JPH0647699B2 - 半導体素子ボンディング用金合金細線 - Google Patents

半導体素子ボンディング用金合金細線

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JPH0647699B2
JPH0647699B2 JP3060831A JP6083191A JPH0647699B2 JP H0647699 B2 JPH0647699 B2 JP H0647699B2 JP 3060831 A JP3060831 A JP 3060831A JP 6083191 A JP6083191 A JP 6083191A JP H0647699 B2 JPH0647699 B2 JP H0647699B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、常温および高温にお
いて高い引張強度を示し、特に半導体装置の製造に際し
て、半導体素子とリードフレームのボンディング（結
線）に用いた場合に強固な接合強度を示すと共に、変形
ループの発生もない金合金細線に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にＩＣやＬＳＩなどの半導体
装置は、 （ａ）まず、リード素材として、板厚：０．１〜０．３
mmを有するＣｕおよびＣｕ合金あるいはＮｉおよびＮｉ
合金製条材を用意し、 （ｂ）ついで、上記リード素材よりプレス打抜き加工に
より製造せんとする半導体装置の形状に適合したリード
フレームを形成し、 （ｃ）上記リードフレームの所定個所に高純度Ｓｉある
いはＧｅなどの半導体素子を、Ａｇペーストなどの導電
性樹脂を用いて加熱接着するか、あるいは予め上記リー
ド素材の片面にメッキしておいたＡｕ，Ａｇ，Ｎｉ，あ
るいはこれらの合金のメッキ層を介して加熱圧着するか
し、 （ｄ）上記半導体素子と上記リードフレームとに渡って
金線によるボンディング（結線）を施し、 （ｅ）引続いて、上記半導体素子、結線、および半導体
素子が接着された部分のリードフレームを、これらを保
護する目的で、プラスチックでパックし、 （ｆ）上記リードフレームにおける相互に連なる部分を
切除してリード材とし、 （ｇ）最終的に、上記リード材の脚部に、半導体装置の
基板への接続を可能とするために、はんだ材を被覆溶着
する、以上（ａ）〜（ｇ）の主要工程によって製造され
ている。
【０００３】さらに、上記半導体装置の製造工程におけ
る上記（ｄ）工程について詳述すれば、半導体素子とリ
ードフレームとの金線によるボンディングは、金線を酸
水素炎または電気的に溶断し、その際にできる先端部の
金ボール部を押し潰して１５０〜３００℃の加熱状態に
おかれている半導体素子とリードフレームに手動式ある
いは自動式のボンディングマシンを用いて熱圧着するこ
とにより行なわれている。
【０００４】一方近年のボンディング技術の向上に伴う
高速度化、集積度の高密化、さらに経済性などの面か
ら、これに使用される金線にも細線化および高強度化が
要求されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在実用に供
されている金線（純金線）では、これを直径：０．０５
mmφ以下の細線とした場合、常温および高温引張強さが
比較的低いために、線引加工中あるいはボンディング中
によく断線を起し、またボンディングに際しては、軟化
温度が低いために、金線溶断時に再結晶による結晶粒の
粗大化を起して金線自体が脆くなるばかりでなく、１５
０〜３００℃の温度で熱圧着するために、ボンディング
金線が軟化し、この結果半導体素子とリードフレームを
接続するボンディング金線のループ形状にたるみを生じ
て変形し、ショートの原因となり、さらに半導体素子お
よびリードフレームに対する接合強度も不十分なもので
あるためボンディング不良を生じるなどの問題点の発生
があり、したがって上記の要望を満足することができな
いのが現状である。
【０００６】
【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、ボンディング用純金線のもつ上
記問題点を解決すべく研究を行なった結果、ボンディン
グ金線を、重量％で（以下％は重量％を示す）、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：０．０００３〜０．０１０％、を
含有し、さらに、 Ｂｅ：０．０００１〜０．００６０％、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金合金細線
で構成すると、この結果の金合金細線は、高い常温およ
び高温引張強さを有するので、これを直径：０．０５mm
φ以下の極細線とした場合にも、線引加工中あるいはボ
ンディング中に断線が発生することがなく、その上高い
軟化温度を有するので、ボンディング時に、再結晶によ
る結晶粒の粗大化が原因の脆化や、変形ループの発生が
なく、さらに高い接合強度が確保できるという研究結果
を得たのである。
【０００７】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下に金合金細線の成分組成を
上記の通りに限定した理由を説明する。
【０００８】（ａ）セリウム族希土類元素 これらの成分には、細線の常温および高温引張強さを向
上させる均等的作用があるが、その含有量が０．０００
３％未満では、所望の高い常温および高温引張強さを確
保することができず、一方０．０１０％を越えて含有さ
せると脆化がみられるようになって線引加工性などが劣
化するようになることから、その含有量を０．０００３
〜０．０１０％と定めた。
【０００９】（ｂ）Ｂｅ Ｂｅ成分には、セリウム族希土類元素との共存におい
て、細線の軟化温度を高め、もってボンディング時の細
線自体の脆化並びに変形ループの発生を抑制すると共
に、ボンディングの接合強度を高め、さらに常温および
高温引張強さを一段と高める作用があるが、その含有量
が０．０００１％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方０．００６０％を越えて含有させると、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０．０００１〜０．００
６０％と定めた。
【００１０】
【実施例】つぎに、この発明の金合金細線を実施例によ
り具体的に説明する。
【００１１】通常の溶解法によりそれぞれ表１に示され
る成分組成をもった金合金溶湯を調製し、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
行なうことによって、直径：０．０２５mmφを有する本
発明金合金細線１〜２９をそれぞれ製造した。
【００１２】つぎに、この結果得られた本発明金合金細
線１〜２９について、常温引張試験、および半導体素子
のボンディング時にさらされる条件に相当する温度：２
５０℃，保持時間：３０秒の条件での高温引張試験を行
ない、その試験結果を表２に示した。
【００１３】また、上記本発明金合金細線１〜２９を用
いて、ボンディングマシンにて半導体素子とリードフレ
ームとのボンディングを行ない、ボンディング後の接合
強度を測定すると共に、変形ループの発生の有無を観察
した。これらの結果も表２に示した。なお、表２には比
較の目的で同径の純金線の同一条件での試験結果も示し
た。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明金
合金細線１〜２９は、いずれも純金細線に比して一段と
高い常温および高温引張強さを示し、さらにボンディン
グ後の接合強度も著しく高いものになっており、変形ル
ープの発生も皆無であることが明らかである。
【００１７】上述のように、この発明の金合金細線は、
きわめて高い常温および高温引張強さを有しているの
で、直径：０．０５mmφ以下の細線への線引加工中、あ
るいはボンディング中に切断することがなく、また高い
軟化温度を有しているので、ボンディング時の結晶粒粗
大化に原因する脆化や変形ループの発生もなく、さらに
ボンディング時に強固な接合強度が確保できるなど工業
上有用な特性を有し、かつボンディングの高速化および
集積度の高密化を可能とするものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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：０．０００３〜０．０１０％を含有し、さらにＢ
    ｅ：０．０００１〜０．００６０％を含有し、残りがＡ
    ｕと不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有する
    ことを特徴とする半導体素子ボンディング用金合金細
    線。
JP3060831A 1991-01-29 1991-01-29 半導体素子ボンディング用金合金細線 Expired - Lifetime JPH0647699B2 (ja)

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JPH04214828A JPH04214828A (ja) 1992-08-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5826662B2 (ja) * 1977-03-11 1983-06-04 田中電子工業株式会社 半導体素子のボンデイング用金線
GB2116208B (en) * 1981-12-04 1985-12-04 Mitsubishi Metal Corp Fine gold alloy wire for bonding of a semiconductor device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ｗ．Ｓ．ＲＡＰＳＯＮ、外１名著「ＧＯＬＤＵＳＡＧＥ」（１９７８）ＡＣＡＤＥＭＩＣＰＲＥＳＳＰ．２９２，２９３

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