(57)【要約】ボンディングワイヤ(５)のための銅または銅基合金からなるコンタクトパッド（４ａ)を有し、コンタクトパッド(４ａ)は、活性物質として窒素含有脂肪族およびさらなる活性物質として窒素含有複素環式芳香族を含有する腐食抑制剤層で覆われているボンディング基板であり、本発明によれば、水分を含まず、５重量％以上の尿素誘導体、３重量％以上のトリフェニルグアニジン、または２重量％以上のテトラゾール誘導体、または５重量％以上の1-H-ベンゾトリアゾール、または５重量％以上のベンゾイミダゾールを含む腐食抑制剤層が提供される。また、このようなボンディング基板を有する電子モジュール、及びワイヤボンディングのために設けられた銅又は銅基合金からなる表面を腐食から保護する方法が開示されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングワイヤ(５)用の銅または銅基合金からなるコンタクトパッド(４ａ)を備え、前記コンタクトパッド(４ａ)は活性物質として窒素含有脂肪族を含有し、さらなる活性物質として窒素含有複素環式芳香族を含有する腐食抑制剤層で覆われており、
前記腐食抑制剤層は、水分を全く含有しないで、尿素誘導体５重量％以上又はトリフェニルグアニジン３重量％以上若しくはテトラゾール誘導体２重量％以上又は1-H-ベンゾトリアゾール５重量％以上若しくはベンゾイミダゾール５重量％以上を含むことを特徴とするボンディング基板。
【請求項２】
請求項１において、前記腐食抑制剤層は、複素環芳香族よりも多くの脂肪族を含有することを特徴とするボンディング基板。
【請求項３】
先行する請求項のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層は、水分を全く含まず、少なくとも１０重量％の以下の物質：尿素誘導体、アニリン誘導体、トリフェニルグアニジン、フェニル尿素、イソチオシアナトベンゼンおよび／またはテトラゾール誘導体のうちの１つ以上からなることを特徴とするボンディング基板。
【請求項４】
先行する請求項のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層は、水分を全く含まず、少なくとも１０重量％のテトラゾール誘導体を含有することを特徴とするボンディング基板。
【請求項５】
先行する請求項のいずれか１項において、前記テトラゾール誘導体が、1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオールおよび／または1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオレートナトリウムであることを特徴とするボンディング基板。
【請求項６】
先行する請求項のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層は、水分を全く含まず、少なくとも８重量％の1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾールを含有することを特徴とするボンディング基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層のｐＨ値が４．０未満であることを特徴とするボンディング基板。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層のｐＨ値が９〜１２であることを特徴とするボンディング基板。
【請求項９】
請求項７または８において、前記腐食抑制剤層は、水分を含まず、少なくとも１重量％のリン酸塩を含有することを特徴とするボンディング基板。
【請求項１０】
先行する請求項のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層は、水分を全く含まず、以下の物質：ベンゾイミダゾール、エチレングリコールイソプロピルエーテル、アニリン、イソチオシアナトベンゼン、1-H-ベンゾトリアゾール、ビスフェノールＡエトキシレートの１つ以上の少なくとも１０重量％からなることを特徴とするボンディング基板。
【請求項１１】
先行する請求項のいずれか１項において、前記腐食抑制剤層の厚さが４００ｎｍ以下であることを特徴とするボンディング基板。
【請求項１２】
コンパートメント(３)を備えたフレーム(２)を有する電子モジュールであって、前記コンパートメント(３)内に先行する請求項のいずれか１項に記載のボンディング基板(４)が配置されている電子モジュール。
【請求項１３】
ワイヤボンディングに供される銅または銅基合金からなる腐食表面を保護する方法であって、活性物質として窒素含有脂肪酸と窒素含有複素環式芳香族とを含有する有機腐食抑制剤層で被覆され、前記腐食抑制剤層は、水分を含有しないで、５重量％以上の尿素誘導体または３重量％以上のトリフェニルグアニジンまたは２重量％以上のテトラゾール誘導体または５重量％以上の1-H-ベンゾトリアゾールまたは５重量％以上のベンゾイミダゾールを含有することを特徴とするワイヤボンディング用表面保護方法。
【請求項１４】
請求項１３において、前記腐食抑制剤層が水溶液として適用されることを特徴とするワイヤボンディング用表面保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅または銅基合金で作られた表面を有するボンディング基板、およびワイヤボンディングを意図した銅または銅基合金で作られた表面を保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
請求項１のプレアンブルに記載された特徴を有するボンディング基板は、特許文献１から知られている。
【０００３】
ボンディング基板は、銅または銅基合金からなるワイヤをボンディングするために設けられた銅または銅基合金からなるコンタクトパッドを有する。ワイヤは、ボンディング中にコンタクトパッドの銅または銅基合金に溶接される。この目的のために、例えば、熱圧着、サーモソニックボールウェッジボンディング、および超音波ウェッジ−ウェッジボンディングなどの様々な方法が一般的である。
【０００４】
銅または銅基合金で作られた表面は腐食を受けやすい。銅表面上の酸化物層は、表面へのワイヤのボンディングを困難にするか、または妨げることさえある。銅表面はボンディング基板またはボンディングを意図したそれらのコンタクトパッドを保護するために、アルミニウム、アルミニウム−シリコン合金、銀または他の耐食性金属でコーティングすることができる。しかしながら、公知のめっき方法は、かなりの費用を生じる。
【０００５】
特許文献２は、アクリレートポリマーを含有するラッカーによる腐食からアルミニウム−銅複合半製品を保護することを開示している。しかしながら、このようなアクリレートポリマーは、結合前に除去しなければならず、従って、かなりの費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０２７５６６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１２４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ボンディング前に保護層を除去するために別個の作業を必要とすることなく、ワイヤボンディングを意図した銅または銅基合金の表面を、より少ない労力で腐食からどのように保護することができるかを示すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、この目的は、銅基合金の銅表面または表面に塗布され、活性物質として窒素含有脂肪族炭化水素を含有する有機腐食抑制剤層によって達成される。脂肪族炭化水素は、略して脂肪族(aliphates)とも呼ばれる。ヘテロ原子含有脂肪族、特に窒素含有脂肪族および／または硫黄含有脂肪族はファンデルワールス力によって銅表面に良好に付着することができ、特に還元効果を有する窒素含有脂肪族が使用される場合、酸化抑制効果を有する。このようにして、ボンディング基板のコンタクトパッドは、腐食に対して効果的かつ安価に保護することができる。
【０００９】
腐食抑制剤層は、本発明による方法において、液体層として、すなわち水溶液として塗布される。次いで、液体層は例えば、乾燥によって固体腐食抑制剤層を形成することができ、または液体を残すことができ、すなわち、液体腐食抑制剤層を形成することができる。塗布された溶液の乾燥後または乾燥中に、その中に含まれる成分は架橋することができ、すなわちポリマー層を形成することができる。
【００１０】
本発明による腐食抑制剤層中のヘテロ原子含有脂肪族は例えば、尿素誘導体またはグアニジン誘導体、例えば、トリフェニルグアニジンであり得る。腐食抑制剤層は、水分を含まず、好ましくは少なくとも２０重量％、より好ましくは少なくとも４０重量％の窒素含有脂肪族を含有する。以下において、重量％でのデータは水分を全く含まない腐食抑制剤層、すなわち、その乾燥質量を指す。
【００１１】
本発明は、腐食抑制剤層がさらなる活性物質として、窒素含有複素環式芳香族、例えば、テトラゾールおよび／またはトリアゾール誘導体を含有することを提供する。あるいは、またはさらに、例えば、アニリン誘導体およびイソシアナトベンゼンを、窒素含有複素環式芳香族化合物として使用することができる。複素環芳香族は例えば窒素または硫黄などのヘテロ原子と炭素原子の両方を含有する芳香環のために、金属表面への特に良好な付着を可能にする自由電子対を有する。
【００１２】
本発明のさらなる有利な改良は、腐食抑制剤層の窒素含有活性物質の１つまたは複数が硫黄をさらに含有することを提供する。このような活性物質としては、例えば、イソチオシアナトベンゼンを用いることができる。
【００１３】
腐食抑制剤層の有効成分は例えば、好ましくはテトラゾール誘導体と組み合わせた尿素誘導体および／またはアニリン誘導体であり得る。その代わりにまたはそれに加えて、腐食抑制剤層は、トリフェニルグアニジンおよび／またはフェニル尿素および／またはイソチオシアナトベンゼンおよび／またはテトラゾール誘導体を有効成分として含有することができる。腐食抑制剤層は、有効成分が例えば２〜１０重量％の含有量を有することができる水溶液として塗布することができる。特に好適なテトラゾール誘導体は特に1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオールおよび／または1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオレートナトリウムであり、好ましくはｐＨ値が９〜１２の溶液である。
【００１４】
含水量がない場合、腐食抑制剤層は、好ましくは少なくとも１０重量％、より好ましくは少なくとも３０重量％の１種以上の尿素誘導体および１種以上のアニリン誘導体ならびに１種以上のテトラゾール誘導体および／またはトリフェニルグアニジンおよび／またはフェニル尿素および／またはイソチオシアナトベンゼンおよび／またはテトラゾール誘導体からなる。腐食抑制剤層は水分を含まずに、特に好ましくは、主として、１種以上の尿素誘導体および１種以上のアニリン誘導体および／またはトリフェニルグアニジンおよび／またはフェニル尿素および／またはイソチオシアナトベンゼンおよび１種以上のテトラゾール誘導体からなる。
【００１５】
以下の重量部は、それぞれ、含水量のない腐食抑制剤層に関する。適用される場合、腐食抑制剤層は例えば、５０重量％〜９５重量％の有意な含水量を有することができる。
【００１６】
例えば、腐食抑制剤層は、尿素誘導体を５重量％以上、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上含有することができる。
【００１７】
あるいはまたはさらに、腐食抑制剤層は５重量％以上、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上のアニリン誘導体を含有することができる。
【００１８】
あるいはまたはさらに、腐食抑制剤層は３重量％以上、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上のトリフェニルグアニジンを含有することができる。
【００１９】
あるいはまたはさらに、腐食抑制剤層は５重量％以上、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上のフェニル尿素を含有することができる。
【００２０】
あるいはまたはさらに、腐食抑制剤層は１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上のイソチオシアナトベンゼンを含有することができる。
【００２１】
あるいはまたはさらに、腐食抑制剤層は５重量％以上、好ましくは１０重量％以上のテトラゾール誘導体を含有することができる。好ましくは、腐食抑制剤層が３０重量％以下のテトラゾール誘導体を含有する。
【００２２】
腐食抑制剤層は液体として安価に塗布することができ、結合前に除去する必要がないように薄層を形成することができる。好ましくは、腐食抑制剤層が４００ｎｍ以下の厚さを有する。最大厚さが１００ｎｍ以下の腐食抑制剤層、例えば厚さが５０ｎｍ以下の腐食抑制剤層であっても、効果的な防食には十分である。一般に、１０ｎｍの厚さで十分であり、効果的な防食のために３０ｎｍ以上の厚さが必要とされることはまれである。
【００２３】
その代わりにまたはそれに加えて、腐食抑制剤層は、有効成分として1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾールおよび／またはリン酸塩を含有することができる。さらに、腐食抑制剤層は、有機および／または無機酸、例えばリン酸塩および／または硫酸を含有することができる。腐食抑制剤層はいかなる水分も含まず、例えば、１重量％以上のリン酸塩、約５重量％以上のリン酸塩を含有することができる。このようにして、好ましくは４．０以下、特に３．５以下、例えば３．０以下のｐＨ値を有する酸性腐食抑制剤層を実現することができる。しかしながら、腐食抑制剤層は例えば、有効成分として、ベンゾイミダゾールおよび／またはエチレングリコールイソプロピルエーテルおよび／またはアニリンおよび／またはイソチオシアナトベンゼンおよび／または1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはビスフェノールＡエトキシレートを含有することによって、弱酸性、中性または弱塩基性であってもよい。この場合、例えば、４〜８のｐＨ値が有利であり得る。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の有利な改良は腐食抑制剤層が少なくとも１０重量％の1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾール、好ましくは少なくとも２０重量％の1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾールを含有し、これらの明細書は含水量のない腐食抑制剤層を指すことを提供する。腐食抑制剤層が水を含有する場合、1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾールの含有量は、したがって、総重量に基づいてより低くすることができる。
【００２５】
ボンディング基板は射出成形によってフレームがその周りに製造されるフレームに適切に挿入される本体として形成することができ、例えば、ボンディング基板は、打ち抜き部品または嵌め込みとすることができる。本体の表面の一部はコンタクトパッドを形成し、すなわち、ボンディングワイヤを目的とする。このようなボンディング基板はしばしば、パターン化されたリードフレームを有し、このリードフレームは次に、この目的に適合されたフレームのコンパートメント内に位置し、その結果、コンタクトパッドが露出される。しかしながら、本発明による腐食抑制剤層は、ボンディングワイヤのために設けられ、任意の形状のボンディング基板のコンタクトパッドを形成する銅または銅基合金表面を保護するために使用することができる。
【００２６】
本発明のさらなる詳細および利点は、本発明の実施形態を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】基板をボンディングするコンパートメントがコンタクトパッドと共に配置された、フレームを有する電子モジュールの断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、コンパートメント３を有するフレーム２を有する電子モジュール１の断面を示す。ボンディング基板４はいくつかのコンパートメント３内に配置され、ボンディング基板はＨ字形の断面を有することができる。ボンディング基板４はボンディングワイヤ５が固定されたコンタクトパッド４ａを有しており、このコンタクトパッド４ａは、プリント回路基板６に通じている。
【００２９】
ボンディング基板４のコンタクトパッド４ａは銅または銅基合金、例えばＣｕＮｉ3ＳｉＭｇでできており、そのため腐食を受けやすい。したがって、ボンディング基板４または少なくともそれらのコンタクトパッド４ａは、それらの製造後に有機腐食抑制剤層で覆われる。
【００３０】
腐食抑制剤層は、水溶液として、例えば浸漬または噴霧によって塗布される。塗布後、腐食抑制剤層は水を失い、固体層になるか、または液体層のままであり得る。
【００３１】
例えば、1-H-ベンゾトリアゾールおよび／またはベンゾイミダゾールの酸性水溶液が腐食抑制剤層となり得る。このような溶液のｐＨ値は、好ましくは４．０未満、例えば３．５未満、またはさらには３．０未満である。溶液は好ましくは１つ以上の無機酸、例えば、リン酸および／または硫酸を含有する。また、このような腐食抑制剤層は、リン酸塩を、例えば１重量％以上含有することが好ましい。例えば、１０ｍｌの1-H-ベンゾトリアゾールおよび／または１０ｍｌのベンゾイミダゾールを１リットルの水と混合し、次いで塗布して、このような腐食抑制剤層を生成する。例えば、リン酸または硫酸などの無機酸１０ｍｌをこの混合物に添加することができ、酸に加えてリン酸塩、例えばモリブドリン酸アンモニウム１〜１０ｍｇを溶解させることができる。
【００３２】
このような腐食抑制剤層は、ＣｕＮｉ3ＳｉＭｇボンディング基板表面およびそれから打ち抜いたリードフレーム表面への３００μｍ Ｃｕワイヤの接着性に負の影響を示さない。
【００３３】
例えば、1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオールおよび／または1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオレートナトリウムと尿素誘導体および／またはアニリン誘導体および／またはトリフェニルグアニジンとの組み合わせからなる腐食抑制剤を腐食抑制剤層に使用することもでき、このような腐食抑制剤層は、好ましくはフェニル尿素およびイソチオシアナトベンゼンをさらに含有する。この目的のために、例えば、２０ｍｌのこのような腐食抑制剤を１リットルの水と混合し、次いでこの水溶液をボンディング基板４に塗布する。溶液はボンディング基板上で乾燥し、架橋によって固体層を形成することができる。
【００３４】
例えば、腐食抑制剤は、１０ｍｇの1-フェニル-1-H-テトラゾール-5-チオール、１０ｍｇの1-フェニル-1H-テトラゾール-5-チオレートナトリウム、１０ｍｇの１つ以上の尿素誘導体、１０ｍｇの１つ以上のアニリン誘導体、１０ｍｇのトリフェニルグアニジン、１０ｍｇのフェニル尿素および１０ｍｇのイソチオシアナトベンゼンを混合することによって生成され得、ここで、１リットルの水がこの混合物に添加される。
【００３５】
さらなる可能性は、腐食抑制剤としてベンゾイミダゾールおよびエチレングリコールイソプロピルエーテルを使用することにある。あるいは、アニリンおよび／またはイソチオシアナトベンゼンおよび／または1-H-ベンゾトリアゾールをそれぞれビスフェノールＡエトキシレートと組み合わせて使用することができ、酸、例えば酢酸などの有機酸を添加することができる。１００ｍｌ〜２００ｍｌのこの腐食抑制剤を１リットルの水と混合し、次いで水溶液としてボンディング基板に塗布することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…電子モジュール
２…フレーム
３…コンパートメント
４…ボンディング基板
４ａ…コンタクトパッド
５…ワイヤ
６…プリント回路基板
【図１】
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【国際調査報告】
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2020524906.tif 000005
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