JPS62287636A - 半導体素子結線用細線 - Google Patents

半導体素子結線用細線

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JPS62287636A
JPS62287636A JP61132567A JP13256786A JPS62287636A JP S62287636 A JPS62287636 A JP S62287636A JP 61132567 A JP61132567 A JP 61132567A JP 13256786 A JP13256786 A JP 13256786A JP S62287636 A JPS62287636 A JP S62287636A
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OPTIC DAIICHI DENKO 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】 ３、発明の詳細な説明 （発明の利用分野、対象） 本発明は、半導体素子上の電極と外部リードとの結線に
用いる半導体素子結線用細線に関する。
（従来技術） ＩｃやＬＳＩ等の半導体素子において、例えば第２図に
示すようにＳｉ半導体チップｌの電極２と外部リードフ
レーム３とを結線用細線４で電気接続するようになって
いるが、この接続は作業性に優れたボールボンディング
法が主に用いられている０本方法は第１図に示すように
このボンディング法に用いられるキャピラリ５の先端部
に結線用細線４を露出させて、その先端部を電気アーク
あるいは水素アークにより加熱させてボール６を形成し
、これを第２図に示すように半導体チップｌの電極２に
熱圧着により接続し、次に弧を描くように細線４を延ば
し、外部リードフレーム３に細線４の一部を圧接し、切
断するようにしたものである。
従ってこの種結線用細線４としては、高導電性を維持で
きること、上述のように半導体素子の電極への圧着に用
いるキャピラリ５との接触時に細粉がキャピラリに付着
して細粉詰まりを起こさせないようにすること、高導電
性を維持できること、上記電極に充分に均一に圧接する
よう安定したボール６に形成されること、ボール６の電
極への接着強度が高いこと、結線用細線４が上記電極２
と外部リードフレーム３と接続されたとき弧を描くよう
、即ちループ状につながれること（このループ線が第２
図で一点鎖線で示すように寝すぎるとボール６の根元で
断線されやすい）、などが要求される。
ところで従来は、半導体素子結線用細線として、銅の物
理的特性を利用し、これにＢｅ＋　Ｓｎ、　Ｚｎ、　Ａ
ｇ＋Ｚｒ、　Ｃｒ、　Ｆｅ等を０．１〜Ｚｆｆｉ量９Ａ
添加した銅合金が提案さられているが、これをポールボ
ンディング法にて使用した場合次のような欠点があった
。
まずＳｉ素子上に銅合金ポールを熱圧着する際、銅合金
ボールの硬さが必要以上に大きいため、素子電極面にク
ランクを生じる。
銅合金ボールの硬さを小さくするために、熱圧着温度あ
るいはキャピラリ温度を上げるとループ線が寝すぎて良
好なループ形成性をもたすことが不充分になり断線の原
因となる恐れがある。
また銅合金のほとんどを占める銅の細粉がキャピラリに
接触する際に多く発生し、キャピラリの銅粉詰まりを起
こし結線作業上支障をきたす事態がある。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は銅の物理的特性を失うことなく、これを
最大床に生かし、かつポールボンディングに通した硬さ
で、その作業性に優れた半導体素子結線用細線を提供し
ようとするものである。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の第１は、純度９９．
９９９ｉ量％以上のＣｕを素材料とし、これにＭｎとＣ
ｏを各々１０〜１１００ｐｐ含有してなる構成を採用す
るものである。
そして第２の発明は、純度９９．９９９重量％以上のＣ
ｕを素材料とし、これにＭｎとＣＯを各々１０〜ｌｏｏ
ｐｐｍ含有し、かつＡｔおよびＭｇの内から選ばれた７
種を３０〜ｌｏｏｐｐｍ含有してなる構成を採用するも
のである。
（作　用） 銅の純度を９９．９９９重量％以上としたのは、結線用
細線の変形挙動を金線の場合に可能な限り近づけ、圧着
時にＳｉ半導体素子を損傷することなく充分安定であり
、高導電性と信頼性に優れた接続を得るためで、９９．
９９９重ｆｆｉ％未満では、まれにＳｉ半導体素子にク
ラックを生じさせやすいことがわかっている。
またこの高純度のＣｕにＭｎとＣＯをそれぞれ含有させ
たのはＭｎは銅合金のボールが熱圧着されるとき銅合金
ボールの軟化温度を低下させ半導体素子の損傷を軽減す
る作用があり、ＣＯは他の金属元素に比べて格段にＣｕ
との新和性が高く、これによって銅系の外部リードフレ
ームとの接合性が非常に良くなるからである。
またＭｎ及びＣｏの含有量を１０〜１００ｐｐｍ１とし
たのは、１０ｐｐｍ未満ではワイヤ（細線）の強化度が
不充分であり、また１１００ｐｐ以上では銅合金のボー
ルが硬くして半導体を損傷することになり、いずれも本
発明の効果を期待することができないからである。
また第２発明において、第１発明の構成要件に更にＡｌ
またはＭｇを添加するようにしたのは両金泥元素ともＣ
ｕの耐酸化性に寄与し、酸化皮膜の発生しない真球度の
高い銅合金ボールを形成し、ボンディング性が安定する
からである。
更にＡ１またはｈｇの含有量を３０〜１１００ｐｐに限
定したのは、高導電性を有し且つ高温強度を保持しうる
ためであり、ＡｌまたはＭｇの含有量が３ｏｐｐｍ以下
では銅合金の軟化温度が向上せず純Ｃｕの軟化温度と同
程度のものとなり、１１００ｐｐを超えた場合には導電
率が低下し、かつ銅合金ボールが硬くなりすぎ半導体素
子を損傷しやすいからである。
従って第１発明のＣｕ合金−３０〜１１００ｐｐ　Ａｌ
またはｈｇ金合金耐熱性に優れた軟化温度３００〜５０
０℃程度を有し且つ高導電性を保持する。
一般に熱圧着ボンディングでは外部リードフレームはＡ
ｒガスなど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、結線用細線は電
気アークなどにより先端部分を融解してＳｉチップ上に
融着され、（ｌ！！端は外部リート（則に圧着されるの
で該細線は２００〜３００℃に数分間保持される。従っ
て純Ｃｕ線を用いた場合には軟化して強度が低下し破断
するが、これに対し本発明において前述の特性を有する
ため結局高速度のボンディングに良好な結果をもたらす
。また本発明によればポンディング作業においてセラミ
ック製キャピラリに結合用ＩＨ線が挿通される場合に、
銅粉の発生がなく、したがってキャピラリへの銅粉詰ま
りによる作業上のトラブルを防止し、更には銅合金ボー
ル形成時、その結晶粒を微細化し熱圧着時の変形抵抗を
和らげ半導体素子のｔｉ傷低減に一層寄与すると共に、
高密微細化するＳｉチップへのポンディングを良好に行
うことができる。
（実施例） 以下、この発明の実施例に係る半導体素子結線用細線１
〜４と、比較例の同細線５〜８および他の比較例の同細
線９についてシリコン素子の損傷の有無、導電性、細線
の強度、ｆｌＰＡの発生率、ボール形成性、リードフレ
ームへの接続性を測定した。下記表１がそれである。
なお、この発明に係る実施例−１〜階４は次のようにし
て製造されたものである。即ちゾーンメルト法により製
造された９９．９９９％のＣｕを素材料として、これを
真空熔解を行い、これに表２に示す添加元素を一定の範
囲内で添加し、これを充分に混合熔解させた後、１５朋
φの棒形状に急冷鋳造し、次にこの棒材を皮剥し、焼鈍
と５０〜６０％の伸線加工を繰返し２５μφの銅合金細
線に仕上げ、これを１ｒガス雰囲気中で電気アークによ
りボールを形成し、シリコン素子上のＡ１電極およびリ
ン青銅系外部リードフレームとの接続を行った。さらに
第３図に示すようにこの銅合金細線４をボンダー用セラ
ミック製キャピラリ５に挿通させてからＸｆｉ細線を２
０００　ｍ長さ巻取機７に巻取り、これによってキャピ
ラリでの銅粉発生量を目視で調査した。また比較例の隘
５〜階８に示すものは、上記と同一の製造工程で添加元
素の添加量を変えたものである。
（ｔＪ′Ｊ　　果） 本発明によれば、表１から明らかなように９９．９９９
％以上の純度の非常に高い銅を採用するため高導電性を
維持でき、更に銅との新和性の非常に高いため銅系の外
部リードフレームとの接合性が格段によく、また高温強
度が向上し、かつ銅合金ボールの形成能が良好であり、
半導体素子のｔｉ傷も無く、また耐摩耗性が向上するた
めキャピラリ挿通時の銅粉の発生がほとんどなくその銅
粉詰まりはほとんど発生せず、これらの相乗作用によっ
てポンディング条件範囲が広くなり安定したポンディン
グ作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、純度９９．９９９重量％以上のＣｕを素材料とし、
    これにＭｎとＣｏを各々１０〜１００ｐｐｍ含有してな
    る半導体素子結線用細線。 ２、純度９９．９９９重量％以上のＣｕを素材料とし、
    これにＭｎとＣｏを各々１０〜１００ｐｐｍ含有し、か
    つＡｌおよびＭｇの内から選ばれた１種を３０〜１００
    ｐｐｍ含有してなる半導体素子結線用細線。
JP61132567A 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線 Granted JPS62287636A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61132567A JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61132567A JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62287636A true JPS62287636A (ja) 1987-12-14
JPH0346974B2 JPH0346974B2 (ja) 1991-07-17

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JP61132567A Granted JPS62287636A (ja) 1986-06-06 1986-06-06 半導体素子結線用細線

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JP (1) JPS62287636A (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199645A (ja) * 1984-10-20 1986-05-17 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンデイング用銅線

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199645A (ja) * 1984-10-20 1986-05-17 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンデイング用銅線

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Publication number Publication date
JPH0346974B2 (ja) 1991-07-17

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