JPH0346974B2 - - Google Patents

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JPH0346974B2
JPH0346974B2 JP61132567A JP13256786A JPH0346974B2 JP H0346974 B2 JPH0346974 B2 JP H0346974B2 JP 61132567 A JP61132567 A JP 61132567A JP 13256786 A JP13256786 A JP 13256786A JP H0346974 B2 JPH0346974 B2 JP H0346974B2
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ppm
wire
ball
copper alloy
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Yoichi Yorita
Masaaki Shimotomai
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Description

【発明の詳細な説明】
（発明の利用分野、対象） 本発明は、半導体素子上の電極と外部リードと
の結線に用いる半導体素子結線用細線に関する。 （従来技術） ICやLSI等の半導体素子において、例えば第２
図に示すようにSi半導体チツプ１の電極２と外部
リードフレーム３とを結線用細線４で電気接続す
るようになつているが、この接続は作業性に優れ
たボールボンデイング法が主に用いられている。
本方法は第１図に示すようにこのボンデイング法
に用いられるキヤピラリ５の先端部に結線用細線
４を露出させて、その先端部を電気アークあるい
は水素アークにより加熱させてボール６を形成
し、これを第２図に示すように半導体チツプ１の
電極２に熱圧着により接続し、次に弧を描くよう
に細線４を延ばし、外部リードフレーム３に細線
４の一部を圧接し、切断するようにしたものであ
る。 従つてこの種結線用細線４としては、高導電性
を維持できること、上述のように半導体素子の電
極への圧着に用いるキヤピラリ５との接触時に細
粉がキヤピラリに付着して細粉詰まりを起こさせ
ないようにすること、高導電性を維持できるこ
と、上記電極に充分に均一に圧接するよう安定し
たボール６に形成されること、ボール６の電極へ
の接着強度が高いこと、結線用細線４が上記電極
２と外部リードフレーム３と接続されたとき弧を
描くよう、即ちループ状につながれること（この
ループ線が第２図で一点鎖線で示すように寝すぎ
るとボール６の根元で断線されやすい）、などが
要求される。 ところで従来は、半導体素子結線用細線とし
て、銅の物理的特性を利用し、これにBe、Sn、
Zn、Ag、Zr、Cr、Fe等を0.1〜２重量％添加し
た銅合金が提案さられているが、これをボールボ
ンデイング法にて使用した場合次のような欠点が
あつた。 まずSi素子上に銅合金ボールを熱圧着する際、
銅合金ボールの硬さが必要以上に大きいため、素
子電極面にクラツクを生じる。 銅合金ボールの硬さを小さくするために、熱圧
着温度あるいはキヤピラリ温度を上げるとループ
線が寝すぎて良好なループ形成性をもたすことが
不充分になり断線の原因となる恐れがある。 また銅合金のほとんどを占める銅の細粉がキヤ
ピラリに接触する際に多く発生し、キヤピラリの
銅粉詰まりを起こし結線作業上支障をきたす事態
がある。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は銅の物理的特性を失うことな
く、これを最大限に生かし、かつボールボンデイ
ングに適した硬さで、その作業性に優れた半導体
素子結線用細線を提供しようとするものである。 （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、純度
99.999重量％以上のCuを素材料とし、これにMn
とCoを各々10〜100ppm含有し、かつAIおよび
Mgの内から選ばれた１種を30〜100ppm含有し
てなる構成を採用するものである。 （作用） 銅の純度を99.999重量％以上としたのは、結線
用細線の変形挙動を金線の場合に可能な限り近づ
け、圧着時にSi半導体素子を損傷することなく充
分安定であり、高導電性と信頼性に優れた接続を
得るためで、99.999重量％未満では、まれにSi半
導体素子にクラツクを生じさせやすいことがわか
つている。 またこの高純度のCuにMnとCoをそれぞれ含
有させたのはMnは銅合金のボールが熱圧着され
るとき銅合金ボールの軟化温度を低下させ半導体
素子の損傷を軽減する作用があり、Coは他の金
属元素に比べて格段にCuとの新和性が高く、こ
れによつて銅系の外部リードフレームとの接合性
が非常に良くなるからである。 またMn及びCoの含有量を10〜100ppmとした
のは、10ppm未満ではワイヤ（細線）の強化度が
不充分であり、また100ppm以上では銅合金のボ
ールが硬くして半導体を損傷することになり、い
ずれも本発明の効果を期待することができないか
らである。 更にAlまたはMgを添加するようにしたのは両
金属元素ともCuの耐酸化性に寄与し、酸化皮膜
の発生しない真球度の高い銅合金ボールを形成
し、ボンデイング性が安定するからである。 更にAlまたはMgの含有量を30〜100ppmに限
定したのは、高導電性を有し且つ高温強度を保持
しうるためであり、AlまたはMgの含有量が
30ppm以下では銅合金の軟化温度が向上せず純
Cuの軟化温度と同程度のものとなり、100ppmを
超えた場合には導電率が低下し、かつ銅合金ボー
ルが硬くなりすぎ半導体素子を損傷しやすいから
である。 従つて本発明のCu合金−30〜100ppmAlまたは
Mg合金は耐熱性に優れた軟化温度300〜500℃程
度を有し且つ高導電性を保持する。 一般に熱圧着ボンデイングでは外部リードフレ
ームはArガスなど非酸化性雰囲気中において300
℃前後に加熱されたホツトプレート上に保持さ
れ、結線用細線は電気アークなどにより先端部分
を融解してSiチツプ上に融着され、他端は外部リ
ード側に圧着されるので該細線は200〜300℃に数
分間保持される。従つて純Cu線を用いた場合に
は軟化して強度が低下し破断するが、これに対し
本発明において前述の特性を有するため結局高速
度のボンデイングに良好な結果をもたらす。また
本発明によればボンデイング作業においてセラミ
ツク製キヤピラリに結合用細線が挿通される場合
に、銅粉の発生がなく、したがつてキヤピラリへ
の銅粉詰まりによる作業上のトラブルを防止し、
更には銅合金ボール形成時、その結晶粒を微細化
し熱圧着時の変形抵抗を和らげ半導体素子の損傷
低減に一層寄与すると共に、高密微細化するSiチ
ツプへのボンデイングを良好に行うことができ
る。 （実施例） 以下、この発明の実施例に係る半導体素子結線
用細線１〜４と、比較例の同細線５〜８および他
の比較例の同細線９についてシリコン素子の損傷
の有無、導電性、細線の強度、銅粉の発生率、ボ
ール形成性、リードフレームへの接続性を測定し
た。下記表１がそれである。 なお、この発明に係る実施例No.１〜No.４は次の
ようにして製造されたものである。即ちゾーンメ
ルト法により製造された99.999％のCuを素材料と
して、これを真空溶解を行い、これに表２に示す
添加元素を一定の範囲内で添加し、これを充分に
混合溶解させた後、15mmφの棒形状に急冷鋳造
し、次にこの棒材を皮剥し、焼鈍と50〜60％の伸
線加工を繰返し25μφの銅合金細線に仕上げ、こ
れをArガス雰囲気中で電気アークによりボール
を形成し、シリコン素子上のAl電極およびリン
青銅系外部リードフレームとの接続を行つた。さ
らに第３図に示すようにこの銅合金細線４をボン
ダー用セラミツク製キヤピラリ５に挿通させてか
ら該細線を2000ｍ長さ巻取機７に巻取り、これに
よつてキヤピラリでの銅粉発生量を目視で調査し
た。また比較例のNo.５〜No.８に示すものは、上記
と同一の製造工程で添加元素の添加量を変えたも
のである。
【表】 （効果） 本発明によれば、表１から明らかなように
99.999％以上の純度の非常に高い銅を採用するた
め高準電性を維持でき、更に銅との新和性の非常
に高いため銅系の外部リードフレームとの接合性
が格段によく、また高温強度が向上し、かつ銅合
金ボールの形成能が良好であり、半導体素子の損
傷も無く、また耐摩耗性が向上するためキヤピラ
リ挿通時の銅粉の発生がほとんどなくその銅粉詰
まりはほとんど発生せず、これらの相乗作用によ
つてボンデイング条件範囲が広くなり安定したボ
ンデイング作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例における半導体素子
結線用細線をキヤピラリに挿通させて、その先端
部に形成されるボールの状態を示す説明図、第２
図は同細線で半導体素子に接続された状態を示す
説明図、第３図は同細線のキヤピラリ挿通時の銅
粉の発生率を調べるための実験方法を示す図であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 純度99.999重量％以上のCuを素材料とし、こ
    れにMnとCoを各々10〜100ppm含有し、かつAI
    およびMgの内から選ばれた１種を30〜100ppm
    含有してなる半導体素子結線用細線。
JP61132567A 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線 Granted JPS62287636A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61132567A JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61132567A JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

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Publication Number Publication Date
JPS62287636A JPS62287636A (ja) 1987-12-14
JPH0346974B2 true JPH0346974B2 (ja) 1991-07-17

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61132567A Granted JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199645A (ja) * 1984-10-20 1986-05-17 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンデイング用銅線

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JPS6199645A (ja) * 1984-10-20 1986-05-17 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンデイング用銅線

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JPS62287636A (ja) 1987-12-14

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