JP2006351701A - 高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線 - Google Patents

高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線 Download PDF

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Abstract

【課題】高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線を提供する。
【解決手段】ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有し、さらに必要に応じてＢｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有し、さらに必要に応じてＬａ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉの内の１種または２種以上を合計で３０〜１００ｐｐｍを含有し、さらに必要に応じてＡｇ：１〜１０ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有するボンディングワイヤ用金合金線。
【選択図】 なし

Description

利用分野
この発明は、トランジスタ、ＬＳＩ、ＩＣなど半導体素子のチップ電極と外部リード部とを接続するために用いる高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線に関するものであり、特に低温から高温に至るまでの広範囲な温度（例えば、−２０〜６０℃の広範囲な温度）で使用することのできる２０μｍ未満の線径を有するボンディングワイヤ用金合金線に関するものである。
ＩＣチップ上の電極と外部リード部を接続するには、ボンディングワイヤ用金合金線を超音波併用熱圧着ボンディングすることにより行われており、この時使用するボンディングワイヤ用金合金線として、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕの中の少なくとも一種を３〜１０００ｐｐｍ、Ｅｕ：１〜３０ｐｐｍ、Ｂｅ、 Ｃａ、 Ｇｅ、 Ｓｒの中の少なくとも一種を１〜３０ｐｐｍ含有し、残部がＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する金合金線（特許文献１参照）などが知られている。
特開平８−１０９４２５号公報
近年、半導体素子の集積化が進むことにより、半導体素子のＡｌパッド面積が小さくなり、耐熱性の低い基板を使用するようになったため、従来よりも低温かつ小さい接合面積で、良好な初期接合性（Ａｌパッド上へのボールボンディング時における圧着ボールのＡｌパッドからの剥がれ難さ)を得ることが求められている。
また、高温の過酷な使用環境で高度の信頼性が要求される車載用ＩＣや、動作温度が高くなる高周波用ＩＣなどでは、ボールボンディングによる接合界面における接合強度の低下や電気抵抗の上昇による接合不良の発生が問題視されている。これらの接合不良は、上記の低温接合や接合面積の縮小等のボンディング条件の悪化により、益々発生しやすくなる傾向があるため、従来よりも高い接合信頼性（ある環境下でのボールボンディングによる接合界面における接合強度や電気抵抗の持続性）を確保することが求められている。
また、ボールボンディングでの圧着ボールの真円性が低いと、圧着ボールの一部がＡｌパッドからはみ出し、隣の圧着ボールと接触することによるショート不良が発生する。この接触不良は、Ａｌパッド面積の縮小ならびにボンディングパッドピッチの縮小により益々発生しやすくなるため、従来よりも圧着ボールの高い真円性が求められる。
また、一方で、半導体素子のチップ電極と外部リード部とを接合したワイヤのループ部の長さ（以下、ループ長さという）が長くなるとともに平行してボンディングされた隣のループとの間隔が狭くなっている。かかる現状に対応すべく、ボンディングワイヤとして使用する金合金線の線径を益々細くすることが求められているが、線径が細くなると、巻き取られた金合金線をスプールから取り出したときに金合金線にカールや蛇行（屈曲や曲がり）が発生し易くなり、このカールや蛇行（屈曲や曲がり）が存在する金合金線を使用してボンディングを行うと、隣のボンディングワイヤが接触してショートするために半導体チップの不良品が発生し、歩留が低下する。特に金合金からなるボンディングワイヤの線径が２０μｍ未満になると、スプールから繰り出された直後のワイヤにカールや蛇行（屈曲や曲がり）が発生し易くなる。スプールから繰り出された直後のワイヤにカールや蛇行（屈曲や曲がり）が発生せずかつボンディングして形成されたループが隣のループと接触しない性質をボンディングワイヤの直進性というが、この直進性が不足すると、隣のループと接触し、ショートするために半導体装置の不良品が発生し歩留が低下する。
さらに、ワイヤをボンディングしてループを形成した後、樹脂でモールディングするが、その際にボンディングワイヤが樹脂により流されると、隣のループと接触し、ショートするために半導体装置の不良品が発生し歩留が低下する。この樹脂流れについても従来のボンディングワイヤ用金合金線の線径が２５μｍや３０μｍの場合は問題となることが少なかった。しかしながら、半導体素子の高集積化が進むにつれて、半導体素子のチップ電極の間隔が狭まくなり、それらに対応するためにワイヤの線径を細くしてボンディングを行うが、線径が２０μｍ未満になると樹脂のモールディング時にループが流されやすくなる。したがって、線径の細いワイヤであっても樹脂流れが発生し難い特性（以下、この特性を耐樹脂流れ性という）を有することが必要である。
かかる苛酷な条件を改良したボンディングワイヤ用金合金線が得られても、金合金線自体の抵抗は、発熱や高周波駆動に対する観点から、低いほど望ましい。特に、上記に述べたように、半導体素子の集積化が進むことにより、金合金線の線径は細くなり、ループが長くなるために、金合金線の抵抗は高くなる傾向にある。そのため、上記の特性を満足しつつ、低い比抵抗のボンディングワイヤ用金合金線が求められている。
かかる近年の厳しい要求に対して、特許文献１記載のボンディングワイヤ用金合金線はフリーエアボールの加工硬化性が低く、初期接合性が低い欠点があり、近年の厳しい要求に対応できるボンディングワイヤ用金合金線は得られていない。この発明は、かかる高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有する一層優れたボンディングワイヤ用金合金線を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線を開発すべく研究を行った結果、
（イ）純度：９９．９９９質量％の高純度金に、ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍを含有させ、さらにＣａおよびＥｕを従来のボンディングワイヤ用金合金線よりも多いＣａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有させた組成を有する金合金線は、高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有する、
（ロ）前記（イ）記載の組成を有する金合金線に、さらにＢｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有させた金合金線は、ＢｅがＡｕの結晶格子に歪みを与えて、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高め、さらに再結晶温度を下げる効果を有することから、ループ高さを上げることができ、そのため適切なループ高さを実現できるので、必要に応じて添加することができる、
（ハ）前記（ロ）記載の組成を有する金合金線に、さらにＬａ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉの内の１種または２種以上を合計で３０〜１００ｐｐｍを含有させた金合金線は、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高めるとともに、再結晶温度を上げ、金合金線のループ高さを低くすることができる、
（ニ）前記高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有する（イ）〜（ハ）記載の金合金線に、さらにＡｇ：１〜１０ｐｐｍを含有せしめても、その特性にほとんど影響を与えない、などの研究結果が得られたのである。
この発明は、かかる研究結果に基づいて成されたものであって、
（１）ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線、
（２）ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、
Ｂｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線、
（３）ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、
Ｂｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有し、さらに、
Ｌａ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉの内の１種または２種以上を合計で３０〜１００ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有する高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線、
（４）前記（１）、（２）または（３）記載のボンディングワイヤ用金合金線に、さらにＡｇ：１〜１０ｐｐｍを含有させた成分組成を有する高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線、に特徴を有するものである。
前記（１）〜（４）記載の成分組成を有する金合金線素材を所定の径になるまで伸線加工し、得られた金合金線素材を焼鈍するボンディングワイヤ用金合金線の製造工程において、焼鈍温度を従来の焼鈍温度よりも低い温度の５５０℃以下で行うことにより０．２％耐力（Ｐａ）をσ０．２、ヤング率（Ｐａ）をＥ、破断伸び率をＥＬとすると、Ｅ≧７５ＧＰａ、（σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、２％≦ＥＬ≦１０％の条件を満たすボンディングワイヤ用金合金線を製造することができる。前記金合金線素材の伸線加工時の１ダイスによる減面率は従来の減面率よりも低い５％以下とすることが一層好ましい。金合金線の、かかる条件を満たすボンディングワイヤ用金合金線は、一層高い直進性および一層高い耐樹脂流れ性を有するようになる。
したがって、この発明は、
（５）ボンディングワイヤ用金合金線の０．２％耐力（Ｐａ）をσ０．２、ヤング率（Ｐａ）をＥ、破断伸び率をＥＬとすると、
Ｅ≧７５ＧＰａ、
（σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、
２％≦ＥＬ≦１０％、
の条件を満たす前記（１）、（２）、（３）または（４）記載の高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線、に特徴を有するものである。
次に、この発明の高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線において、成分組成および機械的特性を前述のように限定した理由を説明する。
［Ｉ］成分組成
（ａ）Ｐｔ、Ｐｄ：
ＰｔおよびＰｄは、共にＡｕと全率固溶する元素であり、圧着ボールとＡｌパッドとの接合強度の劣化を抑えることができるという接合信頼性を向上させる効果を有する。接合界面近傍でＰｔやＰｄを含む相が層状に生成し、その相がＡｕの拡散速度を低下させる層(いわゆるＡｕ拡散に対するバリア層)として作用するために、Ａｕの拡散に伴い接合部に発生するボイドの生成速度を抑制し、その結果として、圧着ボールとＡｌパッドとの接合強度の劣化を抑えて接合信頼性を向上しているものと考えられる。この接合強度の劣化の抑制（接合信頼性を向上する）効果はＰｔやＰｄの量が多いほど高くなる。しかし、ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種の合計が５００ｐｐｍ未満では接合強度劣化の抑制効果が得られないので好ましくなく、一方、ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種の合計が１０００ｐｐｍ以上含まれると、金合金線の抵抗が上がるために好ましくない。したがって、ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種の合計を５００〜１０００ｐｐｍ未満に定めた。
（ｂ）Ｉｒ：
Ｉｒは、金合金の高温における粒成長(結晶粒の粗大化)を抑制する作用を有し、そのため、フリーエアボールを形成する際に、ボール部からの熱の影響により、ボール直上のワイヤ部(熱影響部)の結晶粒が粗大化することを防ぐと共に、凝固したフリーエアボール部は多数の微細な結晶粒から形成され、接合時に圧着ボールが放射状に均等に広がり、圧着ボールの真円性が向上する効果を有するが、Ｉｒの含有量が１ｐｐｍ未満では所定の効果が得られず、一方、ＰｔおよびＰｄのうちの1種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ含有するボンディングワイヤ用金合金線においてＩｒが１００ｐｐｍを超えても上記効果は飽和し、添加による効果の明確な向上が認められない上に、ＩＣチップの破壊あるいは損傷が生じるようになるので好ましくない。したがって、Ｉｒの含有量を１〜１００ｐｐｍに定めた。
（ｃ）Ｃａ：
アルカリ土類金属であるＣａは、金属結合半径がＡｕの金属結合半径より大きく、Ａｕの結晶格子に歪みを与えて、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高め、さらに再結晶温度を上げ、金合金線のループ高さを低くする効果があるが、Ｃａの含有量が３０ｐｐｍ以下ではフリーエアボールの加工硬化性が低いため初期接合性が低く、また強度が低いため、Ｅ≧７５ＧＰａ、（σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、２％≦ＥＬ≦１０％の条件を満たすことが困難になって直進性と耐樹脂流れ性が低くなるので好ましくなく、一方、Ｃａの含有量が１００ｐｐｍを越えるとボールボンディングの際に形成するフリーエアボールの表面に多量の酸化物が生成し、さらにフリーエアボールの底部中央に接合に寄与できない大きな引け巣が形成されるため、ボールボンディングの初期接合性が低下するようになるので好ましくない。したがって、Ｃａの含有量を３０越え〜１００ｐｐｍに定めた。
（ｄ）Ｅｕ：
希土類元素であるＥｕは、金属結合半径がＡｕの金属結合半径より大きく、Ａｕの結晶格子に歪みを与えて、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高めるとともに、再結晶温度を上げ、金合金線のループ高さを低くする効果があり、またＥｕの金属結合半径は他の希土類元素と比較して特に大きいため、細い線径（特に線径：２０μｍ未満）のボンディングワイヤ用金合金線に対して上記効果が非常に高いが、Ｅｕの含有量が３０ｐｐｍ以下ではフリーエアボールの加工硬化性が低いため初期接合性が低く、また強度が低いためＥ≧７５ＧＰａ、（σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、２％≦ＥＬ≦１０％の条件を満たすことが困難になって直進性と耐樹脂流れ性が低くなるので好ましくなく、一方、Ｅｕの含有量が１００ｐｐｍを越えるとボールボンディングの際に形成するフリーエアボールの表面に多量の酸化物が生成し、さらにフリーエアボールの底部中央に接合に寄与できない大きな引け巣が形成されるため、ボールボンディングの初期接合性が低下するので好ましくない。したがって、Ｅｕの含有量を３０越え〜１００ｐｐｍに定めた。
（ｅ）Ｂｅ：
Ｂｅは金属結合半径がＡｕの金属結合半径より小さく、やはりＡｕの結晶格子に歪みを与えて、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高め、上記のＣａおよびＥｕとともに、Ｂｅを含有する場合、再結晶温度を下げる効果を有することから、ループ高さを上げることができ、そのため適切なループ高さを実現できるので、必要に応じて添加するが、Ｂｅを０．１ｐｐｍ未満添加しても所定の効果が得られず、一方、Ｂｅを２０ｐｐｍを越えて含有させると、フリーエアボールの表面に多量の酸化物が生成し、さらにフリーエアボールの底部中央に接合に寄与できない大きな引け巣が形成されるため、ボールボンディングの初期接合性が低下し、さらに、ボール直上部及びボール部の結晶粒径の増大が生じて圧着ボール部の真円性が低下するので好ましくない。したがって、Ｂｅの含有量を０．１〜２０ｐｐｍに定めた。
（ｆ）Ｌａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｉ：
希土類元素であるＬａ、アルカリ土類金属であるＢａおよびＳｒ、周期律表５Ｂ族であるＢｉも、ボンディングワイヤ用金合金線の機械的強度ならびにフリーエアボールの加工硬化性を高めるとともに、再結晶温度を上げ、金合金線のループ高さを低くする効果があるため、必要に応じ添加するが、Ｌａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｉの少なくとも1種を３０ｐｐｍ未満含有させても所定の効果が得られず、一方、Ｌａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｉの少なくとも1種を１００ｐｐｍを越えて含有させるとボールボンディングの際に形成するフリーエアボールの表面に多量の酸化物が生成し、さらにフリーエアボールの底部中央に接合に寄与できない大きな引け巣が形成されるため、ボールボンディングの初期接合性が低下するので好ましくない。したがって、Ｌａ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｉの少なくとも1種の含有量を３０〜１００ｐｐｍに定めた。
（ｇ）Ａｇ：
Ａｇが１〜１０ｐｐｍ含有されても上記特性にほとんど影響を与えないので必要に応じて添加するが、しかし１０ｐｐｍを越えると初期接合性が低下する傾向が認められるので好ましくない。
［II］機械的特性
前述の成分組成を有するボンディングワイヤ用金合金線はいずれも高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するが、金合金線の０．２％耐力（Ｐａ）をσ０．２、ヤング率（Ｐａ）をＥ、破断伸び率をＥＬとすると、Ｅ≧７５ＧＰａ、（σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、２％≦ＥＬ≦１０％の条件を満たすようにボンディングワイヤ用金合金線を製造することにより、一層高い直進性および一層高い耐樹脂流れ性を有するようになる。
その理由は、Ｅ＜７５ＧＰａの場合、すなわちワイヤのヤング率が低い場合、ワイヤボンディング後のモールディングの際に、ボンディングされた金合金線が樹脂により大きく流され(すなわち樹脂流れが大きい)、その結果、隣接する金合金線が接触し、ショートする頻度が高くなり、半導体チップの歩留りが低下するからであり、σ０．２／Ｅが２．２×１０−３以上になると急激に直進性が向上するからであり、さらに破断伸び率が２％未満の場合、伸線後の金合金線が有する残留歪みが焼鈍後にも残るため直進性が低く、一方、破断伸び率が１０％より高い場合、Ｅ＜７５ＧＰａ、（σ０．２／Ｅ）＜２．２×１０−３となることが多く、直進性が低下あるいは樹脂流れが増大するからである。
この発明において、ボンディングワイヤ用金合金線の破断伸び率ＥＬ（％）、０．２％耐力σ０．２（Ｐａ）およびヤング率Ｅ（Ｐａ）の測定は、室温において、ボンディングワイヤ用金合金線を標点間距離：１００ｍｍ、引張り速度：１０ｍｍ／分の条件で引張り試験機により破断するまで引っ張ることにより行われる。
ここでひずみと引張り応力を以下のように定義する。
ひずみ＝ボンディングワイヤ用金合金線の伸び（ｍｍ）／１００ｍｍ、
引張り応力（Ｐａ）＝引張り荷重（Ｎ）／ボンディングワイヤ用金合金線の初期断面積（ｍ２）
破断伸び率をＥＬ（％）、０．２％耐力σ０．２（Ｐａ）およびヤング率Ｅ（Ｐａ）を以下のように定義する。
破断伸び率ＥＬ（％）＝破断したときのひずみ×１００＝［破断したときの伸び（ｍｍ）／１００（ｍｍ）］×１００
０．２％耐力σ０．２（Ｐａ）：ボンディングワイヤ用金合金線に０．２％の永久ひずみを与えた際の引張り応力（Ｐａ）
ヤング率Ｅ（Ｐａ）：引張り応力とひずみが正比例する範囲における、引張り応力とひずみの比、すなわち引張り応力（Ｐａ）／ひずみ
上述のように、この発明のボンディングワイヤ用金合金線は、初期接合性、接合信頼性、圧着ボールの真円性、直進性、耐樹脂流れ性が優れかつ低い比抵抗を有するので、この金合金線を使用してボンディングを行うと、半導体装置の歩留を向上させることができるなど産業上すぐれた効果をもたらすものである。
線径：５０μｍを有し、表１〜３に示される成分組成を有する金合金線素材を１ダイスによる減面率が４．８％で伸線加工することにより線径：１９μｍを有する金合金線を作製し、この金合金線を表４〜６に示される温度で焼鈍することにより本発明ボンディングワイヤ用金合金線（以下、本発明ワイヤという）１〜３４、比較ボンディングワイヤ用金合金線（以下、比較ワイヤという）１〜２０および従来ボンディングワイヤ用金合金線（以下、従来ワイヤという）１を製造し、半径：５０ｍｍの中間スプールに巻き取った。ここで、焼鈍および巻取り工程において、ワイヤの進路を変更させるために用いるシーブ（滑車）は全て半径：９ｍｍとした。中間スプールに巻き取られたワイヤを半径：２５ｍｍのスプールに２０００ｍ巻取り、ワイヤの先端１５ｍを捨て、ワイヤの破断伸び率ＥＬ、ヤング率（Ｐａ）Ｅ、０．２％耐力（Ｐａ）σ０．２を測定し、さらにσ０．２／Ｅを算出し、その結果を表４〜６に示した。さらにこれらワイヤの比抵抗を測定し、その結果を表４〜６に示した。これの各測定に際してサンプル数は５本とし、その平均値を求めた。前記ワイヤの比抵抗は、室温、標点間距離：５００ｍｍの条件で抵抗（Ω）をデジタルマルチメータで測定し、比抵抗（μΩｃｍ）＝抵抗（Ω）×ボンディングワイヤ用金合金線の断面積（ｃｍ２）／５０（ｃｍ）×１０６で求めた。
これら表１〜３に示される成分組成および表４〜６に示される機械的特性を有する本発明ワイヤ１〜３４、比較ワイヤ１〜２０および従来ワイヤ１をＫｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｆａ製のワイヤボンダー（マクサムプラス）にセットし、半導体ＩＣチップが搭載された基板に、
加熱温度：１５０℃、
ループ長さ：５ｍｍ、
ループ高さ：２２０μｍ、
圧着ボール径：３４μｍ、
圧着ボール高さ：８μｍ、
の条件でボンディングを行って、下記の測定を行うことにより直進性、初期接合性、圧着ボールの真円性についての評価を行った。
直進性評価：
パッドピッチ：４５μｍ間隔で各サンプルにつき１００００ループを作製し、隣のループ同士の接触する個所の数（接触数）を測定し、その結果を表４〜６に示すことにより直進性を評価した。
初期接合性評価：
各サンプルに付き１００００ループを作製しボールボンディング時に圧着ボールがＡｌパッドに接合していなかった回数（ボールリフト数という）を測定し、その結果を表４〜６に示すことにより初期接合性を評価した。
圧着ボールの真円性評価：
各サンプルにつき１００個の圧着ボールを観察し、すべて良好な場合は〇、１個でも不良が有る場合は×とし、その結果を表４〜６に示すことによりボールの真円性を評価した。
接合信頼性評価：
ボンディングしたサンプルを、１５０℃の空気中で１０００時間保管した後に、圧着ボール直上のループの曲がり(キンク)にツールを引っかけてプル試験(各サンプルにつき100個)を行った。プル試験での破断は、ネック部で破断するか、圧着ボールとＡｌパッドの接合界面で破断(ボールリフト)する。圧着ボールを観察し、全てネック部での破断の場合は○、1個でもボールリフトがある場合は×として評価した。
さらに、表１〜３に示される成分組成および表４〜６に示される機械的特性を有する本発明ワイヤ１〜３４、比較ワイヤ１〜２０および従来ワイヤ１について、ループ高さ、耐樹脂流れ性についての評価を行った。
ループ高さ：
表１〜３に示される成分組成および表４〜６に示される機械的特性を有する本発明ワイヤ１〜３４、比較ワイヤ１〜２０および従来ワイヤ１をＫｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｆａ製のワイヤボンダー（マクサムプラス）にセットし、リバースを行わずに、圧着ボール径：３４μｍ、圧着ボール高さ：８μｍ、ループ長さ：１ｍｍの条件でルーピングを行い、光学顕微鏡を用い、ループ最高部とＡｌパッド面の高さを測定し、その差をループ高さとして求め、その結果を表４〜６に示すことによりループ高さを評価した。
耐樹脂流れ性：
ループ長さ：３．５ｍｍの条件でボンディングした半導体ＩＣチップが搭載された基板を、モールディング装置を用いてエポキシ樹脂で封止した後、軟Ｘ線非破壊検査装置を用いて樹脂封止した半導体チップ内部をＸ線投影し、ワイヤ流れが最大の部分の流れ量を２０本測定し、その平均値をループ長さで除算した値（％）を樹脂流れと定義し、この樹脂流れを測定し、その結果を表４〜６に示すことにより耐樹脂流れ性を評価した。
Figure 2006351701
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表１〜６に示される結果から、本発明ワイヤ１〜３４は比抵抗が小さく、直進性、初期接合性、圧着ボールの真円性、接合信頼性および耐樹脂流れ性が良好であり、特に直進性、初期接合性、接合信頼性、圧着ボールの真円性および耐樹脂流れ性が良好であるに対し、比較ワイヤ１〜２０および従来ワイヤ１はこれら特性の少なくともいずれか一つは不良となることが分かる。

Claims (5)

  1. ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
    Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
    Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
    Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
    を含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線。
  2. ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
    Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
    Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
    Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、
    Ｂｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線。
  3. ＰｔおよびＰｄの内の１種または２種を合計で５００〜１０００ｐｐｍ未満、
    Ｉｒ：１〜１００ｐｐｍ、
    Ｃａ：３０越え〜１００ｐｐｍ、
    Ｅｕ：３０越え〜１００ｐｐｍを含有し、さらに、
    Ｂｅ：０．１〜２０ｐｐｍを含有し、さらに、
    Ｌａ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉの内の１種または２種以上を合計で３０〜１００ｐｐｍを含有し、残りがＡｕおよび不可避不純物からなる成分組成を有することを特徴とする高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線。
  4. さらにＡｇ：１〜１０ｐｐｍを含有することを特徴とする請求項１、２または３記載の高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線。
  5. ボンディングワイヤ用金合金線の０．２％耐力（Ｐａ）をσ０．２、ヤング率（Ｐａ）をＥ、破断伸び率をＥＬとすると、
    Ｅ≧７５ＧＰａ、
    （σ０．２／Ｅ）≧２．２×１０−３、
    ２％≦ＥＬ≦１０％、
    の条件を満たすことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の高い初期接合性、高い接合信頼性、圧着ボールの高い真円性、高い直進性、高い耐樹脂流れ性および低い比抵抗を有するボンディングワイヤ用金合金線。
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