JPH0436462B2 - - Google Patents
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- JPH0436462B2 JPH0436462B2 JP58114975A JP11497583A JPH0436462B2 JP H0436462 B2 JPH0436462 B2 JP H0436462B2 JP 58114975 A JP58114975 A JP 58114975A JP 11497583 A JP11497583 A JP 11497583A JP H0436462 B2 JPH0436462 B2 JP H0436462B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- wire
- ball
- less
- alloy
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
- B23K20/004—Wire welding
- B23K20/005—Capillary welding
- B23K20/007—Ball bonding
-
- 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
- H10W72/01551—Changing the shapes of bond wires
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- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
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- 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
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- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
- H10W72/07555—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting changes in materials
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- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
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- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
Description
（技術分野）
本発明は、半導体装置、集積回路（IC）等
（以下、IC等と称す）の電気的接続に用いられる
ボンデイングワイヤに関するものである。 （背景技術） 従来、例えばICチツプとパツケージを電気接
続するには、第１図に示すように、IC１の電極
２とパツケージ３の導電回路４の間をボンデイン
グワイヤ５により接続していた。 このボンデイングワイヤには極細の金属線が用
いられる。従来Al線としては線径25μ近傍のもの
にはAl―１％Si合金線が使用されていたが、こ
れはIC等へのボンデイングに超音波圧接による
ウエツジボンデイングしか使用できず、この方法
には方向性があるため、１ボンデイング当りの所
要時間が長く、従来のAu線の無方向性ボールボ
ンデイングに対抗できなかつた。ここでボールボ
ンデイングとは、酸水素炎や放電などの手段によ
り接続部にボールを形成させてボンデイングする
方法である。 一方ICチツプの電極はAl又はAl合金が殆んど
であり、Al―Auの接続は後工程の加熱時におい
て金属間化合物が生成して脆くなり、信頼性が
Al―Alの接続より劣つており、又Auの使用によ
るコストの増加が不可避であつた。 ボンデイングマシーンの改良により、放電等に
よりAl線についてもボール形成が成されるよう
になつたが、いずれの方法も高温によるボール形
成法をとるため、ボールおよびボール近傍の線材
に結晶粒の粗大化を生じ、ボンデイング強度が低
い欠点があつた。 （発明の開示） 本発明は、上述の問題点を解決するため成され
たもので、高温によるボール形成時にもボールお
よびボール近傍の結晶粒の粗大化を防止して、ボ
ールボンド法によるボンデイングを可能にすると
共に、ボンデイング強度を向上し、コストを低減
し得るボンデイングワイヤを提供せんとするもの
である。 本発明は、Tiを0.002〜0.5％、Ｂを0.0005〜0.1
％含み、Feを0.05％以下、Siを0.03％以下に規定
し、残部が本質的にAlよりなる合金から成るこ
とを特徴とするボンデイングワイヤである。 本発明において、合金中のTiはボンデイング
時のボール形成におけるボールおよびボール近傍
の線材の結晶粒の粗大化を防止して、ボンデイン
グの強度、信頼性を改良するものである。Ti量
を0.002〜0.5％と規定したのは、0.002％未満では
結晶粒の粗大化防止に効果なく、0.5％を越える
と伸線性の劣化を招くからである。 同時に、Ｂを0.0005〜0.1％の範囲で添加する。
Al合金中のＢは結晶粒の粗大化の防止をさらに
効果あらしめるために添加するもので、Ｂが
0.0005％未満では改善効果がなくＢが0.1％を越
えると効果が飽和するのみならず伸線性の劣化を
招く。 又合金中のFeを0.05％以下、Siを0.03％以下に
規定するのは伸線加工性を良くするためで、
Fe／Si比を２以上にすることが望ましく、それ
ぞれ上記限界外となると極細線への加工が難かし
くなる。なお、Feを0.05％以下というのは不純物
レベルを示したものである。 又、本発明において、更にAl合金中にMn0.1〜
2.0％含むものは、耐食性の向上とボンデイング
におけるボール形成能を改良するもので、Mn0.1
％未満では耐食性、ボール形成能の改善効果な
く、2.0％を越えると鋳造時に晶出物を形成する
量が多く、伸線加工性が悪くなる。 かように構成することにより、本発明のボンデ
イングワイヤは線径25μ前後の極細線として優れ
た耐食性、加工性、ボールボンデイング性を得る
ことができる。 （実施例） 表１に示す組成の合金を、純度99.99％のAl地
合に、Al―５％Ti、Al―10％Mn、Al―１％合
金、金属Siを添加して溶製した後、溶湯からセラ
ミツクフイルターで10μ以上の介在物を除去し
て、ビレツトに鋳造した。 このビレツトを、ホモ処理、表面切削した後、
熱間押出しにより10mmφの線材とした後、皮剥、
伸線、中間熱処理を組合せて25μmmφのボンデイ
ングワイヤを作成した。 得られたボンデイングワイヤの製造時の伸線
性、耐食性、ボールボンデイングによるボンデイ
ング強度は表１に示す通りである。 伸線性は、伸線量1g当りの断線率をAl―１％
Si合金の場合を1.0として相対値で表わしたもの
であり、耐食性は、温度45℃、相対湿度90％にお
ける寿命を同じく相対値で表わしたものであり、
ボンデイング強度は、ボンデイングワイヤを放電
方式のボールボンダーにてICチツプとリードフ
レームの間をボンデイングして、線の中央におい
て破壊試験をした時の強度を同じく相対値で表わ
したものである。
（以下、IC等と称す）の電気的接続に用いられる
ボンデイングワイヤに関するものである。 （背景技術） 従来、例えばICチツプとパツケージを電気接
続するには、第１図に示すように、IC１の電極
２とパツケージ３の導電回路４の間をボンデイン
グワイヤ５により接続していた。 このボンデイングワイヤには極細の金属線が用
いられる。従来Al線としては線径25μ近傍のもの
にはAl―１％Si合金線が使用されていたが、こ
れはIC等へのボンデイングに超音波圧接による
ウエツジボンデイングしか使用できず、この方法
には方向性があるため、１ボンデイング当りの所
要時間が長く、従来のAu線の無方向性ボールボ
ンデイングに対抗できなかつた。ここでボールボ
ンデイングとは、酸水素炎や放電などの手段によ
り接続部にボールを形成させてボンデイングする
方法である。 一方ICチツプの電極はAl又はAl合金が殆んど
であり、Al―Auの接続は後工程の加熱時におい
て金属間化合物が生成して脆くなり、信頼性が
Al―Alの接続より劣つており、又Auの使用によ
るコストの増加が不可避であつた。 ボンデイングマシーンの改良により、放電等に
よりAl線についてもボール形成が成されるよう
になつたが、いずれの方法も高温によるボール形
成法をとるため、ボールおよびボール近傍の線材
に結晶粒の粗大化を生じ、ボンデイング強度が低
い欠点があつた。 （発明の開示） 本発明は、上述の問題点を解決するため成され
たもので、高温によるボール形成時にもボールお
よびボール近傍の結晶粒の粗大化を防止して、ボ
ールボンド法によるボンデイングを可能にすると
共に、ボンデイング強度を向上し、コストを低減
し得るボンデイングワイヤを提供せんとするもの
である。 本発明は、Tiを0.002〜0.5％、Ｂを0.0005〜0.1
％含み、Feを0.05％以下、Siを0.03％以下に規定
し、残部が本質的にAlよりなる合金から成るこ
とを特徴とするボンデイングワイヤである。 本発明において、合金中のTiはボンデイング
時のボール形成におけるボールおよびボール近傍
の線材の結晶粒の粗大化を防止して、ボンデイン
グの強度、信頼性を改良するものである。Ti量
を0.002〜0.5％と規定したのは、0.002％未満では
結晶粒の粗大化防止に効果なく、0.5％を越える
と伸線性の劣化を招くからである。 同時に、Ｂを0.0005〜0.1％の範囲で添加する。
Al合金中のＢは結晶粒の粗大化の防止をさらに
効果あらしめるために添加するもので、Ｂが
0.0005％未満では改善効果がなくＢが0.1％を越
えると効果が飽和するのみならず伸線性の劣化を
招く。 又合金中のFeを0.05％以下、Siを0.03％以下に
規定するのは伸線加工性を良くするためで、
Fe／Si比を２以上にすることが望ましく、それ
ぞれ上記限界外となると極細線への加工が難かし
くなる。なお、Feを0.05％以下というのは不純物
レベルを示したものである。 又、本発明において、更にAl合金中にMn0.1〜
2.0％含むものは、耐食性の向上とボンデイング
におけるボール形成能を改良するもので、Mn0.1
％未満では耐食性、ボール形成能の改善効果な
く、2.0％を越えると鋳造時に晶出物を形成する
量が多く、伸線加工性が悪くなる。 かように構成することにより、本発明のボンデ
イングワイヤは線径25μ前後の極細線として優れ
た耐食性、加工性、ボールボンデイング性を得る
ことができる。 （実施例） 表１に示す組成の合金を、純度99.99％のAl地
合に、Al―５％Ti、Al―10％Mn、Al―１％合
金、金属Siを添加して溶製した後、溶湯からセラ
ミツクフイルターで10μ以上の介在物を除去し
て、ビレツトに鋳造した。 このビレツトを、ホモ処理、表面切削した後、
熱間押出しにより10mmφの線材とした後、皮剥、
伸線、中間熱処理を組合せて25μmmφのボンデイ
ングワイヤを作成した。 得られたボンデイングワイヤの製造時の伸線
性、耐食性、ボールボンデイングによるボンデイ
ング強度は表１に示す通りである。 伸線性は、伸線量1g当りの断線率をAl―１％
Si合金の場合を1.0として相対値で表わしたもの
であり、耐食性は、温度45℃、相対湿度90％にお
ける寿命を同じく相対値で表わしたものであり、
ボンデイング強度は、ボンデイングワイヤを放電
方式のボールボンダーにてICチツプとリードフ
レームの間をボンデイングして、線の中央におい
て破壊試験をした時の強度を同じく相対値で表わ
したものである。
【表】
表１より、本発明によるNo.１〜No.８は従来例に
比べ、いずれも伸線性良好で、ボンデイングワイ
ヤとしての耐食性に優れ、ボンデイング強度が高
いことが分る。 （発明の効果） 上述のように構成された本発明のボンデイング
ワイヤは次のような効果がある。 (イ) Al合金が、Ti0.002〜0.5％、B0.005〜0.1％、
更にMn0.1〜2.0％を含むため、ボンデイング
時のボール形成におけるボールおよびボール近
傍の線材の結晶粒の粗大化を防止するので、ボ
ンデイングの強度が高く、Feを0.05％以下、Si
を0.03％以下に規定したため、伸線加工性が良
く、製造が容易である。 (ロ) IC等へのボールボンデイングが可能である
ため、ボンデイング速度を向上し、又Au線を
使用せず、かつ耐食性を向上するため、IC等
への信頼性を向上し、コストを低減する。
比べ、いずれも伸線性良好で、ボンデイングワイ
ヤとしての耐食性に優れ、ボンデイング強度が高
いことが分る。 （発明の効果） 上述のように構成された本発明のボンデイング
ワイヤは次のような効果がある。 (イ) Al合金が、Ti0.002〜0.5％、B0.005〜0.1％、
更にMn0.1〜2.0％を含むため、ボンデイング
時のボール形成におけるボールおよびボール近
傍の線材の結晶粒の粗大化を防止するので、ボ
ンデイングの強度が高く、Feを0.05％以下、Si
を0.03％以下に規定したため、伸線加工性が良
く、製造が容易である。 (ロ) IC等へのボールボンデイングが可能である
ため、ボンデイング速度を向上し、又Au線を
使用せず、かつ耐食性を向上するため、IC等
への信頼性を向上し、コストを低減する。
図はICのボンデイングの例を示す断面図であ
る。 １…IC、２…電極、３…パツケージ、４…導
電回路、５…ボンデイングワイヤ。
る。 １…IC、２…電極、３…パツケージ、４…導
電回路、５…ボンデイングワイヤ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Tiを0.002〜0.5％、Ｂを0.0005〜0.1％含み、
Feを0.05％以下、Siを0.03％以下に規定し、残部
が本質的にAlよりなる合金から成ることを特徴
とするボンデイングワイヤ。 ２ Tiを0.002〜0.5％、Ｂを0.0005〜0.1％、Mn
を0.1〜2.0％含み、Feを0.05％以下、Siを0.03％
以下に規定し、残部が本質的にAlよりなる合金
から成ることを特徴とするボンデイングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58114975A JPS607164A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | ボンデイングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58114975A JPS607164A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | ボンデイングワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS607164A JPS607164A (ja) | 1985-01-14 |
| JPH0436462B2 true JPH0436462B2 (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=14651255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58114975A Granted JPS607164A (ja) | 1983-06-24 | 1983-06-24 | ボンデイングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS607164A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5887841A (ja) * | 1981-11-20 | 1983-05-25 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | 半導体素子のボンデイング用Ａｌ線 |
-
1983
- 1983-06-24 JP JP58114975A patent/JPS607164A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS607164A (ja) | 1985-01-14 |
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