JPH09321075A - ボンディングワイヤ - Google Patents
ボンディングワイヤInfo
- Publication number
- JPH09321075A JPH09321075A JP8133085A JP13308596A JPH09321075A JP H09321075 A JPH09321075 A JP H09321075A JP 8133085 A JP8133085 A JP 8133085A JP 13308596 A JP13308596 A JP 13308596A JP H09321075 A JPH09321075 A JP H09321075A
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- Japan
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- bonding
- bonding wire
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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
- H10W72/50—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
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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
(57)【要約】
【課題】 高強度でありながらワイヤボンディング時の
損傷が小さく、半導体組み立て時の断線が起きにくいボ
ンディングワイヤを提供する。 【解決手段】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重重％含み、更に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜
２．０重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からな
るボンディングワイヤ、また、Ｃａを０．０００３〜
０．００３重量％含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１
重重％含み、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計
で０．０１〜２．０重量％含み、更にＢｅとＧｅのうち
の１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重量％含
む、残部がＡｕ及び不可避不純物からなるボンディング
ワイヤ。
損傷が小さく、半導体組み立て時の断線が起きにくいボ
ンディングワイヤを提供する。 【解決手段】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重重％含み、更に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜
２．０重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からな
るボンディングワイヤ、また、Ｃａを０．０００３〜
０．００３重量％含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１
重重％含み、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計
で０．０１〜２．０重量％含み、更にＢｅとＧｅのうち
の１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重量％含
む、残部がＡｕ及び不可避不純物からなるボンディング
ワイヤ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子上の電極
と外部リードを接続するために用いられるボンディング
ワイヤに関し、より詳しくは、半導体デバイス組立時に
おけるワイヤの切断が起きにくい特定の金合金からなる
ボンディングワイヤに関する。
と外部リードを接続するために用いられるボンディング
ワイヤに関し、より詳しくは、半導体デバイス組立時に
おけるワイヤの切断が起きにくい特定の金合金からなる
ボンディングワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】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、０．０２〜０．１ｍｍの
範囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられてい
る。このボンディングワイヤには、良好な導電性、半導
体素子や外部リードとの良好な接合性、，使用雰囲気中
での良好な耐環境性が要求されるため、ボンディングワ
イヤは主として金（Ａｕ）及びその合金が用いられてい
る．近年、半導体デバイスに対する多ピン化や低コスト
化の要求から、より細い線径のワイヤを用いる必要性が
増してきている。こうしたワイヤの細線化は、半導体デ
バイス組み立て中の振動等によるワイヤの断線をもたら
し、このワイヤの断線が半導体の組立収率を低下させる
ことが半導体デバイス組み立て上の大きな問題点となっ
てきた。このため最近では一般に強度の高いワイヤが用
いられるようになっている。
外部リードとを接続するため、０．０２〜０．１ｍｍの
範囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられてい
る。このボンディングワイヤには、良好な導電性、半導
体素子や外部リードとの良好な接合性、，使用雰囲気中
での良好な耐環境性が要求されるため、ボンディングワ
イヤは主として金（Ａｕ）及びその合金が用いられてい
る．近年、半導体デバイスに対する多ピン化や低コスト
化の要求から、より細い線径のワイヤを用いる必要性が
増してきている。こうしたワイヤの細線化は、半導体デ
バイス組み立て中の振動等によるワイヤの断線をもたら
し、このワイヤの断線が半導体の組立収率を低下させる
ことが半導体デバイス組み立て上の大きな問題点となっ
てきた。このため最近では一般に強度の高いワイヤが用
いられるようになっている。
【０００３】一方、最近のワイヤボンディングでは、ボ
ンディング時のワイヤ形状をより精密に制御する必要性
から、リバースモードと呼ばれるワイヤのネック部に大
きな負荷を与えるワイヤ形状制御方式を用いることがー
般的になってきた。このリバースモードを用いると、ワ
イヤのネック部に損傷が入る傾向があり、それによりワ
イヤの破断が起りやすくなる欠点がある。リバースモー
ドにより発生する損傷は、一般に高強度ワイヤの方が生
じやすい傾向が有るため、断線の防止の対策として単に
高強度なワイヤを用いるというだけでは不充分であっ
た。
ンディング時のワイヤ形状をより精密に制御する必要性
から、リバースモードと呼ばれるワイヤのネック部に大
きな負荷を与えるワイヤ形状制御方式を用いることがー
般的になってきた。このリバースモードを用いると、ワ
イヤのネック部に損傷が入る傾向があり、それによりワ
イヤの破断が起りやすくなる欠点がある。リバースモー
ドにより発生する損傷は、一般に高強度ワイヤの方が生
じやすい傾向が有るため、断線の防止の対策として単に
高強度なワイヤを用いるというだけでは不充分であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記状況に鑑み、本発
明は、高強度でありながらワイヤボンディング時の損傷
が小さく、半導体組み立て時の断線が起きにくいボンデ
ィングワイヤを提供することを目的とする。
明は、高強度でありながらワイヤボンディング時の損傷
が小さく、半導体組み立て時の断線が起きにくいボンデ
ィングワイヤを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
の本発明のボンディングワイヤは、Ｃａを０．０００３
〜０．００３重量％含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０
１重重％含み、更にＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上
を合計で０．０１〜２．０重量％含み、残部がＡｕ及び
不可避不純物からなることを特徴とする。
の本発明のボンディングワイヤは、Ｃａを０．０００３
〜０．００３重量％含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０
１重重％含み、更にＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上
を合計で０．０１〜２．０重量％含み、残部がＡｕ及び
不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の他のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重重％含み、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ
ｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜２．０重量％含
み、更にＢｅとＧｅのうちの１種以上を合計で０．００
０１〜０．００２重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不
純物からなることを特徴とする。
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重重％含み、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃ
ｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜２．０重量％含
み、更にＢｅとＧｅのうちの１種以上を合計で０．００
０１〜０．００２重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不
純物からなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の態様】本発明において、Ｃａはボンディ
ングワイヤに必要な強度と耐熱性をもたらす添加元素で
ある。Ｃａの添加量を０．０００３〜０．００３重量％
としたのは、０．０００３重量％未満では所望の強度及
び耐熱性が得られないためであり、逆に０．００３％を
越すと添加効果が飽和するからである。
ングワイヤに必要な強度と耐熱性をもたらす添加元素で
ある。Ｃａの添加量を０．０００３〜０．００３重量％
としたのは、０．０００３重量％未満では所望の強度及
び耐熱性が得られないためであり、逆に０．００３％を
越すと添加効果が飽和するからである。
【０００８】Ｍｇはボール形成時のボール直上の再結晶
部長さを長くする添加元素である。Ｍｇの添加量を０．
０００５〜０．０１重量％としたのは、０．０００５重
量％未満では所望の再結晶長さが得られないためであ
り、逆に０．０１％を越すと添加効果が飽和するからで
ある。
部長さを長くする添加元素である。Ｍｇの添加量を０．
０００５〜０．０１重量％としたのは、０．０００５重
量％未満では所望の再結晶長さが得られないためであ
り、逆に０．０１％を越すと添加効果が飽和するからで
ある。
【０００９】Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕはワイヤ強度を向上させ
る添加元素であり、その添加量を１種以上の合計で０．
０１〜２．０重量％としたのは、０．０１％未満では強
度向上の効果が不十分であり、逆に２．０重量％を越え
るとボールボンディング時に形成されるボールが真球で
なくなるために良好な接合性が得にくくなるためであ
る。
る添加元素であり、その添加量を１種以上の合計で０．
０１〜２．０重量％としたのは、０．０１％未満では強
度向上の効果が不十分であり、逆に２．０重量％を越え
るとボールボンディング時に形成されるボールが真球で
なくなるために良好な接合性が得にくくなるためであ
る。
【００１０】本発明は、ＣａやＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕによる
ワイヤの高強度化に加えて、Ｍｇを同時に添加するとこ
ろに特徴がある。すなわち、我々は振動等によるワイヤ
の断線が主としてファースト・ボンドのネック部で起こ
ること、そしてワイヤの断線を防止するためにはワイヤ
がある程度以上の強度を有すると同時に、ワイヤのネッ
ク部に相当するボール直上の再結晶部長さがある程度以
上長いことが必要であることを見い出した。本発明はこ
の知見に基づくものであり、ＣａやＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕに
よる高強度化だけ、もしくはＭｇによる再結晶部の長尺
化だけでは上紀要件を満足できず、目的の特性を得るこ
とは不可である。
ワイヤの高強度化に加えて、Ｍｇを同時に添加するとこ
ろに特徴がある。すなわち、我々は振動等によるワイヤ
の断線が主としてファースト・ボンドのネック部で起こ
ること、そしてワイヤの断線を防止するためにはワイヤ
がある程度以上の強度を有すると同時に、ワイヤのネッ
ク部に相当するボール直上の再結晶部長さがある程度以
上長いことが必要であることを見い出した。本発明はこ
の知見に基づくものであり、ＣａやＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕに
よる高強度化だけ、もしくはＭｇによる再結晶部の長尺
化だけでは上紀要件を満足できず、目的の特性を得るこ
とは不可である。
【００１１】本発明の請求項２に記載の発明におけるＢ
ｅとＧｅは、Ｃａの添加効果を安定ならしめるための添
加元素であり、ＢｅとＧｅのうちの１種以上を合計で
０．０００１〜０．００２重量％としたのは、０．００
０１重量％未満では所望の特性安定化効果が得られない
ためであり、逆に０．００２重量％を越すと添加効果が
飽和するからである。
ｅとＧｅは、Ｃａの添加効果を安定ならしめるための添
加元素であり、ＢｅとＧｅのうちの１種以上を合計で
０．０００１〜０．００２重量％としたのは、０．００
０１重量％未満では所望の特性安定化効果が得られない
ためであり、逆に０．００２重量％を越すと添加効果が
飽和するからである。
【００１２】なお本発明において、さらに希土額元素、
ＳｒやＳｎ等の元素を添加することによって、さらに高
強度化することは可能であるが、その場合には再結晶長
さが短くならないように注意することが必要である。例
えば、Ｃｅ等の軽希土元素の場合には、添加量を１０ｐ
ｐｍ未満とすることが必要である。
ＳｒやＳｎ等の元素を添加することによって、さらに高
強度化することは可能であるが、その場合には再結晶長
さが短くならないように注意することが必要である。例
えば、Ｃｅ等の軽希土元素の場合には、添加量を１０ｐ
ｐｍ未満とすることが必要である。
【００１３】
【実施例】純度９９．９９９重量％の高純度金、所定の
添加元素を１重量％含む金母合金、及び純度９９．９９
％のＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕを用いて、表１に示す組成の金合
金を溶解鋳造した。得られた鋳塊に溝ロール加工を施
し、さらにグイヤモンドダイスを用いた伸線を実施し
て、直径０．０２５ｍｍの合金線を得た。得られた合金
線に熱処理を施すことにより特性を調整して試料とし
た。
添加元素を１重量％含む金母合金、及び純度９９．９９
％のＰｔ、Ｐｄ、Ｃｕを用いて、表１に示す組成の金合
金を溶解鋳造した。得られた鋳塊に溝ロール加工を施
し、さらにグイヤモンドダイスを用いた伸線を実施し
て、直径０．０２５ｍｍの合金線を得た。得られた合金
線に熱処理を施すことにより特性を調整して試料とし
た。
【００１４】このようにして作製された試料の評価とし
て、ワイヤ強度は引張り試験を用いた。ボール直上の再
結晶部長さについては、ワイヤーボンダーを用いてボー
ルを形成した試料について、王水エッチング後に金属顕
微鏡及びＳＥＭで組織観察を行なうことによって測定、
評価した。
て、ワイヤ強度は引張り試験を用いた。ボール直上の再
結晶部長さについては、ワイヤーボンダーを用いてボー
ルを形成した試料について、王水エッチング後に金属顕
微鏡及びＳＥＭで組織観察を行なうことによって測定、
評価した。
【００１５】半導体組み立て時のワイヤ断線率について
は、６４ピンのＱＦＰパッケージ用のリードフレーム
に、超音波熱圧着方式でワイヤーポンディングした試料
について（ワイヤ長は２〜２．５ｍｍ）、振動付加装置
を用い、５０Ｈｚで振幅０．５ｍｍの振動を１５０秒間
付加した場合の断線率を求めることによって代用特性と
した。
は、６４ピンのＱＦＰパッケージ用のリードフレーム
に、超音波熱圧着方式でワイヤーポンディングした試料
について（ワイヤ長は２〜２．５ｍｍ）、振動付加装置
を用い、５０Ｈｚで振幅０．５ｍｍの振動を１５０秒間
付加した場合の断線率を求めることによって代用特性と
した。
【００１６】さらに，ポンディング接合性、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
との接合性を確認する目的で、上記と同様の方式により
ボンディングしたワイヤーについて、フックを引っかけ
て引張り試験を実施した。また、保管時のボンディング
接合信頼性の確認として、上記と同様な方法でワイヤー
ボンディングした試料について、２００℃で１００時間
保持した後のプル試験を実施した。プル試験において
は、破断がワイヤの部分で起った場合を良、接合部で破
断した場合を不良と判断した。
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
との接合性を確認する目的で、上記と同様の方式により
ボンディングしたワイヤーについて、フックを引っかけ
て引張り試験を実施した。また、保管時のボンディング
接合信頼性の確認として、上記と同様な方法でワイヤー
ボンディングした試料について、２００℃で１００時間
保持した後のプル試験を実施した。プル試験において
は、破断がワイヤの部分で起った場合を良、接合部で破
断した場合を不良と判断した。
【００１７】表１に各試料の組成を、表２に上記評価の
結果を、比較材の評価結果とともに示した。表１、表２
において明らかなように、本発明によるボンディングワ
イヤーは、ワイヤ強度が高いにもかかわらず、比較品に
比較して振動によるワイヤの断線率が低い値を示すこと
が分かる。また，ボンディング接合性及びボンディング
接合信頼性も良好であり、ボンディングワイヤとして用
いるのに何ら問題のないことがわかる。
結果を、比較材の評価結果とともに示した。表１、表２
において明らかなように、本発明によるボンディングワ
イヤーは、ワイヤ強度が高いにもかかわらず、比較品に
比較して振動によるワイヤの断線率が低い値を示すこと
が分かる。また，ボンディング接合性及びボンディング
接合信頼性も良好であり、ボンディングワイヤとして用
いるのに何ら問題のないことがわかる。
【００１８】
【表１】
【表２】
【００１９】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によっ
て半導体デバイス組立時におけるワイヤの断線が起きに
くく、半導体デバイスの組立収率の低下の少ないボンデ
ィングワイヤを提供することができる。
て半導体デバイス組立時におけるワイヤの断線が起きに
くく、半導体デバイスの組立収率の低下の少ないボンデ
ィングワイヤを提供することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重重％含み、更に
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜
２．０重量％含み、残部がＡｕ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。 - 【請求項２】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重重％含み、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｃｕのうちの１種以上を合計で０．０１〜
２．０重量％含み、更にＢｅとＧｅのうちの１種以上を
合計で０．０００１〜０．００２重量％含み、残部がＡ
ｕ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133085A JPH09321075A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133085A JPH09321075A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ボンディングワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321075A true JPH09321075A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15096510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133085A Pending JPH09321075A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09321075A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006035803A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Tanaka Denshi Kogyo K.K. | Ａｕ合金ボンディング・ワイヤ |
| JP2008218994A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-09-18 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体素子接続用金線 |
| JP2011142163A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | 金（Ａｕ）合金ボンディングワイヤ |
| JP2012099802A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-05-24 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd | ボールボンディング用ワイヤ |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP8133085A patent/JPH09321075A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006035803A1 (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-06 | Tanaka Denshi Kogyo K.K. | Ａｕ合金ボンディング・ワイヤ |
| KR100899322B1 (ko) * | 2004-09-30 | 2009-05-27 | 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 | Ａｕ 합금 본딩·와이어 |
| EP1811555A4 (en) * | 2004-09-30 | 2012-06-20 | Tanaka Electronics Ind | AU-ALLOY BOND WIRE |
| JP2008218994A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-09-18 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体素子接続用金線 |
| JP2011142163A (ja) * | 2010-01-06 | 2011-07-21 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | 金（Ａｕ）合金ボンディングワイヤ |
| JP2012099802A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-05-24 | Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd | ボールボンディング用ワイヤ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040121 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040519 |