JPH08199261A - ボンディングワイヤ - Google Patents
ボンディングワイヤInfo
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- JPH08199261A JPH08199261A JP757495A JP757495A JPH08199261A JP H08199261 A JPH08199261 A JP H08199261A JP 757495 A JP757495 A JP 757495A JP 757495 A JP757495 A JP 757495A JP H08199261 A JPH08199261 A JP H08199261A
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- 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
-
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- 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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- H10W72/50—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]
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
イヤと半導体素子上の電極との間に十分な接合強度をも
ち、半導体素子を樹脂封入する際にボンディングワイヤ
同士の接触による不良が起こりにくく、リードフレーム
の狭ピッチ、半導体素子上の電極の狭パッドピッチ、リ
ードフレームと半導体素子上の電極間の長ループ配線に
適するボンディングワイヤを得る。 【構成】 純度99.99重量%以上の高純度金に、C
uを0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%含有
させたボンディングワイヤ、もしくは、これにSnを
0.0001〜0.01重量%、又は/及び、Ca、B
e、Ge、希土類元素、Sr、Ba、In及びTiの中
から1種または2種以上を0.0001〜0.01重量
%含有させたボンディングワイヤ。
Description
極と外部リードとを接続するために使用されるボンディ
ングワイヤに関する。
と、外部リードとを接続するために、一般に0.01〜
0.1mmの直径を有するボンディングワイヤが用いら
れている。
ング治具となるセラミック製キャピラリー、該キャピラ
リーを保持するための前後上下左右移動可能なヘッド、
コントローラ、及び、ボール形成のための電気トーチを
備えてなる超音波熱圧着式ワイヤボンダーが使用されて
いる。また、ボンディング方式には、ボンディングワイ
ヤの先端を溶解させてボール状にした後超音波振動を付
加しながら加熱することにより圧着するボールボンディ
ング方式と、超音波を付加しながら押圧してボンディン
グワイヤを圧着するウェッジボンディング方式がある。
の電極と外部リードとをボンディングワイヤで接続する
には、まずキャピラリーを半導体素子の電極上に移動さ
せて降下させ、ボールボンディング方式によりボンディ
ングワイヤを該電極に圧着せしめた後(第一ボンディン
グ)、キャピラリーを上昇させて外部リード上に移動さ
せて降下させ、該リードに前記ワイヤを圧着せしめ(第
二ボンディング)、続いてキャピラリーを上昇させてワ
イヤを切断するという方法により行われる。
工程当たりの所要時間が0.2秒と極めて高速になって
おり、ボンディングワイヤには、 i)第一ボンディングにおいて、ボンディングワイヤを
加熱して溶解したときに酸化被膜のない真球状のボール
が形成され、また該ワイヤと電極との接合状態が良好で
あること、 ii)第二ボンディングにおいて、ワイヤと外部リードと
の接合状態が良好であること、 iii)第一ボンディングと第二ボンディングとの間のワイ
ヤにカールやループ垂れなどのループ異常が発生しない
こと、 iv)ボンディング後の樹脂モールドの際、樹脂の流動に
よるワイヤの変形が起こりにくいこと、 v)長期間保存しても両ボンディングの接合部が劣化し
ないこと、等の特性が要求される。
えばCa、Be等の元素を0.0001〜0.01重量
%添加して硬度を高めた金合金線を使用すると、上記
i)〜v)の特性をある程度備えたボンディングワイヤ
が得られることから、通常純金線でなく金合金線が用い
られることが多い。
に伴いボンディングワイヤ間隔の狭ピッチ化及びボンデ
ィング距離の長距離化が進行してきており、そのまま従
来のボンディングワイヤを用いると、ワイヤループが垂
れたり、樹脂封入するときに樹脂の流動抵抗によりボン
ディングワイヤが変形し、ボンディングワイヤ同士が接
触したりする等の不具合が生じるため、添加元素の添加
量を増やす、添加元素の種類を増やす、等の手段を用い
てボンディングワイヤの強度を向上させる試みがなされ
ている。
増やす、これまでタイプ別に添加していた元素を複合添
加する方法ではボンディングワイヤの強度は向上して
も、第一ボンディングにおいて加熱溶解して得られるボ
ールが硬すぎるため、半導体素子に亀裂を生じる、ボー
ル形状が真球にならない、真球に近くともボールを形成
する際に収縮孔を生じる、半導体素子上の電極にボンデ
ィングしたときにボールがいびつに変形し隣の電極に接
触する、収縮孔があるため電極との十分な接合強度が得
られない、ボンディング後のボールの潰れ形状がいびつ
なため異常ループを形成してしまい、樹脂封入するとき
に樹脂の流動抵抗によりボンディングワイヤ同士が接触
する、等の不具合が生じる。
ボンディングで接合したボンディングワイヤと半導体素
子上の電極との間に十分な接合強度をもち、半導体素子
を樹脂封入する際にボンディングワイヤ同士の接触によ
る不良が起こりにくく、リードフレームの狭ピッチ、半
導体素子上の電極の狭パッドピッチ、リードフレームと
半導体素子上の電極間の長ループ配線に適するボンディ
ングワイヤを得ることにある。
めに、本発明のボンディングワイヤは、(1)純度9
9.99重量%以上の高純度金にCuを0.1〜2重量
%、Pdを0.01〜1重量%含有させた点、(2)純
度99.99重量%以上の高純度金にCuを0.1〜2
重量%、Pdを0.01〜1重量%、Snを0.000
1〜0.01重量%含有させた点、(3)純度99.9
9重量%以上の高純度金にCuを0.1〜2重量%、P
dを0.01〜1重量%、Ca、Be、Ge、希土類元
素、Sr、Ba、In及びTiの中から1種または2種
以上を0.0001〜0.01重量%含有させた点、
(4)純度99.99重量%以上の高純度金にCuを
0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%、Snを
0.0001〜0.01重量%、Ca、Be、Ge、希
土類元素、Sr、Ba、In及びTiの中から1種また
は2種以上を0.0001〜0.01重量%含有させた
点に特徴がある。
Cu及びPdを複合添加させた理由は、CuとPdを複
合添加させると表面酸化が生じにくく、真球に近く表面
清浄なボールを得ることができ、このボールの結晶粒径
が微細なことにより、ボンディング後のボール潰れ形状
が真円に近く、また、Cu及びPdを従来より多く添加
することが可能なため従来よりも高く安定した接合強度
が得られ、ボンディングワイヤの直進性が向上する上、
高純度金よりも常温及び高温での引張り強度が向上した
ボンディングワイヤを提供することができるからであ
る。この効果は、Cuを0.1重量%以上、Pdを0.
01重量%以上複合添加することにより現れ、Cuを2
重量%、Pdを1重量%を超えて含有させると、第一ボ
ンディングにおいてボンディングワイヤを加熱して溶解
したときに形成されるボール表面にしわを生じ、接合後
の引張り強度のばらつきが大きくなり、直進性に異常を
きたしたり、ボールが硬くなり過ぎてボンディング時に
半導体素子に亀裂を生じる場合があるので、Cuを0.
1〜2重量%、Pdを0.1〜1重量%含有する組成と
する必要がある。
に微量のSnを含有させる理由は、Cu及びPdとの相
乗効果により、ボールの形状及び性状を変化させること
なくボール硬度を減少させることにより、ボールの加工
硬度を低減させ半導体素子に与えるダメージを減少させ
るためである。Snの添加量を0.0001〜0.01
重量%としたのは、0.0001重量%未満ではCu及
びPdとの相乗効果が現れず、0.01重量%を超える
と第一ボンディングにおいてボンディングワイヤを加熱
して溶解したときにボール真球度が得られず、収縮孔を
生じたりして接合強度の低下を生じる場合があるので、
Snの添加量を0.0001〜0.01重量%とするこ
とが好ましい。
に微量のCa、Be、Ge、希土類元素、Sr、Ba、
In及びTiの中から1種または2種以上を含有させる
理由は、Cu及びPdとの相乗効果により直進性を更に
向上させる他、常温及び高温での引張り強度、及び接合
強度を更に向上させ、かつ、ネック切れを防止するため
である。Ca、Be、Ge、希土類元素、Sr、Ba、
In及びTiの中から1種または2種以上の含有量の総
和を0.0001〜0.01重量%としたのは、0.0
001重量%未満ではCu及びPdとの相乗効果が現れ
ず、直進性、引張り強度及び接合強度を更に向上させる
ことができず、0.01重量%を超えると第一ボンディ
ングにおいてボンディングワイヤを加熱して溶解したと
きにボール真球度が得られず、接合後の引張り強さのば
らつきが大きくなったり、ボンディングワイヤの硬度が
高くなりすぎ、半導体素子に亀裂を生じたり、ネック切
れを生じたり、直進性に異常をきたす場合があるので、
Ca、Be、Ge、希土類元素、Sr、Ba、In及び
Tiの中から1種または2種以上の含有量の総和を0.
0001〜0.01重量%とすることが好ましい。
たボンディングワイヤと半導体素子上の電極との間に十
分な接合強度をもち、半導体素子を樹脂封入する際にボ
ンディングワイヤ同士の接触による不良が起こりにく
く、リードフレームの狭ピッチ、半導体素子上の電極の
狭パッドピッチ、リードフレームと半導体素子上の電極
間の長ループ配線に適するボンディングワイヤが得られ
る。
u、Pd、Ca、Be、Ge、希土類元素、Sr、B
a、In、Sn及びTiを種々の割合で添加し、表1に
示す組成の金合金を溶解鋳造した。これらの鋳造品を圧
延及び線引き加工をすることで20μmφのボンディン
グワイヤを得た。次に、これらのワイヤを室温における
破断伸びが4%になるように熱処理し、ボンディングサ
ンプルを得た、これらのボンディングサンプルを第一ボ
ンディングする際に加熱溶解して得られるボールを採取
し、電子顕微鏡にて表面観察を行った。また、得られた
ボンディングワイヤを用いてボンディングを1000回
行い、ループ異常の発生の有無、半導体素子の亀裂発生
の有無を調査した。更に、得られたボンディングワイヤ
の引張り試験を常温にて行った。以上の試験にて得られ
た結果を表2に示す。
ィングワイヤは、従来例及び比較例のボンディングワイ
ヤに比べ直進性に優れており、従来例のボンディングワ
イヤに比べ破断強度も優れていることわかる。また、本
発明のボンディングワイヤは、第一ボンディング時に形
成されるボールに収縮孔は観察されず、このボール潰れ
形状は真円に近く、チップにクラックを生じない上、製
造時の引張り強度も強く、細線化が容易である。
狭ピッチ、半導体素子上の電極の狭パッドピッチ、リー
ドフレームと半導体素子上の電極間の長ループ配線に適
するボンディングワイヤを提供する。また、本発明のボ
ンディングワイヤは、製造時の引張り強度が高いため、
十数μmφ程度の極細線化も容易であり、かつこの極細
線を用いることによりICを小型化することが可能であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 純度99.99重量%以上の高純度金に
Cuを0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%含
有させたことを特徴とするボンディングワイヤ。 - 【請求項2】 純度99.99重量%以上の高純度金に
Cuを0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%、
Snを0.0001〜0.01重量%含有させたことを
特徴とするボンディングワイヤ。 - 【請求項3】 純度99.99重量%以上の高純度金に
Cuを0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%、
Ca、Be、Ge、希土類元素、Sr、Ba、In及び
Tiの中から1種または2種以上を0.0001〜0.
01重量%含有させたことを特徴とするボンディングワ
イヤ。 - 【請求項4】 純度99.99重量%以上の高純度金に
Cuを0.1〜2重量%、Pdを0.01〜1重量%、
Snを0.0001〜0.01重量%、Ca、Be、G
e、希土類元素、Sr、Ba、In及びTiの中から1
種または2種以上を0.0001〜0.01重量%含有
させたことを特徴とするボンディングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00757495A JP3586909B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00757495A JP3586909B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | ボンディングワイヤ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08199261A true JPH08199261A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3586909B2 JP3586909B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=11669587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00757495A Expired - Fee Related JP3586909B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3586909B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19753055A1 (de) * | 1997-11-29 | 1999-06-10 | Heraeus Gmbh W C | Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| KR20200113192A (ko) | 2018-01-30 | 2020-10-06 | 타츠타 전선 주식회사 | 본딩 와이어 |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP00757495A patent/JP3586909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19753055A1 (de) * | 1997-11-29 | 1999-06-10 | Heraeus Gmbh W C | Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| DE19753055B4 (de) * | 1997-11-29 | 2005-09-15 | W.C. Heraeus Gmbh | Feinstdraht aus einer Gold-Legierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| KR20200113192A (ko) | 2018-01-30 | 2020-10-06 | 타츠타 전선 주식회사 | 본딩 와이어 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3586909B2 (ja) | 2004-11-10 |
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