JPS60177667A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS60177667A
JPS60177667A JP59032435A JP3243584A JPS60177667A JP S60177667 A JPS60177667 A JP S60177667A JP 59032435 A JP59032435 A JP 59032435A JP 3243584 A JP3243584 A JP 3243584A JP S60177667 A JPS60177667 A JP S60177667A
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JP
Japan
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wire
weight
semiconductor device
aluminum
corrosion resistance
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Susumu Okikawa
進 沖川
Wahei Kitamura
北村　和平
Hiromichi Suzuki
博通 鈴木
Hiroshi Mikino
三木野　博
Daiji Sakamoto
坂本　大司
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Hitachi Ltd
Proterial Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Metals Ltd
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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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置、特に、アルミニウム（Ｍ）または
アルミニウム合金のワイヤを用いてなる半導体装置に適
用して効果のある技術に関するものである。
〔背景技術〕
半導体装置用のボンディングワイヤとしては金（Ａ　ｕ
　）またはアルミニウム（ＡＡ）を用いることが考えら
れる。
そのうち、金は耐食性が良好である等の利点を有するが
、コストが非常に高くつくという問題がある。
一方、アルミニウムはコストは安い反面、耐食性が悪く
、特に、いわゆるレジンモールド型パッケージに適用し
た場合、ワイヤの腐食を起こし、信頼性が低下してしま
う上に、機械的強度が金ワイヤに比べて弱いという問題
がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、アルミニウム系ワイヤの耐食性を向上
させ、半導体装置の信頼性を高めることのできる技術を
提供することにある。
本発明の他の目的は、アルミニウム系ワイヤの一耐食性
のみならず、機械的強度も向上させ、半導体装置の信頼
性をより高めることのできる技術を提供することにある
。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。
すなわち、ワイヤを０．０５〜３，０重量％の鉄と、０
．０５〜３．０重量％のパラジウムとからなる群より選
択された少（とも１つの元素を含有するアルミニウム合
金ワイヤとすることにより、ワイヤの耐湿性を向上させ
ることができる。
また、ワイヤを０．０５〜３．０重量％のニッケルと、
０６０５〜３．０重量％の鉄と、０．０５〜３．０重量
％のパラジウムとからなる群より選択された少くとも１
つの元素、および０．５〜３．０重量％のマグネシウム
と、０．５〜３．０重量％のマンガンと、０．５〜３．
０重量％のシリコンとからなる群より選択された少くと
も１つの元素を含有するアルミニウム合金ワイヤとする
ことにより、ワイヤの耐湿性と同時に機械的強度も向上
させることができるものである。
〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である半導体装置の断面図で
ある。
本実施例の半導体装置は、たとえば４２アロイまたは銅
合金等よりなるタブ１上に、シリコン（Ｓｉ　）等のベ
レット２を接着、共晶等で取り付け、そのペレット２の
ポンディングパッド（電極）トリードのインナーリード
部３（外部導電部）とをワイヤ４で電気的に接続し、リ
ードフレームのアウターリード部５を除いて樹脂６で封
止したデュアルインライン型の樹＠封止ノくツケージ構
造よりなる。
本実施例のワイヤ４はそのｔｌｉ性を向上させるため、
アルミニウムを主成分とするワイヤ中に、０．０５〜３
．０重量％の鉄（Ｆｅ）と、０．０５〜３．０重蓋％０
パラジウム（Ｐｄ　’）とからなる群より選択された少
くとも１つの元素を含有させたアルミニウム合金とされ
ているものである。
このようにアルミニウムワイヤ中に鉄また＆まノ（ラジ
ウムの少くとも１つの元素を所定割合で含有させること
によりワイヤの耐湿性を向上させること力１できる理由
は次のとおりである。代表的な耐食性の試験方法である
ＭＩＬ８８３Ｂ等の高温高湿試験にお〜・て、水分Ｈ！
０の水素は原子状水素Ｈとなる。原子状水素Ｈは小さい
ため、アルミニウムの結晶粒界に容易に浸入する。原子
状水素Ｈが反応し合し・ガス状水素Ｈ７となると体積が
膨張し結晶粒界を押し拡げる。
この押し拡げられた結晶粒界から腐食が進行する。
一方、鉄または）（ラジウムを含むアルミニウムワイヤ
においては、アルミニウムの結晶粒内に含まれる鉄また
はパラジウムの解媒作用によって、原子状水素Ｈの結合
反応が促進される。この結果、原子状水素Ｈはアルミニ
ウムの結晶粒界に浸入することな（、アルミニウムの表
面でガス状水素Ｈ１となる。したがってワイヤが腐食し
難（なる。言い換えれば鉄またはパラジウムの働きによ
りアルミニウム合金ワイヤ中へのＨ１吸蔵が抑制され、
粒界腐食が防止されているものと考えられる。
次に、本発明者がワイヤ組成とワイヤの性質との関連性
について実験した結果を表１により示す。
この表Ｉにおいて、縦軸方向はワイヤの組成を示す。た
とえばＡｆｆｌ−０，０５Ｆｅは０，０５重量％のＦｅ
を含有するアルミニウムワイヤを示す。横軸方向は、水
蒸気圧２気圧、１２１℃中にワイヤアイプ・ナイン（９
９，９９９％）のものを使用している。
表　１ 〔実施例２〕 本発明の第２の実施例においては、ワイヤ４は０．０５
〜３．０重量％のニッケルと、０．０５〜３．０重量％
の鉄と％　０．０５〜３．０重量％のパラジウムとから
なる第１の群より選択された少（とも１つの元素、およ
び０．５〜３．０重量％のマグネシウムと、０．５〜３
．０重量％のマンガンと、０．５〜３．０重量％のシリ
コンとからなる第２の群より選択された少くとも１つの
元素を含有するアルミニウム合金ワイヤとされる。これ
により、ワイヤの耐湿性と同時に機械的強度も向上させ
ることができる。
すなわち、ニッケルは鉄、パラジウムと同様にアルミニ
ウムワイヤの耐湿性を向上させるものであり、これらを
所定割合で添加することによりアルミニウムワイヤの粒
界腐食を防止することができる。
それと同時Ｋ、マグネシウム、マンガン、シリコンを所
定割合で添加することにより、アルミニウム系ワイヤの
機械的強度を向上させることができ、ワイヤの折れやレ
ジン流れ等に起因する断線あるいはショート不良等を防
止することが可能である。
すなわち、第２図に示されるように、マグネシウム、マ
ンガン、シリコンを前記した割合で添加すると、ワイヤ
の機械的強度が増大し、製品の信頼性を向上させること
ができる。
第２図において、横軸はワイヤ組成を示し、たとえばｒ
ｏ、５ＰｄＪは０．５重量％のＰｄを含むｉからなるワ
イヤであることを示す。縦軸は下段がアニール前、上段
がアニール後の引張荷重により破断したときのワイヤ破
断荷重〔？〕を示している、ここで、アニールとは、ワ
イヤに対してたとえば４００〜５００℃の高温が２〜１
０分加えられることを表す。４００℃〜５００℃で２〜
１０分のアニールは、セラミックパッケージに封止され
た半導体装置では避けることができない。たとえば封止
材として低融点ガラスを用いた場合は、４００〜５００
℃　２〜１０分であり、ガラスフリットシールによった
場合も４００〜５００℃、２〜１０分金−錫（Ａｕ−８
ｎ）を用いて金属キャップで封止した場合２００〜３０
０℃、２〜１０分である。これにより、アルミニウムワ
イヤは必然的にアニールされる。前記温度は、ワイヤの
材質にもよるが、アルミニウムワイヤの再結晶温度又は
これに近い温度となる。本発明者の検討によれば、アニ
ール前のワイヤの強度は加工度および材質に依存する。
また、アニール後のワイヤの強度はワイヤの材質のみに
依存する。再結晶温度に近い温度でアニールされている
ためにワイヤの履歴には依存しない。
本発明者がワイヤ破断強度について研究を重ねたところ
、ワイヤの伸線（線引き加工）における初期強度、言い
換えればアニール前の強度は直径３０ミクロンのワイヤ
あたり約２０グラム（？）以上必要であり、またアニー
ル後の強度は約６グラム以上必要であることを解明した
。
したがって、セラミックパッケージを用いた半導体装置
では、アニール前後のワイヤ強度を考慮し【ワイヤが選
択される。樹脂封止型半導体装置では、封止の温度が約
１７０〜１８０℃と低く封止後もワイヤ強度が多少小さ
くなる程度であり、アニール後のワイヤ強度はあまり問
題にならない。
〔効果〕
（１）ワイヤが０．０５〜３．０重量％の鉄と、０．０
５〜３．０重量％のパラジウムとからなる群より選択さ
れた少くとも１つの元素を含有するアルミニウム合金ワ
イヤであることにより、これらの元素の持つ触媒作用で
原子状水素（Ｈ）がワイヤのアルミニウム粒界を伝って
ワイヤ中に入って来ることを阻止できるので、ワイヤの
耐湿性を向上させることができる。
（２）　ワイヤが０．０５〜３．０重量％のニッケルと
、０．０５〜３．０重量％の鉄と、０．０５〜３．０重
量％のパラジウムとからなる群より選択された少くとも
１つの元素、および０．５〜３．０重量％のマグネシウ
ムと、０．５〜３．０重量％のマンガンと、０．５〜３
．０重量％のシリコンとからなる群より選択された少（
とも１つの元素を含有するアルミニウム合金ワイヤであ
ることにより、ワイヤの耐湿性と同時に機械的強度も向
上させることができ、ワイヤの折れやレジン流れ等に起
因する断線あるいはショート不良等を防止することがで
きる。
（３］　前記（１１，（２１により、アルミニウムを主
成分とするワイヤを樹脂封止型の半導体装置に適用して
も高い信頼性を得ることができるようになり、アルミニ
ウム系ワイヤの低コスト性を有効に活かすことが可能と
なる。
（４）前記（１）、（２）により、アルミニウム系ワイ
ヤのポールボンディング技術を樹脂封止型半導体装置に
容易に適用することができる。
以上本発明者によっ℃なされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
たとえば、ワイヤの材料組成は前記したものに限定され
るものではなく、他の様々な組成のものを用いることが
できる。
また、ワイヤはたとえばアルミニウム合金の再結晶温度
から咳再結晶温度プラス１５０℃の範囲の温度で熱処理
して再結晶させたものを用いれば、ワイヤの折れ曲がり
のない正常なルーピング形成がよ′り確実となる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるＤＩＬＰ型パッケー
ジよりなる半導体装置に適用した２　場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、たとえば、サ
ーディツプ型、積層セラミック型、チップキャリア型等
、アルミニウムを主成分とするワイヤを用いるものであ
れば、各種パッケージよりなる半導体装置に広く適用で
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例である半導体装置の断面図、 第２図はそのワイヤの材料組成と強度を示す図である。 １・・・タブ、２・・・ベレット、３・・・インナーリ
ード部（外部導電部）、４・・・ワイヤ、５・・・アウ
ターリード部、６・・・樹脂。 第　１　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、アルミニウム系のワイヤを用いてペレットと外部導
    電部とを接続してなる半導体装置において、ワイヤが０
    ．０５〜３．０重量％の鉄と、０．０５〜３．０重量％
    のパラジウムとからなる群より選択された少くとも１つ
    の元素を含有するアルミニウム合金ワイヤであることを
    特徴とする半導体装置。 ２、半導体装置が樹脂封止型の半導体装置であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、アルミニウム系のワイヤを用いてベレットと、外部
    導電部とを接続してなる半導体装置において、ワイヤが
    ０．０５〜３．０重量％のニッケルと、０．０５〜３．
    ０重量％の鉄と、０．０５〜３．０重量％のパラジウム
    とからなる群より選択された少くとも１つの元素、およ
    び０．５〜３．０重量％のマグネシウムと、０．５〜３
    ．０重量％のマンガンと、０．５〜３．０重量％のシリ
    コンとからなる群より選択された少くとも１つの元素を
    含有するアルミニウム合金ワイヤであることを特徴とす
    る半導体装置。 ４、半導体装置が樹脂封止型の半導体装置であることを
    特徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体装置。
JP59032435A 1983-09-28 1984-02-24 半導体装置 Pending JPS60177667A (ja)

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IT19571/85A IT1183375B (it) 1984-02-24 1985-02-20 Dispositivo a semiconduttori comprendente una pallina, fili conduttori e porzioni conduttrici esterneche sono collegate alla pallina mediante tali fili conduttori
GB08803057A GB2200135B (en) 1984-02-24 1985-02-22 Semiconductor device
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DE19853506264 DE3506264A1 (de) 1984-02-24 1985-02-22 Halbleitervorrichtung
FR858506994A FR2561445B1 (fr) 1984-02-24 1985-05-09 Fils de connexion d'une pastille semi-conductrice, notamment encapsulee sous resine
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US07/067,969 US4845543A (en) 1983-09-28 1987-06-29 Semiconductor device and method of manufacturing the same
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02274008A (ja) * 1989-04-17 1990-11-08 Hitachi Ltd 固体電子装置、その製造方法、及びそれを利用した装置
WO2022168789A1 (ja) * 2021-02-05 2022-08-11 日鉄マイクロメタル株式会社 Ａｌ配線材
WO2022168787A1 (ja) * 2021-02-05 2022-08-11 日鉄マイクロメタル株式会社 半導体装置用Ａｌボンディングワイヤ

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