JPS60248858A - ボンデイングワイヤ用アルミニウム合金 - 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】 （技術分野） 本発明は半導体素子のチップ電極と外部リードフレーム
を電気的接続するために用いられるポンディングワイヤ
用アルミニウム合金に関するものである。

（背景技術） 従来、半導体素子のチップ電極と外部リードフレームと
の接続にはワイヤポンディングが多く使われている。そ
の接続に使われているのはＡｕ　線とＡＪ　線で多くは
Ａｕ　線である。Ａｕ　線は酸水素炎や放電などで接続
部にポールを形成させて熱圧着又は超音波熱圧着するポ
ールボンディングにより接続するが、チップ電極のＡＪ
　と金属間化合物を形成し、ボンディング強度の信頼性
に劣る。又Ａｕ　の価格が不安定である。一方、ＡＩ！
線は従来１重量％Ｓｉ　含有のものを使用しているが、
接続部に良好なポール形成が出来難いため、超音波圧接
するウェッジボンディングによる接続が行われている。

しかし、ポールボンディングに比ベラエツジボンディン
グは１回あたり、の溶接所要時間が長く作業性に劣る。

そのためポールボンディングにより接続可能なＡＪ　線
が望まれている。

（発明の開示） 本発明は上述の問題点を解決するために成されたもので
、良好なポールを形成し、ポールボンディングによる接
続を可能にすると共に、ボンディング強度を向上し、コ
ストを低減しうる特許請求の範囲に記載のボンディング
ワイヤ用アルミニウム合金を提供せんとするものである
。

本発明において、合金中のＢｅ　は溶融によるポール形
成時にアルミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポ
ールを形成し、ボンディング強度を向上させる。Ｂｅを
０．００２〜０，２　重量％と規定したのは０．００２
重量％未満ではボール形成能改善に効果がな（，０，２
重量％を越えるとその効果が飽和し、又高価となるため
である。又、合金中のＮｉも溶融によるポール形成時に
アルミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポールを
形成し、又ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化を防止
しボンディング強度を向上させるとともに線材強度を高
め、伸線加工性を良好にさせる。Ｎｉを０．５〜３重量
％と規定したのは０．５　重量％未満ではポール形成能
、ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化の防止、線材強
度、伸線加工性、ボンディング強度の改善に効果がなく
、３重量％を越えて添加しても一層の改善効果が期待出
来ず、逆に伸線加工性やボンディング強度が劣化するた
めである。又、合金中のＳ　ｉ＊　Ｍｇ　＋　Ｍｎ　は
線材強度をさらに高めるとともにボンディング強度を向
上きせる効果を有する。ＳｈＭｇｙ　Ｍｎ量を０．５〜
２重量％と規定したのは、０．５重量％未満では線材強
度、ボンディング強度の改善に効果がなく、２重量％を
越えると、それ以上の改善の効果がなくなるだけでな（
、逆に線材強度、伸線加工性、ボンディング強度が劣化
するためである。又、合金中のＺｒ＋　Ｔｉ＋　Ｃｒｔ
　ＶｔＣｕ＋　Ｂのおのおのはポール形成部の近傍の著
しい軟化や脆化を防止してボンディング強度を高めるも
ので、１種以上の合計含有量が、０．０２〜０．５重量
％である必要があり、０．０２重量％未満ではその効果
がなく、０．５重量％を越えると伸線加工性が悪くなり
、製造が困難となるおそれがある。かように構成するこ
とにより、本発明のボンディングワイヤ用アルミニウム
合金は線径３０μｍ前後の極細線として優れた伸線加工
性、ポールボンディング性、ボンディング強度を得るこ
とができる。

（実施例） 第１表に示す種々の組成のＡ７１＋　合金を溶解鋳造し
熱間押出後、皮剥、伸線、中間軟化の工程を径で直径３
０μｍのボンディングワイヤにした。１１−１５は本発
明例、＆　１６〜２０は比較例、麗２１は従来例である
。これらのボンディングワイヤをボール形成能、ボンデ
ィング強度、ループ形成状態、伸線加工性、耐食性につ
いて調査した結果を第２表に示す。ボンディング強度は
ボンディングワイヤを放電方式のポールポンダにて半導
体素子のチップ電極と外部リードフレームの間をボンデ
ィングして線の中央において破壊試験をした時の強度を
従来のＡ７−１．０重量％Ｓｉ合金の場合を１．０　と
して相対値で表わしたものであり、ループ形成状態は半
導体素子のチップ電極と外部リードフレームの間に接続
された時のボンディングワイヤが形成する円弧（ループ
ンの状態を表わしたものである。

第２表より、本発明によるｍ１〜１５は比較例、従来例
に比べ、ボール形状又はボンディング強度が非常に優れ
ていることがわかる。

（発明の効果） 上述のように構成させた本発明のボンディングワイヤ用
アルミニウム合金は次のような効果がある。

（イ）ＡＩ　合金がＢｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％と
ＮｉＯ，５〜３重量％を含むため、ポール形成時にアル
ミニウムの酸化皮膜形成を抑止して良好なポールを形成
し、又ポール形成部近傍の著しい軟化や脆化を防止し、
ボンディング強度を向上させるとともに、線材強度を高
め、伸線加工性を良好にさせる。

（ｏ）　ＡＩ！合金がＢｅ　Ｏ，０（Ｌ２〜０．２重量
％とＮｉＯ，５〜３重量％に加えて、Ｓｉｎ　Ｍｇ＊　
Ｍｎ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０，５〜
２重量％を含むので前項（イ）の効果がさらに向上する
。

（ハ）Ａ１合金がＢｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮ
ｉＯ，５〜３重量％に加えて、ｚｒ、　Ｔｉｔ　Ｃｒ＋
　ｖｌ　Ｃｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の
合計がｏ、０２〜０．５重量％を含むのでボール形成部
近傍の著しい軟化や脆化がさらに防止され、前項（イ）
の効果がさらに向上する。

に）Ａ７合金がＢｅ　Ｏ，００２−０，２重量％とＮｉ
Ｏ，５〜８重量％に加えて、Ｓｉｎ　Ｍｇｌ　Ｍｎ　か
ら選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量％
を含み、さらにＺｒ＋　Ｔｉｔ　Ｃ１ｖ、　Ｃｕｔ　Ｂ
　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０，０２〜０
．５重量％を含むので前項（イ）の効果がさらに一層向
上する。

（ホ）ポールボンディングによる接続が可能であるため
、ボンディング速度が向上し、又Ａｕ　線を使用せず、
かつボンディング強度が向上するため信頼性が向上し、
コストを低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体素子のチップ電極と外部リードフレーム
の間を接続した例を示す断面図である。 図中１・・・リードフレーム、２・・・ボンディングワ
イヤ、３・・・電極、４・・・半導体素子を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
   ５−３重量％を含有し、残部が本質的にＡＩ！　よりな
   ることを特徴とするポンディングワイヤ用アルミニウム
   合金。 ｆ２）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
   ５〜３重量％を含有し、かつＳ　ｉ　ｙＭｇ　＋Ｍｎ　
   から選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量
   ％を含有し、残部が本質的にＡｌ　よりなることを特徴
   とするポンディング”Ｍ用アルミニウム合金。 （３）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉＯ，５
   〜３重量％を含有し、かつＺｒ　＋　Ｔｉｒ針ｓ　Ｖｔ
   　Ｃｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が
   ０．０２〜０．５重量％を含有し、残部が本質的にＡＪ
   　よりなることを特徴とするポンディングワイヤ用アル
   ミニウム合金。 （４）　Ｂｅ　Ｏ，００２〜０．２重量％とＮｉ　Ｏ，
   ５−３重量％を含有し、かつＳｉｒ　Ｍｇｅ　Ｍｎ　か
   ら選ばれる元素の内１種以上の合計が０．５〜２重量％
   を含有し、さらに、Ｚｒｔ　Ｔｉｅ　Ｃｒ＋　Ｖｔ　Ｃ
   ｕｔ　Ｂ　から選ばれる元素の内１種以上の合計が０．
   ０２〜０．５重量％を含有し、残部が本質的にＡｌ　よ
   りなることを特徴とするポンディングワイヤ用アルミニ
   ウム合金。