JPH02219251A - 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Info
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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。
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。
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。
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
ループ高さが高く、適切でないため、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。
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
ループ高さが高く、適切でないため、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
。
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ｐｐｍ、カルシウム１
〜５０重量ｐｐｍ、ゲルマニウム５〜５０重量ｐｐｍ、
およびベリリウム１〜１０重量ｐｐｍをそれぞれ添加し
、これら添加元素の総量が１０〜１１０重量ｐｐｍ範囲
とするボンディング用金合金細線である。
金にイツトリウム３〜１００重量ｐｐｍ、カルシウム１
〜５０重量ｐｐｍ、ゲルマニウム５〜５０重量ｐｐｍ、
およびベリリウム１〜１０重量ｐｐｍをそれぞれ添加し
、これら添加元素の総量が１０〜１１０重量ｐｐｍ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ゲルマニ
ウムとベリリウムを添加することにより、これら添加元
素の相剰作用によって耐熱性を向上させると共に、ベリ
リウムの添加がゲルマニウムと共働して更に常温の機械
的強度を向上させて、ワイヤフローを起さず、接合時の
ループ高さを低くし、且つ高速自動ボンダーに適合させ
るものである。
カルシウムを更に常温の機械的強度を向上するゲルマニ
ウムとベリリウムを添加することにより、これら添加元
素の相剰作用によって耐熱性を向上させると共に、ベリ
リウムの添加がゲルマニウムと共働して更に常温の機械
的強度を向上させて、ワイヤフローを起さず、接合時の
ループ高さを低くし、且つ高速自動ボンダーに適合させ
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す。その好ましい添
加量は３〜６０重量ｐｐｍである。
、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ゲルマニ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。その好ましい添
加量は１〜４０重量ｐｐｍである。
イツトリウムおよびゲルマニ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。その好ましい添
加量は１〜４０重量ｐｐｍである。
ゲルマニウムの添加量が５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５０重量
ｐｐｍを超えると、ボール表面に酸化被膜が形成され、
ボール形状に歪を生じ、ポンディング時の再結晶による
結晶粒界破断を起して、ネック切れが生しやすくなる。
、常温の機械的強度をより向上できない。逆に５０重量
ｐｐｍを超えると、ボール表面に酸化被膜が形成され、
ボール形状に歪を生じ、ポンディング時の再結晶による
結晶粒界破断を起して、ネック切れが生しやすくなる。
その好ましい添加量は５〜３０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。
常温の機械的強度をより向上できない。
逆に１０重量ｐｐｍを超えると、ポ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。
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、ゲルマニウム、ベ
リリウムの添加総量を１０〜１１０重量ｐｐｍとするが
、好ましい添加総量は１０〜６０重量ｐｐｍである。
リリウムの添加総量を１０〜１１０重量ｐｐｍとするが
、好ましい添加総量は１０〜６０重量ｐｐｍである。
（実施例）
以下、実施例について説明する。
金純度が’ｌ’１．９９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２５μｍφΦ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
。
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２５μｍφΦ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。
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。
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
極と外部リートとを接合し、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、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。
極と外部リートとを接合し、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、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（薄形パッケージに適合する）
△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１−
−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Ｘ印で、良好なものを○印で
評価した。
−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Ｘ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。
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。
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。
特許出願人 タック電線株式会社
Claims (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、ゲルマニウム５〜５０重量ｐ
ｐｍ、およびベリリウム１〜１０重量ｐｐｍをそれぞれ
添加し、これら添加元素の総量が１０〜１１０重量ｐｐ
ｍ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041189A JPH0719789B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041189A JPH0719789B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219251A true JPH02219251A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0719789B2 JPH0719789B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=12601470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1041189A Expired - Lifetime JPH0719789B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719789B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945065A (en) * | 1996-07-31 | 1999-08-31 | Tanaka Denshi Kogyo | Method for wedge bonding using a gold alloy wire |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1041189A patent/JPH0719789B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945065A (en) * | 1996-07-31 | 1999-08-31 | Tanaka Denshi Kogyo | Method for wedge bonding using a gold alloy wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719789B2 (ja) | 1995-03-06 |
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