JPH1098063A - ウエッジボンディング用金合金線 - Google Patents
ウエッジボンディング用金合金線Info
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- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 金合金線を用いてウエッジボンディングを可
能にする接合強度を得ること。 【解決手段】 高純度金にＣａを１〜１００重量ppm 添
加し、かつ金合金線の金純度を９９．９重量％以上、引
張強さ３３．０kg／mm2 以上、伸び率１〜３％のウエッ
ジボンディング用金合金線。さらに、Ｍｇ，Ｙ，Ｌａ，
Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔを１〜１００重量ppm 、及び／
又はＢｅを１〜２０重量ppm 添加すると、接合強度はさ
らに向上する。
能にする接合強度を得ること。 【解決手段】 高純度金にＣａを１〜１００重量ppm 添
加し、かつ金合金線の金純度を９９．９重量％以上、引
張強さ３３．０kg／mm2 以上、伸び率１〜３％のウエッ
ジボンディング用金合金線。さらに、Ｍｇ，Ｙ，Ｌａ，
Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔを１〜１００重量ppm 、及び／
又はＢｅを１〜２０重量ppm 添加すると、接合強度はさ
らに向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウエッジボンディン
グ用金合金線に係り、高温接合強度に優れ、ＩＣチップ
の高密度配線用として好適な金合金線に関する。
グ用金合金線に係り、高温接合強度に優れ、ＩＣチップ
の高密度配線用として好適な金合金線に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップの電極と外部配線を接続する
場合、ワイヤーを介して配線するワイヤーボンディング
方法が知られている。この中でもＩＣチップのＡｌ電極
とワイヤーを接合する方式により、超音波併用熱圧着接
合及び超音波接合が主流を占めている。
場合、ワイヤーを介して配線するワイヤーボンディング
方法が知られている。この中でもＩＣチップのＡｌ電極
とワイヤーを接合する方式により、超音波併用熱圧着接
合及び超音波接合が主流を占めている。
【０００３】ここで超音波併用熱圧着接合は通常ネール
ヘッドボンディング方法により行われている。ネールヘ
ッドボンディング方法による接合法を図１を用いて説明
する。図１（ａ）に示す様にワイヤー２をキャピラリー
１に挿通しその先端に電気トーチ３を対向させ、ワイヤ
ー２との間で放電させることにより、ワイヤー２の先端
を加熱、溶融してボール４を形成する。
ヘッドボンディング方法により行われている。ネールヘ
ッドボンディング方法による接合法を図１を用いて説明
する。図１（ａ）に示す様にワイヤー２をキャピラリー
１に挿通しその先端に電気トーチ３を対向させ、ワイヤ
ー２との間で放電させることにより、ワイヤー２の先端
を加熱、溶融してボール４を形成する。
【０００４】次いで図１（ｂ）に示すようにキャピラリ
ー１を下降させて該ボール４をＩＣチップ６上のＡｌ電
極５の上に押圧接合する。この時図示しないが超音波振
動がキャピラリー１を通して付加されると共に、ＩＣチ
ップ６はヒーターブロックで加熱されるため上記ボール
４は熱圧着され圧着ボール４′となる。次いで図１
（ｃ）に示すようにキャピラリー１は所定の軌跡を描い
て、外部配線８の上に移動し、下降する。この時図示し
ないが超音波振動がキャピラリー１を通して付加され、
外部配線８はヒーターブロックで加熱されるためワイヤ
ー２側面が熱圧着される。
ー１を下降させて該ボール４をＩＣチップ６上のＡｌ電
極５の上に押圧接合する。この時図示しないが超音波振
動がキャピラリー１を通して付加されると共に、ＩＣチ
ップ６はヒーターブロックで加熱されるため上記ボール
４は熱圧着され圧着ボール４′となる。次いで図１
（ｃ）に示すようにキャピラリー１は所定の軌跡を描い
て、外部配線８の上に移動し、下降する。この時図示し
ないが超音波振動がキャピラリー１を通して付加され、
外部配線８はヒーターブロックで加熱されるためワイヤ
ー２側面が熱圧着される。
【０００５】次いで図１（ｄ）に示すようにクランパー
７はワイヤー２をクランプしたまま上昇することによ
り、ワイヤー２が切断され配線が完了する。一方超音波
接合は通常振動を接合部へ伝えるのに最適なウエッジボ
ンディング方法により行われている。これはウエッジ状
ツールを用いる方法である。ウエッジボンディング方式
による接合法を図２を用いて説明する。
７はワイヤー２をクランプしたまま上昇することによ
り、ワイヤー２が切断され配線が完了する。一方超音波
接合は通常振動を接合部へ伝えるのに最適なウエッジボ
ンディング方法により行われている。これはウエッジ状
ツールを用いる方法である。ウエッジボンディング方式
による接合法を図２を用いて説明する。
【０００６】図２（ａ）に示す様にワイヤー１２をウエ
ッジ１１下端部に挿通し、この下方にＩＣチップ１６上
のＡｌ電極１５を移動する。次いで図２（ｂ）に示すよ
うにウエッジ１１を下降させて常温のまま超音波振動を
付加してワイヤー１２をＡｌ電極１５に接合する。次い
で図２（ｃ）に示すようにクランパー１７が開放され、
ウエッジ１１は所定の軌跡を描いて、外部配線１８の上
に移動し、下降する。この時図示しないが常温のまま超
音波振動がウエッジ１１を通して付加され、ワイヤー１
２を外部配線１８に接合する。
ッジ１１下端部に挿通し、この下方にＩＣチップ１６上
のＡｌ電極１５を移動する。次いで図２（ｂ）に示すよ
うにウエッジ１１を下降させて常温のまま超音波振動を
付加してワイヤー１２をＡｌ電極１５に接合する。次い
で図２（ｃ）に示すようにクランパー１７が開放され、
ウエッジ１１は所定の軌跡を描いて、外部配線１８の上
に移動し、下降する。この時図示しないが常温のまま超
音波振動がウエッジ１１を通して付加され、ワイヤー１
２を外部配線１８に接合する。
【０００７】次いで図２（ｄ）に示すようにクランパー
１７はワイヤー２をクランプしたままウエッジ１１が上
昇することにより、ワイヤー１２が切断され配線が完了
する。前記ネールヘッドボンディング方法は生産性に優
れている為好ましい方法であるが、熱を用いる為ワイヤ
ー材料として金合金線を用いて使用され、酸化し易いア
ルミ合金線には不適である。
１７はワイヤー２をクランプしたままウエッジ１１が上
昇することにより、ワイヤー１２が切断され配線が完了
する。前記ネールヘッドボンディング方法は生産性に優
れている為好ましい方法であるが、熱を用いる為ワイヤ
ー材料として金合金線を用いて使用され、酸化し易いア
ルミ合金線には不適である。
【０００８】また図３（ａ）に示す様に圧着ボール径Ｌ
1 がワイヤー外径Ｄの３〜４倍になることが微細な配線
を行う際のネックになるという限界を有している。次の
ウエッジボンディング方法は生産性は低下するものの室
温で処理出来る為ワイヤー材料としてアルミ合金線を用
いて使用されている。また図３（ｂ）に示す様につぶれ
幅Ｌ2 がワイヤー外径Ｄの１．５〜２．５倍に抑制出来
るという特徴を有している。
1 がワイヤー外径Ｄの３〜４倍になることが微細な配線
を行う際のネックになるという限界を有している。次の
ウエッジボンディング方法は生産性は低下するものの室
温で処理出来る為ワイヤー材料としてアルミ合金線を用
いて使用されている。また図３（ｂ）に示す様につぶれ
幅Ｌ2 がワイヤー外径Ｄの１．５〜２．５倍に抑制出来
るという特徴を有している。
【０００９】ここで前述のワイヤー材料として金合金線
は他の材料と対比して耐蝕性に優れている為、半導体装
置の耐蝕性に対する信頼性を確保する面で配線材料とし
て最も好ましい材料である。一方最近の半導体装置に対
して高密度配線が要求されている。これの対応として金
合金線とＩＣチップ電極との接合部の配線方向と直角方
向での拡がりを小さくすることが必要である。
は他の材料と対比して耐蝕性に優れている為、半導体装
置の耐蝕性に対する信頼性を確保する面で配線材料とし
て最も好ましい材料である。一方最近の半導体装置に対
して高密度配線が要求されている。これの対応として金
合金線とＩＣチップ電極との接合部の配線方向と直角方
向での拡がりを小さくすることが必要である。
【００１０】この為ワイヤー材料として金合金線を用い
てネールヘッドボンディングを行うに当たって、圧着ボ
ールの外径を小さくする事が試みられたがその大きさに
も限度がある。
てネールヘッドボンディングを行うに当たって、圧着ボ
ールの外径を小さくする事が試みられたがその大きさに
も限度がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来事情に鑑み
従来からネールヘッドボンディング用として提案されて
いる金合金線を用いてＩＣチップ電極にウエッジボンデ
ィングを行ってみたところ、接合部の配線方向と直角方
向での拡がりはネールヘッドボンディング方法と対比し
て小さくすることは出来るものの、ＩＣチップの作動状
態を考えて高温状態に晒した後の接合部での接合強度
（以下高温接合強度という）が小さく半導体装置の信頼
性が低下するという問題が生じてきた。
従来からネールヘッドボンディング用として提案されて
いる金合金線を用いてＩＣチップ電極にウエッジボンデ
ィングを行ってみたところ、接合部の配線方向と直角方
向での拡がりはネールヘッドボンディング方法と対比し
て小さくすることは出来るものの、ＩＣチップの作動状
態を考えて高温状態に晒した後の接合部での接合強度
（以下高温接合強度という）が小さく半導体装置の信頼
性が低下するという問題が生じてきた。
【００１２】この為本発明に於いては金合金線を用いて
ＩＣチップ電極にウエッジボンディングを行うことによ
り、配線方向と直角方向での接合部の拡がりを小さくし
て高密度配線に対応するとともに高温接合強度を向上さ
せて半導体装置の信頼性を向上させることの出来る金合
金線を提供する事を目的とする。
ＩＣチップ電極にウエッジボンディングを行うことによ
り、配線方向と直角方向での接合部の拡がりを小さくし
て高密度配線に対応するとともに高温接合強度を向上さ
せて半導体装置の信頼性を向上させることの出来る金合
金線を提供する事を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者等が鋭意研究を
重ねた結果、高純度金に所定量のＣａを添加し、所定の
金純度を維持する組成を有し、通常のネールヘッドボン
ディング用金合金線より伸び率を小さくし且つ引張り強
さを大きくした金合金線とすることにより、前記組成と
材料特性の相乗効果によって前述の目的を達成し得るこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。
重ねた結果、高純度金に所定量のＣａを添加し、所定の
金純度を維持する組成を有し、通常のネールヘッドボン
ディング用金合金線より伸び率を小さくし且つ引張り強
さを大きくした金合金線とすることにより、前記組成と
材料特性の相乗効果によって前述の目的を達成し得るこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１４】具体的には、本発明によれば、高純度金に
カルシウム（Ｃａ）を１〜１００重量ppm 添加した金合
金線であって、該金合金線の金純度が９９．９重量％以
上であり、引張強さが３３．０kg／mm 2 以上、伸び率が
１〜３％であることを特徴とするウエッジボンディング
用金合金線が提供される。
カルシウム（Ｃａ）を１〜１００重量ppm 添加した金合
金線であって、該金合金線の金純度が９９．９重量％以
上であり、引張強さが３３．０kg／mm 2 以上、伸び率が
１〜３％であることを特徴とするウエッジボンディング
用金合金線が提供される。
【００１５】好ましい態様において、Ｍｇ，Ｙ，Ｌａ，
Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種を１〜１
００重量部、及び／又はベリリウム（Ｂｅ）を１〜２０
重量ppm 添加する。
Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種を１〜１
００重量部、及び／又はベリリウム（Ｂｅ）を１〜２０
重量ppm 添加する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のウエッジボンディング用
金合金線は、高純度金に所定量のＣａを添加し、更に好
ましい態様として所定量のＭｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇ
ｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を添加し、
所定の金純度を維持する組成を有し、且つ、伸び率を小
さくしかつ引張り強さを大きくすることを特徴とする。 （１）組成 原料高純度金としては少なくとも９９．９９重量％
以上、好ましくは９９．９９５重量％以上、最も好まし
くは９９．９９９重量％以上に精製した高純度金が用い
られる。
金合金線は、高純度金に所定量のＣａを添加し、更に好
ましい態様として所定量のＭｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇ
ｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を添加し、
所定の金純度を維持する組成を有し、且つ、伸び率を小
さくしかつ引張り強さを大きくすることを特徴とする。 （１）組成 原料高純度金としては少なくとも９９．９９重量％
以上、好ましくは９９．９９５重量％以上、最も好まし
くは９９．９９９重量％以上に精製した高純度金が用い
られる。
【００１７】 〔Ｃａ〕 （ａ）この様な高純度金に上記所定量のＣａを添加して
所定量の金純度を有する組成にするとともに所定の伸び
率及び引張り強さとすることにより、その相乗効果によ
って高温接合強度を向上させる事ができる。 （ｂ）Ｃａ含有量が１重量ppm 未満になると１重量ppm
以上と対比して高温接合強度は小さくなる。Ｃａ含有量
が１００重量ppm を超えるとＩＣチップに割れが生じる
為、これを避けるため不十分な接合しか出来なくなり高
温接合強度は小さくなる。
所定量の金純度を有する組成にするとともに所定の伸び
率及び引張り強さとすることにより、その相乗効果によ
って高温接合強度を向上させる事ができる。 （ｂ）Ｃａ含有量が１重量ppm 未満になると１重量ppm
以上と対比して高温接合強度は小さくなる。Ｃａ含有量
が１００重量ppm を超えるとＩＣチップに割れが生じる
為、これを避けるため不十分な接合しか出来なくなり高
温接合強度は小さくなる。
【００１８】この為Ｃａ含有量は所定の金純度、伸び率
及び引張り強さの条件のもとに１〜１００重量ppm と定
めた。好ましくは１〜５０重量ppm である。 （ｃ）この効果は、上記所定量のＣａに加えて他の元素
を添加しても９９．９重量％以上の金純度を有する組成
であり、所定の伸び率及び引張り強さを有する金合金線
であればＣａを添加した効果が維持される。所定量のＣ
ａを高純度金に添加し、残り実質的に不可避的不純物の
みで構成してもよいことは勿論である。
及び引張り強さの条件のもとに１〜１００重量ppm と定
めた。好ましくは１〜５０重量ppm である。 （ｃ）この効果は、上記所定量のＣａに加えて他の元素
を添加しても９９．９重量％以上の金純度を有する組成
であり、所定の伸び率及び引張り強さを有する金合金線
であればＣａを添加した効果が維持される。所定量のＣ
ａを高純度金に添加し、残り実質的に不可避的不純物の
みで構成してもよいことは勿論である。
【００１９】 〔Ｍｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａ
ｇ，Ｐｔ，Ｂｅ〕 （ａ）前述の様に所定量のＣａに加えて他の元素を添加
しても本発明の効果は一般に維持されるが特にＭｇ，
Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１
種の成分を１〜１００重量ppm 又はそれに加えてＢｅを
１〜２０重量ppmの範囲内で添加すると高温接合強度は
更に向上する。
ｇ，Ｐｔ，Ｂｅ〕 （ａ）前述の様に所定量のＣａに加えて他の元素を添加
しても本発明の効果は一般に維持されるが特にＭｇ，
Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔのうち少なくとも１
種の成分を１〜１００重量ppm 又はそれに加えてＢｅを
１〜２０重量ppmの範囲内で添加すると高温接合強度は
更に向上する。
【００２０】（ｂ）この場合Ｍｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇ
ｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を所定量添
加し、所定量のＣａを添加しない場合、所定量の金純度
を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張り強
さを有しても高温接合強度は小さくなる。 金純度 （ａ）所定量のＣａを添加した組成とし、所定の伸び率
及び引張り強さを有する金合金線としても１〜２重量％
Ｃｕが添加されると高温接合強度は小さくなる。そこで
接合強度を上げようとするとＩＣチップに割れが生じ
る。
ｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を所定量添
加し、所定量のＣａを添加しない場合、所定量の金純度
を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張り強
さを有しても高温接合強度は小さくなる。 金純度 （ａ）所定量のＣａを添加した組成とし、所定の伸び率
及び引張り強さを有する金合金線としても１〜２重量％
Ｃｕが添加されると高温接合強度は小さくなる。そこで
接合強度を上げようとするとＩＣチップに割れが生じ
る。
【００２１】この為金合金線の金純度は９９．９重量％
以上と定めた。好ましくは９９．９７重量％以上、より
好ましくは９９．９７９重量％以上である。高純度金に
高純度添加金属を合金化して得ることができる。 （２）伸び率 高純度金に上記所定量のＣａを添加して所定量の金
純度を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張
り強さとすることにより、その相乗効果によって高温接
合強度を向上させる事ができる。なお、本発明に於いて
伸び率は、室温で、金合金線を標点距離を１００mmとし
て引張速度１０mm／分で引張試験機で引っ張り、破断し
た時の伸び量を測定して次式の値を伸び率とする。
以上と定めた。好ましくは９９．９７重量％以上、より
好ましくは９９．９７９重量％以上である。高純度金に
高純度添加金属を合金化して得ることができる。 （２）伸び率 高純度金に上記所定量のＣａを添加して所定量の金
純度を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張
り強さとすることにより、その相乗効果によって高温接
合強度を向上させる事ができる。なお、本発明に於いて
伸び率は、室温で、金合金線を標点距離を１００mmとし
て引張速度１０mm／分で引張試験機で引っ張り、破断し
た時の伸び量を測定して次式の値を伸び率とする。
【数１】 ここで破断した時の伸び量はチャート紙の図形から測定
することが好ましい。
することが好ましい。
【００２２】 伸び率が３％を超えると、所定量のＣ
ａを添加して所定量の金純度を有する組成であって所定
の引張り強さを有しても、高温接合強度は小さくなる。
この為伸び率は１〜３％と定めた。好ましくは２〜３％
である。 （３）引張り強さ 高純度金に上記所定量のＣａを添加して所定量の金
純度を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張
り強さとすることにより、その相乗効果によって高温接
合強度を向上させる事ができる。
ａを添加して所定量の金純度を有する組成であって所定
の引張り強さを有しても、高温接合強度は小さくなる。
この為伸び率は１〜３％と定めた。好ましくは２〜３％
である。 （３）引張り強さ 高純度金に上記所定量のＣａを添加して所定量の金
純度を有する組成にするとともに所定の伸び率及び引張
り強さとすることにより、その相乗効果によって高温接
合強度を向上させる事ができる。
【００２３】 引張り強さが３３．０kg／mm2 未満に
なると３３．０kg／mm2 以上と対比して、高温接合強度
は小さくなる。この為引張り強さは３３．０kg／mm2 以
上と定めた。好ましくは３３．０〜７０．０kg／mm2 で
あり、さらに好ましくは３３．０〜６３．０kg／mm2 で
ある。最も好ましくは３９．１〜６３．０kg／mm2 であ
る。 （４）金合金線の製造方法 本発明になる金合金線の好ましい製造方法を説明する。
高純度金に所定量の元素を添加し真空溶解炉で溶解した
後インゴットに鋳造する。該当インゴットに溝ロール、
伸線機を用いた冷間加工と中間アニールを施し、最終冷
間加工により直径１０〜１００μｍの細線とした後最終
アニールを施すものである。
なると３３．０kg／mm2 以上と対比して、高温接合強度
は小さくなる。この為引張り強さは３３．０kg／mm2 以
上と定めた。好ましくは３３．０〜７０．０kg／mm2 で
あり、さらに好ましくは３３．０〜６３．０kg／mm2 で
ある。最も好ましくは３９．１〜６３．０kg／mm2 であ
る。 （４）金合金線の製造方法 本発明になる金合金線の好ましい製造方法を説明する。
高純度金に所定量の元素を添加し真空溶解炉で溶解した
後インゴットに鋳造する。該当インゴットに溝ロール、
伸線機を用いた冷間加工と中間アニールを施し、最終冷
間加工により直径１０〜１００μｍの細線とした後最終
アニールを施すものである。
【００２４】ここで本発明になる合金組成の場合、最終
アニールの温度が上昇するにつれて伸び率は１〜３％を
維持したまま、引張り強さが徐々に低下する温度領域が
ある。また同一組成であっても最終冷間加工率の大きさ
によって引張り強さは変わってくる。この為最終冷間加
工率と最終アニール温度を制御して伸び率と引張り強さ
を調整する。このようにして伸び率は１〜３％を維持
し、引張り強さが３３．０kg／mm2 以上、好ましくは３
３．０〜７０．０kg／mm2 となる温度領域でアニールす
る事が必要である。更にアニール温度が上昇すると伸び
率が４％以上となり引張り強さは更に低下してくる。従
来から使用されているネールヘッドボンディング用の金
合金線は伸び率が４％以上のものが使用されているが本
発明になる金合金線では所定の引張り強さと１〜３％伸
び率を与えるために、合金組成に対応した最終冷間加工
率を調整し更に低い温度領域でアニールする。 （５）用途 本発明になるウエッジボンディング用金合金線はＩＣチ
ップをリードに接続する方法及びＩＣチップを直接基板
に接続するリードレスで接続する方法の何れに用いても
好適である。なお、ここでいうウエッジボンディングと
は、ＩＣチップの電極、特にＡｌ電極と外部リードや他
の電極をワイヤーで配線する際、ワイヤーと電極部の接
合がファーストボンド、セカンドボンド共に、ボールを
形成することなく、ウエッジ状ツールを用いてワイヤー
側面を圧着して接合するボンディングであり、必要に応
じてウエッジ状ツールを介して超音波を印加したり電極
部を加熱する。
アニールの温度が上昇するにつれて伸び率は１〜３％を
維持したまま、引張り強さが徐々に低下する温度領域が
ある。また同一組成であっても最終冷間加工率の大きさ
によって引張り強さは変わってくる。この為最終冷間加
工率と最終アニール温度を制御して伸び率と引張り強さ
を調整する。このようにして伸び率は１〜３％を維持
し、引張り強さが３３．０kg／mm2 以上、好ましくは３
３．０〜７０．０kg／mm2 となる温度領域でアニールす
る事が必要である。更にアニール温度が上昇すると伸び
率が４％以上となり引張り強さは更に低下してくる。従
来から使用されているネールヘッドボンディング用の金
合金線は伸び率が４％以上のものが使用されているが本
発明になる金合金線では所定の引張り強さと１〜３％伸
び率を与えるために、合金組成に対応した最終冷間加工
率を調整し更に低い温度領域でアニールする。 （５）用途 本発明になるウエッジボンディング用金合金線はＩＣチ
ップをリードに接続する方法及びＩＣチップを直接基板
に接続するリードレスで接続する方法の何れに用いても
好適である。なお、ここでいうウエッジボンディングと
は、ＩＣチップの電極、特にＡｌ電極と外部リードや他
の電極をワイヤーで配線する際、ワイヤーと電極部の接
合がファーストボンド、セカンドボンド共に、ボールを
形成することなく、ウエッジ状ツールを用いてワイヤー
側面を圧着して接合するボンディングであり、必要に応
じてウエッジ状ツールを介して超音波を印加したり電極
部を加熱する。
【００２５】
【作用】本発明になる金合金線がウエッジボンディング
を行った後高温接合強度に優れている理由は明らかでは
ないが、有効元素としてのＣａが添加されていること、
有害元素がその含有量を規制されていること又伸び率が
小さく、引張り強さが大きいことがウエッジボンディン
グによる超音波接合を行う際、材料の不必要な変形を阻
止することと相まって生成されるＡｕ−Ａｌ金属間化合
物が熱的に安定なものが得られているためではないかと
考えられる。
を行った後高温接合強度に優れている理由は明らかでは
ないが、有効元素としてのＣａが添加されていること、
有害元素がその含有量を規制されていること又伸び率が
小さく、引張り強さが大きいことがウエッジボンディン
グによる超音波接合を行う際、材料の不必要な変形を阻
止することと相まって生成されるＡｕ−Ａｌ金属間化合
物が熱的に安定なものが得られているためではないかと
考えられる。
【００２６】
【実施例】表１〜４に示す実施例及び比較例について説
明する。 （実施例１）純度９９．９９９重量％の高純度金に所定
量のＣａを添加し真空溶解炉で溶解した後鋳造して表１
に示す組成の金合金、即ち１重量ppm Ｃａ、金純度９
９．９９８８重量％以上の組成の金インゴットを得、こ
れに溝ロール、伸線機を用いた冷間加工と中間アニール
を施し、最終線径２５μｍとし、最終アニールにより引
張り強さが４０．８kg／mm2 、伸び率２〜３％になるよ
うに仕上げた。
明する。 （実施例１）純度９９．９９９重量％の高純度金に所定
量のＣａを添加し真空溶解炉で溶解した後鋳造して表１
に示す組成の金合金、即ち１重量ppm Ｃａ、金純度９
９．９９８８重量％以上の組成の金インゴットを得、こ
れに溝ロール、伸線機を用いた冷間加工と中間アニール
を施し、最終線径２５μｍとし、最終アニールにより引
張り強さが４０．８kg／mm2 、伸び率２〜３％になるよ
うに仕上げた。
【００２７】この金合金線をウエッジボンディング装置
（新川株式会社製 ＳＷＢ−ＦＡ−ＵＳ３０）を用いて
前述の図２に示す方法でＩＣチップのＡｌ電極上及び外
部配線上に超音波ボンディングを行った。この時ＩＣチ
ップ側のボンディングはボンディング荷重を４５ｇ、ボ
ンディング時間を３０ms、ボンディングパワーを０．６
４ｗの条件で行った。
（新川株式会社製 ＳＷＢ−ＦＡ−ＵＳ３０）を用いて
前述の図２に示す方法でＩＣチップのＡｌ電極上及び外
部配線上に超音波ボンディングを行った。この時ＩＣチ
ップ側のボンディングはボンディング荷重を４５ｇ、ボ
ンディング時間を３０ms、ボンディングパワーを０．６
４ｗの条件で行った。
【００２８】次に試料１０個を２００℃に設定した高温
炉で１００時間保持した。次いで試料を炉から取り出
し、外部配線側でワイヤーを切断し次の方法でＩＣチッ
プ側の高温接合強度を測定した。即ちＩＣチップ側を治
具で固定し、ワイヤーを上方に引っ張り破断荷重を測定
した。１０個の平均値を測定値とし、測定結果を表１に
示す。 （実施例２〜７１、比較例１〜１１）金及び金合金の組
成、伸び率及び引張り強さを表１に示すようにしたこと
以外は実施例１と同様にして細線に仕上げ、超音波ボン
ディングを行った後高温接合強度を測定した。
炉で１００時間保持した。次いで試料を炉から取り出
し、外部配線側でワイヤーを切断し次の方法でＩＣチッ
プ側の高温接合強度を測定した。即ちＩＣチップ側を治
具で固定し、ワイヤーを上方に引っ張り破断荷重を測定
した。１０個の平均値を測定値とし、測定結果を表１に
示す。 （実施例２〜７１、比較例１〜１１）金及び金合金の組
成、伸び率及び引張り強さを表１に示すようにしたこと
以外は実施例１と同様にして細線に仕上げ、超音波ボン
ディングを行った後高温接合強度を測定した。
【００２９】測定結果を表１〜４に示す。 （試験結果） （１）高純度金に１〜１００重量ppm のＣａのみを添加
して、金純度が９９．９重量％以上、伸び率２〜３％、
引張強さ３９．３〜４１．４kg／mm2 である実施例１〜
４は高温接合強度が３．０〜３．３ｇと優れた効果を示
した。
して、金純度が９９．９重量％以上、伸び率２〜３％、
引張強さ３９．３〜４１．４kg／mm2 である実施例１〜
４は高温接合強度が３．０〜３．３ｇと優れた効果を示
した。
【００３０】この中でもＣａ添加量が１〜５０重量ppm
のとき高温接合強度が３．２〜３．３ｇである為好まし
く用いられる。 （２）高純度金に所定量のＣａに加えてＭｇ，Ｙ，Ｌ
ａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１
種を所定量添加して、金純度が９９．９重量％以上、伸
び率１〜３％、引張強さ３９．０〜４１．６kg／mm2 で
ある実施例５〜５５は高温接合強度が４．２〜５．１ｇ
であり、Ｃａのみを添加した組成よりさらに優れた効果
を示した。
のとき高温接合強度が３．２〜３．３ｇである為好まし
く用いられる。 （２）高純度金に所定量のＣａに加えてＭｇ，Ｙ，Ｌ
ａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１
種を所定量添加して、金純度が９９．９重量％以上、伸
び率１〜３％、引張強さ３９．０〜４１．６kg／mm2 で
ある実施例５〜５５は高温接合強度が４．２〜５．１ｇ
であり、Ｃａのみを添加した組成よりさらに優れた効果
を示した。
【００３１】（３）実施例２，１１，２２，２６，３
６，４２，４３，４５に示す組成及び伸び率を有し、引
張強さが３３．０〜６０．３kg／mm2 である実施例５６
〜７１は高温接合強度が３．２〜５．１ｇであり優れた
効果を示した。 （４）実施例の中でＣａに加えてＭｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅ
ｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を含
有し、１〜３％伸び率を有し、引張強さが３９．１〜６
３．０kg／mm2 のものが高温接合強度が４．２〜５．１
ｇと最も優れた効果を示した。
６，４２，４３，４５に示す組成及び伸び率を有し、引
張強さが３３．０〜６０．３kg／mm2 である実施例５６
〜７１は高温接合強度が３．２〜５．１ｇであり優れた
効果を示した。 （４）実施例の中でＣａに加えてＭｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅ
ｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少なくとも１種を含
有し、１〜３％伸び率を有し、引張強さが３９．１〜６
３．０kg／mm2 のものが高温接合強度が４．２〜５．１
ｇと最も優れた効果を示した。
【００３２】（５）本発明に係わるＣａ及びＭｇ，Ｙ，
Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのいずれも含有し
ない比較例１は高温接合強度が０．６ｇと悪い事が判
る。 （６）本発明の必須成分であるＣａを含有せず、Ｍｇ又
はＹを５０重量ppm 含有する比較例２〜３は高温接合強
度が２．５〜２．７ｇと悪い事が判る。 （７）１０重量ppm のＣａを含有し、所定の伸び率及び
引張強さを有するものの、２．０重量％Ｃｕを含有する
事により金純度が９９．９重量％未満である比較例４は
高温接合強度が０．５ｇと悪い事が判る。
Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのいずれも含有し
ない比較例１は高温接合強度が０．６ｇと悪い事が判
る。 （６）本発明の必須成分であるＣａを含有せず、Ｍｇ又
はＹを５０重量ppm 含有する比較例２〜３は高温接合強
度が２．５〜２．７ｇと悪い事が判る。 （７）１０重量ppm のＣａを含有し、所定の伸び率及び
引張強さを有するものの、２．０重量％Ｃｕを含有する
事により金純度が９９．９重量％未満である比較例４は
高温接合強度が０．５ｇと悪い事が判る。
【００３３】（８）２００重量ppm のＣａを含有する比
較例５は高温接合強度が１．２ｇと悪い事が判る。 （９）所定量のＣａまたはそれに加えて所定量のＭｇ，
Ｇｅ，Ａｇを含有し、所定の金純度及び伸び率を有する
ものの引張強さが３３．４kg／mm2 未満である比較例６
〜８は高温接合強度が２．５〜２．８と悪い事が判る。
較例５は高温接合強度が１．２ｇと悪い事が判る。 （９）所定量のＣａまたはそれに加えて所定量のＭｇ，
Ｇｅ，Ａｇを含有し、所定の金純度及び伸び率を有する
ものの引張強さが３３．４kg／mm2 未満である比較例６
〜８は高温接合強度が２．５〜２．８と悪い事が判る。
【００３４】（１０）所定量のＣａまたはそれに加えて
所定量のＭｇ，Ｇｅ，Ａｇを含有し、所定の金純度を有
するものの伸び率が３％を超える比較例９〜１１は高温
接合強度が２．２〜２．４ｇと悪い事が判る。
所定量のＭｇ，Ｇｅ，Ａｇを含有し、所定の金純度を有
するものの伸び率が３％を超える比較例９〜１１は高温
接合強度が２．２〜２．４ｇと悪い事が判る。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】
【発明の効果】本発明により所定量のＣａを含有し、所
定量の金純度を有し且つ所定の伸び率と引張強さを有す
るウエッジボンディング用金合金線によれば高温接合強
度を向上させることが出来半導体装置の信頼性向上に効
果的である。所定量のＣａに加えてさらに所定量のＭ
ｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少
なくとも１種を含むことにより、更に高温接合強度を向
上させることが出来半導体装置の信頼性向上に更に効果
的である。
定量の金純度を有し且つ所定の伸び率と引張強さを有す
るウエッジボンディング用金合金線によれば高温接合強
度を向上させることが出来半導体装置の信頼性向上に効
果的である。所定量のＣａに加えてさらに所定量のＭ
ｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｂｅのうち少
なくとも１種を含むことにより、更に高温接合強度を向
上させることが出来半導体装置の信頼性向上に更に効果
的である。
【図１】ネールボンディング方法による接合法の説明。
【図２】ウエッジボンディング方法による接合法の説
明。
明。
【図３】ネールボンディング方法とウエッジボンディン
グ方法による接合部の形状、寸法を示す。
グ方法による接合部の形状、寸法を示す。
１１…ウエッジ １２…ワイヤー １２′…ボンディングワイヤー １４′…ワイヤー接合部 １５…Ａｌ配線 １６…ＩＣチップ １７…クランパー １８…外部配線 Ｄ…ワイヤ径 Ｌ1 …圧着ボール径 Ｌ2 …つぶれ幅
Claims (3)
- 【請求項１】 高純度金にカルシウム（Ｃａ）を１〜１
００重量ppm 添加した金合金線であって、 該金合金線の金純度が９９．９重量％以上であり、引張
強さが３３．０kg／mm 2 以上、伸び率が１〜３％である
ことを特徴とするウエッジボンディング用金合金線。 - 【請求項２】 さらにＭｇ，Ｙ，Ｌａ，Ｅｕ，Ｇｅ，Ａ
ｇ，Ｐｔのうち少なくとも１種を１〜１００重量ppm 添
加したことを特徴とする請求項１記載のウエッジボンデ
ィング用金合金線。 - 【請求項３】 さらにベリリウム（Ｂｅ）を１〜２０重
量ppm 添加したことを特徴とする請求項１または請求項
２記載のウエッジボンディング用金合金線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20690397A JP3657087B2 (ja) | 1996-07-31 | 1997-07-31 | ウエッジボンディング用金合金線 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20227496 | 1996-07-31 | ||
| JP8-202274 | 1996-07-31 | ||
| JP20690397A JP3657087B2 (ja) | 1996-07-31 | 1997-07-31 | ウエッジボンディング用金合金線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1098063A true JPH1098063A (ja) | 1998-04-14 |
| JP3657087B2 JP3657087B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=26513280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20690397A Expired - Fee Related JP3657087B2 (ja) | 1996-07-31 | 1997-07-31 | ウエッジボンディング用金合金線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3657087B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010073501A (ko) * | 2000-01-17 | 2001-08-01 | 강도원 | 인성을 향상시킨 반도체 패키지용 본딩 와이어 합금 |
| EP1168439A3 (en) * | 2000-06-19 | 2002-04-10 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Gold bond wire for a semiconductor device |
| JP2006203164A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-08-03 | Mitsubishi Materials Corp | 接合性、直進性および耐樹脂流れ性に優れたボンディングワイヤ用金合金線 |
| WO2008132919A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Tanaka Denshi Kogyo K.K. | 高信頼性金合金ボンディングワイヤ及び半導体装置 |
| WO2009060698A1 (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Tanaka Denshi Kogyo K. K. | ボールボンディング用金合金線 |
| KR101047827B1 (ko) | 2007-10-24 | 2011-07-08 | 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 | 볼 본딩용 금합금선 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4150752B1 (ja) | 2007-11-06 | 2008-09-17 | 田中電子工業株式会社 | ボンディングワイヤ |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP20690397A patent/JP3657087B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010073501A (ko) * | 2000-01-17 | 2001-08-01 | 강도원 | 인성을 향상시킨 반도체 패키지용 본딩 와이어 합금 |
| EP1168439A3 (en) * | 2000-06-19 | 2002-04-10 | Tanaka Denshi Kogyo Kabushiki Kaisha | Gold bond wire for a semiconductor device |
| JP2006203164A (ja) * | 2004-12-21 | 2006-08-03 | Mitsubishi Materials Corp | 接合性、直進性および耐樹脂流れ性に優れたボンディングワイヤ用金合金線 |
| TWI391503B (zh) * | 2004-12-21 | 2013-04-01 | 田中電子工業股份有限公司 | Wire with gold alloy wire |
| WO2008132919A1 (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Tanaka Denshi Kogyo K.K. | 高信頼性金合金ボンディングワイヤ及び半導体装置 |
| KR101047827B1 (ko) | 2007-10-24 | 2011-07-08 | 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 | 볼 본딩용 금합금선 |
| WO2009060698A1 (ja) * | 2007-11-06 | 2009-05-14 | Tanaka Denshi Kogyo K. K. | ボールボンディング用金合金線 |
| KR101158547B1 (ko) * | 2007-11-06 | 2012-06-20 | 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 | 볼 본딩용 금합금선 |
| EP2209136A4 (en) * | 2007-11-06 | 2013-08-07 | Tanaka Electronics Ind | GOLD ALLOY WIRE FOR BALL BONDS |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3657087B2 (ja) | 2005-06-08 |
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