半導体ワイヤーボンディングや薄膜蒸着などに、 高純度アルミニウム線 純度99.99パーセント（4N）以上 は交渉の余地のないベースラインです。 5N (99.999 パーセント) ワイヤは、ボンドパッドでの有害な金属間化合物の成長と腐食を軽減し、平均故障時間を超える時間を達成します。 1,000時間 200 ℃ の高温保管テストに耐え、プラスまたはマイナス 0.002 ミリメートルの制御された直径公差により、自動ボンダーでの一貫したループ プロファイルが保証されます。
高純度アルミニウム線の純度グレードと不純物管理
のパフォーマンス 高純度アルミニウム線 は、100 万分の 1 単位で測定される微量元素濃度によって決まります。特定の金属が 100 万分の 1 であっても、導電性を低下させたり、ボンド パッドの腐食を促進したりする可能性があります。以下の表は、専門メーカーから入手可能な標準純度レベルを分類しています。
| 純度グレード | アルミニウム含有量 (パーセント) | 総金属不純物 (ppm) | クリティカルなアプリケーション |
|---|---|---|---|
| 4N | 99.99 | 100未満 | 一般蒸着、コンデンサ電極 |
| 5N | 99.999 | 10未満 | 金線・銅線交換、ICボンディング |
| 6N | 99.9999 | 1未満 | 超電導フィルム、特殊センサー |
ほとんどの半導体パッケージング会社では、 5N高純度アルミ線 銅と鉄の含有量が合わせて5ppm未満であるため、標準となっています。これにより、パープル プレイグや結合リフトオフの主な原因となる、アルミニウムと金の界面での脆い金属間化合物の形成が大幅に減少します。追加の精製ステップにより、4N と比較して材料コストが約 15 ～ 20 パーセント増加しますが、150 ℃ の周囲環境での接合信頼性が向上するため、その出費は正当化されます。
直径公差と表面仕上げの要件
の直径 高純度アルミニウム線 ウェッジボンディングで使用される直径は通常、0.7 ミル (0.018 mm) から 20 ミル (0.508 mm) の範囲であり、最も一般的なサイズは 1.0 ミル (0.0254 mm) です。ワイヤの直径公差は次のとおりです。 プラスまたはマイナス 2 パーセント 超音波エネルギーがボンドパッドに一貫して結合することを保証するための公称値。スプール全体でワイヤの変動が 0.0005 mm を超えると、ループの高さとテールの長さが変動し、ボンダーの頻繁な再校正が必要になります。
表面仕上げも同様に重要です。ワイヤの表面には、細片、0.5 マイクロメートルより深い傷、および伸線プロセスでの残留潤滑剤があってはなりません。プレミアム 高純度アルミニウム線 は、多段階の超音波溶剤プロセスを使用して洗浄され、表面の炭素汚染を 1 平方センチメートルあたり 5 マイクログラム未満に低減し、一貫したワイヤ引張強度を確保し、トランスファー成形中の黒いエポキシボイドの形成を排除します。
アニーリングと機械的特性の制御
高純度アルミニウム線 は焼き鈍しまたは硬絞り状態で供給されますが、正しい状態は接合装置の種類によって決まります。通常、2 つの異なる気質が指定されます。
- 完全に焼きなまされた（柔らかい）ワイヤー 伸び率は 15 ～ 25%、引張強度は 50 MPa 未満です。ボンディングツールの下で均一に圧縮され、対称的なウェッジボンドが形成されます。この焼き戻しは、接着がマイナス 65 ℃ ～ 150 ℃ の熱サイクルに耐える必要がある信頼性の高い軍事および航空宇宙パッケージに不可欠です。
- 硬伸線 引抜きによる加工硬化の 50 ～ 80% が保持され、引張強さは 120 ～ 180 MPa です。これは、ワイヤーが長いスパンにわたって座屈に耐える必要があるディープアクセスウェッジボンディングで使用されます。ただし、延性が低下すると、より高い超音波出力設定が必要となり、慎重に最適化しないと薄いボンドパッドにクレーターが発生する可能性があります。
のバッチ 高純度アルミニウム線 アニーリングが一貫していない場合、単一スプール全体で結合変形が 15% 以上変動する可能性があります。評判の良い製造業者は、ASTM E8 方法に従って、250 mm のゲージ長を使用し、毎分 25 mm の試験速度で各スプールの伸びと破断荷重を試験し、適合証明書を付けてワイヤを出荷します。
薄膜蒸着およびコーティングのアプリケーション
真空蒸着では、 高純度アルミニウム線 加熱されたタングステン フィラメントまたは電子ビーム ハース上に供給され、光学ミラー、半導体電極、およびバリア層用の薄膜が作成されます。蒸着用のワイヤの形状は通常、 直径0.5mm～2.0mm 直線状またはコイル状で提供されます。蒸着自体が残留ガスをある程度ゲッタリングするため、ほとんどのメタライゼーション プロセスには 4N 純度アルミニウム ワイヤで十分ですが、ワイヤにはナトリウムとカリウムが含まれていてはなりません。ナトリウムとカリウムは二酸化シリコン内で急速に移動し、トランジスタのしきい値電圧をシフトさせます。
総ガス含有量は、 高純度アルミニウム線 蒸発に使用される水素は 0.1 ppm 未満、酸素は 0.5 ppm 未満として指定する必要があります。閉じ込められたガスは蒸発中に吐き出しを引き起こし、フィラメントからミクロンサイズの液滴を放出し、堆積膜に欠陥を生じさせます。適切に脱気された 5N アルミニウム ワイヤは、1 秒あたり 5 ナノメートルの速度で蒸着された場合、100 mm 四方のガラス証拠プレート全体に目に見える汚れはありません。
表面の劣化を防ぐための保管と取り扱い
大気中の湿気や塩素が少量であっても、接着性が損なわれる可能性があります。 高純度アルミニウム線 。アルミニウムの表面は湿気と反応して水和酸化物層を形成し、時間の経過とともに厚くなり、良好な金属間化合物の形成が妨げられます。以下の保管プロトコルにより、開封済みスプールの保存期間が 6 か月以上に延長されます。
- スプールは、相対湿度が以下の窒素パージされたキャビネットに保管してください。 20パーセント いつでも。
- 使用後はスプールを密閉ポリエチレン袋に戻し、余分な空気を絞ってからジッパーを閉めてください。
- 素手でワイヤーを扱わないでください。指紋は塩化物塩を残し、室温で 24 時間以内にアルミニウムの表面をエッチングします。
- スプールの場合 高純度アルミニウム線 72 時間以上周囲の空気にさらされた場合は、テスト接着を実行し、引っ張りテストを行って、最小の力を確認する必要があります。 ワイヤー直径 1 ミルあたり 5 グラム 生産用にロットをリリースする前に。
