JP3086126B2 - バンプ用微小金ボール - Google Patents
バンプ用微小金ボールInfo
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- 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
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- H01L24/11—Manufacturing methods
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Description
TAB(Tape Automated Bonding)テープのリード、プ
リント基盤或いはリードフレーム等と接続するためのバ
ンプ用微小金ボールに関するものである。
との接続には、Au細線を用いるボンディングワイヤー
法や、特に、薄型の半導体装置を得るに適したバンプと
いわれる直方体形の突起或いは半球体もしくは球体(ボ
ール)を挟んで熱圧着する方法があり、後者の接続方法
としてTABテープ法やフリップチップ法がある。
つの導電部材間を電気的、機械的に接合する役割を果た
すべく、二つの導電部材のいずれか一方にあらかじめ位
置合わせをして配置した後、二つの導電部材はバンプを
介して加熱並びに加圧されて接合される。この様な機能
を効果的に発揮させるためにはバンプの形状は変形しや
すい球形状が望ましいが、実用されているバンプは直方
体形状に近いものが大部分である。それはこれまでの作
りかたが、主にメッキによる方法によっていたからであ
る。すなわち、半導体チップの電極部、或いはリード先
端部にバンプとなる金属(主として金)を直接メッキし
て形成するか、または一旦ガラス基板上等にメッキによ
って形成したバンプをTABリード先端に転写する方法
が主流になっている。
なる上に、少量多品種のバンプ付けは大幅なコスト増加
となる。また、バンプとして使用する金属の組成にも制
約を受ける。特に半導体チップの電極部に直接メッキし
てバンプを形成する場合には、半導体チップそのものが
メッキ工程を通過することになって半導体チップの歩留
が低下するという問題がある。
キ法によらない微細金属球をバンプに用いる方法があ
る。その一つとしてすでに開発されている遠心噴霧粉末
製造法がある。また、特開平4−66602号公報には
バンプ用素材となる金属を微細線に加工し、この微細線
を定尺切断した後、この切断片をお互いに隔てた状態で
溶融・凝固させ、表面張力を利用して球形状のバンプを
得る方法が開示されている。さらに、特開平4−666
02号公報には定尺切断された微細金属球を竪型炉内で
自由落下させ、落下中にその金属の融点以上に加熱して
表面張力の作用で球形状とし、球形状のまま凝固させ炉
底部から取り出す方法が提案されている。これらの方法
によれば、それぞれ作り方に制約はあるが球形状の微細
金属を得ることができ、しかも、後二者の方法では均一
な径を有する微細金属球を得ることができる。
じめ、TABテープやリードフレームのリードの先端
や、基板上の電極位置に1次接合されるか、もしくはチ
ップの電極上に1次接合される。つぎにチップとTAB
のリードもしくは、チップと基板の電極とは位置合わせ
された後、あらかじめ配置された球状のバンプを介して
接合される(2次接合)。
%以上の純度のものを使用し、添加元素を加えることは
考えられなかった。というのは、前述のように実用化さ
れている金バンプはメッキ法により形成されており、メ
ッキままの硬度が比較的高く、接合に適した硬度を得る
ために、メッキ後の熱処理により、軟化させ硬度を調整
していた。また、メッキ法による場合は、微量元素を添
加する合金化は困難であるという問題があった。またウ
エハ上に金メッキする場合には、あらかじめアルミニウ
ム電極上に密着用の薄膜、メッキ下地用の薄膜金属をス
パッタリングなどで蒸着しており、バンプづけの工程を
複雑にしていた。
ためには、あらかじめ切断された、金の小片を高温で溶
解し、球状化する方法が優れているが、溶解された金は
硬度が低く、接合する場合に、接合力が低下するという
問題があった。
ウム薄膜上の酸化膜を破壊してアルミニウム金属の新生
面を露出させ、金とアルミニウムが拡散して接合される
必要があるが、溶解法で作成された金ボールは、接合時
に金ボールのみの変形が大きく、アルミニウムの金属新
生面との接合面積が少なく接合力が十分でないことが、
問題であった。またTABリードや、基板上への接合の
場合も、それらの表面は、金や銀などのメッキが施され
たもので、メッキされたものの硬度が比較的高く、金ボ
ールとの接合の際に接合界面での両者の変形が伴わず、
接合力が十分でなかった。
結晶粒が比較的大きいために、変形の異方性を示し、接
合力が低下したり、隣接するボールとの接触の危険性が
高まり、狭ピッチへの適用が困難である場合があった。
ものであって、高純度の金に微量に合金成分を添加する
ことにより、硬度が高く、接合性が良好であり、しかも
変形異方性の少ないバンプ用微小金ボールを提供するこ
とを目的とする。
に本発明は、(1) 重量でPd:0.0003%〜0.0
2%を含有し、残部がAuおよび不可避不純物からなる
ことを特徴とするバンプ用微小金ボールであり、(2) 重
量でPd:0.0003%〜0.02%を含有し、さら
にCu,Agの1種または2種であって、これらの各元
素はCu:0.0005%〜0.02%、Ag:0.0
005%〜0.005%であり、かつ合計で0.001
%〜0.02%を含有し、残部がAuおよび不可避不純
物であることを特徴とするバンプ用微小金ボールであ
る。
l−SiもしくはAl−Si−Cu合金が用いられる。
このAl電極の表面にはAl酸化物(Al2 O3 )皮膜
が形成されるため、Auボールの電極への接合に影響を
及ぼす。すなわち、Auボールを接合するためにはAl
2 O3 皮膜を破壊し、圧接でそれぞれの金属が変形し、
一定面積の金属新生面を表出させて接合が行われること
が必要である。しかし、99.999重量%AuではA
uが優先的に変形するので接合性が良好とはいえない。
に合金元素を微量添加するものとして、特公昭57−3
5577号公報や特公昭57−34659号公報に開示
されているように、BeやCaを添加したものが知られ
ており、接合時ワイヤ先端に形成されるボールの硬度に
ついても高める効果がみられるが、それらは主としてワ
イヤの機械的特性を改善するためのものであり、ボール
バンプの成分としては適さない。すなわち、ワイヤボン
ディングに使用される場合には、ボール成形のための工
程が、ワイヤ先端を放電などにより溶融されるため、形
成・冷却が非常に短時間に行われる。したがって、数1
0ppm 以下の微量の場合は表面に偏析し、酸化され、接
合性を劣化させることも殆どない。しかしながら、炉中
を通過させ溶融するボールバンプ成形工程では表面での
偏析、析出量が多く、表面酸化層も厚くなる点でボンデ
ィングワイヤの場合と本質的に異なり、そのためボール
バンプに上記のような元素を添加することことは接合性
が劣化し、好ましくない。
溶解し、表面張力を利用して作成する球状の金バンプに
ついて、金の表面への偏析が少なく、また金中の固溶量
が多く、表面への析出も少なく、さらに、溶解雰囲気中
の微量酸素によっても酸化の問題の少ない元素の添加に
より、ボールバンプの接合性の改善を図る。すなわち、
本発明は特定の合金元素を微量添加することにより適度
の強度を付与することで接合性を改善し、また合金元素
は表面に偏析して酸化を起さないようなものを選択す
る。すなわち、変形能の調整と表面の清浄度を適性にし
て、バンプとしての接合性を向上させる。
99.999重量%以上のAuからなり、これにPdを
微量添加し、或いは更にCu,Agの一種または二種を
添加する。本発明においてPdは主として強度を高め、
ボールの結晶粒を細粒にしてボール成形性向上するため
に添加するものであって、Pdを適量添加することによ
り接合強度と異方性を改善する。すなわち、この様な効
果を奏するためには少なくとも0.0003重量%必要
であり、あまり多くなると硬くなりすぎるので0.02
重量%を超えない範囲とする。
あり、Pdと複合添加により、その効果を一層高める。
特に、CuとAgは接合強度を高めるためにそれぞれ
0.0005重量%〜0.02重量%、0.0005重
量%〜0.005重量%必要であり、これらの元素の添
加総量を0.001重量%〜0.02重量%とする。
9.999重量%の電解金を使用し、高周波真空溶解法
により各種合金成分を添加した金合金のインゴット(5
mmφ)を作成し、これを圧延して25μmφのワイヤに
伸線した。このワイヤを35μm〜100μm径の球に
対応する長さに切断し、Ar雰囲気にし1400℃に保
ったグラファイト管中を落下させ、溶融・凝固して各種
直径のボール状に成形した。ボール(バンプ)の成分は
表1に示す通りである。
形用基板に吸着させて、その上にTABテープを位置合
わせして重ね合わせ、ボンディングツールによって加熱
・加圧することによって、基板上のボールをTABテー
プのリード先端部に転写した。次いでTABテープの転
写したバンプは、半導体チップの電極と位置合わせを行
いボンディングツール(ツール温度500℃)で熱圧着
(加圧30〜100g/バンプ×3秒)して接合する。
バンプ接合部の強度(接合部分における接合リードのプ
ル強度)、異方性(加圧変形時のボールにおける最長径
c,最小径aの比a/c)及びこれらに基づく評価を表
1に併記した。
1は比較例である。本発明例のプル強度は評価基準であ
る20gをオーバーし、良好な接合性を示すと共に、異
方性も1.2以下と小さく、比較例に比べて本発明例が
何れも優れていることが分かる。
バンプ用ボールをバンプに使用することにより、接合強
度が高く、かつ接合時の異方性もなく、接合性が極めて
優れている。一方、TABテープやプリント基板等のタ
イプに樹脂モールドしたものは薄形の装置が得られ、し
かも故障がなく信頼度が極めて高い。また実装過程の損
傷が少なく歩留りが著しく向上する。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量でPd:0.0003%〜0.02
%を含有し、残部がAuおよび不可避不純物からなるこ
とを特徴とするバンプ用微小金ボール。 - 【請求項2】 重量でPd:0.0003%〜0.02
%を含有し、さらにCu,Agの1種または2種であっ
て、これらの各元素は Cu:0.0005%〜0.02%、 Ag:0.0005%〜0.005%であり、かつ 合計で0.001%〜0.02%を含有し、残部がAu
および不可避不純物であることを特徴とするバンプ用微
小金ボール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06071099A JP3086126B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | バンプ用微小金ボール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06071099A JP3086126B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | バンプ用微小金ボール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07283226A JPH07283226A (ja) | 1995-10-27 |
JP3086126B2 true JP3086126B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=13450763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06071099A Expired - Lifetime JP3086126B2 (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | バンプ用微小金ボール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3086126B2 (ja) |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP06071099A patent/JP3086126B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07283226A (ja) | 1995-10-27 |
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