KR20120118485A - 반도체 장치 - Google Patents

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KR20120118485A
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    • 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
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    • 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
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
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    • 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
    • H01L2224/48638—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 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/48663—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 1550°C
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Abstract

본 발명은 전극 패드를 가진 반도체 소자, 반도체 소자를 탑재하고 전기적 접합 부재가 형성된 기재, 전극 패드와 전기적 접합 부재를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다. 본 발명의 반도체 소자 및 전극 패드의 주성분 금속은 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며, 전극 패드의 주성분 금속이 본딩 와이어의 주성분 금속과 다른 경우, 봉지 수지의 후경화 온도에서 본딩 와이어 및 전극 패드의 접합부에서 본딩 와이어의 주성분 금속과 전극 패드의 주성분 금속이 상호 확산하는 속도가 후경화 온도에서의 알루미늄(Al)과 금(Au)의 접합부에서 금(Au)과 알루미늄(Al)이 상호 확산하는 속도보다 작은 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 장치 {SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 소자의 전극 패드가 본딩 와이어(bonding wire)와 전기적으로 접합되고 반도체 소자와 본딩 와이어가 열경화성 수지 조성물의 경화물로 봉지되어(encapsulate) 있는 반도체 장치에 관한 것이다.
종래부터 다이오드, 트랜지스터, 집적회로 등의 전자부품은 주로 열경화성 수지 조성물로 봉지된다. 특히, 집적회로에는 에폭시 수지, 페놀 수지계 경화제, 및 용융 실리카 또는 결정 실리카 등의 무기 충전재를 배합하여 우수한 내열성 및 내습성을 가진 에폭시 수지 조성물이 사용된다. 그러나, 최근 전자기기의 소형화, 경량화, 및 고성능화되는 시장 동향에 따라, 반도체 소자의 고집적화가 해마다 진행되고, 또 반도체 장치의 표면 실장화(surface mounting)가 촉진되는 가운데, 반도체 소자의 봉지에 사용되는 에폭시 수지 조성물에 대한 요구가 더욱 더 엄격해지고 있다.
한편, 반도체 소자가 사용되는 환경 조건도 엄격해져서, 본딩 와이어의 접합 신뢰성 향상이 요구되고 있다. 특히, 자동차용 반도체 소자에서, 전극 패드 및 본딩 와이어 접합부의 고온 신뢰성 향상이 요구된다.
예를 들면, 특허 문헌 1에서 금 합금 세선에 은의 첨가 및 병용을 하고, 0.005~0.8 중량% 범위의 Mn을 함유하는 것으로서 가열 후에 접합 강도의 저하를 억제할 수 있다고 개시하고 있다.
특허 문헌 2에서는, 본딩 와이어에 합금화 원소의 첨가를 적정화하는 것으로서 본딩 와이어 및 전극의 접합부의 장기 신뢰성을 향상시켜, 고밀도화, 세선화, 특성 불균형의 감소 등을 도모할 수 있다고 개시하고 있다.
특허문헌 1: 특개평 9-272931호 공보 특허문헌 2: 특개 2003-133362호 공보
그러나, 최근에, 반도체 소자가 사용되는 환경 조건이 더욱 엄격해져, 더욱 고온 신뢰성 향상이 요구되고 있다.
예를 들어, 자동차에서는 매우 고온의 환경이 존재하여, 특히 높은 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성이 요구된다. 고온 보관시 또는 고온 동작시, 금 와이어 및 알루미늄 패드의 접합 불량은 커켄달 현상(Kirkendall effect)에 의한 공극(void) 발생에 의한 것이지만, 합금 와이어에 의해 공극 성장률을 지연시키는 것에 의한 개량(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조)은 충분히 만족할만한 것은 아니었다.
본 발명은 반도체 소자의 전극 패드가 본딩 와이어와 전기적으로 접합되고 반도체 소자와 본딩 와이어가 열경화성 수지 조성물의 경화물로 봉지되어 있는 반도체 장치에 있어서, 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성이 우수한 반도체 장치 제공에 관한 것이다.
본 발명의 반도체 장치는:
전극 패드를 가진 반도체 소자;
상기 반도체 소자를 탑재하여 전기적 접합 부재가 형성된 기재;
상기 전극 패드와 상기 전기적 접합 부재를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어; 및
상기 반도체 소자 및 상기 본딩 와이어를 봉지하여, 열경화성 수지 조성물의 경화물로 이루어진 봉지 수지(encapulating resin)를 포함하며, 상기 전극 패드의 주성분 금속은 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 또는 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며, 상기 전극 패드의 주성분 금속과 상기 본딩 와이어의 주성분 금속이 다른 경우, 상기 봉지 수지의 후경화(post-curing) 온도에서 상기 본딩 와이어 및 상기 전극 패드와의 접합부에서 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 상기 전극 패드의 주성분 금속이 상호 확산하는 속도가, 상기 후경화 온도에서의 알루미늄(Al)과 금(Au)의 접합부에서 금(Au)과 알루미늄(Al)이 상호 확산하는 속도보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 소자의 전극 패드가 본딩 와이어와 전기적으로 접합되고 반도체 소자와 본딩 와이어가 열경화성 수지 조성물의 경화물로 봉지되어 있는 반도체 장치에 대해, 고온 보관 특성 및 고온 동작 특성이 우수한 반도체 장치를 얻을 수 있다.
상기 목적, 및 그 외의 목적, 특징 및 이점은 하기에 기재한 바람직한 실시 형태, 및 그에 부수하는 하기 도면에 의해 더 분명해진다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 일례에 대해서, 단면구조를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 편면(one side) 봉지형 반도체 장치의 일례에 대해서, 단면구조를 나타낸 그림이다.
이하, 본 발명의 반도체 장치에 대해서 상세히 설명한다.
본 발명의 반도체 장치는 전극 패드를 가진 반도체 소자; 반도체 소자를 탑재하고 전기적 접합 부재가 형성된 기재; 전극 패드와 전기적 접합 부재를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어; 및 반도체 소자 및 본딩 와이어를 봉지하여, 열경화성 수지 조성물의 경화물로 이루어진 봉지 수지를 포함하며, 상기 전극 패드의 주성분 금속은 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 또는 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며, 전극 패드의 주성분 금속과 본딩 와이어의 주성분 금속이 다른 경우, 봉지 수지의 후경화 온도에서 본딩 와이어 및 전극 패드의 접합부에서 본딩 와이어의 주성분 금속과 전극 패드의 주성분 금속이 상호 확산하는 속도가, 후경화 온도에서의 알루미늄(Al)과 금(Au)의 접합부에서 금(Au)과 알루미늄(Al)이 상호 확산하는 속도보다 작은 것을 특징으로 한다. 이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 사용되는 반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속은, 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 또는 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며, 또한 반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속 및 본딩 와이어의 주성분 금속의 합금 성장 속도가 금 및 알루미늄의 합금 성장 속도보다 늦은 금속이다.
본 발명에 있어서, 전극 패드의 주성분 금속은 전극 패드에 포함되는 금속 성분 전체에 대해서, 95 질량% 이상이 전극 패드에 포함되는 것이 바람직하며, 98 질량% 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하며, 99 질량% 이상이 포함되는 것이 보다 더 바람직하다. 또한 본 발명에 있어서, 본딩 와이어의 주성분 금속은, 본딩 와이어에 포함되는 금속 성분 전체에 대해서, 90 질량% 이상이 본딩 와이어에 포함되는 것이 바람직하고, 95 질량% 이상이 포함되는 것이 보다 바람직하며, 98 질량% 이상이 포함되는 것이 보다 더 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 합금 성장 속도란 봉지 수지의 후경화 온도에서 2개의 다른 금속 재료를 접촉시킨 경우, 금속 재료 중에 포함된 금속 성분이 서로 확산하는 속도를 의미한다. 금속 성분의 상호 확산에 의해서, 이종 금속 재료의 접합부에 합금이 형성된다.
반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속 및 본딩 와이어의 주성분 금속의 합금 성장 속도와 금 및 알루미늄의 합금 성장 속도의 비교는, 봉지 수지의 후경화 온도 하에서 금속의 확산 계수의 차이를 비교하여 조사할 수 있다. 구체적으로, 우선 봉지 수지의 후경화 온도 하에서 전극 패드의 주성분 금속과 본딩 와이어의 주성분 금속을 접촉시켜서, 전극 패드의 주성분 금속이 본딩 와이어의 주성분 금속에 확산하는 확산 계수(DP -W)와 본딩 와이어의 주성분 금속이 전극 패드의 주성분 금속에 확산하는 확산 계수(DW -P)와의 차이(D1=｜DP -W-DW -P｜)를 조사한다. 또한, 봉지 수지의 후경화 온도 하에서 알루미늄과 금을 접촉시켜서, 알루미늄이 금에 확산하는 확산 계수(DAl-Au)와 금이 알루미늄에 확산하는 확산 계수(DAu-Al)와의 차이(D2=｜DP-W-DW-P｜)를 조사한다. 본 발명에서는 D1<D2의 관계를 만족한다. 봉지 수지의 후경화 온도는, 예를 들면 175℃로 할 수 있다.
또한, 합금 성장 속도는 하기 방법으로 측정해도 된다. 반도체 소자의 전극 패드가 본딩 와이어에 전기적으로 접합되어 반도체 소자와 본딩 와이어가 열경화성 수지 조성물의 경화물로 봉지되어 있는 반도체 장치를 소정의 시간, 소정의 온도(예를 들어, 175℃, 8시간)로 고온 처리한 후, 반도체 소자의 전극 패드 위의 와이어 본딩부를 절단하고 단면 연마하여, 레이저 현미경으로 합금 부분의 성장 두께를 측정한다. 성장 두께를 고온 처리 시간으로 나누어 합금 성장 속도로 정한다.
본 발명에 있어서, 기재는 다이 패드부(die pad portion)를 갖는 리드 프레임(lead frame)이어도 되며, 회로 기판이어도 된다. 리드 프레임에는 전기적 접합 부재로서 입출력용 단자, 전원용 단자 등의 외부 접속 단자를 형성시킬 수 있다. 또한, 회로 기판에는 전기적 접합 부재로서 전극 패드를 형성시킬 수 있다.
본딩 와이어는 리드 프레임 또는 회로 기판에 설치된 외부 접속 단자와 반도체 소자의 전극 패드를 전기적으로 접속하기 위해서 사용한다. 반도체 소자에 있어서, 집적도의 향상을 위해 협패드 피치 및 작은 와이어 지름이 요구되며 구체적으로 30μm 이하, 보다 바람직하게는 25μm 이하의 와이어 지름이 요구된다. 본 발명의 반도체 장치에 사용되는 본딩 와이어는 30μm 이하, 보다 바람직하게는 25μm 이하의 와이어지름이며, 한편, 15μm 이상의 와이어 지름인 것이 바람직하다. 본 발명의 반도체 장치에 사용되는 본딩 와이어는 특별히 한정되는 것은 아니나, 금(Au), 은(Ag), 또는 구리(Cu)를 주성분 금속으로 하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 볼 형상 안정성(ball's shape stability) 및 접합 강도의 관점에서 보면, 희토류 원소, Ag, Be, Ca, Cu, Ga, Ge, In, Mg, Os, Pd, Rh, Ru, Sn 및 Y로부터 선택된 적어도 1종의 원소를 0.0005~2.0 질량% 포함하는 금 순도 98 질량% 이상의 금 합금으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성의 관점에서, 금 순도는 99 질량%(2N) 이상인 것이 보다 바람직하고, 99.99 질량%(4N) 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에서 “순도”란 본딩 와이어를 구성하는 금속 성분의 전체에 대한 본딩 와이어 중의 금 함유량을 의미한다.
반도체 소자의 전극 패드에는 일반적으로 Al을 주성분으로 하는 금속이 사용되지만, 본딩 와이어의 금 합금과 합금(금속간 화합물)을 형성하여 100℃ 이상의 고온 보관시나 고온 동작시에 합금의 성장이 발생할 수 있다. 이 경우, 상호 확산 속도의 차이로부터 커켄달 현상에 의한 공극(void)이 발생, 성장하여 저항값의 상승이나 단선이 발생한다. 본 발명에서는 반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속을 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일하게 하거나 또는 반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속과 본딩 와이어의 주성분 금속의 합금 성장 속도가 금과 알루미늄과의 합금 성장 속도보다 느린 금속으로 하고 있기 때문에, 커켄달 공극의 발생, 성장을 막아 고온 보관시나 고온 동작시의 수명을 현저하게 개선할 수 있다.
본딩 와이어의 주성분 금속이 금인 경우, 반도체 소자의 전극 패드는 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)을 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 내습 신뢰성의 관점에서 보면 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)으로 이루어진 것이 보다 바람직하다. Pd는 본딩 와이어의 주성분인 Au와의 합금 성장 속도가 Au와 Al와의 합금 성장 속도보다 느리고, 커켄달 공극의 성장이 느리기 때문에 고온 보관시나 고온 동작시의 수명이 길다. 또한, Au는 본딩 와이어의 주성분인 Au와 동일하기 때문에, 기본적으로 합금 성장이 없고 커켄달 공극이 발생하지 않는다.
본딩 와이어의 주성분 금속이 구리인 경우, 반도체 소자의 전극 패드는 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)을 주성분 금속으로 하는 것이 바람직하고, 내습 신뢰성의 관점에서 보면 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)으로 이루어진 것이 보다 바람직하다. Pd, Au는 본딩 와이어의 주성분인 Cu와의 합금 성장 속도가 Au와 Al와의 합금 성장 속도보다 느리고, 커켄달 공극의 성장이 느리기 때문에 고온 보관시나 고온 동작시의 수명이 길다.
본딩 와이어의 주성분 금속이 은인 경우, 반도체 소자의 전극 패드의 금속은 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)을 주성분 금속으로 하는 것이 바람직하고, 내습 신뢰성의 관점에서 보면 팔라듐(Pd) 또는 금(Au)으로 이루어진 것이 보다 바람직하다. Pd, Au는 본딩 와이어의 주성분인 Ag와의 합금 성장 속도가 Au와 Al와의 합금 성장 속도보다 느리고, 커켄달 공극의 성장이 느리기 때문에 고온 보관시나 고온 동작시의 수명이 길다.
전극 패드에 포함되는 주성분 금속 이외의 금속으로는 Al, Cu, Cr, Ti, Si으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 사용할 수 있고 전극 패드 중에 0~2 질량% 포함되는 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되어 성형, 경화함으로써 봉지 부재를 구성하게 되는 열경화성 수지 조성물에 대해 설명한다. 본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 열경화성 수지 조성물은 특별히 제한되지는 않지만, 우레아 수지, 멜라민 수지, 페놀 수지, 레조르시놀 수지(resorcinol resin), 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아세트산 비닐 수지, 폴리비닐 알코올 수지, 아크릴 수지, 비닐 우레탄 수지, 실리콘 수지, α-올레핀 무수 말레산 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화 수지의 단독 또는 2종 이상을 경화제 및 경화 촉매와 함께 포함하며, (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재를 포함한 에폭시 수지 조성물이 바람직하다. 이하 본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물의 각 구성 성분에 대해서 설명한다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물에는 (A) 에폭시 수지를 사용할 수 있다. (A) 에폭시 수지는 1분자 내에 에폭시기를 2개 이상 갖는 모든 모노머, 올리고머, 폴리머이며, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 비페닐형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 스틸벤형 에폭시 수지 등의 결정성 에폭시 수지; 페놀 노볼락형(novolac-type) 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지; 페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬형(aralkyl-type) 에폭시 수지, 비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지 등의 아랄킬형 에폭시 수지; 디히드록시나프탈렌형 에폭시 수지, 디히드록시 나프탈렌의 이량체(dimer)를 글리시딜(glycidyl) 에테르화하여 얻을 수 있는 에폭시 수지 등의 나프톨형 에폭시 수지; 트리글리시딜 이소시아누레이트, 모노알릴디글리시딜 이소시아누레이트 등의 트리아진 핵 함유 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔 변성 페놀형 에폭시 수지 등의 가교된(bridged) 환형 탄화수소 화합물 변성 페놀형 에폭시 수지가 있으며, 이들을 1종류 단독으로 사용하거나 2종류 이상을 병용해서 사용해도 된다. 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성을 더욱 향상시키는 관점에서는 트리페놀메탄형 에폭시 수지, 알킬 변성 트리페놀메탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지가 바람직하고 트리페놀메탄형 에폭시 수지가 특히 바람직하다.
(A) 에폭시 수지 전체의 배합 비율의 하한치는 특별히 한정되지는 않지만, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 3 질량% 이상이 바람직하고, 5 질량% 이상이 보다 바람직하다. (A) 에폭시 수지 전체의 배합 비율이 상기 범위 내인 경우, 점도 상승에 의한 와이어 조각(breakage)이 발생할 우려가 적다. 또한 (A) 에폭시 수지 전체의 배합 비율의 상한치는 특별히 한정되지는 않지만, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 15 질량% 이하인 것이 바람직하고, 13 질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지 전체의 배합 비율의 상한치가 상기 범위 내인 경우, 흡수율 증가에 의한 내습 신뢰성의 저하 등이 발생할 우려가 적다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물에는 (B) 경화제를 사용할 수 있다. (B) 경화제는 예를 들어, 중부가형(polyaddition type) 경화제, 촉매형 경화제, 축합형 경화제의 3유형으로 크게 나눌 수 있다.
중부가형 경화제로는 예를 들어, 디에틸렌트리아민(DETA), 트리에틸렌테트라아민(TETA), 메타크실렌디아민(MXDA) 등의 지방족 폴리아민, 디아미노디페닐메탄(DDM), m-페닐렌디아민(MPDA), 디아미노디페닐설폰(DDS) 등의 방향족 폴리아민 외 디시안디아미드(DICY), 유기산 디히드라지드 등을 포함하는 폴리아민 화합물; 헥사히드로 무수 프탈산(HHPA), 메틸 테트라히드로 무수 프탈산(MTHPA) 등의 지환족 산 무수물, 무수 트리멜리트산(TMA), 무수 피로멜리트산(PMDA), 벤조페논테트라카르복실산(BTDA) 등의 방향족 산 무수물을 포함하는 산 무수물; 노볼락형 페놀 수지, 페놀 폴리머 등의 폴리페놀 화합물; 폴리 설파이드, 티오에스테르, 티오에테르 등의 폴리 메르캅탄 화합물; 이소시아네이트 프리폴리머(prepolymer), 블록화 이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물; 카르복실산-함유 폴리에스테르 수지 등의 유기산 등이 있다.
촉매형의 경화제로는 예를 들어, 벤질디메틸아민(BDMA), 2,4,6-트리스디메틸아미노메틸페놀(DMP-30) 등의 3급 아민 화합물; 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸(EMI24) 등의 이미다졸 화합물; BF3 착체 등의 루이스 산 등이 있다.
축합형의 경화제로는 예를 들어, 노볼락형 페놀 수지, 레졸형(resol-type) 페놀 수지 등의 페놀 수지계 경화제; 메틸올기-함유 요소 수지와 같은 요소 수지; 메틸올기-함유 멜라민 수지 등의 멜라민 수지 등이 있다.
그 중에서도 내연성, 내습성, 전기 특성, 경화성, 보존 안정성 등의 균형의 관점에서 페놀 수지계 경화제가 바람직하다. 페놀 수지계 경화제는 1분자 내에 페놀성 수산기를 2개 이상 갖는 모든 모노머, 올리고머, 폴리머를 포함하며, 그 분자량, 분자 구조를 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지 등의 노볼락형 수지; 트리페놀메탄형 페놀 수지 등의 다관능형 페놀 수지; 테르펜 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔 변성 페놀 수지 등의 변성 페놀 수지; 페닐렌 골격 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬 수지, 페닐렌 및/또는 비페닐렌 골격을 갖는 나프톨 아랄킬 수지 등의 아랄킬형 수지; 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 화합물 등이 있으며 이들 1종류를 단독 또는 2종류 이상을 병용하여 사용할 수 있다. 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성을 더욱 향상시키는 관점에서는 트리페놀메탄형 페놀 수지 등의 다관능형 페놀 수지가 바람직하고, 트리페놀메탄형 페놀 수지가 특히 바람직하다.
(B) 경화제 전체의 배합 비율의 하한치는 특별히 한정되지는 않지만, 전체 에폭시 수지 조성물 중에 0.8 질량% 이상이 바람직하고 1.5 질량% 이상이 보다 바람직하다. 배합 비율 하한치가 상기 범위 내인 경우, 충분한 유동성을 얻을 수 있다. 또한, (B) 경화제 전체의 배합 비율의 상한치는 특별히 한정되지는 않지만, 전체 에폭시 수지 조성물 중에 10 질량% 이하가 바람직하고 8 질량% 이하가 보다 바람직하다. 배합 비율 상한치가 상기 범위 내인 경우, 흡수율 증가에 의한 내습 신뢰성 저하 등이 발생할 우려가 적다.
또한, (B) 경화제로 페놀 수지계 경화제를 사용하는 경우에 있어서 에폭시 수지와 페놀 수지계 경화제와의 배합 비율은, 에폭시 수지에서 전체 에폭시기 수(EP)와 페놀 수지계 경화제에서 전체 페놀성 수산기 수(OH)의 당량비((EP)/(OH))가 0.8 이상, 1.3 이하인 것이 바람직하다. 당량비가 상기 범위 내인 경우, 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물의 경화성 저하 또는 수지 경화물의 물성 저하 등이 발생할 우려가 적다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물에는 (C) 무기 충전재를 사용할 수 있다. (C) 무기 충전재로는 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물에 일반적으로 사용되고 있는 것을 이용할 수 있으며 예를 들어, 용융 실리카, 결정성 실리카, 탈크(talc), 알루미나, 티타늄 화이트, 질화 규소 등이 있다. 가장 적합하게 사용되는 것은 용융 실리카이다. (C) 무기 충전재는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, (C) 무기 충전재는 추가로 커플링제로 표면 처리될 수 있다. 충전재의 형상은 유동성 개선을 위해서, 가능한 한 완전한 구상이며, 입도 분포가 넓은 것이 바람직하다. 또한, 좁은 와이어 피치(wire pitch)의 반도체 장치에의 적용이라는 관점에서, (C) 무기 충전재는 와이어 피치 폭의 2/3 이하의 입경을 가진 입자를 99.9 질량% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 범위로 함으로써 에폭시 수지 조성물의 미충전이나 와이어 간의 조대 입자(coarse particle) 고착(sticking)에 의한 와이어 스위핑(wire sweep)을 억제할 수 있다. 상기 (C) 무기 충전재는 상업적으로 이용 가능한 무기 충전재를 그대로 또는 이들 복수를 혼합하거나 체분하는 등에 의해 조정하여 얻을 수 있다. 또한, 무기 충전재의 입도 분포는 상업적으로 이용 가능한 레이저식 입도 분포계(예를 들어, Shimadzu Corporation사 제, SALD-7000 등) 등을 이용하여 측정할 수 있다.
(C) 무기 충전재의 함유 비율은 특별히 한정되지는 않지만, (C) 무기 충전재의 함유 비율의 하한치는 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 82 질량% 이상이 바람직하고, 85 질량% 이상이 보다 바람직하다. 상기 하한치를 하회(下回)하지 않는 범위이면, 저흡습성, 저열팽창성을 얻기 위해 내습 신뢰성이 불충분하게 될 우려가 적다. 또한, (C) 무기 충전재의 함유 비율의 상한치는 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 92 질량% 이하가 바람직하고 89 질량% 이하가 보다 바람직하다. 상기 상한치를 넘지 않는 범위이면, 유동성 저하로 성형시에 충전 불량 등이 생기거나 고점도화에 의한 반도체 장치 내의 와이어 스위핑 등의 문제가 생길 우려가 적다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물은 (D) 경화촉진제를 추가로 사용할 수 있다. (D) 경화촉진제는 에폭시 수지의 에폭시기와 경화제의 관능기(예를 들어, 페놀 수지계 경화제의 페놀성 수산기)와의 가교 반응을 촉진시키는 것이면 되고 일반적으로 에폭시 수지 조성물에 사용하는 것을 이용할 수 있다. 예를 들어, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7 등의 디아자비시클로알켄 및 그 유도체; 트리페닐포스핀, 메틸디페닐포스핀 등의 유기 포스핀류; 2-메틸이미다졸 등의 이미다졸 화합물; 테트라페닐포스포늄?테트라페닐보레이트 등의 테트라 치환 포스포늄?테트라 치환 보레이트; 포스핀 화합물과 퀴논 화합물의 부가물 등이 있으며 이들을 1종류 단독으로 사용하거나 2종류 이상 병용해서 사용해도 된다.
(D) 경화촉진제의 배합 비율의 하한치는 특별히 한정되지는 않지만, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 0.05 질량% 이상이 바람직하고 0.1 질량% 이상이 보다 바람직하다. (D) 경화촉진제의 배합 비율의 하한치가 상기 범위 내인 경우, 경화성 저하가 발생될 우려가 적다. 또한, (D) 경화촉진제의 배합 비율의 상한치는 특별히 한정되지는 않지만, 에폭시 수지 조성물 전체에 대해 1 질량% 이하가 바람직하고 0.5 질량% 이하가 보다 바람직하다. (D) 경화촉진제의 배합 비율의 상한치가 상기 범위 내인 경우, 유동성 저하가 발생될 우려가 적다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 사용되는 에폭시 수지 조성물에는 추가적인 필요에 따라서, 수산화 지르코늄 등의 알루미늄 부식 방지제; 산화 비스무트(bismuth) 수화물 등의 무기 이온 교환체; γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란 등의 커플링제; 카본 블랙, 적산화철 등의 착색제; 실리콘 고무 등의 저(低)응력 성분; 카르나우바(carnauba) 왁스 등의 천연 왁스, 합성 왁스, 스테아린산 아연 등의 고급 지방산 및 그 금속 염류 또는 파라핀 등의 이형제; 산화 방지제 등의 각종 첨가제를 적당히 배합할 수 있다. 또한 필요에 따라 무기 충전재를 에폭시 수지 또는 페놀 수지로 미리 처리하여 사용해도 되며, 처리 방법으로는 용매를 사용하여 혼합한 후에 용매를 제거하는 방법이나 직접 무기 충전재를 첨가해 혼합기를 이용하여 혼합 처리하는 방법 등이 있다.
본 발명의 반도체 장치의 제조에 이용되는 에폭시 수지 조성물은 상기 각 성분을 예를 들어, 믹서 등을 이용해 상온 혼합하고 추가로 그 후, 롤(roll), 니더(kneader), 압출기(extruder) 등의 혼련기(混練機)로 용융, 혼련하여 냉각 후 분쇄하는 등 필요에 따라서 적당히 분산도나 유동성 등을 조정하여 이용할 수 있다.
하기에 본 발명의 반도체 장치에 대해서 설명한다. 본 발명의 반도체 장치는 열경화성 수지 조성물을 이송 성형(transfer molding), 압축 성형(compression molding), 사출 성형(injection molding) 등 종래의 성형 방법으로 경화 성형하여 그 경화물로 반도체 소자 등의 전자 부품과 본딩 와이어 등을 봉지해 얻을 수 있다. 또한, 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물을 이송 성형, 압축 성형에 의하여 성형, 경화하는 경우, 에폭시 수지 조성물은 분말 또는 과립 모양의 것을 그대로 사용하거나 타정(打錠) 성형에 의해 정제(tablet)화하여 사용해도 된다. 이송 성형 등의 성형 방법으로 봉지된 반도체 장치는 그대로, 또는 80℃~200℃ 정도의 온도로 10분~10시간 정도의 시간 동안 완전히 경화된 후 전자 기기 등에 탑재된다.
본 발명에 이용되는 반도체 소자는 특별히 한정되는 것은 아니며 예를 들어, 집적회로, 대규모 집적회로, 트랜지스터, 사이리스터(thyristor), 다이오드, 고체 촬상(撮像) 소자 등이 있다.
본 발명의 반도체 장치의 형태는 특별히 한정되지는 않지만 예를 들어, 듀얼 인라인 패키지(DIP), 플라스틱 리드 칩 캐리어(PLCC), 콰드 플랫 패키지(QFP), 스몰 아웃라인 패키지(SOP), 스몰 아웃라인 J 리드 패키지(SOJ), 박형 스몰 아웃라인 패키지(TSOP), 박형 콰드 플랫 패키지(TQFP), 테이프 캐리어 패키지(TCP), 볼 그리드 어레이(BGA), 칩 사이즈 패키지(CSP) 등이 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 일례에 대해서 단면 구조를 나타낸 그림이다. 다이 패드(3) 위에 경화 다이 본딩재(2)에 의해 반도체 소자(1)가 고정되어 있다. 반도체 소자(1)의 전극 패드와 리드 프레임(5)의 단자(도시하지 않음) 사이는 본딩 와이어(4)에 의해 접속되어 있다. 반도체 소자(1)는 열경화성 수지 조성물의 경화물(6)로 봉지되어 있다.
도 2는 본 발명에 따르는 편면이 봉지된 반도체 장치의 일례에 대해 단면 구조를 나타낸 그림이다. 회로 기판(8)의 표면에 솔더 레지스트(solder resist)(7) 층이 형성된 적층체의 솔더 레지스트(7) 위에 경화 다이 본딩재(2)에 의해 반도체 소자(1)가 고정되어 있다. 반도체 소자(1)와 회로 기판(8)의 연속성을 취하기 위해, 회로 기판(8)의 전극 패드가 노출되도록 전극 패드 위의 솔더 레지스트(7)는 현상법에 의해 제거된다. 반도체 소자(1)의 전극 패드와 회로 기판(8)의 전극 패드 사이는 본딩 와이어(4)에 의해 접속되어 있다. 봉지용 수지 조성물의 경화물(6)에 의해 회로 기판(8)의 반도체 소자(1)가 탑재된 편면만이 봉지되어 있다. 회로 기판(8) 위의 전극 패드는 회로 기판(8) 위의 비봉지 면의 솔더 볼(solder ball)(9)에 내부적으로 접합되어 있다.
이러한 본 발명의 상기 반도체 장치는 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성이 우수하며, 200℃에서 2000시간 동안 보관한 후에도 동작 불량이 발생하지 않고, 175℃에서 1000시간 이상 양호하게 동작할 수 있다. 따라서, 120℃ 이상의 고온 환경 하에서도 사용할 수 있어서 특히 자동차 용도의 반도체 장치에 매우 적합하게 사용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 기술했으나, 이는 본 발명의 예시이며 상기 이외 여러 가지 구성을 채용할 수도 있다.
예를 들어, 도 1, 도 2에서는 리드 프레임의 다이 패드부 또는 회로 기판 위에 1개의 반도체 소자가 탑재된 예를 나타냈지만, 반도체 소자는 다이 패드부 또는 회로 기판 위에 복수로 탑재될 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 장치의 다른 모양으로는 예를 들어, 다이 패드부를 갖는 리드 프레임 또는 회로 기판; 리드 프레임의 다이 패드부 또는 회로 기판 위에 탑재된 1개 이상의 반도체 소자; 리드 프레임 또는 회로 기판에 설치된 전기적 접합 부재와 반도체 소자에 설치된 전극 패드를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어; 반도체 소자와 상기 본딩 와이어를 봉지하는 봉지 부재를 포함하며, 반도체 소자의 상기 전극 패드의 주성분 금속은 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 또는 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며, 한편 반도체 소자의 전극 패드의 주성분 금속과 본딩 와이어의 주성분 금속의 합금 성장 속도가 금과 알루미늄의 합금 성장 속도보다 늦은 금속이며, 봉지 부재가 (A) 에폭시 수지, (B) 경화제, (C) 무기 충전재를 포함한 에폭시 수지 조성물의 경화물로 구성되어 있는 것이 있다.
실시예
이하 본 발명의 실시예를 나타내지만 본 발명이 이들로 한정되는 것은 아니다. 배합 비율은 질량부로 한다. 실시예, 비교예에 사용한 에폭시 수지 조성물의 각 성분에 대해 이하에 나타낸다.
(에폭시 수지)
오쏘(ortho)크레졸 노볼락형 에폭시 수지(E-1: Nippon Kayaku(주) 제, EOCN1020, 연화점 55℃, 에폭시 당량 196g/eq)
비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬형 에폭시 수지(E-2: Nippon Kayaku(주) 제, NC3000, 연화점 58℃, 에폭시 당량 274g/eq)
트리페놀메탄형 에폭시 수지(E-3: Japan Epoxy Resin(주) 제, E-1032H60, 연화점 59℃, 에폭시 당량 171g/eq)
(경화제)
페놀 노볼락 수지(H-1: Sumitomo Bakelite(주) 제, PR-HF-3, 연화점 80℃, 수산기 당량 104g/eq)
비페닐렌 골격을 갖는 페놀 아랄킬 수지(H-2: Maiwa Plastic(주) 제, MEH-7851SS, 연화점 65℃, 수산기 당량 203g/eq)
트리페놀메탄형 페놀 수지(H-3: Maiwa Plastic(주) 제, MEH-7500, 연화점 110℃, 수산기 당량 97g/eq)
(무기 충전재)
용융 구상 실리카(Micron(주) 제, HS-104, 평균입경 26.5μm, 105μm 이상의 입자 비율 1% 이하)
(그 외 첨가제)
경화촉진제: 트리페닐포스핀(TPP)
실란 커플링제(에폭시실란: γ-글리시드옥시프로필트리메톡시실란)
착색제: 카본 블랙
이형제: 카르나우바 왁스
에폭시 수지 조성물의 제조
(실시예 1)
E-1 9.2 질량부
H-1 4.8 질량부
용융 구성 실리카 85.0 질량부
트리페닐포스핀 0.1 질량부
에폭시실란 0.2 질량부
카본 블랙 0.3 질량부
카르나우바 왁스 0.4 질량부
상기 성분을 상온에서 믹서를 이용해 혼합하고 그 다음 70~100℃로 롤(roll) 혼련하고 냉각 후 분쇄하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다.
(실시예 2~7, 비교예 1~2)
표 1에 기재된 에폭시 수지 조성물의 배합에 따라, 실시예 1과 동일하게 하여 에폭시 수지 조성물을 얻었다.
반도체 장치의 제조
저압 이송 성형기(KOHTAKI(주) 제, KTS-125)를 이용하여, 성형온도 175℃, 주입압력 6.9MPa, 경화시간 120초 조건으로 에폭시 수지 조성물에 의해 실리콘 칩 등을 봉지 성형하고, 16 핀(pin) SOP(패키지 크기 7.2mm×11.5mm, 두께 1.95mm, 하기에 나타난 TEG(Test Element Group)의 패시베이션(passivation) 개구부 2개소에 Au선(Sumitomo Metal Mining(주) 제 NL-4, Au 99.99 질량%, 25μmφ)을 와이어 본딩하여 리드 프레임의 이너 리드(inner lead)와 접속하고 이것을 1유니트(unit)로 하여 3유니트를 직렬로 접속하여 1평가 회로로 한다)를 얻은 후, 후경화(post curing)로서 175℃에서 8시간 동안 가열 처리했다.
TEG1: 크기 3.5mm×3.5mm, 두께 0.35mm, 전극 패드: Pd-0.6μm 두께, 115μm×125μm, 패시베이션 개구부: 95μm×100μm×2개소
TEG2: 크기 3.5mm×3.5mm, 두께 0.35mm, 전극 패드: Au-0.6μm 두께, 115μm×125μm, 패시베이션 개구부: 95μm×100μm×2개소
TEG3: 크기 3.5mm×3.5mm, 두께 0.35mm, 전극 패드: Al(99.5 질량%)-Cu(0.5 질량%) 합금-0.6μm 두께, 115μm×125μm, 패시베이션 개구부: 95μm×100μm×2개소
각 실시예 및 각 비교예에서 얻은 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치에 대해서, 다음과 같은 평가를 실시했다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.
평가방법
스파이럴 플로우(Spiral Flow): 저압 이송 성형기(KOHTAKI(주) 제, KTS-15)를 이용하여, ANSI/ASTM D 3123-72에 따르는 스파이럴 플로우 측정용 금형에, 금형 온도 175℃, 주입 압력 6.9MPa, 경화 시간 120초의 조건으로 에폭시 수지 조성물을 주입하여 흐름길이(flow length)를 측정했다. 단위는 cm이다.
합금 성장 속도: 후경화(175℃, 8시간) 처리 후 16 핀 SOP의 와이어 본딩부를 단면 연마장치(cross-section polisher)(JEOL(주) 제, SM-09020CP)로 단면 연마하여 레이저 현미경(KEYENCE(주) 제, VK-9700)으로 합금 부분의 두께를 측정했다.
고온 보관 특성: 후경화(175℃, 8시간) 처리 후 16 핀 SOP 패키지 15개(15 평가 회로)에 대해서, 디지털 멀티미터(ADVANTEST(주) 제, ADVANTEST R6441A)로 평가 회로의 전기 저항값을 측정해 기록했다. 고온 보관 시험(200℃, 2000시간, 전압의 인가 없음)을 실시한 후, 다시 디지털 멀티미터로 회로의 전기 저항값을 측정했다. 평가 회로의 전기 저항값이 초기값에 대해 20% 증가한 패키지를 불량으로 판정했다. 불량 패키지의 개수가 n개일 때, n/15으로 표시했다.
고온 동작 특성: 후경화(175℃, 8시간) 처리 후 16 핀 SOP 패키지 15개(15 평가 회로)에 대해서, 디지털 멀티미터(ADVANTEST(주) 제, ADVANTEST R6441A)로 평가 회로의 전기 저항값을 측정해 기록했다. 고온 동작 시험(175℃에서 회로에 0.1A의 직류 전류를 1000시간 동안 흐르게 했다)을 실시한 후, 다시 디지털 멀티미터로 회로의 전기 저항값을 측정했다. 평가 회로의 전기 저항값이 초기값에 대해 20% 증가한 패키지를 불량으로 판정했다. 불량 패키지의 개수가 n개일 때, n/15로 표시했다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1에서 분명히 보듯이, 실시예 1~7은 고온 보관 특성이나 고온 동작 특성이 뛰어났다.

Claims (10)

  1. 전극 패드를 갖는 반도체 소자;
    상기 반도체 소자를 탑재하여 전기적 접합 부재가 형성된 기재;
    상기 전극 패드와 상기 전기적 접합 부재를 전기적으로 접속하는 본딩 와이어(bonding wire); 및
    상기 반도체 소자 및 상기 본딩 와이어를 봉지하여, 열경화성 수지 조성물의 경화물로 이루어진 봉지 수지를 포함하며, 상기 전극 패드의 주성분 금속은 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 동일한 금속이거나 또는 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 다르며,
    상기 전극 패드의 주성분 금속과 상기 본딩 와이어의 주성분 금속이 다른 경우, 상기 봉지 수지의 후경화(post curing) 온도에서 상기 본딩 와이어와 상기 전극 패드의 접합부에서 상기 본딩 와이어의 주성분 금속과 상기 전극 패드의 주성분 금속의 상호 확산 속도가 상기 후경화 온도에서의 알루미늄(Al)과 금(Au)의 접합부에서 금(Au)과 알루미늄(Al)이 서로 확산하는 속도보다 작은 반도체 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전극 패드의 주성분 금속은 금(Au) 또는 팔라듐(Pd)이고, 상기 본딩 와이어의 주성분 금속은 금(Au), 구리(Cu) 또는 은(Ag)인 반도체 장치.
  3. 자동차에 사용되는 청구항 1 또는 2의 반도체 장치.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본딩 와이어가, 상기 본딩 와이어를 구성하는 금속 성분 전체에 대해서 금(Au)을 99 질량% 이상 포함하는 반도체 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 전극 패드가 금(Au)으로 이루어진 반도체 장치.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 전극 패드가 팔라듐(Pd)으로 이루어진 반도체 장치.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 다이 패드부(die pad portion)를 갖는 리드 프레임(lead frame)이며, 상기 다이 패드부 위에 상기 반도체 소자가 탑재되는 반도체 장치.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉지 수지가 (A) 에폭시 수지와 (B) 경화제와 (C) 무기 충전재를 포함하는 에폭시 수지 조성물의 경화물인 반도체 장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 (A) 에폭시 수지가 다관능 에폭시 수지인 반도체 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉지 수지의 상기 후경화 온도가 175℃인 반도체 장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103827162B (zh) * 2011-09-29 2016-06-15 日立化成株式会社 环氧树脂组合物及电子部件装置
KR101902611B1 (ko) * 2012-03-23 2018-09-28 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 반도체 장치
JP6167227B2 (ja) 2014-04-21 2017-07-19 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP6037464B2 (ja) * 2014-05-29 2016-12-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 電気機器の寿命を予測する装置及び方法
JP5985127B1 (ja) * 2015-06-15 2016-09-06 日鉄住金マイクロメタル株式会社 半導体装置用ボンディングワイヤ
MY162048A (en) 2015-06-15 2017-05-31 Nippon Micrometal Corp Bonding wire for semiconductor device
US10468370B2 (en) 2015-07-23 2019-11-05 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
EP3157046B1 (en) * 2015-08-12 2022-10-26 Nippon Micrometal Corporation Semiconductor device bonding wire
WO2017104153A1 (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP6267261B2 (ja) * 2016-03-30 2018-01-24 旭化成株式会社 熱硬化性樹脂組成物

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59210656A (ja) * 1983-05-16 1984-11-29 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPS615562A (ja) * 1984-06-20 1986-01-11 Hitachi Ltd 半導体装置
JP3175979B2 (ja) * 1992-09-14 2001-06-11 株式会社東芝 樹脂封止型半導体装置
CN1314225A (zh) * 2000-02-18 2001-09-26 德克萨斯仪器股份有限公司 铜镀层集成电路焊点的结构和方法
US6335104B1 (en) * 2000-02-22 2002-01-01 International Business Machines Corporation Method for preparing a conductive pad for electrical connection and conductive pad formed
JP4032810B2 (ja) * 2001-10-30 2008-01-16 日立化成工業株式会社 封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置
EP2306503A3 (en) * 2001-12-14 2011-11-02 STMicroelectronics Srl Semiconductor electronic device and method of manufacturing thereof
TW582100B (en) * 2002-05-30 2004-04-01 Fujitsu Ltd Semiconductor device having a heat spreader exposed from a seal resin
KR100998042B1 (ko) * 2004-02-23 2010-12-03 삼성테크윈 주식회사 리드 프레임 및 이를 구비한 반도체 패키지의 제조방법
KR100618054B1 (ko) * 2005-05-09 2006-08-30 엠케이전자 주식회사 금 합금 본딩 와이어
US7615476B2 (en) * 2005-06-30 2009-11-10 Intel Corporation Electromigration-resistant and compliant wire interconnects, nano-sized solder compositions, systems made thereof, and methods of assembling soldered packages
JP2007123506A (ja) * 2005-10-27 2007-05-17 Kyocera Corp 回路モジュールの製造方法
DE102007018914B4 (de) * 2007-04-19 2019-01-17 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterchipstapel und Verfahren zur Herstellung desselben
US7859123B2 (en) * 2008-09-19 2010-12-28 Great Team Backend Foundry Inc. Wire bonding structure and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US20120292774A1 (en) 2012-11-22
CN102725836A (zh) 2012-10-10
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JPWO2011093038A1 (ja) 2013-05-30
SG10201500542TA (en) 2015-03-30
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SG182432A1 (en) 2012-08-30

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