JPH04229631A - ボンデイングワイヤー - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子上の電極と
外部リードとを接続するために用いるボンデイングワイ
ヤーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子の電極と
外部リードを接続するため０．０１５〜０．１ｍｍの範
囲の直径を有するボンデイングワイヤーが用いられてい
る。ボンデイングワイヤーには、 （１）大気中もしくは１０％程度の水素ガスを含む窒素
気流中でワイヤーの先端を加熱溶融した場合、酸化被膜
の無い真球状のボールが形成される、 （２）超音波熱圧着方式によるボンデイングを行った場
合、ボンデイングワイヤーと外部リードとの間で、それ
ぞれ良好な接合状態が得られる、 （３）樹脂封入を行なった場合に、隣合うボンデイング
ワイヤー同志の接触が起こらない、すなわち樹脂の流動
抵抗によってボンデイングワイヤーが変形しにくい、（
４）長期間保存した場合にも、ボンデイングワイヤーと
半導体素子の電極及びボンデイングワイヤーと外部リー
ドとの間の接合が劣化しない、等の特性が要求される。 そのためボンデイングワイヤーとして、従来は純度９９
．９９重量％以上の高純度の金または銅の地金に０．０
１重量％未満の微量な合金元素を添加した線材が用いら
れてきた。

【０００３】しかしながら近年、半導体デバイスの多ピ
ン化に伴いボンデイングワイヤー間隔の狭ピッチ化及び
ボンデイング距離の長距離化が進行してきており、その
ため従来のボンデイングワイヤーでは樹脂封入する時に
、樹脂の流動抵抗によりボンデイングワイヤーが変形し
、ボンデイングワイヤー同志の接触による不良が頻発化
し、半導体デバイス製造上の大きな問題となってきてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体素子を樹脂封入する際にボンデイングワイヤー同志の
接触による不良が起りにくく、多ピン半導体デバイス用
として好適なボンデイングワイヤーを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明のボンデイングワイヤーは、（１）銅５〜３
０重量％、残部が金及び不可避不純物からなる点に特徴
があり、 （２）銅５〜３０重量％、銀０．１〜２０重量％、残部
が金及び不可避不純物からなる点に特徴がある。

【０００６】

【作用】本発明の請求項の一つとしては、ボンデイング
ワイヤーが銅５〜３０重量％、残部が金及び不可避不純
物からなる組成を有することである。この組成では、Ｃ
ｕ３　Ａｕ相が析出してボンデイングワイヤーの強度が
向上し、樹脂封入時にワイヤー同志が接触するのを防止
する作用を示す。ここで、銅が５重量％未満では上記の
効果が不充分であり、銅が３０重量％を超えると加熱溶
融により形成したボールの表面に酸化物層が形成され、
半導体素子上の電極とボンデイングワイヤーとの間のボ
ンデイング接合性が悪化するので、銅が５〜３０重量％
、残部金及び不可避不純物からなる組成を有することが
必要である。

【０００７】また、本発明の請求項の一つとしては、ボ
ンデイングワイヤーが銅５〜３０重量％、銀０．１〜２
０重量％、残部が金および不可避不純物からなる組成を
有することである。この組成では、Ｃｕ３　Ａｕ、Ａｇ
Ａｕ又はこれらの混合物が析出してボンデイングワイヤ
ーの強度が向上し、樹脂封入時にワイヤー同志が接触す
るのを防止する作用を示す。ここで、銅が５重量％未満
又は銀が０．１重量％未満では上記の効果が不充分であ
り、銅が３０重量％を超えたり銀が２０重量％を超える
組成では加熱溶融により形成したボールの表面に酸化物
層が形成されて、半導体素子上の電極とボンデイングワ
イヤーとの間のボンデイング接合性が悪化したり、長期
間保存中に電極とボンデイングワイヤーとの接合面にも
ろい銀とＡｌとの金属間化合物が生成し、ボンデイング
接合性が劣化するので、銅が５〜３０重量％、銀が０．
１〜２０重量％、残部が金及び不可避不純物からなる組
成を有することが必要である。

【０００８】なお、本発明の合金において、不純物とし
て１重量％以下のＰｔ，Ｐｄ等の白金族元素及び０．０
１％程度以下のＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，
Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｓｉ等の諸元素を含有
しても悪い影響は無い。

【０００９】本発明により、ボンデイングワイヤーに要
求される特性を劣化させることなく、樹脂封入時の樹脂
の流動抵抗によるボンデイングワイヤーの変形の為にボ
ンデイングワイヤー同志が接触する不良が起りにくい多
ピン半導体デバイス用として好適なボンデイングワイヤ
ーが得られる。

【００１０】

【実施例】純度９９．９９９重量％の高純度金、電気銅
及び純度９９．９９重量％の銀を用い、表１に示した組
成の金合金を溶解鋳造し、次に溝ロール加工を施した後
、伸線加工と６００℃での中間熱処理を繰り返し施すこ
とにより直径０．０３ｍｍの金合金を得た。この合金線
に２５０〜３００℃の時効焼鈍を施し、試料を得た。

【００１１】このように作成された試料の評価の為に、
引張り強度は室温に於ける破断伸び率が６％になるよう
に熱処理した後、引張り試験により求めた。正常なボー
ルが形成されるかどうかは、ワイヤボンデイングマシー
ンを用い、１０％の水素ガスを含む窒素ガス気流中でボ
ールを形成し、その外観を観察することにより判定した
。ボンデイング接合性すなわちボンデイングワイヤーと
半導体素子の電極及び外部リードとの間の接合状況は、
ワイヤーボンデイングマシーンを用い超音波熱圧着方式
により半導体素子及びリードフレームとボンデイングし
たボンデイングワイヤーをフックで引掛けて引張り、接
合部がはく離する強度を求めた。また、上記と同様な方
法でワイヤーボンデイングした試料を２００℃で１００
時間保持した後のボンデイング接合性についての値も測
定し、その経時変化を求めた。樹脂封入時のワイヤーの
接触による不良の起りやすさは、上記と同様な方法で４
ｍｍの間隔にワイヤーボンデイングした試料についてモ
ールディングマシーン（トランスファーモールド型）に
よりエポキシ樹脂（住友ベークライト製、ＥＭＥ−６３
００）を金型温度１８０℃、射出圧１００ｋｇ／ｃｍ２
　の条件でモールドした時のワイヤー流れ量をＸ線透過
装置により撮影したＸ線写真から求め、その値から評価
した。以上の測定値を表１に示した。なお、ワイヤー流
れ量は、図１に示した様にエポキシ樹脂をモールドした
時のボンデイングワイヤーの変形量で示した。純度９９
．９９重量％以上でＧｅを０．００４重量％を含有し残
部金および不可避不純物からなる組成の市販品１、およ
び純度９９．９９重量％以上でＣａを０．００５重量％
、Ｂｅを０．００５重量％を含有し残部金および不可避
不純物からなる組成の市販品２についても同様に諸特性
値を測定し表１に示した。

【００１２】表１において、試験番号１〜１０と市販品
１，２のデータより本発明によるボンデイングワイヤー
が従来のボンデイングワイヤーよりも樹脂封入時のワイ
ヤー流れ量が小さく、従ってワイヤー同志の接触による
不良の起りやすさが小さくなっており、かつ、他の諸特
性も良好であることが判る。試験番号１〜３と１１，１
２との比較よりボンデイングワイヤー中の銅が５重量％
未満又は３０重量％を超える値をとる場合は、ワイヤー
流れ量が大きかったり、ボール形状が不良であったり、
ボンデイング接合性が悪化するのが判る。また、試験番
号４〜１０と１３，１４との比較により、ボンデイング
ワイヤー中の銅が５重量％未満又は３０重量％を超える
値、銀が０．１重量％未満又は２０重量％を超える値を
とる場合は、ワイヤー流れ量が大きかったり、ボール形
状が不良であったり、ボンデイング接合性が悪かったり
、経時変化をすることが判る。なお、表１において、ボ
ール形状が真球状でボールの表面に酸化被膜が全く観察
されない場合を良、それ以外を不良とした。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明により
半導体素子の樹脂封入時のワイヤー同志の接触による不
良が起りにくい多ピン半導体デバイス用として好適なボ
ンデイングワイヤーが得られる。

【００１５】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ワイヤー流れ量の定義を示す。図中、
破線は、ワイヤーボンデイング直後のワイヤーを真上か
ら見た時の位置を示して居り、実線は、エポキシ樹脂を
モールドした後のワイヤーを真上から見た位置を示して
居り、ワイヤー流れ量は両者のずれの最大値である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　銅５〜３０重量％、残部が金及び不可
   避不純物からなることを特徴とするボンデイングワイヤ
   ー。
2. 【請求項２】　　銅５〜３０重量％、銀０．１〜２０重
   量％、残部が金及び不可避不純物からなることを特徴と
   するボンデイングワイヤー。