JPS63255335A - ボンデイングワイヤ - Google Patents
ボンデイングワイヤInfo
- Publication number
- JPS63255335A JPS63255335A JP62090129A JP9012987A JPS63255335A JP S63255335 A JPS63255335 A JP S63255335A JP 62090129 A JP62090129 A JP 62090129A JP 9012987 A JP9012987 A JP 9012987A JP S63255335 A JPS63255335 A JP S63255335A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- bonding
- ball
- copper
- alloy
- 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
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/015—Manufacture or treatment of bond wires
- H10W72/01565—Thermally treating
-
- 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)
- Conductive Materials (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」
この発明は、半導体素子チップの電極と外部リードを接
続するために使用する銅系ボンディングワイヤの改良に
関するしのである。
続するために使用する銅系ボンディングワイヤの改良に
関するしのである。
「従来の技術」
従来、ＩＣやＬＳＩなどの半導体素子のチップ電極と外
部リードとの結線用のボンディングワイヤは主として金
線が使用されてきたが、金線は極めて高価になる欠点が
ある。また、一部では高価な金線の使用を避けてアルミ
ニウム合金線を使用するようにしているが、このアルミ
ニウム合金線は、極細線への加工性が金線に比較して劣
る欠点があるとともに、半導体素子チップ電極に接続す
るためにボンディングワイヤの先端を溶融させてボール
を作製した際に、ボールの形状が不安定になる欠点があ
る。
部リードとの結線用のボンディングワイヤは主として金
線が使用されてきたが、金線は極めて高価になる欠点が
ある。また、一部では高価な金線の使用を避けてアルミ
ニウム合金線を使用するようにしているが、このアルミ
ニウム合金線は、極細線への加工性が金線に比較して劣
る欠点があるとともに、半導体素子チップ電極に接続す
るためにボンディングワイヤの先端を溶融させてボール
を作製した際に、ボールの形状が不安定になる欠点があ
る。
そこで最近、経済性と導電性および極細線への加工性な
どの点から金線の代替として、銅線及び銅合金線を使用
することが検討されている。
どの点から金線の代替として、銅線及び銅合金線を使用
することが検討されている。
ところで一般にボンディングワイヤには、以下の（１）
〜（５）に記載する特性が要求されろ。
〜（５）に記載する特性が要求されろ。
（１）半導体素子チップの電極に接続するためにボンデ
ィングワイヤの先端を溶融させてボールを作製した際に
、このボールが真球に近い形状であって、しかも、この
真球状のボールが安定して作製できること。
ィングワイヤの先端を溶融させてボールを作製した際に
、このボールが真球に近い形状であって、しかも、この
真球状のボールが安定して作製できること。
（２）半導体素子チップの電極にボールを接合する際に
、チップ割れを起こすことなく、かつ、安定した接合強
度が得られること。
、チップ割れを起こすことなく、かつ、安定した接合強
度が得られること。
（３）機械的強度、並びに、高温強度が大きく、ボンデ
ィング時に断線を生じないこと。
ィング時に断線を生じないこと。
（４）熱サイクルによってネック切れ（ボールとボンデ
ィングワイヤとの境界部分の破断）が生じないこと。
ィングワイヤとの境界部分の破断）が生じないこと。
（５）塑性変形による外部リードへの熱圧着及び超音波
ボンディングが可能なこと。
ボンディングが可能なこと。
「発明が解決しようとする問題点Ｊ
そこでこのような要求がなされている背景から、本願発
明者らは、前記（＋）〜（５）に記載した諸特性を満足
する銅系ボンディングワイヤの開発を目的として、タフ
ピッチ銅線およびタフピッチ銅を基に製造した各種銅線
、あるいは、純度９９．９９％以上の高純度銅線を用い
て実験を繰り返し行った。この結果、タフピッチ銅線お
よびタフピッチ銅合金線にあっては、半導体素子チップ
電極にボールを接合する際、チップ割れが度々発生した
。
明者らは、前記（＋）〜（５）に記載した諸特性を満足
する銅系ボンディングワイヤの開発を目的として、タフ
ピッチ銅線およびタフピッチ銅を基に製造した各種銅線
、あるいは、純度９９．９９％以上の高純度銅線を用い
て実験を繰り返し行った。この結果、タフピッチ銅線お
よびタフピッチ銅合金線にあっては、半導体素子チップ
電極にボールを接合する際、チップ割れが度々発生した
。
一方、高純度銅線にあっては、チップ割れなどの問題は
生じないものの、熱サイクルによるネック切れが度々発
生した。
生じないものの、熱サイクルによるネック切れが度々発
生した。
本発明は、面述の背景に鑑み、前記実験を繰り返し行っ
て得られた知見を基になされた乙ので、電極デツプの接
続用に形成されるボールの硬度を適度な硬度に制御して
デツプ割れを無くするとともに、熱サイクルによるネッ
ク切れとボンディング時の断線を防止することができる
ようにしたボンディングワイヤを提供することを目的と
する。
て得られた知見を基になされた乙ので、電極デツプの接
続用に形成されるボールの硬度を適度な硬度に制御して
デツプ割れを無くするとともに、熱サイクルによるネッ
ク切れとボンディング時の断線を防止することができる
ようにしたボンディングワイヤを提供することを目的と
する。
「問題点を解決するための手段」
本発明は前記問題点を解決するために、純度９９．９９
％以上の高純度鋼に、０．００５〜０．０１５％のＺｒ
と０．００５〜０．０５％のＰｂを添加してなる銅合金
から形成したものである。
％以上の高純度鋼に、０．００５〜０．０１５％のＺｒ
と０．００５〜０．０５％のＰｂを添加してなる銅合金
から形成したものである。
「作用」
本発明においては、純度９９．９９％以上の高純度銅を
用いることによってボール硬度の低い銅合金線とし、チ
ップ割れを防止する。
用いることによってボール硬度の低い銅合金線とし、チ
ップ割れを防止する。
また、元素ｐｂは、銅線の再結晶温度を高くして結晶粒
の粗大化を進行させないことから、ｐｂの添加によって
熱サイクルによるネック切れの原因である結晶粒界破断
を防止する。しかしながらＰｂは高温強度を高める効果
が小さいことから、ｐｂのみの添加ではボンディング時
の断線を生じるおそれがあるとともに、ｐｂの添加量が
増大するにつれてボール硬度が高くなってチップ割れを
生じる傾向にある。そこで本発明ではｐｂに加えてＺｒ
を特別な量添加することによってボンディング時の断線
とチップ割れを防止する。これを防止できる理由は、鋼
中のＺｒが高温強度を高める効果が大ききことに加え、
Ｚ「が鋼中の酸素や硫黄を捕捉してボールを軟化させ、
加工硬化能を低下させるためと考えられる。しかしなが
らＺｒ含有量がＰｂと同様に過剰になるとボール硬度が
高くなってチップ割れを生じる。
の粗大化を進行させないことから、ｐｂの添加によって
熱サイクルによるネック切れの原因である結晶粒界破断
を防止する。しかしながらＰｂは高温強度を高める効果
が小さいことから、ｐｂのみの添加ではボンディング時
の断線を生じるおそれがあるとともに、ｐｂの添加量が
増大するにつれてボール硬度が高くなってチップ割れを
生じる傾向にある。そこで本発明ではｐｂに加えてＺｒ
を特別な量添加することによってボンディング時の断線
とチップ割れを防止する。これを防止できる理由は、鋼
中のＺｒが高温強度を高める効果が大ききことに加え、
Ｚ「が鋼中の酸素や硫黄を捕捉してボールを軟化させ、
加工硬化能を低下させるためと考えられる。しかしなが
らＺｒ含有量がＰｂと同様に過剰になるとボール硬度が
高くなってチップ割れを生じる。
前記Ｐｂの含有量を前記範囲に限定したのは、０．００
５％未満では再結晶温度を高める効果が不足するためで
あり、０．０５％より高い含有量では、Ｚｒ含有型を調
節してもボール硬度が高過ぎてデツプ割れを生じるため
である。一方、Ｚｒの含有量を前記範囲に限定したのは
、０．００５％未満では高温強度を高める効果とボール
硬度を低くする効果が不足するためであり、０．０１５
％より高い含有量ではＰｂ含有量を調整してもデツプ割
れを生じるためである。
５％未満では再結晶温度を高める効果が不足するためで
あり、０．０５％より高い含有量では、Ｚｒ含有型を調
節してもボール硬度が高過ぎてデツプ割れを生じるため
である。一方、Ｚｒの含有量を前記範囲に限定したのは
、０．００５％未満では高温強度を高める効果とボール
硬度を低くする効果が不足するためであり、０．０１５
％より高い含有量ではＰｂ含有量を調整してもデツプ割
れを生じるためである。
「実施例」
第１表に示す成分の各銅合金を真空鋳造した後に、線引
加工と中間熱処理を繰り返して直径２５Ｂ ｍの銅系ボ
ンディングワイヤを複数作製した。
加工と中間熱処理を繰り返して直径２５Ｂ ｍの銅系ボ
ンディングワイヤを複数作製した。
これらのボンディングワイヤについて、各々の常温強度
と高温強度（２５０℃における測定値）とボールの硬度
とボンディング時のチップ割れの打無と再結晶温度を測
定した結果を第２表に示す。
と高温強度（２５０℃における測定値）とボールの硬度
とボンディング時のチップ割れの打無と再結晶温度を測
定した結果を第２表に示す。
なお、ボンディングは熱圧着と超音波併用方式によって
行ったが、第１表に示すＮｏ１＝Ｎｏ５の各試料は容易
にウェッジボンディングすることができた。
行ったが、第１表に示すＮｏ１＝Ｎｏ５の各試料は容易
にウェッジボンディングすることができた。
（以下、余白）
第１表
第２表
曲記試料Ｎ ｏ ｌ〜Ｎ ｏ ５は、本発明で限定した
組成を有する合金試料であるが、これらの試料は第２表
に示すようにボール硬度が適正な値を示し、ボンディン
グ時にチップ割れを生じることもなく、しかも、再結晶
温度が３００℃以上の高い値を示している。
組成を有する合金試料であるが、これらの試料は第２表
に示すようにボール硬度が適正な値を示し、ボンディン
グ時にチップ割れを生じることもなく、しかも、再結晶
温度が３００℃以上の高い値を示している。
これに対し、試料Ｎｏ６〜Ｎｏｌ ３は本発明で限定し
た範囲外の組成を有する合金試料である。試料Ｎｏ６は
Ｐｂの含有量を本発明の限定範囲より少なくした試料で
あるが、第２表に示すように再結晶温度が３００℃より
かなり低（なっている。また、試料Ｎｏ７とＮｏ８はｐ
ｂの含有量を本発明の範囲より多くした試料であるが、
ボール硬度が高く、チップ割れを起こしている。試料Ｎ
ｏ９とＮ。
た範囲外の組成を有する合金試料である。試料Ｎｏ６は
Ｐｂの含有量を本発明の限定範囲より少なくした試料で
あるが、第２表に示すように再結晶温度が３００℃より
かなり低（なっている。また、試料Ｎｏ７とＮｏ８はｐ
ｂの含有量を本発明の範囲より多くした試料であるが、
ボール硬度が高く、チップ割れを起こしている。試料Ｎ
ｏ９とＮ。
ＩＯはＺｒの含有量を本発明の範囲より少なくしてｐｂ
の含有ｍを本発明の範囲内で変更した試料であるが、試
料Ｎｏ９は高温の破断強度が低下して再結晶温度が低下
するとともに、試料ＮｏＩ Ｏはボール硬度が高くなっ
てチップ割れを起こしている。試料Ｎｏｔ １はＺｒの
含有量を本発明の範囲より多くした試料であるが、ボー
ル硬度か高く、チップ割れを起こしている。試料Ｎｏｔ
２は純銅からなる試料であるが、高温の破断荷重が低
下して再結晶温度が極めて低くなっている。また、試料
Ｎｏｌ ３は、純銅にｐｂを０．０１％添加した試料で
あるが、Ｐｂの添加のみでは高温の破断荷重が低くなっ
ている。
の含有ｍを本発明の範囲内で変更した試料であるが、試
料Ｎｏ９は高温の破断強度が低下して再結晶温度が低下
するとともに、試料ＮｏＩ Ｏはボール硬度が高くなっ
てチップ割れを起こしている。試料Ｎｏｔ １はＺｒの
含有量を本発明の範囲より多くした試料であるが、ボー
ル硬度か高く、チップ割れを起こしている。試料Ｎｏｔ
２は純銅からなる試料であるが、高温の破断荷重が低
下して再結晶温度が極めて低くなっている。また、試料
Ｎｏｌ ３は、純銅にｐｂを０．０１％添加した試料で
あるが、Ｐｂの添加のみでは高温の破断荷重が低くなっ
ている。
以上の測定結果から鑑みて本発明においては、Ｚ「含有
ｍを０．００５〜０．０１５％に限定し、ｐｂ含有量を
０．００５〜０．０５％に限定した。
ｍを０．００５〜０．０１５％に限定し、ｐｂ含有量を
０．００５〜０．０５％に限定した。
「発明の効果」
以上説明したように本発明のボンディングワイヤは、再
結晶温度を高めるＰｂと、高温強度を高めるＺｒを特別
な量含有させた銅合金からなるものであり、ｐｂの添加
により結晶粒の粗大化を阻止しているために、熱サイク
ルによるネック切れの原因である結品粒界破断を阻止す
ることができ、ボンディング時のネック切れを無くする
ことができろ。また、Ｐｂに加えてＺｒを特別な量含有
させることによりボール硬度と加工硬化能を適度に制御
したために、ボンディング時の断線を阻止できるととも
にチップ割れを防止できるボンディングワイヤを得るこ
とができる。
結晶温度を高めるＰｂと、高温強度を高めるＺｒを特別
な量含有させた銅合金からなるものであり、ｐｂの添加
により結晶粒の粗大化を阻止しているために、熱サイク
ルによるネック切れの原因である結品粒界破断を阻止す
ることができ、ボンディング時のネック切れを無くする
ことができろ。また、Ｐｂに加えてＺｒを特別な量含有
させることによりボール硬度と加工硬化能を適度に制御
したために、ボンディング時の断線を阻止できるととも
にチップ割れを防止できるボンディングワイヤを得るこ
とができる。
Claims (1)
- 純度９９．９９％（重量％、以下同じ）以上の高純度
銅に、０．００５〜０．０１５％のＺｒと０．００５〜
０．０５％のＰｂを添加してなる銅合金からなることを
特徴とするボンディングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090129A JPS63255335A (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | ボンデイングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090129A JPS63255335A (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | ボンデイングワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255335A true JPS63255335A (ja) | 1988-10-21 |
Family
ID=13989899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090129A Pending JPS63255335A (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | ボンデイングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63255335A (ja) |
-
1987
- 1987-04-13 JP JP62090129A patent/JPS63255335A/ja active Pending
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