製造方法
WO2014200770A1 (en) * 2013-06-10 2014-12-18 Apple Inc. Method and apparatus for forming a gold metal matrix composite
JP5550027B1 (ja) * 2013-06-26 2014-07-16 田中貴金属工業株式会社 医療用合金及びその製造方法
JP7034082B2 (ja) * 2016-03-03 2022-03-11 エイチ．シー． スターク インコーポレイテッド 付加製造による金属部品の製作
JP6661132B2 (ja) * 2018-03-02 2020-03-11 国立大学法人東京工業大学 形状記憶合金及び形状記憶合金線材
CN112226642B (zh) * 2020-09-18 2022-03-11 国金黄金股份有限公司 贵金属金材料及其制备方法、金器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5268969A (en) * 1975-12-08 1977-06-08 Nippon Telegraph & Telephone Electric contact material
GB2123852B (en) * 1982-07-19 1986-06-11 Gen Electric Electrode contacts for high currant circuit interruption
US4911769A (en) * 1987-03-25 1990-03-27 Matsushita Electric Works, Ltd. Composite conductive material
US5298219A (en) * 1990-06-04 1994-03-29 Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha High purity gold bonding wire for semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
CN1326516A (zh) 2001-12-12
CN1126823C (zh) 2003-11-05
JP2002525425A (ja) 2002-08-13
US20020168538A1 (en) 2002-11-14
EP1115892A1 (en) 2001-07-18
WO2000015858A1 (en) 2000-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS60228602A (ja) 分散強化金属複合体およびその製造方法
JPH06238479A (ja) 無鉛ハンダ材料
US6063213A (en) High-purity hard gold alloy and method of manufacturing same
KR20010079822A (ko) 와이어 본딩 합금 복합재료
JPH0379416B2 (ko)
JP3579603B2 (ja) 半導体構成素子を接触するための金合金からなる極細線およびその製造方法
JP2873770B2 (ja) 半導体素子のワイヤボンディング用パラジウム細線
US6103025A (en) Fine wire of gold alloy, method for manufacture thereof and use thereof
US6242106B1 (en) Fine wire made of a gold alloy, method for its production, and its use
US4747889A (en) Interconnecting wire for semiconductor devices
JP2922388B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JPH09157775A (ja) 電子機器用銅合金
JP2956696B1 (ja) 高強度・高導電性銅合金およびその加工方法
WO2006078076A1 (ja) 半導体素子接続用金線
JPH10172998A (ja) Ａｕボンディングワイヤー
JP2003059964A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
Simons et al. Doped and low-alloyed gold bonding wires
JP2001073050A (ja) ヒューズ用導体およびタンタルチップコンデンサ
JP3353834B2 (ja) 易加工高力銅合金とその製造方法
JPS63235442A (ja) 銅細線及びその製造方法
US20020056915A1 (en) Base metal-gold wire for wire bonding in semiconductor fabrication
KR100267810B1 (ko) 고강도 고전기전도도를 갖는 동합금 반도체 리드프레임용 소재의 제조방법
JP3059314B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JP2003023029A (ja) 半導体素子接続用金線及びその製造方法
JPH0222130B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid