JPH01162343A - ボンディングワイヤ - Google Patents
ボンディングワイヤInfo
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- JPH01162343A JPH01162343A JP62322076A JP32207687A JPH01162343A JP H01162343 A JPH01162343 A JP H01162343A JP 62322076 A JP62322076 A JP 62322076A JP 32207687 A JP32207687 A JP 32207687A JP H01162343 A JPH01162343 A JP H01162343A
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- Wire Bonding (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、Ａｇ製の半導体装置用ボンディングワイヤ、
あるいはＡｇからなる芯材にＡｕからなる被覆材を被覆
してなる半導体装置用ボンディングワイヤに関し、特に
ポンディング後の実装状態においてＡｇの時効軟化を抑
制して機械的特性を向上でき、かつボール硬さを安定で
きるようにしたボンディングワイヤに関する。
あるいはＡｇからなる芯材にＡｕからなる被覆材を被覆
してなる半導体装置用ボンディングワイヤに関し、特に
ポンディング後の実装状態においてＡｇの時効軟化を抑
制して機械的特性を向上でき、かつボール硬さを安定で
きるようにしたボンディングワイヤに関する。
半導体素子のチップ電極であるＡ１蒸着パッドを外部リ
ードに連なるリードフレーム、あるいはケースに接続す
るにあたっては、従来からボンディングワイヤが使用さ
れている。そしてこのボンディングワイヤを上記蒸着バ
ンドに接続する方法としては、該ワイヤの先端をアーク
放電等で加熱して溶融させてポールを形成し、このボー
ルを上記蒸着パッドに圧着する熱圧着ポンディング法と
、該熱圧着ボンディング法に超音波振動を併用するサー
モソニックポンディング方法（以下、両方法をポールボ
ンディング法と称す）が採用されている。
ードに連なるリードフレーム、あるいはケースに接続す
るにあたっては、従来からボンディングワイヤが使用さ
れている。そしてこのボンディングワイヤを上記蒸着バ
ンドに接続する方法としては、該ワイヤの先端をアーク
放電等で加熱して溶融させてポールを形成し、このボー
ルを上記蒸着パッドに圧着する熱圧着ポンディング法と
、該熱圧着ボンディング法に超音波振動を併用するサー
モソニックポンディング方法（以下、両方法をポールボ
ンディング法と称す）が採用されている。
このようなポールボンディング法に採用されるボンディ
ングワイヤとして、高純度Ａｇ線を採用した技術は多数
の文献、特許公報等に発表されている。その−例として
、特開昭５６−１６９３４１号公報に記載されたものが
あり、この公報では、Ａｇ線の純度を９９．９７ｗｔ％
以トにすることが提案されている。
ングワイヤとして、高純度Ａｇ線を採用した技術は多数
の文献、特許公報等に発表されている。その−例として
、特開昭５６−１６９３４１号公報に記載されたものが
あり、この公報では、Ａｇ線の純度を９９．９７ｗｔ％
以トにすることが提案されている。
一方、Ａｇは、溶融状態で容易に酸化し、またＡｇ自身
マイグレーションを起こし易いことがら、使用条件によ
っては単独ではボンディングワイヤとしての信頼性に劣
る場合がある。そこで、ト記Ａｇの酸化、マイグレーシ
ョンの問題を解消できるボンディングワイヤとして、例
えば、特開昭５６−２１３５４号公報に開示されたもの
がある。これは、純度９９．９９ｗ１０以上の高純度Ａ
ｇからなる芯材の外周を、純度９９．９９ｗ１０以りの
高純度Ａ ｕからなる被覆材で被覆した複合ボンディン
グワイヤである。
マイグレーションを起こし易いことがら、使用条件によ
っては単独ではボンディングワイヤとしての信頼性に劣
る場合がある。そこで、ト記Ａｇの酸化、マイグレーシ
ョンの問題を解消できるボンディングワイヤとして、例
えば、特開昭５６−２１３５４号公報に開示されたもの
がある。これは、純度９９．９９ｗ１０以上の高純度Ａ
ｇからなる芯材の外周を、純度９９．９９ｗ１０以りの
高純度Ａ ｕからなる被覆材で被覆した複合ボンディン
グワイヤである。
このワイヤによれば、接合性を■害する酸化を防止でき
、かつマイグレーションの発生を回避できる。
、かつマイグレーションの発生を回避できる。
ところが、−船釣に高純度のＡｇは、軟化点が低く、常
温でも時効軟化を起こし易いことが知られており、その
結果ボンディングワイヤとして要求される諸条件のうち
、特に引張強度の機械的性質が時間の経過とともに満た
されなくなるという問題がある。この点は、上記Ａｇ−
Ａｕの複合ボンディングワイヤにおいても同様であり、
Ａｇの時効軟化により該ワイヤ全体の強度が低下するこ
とになる。
温でも時効軟化を起こし易いことが知られており、その
結果ボンディングワイヤとして要求される諸条件のうち
、特に引張強度の機械的性質が時間の経過とともに満た
されなくなるという問題がある。この点は、上記Ａｇ−
Ａｕの複合ボンディングワイヤにおいても同様であり、
Ａｇの時効軟化により該ワイヤ全体の強度が低下するこ
とになる。
そこで、本件発明者らは、−上記高純度Ａｇの時効軟化
を抑制して機械的性質を向上できるようにしたボンディ
ングワイヤを開発した（特願昭６２−１７３５０９号）
。これは、Ａｇ芯材に、Ｃ１１等の特定元素を所定量添
加してなるものである。このボンディングワイヤによれ
ば、再結晶温度を向−ヒさせるＣｕ等の特定元素を添加
したので、芯材の時効軟化を抑制でき、それだけ機械的
性質を向上できる。ところが、上記Ｃｕ等の元素を含有
するボンディングワイヤについて、さらに検討を行った
ところ、−ト記Ｃｕ等の元素添加量が多ずぎた場合に、
若干ボール硬さにおいて信頼性に劣ることが判明した。
を抑制して機械的性質を向上できるようにしたボンディ
ングワイヤを開発した（特願昭６２−１７３５０９号）
。これは、Ａｇ芯材に、Ｃ１１等の特定元素を所定量添
加してなるものである。このボンディングワイヤによれ
ば、再結晶温度を向−ヒさせるＣｕ等の特定元素を添加
したので、芯材の時効軟化を抑制でき、それだけ機械的
性質を向上できる。ところが、上記Ｃｕ等の元素を含有
するボンディングワイヤについて、さらに検討を行った
ところ、−ト記Ｃｕ等の元素添加量が多ずぎた場合に、
若干ボール硬さにおいて信頼性に劣ることが判明した。
そこで本発明の目的は、半導体装置用ボンディングワイ
ヤにおいて、高純度Ａｇの時効軟化を抑制でき、かつポ
ール硬さを維持できる添加元素の種類及びその添加量を
規定することにある。
ヤにおいて、高純度Ａｇの時効軟化を抑制でき、かつポ
ール硬さを維持できる添加元素の種類及びその添加量を
規定することにある。
本願第１発明は、高純度Ａｇに、０．０００５〜０．０
２重量％のＣａを添加することを特徴としたボンディン
グワイヤであり、また第２発明は、高純度Ａｇ芯材の外
周を高純度Ａｕ被覆材で被覆したボンディングワイヤに
おいて、上記芯材に、ｏ、ｏｏｏｓ〜０．０２重量％の
Ｃａを添加したことを特徴としている。
２重量％のＣａを添加することを特徴としたボンディン
グワイヤであり、また第２発明は、高純度Ａｇ芯材の外
周を高純度Ａｕ被覆材で被覆したボンディングワイヤに
おいて、上記芯材に、ｏ、ｏｏｏｓ〜０．０２重量％の
Ｃａを添加したことを特徴としている。
ここで、上記Ｃａの添加量を規制した理由について説明
する。上記Ｃａの添加量が０．０００５重量％以下では
、微量すぎて当初の目的である時効軟化抑制効果が達成
できない。また、０．０２重量％を超えると、該添加量
に見合った再結晶温度の高揚。
する。上記Ｃａの添加量が０．０００５重量％以下では
、微量すぎて当初の目的である時効軟化抑制効果が達成
できない。また、０．０２重量％を超えると、該添加量
に見合った再結晶温度の高揚。
引張強度の向上を得ることができなくなるばかりか、芯
材が脆くなり、加工性が低下する。さらに、ポール成形
時に該ポールの形状が真球から外れていびつになったり
、ボール硬化が著しくなり蒸着パッドの破損等が生じ、
本発明の目的とするボール硬さを確保できなくなること
から、上記Ｃａの添加量の上限は０．０２重量％とじた
。
材が脆くなり、加工性が低下する。さらに、ポール成形
時に該ポールの形状が真球から外れていびつになったり
、ボール硬化が著しくなり蒸着パッドの破損等が生じ、
本発明の目的とするボール硬さを確保できなくなること
から、上記Ｃａの添加量の上限は０．０２重量％とじた
。
本発明に係るボンディングワイヤによれば、高純度Ａｇ
に０．０００５〜０．０２重量％のＣａを添加するよう
にしたので、芯材の再結晶温度が高揚し、時効軟化を抑
制して高い引張強度を保持でき、機械的性質を向上でき
る。また、Ｃａの添加量の上限を規制したので、ボンデ
ィング時に形成されるボールが十分に軟らかく、かつ真
球に近いものとなり、その結果Ｓｉチップの破損を防止
でき、ボンディング作業の信頼性を向上できる。
に０．０００５〜０．０２重量％のＣａを添加するよう
にしたので、芯材の再結晶温度が高揚し、時効軟化を抑
制して高い引張強度を保持でき、機械的性質を向上でき
る。また、Ｃａの添加量の上限を規制したので、ボンデ
ィング時に形成されるボールが十分に軟らかく、かつ真
球に近いものとなり、その結果Ｓｉチップの破損を防止
でき、ボンディング作業の信頼性を向上できる。
以下、本発明のボンディングワイヤの効果を明確にする
ための具体的実施例について説明する。
ための具体的実施例について説明する。
まず本願第１発明の実施例について説明する。
本実施例では、Ａｇ線に対するＣａの添加量の変化によ
る特性を得るために、高純度Ａｇ（９９゜９９９ｗ１０
）にそれぞれ第１表のＭ１〜７に示す量のＣａを添加し
、これから２０φのビレットを作成した。次に各ビレッ
トを伸線加工機により２５μｍφに伸線加工し、この時
の伸線性（製品１０ｋｍ当たりの断線数）を調べた。さ
らに、上記加工直後のワイヤ、該加工後１０８．３０日
間常温状態に保持したワイヤ、及び３０日経過後２５０
℃のシリコンオイル中にｆａｔ消したワイヤのそれぞれ
について引張強度を測定した。
る特性を得るために、高純度Ａｇ（９９゜９９９ｗ１０
）にそれぞれ第１表のＭ１〜７に示す量のＣａを添加し
、これから２０φのビレットを作成した。次に各ビレッ
トを伸線加工機により２５μｍφに伸線加工し、この時
の伸線性（製品１０ｋｍ当たりの断線数）を調べた。さ
らに、上記加工直後のワイヤ、該加工後１０８．３０日
間常温状態に保持したワイヤ、及び３０日経過後２５０
℃のシリコンオイル中にｆａｔ消したワイヤのそれぞれ
について引張強度を測定した。
第１表はその試験結果を示し、同表からも明らかなよう
に、伸線性の評価では、Ｃａの添加量が３００ＰＰＭ
（Ｎｏ、 ７ ）を超えると断線数が増大するが、これ
以下（Ｎｏ、１〜５）では全く生じていない。また、上
記添加量が３ＰＰＭ （Ｎｏ、１）では、伸線直後か
ら１０日、３０日経過するにつれ引張強度は著しく低下
しており、時効軟化抑制効果が得られていない。一方、
Ｃａ含有量が５ ＰＰＦＩ以、ヒ（ｌＩｋ１２〜７）に
なると添加量が増大する程、伸線直後、１０日、３０日
経過後、２５０°Ｃ処理後においても引張強度が向上し
ており、時効軟化抑制効果が得られていることがわかる
。従って、伸線性１時効軟化抑制の両者を満足するため
には、Ｃａの添加量を５〜２００ ＰＰＭの範囲内にす
るのが妥当である。
に、伸線性の評価では、Ｃａの添加量が３００ＰＰＭ
（Ｎｏ、 ７ ）を超えると断線数が増大するが、これ
以下（Ｎｏ、１〜５）では全く生じていない。また、上
記添加量が３ＰＰＭ （Ｎｏ、１）では、伸線直後か
ら１０日、３０日経過するにつれ引張強度は著しく低下
しており、時効軟化抑制効果が得られていない。一方、
Ｃａ含有量が５ ＰＰＦＩ以、ヒ（ｌＩｋ１２〜７）に
なると添加量が増大する程、伸線直後、１０日、３０日
経過後、２５０°Ｃ処理後においても引張強度が向上し
ており、時効軟化抑制効果が得られていることがわかる
。従って、伸線性１時効軟化抑制の両者を満足するため
には、Ｃａの添加量を５〜２００ ＰＰＭの範囲内にす
るのが妥当である。
次に、上記伸線加工したＡｇ線をポールボンディング法
によって、ポンディングを行いボール形状、ボールの圧
着時の硬さを測定した。ここで、上記ポンディング条件
としては、アーク放電（ワイヤ陽極）を一定とし、ボー
ル成形時及びポンディング時は、酸素濃度が５０ＰＰＭ
以下になるように雰囲気制御した。そして、上記各測定
におけるサンプル数は５０個とし、ボール形状は５０個
中いびつになった個数、ボール硬さはＳｉウェハーに１
μｍのＡβ−３ｉを蒸着したものに５０回ボンディング
を行い、該Ｓ１ウエハーに生じたクラックの発生数を求
めた。
によって、ポンディングを行いボール形状、ボールの圧
着時の硬さを測定した。ここで、上記ポンディング条件
としては、アーク放電（ワイヤ陽極）を一定とし、ボー
ル成形時及びポンディング時は、酸素濃度が５０ＰＰＭ
以下になるように雰囲気制御した。そして、上記各測定
におけるサンプル数は５０個とし、ボール形状は５０個
中いびつになった個数、ボール硬さはＳｉウェハーに１
μｍのＡβ−３ｉを蒸着したものに５０回ボンディング
を行い、該Ｓ１ウエハーに生じたクラックの発生数を求
めた。
その結果を第２表に示す。同表からも明らかなように、
Ｃａの添加量が３００ ＰＰＭ （ｌｔｋ＋、 ７
）を超えるとボールのいびつさ、クラックの発生数が急
激に増大しており、この結果からもＣａの添加量は２０
０ ＰＰｌ’ｌ以下にすることが望ましい。
Ｃａの添加量が３００ ＰＰＭ （ｌｔｋ＋、 ７
）を超えるとボールのいびつさ、クラックの発生数が急
激に増大しており、この結果からもＣａの添加量は２０
０ ＰＰｌ’ｌ以下にすることが望ましい。
上記実施例からも判明したように、時効軟化抑制効果、
及びボール硬さの点からＣａの添加量は０゜０００５〜
０．０２重量％の範囲内に限定する必要がある。
及びボール硬さの点からＣａの添加量は０゜０００５〜
０．０２重量％の範囲内に限定する必要がある。
次に本願第２発明の実施例について説明する。
第１表
第２表
本実施例では、高純度のＡ ｇ （９９，９９Ｗ１０）
芯材を、高純度Ａｕ （９９，９９９Ｗ１０ ）からな
る被覆材で被覆してなる複合ボンディングワイヤ素材を
作成した。このとき、上記被覆材は２５ＰＰＭのＣａを
一定量添加し、上記芯材はそれぞれ第３表の患８〜１４
に示す値の量を添加したものとした。そして、このボン
ディングワイヤ素材を第１図に示すように、芯材２が１
３．６μｍφ、被覆材３の外径が２５μｍφとなるよう
に伸線加工してボンディングワイヤ１を得た。
芯材を、高純度Ａｕ （９９，９９９Ｗ１０ ）からな
る被覆材で被覆してなる複合ボンディングワイヤ素材を
作成した。このとき、上記被覆材は２５ＰＰＭのＣａを
一定量添加し、上記芯材はそれぞれ第３表の患８〜１４
に示す値の量を添加したものとした。そして、このボン
ディングワイヤ素材を第１図に示すように、芯材２が１
３．６μｍφ、被覆材３の外径が２５μｍφとなるよう
に伸線加工してボンディングワイヤ１を得た。
この各ボンディングワイヤについて上記実施例と同様の
試験により伸線性（製品ｌＱｋｍ当たりの断線数）、ボ
ール形状、ボール硬さを測定した。なお、上記ボンディ
ング時の雰囲気は大気中で行った。
試験により伸線性（製品ｌＱｋｍ当たりの断線数）、ボ
ール形状、ボール硬さを測定した。なお、上記ボンディ
ング時の雰囲気は大気中で行った。
第３表からも明らかなように、Ｃａの添加量が３００
ＰＰＭ（Ｎｏ、 １４ ）を超えるとＡｇ線単体に比べ
断線数が激増しており、これは芯材２と被覆材３との変
形抵抗の差によるむしれ、接合部の剥離によるためと考
えられる。ざらにまた、上記添加量が第３表 ３００ ＰＰＭ以上では、ボールの変形数、クランクの
発生数とも増加していることがわかる。
ＰＰＭ（Ｎｏ、 １４ ）を超えるとＡｇ線単体に比べ
断線数が激増しており、これは芯材２と被覆材３との変
形抵抗の差によるむしれ、接合部の剥離によるためと考
えられる。ざらにまた、上記添加量が第３表 ３００ ＰＰＭ以上では、ボールの変形数、クランクの
発生数とも増加していることがわかる。
なお、本実施例でも、上記Ａｇ線の場合と同様の方法に
て、時効軟化抑制効果を調べたが、Ｃａの添加量が５
ＰＰＭ以下では、３０日保持強度、２５０°Ｃ高温強度
ともに満足する結果が得られなかった。これらのことか
ら、上記実施例においてもＣａの添加量を５〜２００
ＰＰＭの範囲内にするのが妥当である。
て、時効軟化抑制効果を調べたが、Ｃａの添加量が５
ＰＰＭ以下では、３０日保持強度、２５０°Ｃ高温強度
ともに満足する結果が得られなかった。これらのことか
ら、上記実施例においてもＣａの添加量を５〜２００
ＰＰＭの範囲内にするのが妥当である。
以上のように本願第１発明に係るボンディングワイヤに
よれば、高純度Ａｇに０．０００５〜０．０２重量％の
Ｃａを添加し、また第２発明によれば、Ａｇ芯材をＡｕ
被覆材で被覆し、該芯材に０．０００５〜０゜０２重量
％のＣａを添加したので、Ａｇ芯材の時効軟化を抑制し
て機械的強度を長期にわたって保持できるとともに、ボ
ール硬さを所定硬度に維持してボンディング作業の信頼
性を向上できる効果がある。
よれば、高純度Ａｇに０．０００５〜０．０２重量％の
Ｃａを添加し、また第２発明によれば、Ａｇ芯材をＡｕ
被覆材で被覆し、該芯材に０．０００５〜０゜０２重量
％のＣａを添加したので、Ａｇ芯材の時効軟化を抑制し
て機械的強度を長期にわたって保持できるとともに、ボ
ール硬さを所定硬度に維持してボンディング作業の信頼
性を向上できる効果がある。
第１図は本願第２発明の詳細な説明するためのボンディ
ングワイヤの断面正面図である。 図において、１はボンディングワイヤ、２は芯材、３は
被覆材である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所代理人 弁理
士 下布 努 第１図
ングワイヤの断面正面図である。 図において、１はボンディングワイヤ、２は芯材、３は
被覆材である。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所代理人 弁理
士 下布 努 第１図
Claims (2)
- （１）高純度Ａｇに、０．０００５〜０．０２重量％の
Ｃａを添加したことを特徴とするボンディングワイヤ。 - （２）高純度Ａｇを主成分とする芯材の外周を高純度Ａ
ｕを主成分とする被覆材で被覆したボンディングワイヤ
において、上記芯材に、０．０００５〜０．０２重量％
のＣａを添加したことを特徴とするボンディングワイヤ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322076A JPH01162343A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322076A JPH01162343A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | ボンディングワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01162343A true JPH01162343A (ja) | 1989-06-26 |
Family
ID=18139649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322076A Pending JPH01162343A (ja) | 1987-12-18 | 1987-12-18 | ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01162343A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123597A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
| JP4771562B1 (ja) * | 2011-02-10 | 2011-09-14 | 田中電子工業株式会社 | Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ |
| JP5095014B1 (ja) * | 2012-02-09 | 2012-12-12 | オーディオ・ラボ有限会社 | 銀ボンディングワイヤの製造方法および銀ボンディングワイヤ |
| EP3029167A4 (en) * | 2014-07-10 | 2017-08-09 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor device |
| JP2019504472A (ja) * | 2015-11-23 | 2019-02-14 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 被覆ワイヤ |
| JP2019529694A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-10-17 | ヘレウス マテリアルズ シンガポール ピーティーイー． リミテッド | 被覆したワイヤ |
-
1987
- 1987-12-18 JP JP62322076A patent/JPH01162343A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007123597A (ja) * | 2005-10-28 | 2007-05-17 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
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| EP3029167A4 (en) * | 2014-07-10 | 2017-08-09 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor device |
| US10381320B2 (en) | 2014-07-10 | 2019-08-13 | Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. | Silver bonding wire for semiconductor device containing indium, gallium, and/or cadmium |
| JP2019504472A (ja) * | 2015-11-23 | 2019-02-14 | ヘレウス ドイチェラント ゲーエムベーハー ウント カンパニー カーゲー | 被覆ワイヤ |
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| JP2019529694A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-10-17 | ヘレウス マテリアルズ シンガポール ピーティーイー． リミテッド | 被覆したワイヤ |
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