JPS60236253A - 半導体用ボンデイング細線 - Google Patents

半導体用ボンデイング細線

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JPS60236253A
JPS60236253A JP59093196A JP9319684A JPS60236253A JP S60236253 A JPS60236253 A JP S60236253A JP 59093196 A JP59093196 A JP 59093196A JP 9319684 A JP9319684 A JP 9319684A JP S60236253 A JPS60236253 A JP S60236253A
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wire
bonding
alloy
semiconductor
phi
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Shoji Shiga
志賀　章二
Toru Tanigawa
徹 谷川
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Furukawa Electric Co 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】 本発明は中溝体用ゲンディング細線の改良に関するもの
でｓｂ、高性能で経済的な中溝体用メンディング細線を
えんとするものである。
ＩＣやハイブリッドＩＣなどの集積回路ヰ導体やトラン
ジスター々どの個別中導体においてはＳｔチップなどの
中導体素子上に形成された回路電極とリードフレームや
基板リードとの電気接続にＡｕやＡｔ−１％Ｓｌなどの
細線が使用されている。Ａｕ線は超音波を併用する熱圧
着法で高速度にゲンドされ且つ耐食性を有する。しかし
、高価であると共に封止レジンとの密着性が劣るため核
レジンとの僅かな間隙部が外気水分の中溝体素子に達す
る通路を形成するという欠点を有する。又他方Ａｔａは
安価であると共に従来超音波ウェッジビンディングに加
えて雰囲気熱圧着法も開発され高速デンディングも実現
した。
しかしレジン封止において不可避的な水分の浸入による
腐食をうけやすいという重大な欠陥を有するものであっ
た。デンディング線の腐食唸り−ク電流の増加となり断
線に至るものであった。
近時、手導体は小型高密度化の傾向にあり、且つ経済的
なレジン封止がより志向されるため上記の如く水分など
に起因する信頼性の障害問題と共に経済性がより重大な
影響を及ｆ！すようＫなってきた。
本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究を行った結果、信頼
性の高い中溝体を高能率にしかも経済的にえんとするも
のである。即ち本発明は中溝体素子と外部リードとを接
続する？ンディング細線において、少くとも０．０３〜
２０チの狗を含有するＣｕ合金にして且つ０．０１〜０
．１ｍｘφの細線からなるものである。
本発明においてＣｕ　−Ｍｇ合金を使用する理由は、高
い導電率を有し且つ高温においても強度を保持しうるた
めであり、純Ｃｕ線よりもボンディング細線として好適
である。又Ｍｇの含有量を０．０３〜２．０％に限定し
た理由は０．０３１未満の場合にはその軟化温度が向上
せず純Ｃｕの軟化温度と同程度のものをうるためであり
、又２．０チを超えた場合には導電率が低下してボンデ
ィング細線として不適当なものとなるためである。
なお望ましくは０１〜１．０％の範囲が好ましい。
従ってＣｕ　−０，０３〜２．０　％　Ｍｇ合金は耐熱
性に優れ軟化温度３００〜５００℃程度を有し且つ導電
率も９０〜９９　％　ｌＡＣ３を保持しうるものである
。このことは高速度のボンディングに好適な結果をもた
らすものである。即ち雰囲気熱圧着メンディングではリ
ードフレーム又は基板リードは非酸化性雰囲気中におい
て３００℃前後に加熱されたホットプレート上に保持さ
れ、ボンディング細線は電気アークなどにより先端部を
融解してＳ＋チップ上に融着され、他端をリード側に超
音波圧着されるので該細線は２００〜３００℃に数分間
保持され、ビンディング近傍は３００℃又はそれ以上に
加熱される。従って純Ｃｕ線を用いた場合には軟化して
強度が低下する。この傾向は特にビンディング部近傍が
著しく、その結果ボンディング部の線がのびて破断する
。しかし本発明における合金を使用した場合にはこの欠
陥はなく特にＭｇが０１％以上含有した合金は優れてい
る。更に本発明における合金線を使用した場合、前記の
電気アークによる融解時にＡｔ、、０．製などのセラミ
ック製キャピラリーを有するビンディングチップの目結
シをおこし難く作業上のトラブルを防止すると共に融解
メールが小さく高密微細化するＳ１チツプ等の素子回路
へのボンディングにとっては好都合でおることはいうま
でもない。
又本発明における合金線の線径について０．０１〜０．
１龍φに限定した理由は、０．０１１１１１１φ未満の
場合には該線に十分な強度を附与することが出来ずボン
ディングが困難であり、又０．１　ｙｓｗ、φを超えた
場合にはビンディング部が過大となりチップやリードフ
レーム側の電極サイズに合致せず共に実用性に欠けるも
のである。
而して本発明における合金線の価値は、経済的に大量生
産されているレジン封止の中溝体においてリードフレー
ムとして熱拡散性が高く且つ安価なＣｕ系の材料が増々
使用される傾向と相俟って増大されることである。従来
はコバールやＮｌ　−Ｆｅ合金ＫＡｕやＡｇメッキを施
した後、Ａｕ線をメンディングしていたのに対し前記の
如き雰囲気メンディングの活用にょシ上記の貴金属メッ
キを省略してＣｕ系フレームに直接Ｃｕ合金線をボンデ
ィングしうるので経済的であると同時に同種金属の接合
であるので接合強度や長期使用時の信頼性が高い。この
ことはＡｕ線をＣｕフレームに直接ボンディングした場
合におこる拡散劣化、所謂パープルプレーｆ　（Ｐｕｒ
ｐｌｅ　Ｐｌａｇｕｅ）や電食腐食の例をあげれば明瞭
である。このことは生導体・母ツケージにおける信頼性
と経済性とを両立する目的で志向されているモノメタル
化（Ｍｏｎｏｍｅｔａｌｌ　ｉｅ）の方向と一致してい
る。かかる見地から素子（チップ）上の回路電極はＡｔ
蒸着が一般的であるので、Ｎｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等のバリヤ
ーを介在せしめてＣｕを蒸着して電極表層とすることに
より上記のモノメタル化が達成できる。
なお本発明における合金線としてＣｕ　−Ｍｇ合金に更
にＺｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｔ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｔ等を加えて
もよい。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例（１） 第１表に示す組成の合金を熔解鋳造して２５ｎ角鋳塊を
切削仕上げ各面を３　＋ｕ切削してから熱間ロールで６
朋φに仕上げ、冷間伸線を行って０．０２０ｍｇまで伸
線した。冷間伸線においては平均量割りを約１５　％　
Ｒｅｄ　ｎ／ｄｉｅとし１ｏφ。
０、５φ、　０．１５φ、０゜０６φで６００℃Ｘ１５
ｍ１ｎ中間焼鈍を行って、本発明合金線をえた。
斯くして得た合金線について超音波熱圧着ビンディング
特性を試みるために銅系のリードフレームであるＣｕ−
２，４Ｆｅ−０，０ＩＰ合金条（０，２０ｔｘ３０朋）
を用いてマニュアル型ボンダーで２５個のループにボン
ドしてからゾルテスターで？ンド強度及び導電率を測定
した。
その結果雌第２表に示す通シである。
なおビンディング条件としては雰囲気１０％Ｈ２−Ｎ２
、プレート温度３２０℃、メンディング圧力６ｓｇ（、
ｙ−ル）、９０ｇ（スイッチ）である。
第　１　表 第　２　表 上表よシ明らかの如く本発明品はメンディング強度に優
れ且つ高導電率を有し熱拡散性にも優れている。なおム
５〜煮６は導電率において５０％ｌＡＣ３以上の小さい
値であるがこれはより強度を主観として熱伝導をあまシ
問題としない集積度の低いヰ導体に適している。
以上詳述した如く本発明による細線は従来のＡｕ線やＡ
ｔ線に比して特性上優れておシ、特にＣｕ系のリードフ
レームやＣｕ回路基板を用いる生導体において高信頼性
を発揮しうるものである。又経済的に単位長さのＡｕ線
に比して数分の１以下の如き安価でおる。更に伸線加工
を容易に行うことが出来るのでＡｔ線よシも低価値であ
ることも明白である。従ってキ導体工業において強くめ
られている経済性と信頼性とを共に具備しうる等顕著な
効果を有する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 牛導体素子と外部リードとを接続するぎンディング細線
    において、少くとも０．０３〜２．０−のＭｇを含有す
    るＣｕ合金にして且つ０．０１〜０、．１ｇｇφの細線
    からなることを特徴とする中溝体用がンディング細線。
JP59093196A 1984-05-10 1984-05-10 半導体用ボンデイング細線 Pending JPS60236253A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6120693A (ja) * 1984-07-06 1986-01-29 Toshiba Corp ボンデイングワイヤ−
JPH0231438A (ja) * 1988-07-20 1990-02-01 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法。

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