JPH04206646A - ボンデイングワイヤー - Google Patents
ボンデイングワイヤーInfo
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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、半導体素子上の電極と外部リードとを接続す
るために用いるボンディングワイヤー、特に多ピン半導
体デバイスに好適なボンディングワイヤーに関する。
るために用いるボンディングワイヤー、特に多ピン半導
体デバイスに好適なボンディングワイヤーに関する。
ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子の電極と外部リードとを
接続するための０．０１５〜０．１ｆｉの範囲の直径を
有するボンディングワイヤーが用いられている。ボンデ
ィングワイヤーには、 （１）大気中もしくは１０％程度の水素ガスを含む窒素
気流中でワイヤーの先端を加熱溶融した場合、酸化被膜
の無い真球状のボールが形成される、（２）超音波熱圧
着方式によるボンディングを行った場合、ボンディング
ワイヤーと外部リードとの間で、それぞれ良好な接合状
態が得られる、（３）樹脂封入を行なった場合に、隣合
うポンディングワイヤー同志の接触が起こらない、すな
わち樹脂の流動抵抗によってボンディングワイヤーが変
形しにくい、 （４）長期間保存した場合にも、ボンディングワイヤー
と半導体素子の電極及びボンディングワイヤーと外部リ
ードとの間の接合が劣化しない、等の特性が要求される
。そのためボンディングワイヤーとして、従来は純度９
９．９９重量％以上の高純度の金または銅の地金に０．
０１％未満の微量な合金元素を添加した線材が用いられ
てきた。
接続するための０．０１５〜０．１ｆｉの範囲の直径を
有するボンディングワイヤーが用いられている。ボンデ
ィングワイヤーには、 （１）大気中もしくは１０％程度の水素ガスを含む窒素
気流中でワイヤーの先端を加熱溶融した場合、酸化被膜
の無い真球状のボールが形成される、（２）超音波熱圧
着方式によるボンディングを行った場合、ボンディング
ワイヤーと外部リードとの間で、それぞれ良好な接合状
態が得られる、（３）樹脂封入を行なった場合に、隣合
うポンディングワイヤー同志の接触が起こらない、すな
わち樹脂の流動抵抗によってボンディングワイヤーが変
形しにくい、 （４）長期間保存した場合にも、ボンディングワイヤー
と半導体素子の電極及びボンディングワイヤーと外部リ
ードとの間の接合が劣化しない、等の特性が要求される
。そのためボンディングワイヤーとして、従来は純度９
９．９９重量％以上の高純度の金または銅の地金に０．
０１％未満の微量な合金元素を添加した線材が用いられ
てきた。
しかしながら近年、半導体デバイスの多ビン化に伴いボ
ンディングワイヤー間隔の狭ピンチ化及びボンディング
距離の長距離化が進行してきており、そのため従来のボ
ンディングワイヤーでは樹脂封入する時に、樹脂の流動
抵抗によりボンディングワイヤーが変形し、ボンディン
グワイヤー同志の接触による不良が頻発化し、半導体デ
バイス製造上の大きな問題となってきている。
ンディングワイヤー間隔の狭ピンチ化及びボンディング
距離の長距離化が進行してきており、そのため従来のボ
ンディングワイヤーでは樹脂封入する時に、樹脂の流動
抵抗によりボンディングワイヤーが変形し、ボンディン
グワイヤー同志の接触による不良が頻発化し、半導体デ
バイス製造上の大きな問題となってきている。
従来、銅または銅合金線の外周を金で被覆した半導体素
子用ボンディングワイヤーが提案されている（例えば、
特開昭６３−４６７３８号公報）。
子用ボンディングワイヤーが提案されている（例えば、
特開昭６３−４６７３８号公報）。
しかし、このボンディングワイヤーは、半導体素子を樹
脂封入する際にボンディングワイヤー同志の接触による
不良が起りにくいほどの強度を有していない欠点が有っ
た。
脂封入する際にボンディングワイヤー同志の接触による
不良が起りにくいほどの強度を有していない欠点が有っ
た。
本発明の目的は、半導体素子を樹脂封入する際にボンデ
ィングワイヤー同志の接触による不良が起りに＜＜、多
ピン半導体デバイス用として好適なボンディングワイヤ
ーを提供することにある。
ィングワイヤー同志の接触による不良が起りに＜＜、多
ピン半導体デバイス用として好適なボンディングワイヤ
ーを提供することにある。
上記の目的を達成する為に、本発明のボンディングワイ
ヤーは、 （１）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、その銅合金
の芯材の直径がボンディングワイヤーの直径の１０％以
上、８０％以下である点に特徴があり、 （２）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、銅合金の芯
材が銀０．１〜５重量％、残部銅及び不可避不純物から
なる点に特徴があり、 （３）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、銅合金の芯
材がジルコニウム０．０１〜０．２重１％、クロム０．
０５〜０．３重量％、マグネシウム０．Ｏ１〜０．３重
量％のうち少くとも１種以上を含み、残部銅及び不可避
不純物からなる組成を有する点に特徴がある。
ヤーは、 （１）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、その銅合金
の芯材の直径がボンディングワイヤーの直径の１０％以
上、８０％以下である点に特徴があり、 （２）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、銅合金の芯
材が銀０．１〜５重量％、残部銅及び不可避不純物から
なる点に特徴があり、 （３）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合
金からなるボンディングワイヤーであって、銅合金の芯
材がジルコニウム０．０１〜０．２重１％、クロム０．
０５〜０．３重量％、マグネシウム０．Ｏ１〜０．３重
量％のうち少くとも１種以上を含み、残部銅及び不可避
不純物からなる組成を有する点に特徴がある。
（作用〕
本発明において、銅合金の芯材を有し、その外側が金も
しくは金合金からなるのは、芯材として高強度な銅合金
線を用いてボンディングワイヤーの強度を向上させると
共に芯材の周囲に従来よりボンディングワイヤーとして
用いられてきたと同様の金もしくは金合金を存在させる
ことによって、酸化被膜の無い真球状のボールを形成し
たり外部リードとの間で良好な接合状態を得る等のボン
ディングワイヤーに要求される特性を満足させながら、
樹脂封入時の樹脂の流動抵抗によるボンディングワイヤ
ーの変形によりボンディングワイヤー同志が接触するの
を防止するためである。
しくは金合金からなるのは、芯材として高強度な銅合金
線を用いてボンディングワイヤーの強度を向上させると
共に芯材の周囲に従来よりボンディングワイヤーとして
用いられてきたと同様の金もしくは金合金を存在させる
ことによって、酸化被膜の無い真球状のボールを形成し
たり外部リードとの間で良好な接合状態を得る等のボン
ディングワイヤーに要求される特性を満足させながら、
樹脂封入時の樹脂の流動抵抗によるボンディングワイヤ
ーの変形によりボンディングワイヤー同志が接触するの
を防止するためである。
銅合金の芯材の直径がボンディングワイヤーの直径の１
０％未満では芯材による強度の向上の効果が不充分で、
樹脂封入時の流動抵抗によるボンディングワイヤーの変
形の防止が充分でなく、８０％を超えると従来の条件で
はボンディング出来なくなるので、銅合金の芯材の直径
がボンディングワイヤーの直径の１０％以上、８０％以
下であることが必要である。
０％未満では芯材による強度の向上の効果が不充分で、
樹脂封入時の流動抵抗によるボンディングワイヤーの変
形の防止が充分でなく、８０％を超えると従来の条件で
はボンディング出来なくなるので、銅合金の芯材の直径
がボンディングワイヤーの直径の１０％以上、８０％以
下であることが必要である。
芯材としては、金と融点が近く、比較的酸素に対し不活
性であり、かつ高導電性で高強度のものが望ましい。本
発明の実施態様の一つとしては、銅合金として銀０．１
〜５重量％、残部銅及び不可避不純物からなる組成を有
するものである。銀が０、１重量％未満では強度、樹脂
封入時の流動抵抗によるボンディングワイヤーの変形の
防止が不充分で芯材として用いるには不適当であり、銀
が５重量％を超えた組成では長期保存中にボンディング
接合性が悪化するので銀０．１〜５重量％、残部銅及び
不可避不純物からなる組成を有することが必要である。
性であり、かつ高導電性で高強度のものが望ましい。本
発明の実施態様の一つとしては、銅合金として銀０．１
〜５重量％、残部銅及び不可避不純物からなる組成を有
するものである。銀が０、１重量％未満では強度、樹脂
封入時の流動抵抗によるボンディングワイヤーの変形の
防止が不充分で芯材として用いるには不適当であり、銀
が５重量％を超えた組成では長期保存中にボンディング
接合性が悪化するので銀０．１〜５重量％、残部銅及び
不可避不純物からなる組成を有することが必要である。
又、本発明の実ＭＧ様の一つとしては、銅合金の芯材が
ジルコニウム０６０１〜０．２重量％、クロム０．０５
〜０．３重量％、マグネシウム０、Ｏ１〜０．３重量％
のうち少くとも１種以上を含み、残部銅及び不可避不純
物からなる組成を有するものであり、ジルコニウムが０
．０１重量％未満、又は、クロムが０．０５重量％未満
、若しくは、マグネシウムが０．０１重量％未満である
と銅合金の強度、樹脂封入時の流動抵抗によるボンディ
ングワイヤーの変形の防止が不充分で芯材として用いる
には不適当であり、ジルコニウムが０．２重量％を超え
たり、又は、クロムが０．３重量％を超えたり、若しく
は、マグネシウムが０．３重量％を超えた組成ではボン
ディングワイヤーの耐酸化性が低下しボンディング接合
性が劣化するので、ジルコニウム０．０１〜０．２重量
％、クロム０６０５〜０．３重量％、マグネシウム０．
０１〜０．３重量％のうち少くとも１種以上を含み、残
部銅及び不可避不純物からなる組成を有することが必要
である。
ジルコニウム０６０１〜０．２重量％、クロム０．０５
〜０．３重量％、マグネシウム０、Ｏ１〜０．３重量％
のうち少くとも１種以上を含み、残部銅及び不可避不純
物からなる組成を有するものであり、ジルコニウムが０
．０１重量％未満、又は、クロムが０．０５重量％未満
、若しくは、マグネシウムが０．０１重量％未満である
と銅合金の強度、樹脂封入時の流動抵抗によるボンディ
ングワイヤーの変形の防止が不充分で芯材として用いる
には不適当であり、ジルコニウムが０．２重量％を超え
たり、又は、クロムが０．３重量％を超えたり、若しく
は、マグネシウムが０．３重量％を超えた組成ではボン
ディングワイヤーの耐酸化性が低下しボンディング接合
性が劣化するので、ジルコニウム０．０１〜０．２重量
％、クロム０６０５〜０．３重量％、マグネシウム０．
０１〜０．３重量％のうち少くとも１種以上を含み、残
部銅及び不可避不純物からなる組成を有することが必要
である。
本発明のような２重構造のボンディングワイヤーを製造
するには、銅合金の細線に金めつきと伸線加工とを交互
に施す方法、銅合金と金もしくは金合金からなる２重構
造のビレットを熱間押し出し加工後伸線加工する方法等
を用いれば良い。
するには、銅合金の細線に金めつきと伸線加工とを交互
に施す方法、銅合金と金もしくは金合金からなる２重構
造のビレットを熱間押し出し加工後伸線加工する方法等
を用いれば良い。
電気銅、純度９９．９９重量％の銀及び各々ジルコニウ
ム、クロム、マグネシウムと銅との母合金を用い、第１
表に示す組成の銅合金を溶解鋳造し、次に溝ロール加工
を施した後、伸線加工と中間焼鈍を繰り返すことにより
直径０．０３ｗｍの合金線を得た（但し、組成番号１０
のものは、銅芯材中に硬質なＣｕ３Ｚｒ相が分散する組
成であり、それが原因で伸線中に断線が多発し、合金線
が得られなかった）。
ム、クロム、マグネシウムと銅との母合金を用い、第１
表に示す組成の銅合金を溶解鋳造し、次に溝ロール加工
を施した後、伸線加工と中間焼鈍を繰り返すことにより
直径０．０３ｗｍの合金線を得た（但し、組成番号１０
のものは、銅芯材中に硬質なＣｕ３Ｚｒ相が分散する組
成であり、それが原因で伸線中に断線が多発し、合金線
が得られなかった）。
この合金線を芯材とし、脱脂、酸洗等の前処理をした後
中性シアン浴を用いて金メツキを施し、焼鈍、伸線加工
を繰り返し施すことにより、第２表に示すような直径０
．０３ｍｍの金合金／金の２重構造のボンディングワイ
ヤーを得た。
中性シアン浴を用いて金メツキを施し、焼鈍、伸線加工
を繰り返し施すことにより、第２表に示すような直径０
．０３ｍｍの金合金／金の２重構造のボンディングワイ
ヤーを得た。
このように作成された試料の評価の為に、引張り強度は
室温に於ける破断伸び率が６％になるように熱処理した
後、引張り試験により求めた。正常なボールが形成され
たかどうかは、ワイヤボンディングマシーンを用い、１
０％の水素ガスを含む窒素ガス気流中でボールを形成し
、その外観を観察することにより判定した。ボンディン
グ接合性すなわちボンディングワイヤーと半導体素子の
電極及び外部リードとの間の接合状況は、ワイヤーボン
ディングマシーンを用い超音波熱圧着方式により半導体
素子及びリードフレームとボンディングしたボンディン
グワイヤーをフックで引掛けて引張り、接合部がはく離
する強度を求めた。また、上記と同様な方法でワイヤー
ボンディングした試料を２００℃で１００時間保持した
後のボンディング接合性についての値も測定し、その経
時変化を求めた。樹脂封入時のワイヤーの接触による不
良の起りやすさは、上記と同様な方法で４ｆｌの間隔に
ワイヤーボンディングした試料についてモールディング
マシーン（トランスファーモールド型）によりエポキシ
樹脂（住友ベークライト製、Ｅ Ｍ Ｅ −６３００）
を金型温度１８０°Ｃ１射出圧１００ｋｇ／−の条件で
モールドした時のワイヤー流れ量をＸ線透過装置により
撮影したＸ線写真から求め、その値から評価した。なお
、ワイヤー流れ量は第１図に示した様にエポキシ樹脂を
モールドした時のワイヤーの変形量で示した。
室温に於ける破断伸び率が６％になるように熱処理した
後、引張り試験により求めた。正常なボールが形成され
たかどうかは、ワイヤボンディングマシーンを用い、１
０％の水素ガスを含む窒素ガス気流中でボールを形成し
、その外観を観察することにより判定した。ボンディン
グ接合性すなわちボンディングワイヤーと半導体素子の
電極及び外部リードとの間の接合状況は、ワイヤーボン
ディングマシーンを用い超音波熱圧着方式により半導体
素子及びリードフレームとボンディングしたボンディン
グワイヤーをフックで引掛けて引張り、接合部がはく離
する強度を求めた。また、上記と同様な方法でワイヤー
ボンディングした試料を２００℃で１００時間保持した
後のボンディング接合性についての値も測定し、その経
時変化を求めた。樹脂封入時のワイヤーの接触による不
良の起りやすさは、上記と同様な方法で４ｆｌの間隔に
ワイヤーボンディングした試料についてモールディング
マシーン（トランスファーモールド型）によりエポキシ
樹脂（住友ベークライト製、Ｅ Ｍ Ｅ −６３００）
を金型温度１８０°Ｃ１射出圧１００ｋｇ／−の条件で
モールドした時のワイヤー流れ量をＸ線透過装置により
撮影したＸ線写真から求め、その値から評価した。なお
、ワイヤー流れ量は第１図に示した様にエポキシ樹脂を
モールドした時のワイヤーの変形量で示した。
純度９９．９９重量％以上で第１表に示した組成の市販
品１．２についても同様に諸特性値を測定し第２表に示
した。
品１．２についても同様に諸特性値を測定し第２表に示
した。
第２表において、試験番号１−１０と市販品ｌ。
２のデータより本発明によるボンディングワイヤーが従
来のボンディングワイヤーよりも樹脂封入時のワイヤー
流れ量が小さく、従ってワイヤー同志の接触による不良
の起りやすさが小さくなっており、かつ、他の緒特性も
良好であることが判る。
来のボンディングワイヤーよりも樹脂封入時のワイヤー
流れ量が小さく、従ってワイヤー同志の接触による不良
の起りやすさが小さくなっており、かつ、他の緒特性も
良好であることが判る。
試験番号１〜１０と１１．１２との比較により、銅合金
の芯材の直径がボンディングワイヤーの直径の１０％未
満又は８０％を超える値では、ワイヤー流れ量が大きか
ったり、ボールの形状が不良で接合性も良くなかったリ
ボンデイングワイヤーとしての特性が不良となることが
判る。また、試験番号１〜５と１３．１５との比較によ
り、銅合金の芯材で銀が０．１重量％未満又は５重量％
を超える組成では、ワイヤー流れ量が大きかったり、ボ
ンディング接合性が経時変化をすることが判り、また試
験番号６〜１０と１４．１５との比較により、銅合金の
芯材でジルコニウムが０．０１重量％未満又は０．２重
量％を超える組成、又は、クロムが０．０５重量％未満
又は０．３重量％を超える組成、若しくは、マグネシウ
ムが０．０１重量％未満又は０、３重量％を超える組成
では、前記したように合金線が得られなかったり、ボー
ルの形状が良くなかったり、ワイヤー流れ量が大きかっ
たり、ボンディング接合性が悪いことが判る。
の芯材の直径がボンディングワイヤーの直径の１０％未
満又は８０％を超える値では、ワイヤー流れ量が大きか
ったり、ボールの形状が不良で接合性も良くなかったリ
ボンデイングワイヤーとしての特性が不良となることが
判る。また、試験番号１〜５と１３．１５との比較によ
り、銅合金の芯材で銀が０．１重量％未満又は５重量％
を超える組成では、ワイヤー流れ量が大きかったり、ボ
ンディング接合性が経時変化をすることが判り、また試
験番号６〜１０と１４．１５との比較により、銅合金の
芯材でジルコニウムが０．０１重量％未満又は０．２重
量％を超える組成、又は、クロムが０．０５重量％未満
又は０．３重量％を超える組成、若しくは、マグネシウ
ムが０．０１重量％未満又は０、３重量％を超える組成
では、前記したように合金線が得られなかったり、ボー
ルの形状が良くなかったり、ワイヤー流れ量が大きかっ
たり、ボンディング接合性が悪いことが判る。
なお、第２表において、ボール形状が真球状でボールの
表面に酸化被膜が全く観察されない場合を良、それ以外
を不良とした。また芯材の直径をボンディングワイヤー
の直径に対する百分率で示した。
表面に酸化被膜が全く観察されない場合を良、それ以外
を不良とした。また芯材の直径をボンディングワイヤー
の直径に対する百分率で示した。
第１表
〔発明の効果〕
以上から明らかなように、本発明により半導体素子の樹
脂封入時のワイヤー同志の接触による不良が起りにくい
多ビン半導体デバイス用として好適なボンディングワイ
ヤーが得られる。
脂封入時のワイヤー同志の接触による不良が起りにくい
多ビン半導体デバイス用として好適なボンディングワイ
ヤーが得られる。
第１図は、ワイヤー流れ量の定義を示すための図である
。図中、破線は、ワイヤーボンディング直後のワイヤー
を真上から見た時の位置を示して居り、実戦は、エポキ
シ樹脂をモールドした後のワイヤーを真上から見た位置
を示して居り、ワイヤー流れ量は両者のずれの最大値で
ある。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社
。図中、破線は、ワイヤーボンディング直後のワイヤー
を真上から見た時の位置を示して居り、実戦は、エポキ
シ樹脂をモールドした後のワイヤーを真上から見た位置
を示して居り、ワイヤー流れ量は両者のずれの最大値で
ある。 特許出願人 住友金属鉱山株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合金
からなるボンディングワイヤーにおいて、銅合金の芯材
の直径がボンディングワイヤーの直径の１０％以上、８
０％以下であることを特徴とするボンディングワイヤー
。 ２）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合金
からなるボンディングワイヤーにおいて、銅合金の芯材
が銀０．１〜５重量％、残部銅及び不可避不純物からな
ることを特徴とするボンディングワイヤー。 ３）銅合金の芯材を有し、その外側が金もしくは金合金
からなるボンディングワイヤーにおいて、銅合金の芯材
がジルコニウム０．０１〜０．２重量％、クロム０．０
５〜０．３重量％、マグネシウム０．０１〜０．３重量
％のうち少くとも１種以上を含み、残部銅及び不可避不
純物からなる組成を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP2329992A JPH04206646A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ボンデイングワイヤー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2329992A JPH04206646A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ボンデイングワイヤー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04206646A true JPH04206646A (ja) | 1992-07-28 |
Family
ID=18227564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2329992A Pending JPH04206646A (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ボンデイングワイヤー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04206646A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711925B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-03-30 | Asep Tec Co., Ltd. | Process for manufacturing a conductive wire suitable for use in semiconductor packages |
| AU2005258658B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-11-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of Producing a Magnesium-Alloy Material |
| WO2011013527A1 (ja) | 2009-07-30 | 2011-02-03 | 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ー |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2329992A patent/JPH04206646A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6711925B2 (en) * | 2001-12-17 | 2004-03-30 | Asep Tec Co., Ltd. | Process for manufacturing a conductive wire suitable for use in semiconductor packages |
| AU2005258658B2 (en) * | 2004-06-30 | 2010-11-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of Producing a Magnesium-Alloy Material |
| AU2005258658B8 (en) * | 2004-06-30 | 2011-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of Producing a Magnesium-Alloy Material |
| WO2011013527A1 (ja) | 2009-07-30 | 2011-02-03 | 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ー |
| KR20120035093A (ko) | 2009-07-30 | 2012-04-13 | 가부시키가이샤 닛데쓰 마이크로 메탈 | 반도체용 본딩 와이어 |
| US8742258B2 (en) | 2009-07-30 | 2014-06-03 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor |
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