JPH0415930A - ボンディングワイヤー - Google Patents
ボンディングワイヤーInfo
- Publication number
- JPH0415930A JPH0415930A JP2117720A JP11772090A JPH0415930A JP H0415930 A JPH0415930 A JP H0415930A JP 2117720 A JP2117720 A JP 2117720A JP 11772090 A JP11772090 A JP 11772090A JP H0415930 A JPH0415930 A JP H0415930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- ball
- gold
- weight
- bonding
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/015—Manufacture or treatment 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
-
- 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]
Landscapes
- 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］
本発明は半導体素子上の電極と外部リードを接続する為
に用いるボンディングワイヤーに関する。
に用いるボンディングワイヤーに関する。
トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子（チップ
）の電極と外部リードとの結線用とじて多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱溶融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未満に留めているのが一
般的である。
）の電極と外部リードとの結線用とじて多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱溶融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未満に留めているのが一
般的である。
ところが最近の半導体デバイスの多ビン化傾向に伴う外
部リードの中挟化、長リード化によってポンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ボール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、ポールネック部に応力が加わると結晶粒界や辷り面
に沿って破断に至るものと考えられている。
部リードの中挟化、長リード化によってポンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ボール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、ポールネック部に応力が加わると結晶粒界や辷り面
に沿って破断に至るものと考えられている。
この結晶の粗大化を防止する為には従来の微量添加元素
による方法では不十分で、いまだ解決に至っていないの
が現状である。
による方法では不十分で、いまだ解決に至っていないの
が現状である。
本発明の目的は金ボールを形成する際、ボール表面に添
加元素の酸化被膜の形成がなく、良好なボール形状が安
定して得られ、しかもボールネック部のワイヤー強度低
下がなく勝れた機械的強度及び耐熱強度を有するボンデ
ィングワイヤーを提供する事にある。
加元素の酸化被膜の形成がなく、良好なボール形状が安
定して得られ、しかもボールネック部のワイヤー強度低
下がなく勝れた機械的強度及び耐熱強度を有するボンデ
ィングワイヤーを提供する事にある。
〔課題を解決する為の手段］
上記目的を達成する為、本発明のボンディングワイヤー
は純度９９．９９重量％以上の高純度金にｓｂを０．０
１５〜０．２重量％含有せしめた点に特徴がある。更に
本発明の第２のボンディングワイヤーは、純度９９．９
９重量％以上の高純度金にｓｂを０．０１５〜０．２重
量％と、Ｃａ、Ｌａ、Ｃａ及びＥｕの元素群から選ばれ
る少なくとも１種を０．０００５〜０、０ Ｏ５重量％
含有せしめた点に特徴がある。
は純度９９．９９重量％以上の高純度金にｓｂを０．０
１５〜０．２重量％含有せしめた点に特徴がある。更に
本発明の第２のボンディングワイヤーは、純度９９．９
９重量％以上の高純度金にｓｂを０．０１５〜０．２重
量％と、Ｃａ、Ｌａ、Ｃａ及びＥｕの元素群から選ばれ
る少なくとも１種を０．０００５〜０、０ Ｏ５重量％
含有せしめた点に特徴がある。
［作 用］
ｓｂは、金中に固溶する事により金線の機械的強度を高
め、金ボールを形成する際の熱影響によるボール直上の
結晶粒の粗大化を抑制するのに効果があるが、その含有
率が０．０１５重量％未満ではあまり効果がなく、０．
２重量％を超えるとボールが真球にならなかったり、ボ
ール表面に酸化被膜が形成され、チップ電極との接合性
を阻害するので、０．０１５〜０．２重量％とする必要
がある。
め、金ボールを形成する際の熱影響によるボール直上の
結晶粒の粗大化を抑制するのに効果があるが、その含有
率が０．０１５重量％未満ではあまり効果がなく、０．
２重量％を超えるとボールが真球にならなかったり、ボ
ール表面に酸化被膜が形成され、チップ電極との接合性
を阻害するので、０．０１５〜０．２重量％とする必要
がある。
Ｃａ、Ｌａ、Ｃｅ及び／又はＥｕは金線の耐熱強度を高
め、ボンディング工程や樹脂封入工程でワイヤーが曝さ
れる高温においても、金線の強度低下を防ぐ効果がある
が、その含有率が０．０００５重量％未満ではあまり効
果がなく、０．００５重量％を超えるとボール形成時に
ボール表面に酸化被膜が形成され、チップ電極との接合
性を阻害するので０、 ＯＯＯ５〜Ｏ，ＯＯ５重量％と
する必要がある。
め、ボンディング工程や樹脂封入工程でワイヤーが曝さ
れる高温においても、金線の強度低下を防ぐ効果がある
が、その含有率が０．０００５重量％未満ではあまり効
果がなく、０．００５重量％を超えるとボール形成時に
ボール表面に酸化被膜が形成され、チップ電極との接合
性を阻害するので０、 ＯＯＯ５〜Ｏ，ＯＯ５重量％と
する必要がある。
又、金地金中には不可避不純物としてＦ ｅ ＋ Ｓ
１ ！Ｐｂ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ等が含まれており、これ
ら不純物の含有率が高いとワイヤーにした際に機械的特
性にバラツキを生じ、ボンディング工程でのボール形状
、ループ形状、更にチップ電極との接合性等のボンディ
ング特性を低下するので、純度９９．９９重量％以上の
高純度金を用いる必要があり、純度９９．９９９重量％
以上の金が一層好ましい。ボンディングワイヤーの直径
は用途によって種々であり、０．０１５〜０．２ｍｍの
範囲で用いられているが、０．０２〜０．０５ｍｍが一
般的な線径となっている。
１ ！Ｐｂ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｇ等が含まれており、これ
ら不純物の含有率が高いとワイヤーにした際に機械的特
性にバラツキを生じ、ボンディング工程でのボール形状
、ループ形状、更にチップ電極との接合性等のボンディ
ング特性を低下するので、純度９９．９９重量％以上の
高純度金を用いる必要があり、純度９９．９９９重量％
以上の金が一層好ましい。ボンディングワイヤーの直径
は用途によって種々であり、０．０１５〜０．２ｍｍの
範囲で用いられているが、０．０２〜０．０５ｍｍが一
般的な線径となっている。
本発明のボンディングワイヤーは次のようにして製造で
きる。先ず純度９９．９９重量％以上の高純度金と、ｓ
ｂとから、またＣａ、Ｌａ、Ｃｅ及びＥｕから選ばれる
添加元素を用いて母合金を作成し、その含を率を分析す
る。次に該母合金と高純度金の配合比を添加元素が所望
の含有率になるように決めて秤量し、不活性雰囲気中で
溶解鋳造し鋳塊を得る。得られた鋳塊を溝ロール又はス
ウエジ加工である程度の線径まで圧延した後、途中１〜
２回の焼きなまし処理を施し、順次口径の小さいダイス
を用いて伸線加工し、伸び率が所望の範囲に入るよう熱
処理を施してボンディングワイヤーとする。
きる。先ず純度９９．９９重量％以上の高純度金と、ｓ
ｂとから、またＣａ、Ｌａ、Ｃｅ及びＥｕから選ばれる
添加元素を用いて母合金を作成し、その含を率を分析す
る。次に該母合金と高純度金の配合比を添加元素が所望
の含有率になるように決めて秤量し、不活性雰囲気中で
溶解鋳造し鋳塊を得る。得られた鋳塊を溝ロール又はス
ウエジ加工である程度の線径まで圧延した後、途中１〜
２回の焼きなまし処理を施し、順次口径の小さいダイス
を用いて伸線加工し、伸び率が所望の範囲に入るよう熱
処理を施してボンディングワイヤーとする。
〔実施例］
純度９９．９９９重量％の高純度金を原料とし、これに
ｓｂと希土類元素を種々の割合いで添加溶解して先ず母
合金を得、この母合金と高純度金を配合して第１表に示
す組成の金合金を溶解鋳造し、次に溝コール加工を施し
た後線引き加工で直径０、０３−まで伸線を行った。こ
のワイヤーを室温に於ける破断伸び率が７％になるよう
に熱処理し、常温での引張り試験上回ワイヤーを２５０
°Ｃの雰囲気中に２０秒間保持した後、その状態で引張
り試験を行い耐熱強度の測定を行った。その結果を第１
表及び第２表に示す。
ｓｂと希土類元素を種々の割合いで添加溶解して先ず母
合金を得、この母合金と高純度金を配合して第１表に示
す組成の金合金を溶解鋳造し、次に溝コール加工を施し
た後線引き加工で直径０、０３−まで伸線を行った。こ
のワイヤーを室温に於ける破断伸び率が７％になるよう
に熱処理し、常温での引張り試験上回ワイヤーを２５０
°Ｃの雰囲気中に２０秒間保持した後、その状態で引張
り試験を行い耐熱強度の測定を行った。その結果を第１
表及び第２表に示す。
次に第１表及び第２表に示す組成と強度のワイヤーを用
いてボンディングマシンにて半導体素子とリードフレー
ムとのボンディングを行い、ボール直上の結晶粒径を電
子顕微鏡にて測定し、チップ電極と金ボールとの接合強
度をボールシェアテスターを用いて測定した。又、アー
ク放電によりボールを作成しボール首下を孔あきブロッ
クに通明 細 書 ｌ１発明の名称 ボンディングワイヤー ２、特許請求の範囲 （１）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアンチモ
ン（Ｓｂ）を０．０１５〜０．２重量％含有せしめた合
金線からなるボンディングワイヤー（２）純度９９．９
９重量％以上の高純度金にアンチモン（Ｓ ｂ）をＯ，
ＯＩ ５〜０．２重量％と、カルシウム（Ｃａ）、ラン
タン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）及びユウロピウム（Ｅ
ｕ）の元素群から選ばれる少なくとも１種を０．０００
５〜０．００５重量％とを含有せしめたことを特徴とす
るボンディングワイヤー３、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上の電極と外部リードを接続する為
に用いるボンディングワイヤーに関する。
いてボンディングマシンにて半導体素子とリードフレー
ムとのボンディングを行い、ボール直上の結晶粒径を電
子顕微鏡にて測定し、チップ電極と金ボールとの接合強
度をボールシェアテスターを用いて測定した。又、アー
ク放電によりボールを作成しボール首下を孔あきブロッ
クに通明 細 書 ｌ１発明の名称 ボンディングワイヤー ２、特許請求の範囲 （１）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアンチモ
ン（Ｓｂ）を０．０１５〜０．２重量％含有せしめた合
金線からなるボンディングワイヤー（２）純度９９．９
９重量％以上の高純度金にアンチモン（Ｓ ｂ）をＯ，
ＯＩ ５〜０．２重量％と、カルシウム（Ｃａ）、ラン
タン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）及びユウロピウム（Ｅ
ｕ）の元素群から選ばれる少なくとも１種を０．０００
５〜０．００５重量％とを含有せしめたことを特徴とす
るボンディングワイヤー３、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上の電極と外部リードを接続する為
に用いるボンディングワイヤーに関する。
トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子（チンブ
）の電極と外部リードとの結線用とじて多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱溶融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未満に留めているのが一
般的である。
）の電極と外部リードとの結線用とじて多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱溶融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未満に留めているのが一
般的である。
［発明が解決しようとする課Ｂ］
ところが最近の半導体デバイスの多ピン化傾向に伴う外
部リードの中挟化、長リード化によってボンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ボール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、第１表より実験Ｎｏ、 １〜１７はボール接合強度
、ボールネック部強度共に良好であるのに対し、実験Ｎ
ｏ、 ｌ ８及び２４はｓｂ量が不足でボール直上の結
晶粒径が粗大化し、ボールネック部破断時の伸び率が低
下しており、実験ＮＯ２Ｏ及び２１は希土類元素量が不
足で耐熱強度があまり向上しておらず、実験Ｎα１９．
２２及び２３は元素添加量が多過ぎてボール形状が変形
し、ボール接合強度が低下していることが分る。
部リードの中挟化、長リード化によってボンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ボール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、第１表より実験Ｎｏ、 １〜１７はボール接合強度
、ボールネック部強度共に良好であるのに対し、実験Ｎ
ｏ、 ｌ ８及び２４はｓｂ量が不足でボール直上の結
晶粒径が粗大化し、ボールネック部破断時の伸び率が低
下しており、実験ＮＯ２Ｏ及び２１は希土類元素量が不
足で耐熱強度があまり向上しておらず、実験Ｎα１９．
２２及び２３は元素添加量が多過ぎてボール形状が変形
し、ボール接合強度が低下していることが分る。
本発明のボンディングワイヤーは高速ワイヤーボンディ
ングに十分耐え得る機械的強度及び耐熱強度を有し、ボ
ール形成時のボール変形もなく、更に金ボール直上の結
晶粒の粗大化を制御し、ボールネック部のワイヤー強度
の低下を防ぎ、チップ電極との接合性も阻害することな
く安定したボンディングが可能である。
ングに十分耐え得る機械的強度及び耐熱強度を有し、ボ
ール形成時のボール変形もなく、更に金ボール直上の結
晶粒の粗大化を制御し、ボールネック部のワイヤー強度
の低下を防ぎ、チップ電極との接合性も阻害することな
く安定したボンディングが可能である。
この結果、本発明のボンディングワイヤーによれば、多
ピンデバイスでの保留り向上及び信転性向上に大いに寄
与することができる。
ピンデバイスでの保留り向上及び信転性向上に大いに寄
与することができる。
Claims (2)
- （１）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアンチモ
ン（Ｓｂ）を０．０１５〜０．２重量％含有せしめた合
金線からなるボンディングワイヤー。 - （２）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアンチモ
ン（Ｓｂ）を０．０１５〜０．２重量％と、カルシウム
（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）及びユ
ウロピウム（Ｅｕ）の元素群から選ばれる少なくとも１
種を０．０００５〜０．００５重量％とを含有せしめた
ことを特徴とするボンディングワイヤー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117720A JPH0415930A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | ボンディングワイヤー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117720A JPH0415930A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | ボンディングワイヤー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415930A true JPH0415930A (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=14718627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2117720A Pending JPH0415930A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | ボンディングワイヤー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0415930A (ja) |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2117720A patent/JPH0415930A/ja active Pending
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