JPH08293514A - 半導体素子用金合金細線 - Google Patents

半導体素子用金合金細線

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JPH08293514A
JPH08293514A JP7095700A JP9570095A JPH08293514A JP H08293514 A JPH08293514 A JP H08293514A JP 7095700 A JP7095700 A JP 7095700A JP 9570095 A JP9570095 A JP 9570095A JP H08293514 A JPH08293514 A JP H08293514A
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智裕 宇野
Kohei Tatsumi
宏平 巽
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ボンディング時のワイヤ曲がりお
よび樹脂封止後のワイヤ流れを低減して、狭ピッチ化お
よびロングスパン化に対応でき、高密度実装に著しく適
した半導体素子用金合金細線を提供することを目的とす
る。 【構成】（１）Ｓｉ：０．００１〜１重量％、Ｐｔ：１
〜２０重量％を含有し、残部は金およびその不可避不純
物からなることを特徴とする半導体素子用金合金極細
線。 （２）前項１記載の成分に加えて、Ｙ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃ
ｅの１種または２種以上を総計で０．００２〜０．０６
重量％含有することを特徴とする半導体素子用金合金細
線。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子上の電極と
外部リードを電気的に接続するためのボンディングに使
用される金合金細線に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在半導体素子上の回路配線電極と外部
リードとの間の電気的接続としては、ワイヤボンディン
グ方式が主として使用されている。最近、半導体の高集
積化、多機能化が進み、さらにＩＣチップの小型化、薄
型化の要求も高まる中で、半導体実装の高密度化に対す
るニーズが高まっている。端子数が増加する多ピン化を
実現するためには、インナーリード部がシリコンチップ
に対して後退するため、ワイヤの接合間（スパン）が長
くなる傾向にある。スパンが５ｍｍ以上のロングスパン
になると、直線性の確保、ばらつきの低減などループ形
状を厳密に制御することが必要である。また、多ピン化
に伴い、電極間隔が減少する狭ピッチ化が要求され、ワ
イヤ間の最小ピッチが１００μｍ以下のものまで所望さ
れており、ワイヤも細線化が望まれている。こうした多
ピン化、狭ピッチ化を達成するために、ボンディング装
置の改善、ルーピング性に優れたワイヤの開発などが進
められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体実装の高密度化
において、スパンが５ｍｍ以上のロングスパンになる
と、ワイヤの多ピン化、狭ピッチ化に対応するために
は、隣接ワイヤ間の接触や、ワイヤとチップまたはイン
ナーリード部との接触などに伴う不良発生を抑えること
が最大の課題である。ロングスパンになると、ループ高
さの確保や垂れの防止のために、さまざまなルーピング
制御がなされるが、ボンディングの際にループ曲がりが
発生する確率が高くなる。また、粘性の高いエポキシ樹
脂による封止時に、ワイヤが変形して流れるが、スパン
が長くなるほど、この流れ量が増大するため、隣接ワイ
ヤ間の接触不良が発生しやすくなる。
【０００４】狭ピッチ化の実現のためにワイヤは細線化
する傾向にあり、ワイヤ径の２乗で強度が低下すること
から予想されるように、ループ形成時のワイヤ曲がり
と、ワイヤの樹脂流れの問題はより一層深刻となる。こ
の狭ピッチ化のためにはボール径も小さくしなくてはな
らず、ボール部の接合性の低下を抑えることも重要であ
る。
【０００５】本発明は、樹脂封止時のワイヤ変形を低減
して、狭ピッチ化およびロングスパン化に対応できる、
高密度実装に適した半導体素子用金合金細線を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、以上の点
に鑑み、金細線中への元素添加と樹脂流れ性との関係に
ついて研究した結果、ＰｔとＳｉの含有が有効であるこ
と、さらに後述するようにＹ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ元素の
添加により耐流れ性がさらに向上することを見出した。
【０００７】すなわち、本発明の要旨とするところは下
記のとおりである。 （１）Ｓｉ：０．００１〜１重量％、Ｐｔ：１〜２０重
量％を含有し、残部は金とその不可避不純物からなるこ
とを特徴とする半導体素子用金合金細線。 （２）前項１記載の成分に加えて、Ｙ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃ
ｅの１種または２種以上を総計で０．００２〜０．０６
重量％含有することを特徴とする半導体素子用金合金細
線。
【０００８】
【作用】以下に、本発明の半導体素子用金合金細線の構
成についてさらに説明する。ボンディング時のループ曲
がりを抑えるためには、ワイヤの弾性率を高めることが
有効であり、Ａｕ中へのＳｉ添加により、弾性率が上昇
し、強度も増加するため、スパンが長くてもループ曲が
りを低く抑えられる。しかし、ロングスパンのボンディ
ングで問題となる、樹脂封止時のワイヤ流れは十分抑え
られない。これは、Ｓｉの単独添加では、高温強度が低
下するためであり、融点の低い共晶合金が局所的に形成
されることに起因する。
【０００９】そこで、Ｓｉを０．００１〜１．０重量％
添加し、さらにＰｔを１〜２０重量％の範囲で添加する
ことにより、高温強度を増加させ、ワイヤの樹脂流れを
抑制できることを確認した。これはＰｔ添加により、Ｓ
ｉ添加の強度増加の作用を高温まで維持することができ
たためであり、局所的なＡｕとＳｉの共晶組成の形成が
抑えられたものと考えられる。また、Ｐｔを添加する金
合金細線としては特公昭６２−２３４５４号公報に開示
されているが、Ｐｔの単独添加ではループの直線性には
有効であるが、樹脂流れ性はあまり改善されておらず、
細線化あるいはロングスパン用途としての十分な特性を
満足するためには、ＳｉとＰｔとの複合添加が有効であ
る。
【００１０】ここで、Ｓｉの添加量を０．００１〜１．
０重量％と定めたのは、０．００１重量％未満では上記
効果が小さく、１．０重量％超では、ボール形成時に酸
化が顕著となり、真球性が低下するため接合不良の原因
となるからである。またＰｔの添加量が１重量％未満で
は樹脂流れを抑制する効果が小さく、一方Ｐｔの添加量
が２０重量％超では、ワイヤ径の２倍以下の径を持つ小
ボールを形成すると、真球性が低下して狭ピッチ実装が
困難になるため、Ｐｔの含有量を上記範囲とした。さら
に、Ｐｔの含有量としては、１〜１５重量％の範囲が好
ましい。これは、１５重量％を超えるとボール部が硬化
するため、接合時の半導体チップへの損傷が懸念され、
そのダメージ低減のためには、超音波振動や荷重などの
接合条件の適正範囲が狭くなるからである。
【００１１】さらにＰｔ、Ｓｉの含有に加えて、Ｙ、Ｃ
ａ、Ｌａ、Ｃｅの１種または２種以上を総計で０．００
２〜０．０６重量％添加することにより高温特性を高め
ることができる。ＰｔとＳｉの添加により流れ性は向上
するものの、線径２５μｍ以下のワイヤでスパン長５ｍ
ｍ以上の場合に、流れ値を１５０μｍ以下（流れ率で４
％以下）に抑えることは困難である。そこでＹ、Ｃａ、
Ｌａ、Ｃｅをさらに含有せしめることにより、高温での
変形抵抗を高めることができ、弾性率の増加および塑性
変形の抑制により、耐流れ性が向上する。
【００１２】Ｙ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅの総含有量を上記範
囲と設定したのは、０．００２重量％未満では、十分な
高温特性は得られず、０．０６重量％超では、ボール形
成時に、ボール先端部に引け巣が生成したり、真球性が
低下するなどの不良が発生するためである。Ｙ、Ｃａ、
Ｌａ、Ｃｅの元素添加のみの場合は、これらの元素の単
体または総計の濃度が０．０２重量％を超えるとボール
形成不良が認められるのに、Ｐｔを複合含有させること
により、不良発生までの限界濃度が０．０６重量％まで
上昇しており、Ｐｔ元素との相乗効果が働いているもの
と思われる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例について説明する。金純度が約
９９．９９５重量％以上の電解金を用いて、表１、表２
に示す化学成分の金合金を溶解炉で溶解鋳造し、その鋳
塊を圧延した後に常温で伸線加工を行い、必要に応じて
金合金細線の中間焼鈍工程を加え、さらに伸線工程を続
け、細線化ワイヤとしての特性に注目するため、最終線
径が２０μｍの金合金細線とした後に、大気中で連続焼
鈍して伸び値が３％前後になるように調整した。
【００１４】ワイヤボンディングに使用される高速自動
ボンダーを使用して、アーク放電によりワイヤ先端に作
製した金合金ボールを走査型電子顕微鏡で観察し、ボー
ル形状が異常なもの、ボール先端部において収縮孔の発
生が認められるもの等半導体素子上の電極に良好な接合
ができないものを△印、良好なものを○印にて表記し
た。
【００１５】ワイヤ曲がりは、ワイヤ両端の接合距離
（スパン）が４．５ｍｍとなるようボンディングしたワ
イヤを半導体素子とほぼ垂直上方向から観察し、ワイヤ
中心部からワイヤの両端接合部を結ぶ直線と、ワイヤの
曲がりが最大の部分との垂線の距離を、投影機を用いて
８０本測定した平均値で示した。樹脂封止後のワイヤ流
れの測定に関しては、ワイヤのスパンとして５．０ｍｍ
が得られるようボンディングした半導体素子が搭載され
たリードフレームを、モールディング装置を用いてエポ
キシ樹脂で封止した後に、軟Ｘ線検査装置を用いて樹脂
封止した半導体素子内部をＸ線投影し、前述したワイヤ
曲がりと同等の手順によりワイヤ流れが最大の部分の流
れ量を８０本測定し、その平均値をワイヤのスパン長さ
で除算した値（百分率）を封止後のワイヤ流れと定義し
た。
【００１６】表１において、実施例１〜６は請求項１記
載の発明に係わるものであり、Ｓｉを０．００１〜１．
０重量％の範囲で添加し、さらにＰｔを１〜２０重量％
の範囲で添加しており、ワイヤ曲がりは３０μｍ以下に
抑えられ、封止後のワイヤ流れも５．０％以下まで低減
されていた。表２に示す比較例１のようにＳｉの単独添
加の場合、または比較例２のようにＰｔが１．０重量％
未満の場合には、ワイヤ曲がりは少ないものの、封止後
のワイヤ流れが６％以上と高く、ロングスパン用ワイヤ
の特性としては不十分である。また、比較例３，４では
Ｓｉが０．００１重量％未満であり、封止後のワイヤ流
れは改善されないことが確認された。
【００１７】実施例７〜１５は請求項２記載の発明に係
わるものであり、上記のＰｔとＳｉの含有に加えて、
Ｙ、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅの１種または２種以上を総計で
０．００２〜０．０６重量％の範囲で添加することによ
り、封止後のワイヤ流れは４．０％以下に低減されてい
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に係わる金合金細
線は、ボンディング時のワイヤ曲がり及び樹脂封止後の
ワイヤ流れが低減されるので、狭ピッチ化およびロング
スパン化に対応することができ、従って、本発明は半導
体の高密度実装に著しく適した半導体素子用金合金細線
を提供できるという産業上きわめて有用な効果を奏する
ものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｓｉ：０．００１〜１重量％、Ｐｔ：１
    〜２０重量％を含有し、残部は金とその不可避不純物か
    らなることを特徴とする半導体素子用金合金細線。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の成分に加えて、Ｙ、Ｃ
    ａ、Ｌａ、Ｃｅの１種または２種以上を総計で０．００
    ２〜０．０６重量％含有することを特徴とする半導体素
    子用金合金細線。
JP7095700A 1995-04-20 1995-04-20 半導体素子用金合金細線 Pending JPH08293514A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0890987A2 (de) * 1997-07-07 1999-01-13 W.C. Heraeus GmbH Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Cited By (3)

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EP0890987A2 (de) * 1997-07-07 1999-01-13 W.C. Heraeus GmbH Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
EP0890987A3 (de) * 1997-07-07 2000-05-24 W.C. Heraeus GmbH & Co. KG Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
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Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030520