JPH02219249A - 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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JPH02219249A
JPH02219249A JP1041187A JP4118789A JPH02219249A JP H02219249 A JPH02219249 A JP H02219249A JP 1041187 A JP1041187 A JP 1041187A JP 4118789 A JP4118789 A JP 4118789A JP H02219249 A JPH02219249 A JP H02219249A
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健次 森
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時田 正憲
Takatoki Fukuda
福田 孝祝
Eiichi Fujimoto
栄一 藤本
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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ポールを形成
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ボールの
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
つつある薄形パッケージ用デバイス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、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
低くして薄形パッケージ用デバイス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重景%以上の純度を有する高純度
金にイツトリウム3〜100重量ppm、カルシウム1
〜50重量ppm sベリリウム1〜10重量ppmを
それぞれ添加し、これら添加元素の総量が5〜110重
量ppmの範囲とするボンディング用金合金細線である
本発明は、高純度金に耐熱性を向上するイツトリウムと
カルシウムを更に常温の機械的強度を向上するベリリウ
ムを添加することにより、これら三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、ワイ
ヤフローを起さず、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重量ppm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p
pm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、
イツトリウムおよびベリ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、伸線加工に支障を
起す。その好ましい添加量は1〜40重量ppm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ppmである。
ベリリウムの添加量が1重量ppm未満であるときは、
常温の機械的強度をより向上できない。
逆に10重量ppを超えると、ボンディング時の再結晶
による結晶粒の粗大化に加えて箱状の関節を生じ、ネッ
ク切れを起し、又、ボール形状に歪を生じるので、微小
電極との接合の信顛性を低下させる。その好ましい添加
量は1〜6重量ppmである。
従って、イツトリウム、カルシウム、ベリリウムの添加
総量を5〜110重量ppmとするが、好ましい添加総
量は5〜50重量ppmである。
(実施例) 以下、実施例について説明する。
全純度が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25μmφ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、薄形モールドの金型内にセ
ン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:歪値3%未満(薄形パンケージに適合する) △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ポールを走査電子顕微鏡
で観察し、ポール表面に酸化物が生ずるもの、ボールの
形状がイビツになるもの、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頼性のある接合
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球であ
るので、薄形パッケージ用デバイス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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高純度金にイツトリウム3〜100重量ppm、カルシ
    ウム1〜50重量ppm、ベリリウム1〜10重量pp
    mをそれぞれ添加し、これら添加元素の総量が5〜11
    0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。
JP1041187A 1989-02-20 1989-02-20 ボンディング用金合金細線 Expired - Lifetime JPH0719787B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05179375A (ja) * 1991-12-26 1993-07-20 Nippon Steel Corp ボンディング用金合金細線
EP0882805A1 (en) * 1993-09-06 1998-12-09 Mitsubishi Materials Corporation Gold based material for ornamental purposes, hardened by alloying with minor components
US5945065A (en) * 1996-07-31 1999-08-31 Tanaka Denshi Kogyo Method for wedge bonding using a gold alloy wire
CN105803245A (zh) * 2016-04-15 2016-07-27 浙江佳博科技股份有限公司 一种高性能键合合金丝及其制备方法与应用

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CN105803245A (zh) * 2016-04-15 2016-07-27 浙江佳博科技股份有限公司 一种高性能键合合金丝及其制备方法与应用

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