JPH02219250A - ボンディング用金合金細線 - Google Patents
ボンディング用金合金細線Info
- Publication number
- JPH02219250A JPH02219250A JP1041188A JP4118889A JPH02219250A JP H02219250 A JPH02219250 A JP H02219250A JP 1041188 A JP1041188 A JP 1041188A JP 4118889 A JP4118889 A JP 4118889A JP H02219250 A JPH02219250 A JP H02219250A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- wire
- ppm
- gold
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C5/00—Alloys based on noble metals
- C22C5/02—Alloys based on gold
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
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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。
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、半導体素子上の電極と外部リードとを接合す
るために使用する耐熱性に優れた金合金細線に関する。
るために使用する耐熱性に優れた金合金細線に関する。
（従来技術と問題点）
従来、ケイ素半導体素子上の電極と外部リードとの間を
接続するホンディング線としては、金細線が使用されて
きた。このように金細線が多用されてきたのは、金ポー
ルの形成が真円球状となり、形成された金ボールの硬さ
が適切であって、接合時の圧力によってケイ素半導体素
子を損傷することがな（、確実な接続ができ、その信軌
性が極めて高いためであった。しかし、金細線を自動ボ
ンダーにかけて金細線の先端を溶融して金ボールを形成
させて接合を行なうと、金細線は再結晶化温度が低く耐
熱性を欠くために、金ボール形成の直上部において引張
強度が不足し断線を起したり、断線をまぬがれて接合さ
れた金細線は樹脂封止によって断線したり、又、半導体
素子を封止用樹脂で保護した場合、ワイヤフローを呈し
短絡を起すという問題がある。
接続するホンディング線としては、金細線が使用されて
きた。このように金細線が多用されてきたのは、金ポー
ルの形成が真円球状となり、形成された金ボールの硬さ
が適切であって、接合時の圧力によってケイ素半導体素
子を損傷することがな（、確実な接続ができ、その信軌
性が極めて高いためであった。しかし、金細線を自動ボ
ンダーにかけて金細線の先端を溶融して金ボールを形成
させて接合を行なうと、金細線は再結晶化温度が低く耐
熱性を欠くために、金ボール形成の直上部において引張
強度が不足し断線を起したり、断線をまぬがれて接合さ
れた金細線は樹脂封止によって断線したり、又、半導体
素子を封止用樹脂で保護した場合、ワイヤフローを呈し
短絡を起すという問題がある。
これを解決するために、接続時に形成させる金ボールの
形状および硬さを損わない程度に、高純度金中に微量の
添加元素を加えて破断強度と耐熱性を向上させた種々の
ボンディング用金合金細線が公表されているが、接合の
ループ高さが高く、適切でないため、近年急速に普及し
つつある薄形パッケージ用デバイスに対応させるには十
分でないという問題がある。
形状および硬さを損わない程度に、高純度金中に微量の
添加元素を加えて破断強度と耐熱性を向上させた種々の
ボンディング用金合金細線が公表されているが、接合の
ループ高さが高く、適切でないため、近年急速に普及し
つつある薄形パッケージ用デバイスに対応させるには十
分でないという問題がある。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、常温お
よび高温の引張強度を向上せしめ、接合のループ高さを
低くして薄形パッケージ用デバイスに適するボンディン
グ用金合金細線を提供することを目的とするものである
。
よび高温の引張強度を向上せしめ、接合のループ高さを
低くして薄形パッケージ用デバイスに適するボンディン
グ用金合金細線を提供することを目的とするものである
。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、９９．９９重量％以上の純度を有する高純度
金にイツトリウム３〜１００重量ｐｐｍ。
金にイツトリウム３〜１００重量ｐｐｍ。
カルシウム１〜５０重量ｐｐＩＩｌ、ゲルマニウム５〜
５０重量ｐｐｍをそれぞれ添加し、これら添加元素の総
量が９〜１１０重量ｐｐｍの範囲とするボンディング用
金合金細線である。
５０重量ｐｐｍをそれぞれ添加し、これら添加元素の総
量が９〜１１０重量ｐｐｍの範囲とするボンディング用
金合金細線である。
本発明は、高純度金に耐熱性を向上するイツトリウムと
カルシウムを、更に常温の機械的強度を向上するゲルマ
ニウムを添加することにより、これら三元素の相剰作用
によって常温の機械的強度と耐熱性を一段と向上させ、
ワイヤフローを起さず、接合時のループ高さを低くして
、且つ高速自動ボンダーにも適合させるものである。
カルシウムを、更に常温の機械的強度を向上するゲルマ
ニウムを添加することにより、これら三元素の相剰作用
によって常温の機械的強度と耐熱性を一段と向上させ、
ワイヤフローを起さず、接合時のループ高さを低くして
、且つ高速自動ボンダーにも適合させるものである。
イツトリウムの添加量が３重量ｐｐｍ未満であるときは
、耐熱性が向上せず、封止樹脂の影響を受けてワイヤフ
ローを呈し、且つループ高さにバラツキが生じ不安定な
接合となる。逆に、イツトリウムの添加量が５０重量ｐ
ｐｍ近傍を趨えると、その添加にかかわらず耐熱性効果
は飽和状態となって余り向上せず、１１０重量ｐｐｍを
超えると、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボール形
状に歪を生じ、且つイツトリウムが金の結晶粒界に析出
して胱□性を生じ、伸線加工性を阻害する。その好まし
い添加量は３〜６０重量ｐｐｍである。
、耐熱性が向上せず、封止樹脂の影響を受けてワイヤフ
ローを呈し、且つループ高さにバラツキが生じ不安定な
接合となる。逆に、イツトリウムの添加量が５０重量ｐ
ｐｍ近傍を趨えると、その添加にかかわらず耐熱性効果
は飽和状態となって余り向上せず、１１０重量ｐｐｍを
超えると、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボール形
状に歪を生じ、且つイツトリウムが金の結晶粒界に析出
して胱□性を生じ、伸線加工性を阻害する。その好まし
い添加量は３〜６０重量ｐｐｍである。
カルシウムの添加量が１重量ｐｐｍ未満であるときは、
イツトリウムおよびゲルマニウムとの相剰作用に欠け、
耐熱性が不安定となり、ループ高さにバラツキを生じ、
僅かながらワイヤフローを呈する。逆に、５０重量ｐｐ
ｍを趙えると、ポール表面に酸化皮膜が形成され、ボー
ル形状に歪を生じ、且つカルシウムが金の結晶粒界に析
出して脆性を生じ、伸線加工性を阻害する。
イツトリウムおよびゲルマニウムとの相剰作用に欠け、
耐熱性が不安定となり、ループ高さにバラツキを生じ、
僅かながらワイヤフローを呈する。逆に、５０重量ｐｐ
ｍを趙えると、ポール表面に酸化皮膜が形成され、ボー
ル形状に歪を生じ、且つカルシウムが金の結晶粒界に析
出して脆性を生じ、伸線加工性を阻害する。
その好ましい添加量は１〜４０重量ｐｐｍである。
ゲルマニウムの添加量が５重量ｐｐｍ未満であるときは
、常温の機械的強度をより向上できない。逆に５０重量
ｐｐを超えると、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボ
ール形状に歪を生じ、ボンディング時の再結晶による結
晶粒界破断を起して、ネック切れか生じやすくなる。そ
の好ましい添加量は５〜３０重量ρρｍである。
、常温の機械的強度をより向上できない。逆に５０重量
ｐｐを超えると、ボール表面に酸化皮膜が形成され、ボ
ール形状に歪を生じ、ボンディング時の再結晶による結
晶粒界破断を起して、ネック切れか生じやすくなる。そ
の好ましい添加量は５〜３０重量ρρｍである。
従って、イツトリウム、カルシウム、ゲルマニウムの添
加総量を９〜１１０重量ｐρｍとするが、好ましい添加
総量は９〜５０重量ｐｐｍである。
加総量を９〜１１０重量ｐρｍとするが、好ましい添加
総量は９〜５０重量ｐｐｍである。
（実施例）
以下、実施例について説明する。
金純度が９９．９９重量％以−ヒの電解金を用いて、第
１表に示す化学成分の金合金を高周波真空溶解炉で溶解
鋳造し、その鋳塊を圧延した後、常温で伸線加工を行な
い最終線径を２５μｍφの金合金細線とし、大気雰囲気
中で連続焼鈍して伸び値が４％になるように調質する。
１表に示す化学成分の金合金を高周波真空溶解炉で溶解
鋳造し、その鋳塊を圧延した後、常温で伸線加工を行な
い最終線径を２５μｍφの金合金細線とし、大気雰囲気
中で連続焼鈍して伸び値が４％になるように調質する。
得られた金合金細線について、常温引張強度、高温引張
強度（２５０℃、３０秒保持）、接合のループ高さ、モ
ールド時のワイヤフローおよびボール形状を調べた結果
を第１表に併記した。
強度（２５０℃、３０秒保持）、接合のループ高さ、モ
ールド時のワイヤフローおよびボール形状を調べた結果
を第１表に併記した。
接合のループ高さは、高速自動ボンダーを使用して半導
体素子上の電極と外部リードとの間を接合した後、形成
されるループの頂高とチ・ノブの電極面とを光学顕微鏡
で観察してその高さを測定する。
体素子上の電極と外部リードとの間を接合した後、形成
されるループの頂高とチ・ノブの電極面とを光学顕微鏡
で観察してその高さを測定する。
ワイヤフローは、高速自動ボンダーで半導体素子上の電
極と外部リードとを接合し、薄形モールドの金型内にセ
ットして封止用樹脂を注入した後、得られたパッケージ
をＸ線で観察し、封止用樹脂によるボンディング線の歪
み、すなわち、直線接合からの最大わん面距離と接合ス
パン距離とを測定し、歪値からワイヤフローの良否を評
価した。
極と外部リードとを接合し、薄形モールドの金型内にセ
ットして封止用樹脂を注入した後、得られたパッケージ
をＸ線で観察し、封止用樹脂によるボンディング線の歪
み、すなわち、直線接合からの最大わん面距離と接合ス
パン距離とを測定し、歪値からワイヤフローの良否を評
価した。
○印：歪値３％未満（薄形パソな−ジに適合する）
△印：歪値３〜１０％
×印：歪値１１％以上
ボールの形状は、高速自動ボンダーを使用し、電気トー
チ放電によって得られる金合金ボールを走査電子顕微鏡
で観察し、ボール表面に酸化物が生ずるもの、ボールの
形状がイビッになるもの、半導体素子の電極に良好な形
状で接合できないものをＸ印で、良好なものを○印で評
価した。
チ放電によって得られる金合金ボールを走査電子顕微鏡
で観察し、ボール表面に酸化物が生ずるもの、ボールの
形状がイビッになるもの、半導体素子の電極に良好な形
状で接合できないものをＸ印で、良好なものを○印で評
価した。
結果かられかるように、本発明に係る実施例は耐熱性が
良好で、接合のループ高さを低く形成することができ、
封止樹脂によるワイヤフローの影響も無視することがで
き、且つボール形状も良好であるため信頼性のある接合
ができる。
良好で、接合のループ高さを低く形成することができ、
封止樹脂によるワイヤフローの影響も無視することがで
き、且つボール形状も良好であるため信頼性のある接合
ができる。
（効 果）
以上説明した如く、本発明にかかる金合金細線は、高温
引張強度が優れ、接合のループ高さが低く形成でき、封
止樹脂によるワイヤフローもなく、高速自動ボンダーに
十分対応できると共に形成されるボール形状も真球であ
るので、薄形パッケージ用デバイスのポンディング線と
して信頼性よく実用に供せられる利点がある。
引張強度が優れ、接合のループ高さが低く形成でき、封
止樹脂によるワイヤフローもなく、高速自動ボンダーに
十分対応できると共に形成されるボール形状も真球であ
るので、薄形パッケージ用デバイスのポンディング線と
して信頼性よく実用に供せられる利点がある。
従って産業上に寄与する点が大である。
Claims (1)
- 高純度金にイットリウム３〜１００重量ｐｐｍ、カルシ
ウム１〜５０重量ｐｐｍ、ゲルマニウム５〜５０重量ｐ
ｐｍをそれぞれ添加し、これら添加元素の総量が９〜１
１０重量ｐｐｍの範囲とすることを特徴とするボンディ
ング用金合金細線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041188A JPH0719788B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041188A JPH0719788B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02219250A true JPH02219250A (ja) | 1990-08-31 |
| JPH0719788B2 JPH0719788B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=12601441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1041188A Expired - Lifetime JPH0719788B2 (ja) | 1989-02-20 | 1989-02-20 | ボンディング用金合金細線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719788B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0822264A1 (en) * | 1996-07-31 | 1998-02-04 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Gold alloy wire for wedge bonding and use thereof for wedge bonding |
| CN105803245A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-07-27 | 浙江佳博科技股份有限公司 | 一种高性能键合合金丝及其制备方法与应用 |
-
1989
- 1989-02-20 JP JP1041188A patent/JPH0719788B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0822264A1 (en) * | 1996-07-31 | 1998-02-04 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Gold alloy wire for wedge bonding and use thereof for wedge bonding |
| CN105803245A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-07-27 | 浙江佳博科技股份有限公司 | 一种高性能键合合金丝及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719788B2 (ja) | 1995-03-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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