JPS60248858A

JPS60248858A - ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金

Info

Publication number: JPS60248858A
Application number: JP10435384A
Authority: JP
Inventors: Masanori Nishida; 西田　雅典; Minoru Yokota; 稔横田; Kazuo Sawada; 沢田　和夫
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1985-12-09

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）本発明は半導体素子のチップ電極と外部リードフレーム
を電気的接続するために用いられるポンディングワイヤ
用アルミニウム合金に関するものである。

（背景技術）従来、半導体素子のチップ電極と外部リードフレームと
の接続にはワイヤポンディングが多く使われている。そ
の接続に使われているのはＡｕ　線とＡＪ　線で多くは
Ａｕ　線である。Ａｕ　線は酸水素炎や放電などで接続
部にポールを形成させて熱圧着又は超音波熱圧着するポ
ールボンディングにより接続するが、チップ電極のＡＪ
　と金属間化合物を形成し、ボンディング強度の信頼性
に劣る。又Ａｕ　の価格が不安定である。一方、ＡＩ！
線は従来１重量％Ｓｉ　含有のものを使用しているが、
接続部に良好なポール形成が出来難いため、超音波圧接
するウェッジボンディングによる接続が行われている。

しかし、ポールボンディングに比ベラエツジボンディン
グは１回あたり、の溶接所要時間が長く作業性に劣る。

そのためポールボンディングにより接続可能なＡＪ　線
が望まれている。

（発明の開示）本発明は上述の問題点を解決するために成されたもので
、良好なポールを形成し、ポールボンディングによる接
続を可能にすると共に、ボンディング強度を向上し、コ
ストを低減しうる特許請求の範囲に記載のボンディング
ワイヤ用アルミニウム合金を提供せんとするものである
。

本発明において、合金中のＢｅ　は溶融によるポール形
成時にアルミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポ
ールを形成し、ボンディング強度を向上させる。Ｂｅを
０．００２〜０，２　重量％と規定したのは０．００２
重量％未満ではボール形成能改善に効果がな（，０，２
重量％を越えるとその効果が飽和し、又高価となるため
である。又、合金中のＮｉも溶融によるポール形成時に
アルミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポールを
形成し、又ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化を防止
しボンディング強度を向上させるとともに線材強度を高
め、伸線加工性を良好にさせる。Ｎｉを０．５〜３重量
％と規定したのは０．５　重量％未満ではポール形成能
、ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化の防止、線材強
度、伸線加工性、ボンディング強度の改善に効果がなく
、３重量％を越えて添加しても一層の改善効果が期待出
来ず、逆に伸線加工性やボンディング強度が劣化するた
めである。又、合金中のＳ　ｉ＊　Ｍｇ　＋　Ｍｎ　は
線材強度をさらに高めるとともにボンディング強度を向
上きせる効果を有する。ＳｈＭｇｙ　Ｍｎ量を０．５〜
２重量％と規定したのは、０．５重量％未満では線材強
度、ボンディング強度の改善に効果がなく、２重量％を
越えると、それ以上の改善の効果がなくなるだけでな（
、逆に線材強度、伸線加工性、ボンディング強度が劣化
するためである。又、合金中のＺｒ＋　Ｔｉ＋　Ｃｒｔ
　ＶｔＣｕ＋　Ｂのおのおのはポール形成部の近傍の著
しい軟化や脆化を防止してボンディング強度を高めるも
ので、１種以上の合計含有量が、０．０２〜０．５重量
％である必要があり、０．０２重量％未満ではその効果
がなく、０．５重量％を越えると伸線加工性が悪くなり
、製造が困難となるおそれがある。かように構成するこ
とにより、本発明のボンディングワイヤ用アルミニウム
合金は線径３０μｍ前後の極細線として優れた伸線加工
性、ポールボンディング性、ボンディング強度を得るこ
とができる。

（実施例）第１表に示す種々の組成のＡ７１＋　合金を溶解鋳造し
熱間押出後、皮剥、伸線、中間軟化の工程を径で直径３
０μｍのボンディングワイヤにした。１１−１５は本発
明例、＆　１６〜２０は比較例、麗２１は従来例である
。これらのボンディングワイヤをボール形成能、ボンデ
ィング強度、ループ形成状態、伸線加工性、耐食性につ
いて調査した結果を第２表に示す。ボンディング強度は
ボンディングワイヤを放電方式のポールポンダにて半導
体素子のチップ電極と外部リードフレームの間をボンデ
ィングして線の中央において破壊試験をした時の強度を
従来のＡ７−１．０重量％Ｓｉ合金の場合を１．０　と
して相対値で表わしたものであり、ループ形成状態は半
導体素子のチップ電極と外部リードフレームの間に接続
された時のボンディングワイヤが形成する円弧（ループ
ンの状態を表わしたものである。

第２表より、本発明によるｍ１〜１５は比較例、従来例
に比べ、ボール形状又はボンディング強度が非常に優れ
ていることがわかる。

（発明の効果）上述のように構成させた本発明のボンディングワイヤ用
アルミニウム合金は次のような効果がある。

（イ）ＡＩ　合金がＢｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％と
ＮｉＯ，５〜３重量％を含むため、ポール形成時にアル
ミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポールを形成
し、又ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化を防止し、
ボンディング強度を向上させるとともに、線材強度を高
め、伸線加工性を良好にさせる。

（ｏ）　ＡＩ！合金がＢｅ　Ｏ，０（Ｌ２〜０．２重量
％とＮｉＯ，５〜３重量％に加えて、Ｓｉｎ　Ｍｇ＊　
Ｍｎ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０，５〜
２重量％を含むので前項（イ）の効果がさらに向上する
。

（ハ）Ａ１合金がＢｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮ
ｉＯ，５〜３重量％に加えて、ｚｒ、　Ｔｉｔ　Ｃｒ＋
　ｖｌ　Ｃｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の
合計がｏ、０２〜０．５重量％を含むのでボール形成部
近傍の著しい軟化や脆化がさらに防止され、前項（イ）
の効果がさらに向上する。

に）Ａ７合金がＢｅ　Ｏ，００２−０，２重量％とＮｉ
Ｏ，５〜８重量％に加えて、Ｓｉｎ　Ｍｇｌ　Ｍｎ　か
ら選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量％
を含み、さらにＺｒ＋　Ｔｉｔ　Ｃ１ｖ、　Ｃｕｔ　Ｂ
　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０，０２〜０
．５重量％を含むので前項（イ）の効果がさらに一層向
上する。

（ホ）ポールボンディングによる接続が可能であるため
、ボンディング速度が向上し、又Ａｕ　線を使用せず、
かつボンディング強度が向上するため信頼性が向上し、
コストを低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体素子のチップ電極と外部リードフレーム
の間を接続した例を示す断面図である。図中１・・・リードフレーム、２・・・ボンディングワ
イヤ、３・・・電極、４・・・半導体素子を示す。

Claims

【特許請求の範囲】（１）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
５−３重量％を含有し、残部が本質的にＡＩ！　よりな
ることを特徴とするポンディングワイヤ用アルミニウム
合金。ｆ２）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
５〜３重量％を含有し、かつＳ　ｉ　ｙＭｇ　＋Ｍｎ　
から選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量
％を含有し、残部が本質的にＡｌ　よりなることを特徴
とするポンディング”Ｍ用アルミニウム合金。（３）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉＯ，５
〜３重量％を含有し、かつＺｒ　＋　Ｔｉｒ針ｓ　Ｖｔ
　Ｃｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が
０．０２〜０．５重量％を含有し、残部が本質的にＡＪ
　よりなることを特徴とするポンディングワイヤ用アル
ミニウム合金。（４）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
５−３重量％を含有し、かつＳｉｒ　Ｍｇｅ　Ｍｎ　か
ら選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量％
を含有し、さらに、Ｚｒｔ　Ｔｉｅ　Ｃｒ＋　Ｖｔ　Ｃ
ｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０．
０２〜０．５重量％を含有し、残部が本質的にＡｌ　よ
りなることを特徴とするポンディングワイヤ用アルミニ
ウム合金。