JPS58124235A - 半導体装置用アルミ合金極細線 - Google Patents

半導体装置用アルミ合金極細線

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JPS58124235A
JPS58124235A JP57007237A JP723782A JPS58124235A JP S58124235 A JPS58124235 A JP S58124235A JP 57007237 A JP57007237 A JP 57007237A JP 723782 A JP723782 A JP 723782A JP S58124235 A JPS58124235 A JP S58124235A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置用リード線として使用されるアルミ
合金極細線に関する。
いわゆる半導体と外部端子とを電気的に接続するボンデ
ィングワイヤとしては、従来金線と並°んでアルミ合金
線が使用され、この場合のアルミ合金線としては、M−
1%81合金、AQ−11Mn合金等が多用されている
。これら合金線よりなるボンディングワイヤをシリコン
チップ、リードポスト等と接合するには、通常熱圧着、
超音波接合、あるいはその両方を併用して行なわれてい
る。
この場合、熱圧着によれば、当然のことながら線材が加
熱により軟化し、接合部の強度が低下する。
超音波接合の場合であっても、作業は常温下であるとは
いえ、超音波印加時に超音波エネルギーが熱に変換され
、これによって線材およびその接合部の軟化がおこる。
このように接合部が軟化し、強度低下が生ずると、その
後の半導体素子の組立ての際に断線やら異常変形やらの
トラブルを多発する原因となるほか、仮にもトラブルの
発生とまではいかずとも、半導体装置としての信頼性の
低下は避けられない。
近年、半導体装置としての性能ならびに信頼性向上に対
する要求は益々強くなってきており、ボンデインダワイ
ヤとしても、上記強度の確保のほか、耐食性能や延性に
ついても一層の向上が望捷れている。
一方、強度を増加させると延性の低下を招き易いことは
知られておシ、延性が低下すると極細線への伸線加工が
困難になるのみならず、素子組立時の配線性、組立後の
配線部や接続部の信頼性を低下することにもなシ、この
点からも強度の増加に併せた延性の向上は必須の要件と
される。
本発明は上記のよう々諸事情たかんがみてなされた′も
のであり、高強度かつ高靭性を有し、耐食性能にも優れ
た画期的な半導体装置用アルミ合金極細線を提供しよう
とするものである。
合金を改質し所要の性質を得ようとするには種々の方式
がある。しかし、本発明の使用目的を考慮すると、使用
時にかなりの熱負荷を受けることが考えられ、いわゆる
加工硬化あるいは熱処理硬化に期待することはできない
従って、合金化による素地の強化、合金化による結晶粒
径、第2相ないし析出物の大きさや分散状態など、いわ
ゆる組織の制御に依存することが有効となる。
本発明はかかる知見に立ってなされたものであり、AA
−Mg系合金をベースとし、これに各種添加元素を添加
して、これら元素の性能に及ぼす影響を種々考究し、所
定の満足すべき性能を有する合金組成に到達せしめるこ
とに成功したものである。
本発明においては、強度向上と延性保持という見地に立
ち、Mgを□基本添加元素とした。しかして、その添加
範囲は重量において2〜5%である。
2チ以下では強度が不足し、5%以上では極細線3− への伸線加工性が低下するのである。
しかして、上記基本合金にMno、05〜1.0チ、O
ro、05〜0.35%のいずれか−あるいは両方が添
加される。これらは応力腐食割れ防止、再結晶抑制とそ
れに基づく耐熱性向上、あるいは結晶粒の微細化に基づ
く延性の向上を目的とするものである。
Mn0.05%以下、Oro、05%以下では耐応力腐
食割れ性を発揮せず、結晶粒の微細化効果も小さくなる
。また、M n 1.0%以上、C! r 0.351
以上では粗大な含Mn、含Or化合物が析出し、加工性
、耐食性が低下するため除外される。
また、上記におけるOrに代え、zrを添加してもよい
。Zrも同様に再結晶を阻止して耐熱性を向上させ、ま
た結晶粒微細化に寄与して延性を向上せしめる。しかし
て、この場合0.05%以下では効果がなく、0.4−
以上では粗大な析出物を生成し加工性が低下する。
さらに場合により、上記の組成に加えて、Bを添加する
とよい。Bの添加によ多結晶粒の微細化に4− よる延性の向上が進展され、とくにOr、Zrと共存せ
しめた場合に著しい効果を発揮する。しかし、この場合
も、0.005%以下では効果がなく、0.05%以上
では結晶粒微細化の効果が一定水準に飽和してしまうほ
か粗大な析出物が生成して加工性を低下せしめるため除
外されるのである。
上記の如き組成よりなるアルミ合金は最小径0、 Q 
’l Wrm、最大径0.06ftl+1の範囲におい
て使用されることが望ましい。0.02 a以下では、
上記組成合金の伸線は困難となるし、0.06tran
以上では半導体装置が微細であるため、配線が困難とな
るのである。
〔実施例1〕 第1表に示す組成のアルミ合金を溶製加工し、0.03
澗径の線材とし、350℃X1h焼鈍後、その機械的性
質の試験ならびに腐食試験を行なった。
腐食試験は、温度90℃、相対湿度90チの恒温槽内に
300時間曝露した場合の引張強さの低下度合により測
定した。◎は初期値とほとんど変らない場合、○は初期
値の80〜95係、△は初期値の65〜80%の範囲に
ある場合を示しだ。
本発明合金線の場合、従来合金線、比較線材に比してい
ずれも高い強度と伸びとを有していることがよくわかる
このよう々本発明合金の性能を最大限に発揮させるため
には、製造条件の上にも種々の方策が考えられるが、な
かでも鋳塊製造時に出来る限り急速凝固させ、鋳塊にお
ける合金元素を出来る限り固溶させ、又析出物を可及的
微細かつ均一に分散させ、また結晶粒を可及的微細にさ
せることが肝要である。
本実施例の場合、溶湯の凝固速度が200℃/Sとなる
ように鋳型構造、鋳型冷却あるいは鋳造量、鋳造温度等
の鋳造条件を制御した。
かくして得だ30朝φ鋳塊を出来る限り短時間内に45
0〜460°Cに加熱し、2wφの荒引線に押出し、こ
れを適宜中間焼鈍を挿入し乍ら0.03霧φまで伸線し
たものである。
〔実施例2〕 実施例1の0.03■φ線材を使用し、Au蒸着したF
e−414Ni合金条に超音波によりウェッジボンディ
ングし、接合強度Aおよびつぶれ幅Wを測定した。接合
強度Aならびにつぶれ幅Wの測定状況については添付図
面を参照されたい。
第2表に示したものは、その測定結果である。第2表か
ら明らかな通シ、実際にボンディングした場合において
も、本発明合金がすぐれた接続性能を有していることが
よくわかる。
以上詳記の通り、本発明合金は、十分な耐食性を維持し
つつ、熱負荷を受けた場合でも高い強度と延性を発揮す
るので、半導体装置配線の際における強度と信頼性が増
加し、その製品信頼性が向上するばかりでなく、プラス
チックパッケージの場合やモールド時、あるいは樹脂流
し込みに対しても配線部の断線頻度の減少、モールド性
等の向上によって素子組立効率の向上ひいては組立歩留
の向上に大きく寄与するものであシ、その意義はけだし
大きい。
【図面の簡単な説明】
7− 図は接続部破断強度(ネック強度)測定ならびにつぶれ
幅測定状況を示す説明図であり、1はワイヤを2は基板
を、六方向は引張方向、Bは破断個所を示し、Wはつぶ
れ幅を示す。 9− 8−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 Mg2〜5チを有し、M n 0.05〜1.0
     %あるいはCrQ。05〜0.35 %のいずれか−
    あるいは両方を含有し、残部不可避なる不純物およびM
    よりなる半導体装置用アルミ合金極細線。 2、’  Mg2〜5%を有し、M n 0.05〜1
    .0 %Z r 0.0 ’5〜0.4チのいずれか−
    あるいは両方を含有し、残部不可避なる不純物およびM
    よりなる半導体装置用アルミ合金極細線。 3、  Mg2〜5%を有し、M n 0.05〜1.
    0 %あるいはOro、05〜0.35 %のいずれか
    −あるいは両方を含有し、さらにBo、005〜0.0
    5チが飽那されてなり、残部不可避なる不純物および成
    よりなる半導体装置用アルミ合金極細線。 4、Mg2〜5%を有し、M n 0.05〜1.0 
    %Zr0.05〜0.4チのいずれか−あるいは両方を
    含有し、さらにBo、005〜0.05%が添加されて
    なり残部不可避なる不純物およびMよりなる半導体装置
    用アルミ合金極細線。 5、線径が0.01〜0.06mである特許請求の範囲
    第1〜4項のいずれかの項のアルミ合金極細線。
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