(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｕを主成分とし、それに少なくとも希土類元素のうちの１種以上を合計で０．０７重量％を超えて８重量％以下の範囲内で含有させたことを特徴とするボンディングワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子上の電極と外部リードとを接続する場合などに用いるボンディングワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子（チップ）の電極と外部リードとを接続するために、０．０２〜０．１ｍｍの範囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられている。ボンディングワイヤには良好な導電性、チップや外部リードとの接合性、使用雰囲気中での耐環境性が要求され、そのためボンディングワイヤとしてはＡｌ、Ａｕ、Ｃｕ等の純金属もしくはその合金が用いられていた。
【０００３】
近年では、低コスト化という観点から樹脂を用いた半導体パッケージが多用されてきており、そのため耐環境性に優れるＡｕ系ワイヤが最も多く用いられている。従来より用いられているＡｕ系ワイヤの多くは９９．９９重量％（以下単に％と記す）以上の純度を有する軟質のものであった。
【０００４】
最近の半導体デバイスの発展はパッケージの多ピン化をもたらし、その結果、より細いワイヤを狭いピッチや長い距離でワイヤボンディングする必要性が増してきた。しかしながら、従来のボンディングワイヤを用いた場合には、ワイヤの強度が弱いため、半導体デバイス組立時におけるワイヤ変形によりワイヤの接触不良が頻発化し、半導体デバイスの収率が低下するという問題があった。
【０００５】
一般に、ワイヤ強度を向上させるためには添加元素量を増せばいいが、例えば特公昭６２−２３４５４号公報、特公昭６２−２３４５５号公報等で示されているＰｔやＰｄなどの貴金属元素等を多量に添加して高強度化した場合には、ワイヤの導電性が大きく低下する等の問題を生じ、多ピンパッケージ用のワイヤとしては必ずしも好適でなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案されたもので、特に多ピン半導体デバイス用として好適な高強度ボンディングワイヤを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によるボンディングワイヤは、以下の構成としたものである。すなわち、希土類元素のうちの１種以上を合計で０．０７％を超えて８％以下の範囲内で含み、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる点に特徴がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
希土類元素は金に対し析出強化性を有する元素であり、金中に微細析出物を析出させることにより、導電性をあまり低下させずに強度を向上させることが可能となる。希土類元素の含有量を合計で０．０１％以上、特に０．０７％を超えて８％以下の範囲内としたのは、希土類元素の含有量が少ないと、析出する析出物の量が少なすぎて強度向上の効果が不充分であり、逆に８％を越すと希土類元素と金からなる粗大な金属間化合物が晶出して合金の加工性が著しく低下するからである。
【０００９】
なお、特公昭６３−５１３７７号公報で指適されているように、希土類元素を多量に添加すると、極細線の伸線時に断線が多発するという問題が発生するが、伸線加工実施前に溶体化処理を施せば、断線を発生させずに極細線までの伸線が可能となる。溶体化処理条件については特に限定しないが、溶体化温度としては７００〜９００℃程度、特に８００℃が好ましく、溶体化時間としては０．５〜１０時間程度が好ましい。
【００１０】
前記のように本発明の本質は、希土類元素によるワイヤの強化にあり、その希土類元素を前記の割合で含有させる以外は不可避不純物を除きＡｕのみで構成すればよいが、導電性等の諸特性を劣化させない範囲内において、その他の元素を添加することは何ら差し支えない。その他の元素としては、０．０１％以下のＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎや２％未満のＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＰｔ族元素等がある。
【００１１】
本発明による前記のワイヤの高強度化および高電導度化の特性を充分に引き出すには、溶体化処理を施すのに加えて希土類元素析出のために焼鈍を施すのが望ましい。その焼鈍の条件としては焼鈍温度１５０〜４００℃、焼鈍時間０．５〜１０時間程度が好ましい。なお、焼鈍は必ずしもワイヤボンディング前に実施しておく必要はなく、チップへ損傷が加わらない範囲であれば、ワイヤボンディング後にチップと一緒に実施することも可能である。
【００１２】
その場合、ワイヤボンディング時には未だワイヤが高強度化されていないため、チップ損傷が少ないワイヤボンディングが可能となったり、あるいは従来の軟質ワイヤと近い条件でワイヤボンディングすることが可能となる等のワイヤ使用上の利点が生ずる。このようにワイヤボンディング後に焼鈍を施してワイヤの強化を行なった場合にも、高いワイヤ変形防止性能は十分に発揮され、本発明ワイヤの前記の特性を損ねることはない。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
【００１４】
〔実施例１〜１４〕
純度９９．９９９％の高純度金、および所定の添加元素を１〜２０％含む金母合金を用いて、種々の組成の金合金を溶解鋳造した。その得られた鋳塊を８００℃で３時間溶体化処理した後に、溝ロール加工を施し、さらにダイヤモンドダイスを用いた伸線加工を実施して、直径０．０２ｍｍの合金線を得た。その得られた合金線に熱処理を施すことにより特性を調整して試料とし、それらの試料の評価を行った。その結果を下記表１に示す。
【００１５】
【表１】
0003550812.tif 000002
【００１６】
上記表１中のワイヤ強度は引張り試験により求めた。また導電性については、直流４端子法によって比抵抗を測定することによって代用特性とした。さらにボンディング接合性すなわちボンディングワイヤと半導体素子の電極及び外部リードとの接合性は、ステージ温度を３００℃に設定したウェッジボンディング機を用い、超音波熱圧着方式によりボンディングしたワイヤについて、ボンディング後のワイヤにフックを引っかけて引張り試験を実施した際に、破断がワイヤの部分で起こった場合を良、接合部で破断した場合を不良として評価した。またボンディング接合性の経時変化については、上記と同様な方法でワイヤボンディングした試料を２００℃で１００時間保持した後に、上記と同様のプル試験を実施して評価した。
【００１７】
さらに樹脂の封入抵抗によるワイヤの変形については、上記と同様な方法で５ｍｍの間隔にワイヤボンディングした試料についてモールディング機（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−６３００）を金型温度１８０℃、射出圧１００Ｋｇ／ｃｍ２  の条件でモールドしたときのワイヤの流れ量を、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。なお上記のワイヤ流れ量は、図１に示すようにボンディング直後のワイヤＷを真上から見たときの同図鎖線示の状態からエポキシ樹脂をモールドした後にワイヤＷが図の実線位置に変位したときの変位量の最大値δを求めた。
【００１８】
〔比較例１〜４〕
上記実施例１〜１４に対する比較例１〜２として希土類以外の元素を含む試料を上記と同様の要領で作製し、それらの試料について上記と同様の評価を行うと共に、比較例３〜４として市販品についても同様の評価を行った。その結果を下記表２に示す。
【００１９】
【表２】
0003550812.tif 000003
【００２０】
上記表１および表２との対比から明らかなように、本発明に基づく実施例１〜１４によるボンディングワイヤは、比較例３〜４の市販品と比べて強度が高く、ワイヤ流れ量も小さい。また、比較例１〜２の希土類以外の元素を含むものと比べると、比抵抗が小さく、導電性が良好であり、かつワイヤボンディング性にも問題のないことがわかる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるボンディングワイヤは、主成分である金の他に希土類元素のうちの１種以上を合計で０．０７重量％を超えて８重量％以下の範囲内で含めるだけの簡単な構成によって導電性を殆ど低下させることなく強度を向上させることが可能となるもので、例えば半導体デバイス組立時におけるワイヤ同士の接触不良が起こりにくく、かつ導電性も良好である多ピン半導体デバイス用として好適なボンディングワイヤを提供できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂モールド時のワイヤ流れ量を示す説明図。
【符号の説明】
Ｗ  ボンディングワイヤ
δ  ワイヤ流れ量
【図１】
0003550812.tif 000004