JP2814660B2 - 半導体装置のボンディング用金合金線 - Google Patents

半導体装置のボンディング用金合金線

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置のボンディングワイヤとして
用い、例えば140〜180μmの低いループ高さで半導体素
子と外部リードとのボンディングを行なった場合にも、
特にループ高さのバラツキを著しく抑制することができ
る金合金線に関するものである。
〔従来の技術〕
同一出願人は、先に特開昭58−154242号公報に記載さ
れる通りの、 La,Ce,Pr,Nd、およびSmからなるセリウム族希土類元
素のうちの1種または2種以上:3〜100ppm、 Ca,Be、およびGeのうちの1種または2種以上:1〜60p
pm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有す
る半導体装置のボンディング用金合金線を提案した。
〔発明が解決しようとする課題〕
一方、近年、半導体装置のうち、特に厚みが極端に薄
いICカードや、VSOPおよびTSOPなどの薄型パッケージの
普及はめざましく、これには、例えば140〜180μmとい
った低いループ高さでのボンディングが要求されるが、
上記の従来金合金線はじめ、その他多くの従来金合金線
の場合、これを薄型パッケージのボンディングワイヤと
して用いた場合、ループ高さのバラツキを小さくするこ
とができず、この結果樹脂モールド後のパッケージ表面
へのループ露出がしばしば発生し、高い製品歩留りを確
保することができないのが現状である。
〔課題が解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に
低いループ高さが要求される薄型パッケージのボンディ
ングワイヤとして用いた場合、ボンディング後のループ
高さのバラツキを小さくすることができる金合金線を開
発すべく、上記の従来金合金線に着目し研究を行なった
結果、上記の従来金合金線に、合金成分として、 B,Ni,Fe,Co,TiおよびZrのうちの1種または2種以上:
1〜100ppm、を含有させると、この結果の金合金線は、
結晶粒径が均一化するので、低いループ高さを維持しつ
つ、ループ高さのバラツキが著しく抑制されるようにな
り、さらに高温強度、ボンディング後のループ変形の有
無、および樹脂モールド時のトレープ流れについては上
記従来金合金線と同等のすぐれた性質を具備するという
研究結果を得たのである。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもの
であって、 La,Ce,Pr,Nd、およびSmからなるセリウム族希土類元
素のうちの1種または2種以上:1〜100ppm、 CaおよびBeのうちの1種または2種:1〜100ppm、 B,NI,Fe,Co,TiおよびZrのうちの1種または2種以上:
1〜100ppm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有す
る半導体装置のボンディング用金合金線に特徴を有する
ものである。
つぎに、この発明の金合金線の成分組成を上記の通り
に限定した理由を説明する。
(a) セリウム族希土類元素 これらの成分には、線の常温および高温強度を向上さ
せる作用があるが、その含有量が1ppm未満では所望の強
度向上効果が得られず、一方その含有量が100ppmを越え
ると線が脆化するようになることから、その含有量を1
〜100ppmと定めた。
(b) Ca,Be これらの成分には、セリウム族希土類元素との共存に
おいて、線の軟化温度を高め、もってボンディング時の
線自体の脆化および変形ループの発生、さらに樹脂モー
ルド時のループ流れを抑制すると共に、ボンディングの
接合強度を高め、さらに常温および高温強度を一段と向
上させる作用があるが、その含有量が1ppm未満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が100ppm
を越えると、脆化して線引加工性などが劣化するように
なるばかりでなく、ボンディング時の加熱温度で結晶粒
界破断を起し易くなることから、その含有量を1〜100p
pmと定めた。
(c) B,Ni,Fe,Co,TiおよびZr これらの成分は、上記の通りセリウム族希土類元素
と、Ca,Beとの共存において、線の結晶粒径を均一化
し、これによって低いループ高さを維持しつつ、ループ
高さのバラツキが著しく抑制されるようになる作用を発
揮するが、その含有量が1ppm未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が100ppmを越えると、
脆化して線引加工性などが低下すようになることから、
その含有量を1〜100ppmと定めた。
〔実施例〕
つぎに、この発明の金合金線を実施例により具体的に
説明する。
通常の溶解法によりそれぞれ第1表に示される成分組
成をもった溶湯を調製し、鋳造した後、公知の溝型圧延
機を用いて圧延し、引続いて線引加工を行なうことによ
り、直径:0.025mmを有する本発明金合金線1〜4および
従来金合金線1〜13をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の金合金線について、
線がボンディング時にさらされる条件に相当する条件、
すなわち250℃に20秒間保持した条件で高温引張試験を
行ない、破断強度と伸びを測定し、高温強度を評価し
た。
また、これらの金合金線をボンディングワイヤとして
用い、高速自動ボンダにて、特に薄型パッケージに対応
させる目的で、ループ高さを140〜180μmに低くした状
態でボンディングを行ない、ループ高さ、ループ高さの
バラツキ、ループ変形の有無、および樹脂モールド後の
ループ流れ量をそれぞれ測定した。これらの測定結果を
第2表に示した。
なお、ループ高さは、第1図に正面図で示されるよう
に、半導体素子Sと外部リードLを金合金線Wでボンデ
ィングした場合のhをz軸測微計を用いて測定し、80個
の測定値の平均値をもって表わし、ループ高さのバラツ
キは、前記の80個のループ高さ測定値より標準偏差を求
め、3σの値で表わした。
また、ループ変形の有無は、ボンディング後の金合金
線Wを顕微鏡を用いて観察し、第1図に点線で示される
ように金合金線が垂れ下がって半導体素子Sのエッジに
接触(エッジショート)している場合を「有」とし、接
触していない場合を「無」として判定した。
さらに、ループ流れ量は、樹脂モールド後の金合金線
Wを直上からX線撮影し、この結果のX線写真にもとづ
いて4つのコーナー部における半導体素子と外部リード
のボンディング点を結んだ直線に対する金合金線の最大
膨量を測定し、これらの平均値をもって表わした。
〔発明の効果〕
第1表および第2表に示される結果から、本発明金合
金線1〜4は、いずれも140〜180μmの低いループ高さ
でのループ高さのバラツキが、従来金合金線1〜13に比
してきわめて小さく、かつ従来金合金線1〜13と同等の
高い高温強度をもち、さらに同じくループ変形の発生が
なく、樹脂モールド時のループ流れ量もきわめて小さ
く、現在許容最大値といわれている100μmより小さい
値を示したいることが明らかである。
上述のように、この発明の金合金線は、これを半導体
装置のうち、特に低いループ高さが要求される薄肉パッ
ケージのボンディングワイヤとして用いた場合、ループ
高さのバラツキがきわめて小さいので、樹脂モールド後
のパッケージ表面にループが露出することがなく、さら
に高い高温強度をもつと共に、ボンディング時のループ
変形の発生がなく、かつ樹脂モールド時のループ流れも
小さいので、タブショートやエッジショートなどの不良
発生も著しく抑制されるようになることと合まって、製
品不良が激減し、歩留りの飛躍的向上をはかることがで
きるなど工業上有用な特性を有するのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体装置のボンディング状態を示す正面図で
ある。 S……半導体素子、L……外部リード W……金合金線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 潔 兵庫県三田市テクノパーク12―6 三菱 金属株式会社三田工場内 (56)参考文献 特開 昭60−30158(JP,A) 特開 昭62−290835(JP,A) 特開 昭62−228440(JP,A) 特開 昭61−79741(JP,A) 特開 平2−288348(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 5/02 H01L 21/60 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】La,Ce,Pr,Nd、およびSmからなるセリウム
    族希土類元素のうちの1種または2種以上:1〜100ppm、 CaおよびBeのうちの1種または2種:1〜100ppm、 B,Ni,Fe,Co,TiおよびZrのうちの1種または2種以上:1
    〜100ppm、 を含有し、残りがAuと不可避不純物からなる組成を有す
    ることを特徴とする半導体装置のボンディング用金合金
    線。
JP2054610A 1990-03-06 1990-03-06 半導体装置のボンディング用金合金線 Expired - Fee Related JP2814660B2 (ja)

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