JPH0686637B2 - ループ成形性の優れた半導体素子ボンディング用Ａｕ合金細線 - Google Patents

ループ成形性の優れた半導体素子ボンディング用Ａｕ合金細線

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた常温および高温強度、並びにすぐ
れた耐熱性を有し、特に半導体装置の製造に際して、半
導体素子と外部リードとのボンディング（結線）に用い
た場合に、ループ高さが高く、その高さのバラツキも小
さく、かつ変形ループの形成もなく（以下、これらの特
性をループ成形性と総称する）、さらに樹脂モールドの
際のループ流れが小さい特性を兼ね備え、エッジショー
トなどの不良発生を皆無とすることが可能なAu合金細線
に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に半導体装置の組立てに際しては、 （ａ）まず、ボンディングキャピラリーを通して供給さ
れたAuまたはAu合金細線の先端部を、電気的に、あるい
は水素炎などで加熱溶融してボールを形成し、 （ｂ）このボールを150〜300℃の加熱状態におかれた半
導体素子上の電極にキャピラリーで押し付けて接合（ボ
ールボンド）し、 （ｃ）ついでキャピラリーをループを形成しながら外部
リード上に移動し、 （ｄ）キャピラリーを外部リード上に押し付けて、ルー
プの他端部をこれに接合（ウエッジボンド）し、 （ｅ）引続いて、細線を挟んで上方に引張って、これを
切断する、 以上（ａ）〜（ｅ）の工程を一工程とし、これを繰り返
し行なうことによって、半導体素子と外部リードとをボ
ンディングすることが行なわれており、これには手動式
あるいは自動式ボンダーが用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一方、最近の半導体技術の進展によって、半導体装置の
高集積度化や組立ての高速化、さらに品種形状の多様化
や苛酷な条件下での使用を余儀なくされる傾向にあり、
これに伴ってボンディングの高速化や半導体装置の高密
度化とともにパッケージ形状の多様化が進行し、中には
配線距離が従来のものよりずっと長いデバイスや、極端
に短かいデバイスの組立てを高速でボンディングする必
要が生ずるようになってきたが、従来使用されている各
種の高純度Au細線やAu合金細線では、ループ高さに不足
が生じたり、さらにループ高さのバラツキが大きいため
に不安定なループの形成が避けられず、この結果半導体
素子のエッジと接触してエッジショートを起し易くなる
などループ成形性に関する深刻な問題が新たに発生する
ようになっているのが現状であり、したがってループ高
さが高く、その高さのバラツキも小さく、かつ変形ルー
プの形成もないループ成形性に優れ、さらに樹脂モール
ドの際にループ流れの発生の小さい半導体素子ボンディ
ング用細線の開発が強く望まれている。
〔問題点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、ループ
成形性に優れ、ボンディングの高速化、並びに半導体装
置の高密度および多様化に対応できる半導体素子ボンデ
ィング用細線を開発すべく研究を行なった結果、半導体
素子ボンディング用細線を、 LaとCe,Pr,Nd、およびSmのうちの１種または２種以上：
合計で0.2〜1ppm未満、 Be:1〜15ppm、 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Au合金で構成すると、Au合金は、すぐれた常温および
高温強度、並びにすぐれた耐熱性をもち、さらにボンデ
ィングに際しては、高さが高く、しかも高さのバラツキ
が小さい安定したループを形成することができ、さらに
ボンディング工程の熱影響によるループ変形もないとこ
ろから、ループ成形性に優れ、また、樹脂モールドの熱
影響によるループ流れの発生を抑制することができるよ
うにな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と、Ce,Pr,Nd、およびSmのうちの１種または２種以
上：合計で0.2〜1ppm未満 Be:1〜15ppm、 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Au合金で構成してなるループ成形性に優れた半導体素
子ボンディング用Au合金細線に特徴を有するものであ
る。
つぎに、この発明のループ成形性に優れたAu合金細線に
おいて、成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
（ａ）Laと、Ce,Pr,Nd、およびSm Laと、Ce,Pr,Nd、およびSmには、細線の常温および高温
温度、さらに耐熱性を向上せしめ、熱影響によるループ
の変形や流れを防止する作用があるが、その含有量が合
計で0.2ppm未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その含有量が合計で1ppm以上であると、所望の
高いループ高さを確保することができなくなることか
ら、その含有量を合計で0.2〜1ppm未満（0.00002〜0.00
01重量％未満）と定めた。
（ｂ）Be Beの成分には、特にLaと、Ce,Pr,Nd、およびSmとの共存
含有において、高いループ高さを確保し、かつループ高
さのバラツキを小さくする作用があるが、その含有量が
1ppm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15ppmを越えると、ループ高さにバラツキが
生じるようになることから、その含有量を１〜15ppm
（0.0001〜0.0015重量％）と定めた。
〔実施例〕
つぎに、この発明のループ成形性に優れたAu合金細線を
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Au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:0.025mmを有する本発明Au合金細線１〜
９および比較Au合金細線１〜10をそれぞれ製造した。
なお、比較Au合金細線１〜10は、いずれも構成成分のう
ちのいずれかの成分（第１表に※印を付す）を含有しな
い組成をもつものである。
ついで、この結果得られた各種細線について、細線がボ
ンディング時にさらされる条件に相当する条件、すなわ
ち温度:250℃に20秒間保持した条件で高温引張試験を行
ない、それぞれ破断強度と伸びを測定した。
また、これらの細線をボンディングワイヤとして用い、
高速自動ボンダーにて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
樹脂モールド後ワイヤー流れ量を測定した。これらの測
定結果を第１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を細線Ｗでボンディン
グした場合のｈをｚ軸測微計を用いて測定し、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、この場合、実用的にはh:25μｍ
以上、バラツキ:30μｍ以下であることが要求される。
また、ループ変形の有無は、ボンディング後の結線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
結線Ｗが垂れ下がって半導体素子Ｓのエッジに接触（エ
ッジショート）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、樹脂モールド後の結線（細線
Ｗ）を直上からＸ線撮影し、この結果のＸ線写真にもと
づいて４つのコーナー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結線の最大膨
量を測定し、これらの平均値をもって表わした。この場
合ループ流れ量としては、最大値で100μｍまで許容さ
れる。
〔発明の効果〕
第１表に示される結果から本発明Au合金細線１〜９は、
いずれも高い高温強 度を有し、耐熱性にすぐれたものであり、ループ高さが
高く、かつそのバラツキもきわめて小さく、またループ
変形の発生がなく、ループ流れも著しく少ないものでル
ープ成形性が優れているのに対して、比較Au合金細線１
〜10に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成
分を含有しないと、上記の特性のうちの少なくともいず
れかの性質が劣ったものになることが明らかである。
上述のように、この発明のAu合金細線は、すぐれた高温
強度を有し、かつ常温強度も高く、さらにすぐれた耐熱
性を具備し、通常の半導体装置は勿論のこと、高密度に
して多様な半導体装置の組立てに際して、高速ボンディ
ングを採用した場合にも、高さが高く、かつ高さのバラ
ツキも著しく小さいループを安定して形成することがで
き、しかもループの変形がほとんどないところからルー
プ成形性に優れ、タブショートやエッジショートなどの
不良発生が著しく抑制されるようになって信頼性の高い
ものとなるなどの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図はボンディング状態を示す正面図である。 Ｓ……半導体素子、Ｌ……外部リード、Ｗ……細線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−30158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−79741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−101061（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290835（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Laと、Ce,Pr,Nd、およびSmのうちの１種ま
    たは２種以上：合計で0.2〜1ppm未満、 Be:1〜15ppm、 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Au合金で構成したことを特徴とするループ成形性の優
    れた半導体素子ボンディング用Au合金細線。
JP62282686A 1987-11-09 1987-11-09 ループ成形性の優れた半導体素子ボンディング用Ａｕ合金細線 Expired - Lifetime JPH0686637B2 (ja)

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