JP3012466B2 - 半導体素子用金合金線 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子用金合金
線、さらに詳しくは、主として、例えば半導体素子上の
電極と外部リードとを接合するためのボンディングワイ
ヤーとして用いられ、特に、長スパンボンディングを行
うのに用いられる半導体素子用金合金線に関する。
線、さらに詳しくは、主として、例えば半導体素子上の
電極と外部リードとを接合するためのボンディングワイ
ヤーとして用いられ、特に、長スパンボンディングを行
うのに用いられる半導体素子用金合金線に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばケイ素半導体素子上の電極と外部
リードとの間を接続するボンディング線としては、金細
線が使用されてきたが、この金細線は、自動ボンダーに
かけて先端を溶融して金ボールを形成させて接合を行う
と、金細線は再結晶温度が低く耐熱性を欠くために、金
ボール形成時、その直上部において引張強度が不足し断
線を起こしたり、断線を免れて接合されても、接合後の
金細線は樹脂封止によって断線したり、また、半導体素
子を封止樹脂で保護した場合、ワイヤーフローを呈し短
絡を起こす問題があるため、これを解決するために、周
知の通り、従来より、接続時に形成される金ボールの形
状および硬さを損なわない程度に、高純度金中に微量の
添加元素を加えて破断強度と耐熱性を向上させた種々の
ボンディング用金合金細線が公表されている。
リードとの間を接続するボンディング線としては、金細
線が使用されてきたが、この金細線は、自動ボンダーに
かけて先端を溶融して金ボールを形成させて接合を行う
と、金細線は再結晶温度が低く耐熱性を欠くために、金
ボール形成時、その直上部において引張強度が不足し断
線を起こしたり、断線を免れて接合されても、接合後の
金細線は樹脂封止によって断線したり、また、半導体素
子を封止樹脂で保護した場合、ワイヤーフローを呈し短
絡を起こす問題があるため、これを解決するために、周
知の通り、従来より、接続時に形成される金ボールの形
状および硬さを損なわない程度に、高純度金中に微量の
添加元素を加えて破断強度と耐熱性を向上させた種々の
ボンディング用金合金細線が公表されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年急速に普及
しつつあるデバイスの多ピン化の傾向に伴って、長スパ
ンのワイヤーボンディングを行う必要性が生じてきてい
る。この多ピン用デバイスに対応するためには、数多く
のワイヤーボンディングを行い、しかも長距離にボンデ
ィングを行う必要がある。
しつつあるデバイスの多ピン化の傾向に伴って、長スパ
ンのワイヤーボンディングを行う必要性が生じてきてい
る。この多ピン用デバイスに対応するためには、数多く
のワイヤーボンディングを行い、しかも長距離にボンデ
ィングを行う必要がある。
【０００４】そこで、本発明者等は、前記従来から提案
された種々の金合金細線について、これらが多ピン用デ
バイスのワイヤーボンディングに適するか否か、即ち現
実に実用性を備えているか否かについて検討してみたと
ころ、この多ピン用デバイスに対応するためのボンディ
ングでは、デバイスの製造工程では、数多くのワイヤが
長ループでボンディングされるため、これら従来の種々
の提案はいずれもが、ボンディングされたワイヤーのル
ープが変形し、隣接するワイヤー同士が不用意に接触し
易く、さらに長ループのため、次工程での樹脂封止によ
ってワイヤーフローが生じ易いことが判った。
された種々の金合金細線について、これらが多ピン用デ
バイスのワイヤーボンディングに適するか否か、即ち現
実に実用性を備えているか否かについて検討してみたと
ころ、この多ピン用デバイスに対応するためのボンディ
ングでは、デバイスの製造工程では、数多くのワイヤが
長ループでボンディングされるため、これら従来の種々
の提案はいずれもが、ボンディングされたワイヤーのル
ープが変形し、隣接するワイヤー同士が不用意に接触し
易く、さらに長ループのため、次工程での樹脂封止によ
ってワイヤーフローが生じ易いことが判った。
【０００５】この検討の結果を基にして、本発明者等は
鋭意研究を重ねた結果、高純度金にカルシウム、イット
リウム、サマリウムそしてベリリウムの各元素を含有さ
せることによって、金合金細線が、高い耐熱性と、常温
・高温状態での高い抗張力、つまり常温および高温の高
い引張り強さとを備えることができ、これによって従来
の問題点をうまく解決できることを見出して本発明をす
るに至った。
鋭意研究を重ねた結果、高純度金にカルシウム、イット
リウム、サマリウムそしてベリリウムの各元素を含有さ
せることによって、金合金細線が、高い耐熱性と、常温
・高温状態での高い抗張力、つまり常温および高温の高
い引張り強さとを備えることができ、これによって従来
の問題点をうまく解決できることを見出して本発明をす
るに至った。
【０００６】従って、本発明の第１の目的は、十分な耐
熱性と常温並びに高温状態での十分な抗張力とを有し、
また、ワイヤボンディング時のループ垂れや、ループの
変形が生じにくく、多ピン用デバイスのボンディング線
として採用する場合、これに十分対応できる半導体素子
用金合金線を提供することにある。
熱性と常温並びに高温状態での十分な抗張力とを有し、
また、ワイヤボンディング時のループ垂れや、ループの
変形が生じにくく、多ピン用デバイスのボンディング線
として採用する場合、これに十分対応できる半導体素子
用金合金線を提供することにある。
【０００７】また、第２の目的は、十二分な耐熱性と常
温並びに高温状態での十二分な抗張力とを有し、また、
ワイヤボンディング時のループ垂れや、ループの変形が
殆ど生ぜず、多ピン用デバイスのボンディング線として
採用する場合、実用上これに十二分に対応できる半導体
素子用金合金線を提供することにある。
温並びに高温状態での十二分な抗張力とを有し、また、
ワイヤボンディング時のループ垂れや、ループの変形が
殆ど生ぜず、多ピン用デバイスのボンディング線として
採用する場合、実用上これに十二分に対応できる半導体
素子用金合金線を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は次の２の手段を採用した。第１の手段
は、高純度金にカルシウム５〜５０重量ppm 、イットリ
ウム５〜５０重量ppm 、サマリウム３〜７０重量ppm 、
ベリリウム２〜１０重量ppm をそれぞれ添加し、これら
添加元素の総量が１５〜１００重量ppm の範囲で、残部
が不可避不純物であることを特徴とするものである。
めに、本発明は次の２の手段を採用した。第１の手段
は、高純度金にカルシウム５〜５０重量ppm 、イットリ
ウム５〜５０重量ppm 、サマリウム３〜７０重量ppm 、
ベリリウム２〜１０重量ppm をそれぞれ添加し、これら
添加元素の総量が１５〜１００重量ppm の範囲で、残部
が不可避不純物であることを特徴とするものである。
【０００９】また、第２の手段は、高純度金にカルシウ
ム１０〜３０重量ppm 、イットリウム１０〜４０重量pp
m 、サマリウム１０〜５０重量ppm 、ベリリウム３〜８
重量ppm をそれぞれ添加し、これら添加元素の総量が３
０〜７０重量ppm の範囲、残部が不可避不純物であるこ
とを特徴とするものである。
ム１０〜３０重量ppm 、イットリウム１０〜４０重量pp
m 、サマリウム１０〜５０重量ppm 、ベリリウム３〜８
重量ppm をそれぞれ添加し、これら添加元素の総量が３
０〜７０重量ppm の範囲、残部が不可避不純物であるこ
とを特徴とするものである。
【００１０】本発明は、高純度金に長スパン化に必要な
常温・高温状態での抗張力を十分に向上させる作用を備
えるカルシウムと、カルシウムとの共存において線の軟
化温度を高める作用を備える、つまり耐熱性を高める、
イットリウムと、カルシウムとイットリウムとの共存に
おいて、常温・高温状態での抗張力並び耐熱性をともに
一段と向上せしめるサマリウムと、更にカルシウム、イ
ットリウム、サマリウムとの共存においてループの変形
を生じ難くする、つまり常温での抗張力を向上させるベ
リリウムを添加することにより、これら四元素の相乗作
用によって、耐熱性と常温・高温状態での抗張力を共に
十分に向上させ、また、ワイヤボンディング時のループ
垂れやループの変形を生じることがなく、特に長スパン
のボンディングにうまく適合させるものである。
常温・高温状態での抗張力を十分に向上させる作用を備
えるカルシウムと、カルシウムとの共存において線の軟
化温度を高める作用を備える、つまり耐熱性を高める、
イットリウムと、カルシウムとイットリウムとの共存に
おいて、常温・高温状態での抗張力並び耐熱性をともに
一段と向上せしめるサマリウムと、更にカルシウム、イ
ットリウム、サマリウムとの共存においてループの変形
を生じ難くする、つまり常温での抗張力を向上させるベ
リリウムを添加することにより、これら四元素の相乗作
用によって、耐熱性と常温・高温状態での抗張力を共に
十分に向上させ、また、ワイヤボンディング時のループ
垂れやループの変形を生じることがなく、特に長スパン
のボンディングにうまく適合させるものである。
【００１１】次に、この発明の金合金細線の成分組成を
上記の通りに限定した理由を説明する。まず、カルシウ
ムには、長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張
力、つまり、常温および高温引張り強さ、を高める作用
があるが、添加量が５重量ppm 未満では、この長スパン
化に必要な常温・高温状態での抗張力が十分得られな
い。加えて、他の元素との相乗作用に欠け、十分な耐熱
性が得られない。更にループ高さ（電気トーチによるボ
ール形成の際のネック部分の再結晶領域）にバラツキを
生じたり、ワイヤーフローも生じ易くなり、逆に、添加
量が５０重量ppm を超えると、ボール表面に酸化皮膜が
形成され、ボール形状に歪みを生じ、且つ、カルシウム
が金の結晶粒界に析出して脆性を生じ、伸線加工性を阻
害するようになることから、その添加量を５〜５０重量
ppm と定めた。尚、その好ましい添加量は１０〜３０重
量ppm である。
上記の通りに限定した理由を説明する。まず、カルシウ
ムには、長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張
力、つまり、常温および高温引張り強さ、を高める作用
があるが、添加量が５重量ppm 未満では、この長スパン
化に必要な常温・高温状態での抗張力が十分得られな
い。加えて、他の元素との相乗作用に欠け、十分な耐熱
性が得られない。更にループ高さ（電気トーチによるボ
ール形成の際のネック部分の再結晶領域）にバラツキを
生じたり、ワイヤーフローも生じ易くなり、逆に、添加
量が５０重量ppm を超えると、ボール表面に酸化皮膜が
形成され、ボール形状に歪みを生じ、且つ、カルシウム
が金の結晶粒界に析出して脆性を生じ、伸線加工性を阻
害するようになることから、その添加量を５〜５０重量
ppm と定めた。尚、その好ましい添加量は１０〜３０重
量ppm である。
【００１２】イットリウムには、カルシウムとの共存に
おいて、十分な耐熱性、つまり、線の軟化温度を高め、
更に長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力、つ
まり、常温および高温引張り強さ、を一段と向上させる
作用があるが、添加量が５重量ppm 未満では、カルシウ
ムとの相乗作用に欠け、十分な耐熱性が得られず、ま
た、長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力も得
らず、更に、ループ高さにバラツキを生じたり、ワイヤ
ーフローも生じ易くなり、逆に、５０重量ppm を超えて
添加しても、特性の向上が見られず、かえってボール表
面に酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪みを生じ、且
つ、イットリウムが金の結晶粒界に析出して脆性を生
じ、伸線加工性を阻害するようになることから、その添
加量を５〜５０重量ppm と定めた。尚、好ましい添加量
は１０〜４０重量ppm である。
おいて、十分な耐熱性、つまり、線の軟化温度を高め、
更に長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力、つ
まり、常温および高温引張り強さ、を一段と向上させる
作用があるが、添加量が５重量ppm 未満では、カルシウ
ムとの相乗作用に欠け、十分な耐熱性が得られず、ま
た、長スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力も得
らず、更に、ループ高さにバラツキを生じたり、ワイヤ
ーフローも生じ易くなり、逆に、５０重量ppm を超えて
添加しても、特性の向上が見られず、かえってボール表
面に酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪みを生じ、且
つ、イットリウムが金の結晶粒界に析出して脆性を生
じ、伸線加工性を阻害するようになることから、その添
加量を５〜５０重量ppm と定めた。尚、好ましい添加量
は１０〜４０重量ppm である。
【００１３】サマリウムは、長スパン化に必要な常温・
高温状態での抗張力を更に一段と向上させる作用ととも
に、カルシウムおよびイットリウムとの共存において、
耐熱性、つまり線の軟化温度、を一段と高めるほか、ル
ープ高さ（電気トーチによるボール形成の際のネック部
分の再結晶領域）のバラツキを一層効果的に抑制する作
用があるが、その添加量が３重量ppm 未満では、この長
スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力が十分に得
られず、加えて、カルシウムおよびイットリウムとの相
乗作用に欠け、十分な耐熱性が得られず、更に、ループ
高さ（電気トーチによるボール形成の際のネック部の再
結晶領域を抑制する）のバラツキを抑える効果が不十分
となり、逆に、７０重量ppm を超えると、ボール表面に
酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪みを生じ、且つ、
サマリウムが金の結晶粒界に析出して脆性を生じ、伸線
加工性を阻害するようになることから、その添加量を３
〜７０重量ppm と定めた。尚、好ましい添加量は１０〜
５０重量ppm である。
高温状態での抗張力を更に一段と向上させる作用ととも
に、カルシウムおよびイットリウムとの共存において、
耐熱性、つまり線の軟化温度、を一段と高めるほか、ル
ープ高さ（電気トーチによるボール形成の際のネック部
分の再結晶領域）のバラツキを一層効果的に抑制する作
用があるが、その添加量が３重量ppm 未満では、この長
スパン化に必要な常温・高温状態での抗張力が十分に得
られず、加えて、カルシウムおよびイットリウムとの相
乗作用に欠け、十分な耐熱性が得られず、更に、ループ
高さ（電気トーチによるボール形成の際のネック部の再
結晶領域を抑制する）のバラツキを抑える効果が不十分
となり、逆に、７０重量ppm を超えると、ボール表面に
酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪みを生じ、且つ、
サマリウムが金の結晶粒界に析出して脆性を生じ、伸線
加工性を阻害するようになることから、その添加量を３
〜７０重量ppm と定めた。尚、好ましい添加量は１０〜
５０重量ppm である。
【００１４】ベリリウムは、カルシウム、イットリウム
そしてサマリウムとの共存において、常温での抗張力を
高める、つまりループの変形を生じ難くする、作用があ
るが、その添加量が２重量ppm 未満では、この常温での
抗張力が十分に得られず、逆に１０重量ppm を越える
と、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪
みを生じ、且つベリリウムが金の結晶粒界に析出して脆
性を生じ、伸線加工性を阻害するようになることから、
その添加量を２〜１０重量ppm と定めた。尚、好ましい
添加量は、３〜８重量ppm である。
そしてサマリウムとの共存において、常温での抗張力を
高める、つまりループの変形を生じ難くする、作用があ
るが、その添加量が２重量ppm 未満では、この常温での
抗張力が十分に得られず、逆に１０重量ppm を越える
と、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボール形状に歪
みを生じ、且つベリリウムが金の結晶粒界に析出して脆
性を生じ、伸線加工性を阻害するようになることから、
その添加量を２〜１０重量ppm と定めた。尚、好ましい
添加量は、３〜８重量ppm である。
【００１５】更に、上記のカルシウム、イットリウム、
サマリウムそしてベリリウムの四元素は無駄なく、且
つ、効率的に所期の目的を達成することが、つまり最小
の添加量で最大の効果を発揮することが、肝要である
が、その添加総量が、１５重量ppm 未満では、常温・高
温状態での抗張力を十分に向上できず、長スパン化が達
成できないばかりか、耐熱性も十分に向上できず、ワイ
ヤーフローを生じ、更にループ高さのバラツキも抑制で
きない。逆に１００重量ppm を超えると、ボール形状に
歪みを生じ、且つ、カルシウムが金の結晶粒界に析出し
て脆性を生じ、伸線加工を阻害するようになることか
ら、その添加総量を１５〜１００重量ppm と定めた。
尚、好ましくい添加総量は３０〜７０重量ppm である。
サマリウムそしてベリリウムの四元素は無駄なく、且
つ、効率的に所期の目的を達成することが、つまり最小
の添加量で最大の効果を発揮することが、肝要である
が、その添加総量が、１５重量ppm 未満では、常温・高
温状態での抗張力を十分に向上できず、長スパン化が達
成できないばかりか、耐熱性も十分に向上できず、ワイ
ヤーフローを生じ、更にループ高さのバラツキも抑制で
きない。逆に１００重量ppm を超えると、ボール形状に
歪みを生じ、且つ、カルシウムが金の結晶粒界に析出し
て脆性を生じ、伸線加工を阻害するようになることか
ら、その添加総量を１５〜１００重量ppm と定めた。
尚、好ましくい添加総量は３０〜７０重量ppm である。
【００１６】
【実施例】以下、実施例について説明する。金純度が9
9.99 重量％以上の電解金を用いて、表１に示す化学成
分の金合金を高周波真空溶解炉で溶解鋳造し、その鋳塊
を圧延機で圧延した後、常温で伸線加工を行い最終線径
を３０μｍφの金合金細線とし、焼鈍して伸び値が６％
になるように調質する。
9.99 重量％以上の電解金を用いて、表１に示す化学成
分の金合金を高周波真空溶解炉で溶解鋳造し、その鋳塊
を圧延機で圧延した後、常温で伸線加工を行い最終線径
を３０μｍφの金合金細線とし、焼鈍して伸び値が６％
になるように調質する。
【００１７】
【表１】
【００１８】得られた金合金細線について、常温引張強
度並びに線がボンディング時に晒される条件に相当する
条件、つまり２５０°に２０秒間保持した条件での高温
引張強度の試験を夫々行い、破断荷重と伸びを測定し、
常温並びに高温引張強度を評価した。
度並びに線がボンディング時に晒される条件に相当する
条件、つまり２５０°に２０秒間保持した条件での高温
引張強度の試験を夫々行い、破断荷重と伸びを測定し、
常温並びに高温引張強度を評価した。
【００１９】また、これらの金合金細線をボンディング
ワイヤーとして用い、高速自動ボンダーで、特に多ピン
用デバイスに適応できるように、配線距離平均４．２mm
の長スパンのボンディングを行い、ループ変形及びボー
ル形状、接合のループ高さ、ループ高さのバラツキ更に
はモールド時のワイヤフローを調べた結果を表２に示
す。
ワイヤーとして用い、高速自動ボンダーで、特に多ピン
用デバイスに適応できるように、配線距離平均４．２mm
の長スパンのボンディングを行い、ループ変形及びボー
ル形状、接合のループ高さ、ループ高さのバラツキ更に
はモールド時のワイヤフローを調べた結果を表２に示
す。
【００２０】
【表２】
【００２１】接合のループ高さは、高速自動ボンダーを
使用して半導体素子上の電極と外部リードとの間を接合
した後、形成されるループ頂高とチップの電極面とを光
学顕微鏡で観察してその高さを測定し、５０個の測定値
の平均値をもって表した。
使用して半導体素子上の電極と外部リードとの間を接合
した後、形成されるループ頂高とチップの電極面とを光
学顕微鏡で観察してその高さを測定し、５０個の測定値
の平均値をもって表した。
【００２２】また、ループ高さのバラツキは、前記５０
個のループ高さの測定値より標準偏差を求めた。
個のループ高さの測定値より標準偏差を求めた。
【００２３】ボール形状は、高速自動ボンダーを使用
し、電気トーチ放電によって得られる金合金ボールを走
査電子顕微鏡で観察し、その外観、引巣の２つの観点か
ら評価した。
し、電気トーチ放電によって得られる金合金ボールを走
査電子顕微鏡で観察し、その外観、引巣の２つの観点か
ら評価した。
【００２４】まず、外観については、ボール表面に酸化
物が生じる状態によって良否の判断を行った。 ○印：ボール表面が滑らか △印：ボール表面に微かに酸化物が認められる ×印：ボール表面に明らかに酸化物が認められる
物が生じる状態によって良否の判断を行った。 ○印：ボール表面が滑らか △印：ボール表面に微かに酸化物が認められる ×印：ボール表面に明らかに酸化物が認められる
【００２５】引巣については、ボール底部に収縮孔、所
謂引け巣と言われる現象、の発生状況によって良否の判
断を行った。 ○印：全く認められない △印：僅かに認められる ×印：ハッキリと認められる
謂引け巣と言われる現象、の発生状況によって良否の判
断を行った。 ○印：全く認められない △印：僅かに認められる ×印：ハッキリと認められる
【００２６】ワイヤーフローは、高速自動ボンダーで半
導体素子上の電極と外部リードとを接合し、薄形モール
ドの金型内にセットして封止用樹脂を注入した後、得ら
れたパッケージをＸ線で観察し、封止用樹脂によるボン
ディング線の歪み、即ち、直線接合からの最大湾曲距離
ｈと接合スパン距離ｋとを測定し、歪値（ｈ／ｋ×１０
０）からワイヤーフローの良否を評価した。 ○印：歪値２％未満（薄形パッケージに適合する） △印：歪値２〜４％ ×印：歪値５％以上
導体素子上の電極と外部リードとを接合し、薄形モール
ドの金型内にセットして封止用樹脂を注入した後、得ら
れたパッケージをＸ線で観察し、封止用樹脂によるボン
ディング線の歪み、即ち、直線接合からの最大湾曲距離
ｈと接合スパン距離ｋとを測定し、歪値（ｈ／ｋ×１０
０）からワイヤーフローの良否を評価した。 ○印：歪値２％未満（薄形パッケージに適合する） △印：歪値２〜４％ ×印：歪値５％以上
【００２７】ループ変形は、ボンディング後の結線の最
偏位点と、半導体素子上の電極と外部リードとの接合点
との間を結ぶ仮想直線に対する前記最偏位点からの垂直
な仮想直線とが交わる点との間の距離、つまり直線接合
からの最大偏位距離、を精密投影機で（サンプルを投影
し、投影されたものから）測定し、５０個の測定値の平
均値を求めた。この場合、実用的には直線接合からの最
大偏位距離が６０μｍ以内であることが要求され、従っ
て６０μｍ以内のものを可とし、それ以上のものを不可
とした。
偏位点と、半導体素子上の電極と外部リードとの接合点
との間を結ぶ仮想直線に対する前記最偏位点からの垂直
な仮想直線とが交わる点との間の距離、つまり直線接合
からの最大偏位距離、を精密投影機で（サンプルを投影
し、投影されたものから）測定し、５０個の測定値の平
均値を求めた。この場合、実用的には直線接合からの最
大偏位距離が６０μｍ以内であることが要求され、従っ
て６０μｍ以内のものを可とし、それ以上のものを不可
とした。
【００２８】結果から理解されるように、本発明に係る
実施例１〜９は、イットリウム、カルシウム、サマリウ
ム、ベリリウムの各元素の配合比率並びに各元素の総
量、更には不可避不純物の添加量が理想的であるため、
長スパン化に必要な常温及び高温強度が高く、且つ、耐
熱性も良好で、ワイヤーループの変形が生じにくく、隣
接するワイヤー同士が不用意に接触する恐れがなく、ま
た封止樹脂によるワイヤーフローの影響も無視すること
ができ、且つボール形状も良好であるため信頼性のある
接合が可能となり、多ピン用デバイスのワイヤーボンデ
ィング線として採用する場合、これに十分に対応でき
る。このように、実施例１〜９に記載の範囲内であれ
ば、実用上特段の不都合は生じないと判断される。只、
好ましくは、実施例６〜９に記載の通り、カルシウム１
０〜３０重量ppm 、イットリウム１０〜４０重量ppm 、
サマリウム１０〜５０重量ppm 、ベリリウム３〜８重量
ppm 、そしてこれら添加元素の総量が３０〜７０重量pp
m の範囲、残部が不可避不純物である場合には、本発明
の所期の目的が理想的に達成される。
実施例１〜９は、イットリウム、カルシウム、サマリウ
ム、ベリリウムの各元素の配合比率並びに各元素の総
量、更には不可避不純物の添加量が理想的であるため、
長スパン化に必要な常温及び高温強度が高く、且つ、耐
熱性も良好で、ワイヤーループの変形が生じにくく、隣
接するワイヤー同士が不用意に接触する恐れがなく、ま
た封止樹脂によるワイヤーフローの影響も無視すること
ができ、且つボール形状も良好であるため信頼性のある
接合が可能となり、多ピン用デバイスのワイヤーボンデ
ィング線として採用する場合、これに十分に対応でき
る。このように、実施例１〜９に記載の範囲内であれ
ば、実用上特段の不都合は生じないと判断される。只、
好ましくは、実施例６〜９に記載の通り、カルシウム１
０〜３０重量ppm 、イットリウム１０〜４０重量ppm 、
サマリウム１０〜５０重量ppm 、ベリリウム３〜８重量
ppm 、そしてこれら添加元素の総量が３０〜７０重量pp
m の範囲、残部が不可避不純物である場合には、本発明
の所期の目的が理想的に達成される。
【００２９】以上の本発明に対して、比較例１はカルシ
ウムとイットリウムの配合量が、また比較例２はカルシ
ウムの配合量が、比較例３ではイットリウムの配合量
が、比較例４ではサマリウムの配合量が夫々許容限度よ
りも少ないため、常温、高温状態での抗張力が十分に得
られず、また他の元素との相乗作用に欠け、耐熱性が劣
り、ループ高さにバラツキが生じたり、ワイヤーフロー
が生じ、実用に供しえなかった。そして比較例５は、ベ
リリウムの配合量が許容限度よりも少ないため、他の元
素との相乗作用に欠け、常温の抗張力が向上せず、つま
りつまりループの変形を生じ、実用に供しえなかった。
比較例６〜８はいずれもが元素の総量が許容限度を超え
るため、特性の向上が見られなかったり、かえってボー
ル表面に酸化皮膜が形成されたり、ボール形状に歪みを
生じたり、更には元素が金の結晶粒界に析出して脆性を
生じ、伸線加工性を阻害したりし、加えて比較例６，同
７ではベリリウムの配合量が許容限度よりも少ないた
め、他の元素との相乗作用に欠け、常温での抗張力を向
上できず、つまりループの変形を生じ、いずれにしても
実用に供しえなかった。比較例９はベリリウムの配合量
が許容限度を超えているため、ボール表面に酸化皮膜が
形成され、ボール形状に歪みを生じ、伸線加工性を阻害
するので、実用に供しえなかった。また、比較例１０は
添加元素の配合量は全て許容限度内にあるが、総量が許
容限度を超えているために、ボール表面に酸化皮膜が形
成され、ボール形状に歪みを生じ、伸線加工性を阻害す
るので、実用に供しえなかった。
ウムとイットリウムの配合量が、また比較例２はカルシ
ウムの配合量が、比較例３ではイットリウムの配合量
が、比較例４ではサマリウムの配合量が夫々許容限度よ
りも少ないため、常温、高温状態での抗張力が十分に得
られず、また他の元素との相乗作用に欠け、耐熱性が劣
り、ループ高さにバラツキが生じたり、ワイヤーフロー
が生じ、実用に供しえなかった。そして比較例５は、ベ
リリウムの配合量が許容限度よりも少ないため、他の元
素との相乗作用に欠け、常温の抗張力が向上せず、つま
りつまりループの変形を生じ、実用に供しえなかった。
比較例６〜８はいずれもが元素の総量が許容限度を超え
るため、特性の向上が見られなかったり、かえってボー
ル表面に酸化皮膜が形成されたり、ボール形状に歪みを
生じたり、更には元素が金の結晶粒界に析出して脆性を
生じ、伸線加工性を阻害したりし、加えて比較例６，同
７ではベリリウムの配合量が許容限度よりも少ないた
め、他の元素との相乗作用に欠け、常温での抗張力を向
上できず、つまりループの変形を生じ、いずれにしても
実用に供しえなかった。比較例９はベリリウムの配合量
が許容限度を超えているため、ボール表面に酸化皮膜が
形成され、ボール形状に歪みを生じ、伸線加工性を阻害
するので、実用に供しえなかった。また、比較例１０は
添加元素の配合量は全て許容限度内にあるが、総量が許
容限度を超えているために、ボール表面に酸化皮膜が形
成され、ボール形状に歪みを生じ、伸線加工性を阻害す
るので、実用に供しえなかった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本第１発明に係る
半導体素子用金合金線は、常温及び高温引張強度が共に
優れ、且つ、耐熱性並びに常温での抗張力に優れ、ルー
プ垂れやループの変形を生じることがないから、特に多
ピン用デバイスのボンディング線として採用する場合
は、隣接するワイヤー同士が不用意に接触して短絡を起
こす心配がなく、併せてループ高さのバラツキも極めて
小さいから、製品の信頼性が高く、製品歩留りを格段に
高めることができるほか、高い軟化温度を有しているの
で、ボンディング時の結晶粗大化に起因する脆化や、ボ
ール形状の歪みも生じにくく、製品の信頼性が一段と高
く、且つ、高速自動ボンダーに十分対応でき、実用に十
分に供し得るなど、産業利用上有用な特性を備える。
半導体素子用金合金線は、常温及び高温引張強度が共に
優れ、且つ、耐熱性並びに常温での抗張力に優れ、ルー
プ垂れやループの変形を生じることがないから、特に多
ピン用デバイスのボンディング線として採用する場合
は、隣接するワイヤー同士が不用意に接触して短絡を起
こす心配がなく、併せてループ高さのバラツキも極めて
小さいから、製品の信頼性が高く、製品歩留りを格段に
高めることができるほか、高い軟化温度を有しているの
で、ボンディング時の結晶粗大化に起因する脆化や、ボ
ール形状の歪みも生じにくく、製品の信頼性が一段と高
く、且つ、高速自動ボンダーに十分対応でき、実用に十
分に供し得るなど、産業利用上有用な特性を備える。
【００３１】また、本第２発明に係る半導体素子用金合
金線は、常温及び高温引張強度、耐熱性並びに常温での
抗張力、共に夫々が著しく優れ、ループ垂れやループの
変形を生じず、特に多ピン用デバイスのボンディング線
として採用する場合は、隣接するワイヤー同士が不用意
に接触して短絡を起こす心配が殆どなく、併せてループ
高さのバラツキも極めて小さいから、製品の信頼性が高
く、製品歩留りを格段に高めることができるほか、高い
軟化温度を有しているので、ボンディング時の結晶粗大
化に起因する脆化や、ボール形状の歪みも生じず、製品
の信頼性が格段に高く、且つ、高速自動ボンダーに十二
分対応でき、実用に十二分に供し得、産業利用上多大な
価値を有する。
金線は、常温及び高温引張強度、耐熱性並びに常温での
抗張力、共に夫々が著しく優れ、ループ垂れやループの
変形を生じず、特に多ピン用デバイスのボンディング線
として採用する場合は、隣接するワイヤー同士が不用意
に接触して短絡を起こす心配が殆どなく、併せてループ
高さのバラツキも極めて小さいから、製品の信頼性が高
く、製品歩留りを格段に高めることができるほか、高い
軟化温度を有しているので、ボンディング時の結晶粗大
化に起因する脆化や、ボール形状の歪みも生じず、製品
の信頼性が格段に高く、且つ、高速自動ボンダーに十二
分対応でき、実用に十二分に供し得、産業利用上多大な
価値を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−219249（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96741（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214828（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 301
Claims (2)
- 【請求項１】 高純度金にカルシウム５〜５０重量ppm
、イットリウム５〜５０重量ppm 、サマリウム３〜７
０重量ppm 、ベリリウム２〜１０重量ppm をそれぞれ添
加し、これら添加元素の総量が１５〜１００重量ppm の
範囲、残部が不可避不純物であることを特徴とする半導
体素子用金合金線。 - 【請求項２】 高純度金にカルシウム１０〜３０重量pp
m 、イットリウム１０〜４０重量ppm 、サマリウム１０
〜５０重量ppm 、ベリリウム３〜８重量ppm をそれぞれ
添加し、これら添加元素の総量が３０〜７０重量ppm の
範囲、残部が不可避不純物であることを特徴とする半導
体素子用金合金線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6282640A JP3012466B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 半導体素子用金合金線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6282640A JP3012466B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 半導体素子用金合金線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08124960A JPH08124960A (ja) | 1996-05-17 |
| JP3012466B2 true JP3012466B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17655153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6282640A Expired - Lifetime JP3012466B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 半導体素子用金合金線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3012466B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5258175B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2013-08-07 | 田中電子工業株式会社 | 半導体素子用Ａｕボンディングワイヤ |
-
1994
- 1994-10-21 JP JP6282640A patent/JP3012466B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08124960A (ja) | 1996-05-17 |
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