JPH0123541B2 - - Google Patents
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- JPH0123541B2 JPH0123541B2 JP22565486A JP22565486A JPH0123541B2 JP H0123541 B2 JPH0123541 B2 JP H0123541B2 JP 22565486 A JP22565486 A JP 22565486A JP 22565486 A JP22565486 A JP 22565486A JP H0123541 B2 JPH0123541 B2 JP H0123541B2
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- wire
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- Wire Bonding (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
この発明は、半導体素子チツプの電極と外部リ
ードを接続するために使用する銅系ボンデイング
ワイヤの改良に関するものである。 「従来の技術」 従来、ICやLSIなどの半導体素子のチツプ電極
と外部リードとの結線用のボンデイングワイヤ
は、主として金線が使用されてきたが、金線は極
めて高価になる欠点がある。そこで最近、経済性
と導電性の点から金線の代替として、銅線及び銅
合金線を使用することが検討されている。 ところで一般にボンデイングワイヤには、以下
の(1)〜(5)に記載する特性が要求される。 (1) 半導体素子チツプの電極に接続するためにボ
ンデイングワイヤの先端を溶融させてボールを
作製した際に、このボールが真球に近い形状で
あつて、しかも、この真球状のボールが安定し
て作製できること。 (2) 半導体素子チツプ電極にボールを接合する際
に、チツプ割れを起こすことなく、かつ、安定
した接合強度が得られること。 (3) 機械的強度、並びに、高温強度が大きく、ボ
ンデイング時に断線を生じないこと。 (4) 熱サイクルによつてネツク切れ(ボールとボ
ンデイングワイヤとの境界部分の破断)が生じ
ないこと。 (5) 塑性変形による外部リードへの熱圧着及び超
音波ボンデイングが可能なこと。 「発明が解決しようとする問題点」 そこでこのような要求がなされている背景か
ら、本願発明者らは、前記(1)〜(5)に記載した諸特
性を満足する銅系ボンデイングワイヤの開発を目
的として、純度99.99%以上の高純度銅線、ある
いは、この高純度銅を基に製造した各種銅合金線
を用いて実験を繰り返し行つた。この結果、高純
度銅線にあつては、チツプ割れなどの問題は生じ
ないものの、熱サイクルによるネツク切れが度々
発生した。一方、銅合金線にあつては、ネツク切
れなどの問題は生じなかつたが、高純度銅線に比
較してボールが硬いためにチツプ割れが度々生
じ、外部リードとのウエツジボンデイングが高純
度銅線よりも困難であつた。 本発明は、前述の背景に鑑み、前記実験を繰り
返し行つて得られた知見を基になされたもので、
熱サイクルによるネツク切れを防止することがで
き、電極チツプの接続用に形成されるボールの硬
度を制御できるようにしてチツプ割れを無くする
とともに、外部リードとの熱圧着および超音波圧
着を容易に行うことができるようにしたボンデイ
ングワイヤを提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、純度
99.99%以上の高純度銅に、この高純度銅の再結
晶温度を高める元素としてCdを50〜500重量ppm
含有させてなる銅合金から心線部を形成し、この
心線の外周に99.99%以上の高純度銅からなる被
覆部を形成してなるものである。 「実施例」 図面は、本発明の一実施例のボンデイングワイ
ヤAの断面構造を示すもので、このボンデイング
ワイヤAは心線部1を被覆部2で覆つてなる構造
を有している。 前記心線部1は、純度99.99%以上の高純度銅
に、その再結晶温度を高める元素としてCd(カド
ミウム)を50〜500重量ppm含有させた銅合金か
ら構成されたワイヤである。ここで、純度99.99
%以上の高純度銅を用いるのは、わずかでもボー
ル硬度の低い銅合金を得るためである。 更に、銅合金中に含有させるCdの濃度を前記
範囲に限定したのは、Cdの含有量が50重量ppm
未満では、銅合金の再結晶温度を高める効果が現
れないためであり、また銅合金中に含有させる
Cdの濃度が500重量ppmより高い濃度では、適度
なボール硬度を得るために、心線部の比率を少な
くする必要が生じ、結果として心線部が細くなり
過ぎてネツク切れを生じるためである。 また前記被覆部2は純度99.99%以上の高純度
銅からなる。ここで、被覆部2の純度をこのよう
な値に設定したのは、99.99%未満の純度の銅線
では、ボールル硬度が銅合金線と同等になつて適
度なボール硬度に制御することができないためで
ある。 なお、ボンデイングワイヤAにおいては、心線
部1に対する被覆部2の被覆部を10〜90%の範囲
に設定することが好ましい。この限定理由は、被
覆部2の比率が90%を越えた値となるネツク切れ
を生じ易く、10%を下回る値ではチツプ割れを生
じ易いためである。 前記構造のボンデイングワイヤAにあつては、
心線部1に再結晶温度の高い銅合金を用いている
ために、熱サイクルによるネツク切れを防止する
ことができる。また、ボンデイング時にボンデイ
ングワイヤAの先端を溶融させてボールを形成す
る場合、心線部1に含有されている元素の濃度を
被覆部2の高純度銅が希釈して適度のボール硬度
に制御するために、チツプ割れを阻止することが
できる。なお、ボンデイングワイヤAにあつて
は、被覆部2に高純度銅を用いているために、外
部リードとのウエツジボンデイングも容易に実施
できる。 「製造例」 第1表に示す成分の銅合金心線に、第1表に示
す割合で高純度銅を被覆し、更に、線引加工と中
間熱処理を繰り返し施して直径30μmの銅系ボン
デイングワイヤを複数作製した。
ードを接続するために使用する銅系ボンデイング
ワイヤの改良に関するものである。 「従来の技術」 従来、ICやLSIなどの半導体素子のチツプ電極
と外部リードとの結線用のボンデイングワイヤ
は、主として金線が使用されてきたが、金線は極
めて高価になる欠点がある。そこで最近、経済性
と導電性の点から金線の代替として、銅線及び銅
合金線を使用することが検討されている。 ところで一般にボンデイングワイヤには、以下
の(1)〜(5)に記載する特性が要求される。 (1) 半導体素子チツプの電極に接続するためにボ
ンデイングワイヤの先端を溶融させてボールを
作製した際に、このボールが真球に近い形状で
あつて、しかも、この真球状のボールが安定し
て作製できること。 (2) 半導体素子チツプ電極にボールを接合する際
に、チツプ割れを起こすことなく、かつ、安定
した接合強度が得られること。 (3) 機械的強度、並びに、高温強度が大きく、ボ
ンデイング時に断線を生じないこと。 (4) 熱サイクルによつてネツク切れ(ボールとボ
ンデイングワイヤとの境界部分の破断)が生じ
ないこと。 (5) 塑性変形による外部リードへの熱圧着及び超
音波ボンデイングが可能なこと。 「発明が解決しようとする問題点」 そこでこのような要求がなされている背景か
ら、本願発明者らは、前記(1)〜(5)に記載した諸特
性を満足する銅系ボンデイングワイヤの開発を目
的として、純度99.99%以上の高純度銅線、ある
いは、この高純度銅を基に製造した各種銅合金線
を用いて実験を繰り返し行つた。この結果、高純
度銅線にあつては、チツプ割れなどの問題は生じ
ないものの、熱サイクルによるネツク切れが度々
発生した。一方、銅合金線にあつては、ネツク切
れなどの問題は生じなかつたが、高純度銅線に比
較してボールが硬いためにチツプ割れが度々生
じ、外部リードとのウエツジボンデイングが高純
度銅線よりも困難であつた。 本発明は、前述の背景に鑑み、前記実験を繰り
返し行つて得られた知見を基になされたもので、
熱サイクルによるネツク切れを防止することがで
き、電極チツプの接続用に形成されるボールの硬
度を制御できるようにしてチツプ割れを無くする
とともに、外部リードとの熱圧着および超音波圧
着を容易に行うことができるようにしたボンデイ
ングワイヤを提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、純度
99.99%以上の高純度銅に、この高純度銅の再結
晶温度を高める元素としてCdを50〜500重量ppm
含有させてなる銅合金から心線部を形成し、この
心線の外周に99.99%以上の高純度銅からなる被
覆部を形成してなるものである。 「実施例」 図面は、本発明の一実施例のボンデイングワイ
ヤAの断面構造を示すもので、このボンデイング
ワイヤAは心線部1を被覆部2で覆つてなる構造
を有している。 前記心線部1は、純度99.99%以上の高純度銅
に、その再結晶温度を高める元素としてCd(カド
ミウム)を50〜500重量ppm含有させた銅合金か
ら構成されたワイヤである。ここで、純度99.99
%以上の高純度銅を用いるのは、わずかでもボー
ル硬度の低い銅合金を得るためである。 更に、銅合金中に含有させるCdの濃度を前記
範囲に限定したのは、Cdの含有量が50重量ppm
未満では、銅合金の再結晶温度を高める効果が現
れないためであり、また銅合金中に含有させる
Cdの濃度が500重量ppmより高い濃度では、適度
なボール硬度を得るために、心線部の比率を少な
くする必要が生じ、結果として心線部が細くなり
過ぎてネツク切れを生じるためである。 また前記被覆部2は純度99.99%以上の高純度
銅からなる。ここで、被覆部2の純度をこのよう
な値に設定したのは、99.99%未満の純度の銅線
では、ボールル硬度が銅合金線と同等になつて適
度なボール硬度に制御することができないためで
ある。 なお、ボンデイングワイヤAにおいては、心線
部1に対する被覆部2の被覆部を10〜90%の範囲
に設定することが好ましい。この限定理由は、被
覆部2の比率が90%を越えた値となるネツク切れ
を生じ易く、10%を下回る値ではチツプ割れを生
じ易いためである。 前記構造のボンデイングワイヤAにあつては、
心線部1に再結晶温度の高い銅合金を用いている
ために、熱サイクルによるネツク切れを防止する
ことができる。また、ボンデイング時にボンデイ
ングワイヤAの先端を溶融させてボールを形成す
る場合、心線部1に含有されている元素の濃度を
被覆部2の高純度銅が希釈して適度のボール硬度
に制御するために、チツプ割れを阻止することが
できる。なお、ボンデイングワイヤAにあつて
は、被覆部2に高純度銅を用いているために、外
部リードとのウエツジボンデイングも容易に実施
できる。 「製造例」 第1表に示す成分の銅合金心線に、第1表に示
す割合で高純度銅を被覆し、更に、線引加工と中
間熱処理を繰り返し施して直径30μmの銅系ボン
デイングワイヤを複数作製した。
【表】
第1表に示す各ボンデイングワイヤについて、
その機械特性とボンデイング特性について測定し
た、その測定結果を第2表に示す。なお、熱圧着
と超音波併用方式によつてボンデイングを行つた
ところ、試料No.1〜No.8は容易にウエツジボンデ
イングすることができた。また、第2表におい
て、ボール形状が「良」とは、ボンデイングワイ
ヤの先端を溶融させて形成したボールの形状が真
球に近い状態、「変形」とはボール形状が真球に
対していびつな度合が大きい状態を示している。
その機械特性とボンデイング特性について測定し
た、その測定結果を第2表に示す。なお、熱圧着
と超音波併用方式によつてボンデイングを行つた
ところ、試料No.1〜No.8は容易にウエツジボンデ
イングすることができた。また、第2表におい
て、ボール形状が「良」とは、ボンデイングワイ
ヤの先端を溶融させて形成したボールの形状が真
球に近い状態、「変形」とはボール形状が真球に
対していびつな度合が大きい状態を示している。
【表】
第2表において、試料No.2〜No.6は、本発明で
限定した合金成分と、被覆率を10〜90%の範囲内
として製造した試料であり、いずれも、真球に近
いボール形状を有し、チツプ割れを起こすことな
く接合ができ、再結晶温度も高い値を示してい
る。そして、試料No.2〜No.6はいずれも高温強度
が高く、ボール硬度も適正値であつた。 また、試料No.1、No.2は各々心線部1のCd含
有量を50重量ppmとし、試料No.1は被覆部2の被
覆率を5%、試料No.2は被覆部2の被覆率を10%
とした試料であるが、試料No.1は試料No.2に比較
してボール硬度が高く、チツプ割れを生じてい
る。一方、試料No.6、No.7は各々被覆部2の被覆
率を90%とし、試料No.6は心線部1のCdを含有
量を500重量ppm、試料No.7は心線部1のCd含有
量を600重量ppmとした試料であるが、試料No.7
は試料No.6に比較してボール硬度が高く、チツプ
割れを生じている。更に、試料No.8は、心線部1
のCd含有量を600重量ppm、被覆部2の被覆率を
95%とした試料であるが、試料No.2〜No.6に比較
して高温強度が低く、ボール形状が真球から外れ
た形状となつている。なお、被覆部2を構成する
高純度銅からボンデイングワイヤを構成した試料
No.9、および、心線部1を構成する銅合金からボ
ンデイングワイヤを構成した試料No.10とNo.11にお
いて、試料No.9および試料No.10にあつては、再結
晶温度が低く、試料No.11にあつてはボール硬度が
高く、チツプ割れを生じている。 以上の測定結果を鑑みて、被覆部2の被覆率は
10〜90%の範囲が好ましいことが判明した。 ところで被覆部2の被覆率を10〜90%の範囲に
規定した試料No.2〜No.7であつても、Cdの含有
率を50重量ppmとした試料No.2にあつては、他の
試料No.3〜No.7に比較して再結晶温度の低下が見
られ、Cd含有量を30重量ppmとした試料No.10に
あつては、心線部1を100%としても再結晶温度
が著しく低下している。また、被覆部2の被覆率
を10〜90%の範囲に規定した試料No.2〜No.7であ
つても、Cd含有量を600重量ppmとした試料No.7
にあつてはチツプ割れを生じている。 以上の結果から鑑みて本発明においては、Cd
含有量を50〜500重量ppmの範囲に限定した。 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、心線部にCdを
50〜500重量%含有させた再結晶温度の高い銅合
金を用いているために、高純度銅からなる従来の
心線において問題となつていた熱サイクルによる
ネツク切れを防止できる効果がある。 また、心線部を高純度銅からなる被覆部で覆つ
ているために、ボンデイング時に先端を溶融させ
てボールを形成する場合、心線部の銅合金に含有
された元素の濃度を被覆部の高純度銅が溶融して
希釈するために、ボールの硬度な値に制御するこ
とができ、これによつてチツプ割れを防止できる
効果がある。 銅合金に比較して軟質の高純度銅を被覆部に用
いているので、外部リードとの熱圧着及び超音波
圧着を容易にできる効果がある。
限定した合金成分と、被覆率を10〜90%の範囲内
として製造した試料であり、いずれも、真球に近
いボール形状を有し、チツプ割れを起こすことな
く接合ができ、再結晶温度も高い値を示してい
る。そして、試料No.2〜No.6はいずれも高温強度
が高く、ボール硬度も適正値であつた。 また、試料No.1、No.2は各々心線部1のCd含
有量を50重量ppmとし、試料No.1は被覆部2の被
覆率を5%、試料No.2は被覆部2の被覆率を10%
とした試料であるが、試料No.1は試料No.2に比較
してボール硬度が高く、チツプ割れを生じてい
る。一方、試料No.6、No.7は各々被覆部2の被覆
率を90%とし、試料No.6は心線部1のCdを含有
量を500重量ppm、試料No.7は心線部1のCd含有
量を600重量ppmとした試料であるが、試料No.7
は試料No.6に比較してボール硬度が高く、チツプ
割れを生じている。更に、試料No.8は、心線部1
のCd含有量を600重量ppm、被覆部2の被覆率を
95%とした試料であるが、試料No.2〜No.6に比較
して高温強度が低く、ボール形状が真球から外れ
た形状となつている。なお、被覆部2を構成する
高純度銅からボンデイングワイヤを構成した試料
No.9、および、心線部1を構成する銅合金からボ
ンデイングワイヤを構成した試料No.10とNo.11にお
いて、試料No.9および試料No.10にあつては、再結
晶温度が低く、試料No.11にあつてはボール硬度が
高く、チツプ割れを生じている。 以上の測定結果を鑑みて、被覆部2の被覆率は
10〜90%の範囲が好ましいことが判明した。 ところで被覆部2の被覆率を10〜90%の範囲に
規定した試料No.2〜No.7であつても、Cdの含有
率を50重量ppmとした試料No.2にあつては、他の
試料No.3〜No.7に比較して再結晶温度の低下が見
られ、Cd含有量を30重量ppmとした試料No.10に
あつては、心線部1を100%としても再結晶温度
が著しく低下している。また、被覆部2の被覆率
を10〜90%の範囲に規定した試料No.2〜No.7であ
つても、Cd含有量を600重量ppmとした試料No.7
にあつてはチツプ割れを生じている。 以上の結果から鑑みて本発明においては、Cd
含有量を50〜500重量ppmの範囲に限定した。 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、心線部にCdを
50〜500重量%含有させた再結晶温度の高い銅合
金を用いているために、高純度銅からなる従来の
心線において問題となつていた熱サイクルによる
ネツク切れを防止できる効果がある。 また、心線部を高純度銅からなる被覆部で覆つ
ているために、ボンデイング時に先端を溶融させ
てボールを形成する場合、心線部の銅合金に含有
された元素の濃度を被覆部の高純度銅が溶融して
希釈するために、ボールの硬度な値に制御するこ
とができ、これによつてチツプ割れを防止できる
効果がある。 銅合金に比較して軟質の高純度銅を被覆部に用
いているので、外部リードとの熱圧着及び超音波
圧着を容易にできる効果がある。
第1図は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。 A……ボンデイングワイヤ、1……心線部、2
……被覆部。
る。 A……ボンデイングワイヤ、1……心線部、2
……被覆部。
Claims (1)
- 1 純度99.99%(重量%、以下同じ)以上の高
純度銅に、この高純度銅の再結晶温度を高める元
素としてCdを50〜500重量ppm含有させてなる銅
合金から心線部を形成し、この心線の外周に純度
99.99%以上の高純度銅からなる被覆部を形成し
てなるボンデイングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225654A JPS6379927A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | ボンデイングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61225654A JPS6379927A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | ボンデイングワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6379927A JPS6379927A (ja) | 1988-04-09 |
| JPH0123541B2 true JPH0123541B2 (ja) | 1989-05-02 |
Family
ID=16832678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61225654A Granted JPS6379927A (ja) | 1986-09-24 | 1986-09-24 | ボンデイングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6379927A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004064033A (ja) * | 2001-10-23 | 2004-02-26 | Sumitomo Electric Wintec Inc | ボンディングワイヤー |
-
1986
- 1986-09-24 JP JP61225654A patent/JPS6379927A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6379927A (ja) | 1988-04-09 |
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