JPS6030158A - ボンデイングワイヤ− - Google Patents

ボンデイングワイヤ−

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JPS6030158A JP58137589A JP13758983A JPS6030158A JP S6030158 A JPS6030158 A JP S6030158A JP 58137589 A JP58137589 A JP 58137589A JP 13758983 A JP13758983 A JP 13758983A JP S6030158 A JPS6030158 A JP S6030158A
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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】 続に用いられるボンデイングワイヤーに関する。
半導体装置の組立において、半導体素子と外部リードを
金１ｆＡＩＩｌａでボンデイングする方式が一般的であ
る。このような金属線として金線及びアルミニウム線が
用いられ、前者は熱圧着で、後者は超音波でボンディン
グされている。金線を用いる熱圧着ボンディングの工程
は大略、（１）ボンディングキャビラリ−を通した金線
の先端を電気的に又は水素炎により溶融してポールを形
成する過程）（２）該ボールを半導体素子上の電極にキ
ャビラリ−で押し付けて接合せしめるポールボンド過程
、（３）キャピラリーを移動して金線ループを形成した
後、外部リード上に金線を押し付は接合せしめるウェッ
ジボンド過程、及び（４）金線を挾んで上方に引張り、
金線を破断した移キャビラリーを半導体素子上に移動さ
ぜる過程、から成っており、全過程は．２００〜３０θ
Ｃの加熱雰囲気中で行なわれる。
このようなボンディング工程はワイヤーボンダーによっ
て手動的又は自動的に行なうことができる。ところでこ
のようなボンディングに使用される金線は性質にバラツ
キがあるとボール形状、ループ形状、接合強度が区々と
なり、半導体装置の信頼性を低下せしめることから純度
が９９．７？％以上の高純度金を用いるようにしている
。然るに近年半導体装置、特に工Ｃの組立コストを低減
するため自動ボンダーの一層の高速化が計られてきたが
、上記高純度金線はこのような高速化に適合し得ないこ
とが明らかになってきた。その理由は高純度金線の機械
的強度特に熱間における破断強度の低い点にあり、キャ
ピラリーの高速移動で金線が引張られた際その引張り力
が金線の破断強度を超えることがあり、そのためボンデ
ィング中に線切れが頻発するからである。又、線切れに
至らず何とかボンディング出来たとしても、−産熱を受
けた高純度金線は著るしく軟化し、ループ形状を保つだ
けの強さを殆んど失なう結果、ループが垂れて（これを
ループタレと称する）素子又は素子を塔載している金属
部に接触し、動作不良の原因となることもある。
このような高純度金線の欠点を解消するためＯａ。
Ｂｅを微量添加した金合金線が提案されている（特開昭
！；３＼−１０３９１，１号、特開昭３３−　／／２０
に９号）これらの金合金線は熱間強度が高純度金線の常
温強度程度あり、これによって高速ボンダーはその性能
を最大限に発揮できるようになった。
本発明者はＯａ、Ｂｅ以外の種々の元素について実験を
重ねた結果、イツトリウム、希土類元素も又同様の効果
をもたらすこと、更にこれにベリリウム、ゲルマニウム
、錫ζ鉛、アルミニウムを併せて含有せしめると強度の
バラツキが減少し極めて優れたボンディングワイヤーが
得られることを見出して本発明に到達した。
即ち、本発明のボンディングワイヤーは純度９９．９？
重量％以上の金に、イツ）　ＩＪウム及び希土類元素か
らなる第１の元素群から選ばれた少なくとも一種を０．
０００／〜Ｑ、０／重量％と、ベリリウム）ゲルマニウ
ム、錫、鉛、及びアルミニウムからなる第コの元素群か
ら選ばれた少なくとも一種を０．０００１〜０．０７重
量％をを含有せしめた金合金線とした点に特徴がある。
希土類元素は原子番号３７〜７／の元素であるが、これ
らの元素をイツトリウムからなる第１の群の元素は何れ
も金合金線の常温強度、熱間強度の向上に顕著な効果が
ある。しかしながらこれらの元素のみを含有する金合金
線は伸線加工中の断線が多い上、強度のバラツキが大き
い。ところがベリリーウム、ゲルマニウム、錫、鉛及び
アルミニウムからなる第２の群の元素を併用すると驚く
べきことに伸線加工中の断線回数が激減し、強度のバラ
ツキが減少すると共に熱間強度が幾分向上することが認
められた。
この原因は、第１の群の元素は金と固溶しにくく、金合
金インゴットを鋳造した際、金の結晶粒界に析出し易い
が、第２の群の元素が共在すると固溶し易くなり、全結
晶粒界に析出しにくくなるためと考えられる。
第１の群の元素の含有率は大きい程常温強度、熱間強度
共に大きくなるが、０．０１重量％を超えるとボール形
状が真球にならなくなるので０．０７重量％以下とする
必要がある。又、第１の群の元素含有率が０．００θ／
重量％未満では強度向上の効果が殆んど無いので、イツ
トリウム及び希土類元素からなる第１の群の元素含・有
率はｏ、ｏｏｏｉ〜θ、０１重量％とする必要がある。
第コの群の元素の含有率は０．０００／重景％未満では
効果が無いが、多い程効果が大きくなる訳でもない。０
．０／重量％を超えるとボール形状の真球度を悪化させ
たり、ボンディング個所の接着力を損うので、第コの群
の元素は０．０θθ／〜０．０／重量％とする必要があ
る。第１群の元素含有率を０．０００３〜０．００５重
量％及び第２群の元素含有率を０．００／〜θ、ＯＯＳ
重量％とするのが一層好ましい。本発明に用いる全原料
は純度９９．９９重量％以上であれば良い。通常フォー
ナインと称する純金中には不純物としてＩｒｅ、Ｓｌ、
Ｍｇｓ　ｐｂＸＯｕ、　Ａｇ等を含んでいる。これら不
純物の含有率は産地により、又メーカーにより一定しな
いので望ましくはファイブナイン（純度９９．９９９重
量％以上）を用いるのが良い。゛本発明のボンディング
ワイヤーは次のようにして製造し得る。即ち、ファイブ
ナインの高純度金と各元素とで先ず母合金を作って含有
率を分析し、該母合金と高純度金の配合比を所望の元素
含有率範囲になるように決め、それぞれ秤量して不活性
ガス雰囲気中又は真空中で熔解し、鋳造後鍜造又は溝ロ
ール等で一定の線径まで圧延した後、順次口径の小さい
ダイスを用いて伸線加工する。
本発明のボンディングワイヤーは常温強度、熱間強度共
に良好でしかも強度のバラツキが小さく、高速ボンダー
用ワイヤーとして極めて優れている。
実施例 全原料としてファイブ−ノーインの高純度金を用い、イ
ツトリウム及び希土類元素からなる第１の群の元素と、
ベリリウム、ゲルマニウム、錫、鉛、及びアルミニウム
からなる第一の群の元素とを種々の割合で含有する金合
金インゴットを作成し、これらに鍛造、伸線加工を施し
て直径θ、θ２夕１１ｖｕｓのボンディングワイヤーを
製造した。伸線後のワイヤーを室温における破断伸び率
（δ）がｌＩ％程度になるように熱処理した後、室温に
おける破断強度（σＢ：破断破断率１．２３θＣに加熱
下の破断強度１破断伸び率を測定した。結果を下表に示
す。表において強度４１．伸び率は試料数３本の平均値
であり、σＢについてはバラツキの程度を比較するため
標準偏差を併記した。
第１表の結果から、ベリリウム、ゲルマニウム、錫、鉛
及びアルミニウムからなる第２の群の元素を含まない金
合金線は強度のバラツキが非常に大きいこと、第一の群
の元素を含有することによりこのバラツキが顕著に改善
されると共に熱間強度も改善されていることが判る。
なお実験Ａ／〜／７のワイヤーを高速ボンダーによるワ
イヤーボンディングに供したところ、ボール形成性が良
く、ループのタレも認められなかった。
第１表

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　イツトリウム及び希土類元素からなる第１の元
    素群から選ばれた少なくとも一種を０．００θ／〜０．
    ０／重量％と、ベリリウム、ゲルマニウム、錫、鉛及び
    アルミニウムからなる第一の元素群から選ばれた少なく
    とも一種を０．０００７〜０．０７重量％とを含有する
    ことを特徴とする残部純度９９．９９重量％以上の高純
    度金からなるボンディングワイヤー。
JP58137589A 1983-07-29 1983-07-29 ボンデイングワイヤ− Granted JPS6030158A (ja)

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