JPS6160842A - ボンデイングワイヤ− - Google Patents

ボンデイングワイヤ−

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JPS6160842A
JPS6160842A JP59179976A JP17997684A JPS6160842A JP S6160842 A JPS6160842 A JP S6160842A JP 59179976 A JP59179976 A JP 59179976A JP 17997684 A JP17997684 A JP 17997684A JP S6160842 A JPS6160842 A JP S6160842A
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JP
Japan
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wire
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Keizo Kazama
風間　敬三
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子と外部リードとの電気的接続に用い
られるボンディングワイヤーに関する０〔従来の技術〕 半導体装置の組立において、半導体素子と外部リードを
金属線でボンディ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）ボンディングキャピラリーを通した金線の先端を電
気的に又は水素炎により熔融してボールを形成する過程
１（２）該ボールを半導体素子上の電極にキャピラＩＪ
　＋で押し付けて接合せしめるボールボンド過程、（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
破断した後キャピラリーを半導体素子上に移動させる過
程、から成っており、全過程は２００〜３００　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グーによっ
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９９．９９％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グ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、
−良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Ｃ＆％Ｂｅ
を微量添加した金合金線が提案されている　（特開昭５
３−１０５９６８号公報、特開昭５３−１１２０５９号
公報）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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者はＣ＆、Ｂθ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、希土類元素や硼素、ストロ
ンチウム、マグネシウム１ビスマス・ニッケルを併せて
含有せしめることにより強度のバラツキが少ない極めて
優れたボンディングワイヤーを供せんとするものである
。
〔問題点を解決するための手段〕
即ち、本発明のポンディングワイヤーは純度９９．９９
重量％以上の金に、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０．００
０１〜０．０１重量％と、硼素、ストロンチウム、マグ
ネシウム、ビスマス、ニッケルからなる第２の元素群か
ら選ばれた少なくとも一種を０．０００５〜０．０１重
量％とを含有せしめた金合金線とした点に特徴がある。
〔作用〕
希土類元素は原子番号５７〜７１の元素であるが、これ
らの元素と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。
ところが硼素、ストロンチウム、マグネシウム、ビスマ
ス、及びニッケルからなる第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０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の群の元素が共存すると、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１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０．０１重量％以下とす
る必要がある。又、第１の群の元素含有率が０．０００
１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０．０００１〜０．０１重瓜％とする必要がある。
第２の群の元素の含有率は帆０００５重量％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ＯＯ，
０１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なうので、第２の群
の元素は０．０００５〜０．０１重量％とする必要があ
る。第１群の元素含有率を０．０００５〜ｏ、ｏｏｓ重
量％及び第２群の元素含有率を０．００１〜０．００５
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ＦＩｅ　％　Ｓ
ｉ、ＰＰｂＳｏｕＸＡ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。
本発明のポ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
、鋳造後鍛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。
〔実施例〕
金属湯としてファイブナ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、硼素
、ストロンチウム、マグネシウム・ビスマス、ニッケル
からなる第２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０．０２５４Ｍ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（Ｉｊ
）が４％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）破断伸び率、２５０Ｃに加熱下の破断
強度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、伸び率は試料数５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。下表中黒１〜１２は実施例、厘１３〜１８は比較
例である。
下表の結果から、硼素、ストロンチウム、マグネシウム
、ビスマス、ニッケルからなる第２の群の元素を含まな
い金合金線は強度のノくラツキが非常に大きいこと、第
２の群の元素を含有することによりこのパラツギが顕著
に改舌されると共に熱間強度も改善されていることが判
る。
表の＆１〜１２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０〔発明の効果〕 本発明のホ゛ンデイ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１高速ボンダ
ー用ワイヤーとして極めて優れている。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）イッ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０．０００１〜０．０
    １重量％と、硼素、ストロンチウム、マグネシウム、ビ
    スマス、ニッケルからなる第２の元素群から選ばれた少
    なくとも一種を０．０００５〜０．０１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。
JP59179976A 1984-08-29 1984-08-29 ボンデイングワイヤ− Pending JPS6160842A (ja)

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