JPH0471975B2 - - Google Patents
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- JPH0471975B2 JPH0471975B2 JP62075731A JP7573187A JPH0471975B2 JP H0471975 B2 JPH0471975 B2 JP H0471975B2 JP 62075731 A JP62075731 A JP 62075731A JP 7573187 A JP7573187 A JP 7573187A JP H0471975 B2 JPH0471975 B2 JP H0471975B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- bonding
- wire
- unavoidable impurities
- total
- Prior art date
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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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
- B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
- B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550°C
- B23K35/3013—Au as the principal constituent
-
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は半導体素子と外部リードとの電気的接
続に用いられるボンデイング用全線に関するもの
である。 （従来の技術） 従来、半導体装置の組立において、半導体素子
と外部リードをボンデイングする金属細線として
金線およびアルミニウム線が一般に用いられてい
る。これらの中、金線は耐食性があり且つボンデ
イング性が優れているので、国内では金線がアル
ミニウム線より多く使用されている。 金線をボンデイングする技術としては、熱圧着
法が代表的方法である。熱圧着法は、リード線を
機械的に切断するか又は、電気トーチで溶断した
後、100℃〜350℃の温度範囲でリード線を加圧し
てボンデイングする方法である。 近年、ボンデイング技術の向上とICの組立コ
ストの低減の目的で、ボンデイングマシンの高速
度化および自動化が進み、従来の高純度の金線は
引張強度が低いため、ボンデイング作業中に断線
を生ずることが多くなつてきた。また、断線に至
らないでボンデイングをすることができたとして
も、一度熱の影響を受けた金線が軟化し半導体素
子の電極と外部リードをボンデイングする金線の
ループの形状にたるみを生じてシヨートしたり、
さらに樹脂モールドする場合にボンデイング用金
線が軟化によつて変形してシヨートや断線の原因
となることがある。また、軟化により引張強度が
低下して断線を生ずるので、これに使用される金
線は、高い強度と高ループが要求されるようにな
つてきた。 このような要求に応じるために、Caを0.0005乃
至0.01重量％含有せしめたボンデイング用金線
（特開昭53−105968）、Beを0.0001乃至0.0008重量
％含有せしめたボンデイング用金線（特開昭53−
112059）、Caを0.0003乃至0.005重量％含有せしめ
且つBeを0.0001乃至0.0008重量％、Geを0.0005乃
至0.005重量％の１種または２種を含有せしめ、
総計0.0004乃至0.01重量％となるようにしたボン
デイング用金線（特開昭53−112960）、Se、Te、
Zn、PeおよびMnのうち１種または２種以上の元
素を合計量で0.0001乃至0.01重量％含有せしめた
ボンデイング用金線（特開昭57−90954）、Srを
0.0001乃至0.01重量％含有せしめたボンデイング
用金線（特開昭59−65439）、Ce、Pr、Ndおよび
Smからなるセリウム族土類金属のうち１種また
は２種以上0.0003乃至0.010重量％を含有しさら
にGe、SeおよびCaのうち１種または２種以上
0.0001乃至0.0060重量％を含有せしめたボンデイ
ング用金線（特開昭58−154242）、Beを0.0001乃
至0.01重量％含有せしめたボンデイング用金線等
の種々の組成の高純度金（99.99重量％程度）の
ボンデイング用金線が提案された。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、これらの従来提案された種々の
ボンデイング用金線について検討した結果、これ
らのボンデイング用金線は、特定の添加元素を含
まない高純度金線に較べて高い引張強度は有して
いるものの、ボンデイング作業中に断線を起こす
場合があり、未だ十分なものとはいい難い。 又これらの従来提案された金線は、高い常温強
度を有してはいるが、高温強度、特にボール形成
部近傍はボール形成時及びその後の接合時の入熱
で結晶粒が局部的に粗大化する点や又接合やルー
プ形成に伴う歪の付与等によりワイヤ延性の低下
が生じると言う問題点の解決については十分では
ない。 そこで、本発明者等は前述した問題点の解明の
ため、不断の研究の結果、Inを金線に微量添加す
ることでこれらの問題点を解消することができる
ことを見い出した。 （発明の概要） 本発明は、以下に示す様に １ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、残部がAu
および不可避的不純物からなる半導体素子ボン
デイング用線。 ２ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにBe、
Ca、Geの１種もしくは２種以上を、Be：
0.0002〜0.0015重量％、Ca：0.0002〜0.003重量
％、Ge：0.0003〜0.003重量％でかつBe＋Ca＋
Geが0.0002〜0.0035重量％を含有した残部が
Auおよび不可避的不純物からなる半導体素子
ボンデイング用線。 ３ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Ph、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、
Fe、Cu、Coの１種もしくは２種以上を合計で
0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAuおよび
不可避的不純物からなる半導体素子ボンデイン
グ用線。 ４ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにNb、
Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、
Ga、希土類元素の１種もしくは２種以上を合
計で0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAuお
よび不可避的不純物からなる半導体素子ボンデ
イング用線。 ５ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、
Fe、Cu、Coの１種もしくは２種以上と、Nb、
Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、
Ga、希土類元素の１種もしくは２種以上とを
合計で0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAu
および不可避的不純物からなる半導体素子ボン
デイング用線。 ６ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、
Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、
Coの１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ７ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上を、Be：0.0002〜0.0015重
量％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003
〜0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類
元素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ８ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、
Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、
Coの１種もしくは２種以上と、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類
元素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 である。本発明中の成分元素の効果及びその成分
量の規定理由について述べる。 Inは本発明に必須の元素である。Inは物理化学
的にはAuに固溶し易いとされ本発明においてこ
れを適量Auに添加したところ、本発明品は従来
品と較べて、常温及び高温の強度が上昇し、一方
で延性及び電気伝導度の低下は僅少であつた。In
をAuに添加する場合の詳細な金相的機構につい
ては完全には解明できていないが、添加されたIn
の全量が単なる固溶体を形成するのではなくて、
一部は固溶体以外の形態、例えばある種の析出物
をとるものと考えられ、このために純固溶体的な
強化機構の場合とは異なつて電気伝導度の低下が
小さくなるものと見られる。またAuへのIn添加
は結晶粒を整粒とし易く、このために延性、特に
高温延性の低下が見られない。 従つて、本発明品は高温延性が良好なところか
ら、ボンデイングのループプロフイルを高くする
ことができる。 次に成分の限定理由について述べる。下限は強
度上昇効果が見られる様になる点であり、0.0001
重量％とした。一方上限を設定したのはボールの
真球度が悪くなり始める点であり、実験的に求め
0.006重量％とした。すなわち所期のボンデイン
グワイヤ材質特性向上については、Inの添加量
0.0001〜0.006重量％で一定の効果があり、強度
上昇の効果はIn≧0.0003重量％で一層明確となる
ことから、より好ましい添加量範囲はIn0.0003〜
0.003重量％である。 つぎにInを所定量含有せしめたAuに、さらに
微量のBe、Ca、Geの１種もしくは２種以上を添
加することも、延性および電気伝導度の低下を抑
制しながら強度向上を図ることに有効である。す
なわち、前記のInを0.0001重量％以上（好ましく
は0.0003重量％以上）添加したAuは電気伝導度
の低下が僅少なので、強度の保証についてはBe、
Ca、Geを適宜Inと併用添加しても、Inの単独添
加とほぼ同様の効果を得ることが可能である。
Be等のInの併用についてはボンデイングワイヤ
の使用目的等を応じて製造者が適宜選択して実行
することとなるが、これらの過多なる添加は本発
明の特徴をなすIn添加の強度・延性・電気伝導度
の各方面への総合的な効果を破壊することとな
る。したがつてBe、Ca、Geの適正な添加量範囲
としてはBe：0.0002〜0.0015重量％、Ca：0.0002
〜0.003重量％、Ge：0.0003〜0.003重量％でかつ
Be＋Ca＋Geが0.0002〜0.00035重量％を満たすも
のである。Be、Ca、Ge各元素の添加量下限の値
は当該元素をIn存在下に単独添加した場合に強度
向上効果を生ずる最小添加量を示し、同じく各元
素の添加量上限値は当該元素をIn存在下で単独添
加した場合に延性低下が見られ始める限界添加量
を示す。 このほか、Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、
Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、Co、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類元
素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％、本願第１発明もしくは第２発明の
成分にさらに添加することも目的に応じて有効で
ある。 すなわちこれらの元素を、強度以外の特性向上
を目的として前記の量を添加してもIn含有に由来
するところの延性、電気伝導度低下抑制効果は維
持される。ここで Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、
Mn、Fe、Cu、Coは経時軟化の防止に有効な元
素である。Nb、Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、
Ｙ、Sb、Ga希土類元素は強度は向上出来るが接
合性がやや悪くなる元素である。 （実施例） 99.999％の高純度金を使用し、第１表の添加元
素を加え真空溶解した後、金インゴツトを作製
し、伸線加工を施して直径0.025mmの金細線とす
る。更にこの金細線を、常温における破断伸び率
を目標値４％となるように、軟化熱処理をしボン
デイング用金線とした。 このボンデイング用金線の常温における引張試
験値および250℃で20秒間保持後の高温の引張試
験値を第２表に示す。 更にボンデイング性能評価試験を行ない、ルー
プ高さとボンデイング中に発生したワイヤ切れの
値を指数にして第２表に示す。 実施例A1、B1はInを添加した本発明であり、
一方A2は合金添加のない高純度金であり従来の
比較品である。Inの添加で常温および高温の金線
強度は上昇している。一方ボンデイング性能は
A2比較品はボンデイング中のワイヤ切れが生じ
易いが、A1，B1の本発明はワイヤ切れが少な
い。更にループ高さは一般的に言つて高温強度が
上昇する程低くなる傾向にあるが、本発明品であ
るA1、B1は比較品とほぼ同等程度であり、ルー
プを高く保持出来ている。 C1はIn、Be添加の本発明でありC2はBe添加の
比較品の実施例である。 D1はIn、Be、Ca添加の本発明であり、D2は
Be、Ca添加の比較品の実施例である。 E1はIn、Ge添加の本発明であり、一方E2はGe
添加の比較品である。 いずれも本発明品は高強度化している点とボン
デイング時のワイヤ切れが少なく且つループ高さ
も同等程度を示していることがわかる。 F1はIn、Ge、Ca、Fe、Sn、Pdを添加した本
発明の実施例を示す。 以上述べた如く、本発明にかかるボンデイング
用金線は、高温強度が高くボンデイング時のワイ
ヤ切れ等の不良を少なく出来る上ループ高さは同
等程度に保つことが出来るので、IC、LSIをはじ
めVLSIなどの半導体素子用ボンデイング用金線
として、ボンデイングの高速化を可能とし、集積
度の高密化をはかることができることがわかる。
続に用いられるボンデイング用全線に関するもの
である。 （従来の技術） 従来、半導体装置の組立において、半導体素子
と外部リードをボンデイングする金属細線として
金線およびアルミニウム線が一般に用いられてい
る。これらの中、金線は耐食性があり且つボンデ
イング性が優れているので、国内では金線がアル
ミニウム線より多く使用されている。 金線をボンデイングする技術としては、熱圧着
法が代表的方法である。熱圧着法は、リード線を
機械的に切断するか又は、電気トーチで溶断した
後、100℃〜350℃の温度範囲でリード線を加圧し
てボンデイングする方法である。 近年、ボンデイング技術の向上とICの組立コ
ストの低減の目的で、ボンデイングマシンの高速
度化および自動化が進み、従来の高純度の金線は
引張強度が低いため、ボンデイング作業中に断線
を生ずることが多くなつてきた。また、断線に至
らないでボンデイングをすることができたとして
も、一度熱の影響を受けた金線が軟化し半導体素
子の電極と外部リードをボンデイングする金線の
ループの形状にたるみを生じてシヨートしたり、
さらに樹脂モールドする場合にボンデイング用金
線が軟化によつて変形してシヨートや断線の原因
となることがある。また、軟化により引張強度が
低下して断線を生ずるので、これに使用される金
線は、高い強度と高ループが要求されるようにな
つてきた。 このような要求に応じるために、Caを0.0005乃
至0.01重量％含有せしめたボンデイング用金線
（特開昭53−105968）、Beを0.0001乃至0.0008重量
％含有せしめたボンデイング用金線（特開昭53−
112059）、Caを0.0003乃至0.005重量％含有せしめ
且つBeを0.0001乃至0.0008重量％、Geを0.0005乃
至0.005重量％の１種または２種を含有せしめ、
総計0.0004乃至0.01重量％となるようにしたボン
デイング用金線（特開昭53−112960）、Se、Te、
Zn、PeおよびMnのうち１種または２種以上の元
素を合計量で0.0001乃至0.01重量％含有せしめた
ボンデイング用金線（特開昭57−90954）、Srを
0.0001乃至0.01重量％含有せしめたボンデイング
用金線（特開昭59−65439）、Ce、Pr、Ndおよび
Smからなるセリウム族土類金属のうち１種また
は２種以上0.0003乃至0.010重量％を含有しさら
にGe、SeおよびCaのうち１種または２種以上
0.0001乃至0.0060重量％を含有せしめたボンデイ
ング用金線（特開昭58−154242）、Beを0.0001乃
至0.01重量％含有せしめたボンデイング用金線等
の種々の組成の高純度金（99.99重量％程度）の
ボンデイング用金線が提案された。 （発明が解決しようとする問題点） 本発明者等は、これらの従来提案された種々の
ボンデイング用金線について検討した結果、これ
らのボンデイング用金線は、特定の添加元素を含
まない高純度金線に較べて高い引張強度は有して
いるものの、ボンデイング作業中に断線を起こす
場合があり、未だ十分なものとはいい難い。 又これらの従来提案された金線は、高い常温強
度を有してはいるが、高温強度、特にボール形成
部近傍はボール形成時及びその後の接合時の入熱
で結晶粒が局部的に粗大化する点や又接合やルー
プ形成に伴う歪の付与等によりワイヤ延性の低下
が生じると言う問題点の解決については十分では
ない。 そこで、本発明者等は前述した問題点の解明の
ため、不断の研究の結果、Inを金線に微量添加す
ることでこれらの問題点を解消することができる
ことを見い出した。 （発明の概要） 本発明は、以下に示す様に １ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、残部がAu
および不可避的不純物からなる半導体素子ボン
デイング用線。 ２ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにBe、
Ca、Geの１種もしくは２種以上を、Be：
0.0002〜0.0015重量％、Ca：0.0002〜0.003重量
％、Ge：0.0003〜0.003重量％でかつBe＋Ca＋
Geが0.0002〜0.0035重量％を含有した残部が
Auおよび不可避的不純物からなる半導体素子
ボンデイング用線。 ３ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Ph、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、
Fe、Cu、Coの１種もしくは２種以上を合計で
0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAuおよび
不可避的不純物からなる半導体素子ボンデイン
グ用線。 ４ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにNb、
Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、
Ga、希土類元素の１種もしくは２種以上を合
計で0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAuお
よび不可避的不純物からなる半導体素子ボンデ
イング用線。 ５ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、
Fe、Cu、Coの１種もしくは２種以上と、Nb、
Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、
Ga、希土類元素の１種もしくは２種以上とを
合計で0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAu
および不可避的不純物からなる半導体素子ボン
デイング用線。 ６ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、
Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、
Coの１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ７ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上を、Be：0.0002〜0.0015重
量％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003
〜0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類
元素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ８ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、
Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、
Coの１種もしくは２種以上と、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類
元素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 である。本発明中の成分元素の効果及びその成分
量の規定理由について述べる。 Inは本発明に必須の元素である。Inは物理化学
的にはAuに固溶し易いとされ本発明においてこ
れを適量Auに添加したところ、本発明品は従来
品と較べて、常温及び高温の強度が上昇し、一方
で延性及び電気伝導度の低下は僅少であつた。In
をAuに添加する場合の詳細な金相的機構につい
ては完全には解明できていないが、添加されたIn
の全量が単なる固溶体を形成するのではなくて、
一部は固溶体以外の形態、例えばある種の析出物
をとるものと考えられ、このために純固溶体的な
強化機構の場合とは異なつて電気伝導度の低下が
小さくなるものと見られる。またAuへのIn添加
は結晶粒を整粒とし易く、このために延性、特に
高温延性の低下が見られない。 従つて、本発明品は高温延性が良好なところか
ら、ボンデイングのループプロフイルを高くする
ことができる。 次に成分の限定理由について述べる。下限は強
度上昇効果が見られる様になる点であり、0.0001
重量％とした。一方上限を設定したのはボールの
真球度が悪くなり始める点であり、実験的に求め
0.006重量％とした。すなわち所期のボンデイン
グワイヤ材質特性向上については、Inの添加量
0.0001〜0.006重量％で一定の効果があり、強度
上昇の効果はIn≧0.0003重量％で一層明確となる
ことから、より好ましい添加量範囲はIn0.0003〜
0.003重量％である。 つぎにInを所定量含有せしめたAuに、さらに
微量のBe、Ca、Geの１種もしくは２種以上を添
加することも、延性および電気伝導度の低下を抑
制しながら強度向上を図ることに有効である。す
なわち、前記のInを0.0001重量％以上（好ましく
は0.0003重量％以上）添加したAuは電気伝導度
の低下が僅少なので、強度の保証についてはBe、
Ca、Geを適宜Inと併用添加しても、Inの単独添
加とほぼ同様の効果を得ることが可能である。
Be等のInの併用についてはボンデイングワイヤ
の使用目的等を応じて製造者が適宜選択して実行
することとなるが、これらの過多なる添加は本発
明の特徴をなすIn添加の強度・延性・電気伝導度
の各方面への総合的な効果を破壊することとな
る。したがつてBe、Ca、Geの適正な添加量範囲
としてはBe：0.0002〜0.0015重量％、Ca：0.0002
〜0.003重量％、Ge：0.0003〜0.003重量％でかつ
Be＋Ca＋Geが0.0002〜0.00035重量％を満たすも
のである。Be、Ca、Ge各元素の添加量下限の値
は当該元素をIn存在下に単独添加した場合に強度
向上効果を生ずる最小添加量を示し、同じく各元
素の添加量上限値は当該元素をIn存在下で単独添
加した場合に延性低下が見られ始める限界添加量
を示す。 このほか、Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、
Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、Co、Nb、Ｖ、Ti、
Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類元
素の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜
0.001重量％、本願第１発明もしくは第２発明の
成分にさらに添加することも目的に応じて有効で
ある。 すなわちこれらの元素を、強度以外の特性向上
を目的として前記の量を添加してもIn含有に由来
するところの延性、電気伝導度低下抑制効果は維
持される。ここで Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、
Mn、Fe、Cu、Coは経時軟化の防止に有効な元
素である。Nb、Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、
Ｙ、Sb、Ga希土類元素は強度は向上出来るが接
合性がやや悪くなる元素である。 （実施例） 99.999％の高純度金を使用し、第１表の添加元
素を加え真空溶解した後、金インゴツトを作製
し、伸線加工を施して直径0.025mmの金細線とす
る。更にこの金細線を、常温における破断伸び率
を目標値４％となるように、軟化熱処理をしボン
デイング用金線とした。 このボンデイング用金線の常温における引張試
験値および250℃で20秒間保持後の高温の引張試
験値を第２表に示す。 更にボンデイング性能評価試験を行ない、ルー
プ高さとボンデイング中に発生したワイヤ切れの
値を指数にして第２表に示す。 実施例A1、B1はInを添加した本発明であり、
一方A2は合金添加のない高純度金であり従来の
比較品である。Inの添加で常温および高温の金線
強度は上昇している。一方ボンデイング性能は
A2比較品はボンデイング中のワイヤ切れが生じ
易いが、A1，B1の本発明はワイヤ切れが少な
い。更にループ高さは一般的に言つて高温強度が
上昇する程低くなる傾向にあるが、本発明品であ
るA1、B1は比較品とほぼ同等程度であり、ルー
プを高く保持出来ている。 C1はIn、Be添加の本発明でありC2はBe添加の
比較品の実施例である。 D1はIn、Be、Ca添加の本発明であり、D2は
Be、Ca添加の比較品の実施例である。 E1はIn、Ge添加の本発明であり、一方E2はGe
添加の比較品である。 いずれも本発明品は高強度化している点とボン
デイング時のワイヤ切れが少なく且つループ高さ
も同等程度を示していることがわかる。 F1はIn、Ge、Ca、Fe、Sn、Pdを添加した本
発明の実施例を示す。 以上述べた如く、本発明にかかるボンデイング
用金線は、高温強度が高くボンデイング時のワイ
ヤ切れ等の不良を少なく出来る上ループ高さは同
等程度に保つことが出来るので、IC、LSIをはじ
めVLSIなどの半導体素子用ボンデイング用金線
として、ボンデイングの高速化を可能とし、集積
度の高密化をはかることができることがわかる。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、残部がAu
および不可避的不純物からなる半導体素子ボンデ
イング用線。 ２ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにBe、
Ca、Geの１種もしくは２種以上をBe：0.0002〜
0.0015重量％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：
0.0003〜0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002
〜0.0035重量％を含有した残部がAuおよび不可
避的不純物からなる半導体素子ボンデイング用
線。 ３ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、
Cu、Coの１種もしくは２種以上を合計で0.0001
〜0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ４ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにNb、
Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、
希土類元素の１種もしくは２種以上を合計で
0.0001〜0.001重量％含有し、残部がAuおよび不
可避的不純物からなる半導体素子ボンデイング用
線。 ５ Inを0.0001〜0.006重量％含有し、さらにAg、
Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、
Cu、Coの１種もしくは２種以上と、Nb、Ｖ、
Ti、Mg、Si、Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土
類元素の１種もしくは２種以上とを合計で0.0001
〜0.001重量％含有し、残部がAuおよび不可避的
不純物からなる半導体素子ボンデイング用線。 ６ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが、0.0002〜
0.0035重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、
Rh、Ir、Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、Co
の１種もしくは２種以上を合計で0.0001〜0.001
重量％含有し、残部がAuおよび不可避的不純物
からなる半導体素子ボンデイング用線。 ７ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜0.0035
重量％含有し、さらに、Nb、Ｖ、Ti、Mg、Si、
Sn、Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類元素の１種も
しくは２種以上を合計で、0.0001〜0.001重量％
含有し、残部がAuおよび不可避的不純物からな
る半導体素子ボンデイング用線。 ８ Inを0.0001〜0.006重量％、Be、Ca、Geの１
種もしくは２種以上をBe：0.0002〜0.0015重量
％、Ca：0.0002〜0.003重量％、Ge：0.0003〜
0.003重量％でかつBe＋Ca＋Geが0.0002〜0.0035
重量％含有し、さらに、Ag、Pd、Pt、Rh、Ir、
Os、Ru、Ni、Cr、Mn、Fe、Cu、Coの１種も
しくは２種以上と、Nb、Ｖ、Ti、Mg、Si、Sn、
Bi、Al、Ｙ、Sb、Ga、希土類元素の１種もしく
は２種以上とを合計で0.0001〜0.001重量％含有
し、残部がAuおよび不可避的不純物からなる半
導体素子ボンデイング用線。
Applications Claiming Priority (2)
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| JP7008886 | 1986-03-28 | ||
| JP61-70088 | 1986-03-28 |
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-
1987
- 1987-03-28 JP JP62075731A patent/JPS63145729A/ja active Granted
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|---|---|
| JPS63145729A (ja) | 1988-06-17 |
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