[发明专利]接合线

说明书

技术领域

本发明是有关连接半导体装置与外部引线的接合线。

技术背景

于连接IC芯片的电极与外部配线时，采用介经接合线配线的接合线接合的方法为人所知的。其中作为接合IC芯片的Al电极及接合线的方式，以超音波并用热压接及超音波接合占有主流。因此，超音波并用热压接通常是利用焊球接合方法予以进行着。采用后述的专利文献(日本专利第3657087号公报)所示的图面说明利用焊球接合方法的接合法。

如图1(a)所示，接合线2是通过毛细管压接工具1(capillary；以下称毛细管)的接合线插通孔而由毛细管尖端部的细孔被送出，使电气火炬3与该尖端对向，于与接合线2之间放电，加热、熔融接合线2的尖端，形成焊球4。接着，如图1(b)所示，使毛细管1下降并予压接(第一次接合)该焊球4至IC芯片6上的Al电极5之上。此时虽未予图标，但超音波振动通过毛细管1予以附加的同时，IC芯片6由于受加热块加热，故上述焊球4经予热压接而形成压接焊球4’。其后，如图1(c)所示，毛细管1描绘指定的轨迹，移动于引导框架(lead frame)的外部配线8的上面并下降。此时虽未予图标，但超音波振动通过毛细管1予以附加，外部配线8由于受加热块加热，所以接合线2侧面是经予热压接而接合(第二次接合)。接合后，如图1(d)所示，由挟持器7在保持挟持着接合线2的状态下上升，接合线2在由毛细管尖端部的细孔仅被少许送出的状态(被称作曳尾)予以切断结束配线。边重复这一操作，边进行接合。

接合线接合装置用的圆筒形毛细管1，是由氧化铝、氧化锆或红宝石或蓝宝石等高熔点材料所形成，再以钻石被覆等被覆于此等高熔点材料的毛细管尖端部作为高使用寿命，但以氧化铝为代表性者。毛细管1具有供插入接合用的金属接合线于内部而用的接合线导出孔102。例如，于采用25μmψ程度的金属接合线的情形，接合线导出孔102的大小是33μmψ～40μmψ程度。毛细管1的瓶颈部的外侧，是考虑接合的间隔及接合后的金属接合线的形状及大小，予以设成10°程度的角度。因此，孔径H为38μm，芯片径T为152μm，及去角取面(chamfer)径CD为64μm。

至目前为止有各式各样的接合线已予开发着。例如，为了使由已微量添加稀土类元素而成的金(Au)合金提高抗拉强度，即为众所周知的。此外，至于为使焊球形状、抗拉强度及剪切强度提高的接合线，以由含有锶(Sr)1～10重量ppm、铍(Be)1～20重量ppm、铟(In)1～50重量ppm、的范围以内，余量为金及不可避免的杂质而成为特征的接合用金合金细线亦如后述的专利文献2(日本专利第3059314号公报)，即为众所周知的。此外，为使常期间接合时的接合稳定性提高的Au-1质量％合金的接合线材料亦是众所周知的。这些接合线材料是被视作于纯金中完全予以合金化的，微量添加元素会升华而有恶劣的影响一事，至目前为止尚未被检讨的。

然而，于接合线压接作业方面，毛细管1的尖端部通常是予加热至200℃，此外利用电弧放电制作初期焊球时，毛细管1的尖端部表面温度，有瞬间加热至1000℃以上的温度的情形。因此，若用机械人以1秒钟十数次至数十万次的高速进行接合时，则不论毛细管1的尖端部的材质如何，首先由接合线金属所转印的污染物质会污染毛细管1的尖端部100。其后，这一污染物质会逐渐不均匀的蓄积于毛细管1的尖端部100上。由于这一已蓄积的污染物质而使毛细管1受第二次接合的超音波或力量的传播阻碍，而导致未能施加接合所需的能量的事态。于已使用公知的接合线材料的毛细管，由于经予蓄积于尖端部100的微量添加元素等的污染物质，会使引线架的外部配线8上的第二次接合后的接合线较不能切断，或以数十万次有一次的比例，使经予蓄积的污染物质自毛细管1的尖端部100剥落。由于这一第二次接合不良而使接合装置经常发生停机，生成停止接合作业的事态。此外，虽然不至于停止焊球接合装置，但是却使第二次接合方面的接合强度大幅下降。

专利文献1：日本专利第3657087号公报

专利文献2：日本专利第3059314号公报

发明内容

有鉴于上述问题点，本发明的目的是提供与公知技术相同的拉力强度(pull strength)及真圆度优越的接合线，而且即使于每秒钟以十数次至数十万次的高速连续进行接合时，污染物质亦不致蓄积于毛细管的尖端部的第二次接合强度不会降低的接合线。