JPH02205641A - ボンディング用金合金細線 - Google Patents

ボンディング用金合金細線

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JPH02205641A
JPH02205641A JP1023473A JP2347389A JPH02205641A JP H02205641 A JPH02205641 A JP H02205641A JP 1023473 A JP1023473 A JP 1023473A JP 2347389 A JP2347389 A JP 2347389A JP H02205641 A JPH02205641 A JP H02205641A
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JP
Japan
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bonding
gold
wire
gold alloy
weight
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JP1023473A
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Kenji Mori
健次 森
Masanori Tokita
時田　正憲
Takatoki Fukuda
福田　孝祝
Eiichi Fujimoto
栄一 藤本
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Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Original Assignee
Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体素子上の電極と外部リードとを接合す
るために使用する耐熱性に優れた金合金細線に関する。
（従来技術と問題点） 従来、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。このように金細線が多用されてきたのは、金ボー
ルの形成が真円球状となり、形成された金ボールの硬さ
が適切であって、接合時の圧力によってケイ素半導体素
子を損傷することがなく、確実な接続ができ、その信頼
性が極めて高いためであった。しかし、金細線を自動ボ
ングーにかけて金細線の先端を溶融して金ボールを形成
させて接合を行なうと、金細線は再結晶化温度が低く耐
熱性を欠くために、金ボール形成の直上部において引張
強度が不足し断線を起したり、断線をまぬがれて接合さ
れた金細線は樹脂封止によって断線したり、又、半導体
素子を封止用樹脂で保護した場合、ワイヤフローを呈し
短絡を起すという問題がある。
これを解決するために、接続時に形成させる金ポールの
形状および硬さを損わない程度に、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が、接合の
ループ高さが適切でないため、高く、近年急速に普及し
つつある薄型パッケージに対応させるには十分でないと
いう問題がある。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、高純度
金中に必要最小限の添加元素を含有させて、常温および
高温の引張強度を向上せしめ、接合のループ高さを低く
して薄型パッケージに適するボンディング用金合金細線
を提供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、９９．９９重量％以上の純度を有する高純度
金にイツトリウム３〜１００重量ρｐ−、カルシウム１
〜５０重量ＰＧ１１を添加し、これら添加元素の総量が
４〜１１０重量ｐｐｍの範囲となるようにしたボンディ
ング用金合金細線である。
本発明は、高純度金にイツトリウムとカルシウムを添加
することにより、これら二元素の相剰作用によって常温
の機械的強度と耐熱性を一段と向上させ、接合時のルー
プ高さを低くして、且つ高速自動ボンダーにも適合させ
るものである。
イツトリウムの添加量が３重ｌｐｐｍ＋未満であるとき
は、耐熱性が向上せず、封止樹脂の影響を受けてワイヤ
フローを呈し、且つループ高さにバラツキが生じ不安定
な接合となる。逆に、イツトリウムの添加量が５０重量
ｐｐ＋＊近傍を超えると、その添加にかかわらず耐熱性
効果は飽和状態となって余り向上せず、１１０重量ｐｐ
ｍを超えるとボール表面に酸化皮膜が形成され、ボール
形状に歪を生じ、且つイツトリウムが金の結晶粒界に析
出して脆性を生じ、伸線加工に支障を起こす。その好ま
しい添加量は３〜６０重量ｐｐｍである。
カルシウムの添加量が１重量ｐｐｍ未満であるときは、
イツトリウムとの相剰作用に欠け、耐熱性が不安定とな
り、ループ高さにバラツキのを生じ、僅かながらワイヤ
フローを呈する。
逆に、５０重量ｐｐｍを超えるとボール表面に酸化皮膜
が形成され、ボール形状に歪を生し、且つカルシウムが
金の結晶粒界に析出して脆性を生じ、伸線加工に支障を
起す。その好ましい添加量は１〜４０重量ｐｐＩＩ＋で
ある。
従って、イツトリウムとカルシウムの添加総量を４〜１
１０重量ｐｐｍとするが、好ましい添加総量は４〜４０
重量ｐｐｒａである。
（実施例） 以下、実施例について説明する。
金純度が９９．９９重量％以上の電解金を用いて、第１
表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、その鋳塊を圧延した後、常温で伸線加工を行ない
最終線径を２５μ勝φの金合金細線とし、大気雰囲気中
で連続焼鈍して伸び値が４％になるように調質する。
得られた金合金細線について、常温引張強度、高温引張
強度（２５０℃、３０秒保持）、接合のループ高さ、モ
ールド時のワイヤフローおよびボール形状を調べた結果
を第１表に併記した。
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
されるループの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する。
ワイヤフローは、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、薄型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、すなわち、直線接合からの最大わん面距離と接合ス
パン距離とを測定し、歪値からワイヤフローの良否を評
価した。
○印：歪４Ｍ　３％未満（薄型パフケージに適合する） △印：歪値３〜１０％ ×印：歪値１１％以上 ボールの形状は、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、ボール表面に酸化物が生ずるもの、ボールの
形状がイビッになるもの、半導体素子の電極に良好な形
状で接合できないものを×印で、良好なものを○印で評
価した。
結果かられかるように、本発明に係る実施例は耐熱性が
良好で、接合のループ高さを低く形成することができ、
封止樹脂によるワイヤ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鯨性のある接合
ができる。
（効　果） 以上説明した如く、本発明にかかる金合金細線は、高温
引張強度が優れ、接合のループ高さが低く形成でき、封
止樹脂によるワイヤフローもなく、高速自動ボンダーに
十分対応できると共に形成されるボール形状も真珠であ
るので、薄形パッケージのボンディング線として信頼性
よく実用に供せられる利点がある。従って産業上に寄与
する点が大である。
特許出願人　タック電線株式会社 代 理 人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高純度金にイットリウム３〜１００重量ｐｐｍ、カルシ
    ウム１〜５０重量ｐｐｍを添加し、これら添加元素の総
    量が４〜１１０重量ｐｐｍの範囲とすることを特徴とす
    るボンディング用金合金細線。
JP1023473A 1989-01-31 1989-01-31 ボンディング用金合金細線 Pending JPH02205641A (ja)

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