JPS60236253A - 半導体用ボンデイング細線 - Google Patents
半導体用ボンデイング細線Info
- Publication number
- JPS60236253A JPS60236253A JP59093196A JP9319684A JPS60236253A JP S60236253 A JPS60236253 A JP S60236253A JP 59093196 A JP59093196 A JP 59093196A JP 9319684 A JP9319684 A JP 9319684A JP S60236253 A JPS60236253 A JP S60236253A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- bonding
- alloy
- semiconductor
- phi
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は中溝体用ゲンディング細線の改良に関するもの
でｓｂ、高性能で経済的な中溝体用メンディング細線を
えんとするものである。
でｓｂ、高性能で経済的な中溝体用メンディング細線を
えんとするものである。
ＩＣやハイブリッドＩＣなどの集積回路ヰ導体やトラン
ジスター々どの個別中導体においてはＳｔチップなどの
中導体素子上に形成された回路電極とリードフレームや
基板リードとの電気接続にＡｕやＡｔ−１％Ｓｌなどの
細線が使用されている。Ａｕ線は超音波を併用する熱圧
着法で高速度にゲンドされ且つ耐食性を有する。しかし
、高価であると共に封止レジンとの密着性が劣るため核
レジンとの僅かな間隙部が外気水分の中溝体素子に達す
る通路を形成するという欠点を有する。又他方Ａｔａは
安価であると共に従来超音波ウェッジビンディングに加
えて雰囲気熱圧着法も開発され高速デンディングも実現
した。
ジスター々どの個別中導体においてはＳｔチップなどの
中導体素子上に形成された回路電極とリードフレームや
基板リードとの電気接続にＡｕやＡｔ−１％Ｓｌなどの
細線が使用されている。Ａｕ線は超音波を併用する熱圧
着法で高速度にゲンドされ且つ耐食性を有する。しかし
、高価であると共に封止レジンとの密着性が劣るため核
レジンとの僅かな間隙部が外気水分の中溝体素子に達す
る通路を形成するという欠点を有する。又他方Ａｔａは
安価であると共に従来超音波ウェッジビンディングに加
えて雰囲気熱圧着法も開発され高速デンディングも実現
した。
しかしレジン封止において不可避的な水分の浸入による
腐食をうけやすいという重大な欠陥を有するものであっ
た。デンディング線の腐食唸り−ク電流の増加となり断
線に至るものであった。
腐食をうけやすいという重大な欠陥を有するものであっ
た。デンディング線の腐食唸り−ク電流の増加となり断
線に至るものであった。
近時、手導体は小型高密度化の傾向にあり、且つ経済的
なレジン封止がより志向されるため上記の如く水分など
に起因する信頼性の障害問題と共に経済性がより重大な
影響を及ｆ！すようＫなってきた。
なレジン封止がより志向されるため上記の如く水分など
に起因する信頼性の障害問題と共に経済性がより重大な
影響を及ｆ！すようＫなってきた。
本発明はかかる現状に鑑み鋭意研究を行った結果、信頼
性の高い中溝体を高能率にしかも経済的にえんとするも
のである。即ち本発明は中溝体素子と外部リードとを接
続する？ンディング細線において、少くとも０．０３〜
２０チの狗を含有するＣｕ合金にして且つ０．０１〜０
．１ｍｘφの細線からなるものである。
性の高い中溝体を高能率にしかも経済的にえんとするも
のである。即ち本発明は中溝体素子と外部リードとを接
続する？ンディング細線において、少くとも０．０３〜
２０チの狗を含有するＣｕ合金にして且つ０．０１〜０
．１ｍｘφの細線からなるものである。
本発明においてＣｕ −Ｍｇ合金を使用する理由は、高
い導電率を有し且つ高温においても強度を保持しうるた
めであり、純Ｃｕ線よりもボンディング細線として好適
である。又Ｍｇの含有量を０．０３〜２．０％に限定し
た理由は０．０３１未満の場合にはその軟化温度が向上
せず純Ｃｕの軟化温度と同程度のものをうるためであり
、又２．０チを超えた場合には導電率が低下してボンデ
ィング細線として不適当なものとなるためである。
い導電率を有し且つ高温においても強度を保持しうるた
めであり、純Ｃｕ線よりもボンディング細線として好適
である。又Ｍｇの含有量を０．０３〜２．０％に限定し
た理由は０．０３１未満の場合にはその軟化温度が向上
せず純Ｃｕの軟化温度と同程度のものをうるためであり
、又２．０チを超えた場合には導電率が低下してボンデ
ィング細線として不適当なものとなるためである。
なお望ましくは０１〜１．０％の範囲が好ましい。
従ってＣｕ −０，０３〜２．０ ％ Ｍｇ合金は耐熱
性に優れ軟化温度３００〜５００℃程度を有し且つ導電
率も９０〜９９ ％ ｌＡＣ３を保持しうるものである
。このことは高速度のボンディングに好適な結果をもた
らすものである。即ち雰囲気熱圧着メンディングではリ
ードフレーム又は基板リードは非酸化性雰囲気中におい
て３００℃前後に加熱されたホットプレート上に保持さ
れ、ボンディング細線は電気アークなどにより先端部を
融解してＳ＋チップ上に融着され、他端をリード側に超
音波圧着されるので該細線は２００〜３００℃に数分間
保持され、ビンディング近傍は３００℃又はそれ以上に
加熱される。従って純Ｃｕ線を用いた場合には軟化して
強度が低下する。この傾向は特にビンディング部近傍が
著しく、その結果ボンディング部の線がのびて破断する
。しかし本発明における合金を使用した場合にはこの欠
陥はなく特にＭｇが０１％以上含有した合金は優れてい
る。更に本発明における合金線を使用した場合、前記の
電気アークによる融解時にＡｔ、、０．製などのセラミ
ック製キャピラリーを有するビンディングチップの目結
シをおこし難く作業上のトラブルを防止すると共に融解
メールが小さく高密微細化するＳ１チツプ等の素子回路
へのボンディングにとっては好都合でおることはいうま
でもない。
性に優れ軟化温度３００〜５００℃程度を有し且つ導電
率も９０〜９９ ％ ｌＡＣ３を保持しうるものである
。このことは高速度のボンディングに好適な結果をもた
らすものである。即ち雰囲気熱圧着メンディングではリ
ードフレーム又は基板リードは非酸化性雰囲気中におい
て３００℃前後に加熱されたホットプレート上に保持さ
れ、ボンディング細線は電気アークなどにより先端部を
融解してＳ＋チップ上に融着され、他端をリード側に超
音波圧着されるので該細線は２００〜３００℃に数分間
保持され、ビンディング近傍は３００℃又はそれ以上に
加熱される。従って純Ｃｕ線を用いた場合には軟化して
強度が低下する。この傾向は特にビンディング部近傍が
著しく、その結果ボンディング部の線がのびて破断する
。しかし本発明における合金を使用した場合にはこの欠
陥はなく特にＭｇが０１％以上含有した合金は優れてい
る。更に本発明における合金線を使用した場合、前記の
電気アークによる融解時にＡｔ、、０．製などのセラミ
ック製キャピラリーを有するビンディングチップの目結
シをおこし難く作業上のトラブルを防止すると共に融解
メールが小さく高密微細化するＳ１チツプ等の素子回路
へのボンディングにとっては好都合でおることはいうま
でもない。
又本発明における合金線の線径について０．０１〜０．
１龍φに限定した理由は、０．０１１１１１１φ未満の
場合には該線に十分な強度を附与することが出来ずボン
ディングが困難であり、又０．１ ｙｓｗ、φを超えた
場合にはビンディング部が過大となりチップやリードフ
レーム側の電極サイズに合致せず共に実用性に欠けるも
のである。
１龍φに限定した理由は、０．０１１１１１１φ未満の
場合には該線に十分な強度を附与することが出来ずボン
ディングが困難であり、又０．１ ｙｓｗ、φを超えた
場合にはビンディング部が過大となりチップやリードフ
レーム側の電極サイズに合致せず共に実用性に欠けるも
のである。
而して本発明における合金線の価値は、経済的に大量生
産されているレジン封止の中溝体においてリードフレー
ムとして熱拡散性が高く且つ安価なＣｕ系の材料が増々
使用される傾向と相俟って増大されることである。従来
はコバールやＮｌ −Ｆｅ合金ＫＡｕやＡｇメッキを施
した後、Ａｕ線をメンディングしていたのに対し前記の
如き雰囲気メンディングの活用にょシ上記の貴金属メッ
キを省略してＣｕ系フレームに直接Ｃｕ合金線をボンデ
ィングしうるので経済的であると同時に同種金属の接合
であるので接合強度や長期使用時の信頼性が高い。この
ことはＡｕ線をＣｕフレームに直接ボンディングした場
合におこる拡散劣化、所謂パープルプレーｆ （Ｐｕｒ
ｐｌｅ Ｐｌａｇｕｅ）や電食腐食の例をあげれば明瞭
である。このことは生導体・母ツケージにおける信頼性
と経済性とを両立する目的で志向されているモノメタル
化（Ｍｏｎｏｍｅｔａｌｌ ｉｅ）の方向と一致してい
る。かかる見地から素子（チップ）上の回路電極はＡｔ
蒸着が一般的であるので、Ｎｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等のバリヤ
ーを介在せしめてＣｕを蒸着して電極表層とすることに
より上記のモノメタル化が達成できる。
産されているレジン封止の中溝体においてリードフレー
ムとして熱拡散性が高く且つ安価なＣｕ系の材料が増々
使用される傾向と相俟って増大されることである。従来
はコバールやＮｌ −Ｆｅ合金ＫＡｕやＡｇメッキを施
した後、Ａｕ線をメンディングしていたのに対し前記の
如き雰囲気メンディングの活用にょシ上記の貴金属メッ
キを省略してＣｕ系フレームに直接Ｃｕ合金線をボンデ
ィングしうるので経済的であると同時に同種金属の接合
であるので接合強度や長期使用時の信頼性が高い。この
ことはＡｕ線をＣｕフレームに直接ボンディングした場
合におこる拡散劣化、所謂パープルプレーｆ （Ｐｕｒ
ｐｌｅ Ｐｌａｇｕｅ）や電食腐食の例をあげれば明瞭
である。このことは生導体・母ツケージにおける信頼性
と経済性とを両立する目的で志向されているモノメタル
化（Ｍｏｎｏｍｅｔａｌｌ ｉｅ）の方向と一致してい
る。かかる見地から素子（チップ）上の回路電極はＡｔ
蒸着が一般的であるので、Ｎｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等のバリヤ
ーを介在せしめてＣｕを蒸着して電極表層とすることに
より上記のモノメタル化が達成できる。
なお本発明における合金線としてＣｕ −Ｍｇ合金に更
にＺｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｔ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｔ等を加えて
もよい。
にＺｎ、Ｓｎ、Ｐ、Ａｔ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｔ等を加えて
もよい。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例（１）
第１表に示す組成の合金を熔解鋳造して２５ｎ角鋳塊を
切削仕上げ各面を３ ＋ｕ切削してから熱間ロールで６
朋φに仕上げ、冷間伸線を行って０．０２０ｍｇまで伸
線した。冷間伸線においては平均量割りを約１５ ％
Ｒｅｄ ｎ／ｄｉｅとし１ｏφ。
切削仕上げ各面を３ ＋ｕ切削してから熱間ロールで６
朋φに仕上げ、冷間伸線を行って０．０２０ｍｇまで伸
線した。冷間伸線においては平均量割りを約１５ ％
Ｒｅｄ ｎ／ｄｉｅとし１ｏφ。
０、５φ、 ０．１５φ、０゜０６φで６００℃Ｘ１５
ｍ１ｎ中間焼鈍を行って、本発明合金線をえた。
ｍ１ｎ中間焼鈍を行って、本発明合金線をえた。
斯くして得た合金線について超音波熱圧着ビンディング
特性を試みるために銅系のリードフレームであるＣｕ−
２，４Ｆｅ−０，０ＩＰ合金条（０，２０ｔｘ３０朋）
を用いてマニュアル型ボンダーで２５個のループにボン
ドしてからゾルテスターで？ンド強度及び導電率を測定
した。
特性を試みるために銅系のリードフレームであるＣｕ−
２，４Ｆｅ−０，０ＩＰ合金条（０，２０ｔｘ３０朋）
を用いてマニュアル型ボンダーで２５個のループにボン
ドしてからゾルテスターで？ンド強度及び導電率を測定
した。
その結果雌第２表に示す通シである。
なおビンディング条件としては雰囲気１０％Ｈ２−Ｎ２
、プレート温度３２０℃、メンディング圧力６ｓｇ（、
ｙ−ル）、９０ｇ（スイッチ）である。
、プレート温度３２０℃、メンディング圧力６ｓｇ（、
ｙ−ル）、９０ｇ（スイッチ）である。
第 １ 表
第 ２ 表
上表よシ明らかの如く本発明品はメンディング強度に優
れ且つ高導電率を有し熱拡散性にも優れている。なおム
５〜煮６は導電率において５０％ｌＡＣ３以上の小さい
値であるがこれはより強度を主観として熱伝導をあまシ
問題としない集積度の低いヰ導体に適している。
れ且つ高導電率を有し熱拡散性にも優れている。なおム
５〜煮６は導電率において５０％ｌＡＣ３以上の小さい
値であるがこれはより強度を主観として熱伝導をあまシ
問題としない集積度の低いヰ導体に適している。
以上詳述した如く本発明による細線は従来のＡｕ線やＡ
ｔ線に比して特性上優れておシ、特にＣｕ系のリードフ
レームやＣｕ回路基板を用いる生導体において高信頼性
を発揮しうるものである。又経済的に単位長さのＡｕ線
に比して数分の１以下の如き安価でおる。更に伸線加工
を容易に行うことが出来るのでＡｔ線よシも低価値であ
ることも明白である。従ってキ導体工業において強くめ
られている経済性と信頼性とを共に具備しうる等顕著な
効果を有する。
ｔ線に比して特性上優れておシ、特にＣｕ系のリードフ
レームやＣｕ回路基板を用いる生導体において高信頼性
を発揮しうるものである。又経済的に単位長さのＡｕ線
に比して数分の１以下の如き安価でおる。更に伸線加工
を容易に行うことが出来るのでＡｔ線よシも低価値であ
ることも明白である。従ってキ導体工業において強くめ
られている経済性と信頼性とを共に具備しうる等顕著な
効果を有する。
Claims (1)
- 牛導体素子と外部リードとを接続するぎンディング細線
において、少くとも０．０３〜２．０−のＭｇを含有す
るＣｕ合金にして且つ０．０１〜０、．１ｇｇφの細線
からなることを特徴とする中溝体用がンディング細線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093196A JPS60236253A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | 半導体用ボンデイング細線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59093196A JPS60236253A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | 半導体用ボンデイング細線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60236253A true JPS60236253A (ja) | 1985-11-25 |
Family
ID=14075823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59093196A Pending JPS60236253A (ja) | 1984-05-10 | 1984-05-10 | 半導体用ボンデイング細線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60236253A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6120693A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-29 | Toshiba Corp | ボンデイングワイヤ− |
| JPH0231438A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法。 |
-
1984
- 1984-05-10 JP JP59093196A patent/JPS60236253A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6120693A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-29 | Toshiba Corp | ボンデイングワイヤ− |
| JPH0231438A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法。 |
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