JPH0676633B2 - ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 - Google Patents

ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金

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JPH0676633B2
JPH0676633B2 JP6338786A JP6338786A JPH0676633B2 JP H0676633 B2 JPH0676633 B2 JP H0676633B2 JP 6338786 A JP6338786 A JP 6338786A JP 6338786 A JP6338786 A JP 6338786A JP H0676633 B2 JPH0676633 B2 JP H0676633B2
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JP
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wire
bonding
aluminum alloy
ball
weight
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JP6338786A
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三郎 木村
孝人 手嶋
忠則 山本
哲司 南部
和夫 澤田
均 岸田
将伸 西尾
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子のチップ電極と外部リードフレー
ムを電気的接続するために用いられるボンディングワイ
ヤ用アルミニウム合金に関するものである。
(従来の技術及び問題点) 従来、半導体素子のチップ電極と外部リードフレームと
の接続には、ワイヤボンディングが多く使われている。
その接続に使われているのはAu線とAl線で多くはAu線で
ある。Au線は酸水素炎や放電などで接続部にボールを形
成させて熱圧着するボールボンディングにより接続する
が、チップ電極のAlと金属間化合物を形成し、ボンディ
ング強度の信頼性に劣る。またAuの価格が不安定であ
る。一方Al線は従来1重量%Si含有のものを使用してい
るが、接続部に良好なボール形成が出来難いため、超音
波圧接するウエツジボンディングによる接続が主に行な
われている。しかしボールボンディングに比べウエツジ
ボンディングはボンディングの方向の自由度がないこ
と、及び1回あたりの溶接所要時間が長く、作業性に劣
る。そのためボールボンディングにより接続可能なAl線
が現在望まれている。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上述の問題点を解決するために成されたもの
で、良好なボールを形成し、ボールボンディングによる
接続を可能にすると共に、ボンディング強度、耐食性を
向上させコストを低減し得る特許請求の範囲に記載のボ
ンディングワイヤ用アルミニウム合金を提供せんとする
ものである。
本発明は、Mg0.8〜1.7重量%とTi0.003〜0.05重量%を
含み残部が本質的にAlよりなることを特徴とするボンデ
ィングワイヤ用アルミニウム合金である。
本発明において合金中のMgは線材強度を高め伸線加工を
良好にしボンディング強度を向上させるほか、耐食性も
向上させ、またボンディング後のルーピングの特性を向
上させる効果がある。Mg量を0.8〜1.7重量%と規定した
のは、0.8重量%未満では線材強度、伸線加工性、ボン
ディング強度の改善、耐食性の向上に効果がなく、1.7
重量%を越えると、それ以上の改善の効果がなくなるだ
けでなく、逆に線材、ボンディング強度が劣化するため
である。又、Tiは溶融によるボール形成時にアルミニウ
ムの酸化皮膜形成を抑止して良好なボールを形成し、ボ
ンディングを向上させ、耐食性も向上させる。Ti量を0.
003〜0.05重量%と規定したのは、0.003重量%未満では
ボール形成能改善、ボンディング強度の向上や耐食性の
向上に効果がなく、0.05重量%を越えるとボール形成能
改善効果が飽和するとともに、伸線性が悪くなりボンデ
ィング強度が低下する。
かように構成することにより、本発明のボンディングワ
イヤ用アルミニウム合金は線径40μm前後の極細線とし
て優れた伸線性、ボールボンディング性を得ることが出
来る。
(実施例) 第1表に示す種々の組成のAl合金を溶解鋳造し熱間押出
後、皮剥、伸線、中間軟化の工程を経て直径40μmのボ
ンディングワイヤにした。No.1〜8は本発明例、No.9〜
12は比較例、No.13は従来例である。これらのボンディ
ングワイヤをボール形成能、ボンディング強度、ループ
形成状態、伸線加工性、耐食性について調査した結果を
第1表に示す。ボンディング強度は第1図に示すボンデ
ィングワイヤ2を放電方式のボールボンダーにて半導体
素子4のチップ電極3と外部リードフレーム1の間をボ
ンディングして線の中央において破壊試験をした時の強
度を従来のAl−1.0重量%Si合金の場合を1.0として相対
値で表わしたものであり、ループ形成状態は半導体素子
のチップ電極と外部リードフレーム間に接続された時の
ボンディングワイヤが形成する円弧(ループ)の状態を
表わしたものである。第1表より、本発明によるNo.1〜
8は比較例、従来例に比べ、ボール形状、ボンディング
強度が非常に優れていることがわかる。
また本アルミニウム合金を用いたボンディングワイヤを
パワートランジスタにボールボンディングし第2表のよ
うな信頼性評価テストを行なつた。
通常ボールボンディングに用いられているAu線を比較材
とし用いた。
本アルミニウム合金はPCT(360Hrまで)、HT(1000Hrま
で)、BT(1000Hrまで)、po.c20kCまで)の信頼性評価
テストにおいても金線と同様にすべて合格であつた。こ
のように本アルミニウム合金は金線と同等以上の信頼性
を持つていることがわかる。
(発明の効果) 上述のような構成された本発明のボンディングワイヤ用
アルミニウム合金は次のような効果がある。
(イ)Al合金がTi0.003〜0.05重量%とMg0.8〜1.7重量
%とを含むため、線材強度を高め耐食性に優れる。また
ボール形成時にアルミニウムの酸化皮膜形成を抑止して
良好なボールを形成し、ボンディング強度が向上する。
(ロ)ボールボンディングによる接続が可能であるため
ボンディングの自由度が向上し、かつボンディング速度
も向上する。又Au線を使用しないため大きなコスト低減
を計ることができる。
(ハ)信頼性評価でも、当Al合金ワイヤはAu線と同等以
上の効果が確認された。
一般的にパワー系の150μmφ,200μmφの純Al線は耐
湿性でAu線に比し劣るとされているが、当合金ワイヤは
Au線と同等以上である。
又、当アルミ合金ワイヤーはAu線における接合部のAu−
Al合金の形成による劣化がないため信頼性上有利である
(第2表)
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体素子のチップ電極と外部リードフレーム
の間を接続した例を示す断面図である。 図中、1…リードフレーム、2…ボンディングワイヤ、
3…電極、4…半導体素子を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手嶋 孝人 福井県坂井郡春江町大牧字東島1番地 福 井日本電気株式会社内 (72)発明者 山本 忠則 福井県坂井郡春江町大牧字東島1番地 福 井日本電気株式会社内 (72)発明者 南部 哲司 福井県坂井郡春江町大牧字東島1番地 福 井日本電気株式会社内 (72)発明者 澤田 和夫 大阪府大阪市此花区鳥屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 岸田 均 大阪府大阪市此花区鳥屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 西尾 将伸 大阪府大阪市此花区鳥屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ti0.003〜0.05重量%とMg0.8〜1.7重量%
    を含み残部が本質的にAlよりなることを特徴とするボン
    ディングワイヤ用アルミニウム合金。
JP6338786A 1986-03-19 1986-03-19 ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 Expired - Lifetime JPH0676633B2 (ja)

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