JPH03257129A - 半導体装置のボンディング用金合金線 - Google Patents

半導体装置のボンディング用金合金線

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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〕 この発明は、半導体装置のボンディングワイヤとして用
い、例えば１４０〜１８０茄の低いループ高さで半導体
素子と外部リードとのボンディングを行なった場合にも
、特にループ高さのバラツキを著しく抑制することがで
きる金合金線に関するものである。
〔従来の技術〕
同一出願人は、先に特開昭５８−１５４２４２号公報に
記載される通りの、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＳ＋ｎからなるセリウ
ム族希土類元素のうちの１種または２種以上：　３〜ｌ
ｏｏｐｐｍ。
Ｃａ、Ｂｅ、およびＧｅのうちの１　ｆＩまたは２種以
上：１〜８０ｐｐｍ、 を含有し、残りがＡｕと不可避不純物からなる組成を有
する半導体装置のボンディング用金合金線を提案した。
〔発明が解決しようとする課題〕
一方、近年、半導体装置のうち、特にｊ〒みか極端に薄
いＩＣカードや、ｖｓｏｐおよびＴＳＯＰなどの薄型パ
ッケージの普及はめざましく、これには、例えば１４０
〜１８０虜といった低いループ高さでのボンディングが
要求されるが、上記の従来金合金線はじめ、その他多く
の従来金合金線の場合、これを薄型パッケージのボンデ
ィングワイヤとして用いた場合、ループ高さのバラツキ
を小さくすることかできず、この結果樹脂モールド後の
パッケージ表面へのループ露出がしばしば発生し、高い
製品歩留りを確保することができないのか現状である。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に低
いループ高さが要求される薄型パッケージのボンディン
グワイヤとして用いた場合、ボンディング後のループ高
さのバラツキを小さくすることができる金合金線を開発
すべく、上記の従来金合金線に着目し研究を行なった結
果、上記の従来金合金線に、合金成分として、 Ｂ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｐｂ。
Ｔｉ、Ｚｒ、およびＰｄのうちの１種または２種以上：
１〜１１００ｐｐ、を含有させると、この結果の金合金
線は、結晶粒径か均一化するので、低いループ高さを維
持しつつ、ループ高さのバラツキが著しく抑制されるよ
うになり、さらに高温強度、ボンディング後のループ変
形の有無、および樹脂モールド時のループ流れについて
は上記従来金合金線と同等のすぐれた性質を具備すると
いう研究結果を得たのである。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもので
あって、 Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＳｍからなるセリウム
族希土類元素のうちの１種または２種以上：１〜１１０
０ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、およびＧｅのうちの１種または２種以上＝
１〜１１００ｐｐｍ、 Ｂ、Ｓｎ、Ｎｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｉｒ、ＰｂＴｉ　　Ｚｒ
、およびＰｄのうちの１種または２種以上；１〜１１０
０ｐｐ、 を含有し、残りがＡｕと不可避不純物からなる組成を有
する半導体装置のボンディング用金合金線に特徴を有す
るものである。
つぎに、この発明の金合金線の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。
（ａ）　　セリウム族希土類元素 これらの成分には、線の常温および高温強度を向上させ
る作用かあるが、その含有量が１ｐｐＨ１未満ては所望
の強度向上効果か得られず、一方その含有量が１１００
ｐｐを越えると線が脆化するようになることから、その
含有量を１〜ｌＯＤｐｐｍと定めた。
（ｂ）Ｃａ、Ｂｅ、およびＧｅ これらの成分には、セリウム族希土類元素との共存にお
いて、線の軟化温度を高め、もってボンディング時の線
自体の脆化および変形ループの発生、さらに樹脂モール
ド時のループ流れを抑制すると共に、ボンディングの接
合強度を高め、さらに常温および高温強度を一段と向上
させる作用があるが、その含有量が１　ｐｐｍ未満ては
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が１
００ｐｐＨを越えると、脆化して線引加工性などが劣化
するようになるばかりでなく、ボンディング時の加熱温
度で結晶粒界破断を起し易くなることから、その含有量
を１〜１００ｐｐｎと定めた。
（ｃ）　　Ｂ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｉｒ　　Ｐｂ
Ｔｉ、Ｚｒ、およびＰｄ これらの成分は、上記の通りセリウム族希土類元素と、
Ｃａ、Ｂｅ、およびＧｅとの共存において、線の結晶粒
径を均一化し、これによって低いループ高さを維持しつ
つ、ループ高さのバラツキか著しく抑制されるようにな
る作用を発揮するが、その含有量が１　ｐｐｍ未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が１
１００ｐｐを越えると、脆化して線引加工性などが低下
するようになることから、その含有量を１〜ｔｏｏｐｐ
ｍと定めた。
〔実　施　例〕
つぎに、この発明の金合金線を実施例により具体的に説
明する。
通常の溶解法によりそれぞれ第１表に示される成分組成
をもった溶湯を調製し、鋳造した後、公知の溝型圧延機
を用いて圧延し、引続いて線引加工を行なうことにより
、直径：　０．０２５ｍｍをＩ−ｉする本発明金合金線
１〜２９および従来金合金線１〜１３をそれぞれ製造し
た。
ついで、この結果得られた各種の金合金線について、線
がボンディング時にさらされる条件に相当する条件、す
なわち２５０℃に２０秒間保持した条件で高温引張試験
を行ない、破断強度と伸びを測定し、高温強度を評任し
た。
また、これらの金合金線をボンディングワイヤとして用
い、高速自動ボンダにて、特に薄型パッケージに対応さ
せる目的で、ループ高さを１４０〜１８０ｕｎに低くし
た状態でボンディングを行ない、ループ高さ、ループ高
さのバラツキ、ループ変形の有無、および樹脂モールド
後のループ流れ量をそれぞれ測定した。これらの測定結
果を第２表に示した。
なお、ループ高さは、第１図に正面図で示されるように
、半導体素子Ｓと外部リードＬを金合金線Ｗでボンディ
ングした場合のｈをｚｌｔｒｌ）Ｉ微：１を用いて測定
し、８０個の測定値の平均値をもって表わし、ループ高
さのバラツキは、前記の８０個のループ高さ測定値より
標準偏差を求め、３σの値で表わした。
また、ループ変形の有無は、ボンディング後の金合金線
Ｗを顕微鏡を用いて観察し、第１図に点線で示されるよ
うに金合金線が垂れ下がって半導体素子Ｓのエツジに接
触（エツジショート）している場合を「有」とし、接触
していない場合を「無」として判定した。
さらに、ループ流れ量は、樹脂モールド後の金合金線Ｗ
を直上からＸ線撮影し、この結果のｘ！！ｉ！写真にも
とづいて４つのコーナ一部における半導体素子と外部リ
ードのボンディング点を結んだ直線に対する金合金線の
最大膨量を測定し、これらの平均値をもって表わした。
〔発明の効果〕
第１表および第２表に示される結果から、本発明金合金
線１〜２９は、いずれも１４０〜１８０−の低いループ
高さでのループ高さのバラツキが、従来金合金線１〜１
３に比してきわめて小さく、かつ従来金合金線１〜１３
と同等の裔い高温強度をもち、さらに同しくループ変形
の発生かなく、樹脂モールド時のループ流れ量もきわめ
て小さく、現在許容最大値といわれている１１００ｕよ
り小さい値を示していることが明らかである。
上述のように、この発明の金合金線は、これを半導体装
置のうち、特に低いループ高さが要求される薄肉パッケ
ージのボンディングワイヤとして用いた場合、ループ高
さのバラツキかきわめて小さいので、樹脂モールド後の
パッケージ表面にループが露出することがなく、さらに
高い高温強度をもつと共に、ボンディング時のループ変
形の発生がなく、かつ樹脂モールド時のループ流れも小
さいので、タブショートやエツジショートなどの不良発
生も著しく抑制されるようになることと合まって、製品
不良か激減し、歩留りの飛躍的向上をはかることができ
るなど工業上有用な特性を有するのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体装置のボンディング状態を示す正面図で
ある。 Ｓ・・・半導体素子 Ｗ・・・金合金線 Ｌ・・・外部リード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、およびＳｍからなるセ
    リウム族希土類元素のうちの１種または２種以上：１〜
    １００ｐｐｍ、 Ｃａ、Ｂｅ、およびＧｅのうちの１種または２種以上：
    １〜１００ｐｐｍ、 Ｂ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｚｒ
    、およびＰｄのうちの１種または２種以上：１〜１００
    ｐｐｍ、 を含有し、残りがＡｕと不可避不純物からなる組成を有
    することを特徴とする半導体装置のボンディング用金合
    金線。
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