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WO2018234032A1 - Korrosionsinihibitorschicht für kupferoberflächen auf bondsubstraten sowie verfahren zum schützen von zum drahtbonden vorgesehenen kupferoberflächen mit derselben - Google Patents

Korrosionsinihibitorschicht für kupferoberflächen auf bondsubstraten sowie verfahren zum schützen von zum drahtbonden vorgesehenen kupferoberflächen mit derselben Download PDF

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WO2018234032A1
WO2018234032A1 PCT/EP2018/064775 EP2018064775W WO2018234032A1 WO 2018234032 A1 WO2018234032 A1 WO 2018234032A1 EP 2018064775 W EP2018064775 W EP 2018064775W WO 2018234032 A1 WO2018234032 A1 WO 2018234032A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
corrosion inhibitor
inhibitor layer
copper
weight
bondsubstrat
Prior art date
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PCT/EP2018/064775
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dr. Joachim GANZ
Uwe Dreissigacker
Isabell Buresch
Boris Mizaikoff
Dervis TÜRKMEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wieland Werke AG
Doduco Solutions GmbH
Original Assignee
Wieland Werke AG
Doduco Solutions GmbH
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Publication date
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Priority to EP18729937.5A priority patent/EP3642387A1/de
Priority to KR1020197037897A priority patent/KR20200012910A/ko
Priority to CN201880041322.7A priority patent/CN110914472A/zh
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    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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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
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H10W70/421—
    • H10W70/465—
    • H10W72/01515—
    • H10W72/01571—
    • H10W72/075—
    • H10W72/07511—
    • H10W72/5475—
    • H10W72/952—
    • H10W90/756—

Definitions

  • the invention relates to bonded copper or copper-based alloyed bond substrates and to a method for protecting copper wire or copper-based alloy wire-bonding surfaces.
  • a bond substrate having the features specified in the preamble of claim 1 is known from WO 2014/027566 A1.
  • a bond substrate has a contact pad made of copper or a copper-based alloy, which is provided for bonding a wire made of copper or a copper-based alloy. During bonding, wire is welded to the copper or copper-based alloy of the contact pad.
  • Copper surfaces made of copper or copper-based alloys are susceptible to corrosion. Oxide layers on copper surfaces can make it difficult or even prevent the bonding of wires to the surfaces. In order to protect bond substrates or their contact pads intended for bonding, copper surfaces can be coated with aluminum, aluminum silicon alloys, silver or other corrosion-resistant metals. However, known plating methods cause considerable expense.
  • Object of the present invention is to show a way as provided for wire bonding surfaces of copper or copper-based alloys can be protected against corrosion with less effort without a separate step for removing a protective layer is required before bonding.
  • an organic corrosion inhibitor layer which is applied to the copper surface or the surface of a copper-based alloy and contains as active ingredient a nitrogen-containing aliphatic hydrocarbon.
  • Aliphatic hydrocarbons are also referred to as aliphatic for short.
  • Heteroatom-containing aliphatic compounds, in particular nitrogen- and / or sulfur-containing aliphatics can adhere well to copper surfaces by van der Waals forces and have an oxidation-inhibiting effect, in particular if nitrogen-containing aliphates are used which have a reductive effect. In this way, contact fields of bond substrates can effectively and inexpensively protect against corrosion.
  • the corrosion inhibitor layer is applied in a method according to the invention as a liquid layer, namely as an aqueous solution.
  • the liquid layer can then form a solid corrosion inhibitor layer, for example by drying, or remain liquid, ie form a liquid corrosion inhibitor layer. After or during the drying of the applied solution, components contained therein can crosslink, ie form a polymer layer.
  • the heteroatom-containing aliphatic compound (s) in a corrosion inhibitor layer of the invention may be, for example, urea derivatives or guanidine derivatives, e.g. Triphenylguanidine, act.
  • the corrosion inhibitor layer without any water content preferably contains at least 20% by weight of nitrogen-containing aliphatic compounds, more preferably at least 40% by weight. Data in% by weight refer in the following to the corrosion inhibitor layer without any water content, ie its dry mass.
  • the corrosion inhibitor layer contains, as further active ingredient, a nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound, for example a tetrazole and / or triazole derivative.
  • a nitrogen-containing heterocyclic aromatic compound for example a tetrazole and / or triazole derivative.
  • aniline derivatives and isocyanatobenzene can be used as nitrogen-containing heterocyclic aromatics.
  • Heterocyclic aromatics because of their aromatic ring containing both heteroatoms, for example nitrogen or sulfur, and carbon atoms, have a lone pair of electrons which allows particularly good adhesion to a metallic surface.
  • the or one of the nitrogen-containing active substances of the corrosion inhibitor layer additionally contains sulfur.
  • isothiocyanatobenzene can be used.
  • Effective constituents of the corrosion inhibitor layer can be, for example, urea derivatives and / or aniline derivatives, preferably in combination with tetrazole derivatives.
  • the corrosion inhibitor layer may contain as active constituents triphenylguanidine and / or phenylurea and / or isothiocyanatobenzene and / or tetrazole derivative.
  • the Corrosion inhibitor layer can be applied as an aqueous solution, in which the active ingredients may for example have a content of 2 to 10 wt .-%.
  • tetrazole derivatives are, in particular, 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiol and / or sodium 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiolate, preferably in a solution having a pH of from 9 to 12.
  • the corrosion inhibitor layer is preferably at least 10% by weight, more preferably at least 30% by weight of one or more urea derivatives and one or more aniline derivatives and one or more tetrazole derivatives and / or triphenylguanidine and / or phenylurea and / or Isothiocyanatobenzene and / or tetrazole derivative.
  • the corrosion inhibitor layer without the water fraction particularly preferably consists predominantly of one or more urea derivatives and one or more aniline derivatives and / or triphenylguanidine and / or phenylurea and / or isothiocyanatobenzene and one or more tetrazole derivatives.
  • the corrosion inhibitor layer When applied, the corrosion inhibitor layer may have a significant amount of water, for example from 50% to 95% by weight.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 5 wt% or more, preferably 20 wt% or more, more preferably 30 wt% or more urea derivative.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 5% by weight or more, preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, of aniline derivative.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 3% by weight or more, preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more of triphenylguanidine.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 5% by weight or more, preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more of phenylurea.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 10% by weight or more, preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more of isothiocyanatobenzene.
  • the corrosion inhibitor layer may contain 5% by weight or more, preferably 10% by weight or more, of tetrazole derivative.
  • the corrosion inhibitor layer contains no more than 30 wt .-% tetrazole derivative.
  • the corrosion inhibitor layer can be inexpensively applied as a liquid and form a thin layer so that it does not have to be removed before bonding.
  • the corrosion inhibitor layer has a thickness of not more than 400 nm. Even a corrosion inhibitor layer having a maximum thickness of 100 nm or less is sufficient for effective corrosion protection, for example, a corrosion inhibitor layer having a thickness of not more than 50 nm. Generally, a thickness of 10 nm, rarely thicknesses of 30 nm or more are required for effective corrosion protection.
  • the corrosion inhibitor layer may contain as active ingredient 1-H-benzotriazole and / or benzimidazole and / or phosphates.
  • the corrosion inhibitor layer may contain organic and / or inorganic acid, for example phosphate and / or sulfuric acid.
  • the corrosion inhibitor layer may contain, for example, 1 wt.% Phosphate or more, about 5 wt.% Phosphate or more, without any water content. In this way, it is possible to realize an acidic corrosion inhibitor layer, which preferably has a pH of 4.0 or less, in particular 3.5 or less, for example 3.0 or less.
  • the corrosion inhibitor layer can also be weakly acidic, neutral or weakly basic, for example by using as active constituents benzimidazoles and / or ethylene glycol isopropyl ether and / or aniline and / or Isothiocyanatobenzene and / or 1-H-benzotriazole and / or bisphenol A ethoxylate contains.
  • a pH of 4 to 8 may be advantageous.
  • the corrosion inhibitor layer contains at least 10% by weight of 1-H-benzotriazole and / or benzimidazole, preferably at least 20 wt .-% -H-benzotriazole and / or benzimidazole, said information on the Obtain corrosion inhibitor layer without water content.
  • the corrosion inhibitor layer contains water, the content of 1-H-benzotriazole and / or benzimidazole may be lower based on the total weight.
  • the bond substrate may be formed as a body intended to be inserted into a frame or around which a frame is made by injection molding, for example, the bond substrate may be a stamped part or an inlay. A part of the surface of this body forms a Maisleitersfeld, so it is intended for bonding wire.
  • Such bond substrates often have patterned leadframes which then sit in mating compartments of a frame so that the bond pad is exposed.
  • a corrosion inhibitor layer according to the invention can be used to protect a copper or copper-based alloy surface, which is provided for bonding wire and thus forms a contacting field, of an arbitrarily shaped bond substrate. Further details and advantages of the invention will be explained with reference to embodiments of the invention.
  • Fig. 1 shows a section of an electronic module with a frame, in the subjects Bondsubstrate are arranged withmaschinetechniksfeldern.
  • FIG. 1 shows a section of an electronic module 1 which has a frame 2 with compartments 3.
  • bonding substrates 4 which may have an H-shaped cross section.
  • the bond substrates 4 have Needlesêtsfelder 4a, which bonding wires 5 are attached, leading to a circuit board 6.
  • the contacting fields 4a of the bonding substrate 4 are made of copper or a copper-based alloy, for example CuNi ß SiMg, and therefore susceptible to corrosion.
  • the bond substrates 4 or at least their contacting fields 4a are therefore covered after their preparation with an organic corrosion inhibitor layer.
  • the corrosion inhibitor layer is applied as an aqueous solution, for example by dipping or spraying. After application, the corrosion inhibitor layer may lose water and become a solid layer or remain a liquid layer.
  • an acidic, aqueous solution of 1-H-benzotriazole and / or benzimidazole can be used for the corrosion inhibitor layer.
  • the pH of such a solution is preferably below 4.0, for example below 3.5 or even below 3.0.
  • the solution preferably contains one or more inorganic acids, for example phosphoric acid and / or sulfuric acid.
  • a corrosion inhibitor layer preferably contains phosphates, for example, 1 wt% or more.
  • 10 ml of 1 -H-benzotriazole and / or 10 ml of benzimidazole are mixed with 1 liter of water and then applied.
  • 10 ml of inorganic acids such as phosphoric acid or sulfuric acid may be added to this mixture, it also being possible for the acid to be dissolved in phosphates, for example 1 to 10 mg of ammonium molybdophosphate.
  • Such a corrosion inhibitor layer does not have any negative effects on the bondability of a 300 pm Cu wire to a CuNi 3 SiMg bond substrate surface and on a leadframe surface punched therefrom.
  • a corrosion inhibitor consisting of 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiol and / or sodium-1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiolate in combination with urea derivatives and / or can also be used for the corrosion inhibitor layer
  • Aniline derivatives and / or Triphenylguanidin be used, wherein such a corrosion inhibitor layer preferably additionally contains phenylurea and isothiocyanatobenzene.
  • 20 ml of such a corrosion inhibitor are mixed with 1 liter of water and then this aqueous solution is applied to a bond substrate 4. The solution can dry on the bond substrate and form a solid layer by crosslinking.
  • a corrosion inhibitor can be prepared by mixing 10 mg of 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiol, 10 mg of sodium 1-phenyl-1H-tetrazole-5-thiolate, 10 mg of one or more urea derivatives, 10 mg of one or more of aniline derivatives, 10 mg of triphenylguanidine, 10 mg of phenylurea and 10 mg of isothiocyanatobenzene can be used, to which mixture 1 liter of water is added.
  • Another possibility is to use benzimidazoles and ethylene glycol isopropyl ether as a corrosion inhibitor.
  • aniline and / or isothiocyanatobenzene and / or 1-H-benzotriazole may each be used in combination with bisphenol A ethoxylate, wherein an acid may be mixed, for example an organic acid such as acetic acid. 100 ml to 200 ml of this corrosion inhibitor can be mixed with 1 liter of water and then applied as an aqueous solution to a bond substrate.

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Abstract

Beschrieben wird ein Bondsubstrat mit einem Kontaktierungsfeld (4a) aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung zum Bonden von Draht (5), wobei das Kontaktierungsfeld (4a) mit einer Korrosionsinhibitorschicht bedeckt ist, die als Wirkstoff einen stickstoffhaltigen Aliphaten und als weiteren Wirkstoff einen stickstoffhaltigen heterozyklischen Aromaten enthält. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil 5 Gew.-% oder mehr Ureaderivat oder 3 Gew.-% oder mehr Triphenylguanidin oder 2 Gew.-% oder mehr Tetrazolderivat oder 5 Gew.-% oder mehr 1-H- Benzotriazol oder 5 Gew.-% oder mehr Benzimidazol enthält. Zudem werden ein Elektronikmodul mit einem solchen Bondsubstrat sowie ein Verfahren zum Schützen von zum Drahtbonden vorgesehenen Oberflächen aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung vor Korrosion offenbart.

Description

KORROSIONSINIHIBITORSCHICHT FÜR KUPFEROBERFLÄCHEN AUF BONDSUBSTRATEN SOWIE VERFAHREN ZUM SCHÜTZEN VON ZUM DRAHTBONDEN VORGESEHENEN KUPFEROBERFLÄCHEN MIT DERSELBEN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft Bondsubstrate mit Oberflächen aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung sowie ein Verfahren zum Schützen von zum Drahtbonden vorgesehenen Oberflächen aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung. Ein Bondsubstrat mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der WO 2014/027566 A1 bekannt. Ein Bondsubstrat hat ein Kontaktfeld aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung, das zum Bonden eines Drahtes aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung vorgesehen ist. Beim Bonden wird Draht mit dem Kupfer oder der Kupferbasislegierung des Kontaktfeldes verschweißt. Dazu sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, beispielsweise Thermokompressions-Bonden, das Thermosonic-Ball-Wedge-Bonden und das Ultraschall-Wedge-Wedge-Bonden.
Oberflächen aus Kupfer oder Kupferbasislegierungen sind korrosionsanfällig. Oxidschichten auf Kupferoberflächen können das Bonden von Drähten an die Oberflächen erschweren oder sogar verhindern. Um Bondsubstrate bzw. deren zum Bonden vorgesehene Kontaktfelder zu schützen, können Kupferoberflächen mit Aluminium, Aluminiumsiliziumlegierungen, Silber oder anderen korrosionsbeständigen Metallen überzogen werden. Bekannte Plattierungsverfahren verursachen jedoch einen erheblichen Aufwand.
Aus der WO 2016/124 382 A1 ist es bekannt Aluminium-Kupferverbundhalbzeuge durch einen Acrylatpolymer enthaltenden Lack vor Korrosion zu schützen. Ein solches Acrlatpolymer muss jedoch vor dem Bonden entfernt werden und verursacht deshalb einen erheblichen Aufwand.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen wie zum Drahtbonden vorgesehene Oberflächen aus Kupfer oder Kupferbasislegierungen mit geringerem Aufwand vor Korrosion geschützt werden können, ohne dass vor dem Bonden ein separater Arbeitsschritt zum Entfernen einer Schutzschicht erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine organische Korrosionsinhibitorschicht gelöst, die auf die Kupferoberfläche oder die Oberfläche einer Kupferbasislegierung aufgetragen wird und als Wirkstoff einen stickstoffhaltigen aliphatischen Kohlenwasserstoff enthält. Aliphatische Kohlenwasserstoffe werden kurz auch als Aliphaten bezeichnet. Heteroatomhaltige Aliphaten, insbesondere Stickstoff- und/oder schwefelhaltige Aliphaten, können durch van-der-Waals Kräfte gut auf kupfernen Oberflächen haften und haben eine oxidationshemmende Wirkung, insbesondere wenn stickstoffhaltige Aliphate verwendet werden, die eine reduktive Wirkung haben. Auf diese Weise lassen sich Kontaktfelder von Bondsubstraten wirksam und kostengünstig vor Korrosion schützen. Die Korrosionsinhibitorschicht wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren als flüssige Schicht aufgetragen, nämlich als wässrige Lösung. Die flüssige Schicht kann dann eine feste Korrosionsinhibitorschicht bilden, beispielsweise durch Eintrocknen, oder flüssig bleiben, also eine flüssige Korrosionsinhibitorschicht bilden. Nach oder bei dem Eintrocknen der aufgetragenen Lösung können darin enthaltene Bestandteile vernetzen, also eine Polymerschicht bilden.
Bei dem oder den heteroatomhaltigen Aliphaten in einer erfindungsgemäßen Korrosionsinhibitorschicht kann es sich beispielsweise um Ureaderivate oder Guanidinderivate, z.B. Triphenylguanidin, handeln. Bevorzugt enthält die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil wenigstens 20 Gew.-% stickstoffhaltige Aliphate, besonders bevorzugt wenigstens 40 Gew-%. Angaben in Gew.-% beziehen sich im Folgenden auf die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil, also deren Trockenmasse.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Korrosionsinhibitorschicht als weiteren Wirkstoff einen einen stickstoffhaltigen heterozyklischen Aromaten, beispielsweise ein Tetrazol- und/oder Triazolderivat. Alternativ oder zusätzlich können als stickstoffhaltige heterozyklische Aromate beispielsweise Anilinderivate sowie Isocyanatobenzol verwendet werden. Heterozyklische Aromaten haben wegen ihres aromatischen Rings, der sowohl Heteroatome, beispielsweise Stickstoff oder Schwefel, als auch Kohlenstoffatome enthält ein freies Elektronenpaar, das eine besonders gute Haftung an einer metallischen Oberfläche ermöglicht. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der oder einer der stickstoffhaltigen Wirkstoffe der Korrosionsinhibitorschicht zusätzlich auch Schwefel enthält. Als ein solcher Wirkstoff kann beispielsweise Isothiocyanatobenzol verwendet werden. Wirksame Bestandteile der Korrosionsinhibitorschicht können beispielsweise Ureaderivate und/oder Anilinderivaten sein, bevorzugt in Kombination mit Tetrazolderivaten. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht als wirksame Bestandteile Triphenylguanidin und/oder Phenylharnstoff und/oder Isothiocyanatobenzol und/oder Tetrazolderivat enthalten. Die Korrosionsinhibitorschicht kann als wässrige Lösung aufgetragen werden, in der die wirksamen Bestandteile können beispielsweise einen Anteil von 2 bis 10 Gew.-% haben. Gut geeignete Tetrazolderivate sind insbesondere 1 -phenyl-1 H- tetrazol-5-thiol und/oder Natrium-1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiolat, bevorzugt in einer Lösung mit einem pH-Wert von 9 bis 12.
Ohne den Wasseranteil besteht die Korrosionsinhibitorschicht bevorzugt zu wenigstens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt zu wenigstens 30 Gew.-% aus einem oder mehreren Ureaderivaten und einem oder mehreren Anilinderivaten und einem oder mehreren Tetrazolderivaten und/oder Triphenylguanidin und/oder Phenylharnstoff und/oder Isothiocyanatobenzol und/oder Tetrazolderivat. Besonders bevorzugt besteht die Korrosionsinhibitorschicht ohne den Wasseranteil überwiegend aus einem oder mehreren Ureaderivaten und einem oder mehreren Anilinderivaten und/oder Triphenylguanidin und/oder Phenylharnstoff und/oder Isothiocyanatobenzol und einem oder mehreren Tetrazolderivaten.
Die nachstehenden Gewichtsanteile beziehen sich jeweils auf die Korrosionsinhibitorschicht ohne den Wasseranteil. Beim Auftragen kann die Korrosionsinhibitorschicht einen erheblichen Wasseranteil haben, beispielsweise von 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%.
Beispielsweise kann die Korrosionsinhibitorschicht 5 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, insbesondere 30 Gew.-% oder mehr Ureaderivat enthalten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht 5 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, insbesondere 30 Gew.-% oder mehr Anilinderivat enthalten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht 3 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, insbesondere 30 Gew.-% oder mehr Triphenylguanidin enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht 5 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, insbesondere 30 Gew.-% oder mehr Phenylharnstoff enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht 10 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 20 Gew.-% oder mehr, insbesondere 30 Gew.-% oder mehr Isothiocyanatobenzol enthalten.
Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht 5 Gew.-% oder mehr, vorzugsweise 10 Gew.-% oder mehr Tetrazolderivat enthalten. Bevorzugt enthält die Korrosionsinhibitorschicht nicht mehr als 30 Gew.-% Tetrazolderivat.
Die Korrosionsinhibitorschicht kann als Flüssigkeit kostengünstig aufgetragen werden und eine dünne Schicht bilden, so dass sie vor dem Bonden nicht entfernt werden muss. Bevorzugt hat die Korrosionsinhibitorschicht eine Dicke von nicht mehr als 400 nm. Bereits eine Korrosionsinhibitorschicht mit einer maximalen Dicke von 100 nm oder weniger ist für einen wirksamen Korrosionsschutz ausreichend, beispielsweise eine Korrosionsinhibitorschicht mit einer Dicke von nicht mehr als 50 nm. Im Allgemeinen ist eine Dicke von 10 nm ausreichend, nur selten sind Dicken von 30 nm oder mehr für einen wirksamen Korrosionsschutz erforderlich.
Alternativ oder zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht als wirksamen Bestandteil 1-H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol und/oder Phosphate. Zusätzlich kann die Korrosionsinhibitorschicht organische und/oder anorganische Säure, beispielsweise Phosphat und/oder Schwefelsäure, enthalten. Die Korrosionsinhibitorschicht kann ohne einen eventuellen Wasseranteil beispielsweise 1 Gew.-% Phosphat oder mehr enthalten, etwa 5 Gew.-% Phosphat oder mehr. Auf diese Weise lässt sich eine sauere Korrosionsinhibitorschicht realisieren, die bevorzugt einen pH-Wert von 4,0 oder weniger, insbesondere 3,5 oder weniger, beispielsweise 3,0 oder weniger hat. Die Korrosionsinhibitorschicht kann aber auch schwach sauer, neutral oder schwach basisch sein, beispielsweise indem sie als wirksame Bestandteile Benzimidazole und/oder Ethylenglycolisopropylether und/oder Anilin und/oder Isothiocyanatobenzol und/oder 1-H-Benzotriazol und/oder Bisphenol-A-ethoxylat enthält. In diesem Fall kann beispielsweise ein pH-Wert von 4 bis 8 vorteilhaft sein. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Korrosionsinhibitorschicht wenigstens 10 Gew-% 1-H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol enthält, vorzugsweise wenigstens 20 Gew.-% -H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol enthält, wobei sich diese Angaben auf die Korrosionsinhibitorschicht ohne Wasseranteil beziehen. Wenn die Korrosionsinhibitorschicht Wasser enthält, kann der Gehalt an 1-H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol bezogen auf das Gesamtgewicht somit geringer sein.
Das Bondsubstrat kann als ein Körper ausgebildet sein, der bestimmungsgemäß in einen Rahmen eingesetzt wird bzw. um den herum ein Rahmen durch Spritzgießen hergestellt wird, beispielweise kann das Bondsubstrat ein Stanzteil oder ein Inlay sein. Ein Teil der Oberfläche dieses Körpers bildet ein Kontaktierungsfeld, ist also zum Bonden von Draht vorgesehen. Derartige Bondsubstrate haben oft strukturierte Stanzgitter, die dann in dazu passenden Fächern eines Rahmens sitzen, so dass das Kontaktierungsfeld freiliegt. Eine erfindungsgemäße Korrosionsinhibitorschicht kann aber zum Schutz einer Kupferoder Kupferbasislegierungsoberfläche, die zum Bonden von Draht vorgesehen ist und somit ein Kontaktierungsfeld bildet, eines beliebig geformten Bondsubstrats genutzt werden. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen der Erfindung erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt eines Elektronikmoduls mit einem Rahmen, in dessen Fächern Bondsubstrate mit Kontaktierungsfeldern angeordnet sind.
In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Elektronikmoduls 1 dargestellt, das einen Rahmen 2 mit Fächern 3 aufweist. In einigen der Fächer 3 sind Bondsubstrate 4 angeordnet, die einen H-förmigen Querschnitt haben können. Die Bondsubstrate 4 haben Kontaktierungsfelder 4a, denen Bonddrähte 5 befestigt sind, die zu einer Leiterplatte 6 führen.
Die Kontaktierungsfelder 4a der Bondsubstrate 4 sind aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung, beispielsweise CuNißSiMg, und deshalb korrosionsanfällig. Die Bondsubstrate 4 oder zumindest deren Kontaktierungsfelder 4a werden deshalb nach ihrer Herstellung mit einer organischen Korrosionsinhibitorschicht bedeckt. Die Korrosionsinhibitorschicht wird als eine wässrige Lösung aufgebracht, beispielsweise durch Eintauchen oder Aufsprühen. Nach dem Aufbringen kann die Korrosionsinhibitorschicht Wasser verlieren und zu einer festen Schicht werden oder eine flüssige Schicht bleiben. Für die Korrosionsinhibitorschicht kann beispielsweise eine saure, wässrige Lösung aus 1-H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol sein. Der pH-Wert einer solchen Lösung liegt bevorzugt unter 4,0, beispielsweise unter 3,5 oder sogar unter 3,0. Die Lösung enthält bevorzugt eine oder mehrere anorganische Säuren, beispielsweise Phosphorsäure und/oder Schwefelsäure. Zusätzlich enthält eine solche Korrosionsinhibitorschicht bevorzugt Phosphate, beispielsweise 1 Gew.-% oder mehr. Zur Herstellung einer solchen Korrosionsinhibitorschicht werden beispielsweise 10 ml 1 -H-Benzotriazol und/oder 10 ml Benzimidazol mit 1 Liter Wasser vermischt und dann aufgebracht. Dieser Mischung können beispielsweise 10 ml anorganische Säuren etwa Phosphorsäure oder Schwefelsäure zugefügt werden, wobei der Säure zusätzlich Phosphate gelöst sein können, beispielsweise 1 bis 10 mg Ammoniummolybdophosphat.
Eine solche Korrosionsinhibitorschicht zeigt keinerlei negative Auswirkungen auf die Bondbarkeit eines 300 pm Cu-Drahts auf eine CuNi3SiMg- Bondsubstratoberfläche sowie auf eine daraus gestanzte Leadframeoberfläche.
Für die Korrosionsinhibitorschicht kann beispielsweise auch ein Korrosionsinhibitor, bestehend aus 1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiol und/oder Natrium- 1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiolat in Kombination mit Ureaderivaten und/oder Anilinderivaten und/oder Triphenylguanidin verwendet werden, wobei eine solche Korrosionsinhibitorschicht bevorzugt zusätzlich Phenylharnstoff und Isothiocyanatobenzol enthält. Dazu werden beispielsweise 20 ml eines solchen Korrosionsinhibitors mit 1 Liter Wasser vermischt und diese wässrige Lösung dann auf ein Bondsubstrat 4 aufgebracht. Die Lösung kann auf dem Bondsubstrat eintrocknen und durch Vernetzen eine feste Schicht bilden.
Ein Korrosionsinhibitor kann beispielsweise durch Mischen von 10 mg 1-Phenyl- 1 H-tetrazol-5-thiol, 10 mg Natrium-1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiolat, 10 mg eines oder mehrerer Ureaderivate, 10 mg eines oder mehrerer Anilinderivate, 10 mg Triphenylguanidin, 10 mg Phenylharnstoff und 10 mg Isothiocyanatobenzol hergestellt verwendet werden, wobei dieser Mischung 1 Liter Wasser zugefügt wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, als Korrosionsinhibitor Benzimidazole und Ethylenglycolisopropylether zu verwenden. Als Alternative können auch Anilin und/oder Isothiocyanatobenzol und/oder 1 -H-Benzotriazol jeweils in Kombination mit Bisphenol-A-ethoxylat verwendet werden, wobei eine Säure zugemischt werden kann, beispielsweise eine organische Säure wie Essigsäure. 100 ml bis 200 ml dieses Korrosionsinhibitors können mit 1 Liter Wasser vermischt werden und dann als wässrige Lösung auf ein Bondsubstrat aufgebracht werden.
Bezugszeichenliste Elektronikmodul
Rahmen
Fach
Bondsubstrat
Kontaktierungsfeld
Draht
Leiterplatte

Claims

Patentansprüche
1 . Bondsubstrat mit einem Kontaktierungsfeld (4a) aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung zum Bonden von Draht (5), wobei
das Kontaktierungsfeld (4a) mit einer Korrosionsinhibitorschicht bedeckt ist, die als Wirkstoff einen stickstoffhaltigen Aliphaten und als weiteren Wirkstoff einen stickstoffhaltigen heterozyklischen Aromaten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil 5 Gew.-% oder mehr Ureaderivat oder
3 Gew.-% oder mehr Triphenylguanidin oder
2 Gew.-% oder mehr Tetrazolderivat oder
5 Gew.-% oder mehr 1-H-Benzotriazol oder
5 Gew.-% oder mehr Benzimidazol
enthält.
2. Bondsubstrat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht mehr Aliphaten als heterozyklische Aromaten enthält.
3. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen
Wasseranteil zu wenigstens 10 Gew.-% aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe besteht: Ureaderivate, Anilinderivate, Triphenylguanidin, Phenylharnstoff, Isothiocyanatobenzol und/oder Tetrazolderivate besteht.
4. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil wenigstens 10 Gew-% Tetrazolderivat enthält.
5. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tetrazolderivat 1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiol und/oder Natrium-1-phenyl-1 H-tetrazol-5-thiolat ist.
6. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil wenigstens 8 Gew.-% 1-H-Benzotriazol und/oder Benzimidazol enthält.
7. Bondsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Korrosionsinhibitorschicht unter 4,0 liegt.
8. Bondsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht einen pH-Wert von 9 bis 12 hat.
9. Bondsubstrat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil wenigsten 1 Gew.-% Phosphate enthält.
10. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil zu wenigstens 10 Gew.-% aus einem oder mehreren der folgenden Stoffe besteht: Benzimidazole, Ethylenglycolisopropylether, Anilin, Isothiocyanatobenzol, 1-H-Benzotriazol, Bisphenol-A-ethoxylat enthält.
1 1. Bondsubstrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht eine Dicke von nicht mehr als 400 nm aufweist.
12. Elektronikmodul mit einem Rahmen (2), der Fächer (3) aufweist, in denen Bondsubstrate (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet sind.
13. Verfahren zum Schützen von zum Drahtbonden vorgesehenen Oberflächen aus Kupfer oder einer Kupferbasislegierung vor Korrosion, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer organischen Korrosionsinhibitorschicht bedeckt wird, die als Wirkstoff einen stickstoffhaltigen Aliphaten und als weiteren Wirkstoff einen stickstoffhaltigen heterozyklischen Aromaten enthält, wobei die Korrosionsinhibitorschicht ohne einen eventuellen Wasseranteil 5 Gew.-% oder mehr Ureaderivat oder 3 Gew.-% oder mehr Triphenylguanidin oder 2 Gew.-% oder mehr Tetrazolderivat oder 5 Gew.-% oder mehr 1-H-Benzotriazol oder 5 Gew.-% oder mehr Benzimidazol enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsinhibitorschicht als wässrige Lösung aufgetragen wird.
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