JPH0254667B2

JPH0254667B2 -

Info

Publication number: JPH0254667B2
Application number: JP57007237A
Authority: JP
Inventors: Sadahiko Sanki; Yasuhiko Myake; Koichi Tamura; Osamu Nakamura
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1982-01-20
Filing date: 1982-01-20
Publication date: 1990-11-22
Also published as: JPS58124235A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は半導体装置用リード線として使用され
るアルミ合金極細線に関する。

いわゆる半導体と外部端子とを電気的に接続す
るボンデイングワイヤとしては、従来金線と並ん
でアルミ合金線が使用され、この場合のアルミ合
金線としては、Al−１％Si合金、Al−１％Mn合
金等が多用されている。これら合金線よりなるボ
ンデイングワイヤをシリコンチツプ、リードポス
ト等と接合するには、通常熱圧着、超音波接合、
あるいはその両方を併用して行なわれている。

この場合、熱圧着によれば、当然のことながら
線材が加熱により軟化し、接合部の強度が低下す
る。超音波接合の場合であつても、作業は常温下
であるとはいえ、超音波印加時に超音波エネルギ
ーが熱に変換され、これによつて線材およびその
接合部の軟化がおこる。

このように接合部が軟化し、強度低下が生ずる
と、その後の半導体素子の組立ての際に断線やら
異常変形やらのトラブルを多発する原因となるほ
か、仮にもトラブルの発生とまではいかずとも、
半導体装置としての信頼性の低下は避けられな
い。

近年、半導体装置としての性能ならびに信頼性
向上に対する要求は益々強くなつてきており、ボ
ンデイングワイヤとしても、上記強度の確保のほ
か、耐食性能や延性についても一層の向上が望ま
れている。

一方、強度を増加させると延性の低下を招き易
いことは知られており、延性が低下すると極細線
への伸縮加工が困難になるのみならず、素子組立
時の配線性、組立後の配線部や接続部の信頼性を
低下することにもなり、この点からも強度の増加
に併せた延性の向上は必須の要件とされる。

本発明は上記のような諸事情にかんがみてなさ
れたものであり、高強度かつ高靭性を有し、耐食
性能にも優れた画期的な半導体装置用アルミ合金
極細線を提供しようとするものである。

合金を改質し所要の性質を得ようとするには
種々の方式がある。しかし、本発明の使用目的を
考慮すると、使用時にかなりの熱負荷を受けるこ
とが考えられ、いわゆる加工硬化あるいは熱処理
硬化に期待することはできない。

従つて、合金化による素地の強化、合金化によ
る結晶粒径、第２相ないし析出物の大きさや分散
状態など、いわゆる組織の制御に依存することが
有効となる。

本発明はかかる知見に立つてなされたものであ
り、Al−Mg系合金をベースとし、これに各種添
加元素を添加して、これら元素の性能に及ぼす影
響を種々考究し、所定の満足すべき性能を有する
合金組成に到達せしめることに成功したものであ
る。

本発明においては、強度向上と延性保持という
見地に立ち、Mgを基本添加元素とした。しかし
て、その添加範囲は重量において２〜５％であ
る。２％以下では強度が不足し、５％以下では極
細線への伸縮加工性が低下するのである。

しかして、上記基本合金にMn0.05〜0.5％、
Cr0.05〜0.35％のいずれか−あるいは両方が添加
される。これらは応力腐食割れ防止、再結晶抑制
とそれに基づく耐熱性向上、あるいは結晶粒の微
細化に基づく延性の向上を目的とするものであ
る。

Mn0.05％以下、Cr0.05％以下では耐応力腐食
割れ性を発揮せず、結晶粒の微細化効果も小さく
なる。また、Mn0.5％以上、Cr0.35％以上では粗
大な含Mn、含Cr化合物が析出し、加工性、耐食
性が低下するため除外される。

また、上記におけるCrに代え、Zrを添加して
もよい。Zrも同様に再結晶を阻止して耐熱性を
向上させ、また結晶粒微細化に寄与して延性を向
上せしめる。しかして、この場合0.05％以下では
効果がなく、0.4％以上では粗大な析出物を生成
し加工性が低下する。

さらに場合により、上記の組成に加えて、Ｂを
添加するとよい。Ｂの添加により結晶粒の微細化
による延性の向上が進展され、とくにCr、Zrと
共存せしめた場合に著しい効果を発揮する。しか
し、この場合も、0.005％以下では効果がなく、
0.05％以上では結晶粒微細化の効果が一定水準に
飽和してしまうほか粗大な析出物が生成して加工
性を低下せしめるため除外されるのである。

上記の如き組成よりなるアルミ合金は最小径
0.02mm、最大径0.06mmの範囲において使用される
ことが望ましい。0.02mm以下では、上記組成合金
の伸線は困難となるし、0.06mm以上では半導体装
置が微細であるため、配線が困難となるのであ
る。

実施例１第１表に示す組成のアルミ合金を溶製加工し、
0.03mm径の線材とし、350℃×1h焼鈍後、その機
械的性質の試験ならびに腐食試験を行なつた。

腐食試験は、温度90℃、相対湿度90％の恒温槽
内に300時間曝露した場合の引張強さの低下度合
により測定した。◎は初期値とほとんど変らない
場合、〇は初期値の80〜95％、△は初期値の65〜
80％の範囲にある場合を示した。

本発明合金線の場合、従来合金線、比較線材に
比していずれも高い強度と伸びとを有しているこ
とがよくわかる。

このような本発明合金の性能を最大限に発揮さ
せるためには、製造条件の上にも種々の方策が考
えられるが、なかでも鋳塊製造時に出来る限り急
速凝固させ、鋳塊における合金元素を出来る限り
固溶させ、又析出物を可及的微細かつ均一に分散
させ、また結晶粒を可及的微細にさせることが肝
要である。

本実施例の場合、溶湯の凝固速度が200℃／Ｓ
となるように鋳型構造、鋳型冷却あるいは鋳造
量、鋳造温度等の鋳造条件を制御した。

かくして得た30mmφ鋳塊を出来る限り短時間内
に450〜460℃に加熱し、２mmφの荒引線に押出
し、これを適宜中間焼鈍を挿入し乍ら0.03mmφま
で伸線したものである。

実施例２実施例１の0.03mmφ線材を使用し、Au蒸着し
たFe−41％Ni合金条に超音波によりウエツジボ
ンデイングし、接合強度Ａおよびつぶれ幅Ｗを測
定した。接合強度Ａならびにつぶれ幅Ｗの測定状
況については添付図面を参照されたい。第２表に
示したものは、その測定結果である。第２表から
明らかな通り、実際にボンデイングした場合にお
いても、本発明合金がすぐれた接続性能を有して
いることがよくわかる。

以上詳記の通り、本発明合金は、十分な耐食性
を維持しつつ、熱負荷を受けた場合でも高い強度
と延性を発揮するので、半導体装置配線の際にお
ける強度と信頼性が増加し、その製品信類性が向
上するばかりでなく、プラスチツクパツケージの
場合やモールド時、あるいは樹脂流し込みに対し
ても配線部の断線頻度の減少、モールド性等の向
上によつて素子組立効率の向上ひいては組立歩留
の向上に大きく寄与するものであり、その意義は
けだし大きい。

【図面の簡単な説明】

図は接続部破断強度（ネツク強度）測定ならび
につぶれ幅測定状況を示す説明図であり、１はワ
イヤを２は基板を、Ａ方向は引張方向、Ｂは破断
個所を示し、Ｗはつぶれ幅を示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg2〜５％を含有し、Mn0.05〜0.5％あるい
はCr0.05〜0.35％のいずれか−あるいは両方を含
有し、残部不可避なる不純物およびAlよりなる
半導体装置用アルミ合金極細線。２ Mg2〜５％、Mn0.05〜0.5％およびZr0.05〜
0.4％を含有し、残部不可避なる不純物およびAl
よりなる半導体装置用アルミ合金極細線。３ Mg2〜５％およびZr0.05〜0.4％を含有し、
残部不可避なる不純物およびAlよりなる半導体
装置用アルミ合金極細線。４ Mg2〜５％を含有し、Mn0.05〜0.5％あるい
はCr0.05〜0.35％のいずれか−あるいは両方を含
有し、さらにB0.005〜0.05％を含有してなり、残
部不可避なる不純物およびAlよりなる半導体装
置用アルミ合金極細線。５ Mg2〜５％、Mn0.05〜0.5％およびZr0.05〜
0.4％を含有し、さらにB0.005〜0.05％を含有し
てなり、残部不可避なる不純物およびAlよりな
る半導体装置用アルミ合金極細線。６ Mg2〜５％およびZr0.05〜0.4％を含有し、
さらにB0.005〜0.05％を含有してなり、残部不可
避なる不純物およびAlよりなる半導体装置用ア
ルミ合金極細線。