CN101238564A - 具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线 - Google Patents

具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线 Download PDF

Info

Publication number
CN101238564A
CN101238564A CNA2006800292041A CN200680029204A CN101238564A CN 101238564 A CN101238564 A CN 101238564A CN A2006800292041 A CNA2006800292041 A CN A2006800292041A CN 200680029204 A CN200680029204 A CN 200680029204A CN 101238564 A CN101238564 A CN 101238564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bonding
wire
gold alloy
alloy wire
100ppm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006800292041A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100550332C (zh
Inventor
牧一诚
中田有治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanaka Denshi Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Denshi Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanaka Denshi Kogyo KK filed Critical Tanaka Denshi Kogyo KK
Publication of CN101238564A publication Critical patent/CN101238564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100550332C publication Critical patent/CN100550332C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of 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]
    • 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
    • H10W72/59—Bond pads specially adapted therefor
    • 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
    • H10W72/90—Bond pads, in general
    • H10W72/951—Materials of bond pads
    • H10W72/952—Materials of bond pads comprising metals or metalloids, e.g. PbSn, Ag or Cu

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线。该接合引线用金合金线，其成分组成为：含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、Ir：1～100ppm、Ca：大于30～100ppm、Eu：大于30～100ppm，并且，根据需要含有Be：0.1～20ppm，再根据需要含有La、Ba、Sr、Bi中的1种或2种以上合计为30～100ppm，而且，根据需要含有Ag：1～10ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。

Description

具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线
技术领域
本发明涉及一种用于连接晶体管、LSI、IC等半导体元件的芯片电极和外部导线部的具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，尤其是，具有从低温至高温的广大范围的温度(例如，-20～60℃的广泛范围的温度)下可以使用的线径小于20μm的接合引线用金合金线。
背景技术
为了连接IC芯片上的电极和外部导线部，通过超声波并用热压接接合引线用金合金线来进行，作为此时所使用的接合引线用金合金线，被熟知的有，成分组成为：含有Pd、Pt、Rh、Ir、Os、Ru中的至少1种为3～1000ppm、Eu：1～30ppm、Be、Ca、Ge、Sr中的至少1种为1～30ppm，剩余为Au及不可避免的杂质的接合引线用金合金线(参照专利文献1)。
【专利文献1】：日本专利公开平8-109425号公报
发明内容
近年，随着半导体元件的集成化的发展，半导体元件的Al垫片面积变小，并使用耐热性低的基板，因此，要求在比以往更低温且更小的接合面积上，得到良好的初始接合性(在Al垫片上进行球形接合时的压接球从Al垫片的剥落难度)。
而且，在高温严酷的使用环境下需要高度的可靠性的车载用IC、或动作温度升高的高频用IC等，存在由球形接合的接合界面的接合强度的降低或电阻的上升而发生的接合不良的问题。这些接合不良，由于上述的低温接合或接合面积的缩小等的接合条件的恶化，越来越容易发生，从而，需要确保比以往更高的接合可靠性(在某环境下的由球形接合的接合界面的接合强度或电阻的持续性)。
而且，若球形接合中的压接球的真圆性低，则压接球的一部分从Al垫片突出，与邻接的压接球接触而发生短路不良。该接触不良，由于Al垫片面积的缩小以及接合垫片间距的缩小越来越容易发生，因此要求比以往更高的压接球的真圆性。
而且，另一方面，接合半导体元件的芯片电极和外部导线部的引线的环路部的长度(以下称环路长度)变长，同时与平行接合的邻接的环路的间隔变窄。为了应对这种现状，要求作为接合引线所使用的金合金线的线径越来越细。但是，若线径变细，将卷绕的金合金线从卷线轴取出时，金合金线容易发生卷曲或蜿蜒(曲折或弯曲)，若使用存在该卷曲或蜿蜒(曲折或弯曲)的金合金线进行接合，因与邻接的接合引线接触而发生短路，所以半导体芯片会出现次品，而成品率降低。尤其是如果由金合金构成的接合引线线径小于20μm，则刚从卷线轴抽出的引线容易发生卷曲或蜿蜒(曲折或弯曲)。刚从卷线轴抽出的引线不发生卷曲或蜿蜒(曲折或弯曲)且接合形成的环路不与邻接的环路接触的性质就是所谓接合引线的直进性，但是，如果该直进性不足，则与邻接的环路接触，会发生短路，所以半导体装置出现次品而成品率降低。
而且，接合引线形成环路后，以树脂成型，但此时接合引线被树脂冲走，与邻接的环路接触发生短路，所以半导体装置出现次品而成品率降低。关于该树脂流动，以往的接合引线用金合金线的线径为25μm或30μm时很少发生问题，但是随着半导体元件的高集成化的发展，半导体元件的芯片电极的间隔变窄，为了应对这些现状，将引线的线径缩小而进行接合，但是，若线径小于20μm，树脂成型时环路则容易被冲走。因此，即使线径细的引线也需要具备难以发生树脂流动的特性(以下，将该特性称为耐树脂流动性)。
尽管能得到改善这种严酷的条件的接合引线用金合金线，但从发热或高频驱动的观点来看，金合金线本身的电阻越低越好。尤其是，如上所述，随着半导体元件的集成化的发展，由于金合金线的线径变细，环路变长，因此金合金线的电阻变高。所以，需要满足上述特性，及低电阻率的接合引线用金合金线。
发明内容
对于近年的这种严格要求，专利文献1所述的接合引线用金合金线有无空气球的加工硬化性低，初始接合性低的缺点，从而不能得到应对近年的严格要求的接合引线用金合金线。本发明的目的在于，提供一种具有这种高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的更加出色的接合引线用金合金线。
本发明人员，为了开发具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，进行研究的结果如下：
(1)纯度：在99.999质量％的高纯度金中，具有含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、Ir：1～100ppm，还含有Ca及Eu比以往的接合引线用金合金线更多的Ca：大于30～100ppm、Eu：大于30～100ppm的组成的金合金线，具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率。
(2)在具有上述(1)所述的组成的金合金线中，进一步含有Be：0.1～20ppm的金合金线，具有Be给Au的晶格带来应变，提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，而且降低重结晶温度的效果，从而，可以提升环路的高度，而可以实现适当的环路高度，因此根据需要可以进行添加。
(3)在具有上述(2)所述的组成的金合金线中，进一步含有La、Ba、Sr、Bi中的1种或2种以上合计为30～100ppm的金合金线，不但提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，同时提升重结晶温度，而可以降低金合金线的环路的高度。
(4)具有上述高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的(1)～(3)所述的金合金线中，即使进一步含有Ag：1～10ppm，也对其特性几乎没有影响。
本发明是，基于这种研究结果所进行的，其特征在于：
(1)一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其成分组成为：
含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
(2)一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其成分组成为：
含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，而且，
含有Be：0.1～20ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
(3)一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其成分组成为：
含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，而且，
含有Be：0.1～20ppm，而且，
含有La、Ba、Sr、Bi中的1种或2种以上合计为30～100ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
(4)一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其成分为：
在上述(1)、(2)或(3)所述的接合引线用金合金线中，还含有Ag：1～10ppm。
将具有上述(1)～(4)所述的成分组成的金合金线原材料拉丝加工至成为规定径为止，将得到的金合金线原材料退火的接合引线用金合金线的制造工序中，通过在比以往的退火温度低的550℃以下的温度下进行退火，若以0.2％耐力(Pa)为σ0.2、杨氏模量(Pa)为E、断裂延伸率为EL，则可以制造出满足E≥75GPa、(σ0.2/E)≥2.2×10-3、2％≤EL≤10％条件的接合引线用金合金线。更优选上述金合金线原材料的拉丝加工时的单管芯的断面收缩率低于以往的断面收缩率5％以下。满足这种条件的接合引线用金合金线，则会具有更高的直进性以及更高的耐树脂流动性。
因此，本发明的特征在于，
(5)上述(1)、(2)、(3)或(4)所述的具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，若以接合引线用金合金线的0.2％耐力(Pa)为σ0.2、杨氏模量(Pa)为E、断裂延伸率为EL，则满足以下条件，
E≥75GPa、
(σ0.2/E)≥2.2×10-3、
2％≤EL≤10％。
接着，在本发明的具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，以下说明将成分组成及机械特性限定为如上述的理由。
[I]成分组成
(a)Pt、Pd：
Pt及Pd是皆与Au完全固溶的元素，具有可抑制压接球和Al垫片的接合强度的劣化这一提高接合可靠性的效果。在接合界面附近包含Pt或Pd的相以层状生成，由于该相作为降低Au的扩散速度的层(所谓对Au扩散的阻挡层)而起作用，因此抑制随着Au的扩散在接合部发生的空隙的生成速度，其结果，可认为抑制压接球和Al垫片的接合强度的劣化而提高接合可靠性。Pt或Pd的量越多该接合强度的劣化的抑制(提高接合可靠性)效果就越高。但是，Pt及Pd中的1种或2种的合计小于500ppm，则得不到接合强度劣化的抑制效果，因此不优选，另一方面，若含有Pt及Pd中的1种或2种的合计为1000ppm以上，则金合金线的电阻上升，因此不优选。所以，将Pt及Pd中的1种或2种的合计规定为500ppm～小于1000ppm。
(b)Ir：
Ir具有抑制高温下的金合金的粒成长(结晶粒的粗大化)的作用，因此，形成无空气球时，由于来自球部的热的影响，具有下述效果：防止球正上方的引线部(热影响部)的结晶粒粗大化，同时凝固的无空气球部由大量微细的结晶粒形成，在接合时压接球以辐射状均等地扩散，压接球的真圆性提高；但是，Ir的含量小于1ppm得不到规定的效果，另一方面，含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～1000ppm的接合引线用金合金线，即使Ir超过100ppm，上述效果也饱和，不但得不到由添加引起的效果的明确地提高，而且，发生IC芯片的破坏或损伤，因此不优选。所以，将Ir的含量规定为1～100ppm。
(c)Ca：
碱土类金属Ca的金属结合半径比Au的金属结合半径大，给Au的晶格带来应变，提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，进而具有提升重结晶温度、降低金合金线的环路高度的效果，但是，Ca的含量为30ppm以下，由于无空气球的加工硬化性低，初始接合性低，且，强度低，因此难以满足E≥75GPa、(σ0.2/E)≥2.2×10-3、2％≤EL≤10％的条件而直进性和耐树脂流动性变低，所以不优选。另一方面，Ca的含量超过100ppm，在进行球形接合时形成的无空气球的表面上生成大量的氧化物，而且在无空气球的底部中央形成不能有助于接合的大缩孔，所以球形接合的初始接合性降低，而不优选。因此，将Ca的含量规定为大于30～100ppm。
(d)Eu：
稀土类元素Eu的金属结合半径比Au的金属结合半径大，给Au的晶格带来应变，提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，同时具有提升重结晶温度、降低金合金线的环路高度的效果，而且Eu的金属结合半径与其他的稀土类元素相比特别大，所以对细线径(尤其线径小于20μm)的接合引线用金合金线上述效果非常高，但是，Eu的含量为30ppm以下时，由于无空气球的加工硬化性低，初始接合性低，且强度低，因此难以满足E≥75GPa、(σ0.2/E)≥2.2×10-3、2％≤EL≤10％的条件而直进性和耐树脂流动性变低，所以不优选。另一方面，如果Eu的含量超过100ppm，则在进行球形接合时形成的无空气球的表面上生成大量的氧化物，而且，在无空气球的底部中央形成不能有助于接合的大缩孔，所以球形接合的初始接合性降低，而不优选。因此，将Eu的含量规定为大于30～100ppm。
(e)Be：
Be的金属结合半径比Au的金属结合半径小，也给Au的晶格带来应变，提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，含有上述Ca及Eu的同时含有Be时，具有降低重结晶温度的效果，从而，可以提升环路高度，由此可以实现适当的环路高度，所以根据需要添加Be，但是即使添加Be小于0.1ppm也得不到规定的效果，另一方面，含有Be超过20ppm，则在无空气球的表面上生成大量的氧化物，而且，在无空气球的底部中央形成不能有助于接合的大缩孔，因此，球形接合的初始接合性降低，而且，产生球的正上部及球部的结晶粒径的增大而降低压接球部的真圆性，因此不优选。因此，将Be的含量规定为0.1～20ppm。
(f)La、Ba、Sr、Bi：
稀土类元素La、碱土类金属Ba及Sr、周期律表5B族的Bi，也提高接合引线用金合金线的机械强度及无空气球的加工硬化性，同时具有提升重结晶温度、降低金合金线的环路高度的效果，所以根据需要添加，但是即使含有La、Ba、Sr、Bi中的至少1种小于30ppm也得不到规定的效果，另一方面，含有La、Ba、Sr、Bi中的至少1种超过100ppm，在进行球形接合时形成的无空气球的表面上生成大量的氧化物，而且，在无空气球的底部中央形成不能有助于接合的大缩孔，所以球形接合的初始接合性降低，而不优选。因此，将La、Ba、Sr、Bi的至少1种的含量规定为30～100ppm。
(g)Ag：
即使含有1～10ppm的Ag，也对上述特性几乎没有影响，所以根据需要添加，但是超过10ppm，则初始接合性降低，所以不优选。
[II]机械特性
具有上述成分组成的接合引线用金合金线皆具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率，但是通过制造成以金合金线的0.2％耐力(Pa)为σ0.2、杨氏模量(Pa)为E、断裂延伸率为EL，且满足E≥75GPa、(σ0.2/E)≥2.2×10-3、2％≤EL≤10％的条件的接合引线用金合金线，从而会具有更高的直进性及更高的耐树脂流动性。
其理由为，E＜75GPa时，即引线的杨氏模量低时，引线接合后的成型之际，接合的金合金线被树脂大大地冲走(即、树脂流动大)，其结果，邻接的金合金线相接触，而短路的频度增高，半导体芯片的成品率降低，如果σ0.2/E达到2.2×10-3以上，则直进性急剧提高，而且，断裂延伸率小于2％时，因为拉丝后金合金线具有的残留应变在退火后也残存，故直进性降低，另一方面，断裂延伸率高于10％时，成为E＜75GPa、(σ0.2/E)＜2.2×10-3的情况多，而直进性降低、或树脂流动增大。
在本发明中，接合引线用金合金线的断裂延伸率EL(％)、0.2％耐力σ0.2(Pa)及杨氏模量E(Pa)的测定由以下进行：在室温下，将接合引线用金合金线在标距：100mm、拉伸速度：10mm/分的条件下由拉伸试验机拉伸到断裂为止。
在此，将应变和拉伸应力定义为如下。
应变＝接合引线用金合金线的延伸(mm)/100mm、
拉伸应力(Pa)＝拉伸负荷(N)/接合引线用金合金线的初始截面面积(m2)
将断裂延伸率EL(％)、0.2％耐力σ0.2(Pa)及杨氏模量E(Pa)定义为如下。
断裂延伸率EL(％)＝断裂时的应变×100＝[断裂时的延伸(mm)/100(mm)]×100
0.2％耐力σ0.2(Pa)：给接合引线用金合金线带来0.2％的永久应变时的拉伸应力(Pa)
杨氏模量E(Pa)：在拉伸应力和应变成正比例的范围，拉伸应力和应变的比、即拉伸应力(Pa)/应变
如上述，本发明的接合引线用金合金线的初始接合性、接合可靠性、压接球的真圆性、直进性、耐树脂流动性出色且低电阻率，因此使用该金合金线进行接合，可以提高半导体装置的成品率等，在产业上带来出色的效果。
具体实施方式
将具有线径50μm、及表1～3所示的成分组成的金合金线原材料，以单管芯的断面收缩率4.8％进行拉丝加工，制作线径19μm的金合金线，通过将该金合金线在表4～6所示的温度进行退火，制造本发明接合引线用金合金线(以下、称本发明引线)1～34、比较接合引线用金合金线(以下、称比较引线)1～20、及以往接合引线用金合金线(以下，称以往引线)1，并卷绕在半径50mm的中间卷线轴上。在此，在退火及卷绕工程中，为了改变引线的走向而使用的滑轮(滑车)皆为半径9mm。将卷绕在中间卷线轴的引线在半径25mm的卷线轴卷绕2000m，除掉引线的前端15m，测定引线的断裂延伸率EL、杨氏模量(Pa)E、0.2％耐力(Pa)σ0.2，并且，算出σ0.2/E，将其结果表示在表4～6。进一步测定这些引线的电阻率，将其结果表示在表4～6。在这些各测定中，将样品数设定为5个，求出了其平均值。上述引线的电阻率在室温、标距500mm的条件下用数字万用表测定电阻(Ω)，以电阻率(μΩcm)＝电阻(Ω)×接合引线用金合金线的截面面积(cm2)/50(cm)×106求出。
将具有这些表1～3所示的成分组成及表4～6所示的机械特性的本发明的引线1～34、比较引线1～20及以往引线1，安装在Kulicke & Soffa制的引线接合器(Maxum Plus)上，在搭载有半导体IC芯片的基板上，以
加热温度：150℃、
环路长度：5mm、
环路高度：220μm、
压接球径：34μm、
压接球高度：8μm、的条件下进行接合，通过进行下述的测定，进行有关直进性、初始接合性、压接球的真圆性的评价。
直进性评价：
以垫片间距45μm的间隔对每个样品制作10000个环路，测定邻接的环路彼此的接触处的数量(接触数)，将其结果表示在表4～6而评价直进性。
初始接合性评价：
对每个样品制作10000个环路，测定在球形接合时压接球没有接触于Al垫片的次数(球上升(Ball Lift)数)，将其结果表示在表4～6而评价初始接合性。
压接球的真圆性评价：
对每个样品观察100个压接球，以全部良好时为○、若有1个或1个以上的不良时为×，将其结果表示在表4～6而评价球的真圆性。
接合可靠性评价：
将接合的样品，在150℃的空气中保管1000小时之后，在压接球正上方的环路的弯曲(扭折)挂上工具而进行了拉力试验(每个样品100个)。拉力试验中的断裂，或者在颈部断裂，或者在压接球和Al垫片的接合界面断裂(球上升)。观察压接球，全部在颈部断裂时评价为○，若有1个或1个以上的球上升时评价为×。并且，关于具有表1～3所示的成分组成及表4～6所示的机械特性的本发明引线1～34、比较引线1～20及以往引线1，对环路高度、耐树脂流动性进行评价。
环路高度：
将具有表1～3所示的成分组成及表4～6所示的机械特性的本发明引线1～34、比较引线1～20及以往引线1安装在Kulicke & Soffa制的引线接合器(Maxum Plus)，不进行倒转、在压接球径34μm、压接球高度8μm、环路长度1mm的条件下进行成圈，用光学显微镜，测定环路最高部和Al垫片面的高度，将其差作为环路高度而求出，通过其结果表示在表4～6而评价环路高度。
耐树脂流动性：
将搭载以环路长度3.5mm的条件下接合的半导体IC芯片的基板，用成型装置以环氧树脂密封后，用软X射线非破坏检查装置对树脂密封的半导体芯片内部进行X射线投影，测定20根引线流动最大的部分的流量，将其平均值除以环路长度的值(％)定义为树脂流动，测定该树脂流动，通过将其结果表示在表4～6而评价耐树脂流动性。
【表1】
  引线   金合金线的成分组成(质量ppm)
Pt Pd Ir Ca   Be     Eu     La Ba Sr Bi Ag   Au
本发明   1   500   -     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  2   800   -     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  3   980   -     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  4   -   500     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  5   -   800     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  6   -   980     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  7   250   250     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  8   400   400     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  9   490   490     50     70   10     60     - - - - -   剩余
  10   400   400     1     70   10     60     - - - - -   剩余
  11   400   400     100     70   10     60     - - - - -   剩余
  12   400   400     50     32   10     60     - - - - -   剩余
  13   400   400     50     100   10     60     - - - - -   剩余
  14   400   400     50     70   -     60     - - - - -   剩余
  15   400   400     50     70   20     60     - - - - -   剩余
  16   400   400     50     70   10     32     - - - - -   剩余
  17   400   400     50     70   10     100     - - - - -   剩余
  18   400   400     50     70   10     60     30 - - - -   剩余
  19   400   400     50     70   10     6     60 - - - -   剩余
  20   400   400     50     70   10     60     100 - - - -   剩余
【表2】
引线   金合金线的成分组成(质量ppm)
  Pt   Pd     Ir     Ca     Be     Eu La     Ba     Sr     Bi     Ag   Au
本发明   21   400   400     50     70     10     60 -     30     -   -     -   剩余
  22   400   400     50     70     10     60 -     60     -   -     -   剩余
  23   400   400     50     70     10     60 -     100     -   -     -   剩余
  24   400   400     50     70     10     60 -     -     30   -     -   剩余
  25   400   400     50     70     10     60 -     -     60   -     -   剩余
  26   400   400     50     70     10     60 -     -     100   -     -   剩余
  27   400   400     50     70     10     60 -     -     -   30     -   剩余
  28   400   400     50     70     10     60 -     -     -   60     -   剩余
  29   400   400     50     70     10     60 -     -     -   100     -   剩余
  30   400   400     50     70     10     60 -     -     -   -     1   剩余
  31   400   400     50     70     10     60 -     -     -   -     5   剩余
  32   400   400     50     70     10     60 -     -     -   -     10   剩余
  33   400   400     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  34   400   400     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
比较   1   300*   -     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  2   1500* -     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  3   -   300*     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  4   -   1500*     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  5   150*   150*     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
  6   750*   750*     50     70     10     60 -     -     -   -     -   剩余
*表示脱离本发明范围的值。
【表3】
引线     金合金线的成分组成(质量ppm)
    Pt     Pd     Ir     Ca     Be     Eu     La     Ba     Sr     Bi     Ag   Au
比较   7     400     400     -*     70     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  8     400     400     150*     70     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  9     400     400     50     20*     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  10     400     400     50     120*     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  11     400     400     50     70     30*     60     -   -   -   -     -   剩余
  12     400     400     50     70     10     20*     -   -   - - -   剩余
  13     400     400     50     70     10     120*     -   -   -   -     -   剩余
  14     400     400     50     70     10     60     120*   -   -   -     -   剩余
  15     400     400     50     70     10     60     -   120*   -   -     -   剩余
  16     400     400     50     70     10     60     -   -   120*   -     -   剩余
  17     400     400     50     70     10     60     -   -   -   120*     -   剩余
  18     400     400     50     70     10     60     -   -   -   -     20*   剩余
  19     400     400     50     70     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  20     400     400     50     70     10     60     -   -   -   -     -   剩余
  以往1     400     400     50     20*     5     20*     -   -   -   -     -   残
*表示脱离本发明范围的值。
【表4】
  引线 退火温度(℃)     机械特性 接触个数(个) 球上升数(个)   压接球的真圆性   接合可靠性 树脂流动(％)   环路高度(μm)   电阻率(μΩcm)
    断裂延伸率EL(％) 杨氏模量E(GPa) σ0.2/E×10-3 σ0.2(MPa)
本发明   1   525     4.1     89     2.4     217     19     0     ○     ○     2.7     73     2.4
  2   526     4.1     89     2.5     226     18     0     ○     ○     2.4     71     2.4
  3   524     4.2     89     2.5     226     19     0     ○     ○     2.6     75     2.4
  4   524     4.2     89     2.5     219     21     0     ○     ○     2.5     75     2.4
  5   526     4.2     88     2.6     225     23     0     ○     ○     2.7     73     2.4
  6   525     4.1     88     2.4     211     18     0     ○     ○     2.7     71     2.4
  7   527     4.1     87     2.5     222     22     0     ○     ○     2.5     74     2.4
  8   527     4.3     90     2.5     225     24     0     ○     ○     2.7     74     2.4
  9   526     4.1     90     2.5     224     20     0     ○     ○     2.6     75     2.4
  10   527     4.3     86     2.5     218     23     0     ○     ○     2.4     80     2.4
  11   525     4.2     88     2.6     228     23     0     ○     ○     2.4     75     2.4
  12   513     4.1     80     2.3     184     30     0     ○     ○     3.1     77     2.4
  13   536     4.0     93     2.7     253     6     0     ○     ○     2.2     69     2.4
  14   536     4.2     89     2.5     222     21     0     ○     ○     2.4     65     2.4
  15   517     4.1     94     2.8     263     11     0     ○     ○     2.1     85     2.4
  16   514     4.2     81     2.4     197     24     0     ○     ○     2.6     79     2.4
  17   534     4.3     93     2.8     262     7     0     ○     ○     2.0     69     2.4
  18   527     4.1     88     2.4     215     20     0     ○     ○     2.4     72     2.4
【表5】
  引线 退火温度(℃)     机械特性 接触个数(个) 球上升数(个)   压接球的真圆性   接合可靠性   树脂流动(％)   环路高度(μm)   电阻率(μΩcm)
    断裂延伸率EL(％)   杨氏模量E(GPa) σ0.2/E×10-3 σ0.2(MPa)
本发明   19     530     4.1     93     2.7     248     10     0     ○     ○     2.4     71     2.4
  20     534     4.1     99     2.7     270     14     0     ○     ○     2.2     66     2.4
  21     527     4.2     86     2.5     213     16     0     ○     ○     2.3     71     2.4
  22     531     4.1     92     2.7     248     19     0     ○     ○     2.3     72     2.4
  23     534     4.1     98     2.8     271     6     0     ○     ○     2.0     68     2.4
  24     527     4.1     89     2.5     224     19     0     ○     ○     2.4     71     2.4
  25     531     4.4     93     2.6     245     12     0     ○     ○     2.4     69     2.4
  26     534     4.3     97     2.8     276     7     0     ○     ○     1.9     68     2.4
  27     527     4.2     89     2.6     227     18     0     ○     ○     2.4     75     2.4
  28     532     4.4     92     2.6     239     11     0     ○     ○     2.1     70     2.4
  29     535     4.3     96     2.8     269     10     0     ○     ○     1.9     68     2.4
  30     524     4.3     90     2.5     224     22     0     ○     ○     2.4     74     2.4
  31     525     4.3     89     2.5     224     20     0     ○     ○     2.6     75     2.4
  32     525     4.2     89     2.6     232     16     0     ○     ○     2.5     74     2.4
  33     485     2.0     99     3.0     296     31     0     ○     ○     2.1     74     2.4
  34     542     10.0     80     2.2     176     22     0     ○     ○     3.2     72     2.4
  比较   1     526     4.2     88     2.5     220     18     0     ○     ×     2.4     75     2.3
  2     526     4.1     87     2.5     218     24     0     ○     ○     2.7     71     2.5
【表6】
引线   退火温度(℃)     机械特性 接触个数(个) 球上升数(个) 压接球的真圆性 接合可靠性 树脂流动(％)   环路高度(μm) 电阻率(μΩcm)
断裂延伸率EL(％) 杨氏模量E(GPa) σ0.2/E×10-3 σ0.2(MPa)
比较   3     525     4.4     86     2.6     224     20     0     ○     ×     2.5     74     2.3
  4     526     4.3     89     2.6     226     15     0     ○     ○     2.6     75     2.5
  5     526     4.3     86     2.5     212     17     0     ○     ×     2.5     75     2.3
  6     525     4.1     87     2.5     218     22     0     ○     ○     2.3     71     2.5
  7     524     4.2     87     2.5     212     19     0     ×     ○     2.4     82     2.4
  8     526     4.2     87     2.5     221     Al垫片的一部分损伤     2.4
  9     516     4.4     78     2.1*     167     156     18     ○     ○     4.3     83     2.4
  10     535     4.3     94     2.7     254     7     5     ○     ○     2.1     61     2.4
  11     514     4.3     93     2.8     260     12     3     ×     ○     2.6     83     2.4
  12     514     4.3     80     2.1*     171     121     15     ○     ○     3.5     84     2.4
  13     534     4.1     95     2.9     270     8     4     ○     ○     2.1     61     2.4
  14     535     4.0     99     2.8     275     12     3     ○     ○     2.3     68     2.4
  15     535     4.1     97     2.8     270     8     4     ○     ○     2.0     70     2.4
  16     534     4.1     98     2.8     273     11     3     ○     ○     1.9     67     2.4
  17     536     4.0     98     2.7     265     7     3     ○     ○     2.1     68     2.4
  18     526     4.1     89     2.6     229     16     2     ○     ○     2.5     73     2.4
  19     305     1.5*     105     3.3     345     258     0     ○     ○     1.9     71     2.4
  20     548     12.0*     74*     2.1*     158     171     0     ○     ○     4.2     71     2.4
以往1     515     4.3     74*     2.1*     158     382     45     ○     ○     4.5     87     2.4
*表示脱离本发明范围的值。
从表1～6所示的结果可知，本发明引线1～34电阻率小，直进性、初始接合性、压接球的真圆性、接合可靠性及耐树脂流动性良好，尤其是直进性、初始接合性、接合可靠性、压接球的真圆性及耐树脂流动性良好，相反，比较引线1～20及以往引线1在这些特性中的至少任何1个为不良。

Claims (5)

1.一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其特征在于：
其成分组成为：含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
2.一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其特征在于：
其成分组成为：含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，而且，
含有Be：0.1～20ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
3.一种具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其特征在于：
其成分组成为：含有Pt及Pd中的1种或2种合计为500～小于1000ppm满、
Ir：1～100ppm、
Ca：大于30～100ppm、
Eu：大于30～100ppm，而且，
含有Be：0.1～20ppm，而且，
含有La、Ba、Sr、Bi中的1种或2种以上合计为30～100ppm，剩余为Au及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1、2或3所述的具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其特征在于：
还含有Ag：1～10ppm。
5.根据权利要求1、2、3、或者4所述的具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线，其特征在于：
若以接合引线用金合金线的0.2％耐力(Pa)为σ0.2、杨氏模量(Pa)为E、断裂延伸率为EL，则满足以下条件，
E≥75GPa、
(σ0.2/E)≥2.2×10-3、
2％≤EL≤10％。
CNB2006800292041A 2005-06-14 2006-06-08 接合引线用金合金线 Expired - Fee Related CN100550332C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP173726/2005 2005-06-14
JP2005173726A JP4726206B2 (ja) 2005-06-14 2005-06-14 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101238564A true CN101238564A (zh) 2008-08-06
CN100550332C CN100550332C (zh) 2009-10-14

Family

ID=37532188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006800292041A Expired - Fee Related CN100550332C (zh) 2005-06-14 2006-06-08 接合引线用金合金线

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090232695A1 (zh)
EP (1) EP1909317A4 (zh)
JP (1) JP4726206B2 (zh)
KR (1) KR101087526B1 (zh)
CN (1) CN100550332C (zh)
TW (1) TW200703532A (zh)
WO (1) WO2006134825A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109599381A (zh) * 2018-11-30 2019-04-09 合肥中晶新材料有限公司 一种固定比例金基/银基键合线及其制备方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4596467B2 (ja) * 2005-06-14 2010-12-08 田中電子工業株式会社 高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP4726205B2 (ja) * 2005-06-14 2011-07-20 田中電子工業株式会社 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性および高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP5240890B2 (ja) * 2006-08-07 2013-07-17 田中電子工業株式会社 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高いループ制御性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線
US8767351B1 (en) * 2013-01-31 2014-07-01 Seagate Technology Llc Ambient temperature ball bond

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08109425A (ja) * 1994-08-18 1996-04-30 Tanaka Denshi Kogyo Kk ボンディング用金線
JP3367544B2 (ja) * 1995-08-23 2003-01-14 田中電子工業株式会社 ボンディング用金合金細線及びその製造方法
JP3628139B2 (ja) * 1997-03-28 2005-03-09 田中電子工業株式会社 半導体素子ボンディング用金合金線
JP3654736B2 (ja) * 1997-03-28 2005-06-02 田中電子工業株式会社 半導体素子ボンディング用金合金線
JP3633222B2 (ja) * 1997-07-25 2005-03-30 住友金属鉱山株式会社 ボンディングワイヤ
JP3672063B2 (ja) * 1997-07-25 2005-07-13 住友金属鉱山株式会社 ボンディングワイヤ
JPH1145900A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
DE19753055B4 (de) * 1997-11-29 2005-09-15 W.C. Heraeus Gmbh Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
JP3810200B2 (ja) * 1998-01-23 2006-08-16 田中電子工業株式会社 ワイヤボンディング用金合金線
CN1226433C (zh) * 2003-07-28 2005-11-09 洛阳铜加工集团有限责任公司 Ic用引线框架铜合金带的制作工艺方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109599381A (zh) * 2018-11-30 2019-04-09 合肥中晶新材料有限公司 一种固定比例金基/银基键合线及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1909317A4 (en) 2012-06-20
JP2006351701A (ja) 2006-12-28
KR20080041622A (ko) 2008-05-13
WO2006134825A1 (ja) 2006-12-21
US20090232695A1 (en) 2009-09-17
JP4726206B2 (ja) 2011-07-20
EP1909317A1 (en) 2008-04-09
CN100550332C (zh) 2009-10-14
KR101087526B1 (ko) 2011-11-28
TW200703532A (en) 2007-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4771562B1 (ja) Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ
US20120312428A1 (en) High strength and high elongation ratio of au alloy bonding wire
CN100557784C (zh) 接合引线用金合金线
CN101238564A (zh) 具有高初始接合性、高接合可靠性、压接球的高真圆性、高直进性、高耐树脂流动性及低电阻率的接合引线用金合金线
CN100550333C (zh) 接合引线用金合金线
JP3612179B2 (ja) 半導体素子用金銀合金細線
JP3426473B2 (ja) 半導体素子用金合金細線
JP4641248B2 (ja) 接合性、直進性および耐樹脂流れ性に優れたボンディングワイヤ用金合金線
JP5240890B2 (ja) 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高いループ制御性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線
JP2008251635A (ja) 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくくかつ一層高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
WO2013080851A1 (ja) 金－白金－パラジウム合金ボンディングワイヤ
JP2008251634A (ja) 高い接合信頼性および圧着ボールの高い真円性を有し、さらにＡｌパッドとその下部が損傷しにくくかつ一層高い耐樹脂流れ性を有するボンディングワイヤ用金合金線
KR20040088904A (ko) 반도체 소자 본딩용 금 합금세선

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20091014

Termination date: 20130608