JPH0245336B2 - - Google Patents
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Description
本発明は半導体素子と外部リードとの電気的接
続に用いられるボンデイングワイヤーに関する。 半導体装置の組立において、半導体素子と外部
リードを金属線でボンデイングする方式が一般的
である。このような金属線として金線及びアルミ
ニウム線が用いられ、前者は熱圧着で、後者は超
音波でボンデイングされている。金線を用いる熱
圧着ボンデイングの工程は大略、(1)ボンデイング
キヤピラリーを通した金線の先端を電気的に又は
水素炎により熔融してボールを形成する過程、(2)
該ボールを半導体素子上の電極にキヤピラリーで
押し付けて接合せしめるボールボンド過程、(3)キ
ヤピラリーを移動して金線ループを形成した後、
外部リード上に金線を押し付け接合せしめるウエ
ツジボンド過程、及び(4)金線を挾んで上方に引張
り、金線を破断した後キヤピラリーを半導体素子
上に移動させる過程、から成つており、全過程は
200〜300℃の加熱雰囲気中で行なわれる。 このようなボンデイング工程はワイヤーボンダ
ーによつて手動的又は自動的に行なうことができ
る。ところでこのようなボンデイングに使用され
る金線は性質にバラツキがあるとボール形状、ル
ープ形状、接合強度が区々となり、半導体装置の
信頼性を低下せしめることから純度が99.99％以
上の高純度金を用いるようにしている。然るに近
年半導体装置、特にICの組立コストを低減する
ため自動ボンダーの一層の高速化が計られてきた
が、上記高純度金線はこのような高速化に適合し
得ないことが明らかになつてきた。その理由は高
純度金線の機械的強度特に熱間における破断強度
の低い点にあり、キヤピラリーの高速移動で金線
が引張られた際その引張り力が金線の破断強度を
超えることがあり、そのためボンデイング中に線
切れが頻発するからである。又、線切れに至らず
何とかボンデイング出来たとしても、一度熱を受
けた高純度金線は著るしく軟化し、ループ形状を
保つだけの強さを殆んど失なう結果、ループが垂
れて（これをループタレと称する）素子又は素子
を塔載している金属部に接触し、動作不良の原因
となることもある。 このような高純度金線の欠点を解消するため
Ca、Beを微量添加した金合金線が提案されてい
る（特開昭53−105968号、特開昭53−112059号）
これらの金合金線は熱間強度が高純度金線の常温
強度程度あり、これによつて高速ボンダーはその
性能を最大限に発揮できるようになつた、 本発明者はCa、Be以外の種々の元素について
実験を重ねた結果、イツトリウム、希土類元素も
又同様の効果をもたらすこと、更にこれにベリリ
ウム、ゲルマニウム、錫、鉛、アルミニウムを併
せて含有せしめると強度のバラツキが減少し極め
て優れたボンデイングワイヤーが得られることを
見出して本発明に到達した。 即ち、本発明のボンデイングワイヤーは純度
99.999重量％以上の金に、イツトリウム及びユウ
ロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスグロ
シウムからなる第１の元素群から選ばれた少なく
とも一種を0.0001〜0.01重量％と、ベリリウム、
ゲルマニウム、錫、鉛、及びアルミニウムからな
る第２の元素群から選ばれた少なくとも一種を
0.0001〜0.01重量％とを含有せしめるか、ランタ
ン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
ウムからなる第１の元素群から選ばれた少なくと
も一種を0.0001〜0.01重量％と、錫、鉛、アルミ
ニウムからなる第２の元素群から選ばれた少なく
とも一種を0.0001〜0.01重量％含有せしめた金合
金線とした点に特徴がある。 第１の群の元素は何れも金合金線の常温強度、
熱間強度の向上に顕著な効果がある。しかしなが
らこれらの元素のみを含有する金合金線は伸線加
工中の断線が多い上、強度のバラツキが大きい。
ところがベリリウム、ゲルマニウム、錫、鉛及び
アルミニウムからなる第２の群の元素を併用する
と驚くべきことに伸線加工中の断線回数が激減
し、強度のバラツキが減少すると共に熱間強度が
幾分向上することが認められた。 この原因は、第１の群の元素は金と固溶しにく
く、金合金インゴツトを鋳造した際、金の結晶粒
界に析出し易いが、第２の群の元素が共在すると
固溶し易くなり、金結晶粒界に析出しにくくなる
ためと考えられる。 第１の群の元素の含有率は大きい程常温強度、
熱間強度共に大きくなるが、0.01重量％を超える
とボール形状が真球にならなくなるので0.01重量
％以下とする必要がある。又、第１の群の元素含
有率が0.0001重量％未満では強度向上の効果が殆
んど無いので、第１の群の元素含有率は0.0001〜
0.01重量％とする必要がある。 第２の群の元素の含有率は0.0001重量％未満で
は効果が無いが、多い程効果が大きくなる訳でも
ない。0.01重量％を超えるとボール形状の真球度
を悪化させたり、ボンデイング個所の接着力を損
うので、第２の群の元素は0.0001〜0.01重量％と
する必要がある。第１群の元素含有率を0.0005〜
0.005重量％及び第２群の元素含有率を0.001〜
0.005重量％とするのが一層好ましい。本発明に
用いる金原料は純度99.999重量％以上であれば良
い。通常フオーナインと称する純金中には不純物
としてFe、Si、Mg、Pb、Cu、Ag等を含んでい
る。これら不純物の含有率は産地により、又メー
カーにより一定しないのでフアイブナイン（純度
99.999重量％以上）を用いる。 本発明のボンデイングワイヤーは次のようにし
て製造し得る。即ち、フアイブナインの高純度金
と各元素とで先ず母合金を作つて含有率を分析
し、該母合金と高純度金の配合比を所望の元素含
有率範囲になるように決め、それぞれ秤量して不
活性ガス雰囲気中又は真空中で熔解し、鋳造後鍛
造又は溝ロール等で一定の線径まで圧延した後、
順次口径の小さいダイスを用いて伸線加工する。 本発明のボンデイングワイヤーは常温強度、熱
間強度共に良好でしかも強度のバラツキが小さ
く、高速ボンダー用ワイヤーとして極めて優れて
いる。 実施例 金原料としてフアイブナインの高純度金を用
い、イツトリウム及び希土類元素からなる第１の
群の元素と、ベリリウム、ゲルマニウム、錫、
鉛、及びアルミニウムからなる第２の群の元素と
を種々の割合で含有する金合金インゴツトを作成
し、これらに鍛造、伸線加工を施して直径0.0254
mmのボンデイングワイヤーを製造した。伸線後の
ワイヤーを室温における破断伸び率（δ）が４％
程度になるように熱処理した後、室温における破
断強度（σB）、破断伸び率、250℃に加熱下の破
断強度、破断伸び率を測定した。結果を下表に示
す。表において強度、伸び率は試料数５本の平均
値であり、σBについてはバラツキの程度を比較
するため標準偏差を併記した。 第１表に示す実施例１、及び第２表に示す実施
例２の結果から、ベリリウム、ゲルマニウム、
錫、鉛及びアルミニウムからなる第２の群の元素
を含まない金合金線は強度のバラツキが非常に大
きいこと、第２の群の元素を含有することにより
このバラツキが顕著に改善されると共に熱間強度
も改善されていることが判る。 なお第１表及び第２表の実験No.１〜12のワイヤ
ーを高速ボンダーによるワイヤーボンデイングに
供したところ、ボール形成性が良く、ループのタ
レも認められなかつた。
続に用いられるボンデイングワイヤーに関する。 半導体装置の組立において、半導体素子と外部
リードを金属線でボンデイングする方式が一般的
である。このような金属線として金線及びアルミ
ニウム線が用いられ、前者は熱圧着で、後者は超
音波でボンデイングされている。金線を用いる熱
圧着ボンデイングの工程は大略、(1)ボンデイング
キヤピラリーを通した金線の先端を電気的に又は
水素炎により熔融してボールを形成する過程、(2)
該ボールを半導体素子上の電極にキヤピラリーで
押し付けて接合せしめるボールボンド過程、(3)キ
ヤピラリーを移動して金線ループを形成した後、
外部リード上に金線を押し付け接合せしめるウエ
ツジボンド過程、及び(4)金線を挾んで上方に引張
り、金線を破断した後キヤピラリーを半導体素子
上に移動させる過程、から成つており、全過程は
200〜300℃の加熱雰囲気中で行なわれる。 このようなボンデイング工程はワイヤーボンダ
ーによつて手動的又は自動的に行なうことができ
る。ところでこのようなボンデイングに使用され
る金線は性質にバラツキがあるとボール形状、ル
ープ形状、接合強度が区々となり、半導体装置の
信頼性を低下せしめることから純度が99.99％以
上の高純度金を用いるようにしている。然るに近
年半導体装置、特にICの組立コストを低減する
ため自動ボンダーの一層の高速化が計られてきた
が、上記高純度金線はこのような高速化に適合し
得ないことが明らかになつてきた。その理由は高
純度金線の機械的強度特に熱間における破断強度
の低い点にあり、キヤピラリーの高速移動で金線
が引張られた際その引張り力が金線の破断強度を
超えることがあり、そのためボンデイング中に線
切れが頻発するからである。又、線切れに至らず
何とかボンデイング出来たとしても、一度熱を受
けた高純度金線は著るしく軟化し、ループ形状を
保つだけの強さを殆んど失なう結果、ループが垂
れて（これをループタレと称する）素子又は素子
を塔載している金属部に接触し、動作不良の原因
となることもある。 このような高純度金線の欠点を解消するため
Ca、Beを微量添加した金合金線が提案されてい
る（特開昭53−105968号、特開昭53−112059号）
これらの金合金線は熱間強度が高純度金線の常温
強度程度あり、これによつて高速ボンダーはその
性能を最大限に発揮できるようになつた、 本発明者はCa、Be以外の種々の元素について
実験を重ねた結果、イツトリウム、希土類元素も
又同様の効果をもたらすこと、更にこれにベリリ
ウム、ゲルマニウム、錫、鉛、アルミニウムを併
せて含有せしめると強度のバラツキが減少し極め
て優れたボンデイングワイヤーが得られることを
見出して本発明に到達した。 即ち、本発明のボンデイングワイヤーは純度
99.999重量％以上の金に、イツトリウム及びユウ
ロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスグロ
シウムからなる第１の元素群から選ばれた少なく
とも一種を0.0001〜0.01重量％と、ベリリウム、
ゲルマニウム、錫、鉛、及びアルミニウムからな
る第２の元素群から選ばれた少なくとも一種を
0.0001〜0.01重量％とを含有せしめるか、ランタ
ン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリ
ウムからなる第１の元素群から選ばれた少なくと
も一種を0.0001〜0.01重量％と、錫、鉛、アルミ
ニウムからなる第２の元素群から選ばれた少なく
とも一種を0.0001〜0.01重量％含有せしめた金合
金線とした点に特徴がある。 第１の群の元素は何れも金合金線の常温強度、
熱間強度の向上に顕著な効果がある。しかしなが
らこれらの元素のみを含有する金合金線は伸線加
工中の断線が多い上、強度のバラツキが大きい。
ところがベリリウム、ゲルマニウム、錫、鉛及び
アルミニウムからなる第２の群の元素を併用する
と驚くべきことに伸線加工中の断線回数が激減
し、強度のバラツキが減少すると共に熱間強度が
幾分向上することが認められた。 この原因は、第１の群の元素は金と固溶しにく
く、金合金インゴツトを鋳造した際、金の結晶粒
界に析出し易いが、第２の群の元素が共在すると
固溶し易くなり、金結晶粒界に析出しにくくなる
ためと考えられる。 第１の群の元素の含有率は大きい程常温強度、
熱間強度共に大きくなるが、0.01重量％を超える
とボール形状が真球にならなくなるので0.01重量
％以下とする必要がある。又、第１の群の元素含
有率が0.0001重量％未満では強度向上の効果が殆
んど無いので、第１の群の元素含有率は0.0001〜
0.01重量％とする必要がある。 第２の群の元素の含有率は0.0001重量％未満で
は効果が無いが、多い程効果が大きくなる訳でも
ない。0.01重量％を超えるとボール形状の真球度
を悪化させたり、ボンデイング個所の接着力を損
うので、第２の群の元素は0.0001〜0.01重量％と
する必要がある。第１群の元素含有率を0.0005〜
0.005重量％及び第２群の元素含有率を0.001〜
0.005重量％とするのが一層好ましい。本発明に
用いる金原料は純度99.999重量％以上であれば良
い。通常フオーナインと称する純金中には不純物
としてFe、Si、Mg、Pb、Cu、Ag等を含んでい
る。これら不純物の含有率は産地により、又メー
カーにより一定しないのでフアイブナイン（純度
99.999重量％以上）を用いる。 本発明のボンデイングワイヤーは次のようにし
て製造し得る。即ち、フアイブナインの高純度金
と各元素とで先ず母合金を作つて含有率を分析
し、該母合金と高純度金の配合比を所望の元素含
有率範囲になるように決め、それぞれ秤量して不
活性ガス雰囲気中又は真空中で熔解し、鋳造後鍛
造又は溝ロール等で一定の線径まで圧延した後、
順次口径の小さいダイスを用いて伸線加工する。 本発明のボンデイングワイヤーは常温強度、熱
間強度共に良好でしかも強度のバラツキが小さ
く、高速ボンダー用ワイヤーとして極めて優れて
いる。 実施例 金原料としてフアイブナインの高純度金を用
い、イツトリウム及び希土類元素からなる第１の
群の元素と、ベリリウム、ゲルマニウム、錫、
鉛、及びアルミニウムからなる第２の群の元素と
を種々の割合で含有する金合金インゴツトを作成
し、これらに鍛造、伸線加工を施して直径0.0254
mmのボンデイングワイヤーを製造した。伸線後の
ワイヤーを室温における破断伸び率（δ）が４％
程度になるように熱処理した後、室温における破
断強度（σB）、破断伸び率、250℃に加熱下の破
断強度、破断伸び率を測定した。結果を下表に示
す。表において強度、伸び率は試料数５本の平均
値であり、σBについてはバラツキの程度を比較
するため標準偏差を併記した。 第１表に示す実施例１、及び第２表に示す実施
例２の結果から、ベリリウム、ゲルマニウム、
錫、鉛及びアルミニウムからなる第２の群の元素
を含まない金合金線は強度のバラツキが非常に大
きいこと、第２の群の元素を含有することにより
このバラツキが顕著に改善されると共に熱間強度
も改善されていることが判る。 なお第１表及び第２表の実験No.１〜12のワイヤ
ーを高速ボンダーによるワイヤーボンデイングに
供したところ、ボール形成性が良く、ループのタ
レも認められなかつた。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 純度99.999重量％以上の金に、Eu、Gd、
Tb、Dy、Ｙからなる第１の元素群から選ばれた
少なくとも一種を0.0001〜0.01重量％と、Be、
Ge、Sn、Pb及びAlからなる第２の元素群から選
ばれた少なくとも一種を0.0001〜0.01重量％とを
含有せしめてなるボンデイングワイヤー。 ２ 純度99.999重量％以上の金に、La、Ce、Pr、
Nd、Smからなる第１の元素群から選ばれた少な
くとも一種を0.0001〜0.01重量％と、Sn、Pb、
Alからなる第２の元素群から選ばれた少なくと
も一種を0.0001〜0.01重量％とを含有せしめてな
るボンデイングワイヤー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58137589A JPS6030158A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | ボンデイングワイヤ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58137589A JPS6030158A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | ボンデイングワイヤ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6030158A JPS6030158A (ja) | 1985-02-15 |
| JPH0245336B2 true JPH0245336B2 (ja) | 1990-10-09 |
Family
ID=15202240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58137589A Granted JPS6030158A (ja) | 1983-07-29 | 1983-07-29 | ボンデイングワイヤ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6030158A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4775512A (en) * | 1985-10-01 | 1988-10-04 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Gold line for bonding semiconductor element |
| JPS63262433A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Tanaka Electron Ind Co Ltd | 半導体用高純度金及びその製造方法 |
| JPH0686637B2 (ja) * | 1987-11-09 | 1994-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | ループ成形性の優れた半導体素子ボンディング用Ａｕ合金細線 |
| JP2621288B2 (ja) * | 1988-02-02 | 1997-06-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 半導体素子ボンディング用Ａｕ合金極細線 |
| JP2778093B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1998-07-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 金バンプ用金合金細線 |
| GB2231336B (en) * | 1989-04-28 | 1993-09-22 | Tanaka Electronics Ind | Gold wire for the bonding of a semiconductor device |
| EP3656245B1 (fr) * | 2018-11-26 | 2022-04-06 | Richemont International S.A. | Alliage d'or comprenant au moins 990 pour mille en poids d'or, article d'horlogerie ou de joaillerie a base d'un alliage d'or comprenant au moins 990 pour mille en poids d'or, et procédé de fabrication dudit alliage |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3272625A (en) * | 1965-10-18 | 1966-09-13 | James Cohn | Beryllium-gold alloy and article made therefrom |
| JPS53112059A (en) * | 1977-03-11 | 1978-09-30 | Tanaka Electronics Ind | Gold wire for bonding semiconductor |
| JPS53112060A (en) * | 1977-03-11 | 1978-09-30 | Tanaka Electronics Ind | Gold wire for bonding semiconductor |
| JPS5790954A (en) * | 1980-11-27 | 1982-06-05 | Nippon Mining Co Ltd | Gold wire for bonding |
| JPS58154242A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-13 | Mitsubishi Metal Corp | 半導体素子ボンデイング用金合金細線 |
-
1983
- 1983-07-29 JP JP58137589A patent/JPS6030158A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6030158A (ja) | 1985-02-15 |
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