JPS6184346A - ボンデイングワイヤ− - Google Patents
ボンデイングワイヤ−Info
- Publication number
- JPS6184346A JPS6184346A JP59204345A JP20434584A JPS6184346A JP S6184346 A JPS6184346 A JP S6184346A JP 59204345 A JP59204345 A JP 59204345A JP 20434584 A JP20434584 A JP 20434584A JP S6184346 A JPS6184346 A JP S6184346A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- weight
- bonding
- ball
- strength
- 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.)
- Granted
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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
- H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子のチップ電極と外部リードを接続す
るために用いるボンディングワイヤーに関する。
るために用いるボンディングワイヤーに関する。
従来、トランジスター、工０．ＬＳＩなどの半導体素子
のチップ電極と外部リードとの結線の多くにはボンディ
ングワイヤーとして金細線が用いられている。
のチップ電極と外部リードとの結線の多くにはボンディ
ングワイヤーとして金細線が用いられている。
一４最近のボンディング技術の向上に伴なう高速度化及
び半導体デバイスの高集積度化などからこれに使用され
るワイヤーの機械的特性やボンディング特性に関する要
求が年々厳しくなってきている。
び半導体デバイスの高集積度化などからこれに使用され
るワイヤーの機械的特性やボンディング特性に関する要
求が年々厳しくなってきている。
ボンディングワイヤーに要求される特性を要約すると、
】）良好なボール形状が安定して得られること。
２）チップ電極と金ボールとの接合性が良く且つ安定し
た接合強度が得られること。
た接合強度が得られること。
３）良好なワイヤーのループ形状が得られ、且つ必要な
ループ高さが安定して得られること。
ループ高さが安定して得られること。
４゛）ボンダーの高速化に対応でき得る機械的及び耐熱
強度を有していること。
強度を有していること。
５）樹脂モールド時の樹脂の流れ及び膨張、収縮にも充
分耐えうろこと。
分耐えうろこと。
などが挙げられ、従来よりこれら要求を満たすために高
純度金（９９，９９％以上）中に他金属元素を添加して
ワイヤーの機械的及び耐熱強度を向上させる方法がとら
れている。
純度金（９９，９９％以上）中に他金属元素を添加して
ワイヤーの機械的及び耐熱強度を向上させる方法がとら
れている。
しかしながら現在実用されている添加元素及びその組合
せにおいては前記要求項目のすべてを満たすワイヤーは
得られていない。例えば高純度金にＯａを添加したワイ
ヤー（例えば特開昭５３−１０５９６８号公報）におい
ては、ワイヤーの機械的及び耐熱強度を向上させ、ボン
ダーの高速化には充分対応でき得るが、金の再結晶温度
が高くなるためにボンディング工程で水素炎あるいはア
ーク放電によってワイヤー先端を溶断し、ボールを形成
するときに受ける加熱温度においても結晶成長は阻止さ
れ、その結果ワイヤーのループ高さが低くなりショート
不良発生の原因になるという欠点をもっている。又、Ｂ
ｅを高純度金に添加したワイヤー（例えば特開昭５３−
１１２０５９号公報）においてはワイヤーの機械的強度
を向上させる効果はあるが、耐熱強度向上の効果は小さ
くその結果ボール形成時に受ける加熱温度において結晶
成長が進み、必要なループ高さは充分得ることができる
が、ボール直上の結晶粒の粗大化及びポールネック部の
ワイヤー強度の低下につながりポールネック部破断を起
こし易くなるというＯａ添加ワイヤーと相反する欠点を
有している。更にＯａとＢｅを複合添加することにより
両者の特徴を生かしたワイヤーの開発（例えば特開昭５
８−１１２０６０号公報）もなされているが、これら複
合添加においてもボール形成時の加熱温度による結晶粒
の粗大化及びボールネック部ワイヤー強度の低下は阻止
できない現状にある。
せにおいては前記要求項目のすべてを満たすワイヤーは
得られていない。例えば高純度金にＯａを添加したワイ
ヤー（例えば特開昭５３−１０５９６８号公報）におい
ては、ワイヤーの機械的及び耐熱強度を向上させ、ボン
ダーの高速化には充分対応でき得るが、金の再結晶温度
が高くなるためにボンディング工程で水素炎あるいはア
ーク放電によってワイヤー先端を溶断し、ボールを形成
するときに受ける加熱温度においても結晶成長は阻止さ
れ、その結果ワイヤーのループ高さが低くなりショート
不良発生の原因になるという欠点をもっている。又、Ｂ
ｅを高純度金に添加したワイヤー（例えば特開昭５３−
１１２０５９号公報）においてはワイヤーの機械的強度
を向上させる効果はあるが、耐熱強度向上の効果は小さ
くその結果ボール形成時に受ける加熱温度において結晶
成長が進み、必要なループ高さは充分得ることができる
が、ボール直上の結晶粒の粗大化及びポールネック部の
ワイヤー強度の低下につながりポールネック部破断を起
こし易くなるというＯａ添加ワイヤーと相反する欠点を
有している。更にＯａとＢｅを複合添加することにより
両者の特徴を生かしたワイヤーの開発（例えば特開昭５
８−１１２０６０号公報）もなされているが、これら複
合添加においてもボール形成時の加熱温度による結晶粒
の粗大化及びボールネック部ワイヤー強度の低下は阻止
できない現状にある。
このような問題から従来の金合金線では充分なボンディ
ング性能が得られず、これら欠点を改良したワイヤーの
開発を強く要求されていた。
ング性能が得られず、これら欠点を改良したワイヤーの
開発を強く要求されていた。
本発明は従来の欠点を解消して、ボンダーの高速化に充
分対応し得る機械的及び耐熱強度を有し、更にボール形
成時に受ける加熱温度においてもボール直上の結晶粒粗
大化及びボールネック部のワイヤー強度の低下を防ぎ安
定したループ高さを維持したボンディングワイヤーを提
供せんとするものである。
分対応し得る機械的及び耐熱強度を有し、更にボール形
成時に受ける加熱温度においてもボール直上の結晶粒粗
大化及びボールネック部のワイヤー強度の低下を防ぎ安
定したループ高さを維持したボンディングワイヤーを提
供せんとするものである。
即ち、本発明のボンディングワイヤーは、純度９９．９
９重量％以上の金に、カルシウムを０．０００１〜０、
００１重量％と、ベリリウムを０．０００１〜０．００
１重量％と、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及ヒニ
オブからなる元素群から選ばれた少なくとも一種を０．
０００５〜０．００５重量％とを含有せしめた金合金線
としたものである。
９重量％以上の金に、カルシウムを０．０００１〜０、
００１重量％と、ベリリウムを０．０００１〜０．００
１重量％と、チタン、ジルコニウム、ハフニウム及ヒニ
オブからなる元素群から選ばれた少なくとも一種を０．
０００５〜０．００５重量％とを含有せしめた金合金線
としたものである。
カルシウムの含有率が高い程ワイヤーの機械的及び耐熱
強度を向上させるが、０．００１重量％を超えるとワイ
ヤーの再結晶温度が高くなりすぎて必要なワイヤーのル
ニプ高さが得られなくなるので０．００１重量％以下と
する必要がある。又、カルシウムの含有率が０．０００
１重量％未満では強度向上の効果が殆んど無いので、カ
ルシウムの含有率は０．０００１〜０．００１重量％と
する必要がある。
強度を向上させるが、０．００１重量％を超えるとワイ
ヤーの再結晶温度が高くなりすぎて必要なワイヤーのル
ニプ高さが得られなくなるので０．００１重量％以下と
する必要がある。又、カルシウムの含有率が０．０００
１重量％未満では強度向上の効果が殆んど無いので、カ
ルシウムの含有率は０．０００１〜０．００１重量％と
する必要がある。
ベリリウムの含有率が高い程ボンデイング工程でのワイ
ヤーループ高さを向上させるが、０．０００１重量％未
満では効果がなく、０．００１重量％を超えると結晶粒
の粗大化及びボ〒ルネック部のワイヤー強度が低下する
ので、ベリリウムの含有率は０．０００１〜０．００１
重量％とする必要がある。
ヤーループ高さを向上させるが、０．０００１重量％未
満では効果がなく、０．００１重量％を超えると結晶粒
の粗大化及びボ〒ルネック部のワイヤー強度が低下する
ので、ベリリウムの含有率は０．０００１〜０．００１
重量％とする必要がある。
更にチタン、ジルコニウム、ハフニウム、及ヒニオブか
らなる元素群は一種ないし二種以上添加するのが良いが
、これらの元素の含有率が高い程ボール形成時に受ける
加熱の影響で起こる結晶粒粗大化及びポールネック部の
ワイヤー強度の低下を制御できる。
らなる元素群は一種ないし二種以上添加するのが良いが
、これらの元素の含有率が高い程ボール形成時に受ける
加熱の影響で起こる結晶粒粗大化及びポールネック部の
ワイヤー強度の低下を制御できる。
しかしこれらの元素の合計で０．０００５重量％未満で
は効果がなく 、０．００５重量％を超えるとボール変
形及びチップ電極との接合性が悪くなるので・、０．０
００５〜０．００５重量％とする必要がある。
は効果がなく 、０．００５重量％を超えるとボール変
形及びチップ電極との接合性が悪くなるので・、０．０
００５〜０．００５重量％とする必要がある。
純度９９．９９９重量％の高純度金を原料とし、これに
カルシウム、ベリリウム、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ニオブを種々の割合で添加して第１表に示す組
成の金合金を溶解鋳造し、次にスウエイジング加工を施
した後に線引き加工で直径ｏ、ｏｓｍｍまで伸線を行な
った。次に、このワイヤーを室温における破断伸び率が
６％になるように熱処理した後に、常温での引張り試験
及び温度＝２５００．保持時間＝３０秒での高温引張り
試験を行なった。また、半導体素子表面とリードフレー
ムの表面とを同高とした状態でワイヤーボンダーにてボ
ンディングを行ないボンディング後のリードフレーム表
面からのワイヤーループの最高部までの高さと、金ボー
ル直上の結晶粒径の測定を行なった。またアーク放電に
より金ボールを形成し、ボール首下を孔あきブロックに
通して引掛け、他端を挾持し、ボール首下から挟持部に
入る部分までの長さを１００龍とし孔あきブロックを引
張り、ボールネック部のワイヤー強度を測定し、ボール
形状を観察した。ボール径は８０〜９０μｍであった。
カルシウム、ベリリウム、チタン、ジルコニウム、ハフ
ニウム、ニオブを種々の割合で添加して第１表に示す組
成の金合金を溶解鋳造し、次にスウエイジング加工を施
した後に線引き加工で直径ｏ、ｏｓｍｍまで伸線を行な
った。次に、このワイヤーを室温における破断伸び率が
６％になるように熱処理した後に、常温での引張り試験
及び温度＝２５００．保持時間＝３０秒での高温引張り
試験を行なった。また、半導体素子表面とリードフレー
ムの表面とを同高とした状態でワイヤーボンダーにてボ
ンディングを行ないボンディング後のリードフレーム表
面からのワイヤーループの最高部までの高さと、金ボー
ル直上の結晶粒径の測定を行なった。またアーク放電に
より金ボールを形成し、ボール首下を孔あきブロックに
通して引掛け、他端を挾持し、ボール首下から挟持部に
入る部分までの長さを１００龍とし孔あきブロックを引
張り、ボールネック部のワイヤー強度を測定し、ボール
形状を観察した。ボール径は８０〜９０μｍであった。
更にチップ電極とワイヤーとの接合強度を測定した。こ
れらの結果を第１表、第２表に示した。
れらの結果を第１表、第２表に示した。
第 １ 表
第 ２ 表
〔発明の効果〕
第１．２表から本発明のボンディングワイヤーは、いず
れもワイヤーボンディングの高速化に充分耐えうる機械
的及び耐熱強度を有し、更に本発明の特徴である金ボー
ル直上の結晶粒の粗大化及びボールネック部のワイヤー
強度も低下することなく、安定したループ高さが得られ
ることが判る。
れもワイヤーボンディングの高速化に充分耐えうる機械
的及び耐熱強度を有し、更に本発明の特徴である金ボー
ル直上の結晶粒の粗大化及びボールネック部のワイヤー
強度も低下することなく、安定したループ高さが得られ
ることが判る。
以上の結果より本発明によるボンディングワイヤーは従
来のボンディングワイヤーの欠点を解消し、ボンディン
グ工程での歩留向上及び信頼性の向上を可能とするもの
である。
来のボンディングワイヤーの欠点を解消し、ボンディン
グ工程での歩留向上及び信頼性の向上を可能とするもの
である。
Claims (1)
- （１）カルシウムを０．０００１〜０．００１重量％と
、ベリリウムを０．０００１〜０．００１重量％と、チ
タン、ジルコニウム、ハフニウム及びニオブからなる元
素群から選ばれた少なくとも一種を０．０００５〜０．
００５重量％とを含有することを特徴とする残部純度９
９．９９重量％以上の高純度金からなるボンディングワ
イヤー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204345A JPS6184346A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | ボンデイングワイヤ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59204345A JPS6184346A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | ボンデイングワイヤ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184346A true JPS6184346A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0425337B2 JPH0425337B2 (ja) | 1992-04-30 |
Family
ID=16488964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59204345A Granted JPS6184346A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | ボンデイングワイヤ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184346A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007284787A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-11-01 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体素子接続用金線 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59204345A patent/JPS6184346A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007284787A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-11-01 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 半導体素子接続用金線 |
| US8415797B2 (en) | 2006-03-24 | 2013-04-09 | Nippon Steel & Sumikin Materials Co., Ltd. | Gold wire for semiconductor element connection |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425337B2 (ja) | 1992-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |