JPH11243111A - 金めっきしたボンディングワイヤおよびその製造方法 - Google Patents
金めっきしたボンディングワイヤおよびその製造方法Info
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- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】銀線の表面を金で被覆したボンディングワイヤ
であって、ボンディング部の付け根部分で、金被覆にひ
び割れの生じない耐食性の優れたボンディングワイヤを
提供する。 【解決手段】銀線の表面にめっきにより金膜を形成する
際に、形成される金膜のタリウム濃度が４９ｐｐｍ以下
になるように、めっき浴液のタリウム濃度を制御するし
てボンディングワイヤを製造する。
であって、ボンディング部の付け根部分で、金被覆にひ
び割れの生じない耐食性の優れたボンディングワイヤを
提供する。 【解決手段】銀線の表面にめっきにより金膜を形成する
際に、形成される金膜のタリウム濃度が４９ｐｐｍ以下
になるように、めっき浴液のタリウム濃度を制御するし
てボンディングワイヤを製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の組立
に用いられるボンディングワイヤに関するものである。
に用いられるボンディングワイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体チップとリードフレー
ムとの接続のために、ワイヤボンディングが用いられて
いる。このボンディング用ワイヤとしては、一般的に
は、長期間放置してもさびにくく、また加熱しても安定
であるという理由から純金のワイヤが用いられている。
ムとの接続のために、ワイヤボンディングが用いられて
いる。このボンディング用ワイヤとしては、一般的に
は、長期間放置してもさびにくく、また加熱しても安定
であるという理由から純金のワイヤが用いられている。
【０００３】しかしながら、純金のワイヤは高価である
ため、銅合金ワイヤ、アルミニウムワイヤ等が実用化さ
れているが、これらは純金ワイヤと比較すると、表面が
酸化しやすい、熱圧着ボンディング時のボール形状が不
安定である、ボンディングツールの先端がつまりやすい
等の欠点がある。また、特公昭５４−２３７９４号公報
には、銀線の表面を金で被覆したボンディングワイヤが
開示されている。このワイヤは、使用する金の量が純金
ワイヤよりも格段に少なくてすみ、しかも表面が金で覆
われているため酸化しにくいという利点がある。
ため、銅合金ワイヤ、アルミニウムワイヤ等が実用化さ
れているが、これらは純金ワイヤと比較すると、表面が
酸化しやすい、熱圧着ボンディング時のボール形状が不
安定である、ボンディングツールの先端がつまりやすい
等の欠点がある。また、特公昭５４−２３７９４号公報
には、銀線の表面を金で被覆したボンディングワイヤが
開示されている。このワイヤは、使用する金の量が純金
ワイヤよりも格段に少なくてすみ、しかも表面が金で覆
われているため酸化しにくいという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
５４−２３７９４号公報の銀線の表面を金で被覆したボ
ンディングワイヤを用いて、実際にボンディングを行っ
た場合、ボンディング部の付け根部分において、金被覆
にひび割れや剥離が生じることがあった。このように金
被覆にひび割れや剥離が生じると、その部分から下地の
銀線が外気にふれるため、ボンディングの付け根部分で
ワイヤに酸化が生じてしまうという問題が生じる。
５４−２３７９４号公報の銀線の表面を金で被覆したボ
ンディングワイヤを用いて、実際にボンディングを行っ
た場合、ボンディング部の付け根部分において、金被覆
にひび割れや剥離が生じることがあった。このように金
被覆にひび割れや剥離が生じると、その部分から下地の
銀線が外気にふれるため、ボンディングの付け根部分で
ワイヤに酸化が生じてしまうという問題が生じる。
【０００５】本発明は、銀線の表面を金で被覆したボン
ディングワイヤであって、ボンディング部の付け根部分
での金被覆に、ひび割れや剥離の生じない耐食性の優れ
たボンディングワイヤを提供することを目的とする。
ディングワイヤであって、ボンディング部の付け根部分
での金被覆に、ひび割れや剥離の生じない耐食性の優れ
たボンディングワイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、銀線と前記銀線を被覆する金めっ
き膜とを有し、前記金めっき膜は、タリウム濃度が４９
ｐｐｍ以下であることを特徴とするボンディングワイヤ
が提供される。
に、本発明によれば、銀線と前記銀線を被覆する金めっ
き膜とを有し、前記金めっき膜は、タリウム濃度が４９
ｐｐｍ以下であることを特徴とするボンディングワイヤ
が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】発明者らは、銀線の表面を金で被
覆したボンディングワイヤでボンディングを行った場
合、ボンディング部の付け根部分で金被覆にひび割れが
生じてしまう理由について調べた。その結果、以下のよ
うなことが明らかになった。
覆したボンディングワイヤでボンディングを行った場
合、ボンディング部の付け根部分で金被覆にひび割れが
生じてしまう理由について調べた。その結果、以下のよ
うなことが明らかになった。
【０００８】銀線の表面を金で被覆したボンディングワ
イヤを製造する場合、金被覆の膜厚を精度よく均一に
し、かつ、効率よく金被覆するするためには、めっき法
を用いるのが最も適している。金めっきを行う場合、析
出する金の結晶粒子の配列を整えるために、通常、めっ
き液にタリウムを添加する。このタリウムは、形成され
た金膜にも少量ながら含まれる。発明者らの研究によれ
ば、銀線に金被覆したボンディングワイヤに生じる金被
覆のひび割れは、金被覆に含まれるタリウムの濃度と関
係がある。すなわち、金被覆に含まれるタリウムの濃度
が高いと、ボンディングした際に金被覆膜にひび割れや
剥離が生じるのである。
イヤを製造する場合、金被覆の膜厚を精度よく均一に
し、かつ、効率よく金被覆するするためには、めっき法
を用いるのが最も適している。金めっきを行う場合、析
出する金の結晶粒子の配列を整えるために、通常、めっ
き液にタリウムを添加する。このタリウムは、形成され
た金膜にも少量ながら含まれる。発明者らの研究によれ
ば、銀線に金被覆したボンディングワイヤに生じる金被
覆のひび割れは、金被覆に含まれるタリウムの濃度と関
係がある。すなわち、金被覆に含まれるタリウムの濃度
が高いと、ボンディングした際に金被覆膜にひび割れや
剥離が生じるのである。
【０００９】そこで、本発明では、銀線の表面を金めっ
き膜で被覆したボンディングワイヤであって、金めっき
膜に含まれるタリウムの濃度を４９ｐｐｍ以下に制御す
ることにより、金被覆のひび割れや剥離を防止する。
き膜で被覆したボンディングワイヤであって、金めっき
膜に含まれるタリウムの濃度を４９ｐｐｍ以下に制御す
ることにより、金被覆のひび割れや剥離を防止する。
【００１０】以下、本発明の実施の形態のボンディング
ワイヤの製造方法について説明する。
ワイヤの製造方法について説明する。
【００１１】まず、市販の４種の太さの銀線４０を用意
し、この銀線４０の表面に電解めっきにより、一様な膜
厚の金被覆膜４１を形成した（図４）。これにより金被
覆された銀線ワイヤの試料を作製した。その際、銀線４
０の太さごとに、金被覆膜４１の厚さを変えることによ
り、金被覆膜４１を含めたワイヤ全体の断面積に対す
る、金被覆膜４１の断面積の割合が、２．０％の試料
（図２（ａ）のＮｏ２）、９．０％の試料（同Ｎｏ
３）、１０．０％の試料（同Ｎｏ４）、１１．７％の試
料（同Ｎｏ５）、１５．２％の試料（同Ｎｏ６）を作製
した。ただし、ワイヤ試料の直径は、ワイヤ全体（金被
覆膜４１と銀線とを合計した直径）で２５μｍφとなる
ようにした。
し、この銀線４０の表面に電解めっきにより、一様な膜
厚の金被覆膜４１を形成した（図４）。これにより金被
覆された銀線ワイヤの試料を作製した。その際、銀線４
０の太さごとに、金被覆膜４１の厚さを変えることによ
り、金被覆膜４１を含めたワイヤ全体の断面積に対す
る、金被覆膜４１の断面積の割合が、２．０％の試料
（図２（ａ）のＮｏ２）、９．０％の試料（同Ｎｏ
３）、１０．０％の試料（同Ｎｏ４）、１１．７％の試
料（同Ｎｏ５）、１５．２％の試料（同Ｎｏ６）を作製
した。ただし、ワイヤ試料の直径は、ワイヤ全体（金被
覆膜４１と銀線とを合計した直径）で２５μｍφとなる
ようにした。
【００１２】しかも、上記Ｎｏ２〜Ｎｏ６の金被覆膜の
断面積の割合の異なる試料ごとに、金被覆膜４１に含ま
れるタリウム濃度が、０ｐｐｍ、１１ｐｐｍ、１７ｐｐ
ｍ、４９ｐｐｍ、７３ｐｐｍ、１０２ｐｐｍと異なる６
種類の試料をそれぞれ作製した。なお、タリウム濃度が
０ｐｐｍの試料を作製する際のめっき浴液としては、 金含有量 １５±５ｇ／Ｌ シアン化カリウム ３５±５ｇ／Ｌ 炭酸カリウム １０±２ｇ／Ｌ 水 残部 をものを用いた。めっき時の電流密度は、０．５〜１．
０Ａ／ｃｍ2とした。
断面積の割合の異なる試料ごとに、金被覆膜４１に含ま
れるタリウム濃度が、０ｐｐｍ、１１ｐｐｍ、１７ｐｐ
ｍ、４９ｐｐｍ、７３ｐｐｍ、１０２ｐｐｍと異なる６
種類の試料をそれぞれ作製した。なお、タリウム濃度が
０ｐｐｍの試料を作製する際のめっき浴液としては、 金含有量 １５±５ｇ／Ｌ シアン化カリウム ３５±５ｇ／Ｌ 炭酸カリウム １０±２ｇ／Ｌ 水 残部 をものを用いた。めっき時の電流密度は、０．５〜１．
０Ａ／ｃｍ2とした。
【００１３】タリウム濃度が、１１ｐｐｍ〜１０２ｐｐ
ｍの５種類の試料を作製する際のめっき浴液は、製品
名：テンペレックス９５ＮＤ（日本エレクトロプレイテ
ィング・エンジニヤーズ株式会社製）を用いた。めっき
時の電流密度は、０．４８Ａ／ｃｍ2とした。このめっ
き浴液は、タリウムを含んでいるので、そのタリウム濃
度を調節することにより、析出する金に含まれるタリウ
ムの濃度を１１ｐｐｍ、１７ｐｐｍ、４９ｐｐｍ、７３
ｐｐｍ、１０２ｐｐｍの５種類に制御した。これによ
り、金被覆膜４１に含まれるタリウム濃度の異なるワイ
ヤ試料を作製した。
ｍの５種類の試料を作製する際のめっき浴液は、製品
名：テンペレックス９５ＮＤ（日本エレクトロプレイテ
ィング・エンジニヤーズ株式会社製）を用いた。めっき
時の電流密度は、０．４８Ａ／ｃｍ2とした。このめっ
き浴液は、タリウムを含んでいるので、そのタリウム濃
度を調節することにより、析出する金に含まれるタリウ
ムの濃度を１１ｐｐｍ、１７ｐｐｍ、４９ｐｐｍ、７３
ｐｐｍ、１０２ｐｐｍの５種類に制御した。これによ
り、金被覆膜４１に含まれるタリウム濃度の異なるワイ
ヤ試料を作製した。
【００１４】従来、めっき浴液にタリウムが含まれてい
ないか、もしくは濃度が低いと、析出する金の結晶粒子
の配列が崩れると言われているが、本実施の形態のよう
に銀線表面に金めっきする場合には、タリウムが全く含
まれていないか、濃度が低くても、析出する金めっき膜
の結晶粒子には影響がなく、良好な金被覆膜４１を形成
できた。
ないか、もしくは濃度が低いと、析出する金の結晶粒子
の配列が崩れると言われているが、本実施の形態のよう
に銀線表面に金めっきする場合には、タリウムが全く含
まれていないか、濃度が低くても、析出する金めっき膜
の結晶粒子には影響がなく、良好な金被覆膜４１を形成
できた。
【００１５】このようにして作製したワイヤ試料を用い
て、実際にボンディングを行った。ボンディング部は、
いずれの試料も金被覆膜４１と銀線４１とが融け合って
合金化し、良好なボンディング接続が得られていた。ま
た、ボンディング部の付け根付近の試料の金被覆膜４１
を顕微鏡で観察したところ、タリウム濃度が、４９ｐｐ
ｍよりも大きい試料は、金被覆膜４１にひび割れや剥離
が生じていた（図１）。この金被覆膜４１のひび割れや
剥離が起きるかどうかは、金被覆膜４１の断面積の割合
（Ｎｏ２〜Ｎｏ６）が異なっているかどうかには関係な
く、タリウム濃度が同じ試料については共通であった。
このことから、金被覆膜４１のひび割れや剥離が、金被
覆膜４１の厚さに依存するものではなく、金被覆膜４１
のタリウム濃度に依存していることが確認できた。
て、実際にボンディングを行った。ボンディング部は、
いずれの試料も金被覆膜４１と銀線４１とが融け合って
合金化し、良好なボンディング接続が得られていた。ま
た、ボンディング部の付け根付近の試料の金被覆膜４１
を顕微鏡で観察したところ、タリウム濃度が、４９ｐｐ
ｍよりも大きい試料は、金被覆膜４１にひび割れや剥離
が生じていた（図１）。この金被覆膜４１のひび割れや
剥離が起きるかどうかは、金被覆膜４１の断面積の割合
（Ｎｏ２〜Ｎｏ６）が異なっているかどうかには関係な
く、タリウム濃度が同じ試料については共通であった。
このことから、金被覆膜４１のひび割れや剥離が、金被
覆膜４１の厚さに依存するものではなく、金被覆膜４１
のタリウム濃度に依存していることが確認できた。
【００１６】また、各試料について、一端を半導体チッ
プに熱圧着ボンディングし、他端をリードフレームに超
音波ボンディングしてボンディング強度を調べた。具体
的には、ボンディングしたワイヤ試料の中央部を上方に
引っ張り上げ、いずれかのボンディング部がはずれる荷
重を測定するプルテストと、熱圧着ボンディング部に、
半導体チップの主平面方向に力を加えて、はがれる荷重
を測定するシェアテストを行った。その結果を、金被覆
膜４１の厚さごとにまとめたものを図２（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。図２（ｂ），（ｃ）のように、
いずれの試料も、比較例である純金の２５μｍφのワイ
ヤと大差がなく、金被覆膜４１の厚さの割合の差は、こ
の範囲内ではボンディング強度に影響しないことがわか
る。また、タリウム濃度の差に依存した強度の分布は見
られなかった。これにより、金被覆膜４１の厚さの割合
の差も、タリウム濃度の差も、ボンディング強度には、
大きな影響を与えないことがわかった。
プに熱圧着ボンディングし、他端をリードフレームに超
音波ボンディングしてボンディング強度を調べた。具体
的には、ボンディングしたワイヤ試料の中央部を上方に
引っ張り上げ、いずれかのボンディング部がはずれる荷
重を測定するプルテストと、熱圧着ボンディング部に、
半導体チップの主平面方向に力を加えて、はがれる荷重
を測定するシェアテストを行った。その結果を、金被覆
膜４１の厚さごとにまとめたものを図２（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。図２（ｂ），（ｃ）のように、
いずれの試料も、比較例である純金の２５μｍφのワイ
ヤと大差がなく、金被覆膜４１の厚さの割合の差は、こ
の範囲内ではボンディング強度に影響しないことがわか
る。また、タリウム濃度の差に依存した強度の分布は見
られなかった。これにより、金被覆膜４１の厚さの割合
の差も、タリウム濃度の差も、ボンディング強度には、
大きな影響を与えないことがわかった。
【００１７】さらに、各試料について、長手方向に荷重
を加え、伸び率と破断荷重とを温度を変えて測定した
が、図３のように、比較例である２５μｍφの純金ワイ
ヤと有意な差は見られなかった。
を加え、伸び率と破断荷重とを温度を変えて測定した
が、図３のように、比較例である２５μｍφの純金ワイ
ヤと有意な差は見られなかった。
【００１８】以上のことから、銀線４０の表面にめっき
により金被覆膜４１を形成することにより製造した金被
覆銀ワイヤは、金被覆膜４１のタリウム濃度を４９ｐｐ
ｍ以下にすることにより、ボンディング部の付け根にお
ける金被覆膜４１のひび割れおよび剥がれを防止するこ
とができることが明らかになった。これにより、金被覆
膜４１のひび割れや剥がれ部から銀線の酸化や腐食が生
じる恐れがないため、耐久性の優れたボンディング用ワ
イヤを提供することができる。
により金被覆膜４１を形成することにより製造した金被
覆銀ワイヤは、金被覆膜４１のタリウム濃度を４９ｐｐ
ｍ以下にすることにより、ボンディング部の付け根にお
ける金被覆膜４１のひび割れおよび剥がれを防止するこ
とができることが明らかになった。これにより、金被覆
膜４１のひび割れや剥がれ部から銀線の酸化や腐食が生
じる恐れがないため、耐久性の優れたボンディング用ワ
イヤを提供することができる。
【００１９】しかも、タリウム濃度を４９ｐｐｍ以下に
しても、ボンディング性能は、純金ワイヤと大差なく、
十分なボンディング強度を得ることができる。しかも、
めっき液のタリウム濃度を低濃度もしくは０にしても、
本実施の形態のように銀線表面に金被覆膜４１を形成す
る場合には問題がないことも明らかになった。
しても、ボンディング性能は、純金ワイヤと大差なく、
十分なボンディング強度を得ることができる。しかも、
めっき液のタリウム濃度を低濃度もしくは０にしても、
本実施の形態のように銀線表面に金被覆膜４１を形成す
る場合には問題がないことも明らかになった。
【００２０】なお、上述の試料は、全て金被覆膜４１を
含めた全体の直径が２５μｍのものであるが、全体の直
径が１７μｍ〜１００μｍの範囲で、種々の試料を作製
して同様に測定を行った結果、少なくともこの範囲内で
は、直径が２５μｍの試料と同様の結果であった。
含めた全体の直径が２５μｍのものであるが、全体の直
径が１７μｍ〜１００μｍの範囲で、種々の試料を作製
して同様に測定を行った結果、少なくともこの範囲内で
は、直径が２５μｍの試料と同様の結果であった。
【００２１】なお、上述の実施の形態において、試料ワ
イヤの金被覆膜４１に含まれるタリウム濃度の測定は、
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析法で行った。分析
用サンプルは、金被覆膜４１をめっきする際に、同じめ
っき浴で別途形成した分析用金めっき膜を用いて作製し
た。また、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）等を用い
ることにより、分析用金めっき膜を別途作製しなくと
も、試料ワイヤの金被覆膜にイオンビームを照射して、
直接タリウム濃度を測定することが可能である。
イヤの金被覆膜４１に含まれるタリウム濃度の測定は、
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析法で行った。分析
用サンプルは、金被覆膜４１をめっきする際に、同じめ
っき浴で別途形成した分析用金めっき膜を用いて作製し
た。また、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）等を用い
ることにより、分析用金めっき膜を別途作製しなくと
も、試料ワイヤの金被覆膜にイオンビームを照射して、
直接タリウム濃度を測定することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
銀線の表面を金で被覆したボンディングワイヤであっ
て、金被覆にひび割れの生じない耐食性の優れたボンデ
ィングワイヤを提供するができる。
銀線の表面を金で被覆したボンディングワイヤであっ
て、金被覆にひび割れの生じない耐食性の優れたボンデ
ィングワイヤを提供するができる。
【図１】本発明の実施の形態で作製した金被覆した銀線
試料について、金被覆膜のタリウム濃度と、金被覆膜の
剥がれとの関係を示す説明図。
試料について、金被覆膜のタリウム濃度と、金被覆膜の
剥がれとの関係を示す説明図。
【図２】本発明の実施の形態で作製した金被覆した銀線
試料をボンディングした場合の（ａ）プルテストおよび
シェアテストの結果の一覧を示す説明図、（ｂ）プルテ
スト結果の分布を示すグラフ、（ｃ）シェアテスト結果
の分布を示すグラフ。
試料をボンディングした場合の（ａ）プルテストおよび
シェアテストの結果の一覧を示す説明図、（ｂ）プルテ
スト結果の分布を示すグラフ、（ｃ）シェアテスト結果
の分布を示すグラフ。
【図３】本発明の実施の形態で作製した金被覆した銀線
試料の伸び率と破断荷重とを示す説明図。
試料の伸び率と破断荷重とを示す説明図。
【図４】本発明の実施の形態で作製した金被覆した銀線
試料の断面構造を示す断面図。
試料の断面構造を示す断面図。
４０・・・銀線、４１・・・金被覆膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 泰 神奈川県横浜市金沢区福浦２丁目10番地１ 株式会社野毛電気工業内
Claims (3)
- 【請求項１】銀線と前記銀線を被覆する金めっき膜とを
有し、 前記金めっき膜は、タリウム濃度が４９ｐｐｍ以下であ
ることを特徴とするボンディングワイヤ。 - 【請求項２】請求項１において、前記金めっき膜を含め
たワイヤ全体の直径が、１７μｍ以上１００μｍ以下で
あることを特徴とするボンディングワイヤ。 - 【請求項３】銀線の表面にめっきにより金膜を形成する
金めっき工程を有し、 前記金めっき工程は、形成される前記金膜のタリウム濃
度が４９ｐｐｍ以下になるように、めっき浴液のタリウ
ム濃度を制御することを特徴とするボンディングワイヤ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4396198A JPH11243111A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 金めっきしたボンディングワイヤおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4396198A JPH11243111A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 金めっきしたボンディングワイヤおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11243111A true JPH11243111A (ja) | 1999-09-07 |
Family
ID=12678315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4396198A Pending JPH11243111A (ja) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | 金めっきしたボンディングワイヤおよびその製造方法 |
Country Status (1)
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