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Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- bonding
- aluminum alloy
- ball
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Wire Bonding (AREA)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
％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。
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。
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。
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）
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）
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。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338786A JPH0676633B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6338786A JPH0676633B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62218539A JPS62218539A (ja) | 1987-09-25 |
| JPH0676633B2 true JPH0676633B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=13227836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6338786A Expired - Lifetime JPH0676633B2 (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0676633B2 (ja) |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP6338786A patent/JPH0676633B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62218539A (ja) | 1987-09-25 |
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