JP2017048432A - Copper alloy fine wire for ball bonding - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper alloy bonding wire without flexure of a tail wire capable of preventing the tail wire from bending in a capillary or a tip of the wire from folding when the wire is drawn up and cut immediately after second conjugation in a ball bonding method used for first conjugation of a copper bonding wire and an electrode in an IC chip.SOLUTION: There is provided a copper alloy fine wire for ball bonding containing Ni in a copper-phosphorus alloy and having a component composition consisting of Ni of 0.02 to 2 mass%, P of 5 to 800 mass.ppm and other base metal elements of less than 100 mass.ppm in total and the balance Cu.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体装置に用いられるICチップ電極と外部リード等の基板の接続に好適なボールボンディング用銅合金細線に関し、特に15μm以下の極細線でもテールワイヤが屈曲しない銅合金細線に関する。 The present invention relates to a copper alloy fine wire for ball bonding suitable for connecting an IC chip electrode used in a semiconductor device and a substrate such as an external lead, and more particularly to a copper alloy fine wire in which a tail wire is not bent even with an extra fine wire of 15 μm or less.

一般に、銅ボンディングワイヤと電極との第一接合にはボールボンディングと呼ばれる方式が、銅ボンディングワイヤと半導体用回路配線基板上の配線とのウェッジ接合にはウェッジ接合と呼ばれる方式が、それぞれ用いられる。第一接合では、エレクトロン・フレーム・オフ(EFO)方式によってトーチ電極からワイヤの先端にアーク入熱を与えることでワイヤの先端にフリーエアーボール(FAB)と呼ばれる真球を形成させる。そして、150〜300℃の範囲内で加熱したアルミパッド上へこのFABをキャピラリで押圧しながら超音波を印加してボンディングワイヤとアルミパッドとを接合させる。 Generally, a method called ball bonding is used for the first bonding between a copper bonding wire and an electrode, and a method called wedge bonding is used for wedge bonding between a copper bonding wire and a wiring on a semiconductor circuit wiring board. In the first joining, a true sphere called a free air ball (FAB) is formed at the tip of the wire by applying arc heat from the torch electrode to the tip of the wire by an electron frame off (EFO) method. Then, an ultrasonic wave is applied to the aluminum pad heated within the range of 150 to 300 ° C. while pressing the FAB with a capillary to bond the bonding wire and the aluminum pad.

次いで、ボンディングワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、リードに向かってループを描きながらウェッジ接合地点にキャピラリを移動する。図示によって説明すると、キャピラリによるウェッジ接合では、図1に示すように、ボンディングワイヤ(1)がキャピラリ(2)によってリード(3)にウェッジ接合される。この際、ウェッジ接合されたボンディングワイヤ(1)の端部はキャピラリ(2)の先端部によって押し潰される。図2に示すように、接合箇所のワイヤ端面の面積はワイヤ径よりも細くなっている。そして、この接合箇所からボンディングワイヤ(1)が切り離される。これは、キャピラリ(2)の上部にあるワイヤクランパ(4)によってボンディングワイヤ(1)を掴んで上方に引き上げると、図3に示すように、リード(3)との接合個所におけるボンディングワイヤ(1)の先端部分でワイヤが簡単に切れるようになっている。 Next, the capillary is raised while feeding out the bonding wire, and the capillary is moved to the wedge bonding point while drawing a loop toward the lead. Explaining by way of illustration, in wedge bonding using a capillary, as shown in FIG. 1, a bonding wire (1) is wedge-bonded to a lead (3) by a capillary (2). At this time, the end of the wedge-bonded bonding wire (1) is crushed by the tip of the capillary (2). As shown in FIG. 2, the area of the wire end surface at the joint location is thinner than the wire diameter. Then, the bonding wire (1) is cut off from the joint location. When the bonding wire (1) is grasped by the wire clamper (4) at the upper part of the capillary (2) and pulled upward, as shown in FIG. 3, the bonding wire (1 at the junction with the lead (3) is shown. ) Can be easily cut at the tip.

次いで、図示は省略するが、キャピラリを第一接合地点に移動する。そして、放電トーチによってスパーク放電し、ボンディングワイヤの先端に溶融ボール(FAB)を形成し、ボンディングワイヤとアルミパッドとを第一接合させる。このようなボンディングサイクルを繰り返し、ボンディングワイヤ(1)を介してパッドとリード(3)との間を順次接続していく。 Next, although not shown, the capillary is moved to the first joining point. Then, a spark discharge is performed by a discharge torch, a molten ball (FAB) is formed at the tip of the bonding wire, and the bonding wire and the aluminum pad are first bonded. Such bonding cycle is repeated, and the pad and the lead (3) are sequentially connected through the bonding wire (1).

ところが、リン(P)を10〜500ppmおよび残部が純度99.9%以上の銅(Cu)などからなる銅合金ボンディングワイヤでは、均質な機械特性を得ることが困難であった(特開平7−122564号公報)。そのためボンディングワイヤ(1)を第二接合した後、ワイヤクランパ(4)を閉じたままキャピラリ(2)とワイヤクランパ(4)とを上昇させてワイヤを切断すると、図4に示すように、ボンディングワイヤ先端が屈曲したり、ひどい場合には、ボンディングワイヤがキャピラリ内でZ字状に屈曲したりすることがあった。 However, it is difficult to obtain uniform mechanical properties with a copper alloy bonding wire composed of 10 to 500 ppm of phosphorus (P) and the balance of copper (Cu) having a purity of 99.9% or more (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 7- No. 122564). Therefore, after the bonding wire (1) is second bonded, the capillary (2) and the wire clamper (4) are lifted while the wire clamper (4) is closed, and the wire is cut as shown in FIG. When the tip of the wire is bent or severe, the bonding wire may be bent in a Z shape within the capillary.

そのため、従来は、第二接合後に上方へボンディングワイヤを(ごくわずか)引っ張ることによってボンディングワイヤに減径部分を増長させ、ワイヤクランパをいったん開とし、そしてワイヤクランパを閉として再度ワイヤを(強く)引っ張るボンダーの改良によってボンディングワイヤを該減径部分から切断して(特開2007−66991号公報(後述する特許文献1))ボンディングワイヤの機械的性質の不具合を解決していた。 Therefore, conventionally, after the second bonding, the diameter of the bonding wire is increased by pulling the bonding wire upwards (slightly), the wire clamper is opened, the wire clamper is closed, and the wire is tightened again. The bonding wire was cut from the reduced diameter portion by improving the pulling bonder (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-66991 (Patent Document 1 described later)) to solve the problem of the mechanical properties of the bonding wire.

銅ボンディングワイヤでも線径が25μmと太い場合は、このようなJの字状に変形したワイヤはほとんど見当たらなかった。しかし、ボンディングワイヤの線径が20μmを切り、細くなり、かつ、ボンディングスピードを速くしようとすると、上記のようなボンダーの改良が採用できず、Jの字状に変形したワイヤが顕在化しはじめた。 When the wire diameter was as thick as 25 μm even with the copper bonding wire, such a wire deformed into a J-shape was hardly found. However, when the wire diameter of the bonding wire is reduced to 20 μm, and it is attempted to increase the bonding speed, the bonder improvement as described above cannot be adopted, and the wire deformed into a J-shape has started to appear. .

ボンディングワイヤにこのようなJの字状に変形した先端部分が存在すると、ループを描いた時にループ形状を歪めてしまう。また、スパーク電流がボンディングワイヤの先端にうまく当たらなかったり、溶融ボールの中心がずれたりするため、FABによる扁平な異形ボールの原因となることがある。また、Jの字状の変形がひどくなると、従来でもみられるようなZの字状の変形となってしまい、キャピラリ詰まりの原因になっていた。 If the bonding wire has such a tip portion deformed in a J shape, the loop shape is distorted when the loop is drawn. Further, since the spark current does not strike the tip of the bonding wire well or the center of the molten ball is shifted, it may cause a flat deformed ball due to FAB. Further, when the J-shaped deformation becomes severe, the Z-shaped deformation as seen in the prior art becomes a cause of clogging of the capillary.

他方、99.99wt%以上の高純度無酸素銅にリン(P)を添加すると、リン(P)が350℃の酸化物を形成して銅(Cu)の脱酸作用をするので、第一接合におけるFAB形成時の表面酸化を防止し、清浄な真球形状が得られることが知られている(特開昭62−80241号公報)。また、リン(P)は多結晶の高純度銅(Cu)中を素早く拡散し(P.SPINDLERら、ETALLURGICAL TRANSACTIONS A誌,1978年6月、9A巻763頁)、その表面に偏析しやすい(I. N. SERGEEVら、Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics誌、2008年10月、72巻10号1388頁)ことも知られている。 On the other hand, when phosphorus (P) is added to high-purity oxygen-free copper of 99.99 wt% or more, phosphorus (P) forms an oxide at 350 ° C. and deoxidizes copper (Cu). It is known that surface oxidation at the time of FAB formation in bonding is prevented, and a clean true spherical shape is obtained (Japanese Patent Laid-Open No. 62-80241). Phosphorus (P) diffuses quickly in polycrystalline high-purity copper (Cu) (P. SPINDLER et al., ETALLURGICAL TRANSACTIONS A, June 1978, Vol. 9A, page 763), and is easily segregated on the surface ( I. N. SERGEEV et al., Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, October 2008, Vol. 72, No. 10, page 1388).

なお、純度99.99wt%(4N)以上の高純度銅とは、H,N,C,O等のガス成分を除いた金属成分全体に対する銅の純度を重量で表示した百分率割合における「9」の個数が4個のものをいう。通常は高純度銅中に高価な貴金属成分が含まれないので、純度99.99wt%以上の高純度銅とは、銅(Cu)以外の卑金属元素の総量が100質量ppm未満のものをいう。また、通常、高純度銅の定義からガス成分は除かれる(青木庄司ら、銅と銅合金誌、2003年1月、第42巻第1号21頁)。他方、酸素等のガス成分がボンディングワイヤ中に高濃度で存在すると、ボンディングワイヤのFABに悪影響を与えるといわれている。 Note that high purity copper having a purity of 99.99 wt% (4N) or higher is “9” in a percentage ratio in which the purity of copper with respect to the entire metal component excluding gas components such as H, N, C, and O is expressed by weight. Means the number of four. Usually, since an expensive noble metal component is not contained in high-purity copper, the high-purity copper having a purity of 99.99 wt% or more refers to one having a total amount of base metal elements other than copper (Cu) of less than 100 mass ppm. In addition, the gas component is usually excluded from the definition of high-purity copper (Shoji Aoki et al., Journal of Copper and Copper Alloy, January 2003, Vol. 42, No. 1, page 21). On the other hand, if a gas component such as oxygen is present in the bonding wire at a high concentration, it is said that the FAB of the bonding wire is adversely affected.

このため、高純度銅中にガス成分をコントロールしたとする特許出願は多数ある。例えば、特開昭61−20693号公報の明細書には、「これら添加元素は、合金中のH,O,N,Cを固定し、H,O,N及びCOガスの発生を抑制する。」と記載されている(同公報2ページ右上欄12〜14行)。同様に特開2003−225705号公報では、銅ボンディング線ビッカース硬度(Hv)は、軟質銅線のイニシャルボールのビッカース硬度を線径ごとに測定したところ、銅材中に存在する酸素、炭素、窒素、硫黄のガス成分量と相関があることから「99.98重量%以上の銅を素材とし、断面積を0.01mm以下になるように展延加工され、焼鈍調質後の銅材中に存在する酸素、炭素、窒素、硫黄のガス成分合計量が0.005重量%以下とする軟質銅材の加工方法において、上記展延工程で使用する潤滑液として、油分と界面活性剤の合計量で0.02重量%以下の水溶液を採用することを特徴とする軟質銅材の加工方法」が開示されている。 For this reason, there are many patent applications in which gas components are controlled in high-purity copper. For example, in the specification of Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-20893, “These additive elements fix H, O, N, and C in the alloy and generate H 2 , O 2 , N 2, and CO gas. (Suppressed) "(right top column, pages 12 to 14 of the same publication, page 2). Similarly, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-225705, the copper bonding wire Vickers hardness (Hv) is determined by measuring the Vickers hardness of the initial ball of a soft copper wire for each wire diameter, oxygen, carbon, nitrogen present in the copper material. Since there is a correlation with the amount of gas component of sulfur, “99.98% by weight or more of copper is used as a raw material, and the cross-sectional area is processed to be 0.01 mm 2 or less. In the processing method of the soft copper material in which the total amount of oxygen, carbon, nitrogen and sulfur gas components present in the steel is 0.005% by weight or less, as the lubricating liquid used in the spreading step, the sum of the oil and the surfactant A processing method of a soft copper material characterized by employing an aqueous solution of 0.02% by weight or less in an amount ”is disclosed.

また、4N以上の高純度銅地金に含まれない塩素を規定した出願もされている(特開2008−153625号公報、特開2011−3745号公報)。 There are also applications that specify chlorine not included in high purity copper ingots of 4N or higher (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2008-153625 and 2011-3745).

他方、高純度銅−リン合金に添加元素としてニッケル(Ni)を添加した特許出願は多数存在する。例えば、特開昭61−20693号公報の特許請求の範囲(1)には、Ni、P等24元素(希土類元素も一つとした)「から選択された1種又は2種以上の元素を0.001〜2重量%含有し、残部が実質的に銅であるボンディングワイヤー」が開示されている。また、特開昭61−52333号公報の特許請求の範囲(1)には、銀(Ag)等7個の「(第1添加元素群)から選択された1種又は2種以上の元素を0.001重量%以上、0.1重量%未満含有し、かつ」Ni、Pd、Pt、Au、P等22元素の「(第2添加元素群)から選択された1種又は2種以上の元素を0.001〜2重量%含有し、残部が実質的に銅であるボンディングワイヤー」2重量%含有し、残部が実質的に銅であるボンディングワイヤー」も開示されている。 On the other hand, there are many patent applications in which nickel (Ni) is added as an additive element to a high purity copper-phosphorus alloy. For example, in claim (1) of Japanese Patent Laid-Open No. 61-20893, one or more elements selected from 24 elements (including one rare earth element) such as Ni, P, etc. 0.001 to 2% by weight, and the balance being substantially copper "is disclosed. Further, in claim (1) of JP-A-61-52333, one or more elements selected from seven “(first additive element group) such as silver (Ag)” are included. 0.001% by weight or more and less than 0.1% by weight, and one or more selected from “(second additive element group)” of 22 elements such as “Ni, Pd, Pt, Au, P” There is also disclosed a “bonding wire containing 0.001 to 2% by weight of an element and the balance being substantially copper” and “a bonding wire containing 2% by weight and the balance being substantially copper”.

また、特開2010−171235号公報(後述する特許文献2)の請求項2と請求項5には、「リン(P)添加によりボンディングワイヤのイニシャルボールの室温硬さをリン(P)を除く純度が同等以上の銅合金よりも低下させ、かつそのリン以外の金属元素の総量がリン(P)の含有量以下であ」り、かつ、「銅(Cu)中のリン(P)以外の金属元素がPt,Au,Ag,Pd,Ca,Fe,Mn,Mg,Ni,Al,PbおよびSiの内のいずれか1種または2種以上であることを特徴とする高純度ボールボンディング用銅合金ワイヤ」が開示されている。 Further, in claims 2 and 5 of JP 2010-171235 A (Patent Document 2 described later), “the addition of phosphorus (P) excludes phosphorus (P) from the room temperature hardness of the initial ball of the bonding wire. The purity is lower than that of a copper alloy of equivalent or higher, and the total amount of metal elements other than phosphorus is equal to or less than the content of phosphorus (P), and “other than phosphorus (P) in copper (Cu)” Copper for high-purity ball bonding, wherein the metal element is one or more of Pt, Au, Ag, Pd, Ca, Fe, Mn, Mg, Ni, Al, Pb and Si An “alloy wire” is disclosed.

また、特開平01−290231号公報(後述する特許文献3)の特許請求の範囲(2)には、「S、SeおよびTeの総含有量を1.0ppm以下とした高純度無酸素銅に、少なくともSiを1.0ppm添加し、さらに」Ni、P等8元素の「1種または2種以上をSiと総計で1.0〜500ppm添加したことを特徴とする半導体装置用銅合金極細線」が開示され、その本発明実施例17には、「合金成分および含有量(ppm)がSi:132 Ni:28 P:76」を添加して直径:25μmを有する銅合金細線を製造した旨が示されている。 Further, in claim (2) of Japanese Patent Laid-Open No. 01-290231 (Patent Document 3 to be described later), “High purity oxygen-free copper having a total content of S, Se and Te of 1.0 ppm or less is included. Further, at least 1.0 ppm of Si is added, and further 8 elements such as Ni, P, etc. are added, and one or more of them are added in a total amount of 1.0 to 500 ppm with Si. In Example 17 of the present invention, “alloy component and content (ppm) of Si: 132 Ni: 28 P: 76” was added to produce a copper alloy fine wire having a diameter of 25 μm. It is shown.

これらのガス成分をコントロールした高純度銅の先行技術および高純度銅−リン合金関連の先行技術は、材料費が安価で、ボール接合形状、ワイヤ接合性等に優れ、ループ形成性も良好であり、量産性にも優れた半導体素子用銅系ボンディングワイヤを提供することを目的としている。しかし、ボンディングワイヤ表面にリン(P)の濃化層を有したりするだけでは、細いボンディングワイヤではワイヤ自体の機械的性質が不安定になり、上述したテールワイヤが屈曲したり、ワイヤ先端が屈曲したりすることは解消されないままであった。 Prior art of high-purity copper and high-purity copper-phosphorus alloy related technology that controlled these gas components are low in material cost, excellent in ball joint shape, wire bondability, etc., and in loop formation. An object of the present invention is to provide a copper-based bonding wire for semiconductor elements that is excellent in mass productivity. However, simply having a phosphorous (P) enriched layer on the surface of the bonding wire makes the mechanical properties of the wire itself unstable with a thin bonding wire, causing the tail wire to bend or the tip of the wire to be Bending remains unresolved.

特開2007−66991号公報JP 2007-66991 A 特開2010−171235号公報JP 2010-171235 A 特開2010−171235号公報JP 2010-171235 A

本発明は、第二接合後にワイヤをそのまま上方に引き上げて切断する際にテールワイヤがキャピラリ内で屈曲したり、ワイヤ先端が屈曲したりする課題を解決するためになされたものであり、銅−リン合金にニッケル(Ni)を含有させることによってテールワイヤがJの字状に屈曲しない銅合金ボンディングワイヤを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problem that the tail wire is bent in the capillary or the tip of the wire is bent when the wire is pulled up and cut after the second bonding. It is an object of the present invention to provide a copper alloy bonding wire in which a tail wire does not bend in a J shape by adding nickel (Ni) to a phosphorus alloy.

本発明の課題を解決するためのボールボンディング用銅合金細線の一つは、ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなることを特徴とする。 One of the copper alloy fine wires for ball bonding for solving the problems of the present invention is that nickel (Ni) is 0.02 mass% to 2 mass%, phosphorus (P) is 5 mass ppm to 800 mass ppm, The total amount of other base metal elements is less than 100 ppm by mass and the balance is copper (Cu).

また、本発明の課題を解決するためのボールボンディング用銅合金細線の一つは、ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなる銅合金芯材にパラジウム(Pd)延伸層が被覆されていることを特徴とする。 One of the copper alloy fine wires for ball bonding for solving the problems of the present invention is that nickel (Ni) is 0.02 mass% or more and 2 mass% or less, and phosphorus (P) is 5 mass ppm or more and 800 mass ppm. Hereinafter, a palladium (Pd) stretched layer is coated on a copper alloy core material having a total amount of other base metal elements of less than 100 mass ppm and the balance copper (Cu).

また、本発明の課題を解決するためのボールボンディング用銅合金細線の一つは、ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなる銅合金芯材にパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層が被覆されていることを特徴とする。 One of the copper alloy fine wires for ball bonding for solving the problems of the present invention is that nickel (Ni) is 0.02 mass% or more and 2 mass% or less, and phosphorus (P) is 5 mass ppm or more and 800 mass ppm. In the following, the total amount of other base metal elements is less than 100 ppm by mass and the copper alloy core material composed of the remaining copper (Cu) is coated with a palladium (Pd) stretched layer and a gold (Au) thin stretched layer. .

本発明の実施態様項の一つは、上記ニッケル(Ni)の上限が1質量%以下であることを特徴とする。 One of the embodiments of the present invention is characterized in that the upper limit of the nickel (Ni) is 1% by mass or less.

また、本発明の実施態様項の一つは、上記リン(P)の上限が200質量ppm以下であることを特徴とする。 One of the embodiment items of the present invention is characterized in that the upper limit of the phosphorus (P) is 200 ppm by mass or less.

また、本発明の実施態様項の一つは、上記ボールボンディング用銅合金細線の3発明の内のいずれかの発明が、上記ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までがパラジウム(Pd)または白金(Pt)に置換されていることを特徴とする。 In addition, one of the embodiments of the present invention is that any one of the three inventions of the copper alloy fine wire for ball bonding is 30% by mass when the nickel (Ni) content is 100% by mass. The above is substituted with palladium (Pd) or platinum (Pt).

また、本発明の実施態様項のもう一つは、上記ボールボンディング用銅合金細線の3発明の内のいずれかの発明が、上記ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までが金(Au)または銀(Ag)に置換されていることを特徴とする。 Another aspect of the present invention is that, according to any of the three inventions of the copper alloy fine wire for ball bonding, 30 masses when the nickel (Ni) content is 100 mass%. % Is substituted with gold (Au) or silver (Ag).

本発明において、「延伸層」および「薄延伸層」は、一般的にボンディングワイヤの断面および銅合金芯材が完全な円であるとし、銅合金芯材の外側のリングにパラジウム(Pd)層、またはパラジウム(Pd)層および金(Au)層が均一に被覆・縮径されていると仮定して算出した理論的な層をいう。よって、「延伸層」および「薄延伸層」の表現は、必ずしも実際の表面形態を正確に表現したものとは言えないが、ボンディングワイヤの表面からパラジウム(Pd)および金(Au)の微粒子がオージェ分析等によって検出される深さ方向の範囲を便宜的に厚さが存在する「層」で表現したものである。本発明のボンディングワイヤでは膜厚が極めて薄いためボンディングワイヤの表面から高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−AES)によって検出されれば、「延伸層」や「薄延伸層」が存在するとした。 In the present invention, the “stretched layer” and the “thin stretched layer” are generally assumed that the cross section of the bonding wire and the copper alloy core material are complete circles, and the palladium (Pd) layer is formed on the outer ring of the copper alloy core material. Or a theoretical layer calculated on the assumption that the palladium (Pd) layer and the gold (Au) layer are uniformly coated and reduced in diameter. Therefore, the expression of “stretched layer” and “thin stretched layer” is not necessarily an accurate representation of the actual surface morphology, but fine particles of palladium (Pd) and gold (Au) are formed from the surface of the bonding wire. The range in the depth direction detected by Auger analysis or the like is expressed as a “layer” having a thickness for convenience. Since the bonding wire of the present invention is extremely thin, if it is detected from the surface of the bonding wire by high frequency inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-AES), it is assumed that there are “stretched layer” and “thin stretched layer”. .

本発明のボールボンディング用銅合金細線において、6Nから4Nの高純度銅合金母材中に、通常は、酸素が0.2質量ppm以上50質量ppm以下含まれる。これらの酸素量は、銅合金母材を再溶解・鋳造、一次伸線、中間熱処理、二次伸線、最終熱処理、保管等しても、本発明の銅合金組成ではほとんど変化しない。酸素が銅(Cu)マトリックス中に含まれると、卑金属元素が酸化物を形成しやすくなるので、酸素は10質量ppm以下、より好ましくは50質量ppm以下とできるだけ少ないことが好ましい。 In the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, oxygen is usually contained in the high purity copper alloy base material of 6N to 4N in an amount of 0.2 mass ppm to 50 mass ppm. These amounts of oxygen hardly change in the copper alloy composition of the present invention even if the copper alloy base material is remelted / cast, primary wire drawing, intermediate heat treatment, secondary wire drawing, final heat treatment, storage and the like. When oxygen is contained in the copper (Cu) matrix, the base metal element easily forms an oxide. Therefore, the oxygen content is preferably as low as 10 ppm by mass or less, more preferably 50 ppm by mass or less.

本発明のボールボンディング用銅合金細線において、ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下としたのは、ニッケル(Ni)が銅合金地金中に含まれる酸素を固定し、かつ、リン(P)の表面偏析も防ぐことができるからである。銅合金マトリックス中の所定量のニッケル(Ni)は微細に分散し、マトリックス中の酸素を固定する。ニッケル(Ni)によって固定された酸素はリン(P)の脱酸化作用を受けないので、ワイヤ自身の剛性が増す。このため所定量のニッケル(Ni)は、銅合金のヤング率を高くする。 In the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, the nickel (Ni) is 0.02 mass% or more and 2 mass% or less because the nickel (Ni) fixes oxygen contained in the copper alloy ingot, and This is because surface segregation of phosphorus (P) can also be prevented. A predetermined amount of nickel (Ni) in the copper alloy matrix is finely dispersed to fix oxygen in the matrix. Since oxygen fixed by nickel (Ni) is not subjected to deoxidation of phosphorus (P), the rigidity of the wire itself is increased. For this reason, a predetermined amount of nickel (Ni) increases the Young's modulus of the copper alloy.

本発明者らは、高ヤング率の銅合金細線はテールワイヤの先端部の切断面積が短くなり、第二接合時のセカンドバックが屈曲しにくいテールワイヤを得ることができることがわかった。すなわち、テールワイヤの屈曲というボンディングワイヤの動的性質がヤング率という銅合金細線の静的性質に起因していることがわかった。 The present inventors have found that a copper alloy fine wire having a high Young's modulus has a reduced cutting area at the tip end portion of the tail wire, and can obtain a tail wire in which the second back at the time of the second bonding is not easily bent. That is, it was found that the dynamic property of the bonding wire, which is the bending of the tail wire, is caused by the static property of the copper alloy thin wire, which is the Young's modulus.

本発明のボールボンディング用銅合金細線において、ニッケル(Ni)は、酸素原子と結合し銅マトリックスの酸化を防止する。酸素と結合したニッケル(Ni)は銅合金マトリックス中に固定される。この場合、酸素を過度に供給し続けると、銅合金マトリックス中で分散した酸化ニッケル粒子として観察される。また、ニッケル(Ni)はリン(P)とも結合しやすく、銅マトリックス中のリン(P)の移動を防止する。このため、適度なニッケル(Ni)は銅(Cu)のヤング率を高める作用をする。 In the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, nickel (Ni) is bonded to oxygen atoms and prevents oxidation of the copper matrix. Nickel (Ni) combined with oxygen is fixed in a copper alloy matrix. In this case, if oxygen continues to be excessively supplied, it is observed as nickel oxide particles dispersed in the copper alloy matrix. Nickel (Ni) is also easily bonded to phosphorus (P) and prevents the movement of phosphorus (P) in the copper matrix. For this reason, moderate nickel (Ni) acts to increase the Young's modulus of copper (Cu).

ニッケル(Ni)の下限量が0.02質量%未満ではリン(P)の表面偏析を防ぐことができない場合があり、テールワイヤの先端部の切れ方が不安定化するから、ニッケル(Ni)の下限量を0.02質量%以上とした。好ましくは、ニッケル(Ni)の下限量は0.04質量%以上であり、より好ましくは0.06質量%以上である。 If the lower limit amount of nickel (Ni) is less than 0.02% by mass, surface segregation of phosphorus (P) may not be prevented, and the cutting of the tip of the tail wire becomes unstable. Was set to 0.02% by mass or more. Preferably, the lower limit of nickel (Ni) is 0.04% by mass or more, and more preferably 0.06% by mass or more.

また、ニッケル(Ni)の上限量が2質量%を超えると、ボンディングワイヤ表面からの酸化が速まるから、ニッケル(Ni)の上限量を2質量%以下とした。好ましくはニッケル(Ni)の上限量は1質量%以下である。より好ましくは、ニッケル(Ni)の好ましい上限量は0.5質量%以下であり、さらに好ましくは0.3質量%以下である。 Further, if the upper limit of nickel (Ni) exceeds 2% by mass, oxidation from the bonding wire surface is accelerated, so the upper limit of nickel (Ni) is set to 2% by mass or less. Preferably, the upper limit of nickel (Ni) is 1% by mass or less. More preferably, the upper limit amount of nickel (Ni) is preferably 0.5% by mass or less, and more preferably 0.3% by mass or less.

本発明のボールボンディング用銅合金細線において、当該リン(P)の含有量は5質量ppm以上800質量ppm以下であるとした。リン(P)は、銅(Cu)および酸素に作用して表面偏析しやすい元素である。また、リン(P)は、パーセントオーダーで存在すると銅(Cu)およびパラジウム(Pd)に対しハンダのようなフラックス作用を示すことが周知である。よって、上記の範囲で存在しても溶融ボール表面に析出してアルミパッドとの接合強度を高める作用をするものと思料する。また、リン(P)は、酸素と揮発性の燐酸イオン(PO 2−)を形成することから、FAB形成時に銅合金マトリックス中に存在する酸素を溶融ボールから大気中へ放出する作用をする。ただし、銅合金マトリックス中の酸素に対しては、リン(P)よりもニッケル(Ni)が優先的に作用することがわかった。 In the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, the phosphorus (P) content is 5 mass ppm or more and 800 mass ppm or less. Phosphorus (P) is an element that easily acts on copper (Cu) and oxygen to cause surface segregation. It is well known that phosphorus (P) exhibits a solder-like flux action on copper (Cu) and palladium (Pd) when present in percent order. Therefore, even if it exists in said range, it thinks that it acts on the surface of a molten ball and raises the joint strength with an aluminum pad. In addition, phosphorus (P) forms oxygen and volatile phosphate ions (PO 4 2− ), and thus acts to release oxygen present in the copper alloy matrix from the molten ball to the atmosphere during FAB formation. . However, it was found that nickel (Ni) preferentially acts on oxygen in the copper alloy matrix over phosphorus (P).

このリン(P)の上限を800質量ppm以下としたのは、800質量ppmを超えるとテールワイヤが安定しないからである。好ましくは500質量ppm以下が良く、より好ましくは200質量ppm以下が良く、さらに好ましくは100質量ppm未満が良い。下限を5質量ppm以上としたのは、5質量ppm未満ではフラックス作用を示すことができないからである。 The reason why the upper limit of phosphorus (P) is set to 800 ppm by mass or less is that if it exceeds 800 ppm by mass, the tail wire is not stable. Preferably it is 500 ppm by mass or less, more preferably 200 ppm by mass or less, and even more preferably less than 100 ppm by mass. The lower limit is set to 5 ppm by mass or more because if it is less than 5 ppm by mass, the flux action cannot be exhibited.

本発明のボールボンディング用銅合金細線において、ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までがパラジウム(Pd)または白金(Pt)に置換されていることとしたのは、パラジウム(Pd)または白金(Pt)もこの範囲内であればニッケル(Ni)と同様の効果を発揮するからである。高価なパラジウム(Pd)または白金(Pt)の含有量は、好ましくは、ニッケル(Ni)の20質量%までであり、より好ましくはニッケル(Ni)の10質量%までである。 In the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, up to 30% by mass when the nickel (Ni) content is 100% by mass is replaced with palladium (Pd) or platinum (Pt). This is because palladium (Pd) or platinum (Pt) also exhibits the same effect as nickel (Ni) within this range. The content of expensive palladium (Pd) or platinum (Pt) is preferably up to 20% by mass of nickel (Ni), more preferably up to 10% by mass of nickel (Ni).

また、本発明のボールボンディング用銅合金細線において、ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までが金(Au)または銀(Ag)に置換されていることとしたのは、金(Au)または銀(Ag)もこの範囲内であればニッケル(Ni)と同様の効果を発揮するからである。高価な金(Au)または銀(Ag)の含有量は、好ましくは、ニッケル(Ni)の20質量%までであり、より好ましくはニッケル(Ni)の10質量%までである。 In addition, in the copper alloy thin wire for ball bonding of the present invention, up to 30% by mass when the nickel (Ni) content is 100% by mass is replaced with gold (Au) or silver (Ag). This is because if gold (Au) or silver (Ag) is also within this range, the same effect as nickel (Ni) is exhibited. The content of expensive gold (Au) or silver (Ag) is preferably up to 20% by mass of nickel (Ni), more preferably up to 10% by mass of nickel (Ni).

また、本発明のボールボンディング用銅合金細線において、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満としたのは、銅合金マトリックス中に卑金属元素の酸化物の形成を妨げるためである。銅の結晶粒界に卑金属元素の酸化物が形成されると、セカンドバックされたテールワイヤが変形しやすくなるからである。好ましくは50質量ppm以下が良く、地金価格を無視すれば、より好ましくは10質量ppm未満が良く、さらに好ましくは5質量ppm以下が良い。例えば、公称6N(99.9999質量%)以上の純度の銅地金を用いると、その他の金属元素の総量が1質量ppm未満になるが、銅地金が高価になりすぎて実用的ではなくなってしまうので適していない。なお、「その他の卑金属元素」とは、ビスマス(Bi)、セレン(Se)、テルル(Te)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)などの元素をいう。 Moreover, in the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, the total amount of other base metal elements is set to less than 100 mass ppm in order to prevent the formation of oxides of base metal elements in the copper alloy matrix. This is because when the oxide of the base metal element is formed at the crystal grain boundary of copper, the second back tail wire is easily deformed. Preferably it is 50 mass ppm or less, and if neglecting the metal price, it is preferably less than 10 mass ppm, more preferably 5 mass ppm or less. For example, if a copper ingot having a purity of 6N (99.9999 mass%) or more is used, the total amount of other metal elements is less than 1 ppm by mass, but the copper ingot is too expensive to be practical. This is not suitable. “Other base metal elements” refers to elements such as bismuth (Bi), selenium (Se), tellurium (Te), zinc (Zn), iron (Fe), nickel (Ni), tin (Sn), and the like. .

また、6Nから4Nまでの高純度銅合金母材に含まれる通常の水素や塩素などの酸素以外のガス成分は、銅合金細線のヤング率に影響を及ぼさない。例えば、6Nの高純度銅合金母材に含まれる水素量は分析装置の検出限界(0.2質量ppm)以下である。なお、銅合金中に水素が存在すると、溶融ボール形成時に水素が酸素と化合して水蒸気となり、溶融ボールを不安定にする。水素は、溶解ルツボの壁から溶蕩中へ水素が侵入したり、熱処理工程で急冷すると銅地金表面に水素が巻き込まれたり、あるいは、湿式めっきでパラジウム(Pd)を被覆したりすると吸蔵された水素が残っていることがあるので、これらの巻き込み等は避ける必要がある。 Moreover, gas components other than oxygen, such as normal hydrogen and chlorine, contained in a high purity copper alloy base material of 6N to 4N do not affect the Young's modulus of the copper alloy fine wire. For example, the amount of hydrogen contained in a 6N high-purity copper alloy base material is below the detection limit (0.2 mass ppm) of the analyzer. If hydrogen is present in the copper alloy, the hydrogen is combined with oxygen to form water vapor when the molten ball is formed, thereby destabilizing the molten ball. Hydrogen is occluded when hydrogen enters the hot metal from the wall of the melting crucible, or when hydrogen is entrained on the surface of the copper ingot when cooled rapidly in the heat treatment process, or when palladium (Pd) is coated by wet plating. Since hydrogen may remain, it is necessary to avoid such entrainment.

また、本発明のボールボンディング用銅合金細線において、パラジウム(Pd)延伸層、またはパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層が被覆されていても、これらの延伸層は100nm未満と極薄なので銅合金芯材のヤング率にほとんど影響しない。20nm以上60nm以下のパラジウム(Pd)延伸層は、銅合金細線の酸化を遅延させる効果がある。また、3nm以下の金(Au)薄延伸層が被覆されている場合は、表層電流に続いてワイヤ自身の発熱現象が生じるので、電流の通りが悪いパラジウム(Pd)延伸層のスパーク放電を安定化させ、均一な溶融ボールをつくる効果がある。 Further, in the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, even if a palladium (Pd) stretched layer, or a palladium (Pd) stretched layer and a gold (Au) thin stretched layer are coated, these stretched layers are less than 100 nm. Since it is extremely thin, it hardly affects the Young's modulus of the copper alloy core material. A palladium (Pd) stretched layer of 20 nm or more and 60 nm or less has an effect of delaying oxidation of the copper alloy fine wire. In addition, when a thin gold (Au) stretched layer of 3 nm or less is coated, the wire itself generates heat following the surface current, so that the spark discharge of the palladium (Pd) stretched layer with poor current flow is stable. And has the effect of creating a uniform molten ball.

なお、「延伸」層および「薄延伸」層と表現したのは、単純に湿式・乾式めっきをしたままの被覆層と区別するためである。最終線径まで二次伸線してからパラジウム(Pd)や金(Au)の貴金属の被覆材を被覆しても、本発明の目的を達成することができない。なぜなら、ダイス摩耗による不規則な縦長溝を最終の被覆層で埋めることができず、ワイヤの全周をナノレベルのオーダーで覆うことができないからである。 Note that the expression “stretched” layer and “thin stretched” layer are simply distinguished from the coating layer as it is after wet / dry plating. Even if the secondary wire is drawn to the final wire diameter and then a noble metal coating material such as palladium (Pd) or gold (Au) is coated, the object of the present invention cannot be achieved. This is because irregular longitudinal grooves due to die wear cannot be filled with the final coating layer, and the entire circumference of the wire cannot be covered on the nano level.

本発明の極薄の薄延伸層を形成するには、芯材と被覆材の組合せの種類にもよるが、一般的にワイヤの直径で90%以上の縮径が必要である。なお、本発明におけるワイヤ表面の極薄のパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層は、いずれも第二ボンディングの超音波接合時に接合箇所で消失するが、テールワイヤには残る。 In order to form the ultrathin thin stretched layer of the present invention, although it depends on the kind of combination of the core material and the covering material, it is generally necessary to reduce the diameter of the wire by 90% or more. Note that both the ultrathin palladium (Pd) stretched layer and the gold (Au) thin stretched layer on the surface of the wire in the present invention disappear at the joining portion during the ultrasonic bonding of the second bonding, but remain on the tail wire.

本発明の組成範囲を有するボールボンディング用銅合金細線によれば、第二接合時のセカンドバックが屈曲にくくなり、テールワイヤの屈曲をこれまでのものより極端に少なくすることができる効果がある。また、テールワイヤの形状が安定すると、第一接合時のFABも異形ボールにならない効果がある。さらに、テールワイヤの形状が安定すると、第一接合時のFABがより少ない熱エネルギーでより小さい真球が得られる。よって、20μmから15μmへとワイヤ径を小さくすることができ、小径ボールによるボンディングワイヤの高密度配線をすることができる効果がある。また、ナノレベルのオーダーでパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層が被覆されていると、溶融ボールを安定して形成することができる。 According to the copper alloy fine wire for ball bonding having the composition range of the present invention, the second back at the time of the second bonding becomes difficult to bend, and there is an effect that the tail wire can be bent extremely less than the conventional one. Further, when the shape of the tail wire is stabilized, there is an effect that the FAB at the time of the first bonding does not become a deformed ball. Furthermore, when the shape of the tail wire is stabilized, a smaller sphere can be obtained with less heat energy at the time of the first bonding. Therefore, the wire diameter can be reduced from 20 μm to 15 μm, and there is an effect that high-density wiring of bonding wires can be achieved with small-diameter balls. Further, when the palladium (Pd) stretched layer and the gold (Au) thin stretched layer are coated on the nano level, the molten ball can be stably formed.

また、本発明のボールボンディング用銅合金細線によれば、銅マトリックス中に卑金属酸化物が分散していないので、ワイヤ自体が柔らかい。また、第一接合時のスパーク放電の位置も安定するので、パラジウム(Pd)延伸層、またはパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層もこれまでよりも薄く被覆しても、第一接合時のFABが安定する効果がある。 Moreover, according to the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, since the base metal oxide is not dispersed in the copper matrix, the wire itself is soft. In addition, since the position of the spark discharge at the time of the first bonding is stabilized, even if the palladium (Pd) stretched layer, or the palladium (Pd) stretched layer and the gold (Au) thin stretched layer are coated thinner than before, the first This has the effect of stabilizing the FAB at the time of one joining.

さらに、本発明のボールボンディング用銅合金細線は、ワイヤ最表面に金(Au)延伸層を設けた場合、ワイヤ同士を多重巻きにして1万メートル巻きにしてもワイヤ同士がくっつくことがない。その結果、ワイヤの巻きほぐし性がよくなる。また、付随的効果としてキャピラリに対するワイヤ表面の滑りがよくなる。また、本発明のボールボンディング用銅合金細線によれば、ワイヤ最表面の金(Au)の微粒子がパラジウム(Pd)の延伸層からはがれることはない。よって、繰り返し多数回ボンディングしても銅(Cu)の酸化物がキャピラリに付着することはないので、キャピラリが汚染することがない。 Furthermore, in the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, when a gold (Au) stretched layer is provided on the outermost surface of the wire, the wires do not stick to each other even if the wires are wound in multiple turns and wound by 10,000 meters. As a result, the wire unwinding property is improved. Further, as a concomitant effect, the slip of the wire surface with respect to the capillary is improved. Further, according to the copper alloy fine wire for ball bonding of the present invention, the gold (Au) fine particles on the outermost surface of the wire are not peeled off from the stretched layer of palladium (Pd). Therefore, even if bonding is repeated many times, the oxide of copper (Cu) does not adhere to the capillary, so that the capillary is not contaminated.

芯材は純度99.9998質量%(5N)の銅(Cu)を用い、これにリン(P)およびニッケル(Ni)、さらには、パラジウム(Pd)、白金(Pt)金(Au)および銀(Ag)を添加元素とした。卑金属元素としては、高純度銅に一般的に含まれる元素を選んだ。すなわち、ビスマス(Bi)、セレン(Se)、テルル(Te)、亜鉛(Zn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)およびスズ(Sn)を適宜選択した。これらを所定の範囲で配合したものを実施例1〜実施例23とした。 The core material is copper (Cu) having a purity of 99.99998% by mass (5N), and phosphorus (P) and nickel (Ni) as well as palladium (Pd), platinum (Pt) gold (Au) and silver. (Ag) was used as an additive element. As the base metal element, an element generally contained in high-purity copper was selected. That is, bismuth (Bi), selenium (Se), tellurium (Te), zinc (Zn), iron (Fe), nickel (Ni) and tin (Sn) were appropriately selected. What blended these in the predetermined range was made into Examples 1-23.

次いで、これを連続鋳造し、その後第一次伸線して延伸材を被覆する前の太線(直径1.0mm)を得た。次いで、中間熱処理(400℃×4時間)をした。その後、必要に応じて金(Au)薄延伸層およびパラジウム(Pd)延伸層となる貴金属被覆層を設けた。これらの半製品ワイヤを湿式でダイヤモンドダイスにより連続して第二次伸線し、480℃×1秒の調質熱処理を行って最終的に直径15μmのボールボンディング用銅合金細線を得た。なお、平均の縮径率は6〜20%、最終線速は100〜1000m/分である。また、金(Au)の純度は99.99質量%以上であり、パラジウム(Pd)の純度は99.9質量%以上である。 Subsequently, this was continuously cast, and then a primary wire was drawn to obtain a thick wire (diameter 1.0 mm) before coating the stretched material. Next, an intermediate heat treatment (400 ° C. × 4 hours) was performed. Thereafter, a noble metal coating layer to be a gold (Au) thin stretched layer and a palladium (Pd) stretched layer was provided as necessary. These semi-finished wires were wet-drawn continuously with a diamond die and subjected to tempering heat treatment at 480 ° C. for 1 second to finally obtain a copper alloy fine wire for ball bonding having a diameter of 15 μm. The average diameter reduction rate is 6 to 20%, and the final drawing speed is 100 to 1000 m / min. Moreover, the purity of gold (Au) is 99.99 mass% or more, and the purity of palladium (Pd) is 99.9 mass% or more.

Figure 2017048432
Figure 2017048432

表1中、実施例1〜8が本発明の請求項1に係る実施例である。また、実施例15および実施例16が本発明の請求項2に係る実施例である。また、実施例21が本発明の請求項3に係る実施例である。他方、実施例9、10、14、17、19および23が本発明の請求項4に係る実施例である。実施例11〜13、18、20および22が本発明の請求項5に係る実施例である。 In Table 1, Examples 1 to 8 are examples according to Claim 1 of the present invention. Examples 15 and 16 are examples according to claim 2 of the present invention. The twenty-first embodiment is an embodiment according to claim 3 of the present invention. On the other hand, Examples 9, 10, 14, 17, 19, and 23 are examples according to claim 4 of the present invention. Examples 11 to 13, 18, 20, and 22 are examples according to claim 5 of the present invention.

(ボンディングワイヤの屈曲試験等)
ボンディングワイヤの屈曲試験は、以下のようにして行った。すなわち、ワイヤボンダー(新川社製 UTC−3000)を用い、25℃の周囲温度の銀(Ag)めっき銅(Cu)板に超音波出力 100mA、ボンド荷重90gfの条件で100本ウェッジ接合をした。そして、このウェッジ接合の終了後、図1に示すように、キャピラリ(2)を上昇させてキャピラリ(2)の先端にボンディングワイヤ(1)を繰り出し、その後ワイヤクランパ(4)を閉にした後、キャピラリ(2)とワイヤクランパ(4)とを一緒に上昇させることにより、図3に示すように、キャピラリ(2)の先端に所定の長さのボンディングワイヤ(1)を延出させた状態でワイヤを切断した。これを千回行い、拡大投影機にてボンディングワイヤの屈曲本数を調べた。この測定結果を表1右欄に示す。なお、ヤング率も測定したが、いずれも高い値を示した。
(Bonding wire bending test, etc.)
The bending test of the bonding wire was performed as follows. That is, using a wire bonder (UTC-3000 manufactured by Shinkawa Co., Ltd.), 100 wedges were bonded to a silver (Ag) plated copper (Cu) plate at an ambient temperature of 25 ° C. under the conditions of an ultrasonic output of 100 mA and a bond load of 90 gf. Then, after the wedge bonding is finished, as shown in FIG. 1, the capillary (2) is raised, the bonding wire (1) is fed out to the tip of the capillary (2), and then the wire clamper (4) is closed. The capillary (2) and the wire clamper (4) are lifted together, and as shown in FIG. 3, the bonding wire (1) having a predetermined length is extended to the tip of the capillary (2). The wire was cut. This was performed 1,000 times, and the number of bendings of the bonding wire was examined with an enlargement projector. The measurement results are shown in the right column of Table 1. In addition, although Young's modulus was also measured, all showed a high value.

比較例Comparative example

表1に示す組成のボンディングワイヤを比較例1、2および3とした。これら比較例1および比較例2のワイヤは、リン(P)およびニッケル(Ni)の組成範囲が外れている。比較例3のワイヤは、パラジウム(Pd)および金(Au)の範囲が外れている。これらの比較例1〜3のボンディングワイヤを実施例と同様にしてテールワイヤの屈曲試験を行ったところ、表1右欄の結果を得た。 The bonding wires having the compositions shown in Table 1 were referred to as Comparative Examples 1, 2, and 3. The wires of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are out of the composition range of phosphorus (P) and nickel (Ni). The wire of Comparative Example 3 is out of the range of palladium (Pd) and gold (Au). When the bonding wires of these comparative examples 1 to 3 were subjected to a tail wire bending test in the same manner as in the example, the results in the right column of Table 1 were obtained.

これらの試験結果から明らかなように、本発明のすべての実施例は、ヤング率が高く、テールワイヤの屈曲試験で屈曲したワイヤがなく、極めて良好な成績を示した。一方、比較例1〜3のワイヤは、屈曲試験で屈曲したワイヤがあった。 As is clear from these test results, all the examples of the present invention showed high results with high Young's modulus and no bent wires in the tail wire bending test. On the other hand, the wires of Comparative Examples 1 to 3 were bent in the bending test.

本発明のボールボンディング用銅合金細線は、従来の金合金ワイヤにとって代わり、汎用IC、ディスクリートIC、メモリICの他、高温高湿の用途ながら低コストが要求されるLED用のICパッケージ、自動車半導体用ICパッケージ等の半導体用途がある。 The copper alloy thin wire for ball bonding of the present invention replaces the conventional gold alloy wire, in addition to general-purpose ICs, discrete ICs, and memory ICs, IC packages for LEDs that require low cost while being used in high temperature and high humidity, automotive semiconductors There are semiconductor applications such as IC packages.

本発明の銅合金細線のウェッジ接合により得られるボンディングワイヤの断面図である。It is sectional drawing of the bonding wire obtained by the wedge joining of the copper alloy fine wire of this invention. 銅合金細線のウェッジ接合工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the wedge joining process of a copper alloy fine wire. 銅合金細線のウェッジ接合直後の切断状態を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the cutting state immediately after wedge joining of a copper alloy fine wire. Jの字状に屈曲したボンディングワイヤの模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a bonding wire bent in a J shape.

1 ボンディングワイヤ
2 キャピラリ
3 リード
4 ワイヤクランパ
1 Bonding wire 2 Capillary 3 Lead 4 Wire clamper

Claims (7)

ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなることを特徴とするボールボンディング用銅合金細線。 Nickel (Ni) is 0.02 mass% or more and 2 mass% or less, phosphorus (P) is 5 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, the total amount of other base metal elements is less than 100 mass ppm, and the balance is copper (Cu). A copper alloy fine wire for ball bonding. ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなる銅合金芯材にパラジウム(Pd)延伸層が被覆されていることを特徴とするボールボンディング用銅合金細線。 Copper made of nickel (Ni) of 0.02 mass% or more and 2 mass% or less, phosphorus (P) of 5 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, the total amount of other base metal elements being less than 100 mass ppm and the balance copper (Cu) A copper alloy fine wire for ball bonding, wherein an alloy core material is covered with a palladium (Pd) drawn layer. ニッケル(Ni)が0.02質量%以上2質量%以下、リン(P)が5質量ppm以上800質量ppm以下、その他の卑金属元素の総量が100質量ppm未満および残部銅(Cu)からなる銅合金芯材にパラジウム(Pd)延伸層および金(Au)薄延伸層が被覆されていることを特徴とするボールボンディング用銅合金細線。 Copper made of nickel (Ni) of 0.02 mass% or more and 2 mass% or less, phosphorus (P) of 5 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, the total amount of other base metal elements being less than 100 mass ppm and the balance copper (Cu) A copper alloy fine wire for ball bonding, wherein an alloy core material is coated with a palladium (Pd) drawn layer and a gold (Au) thin drawn layer. 上記ニッケル(Ni)の上限が1質量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールボンディング用銅合金細線。 The copper alloy fine wire for ball bonding according to any one of claims 1 to 3, wherein an upper limit of the nickel (Ni) is 1% by mass or less. 上記リン(P)の上限が200質量ppm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールボンディング用銅合金細線。 The copper alloy fine wire for ball bonding according to any one of claims 1 to 3, wherein an upper limit of the phosphorus (P) is 200 ppm by mass or less. 上記ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までがパラジウム(Pd)または白金(Pt)に置換されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールボンディング用銅合金細線。 The palladium (Pd) or platinum (Pt) is substituted for up to 30% by mass when the nickel (Ni) content is 100% by mass, according to any one of claims 1 to 3. The copper alloy fine wire for ball bonding as described. 上記ニッケル(Ni)含有量を100質量%とした場合の30質量%までが金(Au)または銀(Ag)に置換されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールボンディング用銅合金細線。 4. The method according to claim 1, wherein up to 30% by mass when the nickel (Ni) content is 100% by mass is replaced by gold (Au) or silver (Ag). The copper alloy fine wire for ball bonding as described.
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