JPH01255236A - 複合ボンディングワイヤ - Google Patents
複合ボンディングワイヤInfo
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- JPH01255236A JPH01255236A JP63083582A JP8358288A JPH01255236A JP H01255236 A JPH01255236 A JP H01255236A JP 63083582 A JP63083582 A JP 63083582A JP 8358288 A JP8358288 A JP 8358288A JP H01255236 A JPH01255236 A JP H01255236A
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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、半導体素子と外部端子を接続する複合ボンデ
ィングワイヤに関するものであって、詳細には芯材と外
皮材の間に中間金属層を形成することによって優れた耐
食性及び接合性を発揮することができる複合ボンディン
グワイヤに関するものである。
ィングワイヤに関するものであって、詳細には芯材と外
皮材の間に中間金属層を形成することによって優れた耐
食性及び接合性を発揮することができる複合ボンディン
グワイヤに関するものである。
［従来の技術］
トランジスタ、ＩＣ或はＬＳＩ等の半導体装置において
は、半導体素子と外部端子を接続する手段としてボンデ
ィングワイヤ（以下単にワイヤということがある）が使
用されている。
は、半導体素子と外部端子を接続する手段としてボンデ
ィングワイヤ（以下単にワイヤということがある）が使
用されている。
例えばＩＣ等のモールド型半導体装置の製作に当っては
、まず、基板上に半導体素子を取り付け、該半導体素子
におけるチップ電極のＡｌ蒸着パッドと、外部リードに
連らなるリードフレームをワイヤで接続した後、基板と
リードフレーム先端部をモールド成形して形成される。
、まず、基板上に半導体素子を取り付け、該半導体素子
におけるチップ電極のＡｌ蒸着パッドと、外部リードに
連らなるリードフレームをワイヤで接続した後、基板と
リードフレーム先端部をモールド成形して形成される。
この場合製品コストを抑制することが大切な課題となっ
ており、モールド成形に当フては樹脂モールドが汎用さ
れ、又ワイヤはＡｌ或はＡｌ合金等のＡｌ系ワイヤが汎
用されていた。しかしながらこの様な樹脂モールド型装
置においては、樹脂自体或は樹脂と基板の界面から水分
が浸入し、Ａｌ系ワイヤが腐食され簡単に断線するおそ
れがあった。これを防止する為には耐食性の優れている
Ａｕ又はＡｕ合金ワイヤを用いればよいのであるが、Ａ
ｕは高価でありしかも価格の変動が激しいため、半導体
製品の価格が高価となり且つ一定しないという問題があ
った６そこで製品価格を抑制することを目的として、芯
材としてＡｌ又はＡｌ合金（以下Ａｌで代表する）を使
用すると共に外皮材としてＡｕ又はＡｕ合金（以下Ａｕ
で代表する）を使用した複合ボンディングワイヤが提案
された（実開昭６１−３３４４０ ）。Ａｌは耐食性に
劣る点を除けば、ボンディングワイヤとしては良好な特
性を有している。この為Ａｌを芯材とし、外皮材として
Ａｕを使用すれば、ワイヤ外面から発生する腐食は外皮
材によって防止され、耐食性が優れたワイヤが得られる
ことになる。
ており、モールド成形に当フては樹脂モールドが汎用さ
れ、又ワイヤはＡｌ或はＡｌ合金等のＡｌ系ワイヤが汎
用されていた。しかしながらこの様な樹脂モールド型装
置においては、樹脂自体或は樹脂と基板の界面から水分
が浸入し、Ａｌ系ワイヤが腐食され簡単に断線するおそ
れがあった。これを防止する為には耐食性の優れている
Ａｕ又はＡｕ合金ワイヤを用いればよいのであるが、Ａ
ｕは高価でありしかも価格の変動が激しいため、半導体
製品の価格が高価となり且つ一定しないという問題があ
った６そこで製品価格を抑制することを目的として、芯
材としてＡｌ又はＡｌ合金（以下Ａｌで代表する）を使
用すると共に外皮材としてＡｕ又はＡｕ合金（以下Ａｕ
で代表する）を使用した複合ボンディングワイヤが提案
された（実開昭６１−３３４４０ ）。Ａｌは耐食性に
劣る点を除けば、ボンディングワイヤとしては良好な特
性を有している。この為Ａｌを芯材とし、外皮材として
Ａｕを使用すれば、ワイヤ外面から発生する腐食は外皮
材によって防止され、耐食性が優れたワイヤが得られる
ことになる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながらこの様なＡｌとＡｕの複合ワイヤにおいて
は、温度が上昇すると両金属の接合界面において金属間
化合物が形成され、脆化してしまうという問題がある。
は、温度が上昇すると両金属の接合界面において金属間
化合物が形成され、脆化してしまうという問題がある。
外皮材がＡｕで形成される場合は材料コスト上の問題が
つきまとう。そこで外皮層の厚みをか薄くして製品コス
トを抑制することが考えられるが、上記金属間化合物の
生成速度は、Ａｕの厚みに反比例して促進される。例え
ばＡｕの膜厚が１μｍ程度の薄いものであれば、１５０
℃程度の温度であっても簡単に金属間化合物が形成され
外皮層全体が脆化してしまう。これを防止する為にはＡ
ｕの厚みをかなり厚くする必要が生じ本来の目的である
ワイヤのコスト抑制をはかることが困難である。本発明
はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、Ａｌ芯
材とＡｕ外皮層の間に中間層を介在させることによって
金属間化合物の生成を防止し、耐食性のみならず加工強
度にも優れたワイヤを提供しようとするものである。
つきまとう。そこで外皮層の厚みをか薄くして製品コス
トを抑制することが考えられるが、上記金属間化合物の
生成速度は、Ａｕの厚みに反比例して促進される。例え
ばＡｕの膜厚が１μｍ程度の薄いものであれば、１５０
℃程度の温度であっても簡単に金属間化合物が形成され
外皮層全体が脆化してしまう。これを防止する為にはＡ
ｕの厚みをかなり厚くする必要が生じ本来の目的である
ワイヤのコスト抑制をはかることが困難である。本発明
はこの様な事情に鑑みてなされたものであって、Ａｌ芯
材とＡｕ外皮層の間に中間層を介在させることによって
金属間化合物の生成を防止し、耐食性のみならず加工強
度にも優れたワイヤを提供しようとするものである。
［課題を解決する為の手段］
本発明は半導体素子と外部端子を接続するボンディング
ワイヤにおいて、Ａｌ若しくはＡｌ合金よりなる芯材と
Ａｕ若しくはＡｕ合金よりなる外皮層の間にＣｕ、Ｃｕ
合金、Ａｇ、Ａｇ合金よりなる群から選ばれる金属層が
形成されていることを要旨とするものである。
ワイヤにおいて、Ａｌ若しくはＡｌ合金よりなる芯材と
Ａｕ若しくはＡｕ合金よりなる外皮層の間にＣｕ、Ｃｕ
合金、Ａｇ、Ａｇ合金よりなる群から選ばれる金属層が
形成されていることを要旨とするものである。
［作用及び実施例］
構造材環セしてクラツド材を使用する場合において、ク
ラッド界面に金属間化合物が生成して不都合なときには
、接合界面に中間層を設けることによって界面強度をは
かることが一般に行なわれている。
ラッド界面に金属間化合物が生成して不都合なときには
、接合界面に中間層を設けることによって界面強度をは
かることが一般に行なわれている。
しかしながらボンディングワイヤは線径が通常２０〜１
００μｍφ程度の極細線であって、しかもＩＣ等高度の
機能性が必要とされる製品に使用されるものである為、
複合ワイヤの接合界面に中間層を設けることは、技術的
に簡単なことではない。この為この様な技術の開発の試
みは今まで殆んどなされていないのが現状であった。
００μｍφ程度の極細線であって、しかもＩＣ等高度の
機能性が必要とされる製品に使用されるものである為、
複合ワイヤの接合界面に中間層を設けることは、技術的
に簡単なことではない。この為この様な技術の開発の試
みは今まで殆んどなされていないのが現状であった。
そこで木発明者等はこの様な中間層を形成することので
きる金属材料の検討を行なった結果、次の様な知見を得
た。
きる金属材料の検討を行なった結果、次の様な知見を得
た。
（イ）半導体装置が使用される一般的温度が２００〜３
００℃であることに鑑み、サブミクロンの厚みであフて
もクラッド金属のＡｕ及びＡｌ双方に対して十分な接合
強度を発揮することのできる材料を用いる必要があるこ
と （ｏ）Ａｕ及びＡｔの何れとも金属間化合物を形成しな
いこと （八）延性が十分に良好であって、極細線として加工す
るときに支障を生じないこと （ニ）冷間加工性がＡｕ及びＡｌと同等以上であり、ワ
イヤとしての加工性を損わないことこの様な観点から中
間層の材料として適する金属を追跡した結果、後述する
試験例で明らかにする様に、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ及び
Ａｇ合金が上記（イ）〜（ニ）の各条件を満足し且つワ
イヤの耐食性も十分に保持することがわかった。
００℃であることに鑑み、サブミクロンの厚みであフて
もクラッド金属のＡｕ及びＡｌ双方に対して十分な接合
強度を発揮することのできる材料を用いる必要があるこ
と （ｏ）Ａｕ及びＡｔの何れとも金属間化合物を形成しな
いこと （八）延性が十分に良好であって、極細線として加工す
るときに支障を生じないこと （ニ）冷間加工性がＡｕ及びＡｌと同等以上であり、ワ
イヤとしての加工性を損わないことこの様な観点から中
間層の材料として適する金属を追跡した結果、後述する
試験例で明らかにする様に、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ａｇ及び
Ａｇ合金が上記（イ）〜（ニ）の各条件を満足し且つワ
イヤの耐食性も十分に保持することがわかった。
尚後述する試験例で明らかにする様にこれらの材料によ
り形成される中間層の厚みは、０．１μｍ以上であるこ
とが好ましい。０．１ μｍ未満の場合は、中間層の膜
厚が薄くなりすぎて、組成金属が中間層を通って直接拡
散し、金属間化合物を生成するおそれがある。また外皮
層材のＡｕは耐食機能を十分発揮させる為に純度９９．
９重量％以上のものを使用することが好ましい。
り形成される中間層の厚みは、０．１μｍ以上であるこ
とが好ましい。０．１ μｍ未満の場合は、中間層の膜
厚が薄くなりすぎて、組成金属が中間層を通って直接拡
散し、金属間化合物を生成するおそれがある。また外皮
層材のＡｕは耐食機能を十分発揮させる為に純度９９．
９重量％以上のものを使用することが好ましい。
本発明の複合ワイヤにおける中間層の特性を調べる目的
で第１表に示すワイヤを試作した。表中４ｎＡｕ、４ｎ
Ｃｕ、４ｎＡｌ等における４ｎ（ｆｏｕｒ ｎ１ｎｅ
）は純度９９．９９重量％を意味し、又３ｎ （ｔｈｒ
ｅｅ ｎ１ｎｅ）は９９．９重量％を意味する。例え
ば４ｎＡｕは９９．９９重量％Ａｕを表わす。又３ｎは
９９．９重量％を意味する。
で第１表に示すワイヤを試作した。表中４ｎＡｕ、４ｎ
Ｃｕ、４ｎＡｌ等における４ｎ（ｆｏｕｒ ｎ１ｎｅ
）は純度９９．９９重量％を意味し、又３ｎ （ｔｈｒ
ｅｅ ｎ１ｎｅ）は９９．９重量％を意味する。例え
ば４ｎＡｕは９９．９９重量％Ａｕを表わす。又３ｎは
９９．９重量％を意味する。
第１表
これらの試料を用いて以下の試験を行なった。
（ａ）高温強度試験
試料を１５０℃Ｘ１０００ｈｒの条件下で保持し、高温
保持状態における金属成分の拡散状態を調査する目的で
引張試験を行なった。試験は熱処理前に比べて強度が８
０％以下に低下したものを不良とし、各試料３０個ずつ
を試験して生じた不良個数を調査した。
保持状態における金属成分の拡散状態を調査する目的で
引張試験を行なった。試験は熱処理前に比べて強度が８
０％以下に低下したものを不良とし、各試料３０個ずつ
を試験して生じた不良個数を調査した。
結果を第２表上段に示す。
（ｂ）耐食性試験
試料を樹脂モールドして、１２１℃Ｘ２ａｔｍｘ５００
ｈｒの条件下に保持した後、樹脂を除去してワイヤ表面
を電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）で分
析を行ない、Ａｌの検出を行なう一方、引張試験（プレ
ッシャークツカーテスト；２０丁）を行なった。各試料
ともサンプル数３０個とし、プレッシャークツカー処理
前に比べて処理後の引張強度が８０％以下となるものを
不良と判定した。結果を第２表下段に示す。
ｈｒの条件下に保持した後、樹脂を除去してワイヤ表面
を電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）で分
析を行ない、Ａｌの検出を行なう一方、引張試験（プレ
ッシャークツカーテスト；２０丁）を行なった。各試料
ともサンプル数３０個とし、プレッシャークツカー処理
前に比べて処理後の引張強度が８０％以下となるものを
不良と判定した。結果を第２表下段に示す。
第２表の結果より明らかな様に、比較例のＮｏ、１５及
びＮｏ、１６は中間層を設けることなく芯材（Ａｌ）と
外皮層（Ａｕ）を直接接合させている為、前記（ａ）及
び（ｂ）のいずれの試験においても全てのサンプルが不
良となり、またＡｌの検出されたサンプルが多数みられ
、接合強度及び耐食性が極めて不十分であることがわか
った。接合界面をＸ線回折した結果、金属間化合物が生
成していることがわかった。
びＮｏ、１６は中間層を設けることなく芯材（Ａｌ）と
外皮層（Ａｕ）を直接接合させている為、前記（ａ）及
び（ｂ）のいずれの試験においても全てのサンプルが不
良となり、またＡｌの検出されたサンプルが多数みられ
、接合強度及び耐食性が極めて不十分であることがわか
った。接合界面をＸ線回折した結果、金属間化合物が生
成していることがわかった。
次に比較例Ｎｏ、１７〜２０も中間層を設けていないが
、外皮層の膜厚を増大させた為、前記（ａ）及び（ｂ）
の試験における不良数及びＥＰＭＡにおけるＡｌ検出数
はＮｏ、１５及びＮｏ、１６に比べれば少ないか、或は
不良やＡｌの検出を全く生じないものもあった。しかし
これらのものは、Ａｕの使用量を抑制して製品コストの
低減をはかるという木質的課題が達成されない。
、外皮層の膜厚を増大させた為、前記（ａ）及び（ｂ）
の試験における不良数及びＥＰＭＡにおけるＡｌ検出数
はＮｏ、１５及びＮｏ、１６に比べれば少ないか、或は
不良やＡｌの検出を全く生じないものもあった。しかし
これらのものは、Ａｕの使用量を抑制して製品コストの
低減をはかるという木質的課題が達成されない。
これに対して本発明の実施例のＮｏ、２〜４゜６〜８及
び１０〜１４は中間層が存在することにより金属間化合
物の生成が防止され、その結果前記（ａ）及び（ｂ）の
試験において不良サンプル、及びＡｌ検出サンプルが全
く存在せず、接合界面は優れた強度及び耐食性を保持す
ることがわかった。尚実施例のＮｏ、１．５及び９は、
中間層が存在するが、前記（ａ）及び（ｂ）の試験にお
ける不良サンプル及びＡｌが検出されたサンプルがみら
れた。これは中間層の膜厚が０．１ μｍ未満と薄い為
、中間層を通って組成金属が拡散し、金属間化合物が生
成したことに起因する。しかしこれらのものも、外皮層
の膜厚がこれらのものと同一であって中間層を形成して
いない前記比較例Ｎｏ、１６に比べれば金属間化合物の
生成量は少なく接合強度及び耐食性は良好であった。
び１０〜１４は中間層が存在することにより金属間化合
物の生成が防止され、その結果前記（ａ）及び（ｂ）の
試験において不良サンプル、及びＡｌ検出サンプルが全
く存在せず、接合界面は優れた強度及び耐食性を保持す
ることがわかった。尚実施例のＮｏ、１．５及び９は、
中間層が存在するが、前記（ａ）及び（ｂ）の試験にお
ける不良サンプル及びＡｌが検出されたサンプルがみら
れた。これは中間層の膜厚が０．１ μｍ未満と薄い為
、中間層を通って組成金属が拡散し、金属間化合物が生
成したことに起因する。しかしこれらのものも、外皮層
の膜厚がこれらのものと同一であって中間層を形成して
いない前記比較例Ｎｏ、１６に比べれば金属間化合物の
生成量は少なく接合強度及び耐食性は良好であった。
［発明の効果］
本発明は上記の様にＡｌ芯材とＡｕ外皮層の間に中間層
を介在せしめたものであるから、金属間化合物の生成が
防止され、耐食性のみならず加工強度も優れた複合ボン
ディングワイヤとなる。
を介在せしめたものであるから、金属間化合物の生成が
防止され、耐食性のみならず加工強度も優れた複合ボン
ディングワイヤとなる。
Claims (1)
- 半導体素子と外部端子を接続するボンディングワイヤ
において、Ａｌ若しくはＡｌ合金よりなる芯材とＡｕ若
しくはＡｕ合金よりなる外皮層の間にＣｕ、Ｃｕ合金、
Ａｇ、Ａｇ合金よりなる群から選ばれる金属層が形成さ
れていることを特徴とする複合ボンディングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63083582A JPH01255236A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63083582A JPH01255236A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255236A true JPH01255236A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13806486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63083582A Pending JPH01255236A (ja) | 1988-04-05 | 1988-04-05 | 複合ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01255236A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2002023618A1 (ja) * | 2000-09-18 | 2004-01-22 | 新日本製鐵株式会社 | 半導体用ボンディングワイヤおよびその製造方法 |
| JP2006190763A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Nippon Steel Corp | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
| JP2009280917A (ja) * | 2004-02-06 | 2009-12-03 | Kansai Engineering:Kk | 線材 |
| JP2010272884A (ja) * | 2010-08-03 | 2010-12-02 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
| JP2014082368A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
-
1988
- 1988-04-05 JP JP63083582A patent/JPH01255236A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2002023618A1 (ja) * | 2000-09-18 | 2004-01-22 | 新日本製鐵株式会社 | 半導体用ボンディングワイヤおよびその製造方法 |
| JP2010166079A (ja) * | 2000-09-18 | 2010-07-29 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤおよびその製造方法 |
| JP2010166080A (ja) * | 2000-09-18 | 2010-07-29 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤおよびその製造方法 |
| JP2011124611A (ja) * | 2000-09-18 | 2011-06-23 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤ |
| US7969021B2 (en) | 2000-09-18 | 2011-06-28 | Nippon Steel Corporation | Bonding wire for semiconductor device and method for producing the same |
| JP4868694B2 (ja) * | 2000-09-18 | 2012-02-01 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | 半導体用ボンディングワイヤ |
| JP2013080960A (ja) * | 2000-09-18 | 2013-05-02 | Nippon Steel Sumikin Materials Co Ltd | 半導体用ボンディングワイヤおよびその製造方法 |
| JP2009280917A (ja) * | 2004-02-06 | 2009-12-03 | Kansai Engineering:Kk | 線材 |
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| JP2010272884A (ja) * | 2010-08-03 | 2010-12-02 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
| JP2014082368A (ja) * | 2012-10-17 | 2014-05-08 | Nippon Micrometal Corp | ボンディングワイヤ |
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