JPS62218539A - ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 - Google Patents

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ボンディングワイ
ヤ用アルミニウム合金に関するものである。

（従来の技術及び問題点） 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、ワイヤボ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Ａｌ線で多くはＡ
ｕ線である。Ａｕ線は酸水素炎や放電などで接続部にボ
ールを形成させて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Ａ１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。またＡｕの価格が
不安定である。

一方Ａｌ線は従来１重量％Ｓｉ含有のものを使用してい
るが、接続部に良好なボ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主に行な
われている。しかしポールボンディングに比ベラエツジ
ボンディングはボンディングの方向の自由度がないこと
、及び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Ａｌ線
が現在値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、耐
食性を向上させコストを低減し得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。

本発明は、Ｍｇ０．８〜１．７　重量％とＴｉＯ，００
８〜０．０５　重量％を含み残部が本質的にＡｌよりな
ることを特徴とするボンディングワイヤ用アルミニウム
合金である。

本発明において合金中のＭｇは線材強度を高め伸線加工
を良好にしボンディング強度を向上させるほか、耐食性
も向上させ、またボンディング後のルーピングの特性を
向上させる効果がある。Ｍｇ量を０．８〜１．７重量％
と規定したのは、０．８重量％未満では線材強度、伸線
加工性、ボンディング強度の改善、耐食性の向上に効果
がなく、１．７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く、逆に線材、ボンディング強度
が劣化なボールを形成し、ボンディングを向上させ、耐
食性も向上させる。Ｔｉ量を０．００３〜０．０５重量
％と規定したのは、０．００３重量％未満ではボール形
成能改善、ボンディング強度の向上や耐食性の向上に効
果がなく、０．０５重量％を越えるとボール形成部改善
効果が飽和するとともに、伸線性が悪くなりボンディン
グ強度が低下する。

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４ｏμｍ前後の極細線と
して優れた伸線性、ポールボンディング性を得ることが
出来る。

（実施例） 第１表に示す種々の組成のＡ１合金を溶解鋳造し熱間押
出後、皮剥、伸線、中間軟化の工程を経て直径４０μｍ
のボンディングワイヤにした。ＮＯ，１〜８は本発明例
、１１１１１９〜１２は比較例、陽。１３は伸線加工性
、耐食性について調査した結果を第１表に示す。ボンデ
ィング強度は第１図に示すボンディングワイヤ２を放電
方式のポールボンダーにて半導体素子４のチップ電極３
と外部リードフレーム１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Ａｌ　−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）の状態を表わ
したものである。第１表より、本発明による１ＶｋＬ１
〜８は比較例、従来例に比べ、ボール形状、ボンディン
グ強度が非常に優れていることがわかる。

また本アルミニウム合金を用いたボンディングワイヤを
パワートランジスタにボールボンディングし第２表のよ
うな信頼性評価テストを行なった。

本アルミニウム合金はＰＣＴ　（８６０Ｈｒまで〕、Ｈ
Ｔ（１０００Ｈｒまで〕、ＢＴ（１０００Ｈｒまで〕、
Ｐｏ、Ｃ（２０ｋＣまで）の信頼性評価テストにおいて
も金線と同様にすべて合格であった。このように本アル
ミニウム合金は金線と同等以上の信頼性を持っているこ
とがわかる。

第　　２　　表 （発明の効果） 上述のような構成され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）Ａ１合金がＴｉ　０．００３〜０．０５重量％と
Ｍｇ０．８〜１．７重量％とを含むため、線材強度を高
め耐食性に優れる。またボ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ボールを形成し、ボンデ
ィング強度が向上する。

（ロ）ポールボンディングによる接続が可能であるため
ボンディングの自由度が向上し、かつボンディング速度
も向上する。又Ａｕ線を使用しないため大きなコスト低
減を計ることができる。

（ハ）信頼性評価でも、当Ａｌ合金ワイヤはＡｕ線と同
等以上の効果が確認された。

一般的にパワー系の２００μｍφ、３００μｍφの純Ａ
ｌ線は耐湿性でＡｕ線に比し劣るとされているが、当合
金ワイヤはＡｕ線と同等以上である。

又、当アルミ合金ワイヤーはＡｕ線における接合部のＡ
ｕ　−Ａ１合金の形成による劣化がないため信頼性上有
利である。（第２表）

【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。 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年５月７２日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第６３３８７号 ２　発明の名称 ボンディングワイヤ用アルミニウム合金＆　補正をする
者 事件との関係　　　　　　特許出順人 住　所１１、　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　
称（２１３）住友電気工業株式会社社　長　　川　　上
　　哲　　部 （他２名） ル代理人 住　　所　　　　大阪市此花区島屋１丁目１番３号住友
電気゛工業株式会社内 （電話大阪　４６１−１０３１） 氏　　名（７８８１）弁理士　　九、ζ７【）哲　　司
０＆　補正命令の日付　　　　　　　、パ′特Ｉ□ 自発補・７Ｅ（６１・ ６、補正の対象 明細書中発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書中東１頁第７行目〜第８行目の間に［３、
発明の詳細な説明」を挿入します。 （２）明細書中第７頁第２表判定条件の欄の第１行目 ｒ　ＶＣＥ　（ＳＡＴ　）熱抵抗ｈＦＥＪ　ヲＦ　ｖＣ
Ｅ（ＳＡＴ）−ａ抵抗、ｈＦＥＪと補正します。 （３）明細書中第８頁第１１行目 「２００μｍｌ　、　８００μｍｌＪを［１５０μｍｌ
　、　２００ｐｍｌ　Ｊと補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ０．００３〜０．０５重量％とＭｇ０．８〜
   １．７重量％を含み残部が本質的にＡｌよりなることを
   特徴とするボンディングワイヤ用アルミニウム合金。