JPH088288A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】稼働中における電極パッド上のワイヤのクラッ
クの進展を抑制し、信頼性の高いＩＧＢＴモジュールを
提供することにある。 【構成】本発明のＩＧＢＴモジュールは、素子と外部電
極との接続において、５０μｍ以上の平均結晶粒径を有
し、かつ、通電時に再結晶を起こさないように、再結晶
温度を１５０℃以上と高めるためのＦｅが０.０２〜１
ｗｔ％ 含有したアルミニウムワイヤで構成される。 【効果】ワイヤの剥離のない信頼性の高いＩＧＢＴモジ
ュールが提供できる。
クの進展を抑制し、信頼性の高いＩＧＢＴモジュールを
提供することにある。 【構成】本発明のＩＧＢＴモジュールは、素子と外部電
極との接続において、５０μｍ以上の平均結晶粒径を有
し、かつ、通電時に再結晶を起こさないように、再結晶
温度を１５０℃以上と高めるためのＦｅが０.０２〜１
ｗｔ％ 含有したアルミニウムワイヤで構成される。 【効果】ワイヤの剥離のない信頼性の高いＩＧＢＴモジ
ュールが提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤボンディングさ
れる半導体装置に関し、特にパワー半導体装置に関す
る。
れる半導体装置に関し、特にパワー半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機（インダクションモータ）を
インバータによって制御するインバータ電車は、広く普
及している。大容量化，高速化，省エネルギー化などに
優れたＧＴＯ（自己消弧型）サイリスタを使ったインバ
ータが実用化されて以来、現在はＧＴＯインバータが主
流となっている。
インバータによって制御するインバータ電車は、広く普
及している。大容量化，高速化，省エネルギー化などに
優れたＧＴＯ（自己消弧型）サイリスタを使ったインバ
ータが実用化されて以来、現在はＧＴＯインバータが主
流となっている。
【０００３】近年、大容量のＩＧＢＴ（Insulated-Gate
-Bipolar-Transistor)素子が開発され、従来のＧＴＯサ
イリスタに替わり、車両用のインバータに適用されつつ
ある。このＩＧＢＴ素子を適用したＩＧＢＴモジュール
によって低騒音化及びインバータの小型化が図れる等の
メリットがある。
-Bipolar-Transistor)素子が開発され、従来のＧＴＯサ
イリスタに替わり、車両用のインバータに適用されつつ
ある。このＩＧＢＴ素子を適用したＩＧＢＴモジュール
によって低騒音化及びインバータの小型化が図れる等の
メリットがある。
【０００４】従来、例えば特開昭57−5453号，特開昭62
−61349号，特開昭62−104145号 に記載されている素子
上のアルミニウム合金膜で形成されている電極パッドと
外部電極端子とは、超音波ワイヤボンディング法によっ
て直径３００〜５００μｍのアルミニウムワイヤで接続
されている。この方法は、大きな荷重と超音波によって
ワイヤを変形させ電極パッドならびに外部電極端子に強
固に接合するものである。
−61349号，特開昭62−104145号 に記載されている素子
上のアルミニウム合金膜で形成されている電極パッドと
外部電極端子とは、超音波ワイヤボンディング法によっ
て直径３００〜５００μｍのアルミニウムワイヤで接続
されている。この方法は、大きな荷重と超音波によって
ワイヤを変形させ電極パッドならびに外部電極端子に強
固に接合するものである。
【０００５】電車の運行では、走行，停止が煩雑にかつ
長時間繰り返される。そのため、走行の際には半導体素
子に通電され、その結果電極パッド上のワイヤが著しく
高温になる。一方、停止の際には通電を止めるが、この
場合には急速に冷却される。この加熱−冷却の温度サイ
クルにより、素子とワイヤとの熱膨張率の差に基づいて
発生する熱応力により、ワイヤの周辺部からクラックが
進展し短時間で剥離するという問題がある。図４（ａ）
は、温度サイクルが行われた後のワイヤと電極パッドと
の接合部の断面の模式図である。接合界面直上部の結晶
粒が他の部分に比べて小さく、クラックはこの小さな結
晶粒と大きな結晶粒との間を通っていることが明らかに
なった。熱応力は接合界面が最も高く、界面より離れる
のにしたがい低くなる。したがって一般的にはクラック
はワイヤと電極パッドとの界面を進展するものと考えら
れるが、パワーモジュールの場合、ワイヤが強固に電極
パッドに接合されているため、クラックは結晶粒界を進
展する。この時、接合界面直上部に小さな結晶粒がほぼ
直線にならんでいるため、クラックはより進展しやすく
なり、短時間で劣化するものと推定できる。
長時間繰り返される。そのため、走行の際には半導体素
子に通電され、その結果電極パッド上のワイヤが著しく
高温になる。一方、停止の際には通電を止めるが、この
場合には急速に冷却される。この加熱−冷却の温度サイ
クルにより、素子とワイヤとの熱膨張率の差に基づいて
発生する熱応力により、ワイヤの周辺部からクラックが
進展し短時間で剥離するという問題がある。図４（ａ）
は、温度サイクルが行われた後のワイヤと電極パッドと
の接合部の断面の模式図である。接合界面直上部の結晶
粒が他の部分に比べて小さく、クラックはこの小さな結
晶粒と大きな結晶粒との間を通っていることが明らかに
なった。熱応力は接合界面が最も高く、界面より離れる
のにしたがい低くなる。したがって一般的にはクラック
はワイヤと電極パッドとの界面を進展するものと考えら
れるが、パワーモジュールの場合、ワイヤが強固に電極
パッドに接合されているため、クラックは結晶粒界を進
展する。この時、接合界面直上部に小さな結晶粒がほぼ
直線にならんでいるため、クラックはより進展しやすく
なり、短時間で劣化するものと推定できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子上の電極パ
ッドとアルミニウムワイヤとの接合部は、熱膨張率の極
めて小さい(３.５×１０-6／℃）シリコンと熱膨張率の
大きな(２４.３×１０-6／℃）アルミニウムの組合わせ
である。前述したようにワイヤは通電時には温度が急激
に上昇し、通電を止めた時は逆に急激に下がる。この温
度サイクルによって、上記接合界面には熱膨張率の違い
に基づく高い熱応力が発生するため、ワイヤの周辺部か
らクラックが進展し短時間でワイヤが剥離するという問
題がある。熱サイクルが与えられた時の接合界面直上部
分の結晶粒が他の部分のそれより小さくなる理由を考察
した。前述したように、接合の際にはワイヤには大きな
荷重と超音波振動が負荷され、著しく変形する。この場
合、電極パッドとの接合界面直上の部分が最も変形す
る。したがってその部分の結晶粒の内部に他の部分に比
べて大きな加工歪が生じる。通電時にはワイヤがおおよ
そ最高１３０℃に加熱されるが、その際の熱エネルギに
より結晶粒内部の歪が開放され、結晶粒内部に歪の無い
新しい結晶の核が多数発生する。これは一般に再結晶化
と言われている。アルミニウムワイヤの再結晶化温度は
約１００℃であるため、通電時の加熱で再結晶が起こ
る。その後、その核が成長し元の結晶粒に置き変わる
が、この部分には小さな結晶粒が数多く存在する。
ッドとアルミニウムワイヤとの接合部は、熱膨張率の極
めて小さい(３.５×１０-6／℃）シリコンと熱膨張率の
大きな(２４.３×１０-6／℃）アルミニウムの組合わせ
である。前述したようにワイヤは通電時には温度が急激
に上昇し、通電を止めた時は逆に急激に下がる。この温
度サイクルによって、上記接合界面には熱膨張率の違い
に基づく高い熱応力が発生するため、ワイヤの周辺部か
らクラックが進展し短時間でワイヤが剥離するという問
題がある。熱サイクルが与えられた時の接合界面直上部
分の結晶粒が他の部分のそれより小さくなる理由を考察
した。前述したように、接合の際にはワイヤには大きな
荷重と超音波振動が負荷され、著しく変形する。この場
合、電極パッドとの接合界面直上の部分が最も変形す
る。したがってその部分の結晶粒の内部に他の部分に比
べて大きな加工歪が生じる。通電時にはワイヤがおおよ
そ最高１３０℃に加熱されるが、その際の熱エネルギに
より結晶粒内部の歪が開放され、結晶粒内部に歪の無い
新しい結晶の核が多数発生する。これは一般に再結晶化
と言われている。アルミニウムワイヤの再結晶化温度は
約１００℃であるため、通電時の加熱で再結晶が起こ
る。その後、その核が成長し元の結晶粒に置き変わる
が、この部分には小さな結晶粒が数多く存在する。
【０００７】すなわち、通電時にワイヤが再結晶を起こ
す温度よりも高い温度に加熱されることによりワイヤが
再結晶するため、接合界面直上部の結晶粒が他の部分の
それより小さくなるものと推察できる。
す温度よりも高い温度に加熱されることによりワイヤが
再結晶するため、接合界面直上部の結晶粒が他の部分の
それより小さくなるものと推察できる。
【０００８】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的は、稼働中における電極パッド上のワイ
ヤのクラックの進展を抑制し、信頼性の高いＩＧＢＴモ
ジュールを提供することにある。
ので、その目的は、稼働中における電極パッド上のワイ
ヤのクラックの進展を抑制し、信頼性の高いＩＧＢＴモ
ジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のＩＧＢＴモジュ
ールは、素子と外部電極との接続において、５０μｍ以
上の平均結晶粒径を有し、かつ、通電時に再結晶を起こ
さないように、再結晶温度を１５０℃以上と高めるため
のＦｅが０.０２〜１ｗｔ％ 含有したアルミニウムワイ
ヤで構成される。
ールは、素子と外部電極との接続において、５０μｍ以
上の平均結晶粒径を有し、かつ、通電時に再結晶を起こ
さないように、再結晶温度を１５０℃以上と高めるため
のＦｅが０.０２〜１ｗｔ％ 含有したアルミニウムワイ
ヤで構成される。
【００１０】
【作用】アルミニウムにＦｅを含有させることにより、
再結晶を起こす温度を高めることができるため通電時に
再結晶せず、接合界面直上部に小さな結晶粒が形成され
ない。また、前述したように熱応力は接合界面が最も高
く、界面から離れるほど低くなる。したがって、結晶粒
の大きさが５０μｍ以上と大きいことにより、クラック
の進展経路である結晶粒界が接合界面から離れ、その結
果、結晶粒界に働く熱応力が低くなりクラックの進展が
抑制される。
再結晶を起こす温度を高めることができるため通電時に
再結晶せず、接合界面直上部に小さな結晶粒が形成され
ない。また、前述したように熱応力は接合界面が最も高
く、界面から離れるほど低くなる。したがって、結晶粒
の大きさが５０μｍ以上と大きいことにより、クラック
の進展経路である結晶粒界が接合界面から離れ、その結
果、結晶粒界に働く熱応力が低くなりクラックの進展が
抑制される。
【００１１】
実施例１ 図１は、本発明の一実施例のＩＧＢＴモジュールの断面
図である。外部電極１が固着された絶縁基板２にＩＧＢ
Ｔ素子３が接着されている。上記素子にはアルミニウム
もしくはＡｌ−Ｓｉ合金膜の電極パッド４が形成されて
おり、このパッドと外部電極が直径５００μｍのＡｌ−
０.０２ｗｔ％Ｆｅ合金ワイヤ(Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤ）
５で接続されている。この絶縁基板は放熱板６に固着さ
れ、これら全体が樹脂７でモールドされた構造である。
図である。外部電極１が固着された絶縁基板２にＩＧＢ
Ｔ素子３が接着されている。上記素子にはアルミニウム
もしくはＡｌ−Ｓｉ合金膜の電極パッド４が形成されて
おり、このパッドと外部電極が直径５００μｍのＡｌ−
０.０２ｗｔ％Ｆｅ合金ワイヤ(Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤ）
５で接続されている。この絶縁基板は放熱板６に固着さ
れ、これら全体が樹脂７でモールドされた構造である。
【００１２】実施例２ 図２は、アルミニウム中のＦｅの含有量を変化させて作
製した直径５００μｍのワイヤを用い、再結晶化する温
度とＦｅの含有量との関係を示した図である。従来のＦ
ｅが含有されていない純アルミニウムでは、通電時の加
熱温度の１３０℃以下である１００℃で再結晶するのが
わかる。Ｆｅが含有することにより再結晶温度は高くな
るが、１３０℃ 以上のそれを得るにはＦｅの含有量が
０.０２％以上あればよいことがわかる。Ｆｅの含有量
が多くなるほど再結晶を起こす温度は高くなるが、あま
り多いとワイヤが硬くなりボンディング時に素子に損傷
を与えるため、１ｗｔ％が上限として望ましい。
製した直径５００μｍのワイヤを用い、再結晶化する温
度とＦｅの含有量との関係を示した図である。従来のＦ
ｅが含有されていない純アルミニウムでは、通電時の加
熱温度の１３０℃以下である１００℃で再結晶するのが
わかる。Ｆｅが含有することにより再結晶温度は高くな
るが、１３０℃ 以上のそれを得るにはＦｅの含有量が
０.０２％以上あればよいことがわかる。Ｆｅの含有量
が多くなるほど再結晶を起こす温度は高くなるが、あま
り多いとワイヤが硬くなりボンディング時に素子に損傷
を与えるため、１ｗｔ％が上限として望ましい。
【００１３】実施例３ 図３は、素子と外部電極との接続に、本発明の直径５０
０μｍのＡｌ−0.05ｗｔ％Ｆｅワイヤを用いたＩＧＢＴ
モジュールを熱疲労試験（繰り返し電流をＯＮ，ＯＦＦ
させる）を行い、サイクル数と電極パッド上のワイヤの
接合強度との関係を従来のワイヤを用いた場合と比較し
て示した図である。試験前の接合強度を１００としてあ
らわすと、従来の場合の接合強度はサイクル数の増加と
ともに急激に低下することがわかる。すなわち、１００
００サイクル後で試験前の接合強度の５０％に低下する
のに対し、本発明の場合ではわずかに２０％しか低下し
ないことがわかる。
０μｍのＡｌ−0.05ｗｔ％Ｆｅワイヤを用いたＩＧＢＴ
モジュールを熱疲労試験（繰り返し電流をＯＮ，ＯＦＦ
させる）を行い、サイクル数と電極パッド上のワイヤの
接合強度との関係を従来のワイヤを用いた場合と比較し
て示した図である。試験前の接合強度を１００としてあ
らわすと、従来の場合の接合強度はサイクル数の増加と
ともに急激に低下することがわかる。すなわち、１００
００サイクル後で試験前の接合強度の５０％に低下する
のに対し、本発明の場合ではわずかに２０％しか低下し
ないことがわかる。
【００１４】この結果は、１００００サイクル後の両者
のワイヤ部の断面の模式図を示した図４からわかるよう
に、図４（ａ）で示す従来の場合では接合界面直上部の
結晶粒が他の部分に比べ小さく、かつ一直線に揃い、ク
ラックがこの小さな結晶粒と大きな結晶粒の間をワイヤ
内部まで進展しているのに対し、図４（ｂ）で示す本発
明の場合では小さな結晶粒は存在せず、接合界面にわず
かにクラックが進展している程度であるからである。
のワイヤ部の断面の模式図を示した図４からわかるよう
に、図４（ａ）で示す従来の場合では接合界面直上部の
結晶粒が他の部分に比べ小さく、かつ一直線に揃い、ク
ラックがこの小さな結晶粒と大きな結晶粒の間をワイヤ
内部まで進展しているのに対し、図４（ｂ）で示す本発
明の場合では小さな結晶粒は存在せず、接合界面にわず
かにクラックが進展している程度であるからである。
【００１５】実施例４ 図５は、ＩＧＢＴモジュールのワイヤボンディングに平
均結晶粒径の異なるＡｌ−０.０２ｗｔ％Ｆｅ ワイヤを
用い、前述の熱疲労試験を１００００サイクル行った後
の電極パッド上のワイヤの接合強度の変化を示した図で
ある。試験前の接合強度を１００とすると、従来のワイ
ヤを用いた場合は試験前の接合強度の５０％に低下す
る。一方、Ａｌ−Ｆｅワイヤの場合、いずれの粒径にお
いても従来のワイヤを用いた場合より低下しないが、低
下の度合いは粒径に依存し、粒径が５０μｍ以上ではほ
とんど低下しないことがわかる。
均結晶粒径の異なるＡｌ−０.０２ｗｔ％Ｆｅ ワイヤを
用い、前述の熱疲労試験を１００００サイクル行った後
の電極パッド上のワイヤの接合強度の変化を示した図で
ある。試験前の接合強度を１００とすると、従来のワイ
ヤを用いた場合は試験前の接合強度の５０％に低下す
る。一方、Ａｌ−Ｆｅワイヤの場合、いずれの粒径にお
いても従来のワイヤを用いた場合より低下しないが、低
下の度合いは粒径に依存し、粒径が５０μｍ以上ではほ
とんど低下しないことがわかる。
【００１６】これは、結晶粒が大きくなると、クラック
の進展経路である結晶粒界が接合界面から離れ、その結
果、結晶粒界に働く熱応力が低くなりクラックの進展が
抑制されるためである。
の進展経路である結晶粒界が接合界面から離れ、その結
果、結晶粒界に働く熱応力が低くなりクラックの進展が
抑制されるためである。
【００１７】Ａｌ−Ｆｅワイヤの結晶粒の粗大化は、ワ
イヤをアニールすればよい。図６にＡｌ−０.０２％Ｆ
ｅ ワイヤの場合におけるアニール温度と平均結晶粒径
との関係を示す。５０μｍ以上の結晶粒を得るために
は、３００℃以上の温度でアニールすればよいことがわ
かる。
イヤをアニールすればよい。図６にＡｌ−０.０２％Ｆ
ｅ ワイヤの場合におけるアニール温度と平均結晶粒径
との関係を示す。５０μｍ以上の結晶粒を得るために
は、３００℃以上の温度でアニールすればよいことがわ
かる。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく種々の変形が可能である。上記実施例ではワ
イヤとしてＡｌ−Ｆｅ合金ワイヤを用いたが、Ｔｉ，Ｍ
ｎ及びＣｒを含有したアルミニウム合金でもよい。
のではなく種々の変形が可能である。上記実施例ではワ
イヤとしてＡｌ−Ｆｅ合金ワイヤを用いたが、Ｔｉ，Ｍ
ｎ及びＣｒを含有したアルミニウム合金でもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ワ
イヤの剥離のない信頼性の高いIGBTモジュールが提供で
きる。
イヤの剥離のない信頼性の高いIGBTモジュールが提供で
きる。
【図１】本発明一実施例のＩＧＢＴモジュールの断面図
である。
である。
【図２】Ｆｅの含有量と再結晶化する温度との関係図で
ある。
ある。
【図３】本発明のモジュールにおけるワイヤ接合部の強
度変化と熱疲労試験サイクル数との関係図である。
度変化と熱疲労試験サイクル数との関係図である。
【図４】本発明及び従来の熱疲労試験後のワイヤ断面の
概略図である。
概略図である。
【図５】Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤの結晶粒平均径と熱疲労
試験後の強度変化との関係図である。
試験後の強度変化との関係図である。
【図６】Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤの結晶粒平均径とアニー
ル温度との関係図である。
ル温度との関係図である。
１…外部電極、２…絶縁基板、３…ＩＧＢＴ素子、４…
電極パッド、５…Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤ、６…放熱板、
７…樹脂、８…アルミニウムワイヤ。
電極パッド、５…Ａｌ−Ｆｅ合金ワイヤ、６…放熱板、
７…樹脂、８…アルミニウムワイヤ。
Claims (4)
- 【請求項１】半導体素子と外部電極との接続にワイヤボ
ンディングを用いた半導体装置において、前記ワイヤボ
ンディング素材として、１５０℃以上で再結晶するワイ
ヤを用いることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】前記ワイヤボンディング素材として、１５
０℃以上で再結晶するアルミニウム合金ワイヤを用いる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項３】前記ワイヤボンディング素材として、５０
μｍの平均結晶粒径を有し、かつ１５０℃以上で再結晶
するアルミニウム合金ワイヤを用いることを特徴とする
請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】前記ワイヤボンディング素材として、Ｆｅ
を０．０２〜１wt％含有し、残部アルミニウムからなる
ワイヤを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686694A JPH088288A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686694A JPH088288A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088288A true JPH088288A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15185361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13686694A Pending JPH088288A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088288A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105932B2 (en) | 2004-04-16 | 2006-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power semiconductor module |
| JP2008311383A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Ibaraki Univ | ボンディングワイヤ、それを使用したボンディング方法及び半導体装置並びに接続部構造 |
| WO2010016306A1 (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-11 | 田中電子工業株式会社 | 超音波ボンディング用アルミニウムリボン |
| JP5159000B1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-03-06 | 田中電子工業株式会社 | 半導体装置接続用アルミニウム合金細線 |
| JP5281191B1 (ja) * | 2012-12-28 | 2013-09-04 | 田中電子工業株式会社 | パワ−半導体装置用アルミニウム合金細線 |
| JP6056968B2 (ja) * | 2013-05-10 | 2017-01-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| US9748186B2 (en) | 2013-04-25 | 2017-08-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
| WO2020184655A1 (ja) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | Ａｌボンディングワイヤ |
| WO2021192121A1 (ja) | 2020-03-25 | 2021-09-30 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | Ａｌボンディングワイヤ |
-
1994
- 1994-06-20 JP JP13686694A patent/JPH088288A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7105932B2 (en) | 2004-04-16 | 2006-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Power semiconductor module |
| JP2008311383A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Ibaraki Univ | ボンディングワイヤ、それを使用したボンディング方法及び半導体装置並びに接続部構造 |
| WO2010016306A1 (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-11 | 田中電子工業株式会社 | 超音波ボンディング用アルミニウムリボン |
| JP5159000B1 (ja) * | 2012-06-13 | 2013-03-06 | 田中電子工業株式会社 | 半導体装置接続用アルミニウム合金細線 |
| KR101332890B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2013-11-26 | 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 | 반도체 장치 접속용 알루미늄 합금 세선 |
| JP5281191B1 (ja) * | 2012-12-28 | 2013-09-04 | 田中電子工業株式会社 | パワ−半導体装置用アルミニウム合金細線 |
| US9748186B2 (en) | 2013-04-25 | 2017-08-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the semiconductor device |
| JP6056968B2 (ja) * | 2013-05-10 | 2017-01-11 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| WO2020184655A1 (ja) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | Ａｌボンディングワイヤ |
| US12090578B2 (en) | 2019-03-13 | 2024-09-17 | Nippon Micrometal Corporation | Al bonding wire |
| WO2021192121A1 (ja) | 2020-03-25 | 2021-09-30 | 日鉄マイクロメタル株式会社 | Ａｌボンディングワイヤ |
| US12388044B2 (en) | 2020-03-25 | 2025-08-12 | Nippon Micrometal Corporation | Al bonding wire |
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