JP2010123817A - ワイヤボンディング方法および電子装置とその製造方法 - Google Patents

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wire
bump
electrode
purity
bonding
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Takayoshi Matsumura
貴由 松村
Takeshi Miyakoshi
武 宮腰
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

【課題】ワイヤと電子部品との接合箇所におけるショート、剥離を防止して、確実な接続を可能とするワイヤボンディング方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るワイヤボンディング方法は、第１の電子部品に設けられた第１の電極２１上にバンプ２２を形成する工程と、バンプ２２と第２の電子部品に設けられた第２の電極３１とをワイヤ１１で接合する工程と、を有し、バンプ２２およびワイヤ１１は、各々Ａｕを含む材料にて形成され、且つ、バンプ２２を形成する材料のＡｕ純度が、ワイヤ１１を形成する材料のＡｕ純度よりも低くなるように設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤボンディング方法と、その方法を用いて製造される電子装置、および当該製造方法に関し、さらに詳細には、ＩＣチップ等の電子部品を実装基板へ実装する際に用いられるワイヤボンディング方法、並びに、当該ワイヤボンディング方法を用いて電子部品を実装基板へ実装して製造される電子装置および当該製造方法に関する。
従来より、ＩＣチップ等の電子部品の実装基板への実装方法として、ワイヤボンディング法が知られている。
当該ワイヤボンディング法は、電子部品を実装基板にダイボンディングフィルム等を介して接着した後、電子部品の表面周辺部に形成された電極パッドと、実装基板の接続端子とをＡｕ（金）ワイヤ等で電気的に接続する方法である。
近年、半導体集積回路の微細化に伴って、ＩＣチップが急速に小型化されてきている。このような小型のＩＣチップを確実に通電するためには、ワイヤボンディング法において、ＩＣチップ上に設けられた微小な電極パッドと、実装基板上に設けられた接続端子とを確実にワイヤ接続すると共に、ショート、剥離等を防止することが求められる。
ここで、電子部品と実装基板とを接続するワイヤの剥離防止を目的とする電子装置の製造方法に関する従来技術として、例えば、特許文献１に記載された方法等が提案されている。
特開２００８−２３５３１４号公報
ところで、特に、車のエンジン、ブレーキなどを制御するユニットに使用する車載用電子装置、あるいは、医療用電子装置は、当該装置の故障が人命に直結するため、特に高い信頼性が必要とされている。
しかし、通常のＡｕワイヤを使用したワイヤボンディング方法では、ワイヤ先端部に形成された圧着ボールと、電子部品のＡｌ（アルミニウム）パッド（電極）とが接合された箇所にＡｕ／Ａｌ合金層が生じ、当該合金層が時間の経過と共に成長する現象が問題となる。
すなわち、当該合金層は、隣接する接合箇所間で成長した合金層同士が接触してショートを発生させる原因になると共に、接合箇所の剥離の原因にもなり、電子装置の誤作動を発生させるため、その対策が課題となっている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ワイヤと電子部品との接合箇所におけるショート、剥離を防止して、確実な接続を可能とするワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
このワイヤボンディング方法は、第１の電子部品に設けられた第１の電極上にバンプを形成する工程と、前記バンプと第２の電子部品に設けられた第２の電極とをワイヤで接合する工程と、を有し、前記バンプおよび前記ワイヤは、各々Ａｕを含む材料にて形成され、且つ、前記バンプを形成する材料のＡｕ純度が、前記ワイヤを形成する材料のＡｕ純度よりも低いことを要件とする。
本発明によれば、ワイヤボンディング法において、ワイヤと電極との接合箇所に形成される合金層の経時的成長に起因して生じる隣接接合箇所間のショートおよび接合箇所の剥離を防止することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、ワイヤボンディング装置１の例を示す概略図である。図２は、電子部品２および実装基板３の例を示す概略図である。図３は、本発明の実施形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。図４は、本発明の実施形態に係る電子装置４の例を示す概略図である。図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る第１の電極２１とバンプ２２との接合箇所のＡｕ／Ａｌ合金層６を示す模式図であり、図５（ｂ）は、従来の実施形態に係る第１の電極２１とワイヤ１１（圧着ボール１１Ａ）との接合箇所のＡｕ／Ａｌ合金層５を示す模式図である。図６は、Ａｕ／Ａｌ合金層５および６における、高温放置時間と接合箇所の合金層径との相関図である。図７〜図９は、本発明の実施形態に係る電子装置４の他の例を示す概略図である。
先ず、従来の一般的なワイヤボンディング方法について説明する。
ワイヤボンディング装置１の概略構成を図１に示す。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤ１１が巻回されたワイヤフィーダ１２、ワイヤフィーダ１２に巻回されたワイヤ１１を電子部品２や実装基板３に供給すると共にワイヤ１１に振動および荷重を印加するキャピラリ１３、先端にキャピラリ１３が取り付けられ、超音波が印加されることによってキャピラリ１３を振動させる超音波ホーン１４、超音波ホーン１４を上下方向および水平方向に移動させ、また前記荷重を発生させる移動機構１５、超音波ホーン１４に超音波を印加する振動子１６を備える。
上記構成を備え、振動子１６によって超音波ホーン１４が軸方向に伸縮される結果、キャピラリ１３が超音波ホーン１４の軸方向に振動される。
次に、電子部品２および実装基板３の概略構成を図２（平面図）に示す。本実施形態では、電子部品２はＩＣチップである。ＩＣチップ２には、実装基板３と電気的に接続するための複数の第１の電極２１が設けられている。一例として、第１の電極２１はＡｌ（アルミニウム）を用いて形成される。
また、実装基板３には、前記電子部品２の複数の第１の電極２１にそれぞれ接続される複数の第２の電極（接続端子）３１が設けられている。一例として、第２の電極３１はＡｕ（金）を用いて形成される。
続いて、ワイヤボンディング装置１において、電子部品２の第１の電極２１と、実装基板３の第２の電極３１とを、ワイヤ１１で接続（電気的接合）するワイヤボンディング方法について説明する。概略方法を図１０に示す。
なお、あらかじめ電子部品２は、ダイボンディング等によって、実装基板３に固定された状態としている。
図１０（ａ）は、ＦＡＢ（Ｆｒｅｅ Ａｉｒ Ｂａｌｌ：圧着ボール）形成工程である。この工程では、キャピラリ１３で供給可能に支持されたＡｕワイヤ１１の先端部にトーチ１７から放電することによって、当該先端部に圧着ボール１１Ａを形成する。
次の図１０（ｂ）は、ファーストボンディング工程である。この工程では、電子部品２上の第１の電極２１に対し、キャピラリ１３によって所定荷重で圧着ボール１１Ａを押し付けた状態で、所定強度・所定時間の超音波を発振し、両者を合金化させることにより接合する。
次の図１０（ｃ）は、ループ形成工程である。この工程では、ワイヤ１１を供給しながらキャピラリ１３を移動することによって、ワイヤ１１を所定のループ形状に形成する。
次の図１０（ｄ）は、セカンドボンディング工程である。この工程では、実装基板３の第２の電極３１上に、キャピラリ１３によって所定荷重でワイヤ１１を押し付け、所定強度・所定時間の超音波を発振することにより接合する。
接合後にキャピラリ１３が上昇して、設定された長さにてワイヤ１１を切断し、次のボンディング位置に移動する。
このように、ワイヤボンディング方法は、図１０（ａ）〜（ｄ）の工程を１つのサイクルとして、当該サイクルを繰り返しながら実施される。なお、１サイクルの所要時間は０．１５［ｓ］程度である。各工程の詳細について、以下に説明する。
図１１にＦＡＢ形成工程、およびファーストボンディング工程の詳細を示す。
図１１（ａ）に示すように、キャピラリ１３から所定長さ突出しているワイヤ１１の先端部にトーチ１７から放電することによって、当該先端部にＦＡＢ（Ｆｒｅｅ Ａｉｒ Ｂａｌｌ：圧着ボール）１１Ａを形成する。一般的に、ワイヤ１１の形成材料として、純度９９％以上のＡｕ（金）が用いられる。
次いで、図１１（ｂ）に示すように、形成された圧着ボール１１Ａを、キャピラリ１３によってＡｌからなる第１の電極２１に押し付けて、所定荷重を印加しながら超音波で加振する。なお、超音波は振動子１６で発振し、超音波ホーン１４を介してキャピラリ１３を加振させる。このとき、超音波による加振時間は１０［ｍｓ］程度である。
その結果、図１１（ｃ）に示すように、Ａｕ／Ａｌ合金層５が形成されて、ワイヤ１１（圧着ボール１１Ａ）と第１の電極２１とが接合する。
図１２にループ形成工程の詳細を示す。同図中の破線は、キャピラリ１３の移動軌跡の例を示す。ファーストボンディング工程実施後より、設定されたループ形状に基づいてキャピラリ１３が移動して、キャピラリ１３の先端から供給されるワイヤ１１にくせをつけることにより所定のループ形状が形成され、その後、セカンドボンディング工程が実施される。
図１３に、セカンドボンディング工程の詳細を示す。図１３（ａ）は、ワイヤ１１が、実装基板３の第２の電極３１上に至る所定のループ形状に形成された状態である。この状態から、図１３（ｂ）に示すように、キャピラリ１３によって、ワイヤ１１を実装基板３上の第２の電極３１に所定荷重で当接させ、超音波で加振する。その結果、当接箇所においてワイヤ１１と第２の電極３１とが金属結合により接合する。
その後、キャピラリ１３を所定高さまで上昇させ（図１３（ｃ）参照）、ワイヤ１１を切断して（図１３（ｄ）参照）、セカンドボンディング工程が完了する。
上記の例に示されるワイヤボンディング方法によって、電子部品２の第１の電極２１と実装基板３の第２の電極３１との間のワイヤ１１による金属的（電気的）接合が行われる。
しかし、上記の従来のワイヤボンディング方法では、通常、ワイヤ１１に、高純度（純度９９％以上）のＡｕが用いられるため、ファーストボンディング工程において形成された圧着ボール１１Ａと第１の電極（Ａｌパッド）２１と間のＡｕ／Ａｌ合金層５が時間の経過と共に成長する課題が生じる。
より詳しくは、図１４に示すように、隣接する圧着ボール１１Ａと第１の電極（Ａｌパッド）２１との接合箇所間で、Ａｕ／Ａｌ合金層５同士（図１４（ａ）中の符号５Ａ、５Ｂ）が、時間の経過により成長して接触する状態となり（図１４（ｂ）中の符号５Ｃ）、当該隣接する接合箇所間でショートが発生し、電子装置の誤作動が発生する。また、この現象は、高温環境になる程、Ａｕ／Ａｌ合金層５の成長速度が大きくなり、短時間で不良（ショート）が起こる。
なお、一例として、第１の電極２１は一辺４５［μｍ］程度の矩形状であって、隣接する接合箇所間（第１の電極２１間）の距離は５［μｍ］程度である。
さらに、Ａｕ／Ａｌ合金層５は、カーケンドールボイドを発生させる原因となる。ここで、カーケンドールボイドとは、接触する異種金属原子の相互拡散速度の差異に基づいて形成される空孔であり、時間の経過と共に接合箇所に剥離を生じさせる原因となる。すなわち、この現象は、電子装置の導通不良を生じさせる原因の一つとなるものである。
したがって、特に高い信頼性が必要とされている、車載用電子装置、あるいは、医療用電子装置において、電子装置の誤作動を防止する対策が課題となっていた。
続いて、本発明の実施形態に係るワイヤボンディング方法について説明する。
一例として、前記従来の実施形態に係るワイヤボンディング方法で説明したワイヤボンディング装置１、電子部品（ＩＣチップ）２、実装基板３を用いて、本実施形態に係るワイヤボンディング方法を実施する場合について説明する。なお、実装基板３に電子部品２がダイボンディングされている状態から説明を行う。
図３（ａ）に示すように、電子部品２の第１の電極２１上にバンプ２２を形成する。
ここで、本実施形態に特徴的な構成として、バンプ２２を形成する材料、および、ワイヤ１１を形成する材料には、Ａｕを含む材料を用い、且つ、バンプ２２を形成する材料のＡｕ純度が、ワイヤを形成する材料のＡｕ純度よりも低くなるように、それぞれの材料を決定する。
より具体的には、ワイヤ１１を形成する材料のＡｕ純度が９９％以上１００％以下であり、バンプ２２を形成する材料のＡｕ純度が７５％以上９９％未満であることが好適である。一例として、本実施形態では、ワイヤ１１を形成する材料に、Ａｕ純度が９９．９９％の材料を用い、バンプ２２を形成する材料に、Ａｕ純度が８０％で、他の構成元素としてＡｇが２０％含まれる合金材料を用いている。なお、当該合金材料を形成するＡｕ以外の材料としては、Ａｇ、Ｐｄ等が挙げられ、圧着ボール１１Ａの形状を接合に適した球形状とすることができ、且つ形状にバラツキが生じない点で好適である。
さらに、本実施形態に特徴的な構成として、バンプ２２の形成方法として、接続用ワイヤ１１とは別に用意されたワイヤ状のＡｕを含む材料（バンプ形成用ワイヤ）の先端部に放電して形成したボール（圧着ボール）を第１の電極２１に当接させて所定荷重を印加しながら超音波加振することによって形成する方法を採用する。
より詳しくは、前述の従来のワイヤボンディング方法における図１０（ａ）および図１０（ｂ）で説明した方法と同じ方法によって、バンプ２２の形成が可能となる。すなわち、図１０（ａ）のＦＡＢ形成工程と同様にして、キャピラリ１３で供給可能に支持されたワイヤ（バンプ形成用ワイヤ）の先端部にトーチ１７から放電することによって、ワイヤ（バンプ形成用ワイヤ）の先端部に圧着ボールを形成する。
次いで、図１０（ｂ）のファーストボンディング工程と同様にして、電子装置２上の第１の電極２１に対し、キャピラリ１３によって所定荷重で圧着ボールを押し付けた状態で、所定強度・所定時間の超音波加振を行い、両者を合金化させることにより接合する。
次いで、接合後にワイヤ（バンプ形成用ワイヤ）を切断することによって、図３（ａ）に示すように、第１の電極２１上にバンプ２２が形成される。
このバンプ２２形成方法によれば、ワイヤボンディング装置１と同じ装置を用いて、ワイヤの種類を変更するのみで、ワイヤ１１の形成と、バンプ２２の形成と、の両方を行うことが可能となるため、特別な加工装置・工程を設ける必要がないため、製造プロセス上大きな効果が得られる。
もちろん、別の方法によって、第１の電極２１上に、バンプ２２を形成しても構わない。
次いで、図３（ａ）に続く工程として、図３（ｂ）に示すように、ワイヤ１１を用いてバンプ２２上にファーストボンディング工程が行われ、その後、図３（ｃ）に示すように、ループ形成工程を経て、図３（ｄ）に示すように、基板上の第２の電極３１にセカンドボンディング工程が行われた後、所定位置でワイヤ１１が切断される。前述の通り、ワイヤ１１には、バンプ２２を形成する材料よりもＡｕ純度が高い材料を用いる。
なお、これらの工程の実施方法は、前述の図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）（およびそれらの詳細図）で説明される実施方法と同様であり、説明を省略する。
以上に例示される工程を経て、図４に示す構造を有する本実施形態に係る電子装置４が形成される。
ここで、図５にファーストボンディング工程による接合箇所の概略断面図（模式図）を示す。図５（ａ）は、本実施形態に係るワイヤボンディング方法の場合であり、図５（ｂ）は、従来の実施形態に係るワイヤボンディング方法の場合である。ファーストボンディング工程において、従来の実施形態では、第１の電極２１上にワイヤ１１（圧着ボール１１Ａ）を直接、接合していた。その結果、接合箇所には前記不具合の原因となるＡｕ（高純度）／Ａｌ合金層５が形成される。
これに対し、本実施形態では、第１の電極２１上にＡｕ純度の低いワイヤ（バンプ形成用ワイヤ）を用いてバンプ２２を形成し、当該バンプ２２上にＡｕ純度の高いワイヤ１１を用いて接合を行う。その結果、バンプ２２と第１の電極２１との接合箇所には、Ａｕ（低純度）／Ａｌ合金層６が形成されるものの、従来のＡｕ（高純度）／Ａｌ合金層５において問題となっていた課題の解決が可能となる。
より具体的には、図６の高温放置時間と接合箇所の合金層径との相関図に示されるように、図５（ｂ）のＡｕ（高純度）／Ａｌ合金層５の場合（図６中のＡｕ純度が９９．９９％のデータで示される）、高温環境下に放置されると、時間の経過と共に、合金層が成長する結果となっているが、図５（ａ）のＡｕ（低純度）／Ａｌ合金層６の場合（図６中のＡｕ純度が８０％のデータで示される）、高温環境下において経時的な合金層成長が抑制される効果が得られている。
ちなみに、本実施形態におけるバンプ２２とワイヤ１１（圧着ボール１１Ａ）との接合箇所においては、両者が共にＡｕを含む材料であるため、Ａｕ／Ａｌ合金層の問題は生じない。
この結果から、本実施形態にかかる構成によれば、従来の実施形態における問題点であった、ファーストボンディング工程における接合箇所の合金層成長に起因する隣接接合箇所間のショート、の解決が可能となる。
この点に関して、ファーストボンディングの接合箇所における合金層成長の課題を解決するのみならば、従来のワイヤボンディング方法において接続用ワイヤ１１に低純度（例えば純度８０％）のＡｕワイヤを用いることによっても、当該合金層の成長を抑制することは可能と考えられる。しかしながら、低純度（例えば純度８０％）のＡｕワイヤは、高純度（例えば純度９９．９９％）のＡｕワイヤと比較して電気抵抗値が４倍程度大きいため、特に小型化が進む電子装置への適用は、短ワイヤ化、太線化等の対応が必要になる点で設計上の大きな制約となり、実用化を阻む課題となっている。
この課題に対しても、本実施形態に係るワイヤボンディング方法によれば、接続用ワイヤ１１として、高純度（例えば純度９９．９９％）のＡｕワイヤを用いることが可能となるため、合金層成長に起因する隣接圧着ボール間の合金層ショートの課題を解決した上で、低純度ワイヤの使用によるワイヤの抵抗値の増大という課題も同時に解決することが可能となる。
続いて、製造される電子装置の他の実施例を示す。
図７に示す電子装置４は、図４（正面断面図）に示す電子装置４と同様に、図３で説明した工程順で製造されるものであるが、実装基板３上の第２の電極３１の位置が、電子部品２の第１の電極２１上に形成されるバンプ２２よりも高い位置に設けられる場合の例である。
図８に示す電子装置４は、いわゆる逆ボンディングの工程順で製造される場合の例である。より具体的には、前述の図３（ａ）に示す工程すなわち電子部品２の第１の電極２１上にバンプ２２を形成する工程まで実施した後、ワイヤ１１（圧着ボール１１Ａ）と実装基板３上の第２の電極３１とを接合し（逆ボンディングにおけるファーストボンディング工程）、その後、ワイヤ１１とバンプ２２とを接合する（逆ボンディングにおけるセカンドボンディング工程）手順によって、製造される場合の例である。
つまり、圧着ボール１１Ａの接合位置が、図４の電子装置４においてはバンプ２２上であったのに対し、本実施形態の電子装置４においては第２の電極３１上となる。なお、構成部材の形成材料については、図３で説明した場合と同様であり、説明を省略する。
図９に示す電子装置４は、図８に示す電子装置４と同様に逆ボンディングの工程順で製造される場合の例であって、且つ、図７に示す電子装置４と同様に実装基板３上の第２の電極３１の位置が、電子部品２の第１の電極２１上に形成されるバンプ２２よりも高い位置に設けられる場合の例である。
以上、説明した通り、本実施形態に係るワイヤボンディング方法によれば、前述の問題点である、高純度Ａｕワイヤと金属（Ａｌ）パッドとの接合箇所に形成されるＡｕ／Ａｌ合金層の経時的成長に起因して生じる隣接接合箇所間のショートおよび接合箇所の剥離の課題と、その一方で、Ａｕ／Ａｌ合金層の成長を抑制し得る低純度Ａｕワイヤを使用しようとすると、小型化が進む電子装置への適用に関し、短ワイヤ化、太線化等の点で設計上の大きな制約となってしまう課題と、を同時に解決することが可能となる。
その結果、本実施形態に係るワイヤボンディング方法により製造される電子装置およびその製造によれば、ワイヤボンディングによる接合箇所において、ショート、剥離の発生を抑制することが可能となり、特に、高温環境下で使用される電子装置、あるいは、高度の信頼性が要求される電子装置において、非常に高い信頼性を確保することが可能となる。
なお、ワイヤボンディング接続による電子装置を例にとり説明をしたが、本発明の技術的思想を、フリップチップ接続による電子装置等に適用することももちろん可能である。
ワイヤボンディング装置の例を示す概略図である。 電子部品および実装基板の例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の例を示す概略図である。 本発明の実施形態および従来の実施形態において形成されるそれぞれのＡｕ／Ａｌ合金層を示す模式図である。 高温放置時間と接合箇所の合金層径との相関図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の他の例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る電子装置の他の例を示す概略図である。 従来の実施形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 従来の実施形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 従来の実施形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 従来の実施形態に係る電子装置の製造方法の例を説明するための説明図である。 従来の実施形態に係るワイヤボンディング方法における課題を説明するための説明図である。
符号の説明
１ ワイヤボンディング装置
２ 電子部品
３ 実装基板
４ 電子装置
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ Ａｕ（高純度）／Ａｌ合金層
６ Ａｕ（低純度）／Ａｌ合金層
１１ ワイヤ（接続用ワイヤ）
１１Ａ 圧着ボール
１３ キャピラリ
１７ トーチ
２１ 第１の電極
２２ バンプ
３１ 第２の電極

Claims (6)

  1. 第１の電子部品に設けられた第１の電極上にバンプを形成する工程と、
    前記バンプと第２の電子部品に設けられた第２の電極とをワイヤで接合する工程と、を有し、
    前記バンプおよび前記ワイヤは、各々Ａｕを含む材料にて形成され、且つ、前記バンプを形成する材料のＡｕ純度が、前記ワイヤを形成する材料のＡｕ純度よりも低いこと
    を特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 電子部品に設けられた第１の電極上にバンプを形成する工程と、
    前記バンプと実装基板に設けられた第２の電極とをワイヤで接合する工程と、を有し、
    前記バンプおよび前記ワイヤは、Ａｕを含む材料にて形成され、且つ、前記バンプを形成する材料のＡｕ純度が、前記ワイヤを形成する材料のＡｕ純度よりも低いこと
    を特徴とする電子装置の製造方法。
  3. 前記バンプを形成する材料のＡｕ純度が７５％以上９９％未満であり、
    前記ワイヤを形成する材料のＡｕ純度が９９％以上１００％以下であること
    を特徴とする請求項２記載の電子装置の製造方法。
  4. 前記バンプを形成する工程は、ワイヤ状のＡｕを含む材料の先端部に放電して形成したボールを前記第１の電極に当接させて荷重を印加しながら超音波加振することによって該バンプを形成する工程を備えること
    を特徴とする請求項２または請求項３記載の電子装置の製造方法。
  5. 前記バンプを形成するＡｕを含む材料には、ＡｇもしくはＰｄの少なくとも一つが含まれること
    を特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電子装置の製造方法。
  6. 電子部品の第１の電極上に設けられたバンプと、
    前記バンプと実装基板に設けられた第２の電極とを接合するワイヤと、を備え、
    前記第２の電極および前記バンプは、Ａｕを含む材料にて形成され、且つ、前記バンプを形成する材料のＡｕ純度が、前記第２の電極を形成する材料のＡｕ純度よりも低いこと
    を特徴とする電子装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7187127B2 (ja) 2019-04-09 2022-12-12 株式会社カイジョー 絶縁被覆線の接合方法、接続構造、絶縁被覆線の剥離方法及びボンディング装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI395313B (zh) 2012-11-07 2013-05-01 Wire technology co ltd 銲球凸塊結構及其形成方法
DE102017114771B4 (de) * 2017-06-29 2022-01-27 Pac Tech - Packaging Technologies Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Drahtverbindung sowie Bauelementanordnung mit Drahtverbindung
CN117641722A (zh) * 2022-08-19 2024-03-01 长鑫存储技术有限公司 半导体封装基板及其制造方法、半导体封装结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144717A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体素子の接続構造および接続方法
JP2004281491A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2005294874A (ja) * 2005-07-06 2005-10-20 Nippon Steel Corp ワイヤをウェッジ接合した半導体装置及び金合金ボンディングワイヤ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6295729B1 (en) * 1992-10-19 2001-10-02 International Business Machines Corporation Angled flying lead wire bonding process
JP3328135B2 (ja) * 1996-05-28 2002-09-24 田中電子工業株式会社 バンプ形成用金合金線及びバンプ形成方法
US5926694A (en) * 1996-07-11 1999-07-20 Pfu Limited Semiconductor device and a manufacturing method thereof
DE69739125D1 (de) * 1996-10-01 2009-01-02 Panasonic Corp Kapillare zum Drahtverbinden zur Herstellung von Höckerelektroden
TW587296B (en) * 1998-10-28 2004-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Working method and apparatus
JP2000323534A (ja) * 1999-05-13 2000-11-24 Sony Corp 半導体素子の実装構造及び実装方法
JP3382918B2 (ja) * 2000-05-31 2003-03-04 田中電子工業株式会社 半導体素子接続用金線
TW465064B (en) * 2000-12-22 2001-11-21 Advanced Semiconductor Eng Bonding process and the structure thereof
JP2005251919A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Shinkawa Ltd バンプボンディング装置及びバンプ不着検出方法
JP2005259915A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Nec Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
MY139238A (en) * 2004-09-30 2009-09-30 Tanaka Electronics Ind Wire bumping material
US7847398B2 (en) * 2007-08-01 2010-12-07 Amkor Technology, Inc. Semiconductor device having a stacked bump to reduce kirkendall voids and or cracks and method of manufacturing
JP2009158750A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Fujifilm Corp ワイヤボンディング方法及び半導体装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10144717A (ja) * 1996-11-12 1998-05-29 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体素子の接続構造および接続方法
JP2004281491A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2005294874A (ja) * 2005-07-06 2005-10-20 Nippon Steel Corp ワイヤをウェッジ接合した半導体装置及び金合金ボンディングワイヤ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7187127B2 (ja) 2019-04-09 2022-12-12 株式会社カイジョー 絶縁被覆線の接合方法、接続構造、絶縁被覆線の剥離方法及びボンディング装置

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