JP2689773B2 - ボンデイングワイヤー - Google Patents
ボンデイングワイヤーInfo
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- H01L2924/01205—5N purity grades, i.e. 99.999%
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子上のチップ電
極と外部リードを接続するために用いるボンデイングワ
イヤーに関する。
極と外部リードを接続するために用いるボンデイングワ
イヤーに関する。
【０００２】
【従来の技術】トランジスタ、ＩＣ、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として多く
用いられている金線は、その機械的及び、耐熱強度を向
上させるために純度９９．９９９重量％以上の高純度金
に、他金属元素を微量添加する方法が取られている。例
えば、高純度金にＣａ、Ｂｅ、Ｇｅを含有させた組成の
もの（特公昭５７−３５５７７号公報）、Ｌａ等の希土
類、Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅを含有させた組成のもの（特公平
２−１２０２２号公報）等が提案されている。
体素子のチップ電極と外部リードとの結線用として多く
用いられている金線は、その機械的及び、耐熱強度を向
上させるために純度９９．９９９重量％以上の高純度金
に、他金属元素を微量添加する方法が取られている。例
えば、高純度金にＣａ、Ｂｅ、Ｇｅを含有させた組成の
もの（特公昭５７−３５５７７号公報）、Ｌａ等の希土
類、Ｃａ、Ｂｅ、Ｇｅを含有させた組成のもの（特公平
２−１２０２２号公報）等が提案されている。
【０００３】しかしながら最近の半導体デバイスの多ピ
ン化傾向にともなう外部リードの長尺化によってボンデ
イング工程あるいはそれ以降の工程で発生する振動によ
り金ボールネック部が破断するという現象が見られるよ
うになってきた。この破断原因は、ボール形成時に金線
が受ける熱影響によりボール直上の結晶組織が粗大化し
た再結晶組織となり、ボール形成以前の金線の７割程度
の強度に低下してしまうためである。
ン化傾向にともなう外部リードの長尺化によってボンデ
イング工程あるいはそれ以降の工程で発生する振動によ
り金ボールネック部が破断するという現象が見られるよ
うになってきた。この破断原因は、ボール形成時に金線
が受ける熱影響によりボール直上の結晶組織が粗大化し
た再結晶組織となり、ボール形成以前の金線の７割程度
の強度に低下してしまうためである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の合金金
線では十分な解決にいたらなかった、振動により金ボー
ル直上のネック部が破断するという問題を改善したボン
デイングワイヤーを提供せんとするものである。
線では十分な解決にいたらなかった、振動により金ボー
ル直上のネック部が破断するという問題を改善したボン
デイングワイヤーを提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のボンデイングワ
イヤーは純度９９．９９９重量％以上の高純度金に、Ｅ
ｕを０．００００２〜０．００４重量％、Ｃａを０．０
００１〜０．００３重量％、Ｇｅを０．０００１〜０．
００３重量％、及びＢｅを０．０００１〜０．００１重
量％含有せしめて合金線とした点に特徴がある。
イヤーは純度９９．９９９重量％以上の高純度金に、Ｅ
ｕを０．００００２〜０．００４重量％、Ｃａを０．０
００１〜０．００３重量％、Ｇｅを０．０００１〜０．
００３重量％、及びＢｅを０．０００１〜０．００１重
量％含有せしめて合金線とした点に特徴がある。
【０００６】
【作用】Ｅｕは金線の機械的強度を高め金ボールを形成
する際の熱影響によるボール直上の結晶粒の粗大化を防
ぐ効果があり、Ｃａと共存するとその効果は顕著とな
る。Ｅｕが０．００４重量％を超えるとループ高さが低
くなり、０．００００２重量％未満では前記の効果が不
充分なので、０．００００２〜０．００４重量％である
ことが必要である。Ｌａ、Ｃｅ等の希土類元素も前記の
効果が認められるが、Ｅｕを含有させた時に０．０００
０２重量％といった極小値でも効果が大きいのは、Ｅｕ
がＬａ、Ｃｅ等の他の希土類元素と比較して原子半径、
イオン半径等の物性値が特異な値を持つ為と考える。
する際の熱影響によるボール直上の結晶粒の粗大化を防
ぐ効果があり、Ｃａと共存するとその効果は顕著とな
る。Ｅｕが０．００４重量％を超えるとループ高さが低
くなり、０．００００２重量％未満では前記の効果が不
充分なので、０．００００２〜０．００４重量％である
ことが必要である。Ｌａ、Ｃｅ等の希土類元素も前記の
効果が認められるが、Ｅｕを含有させた時に０．０００
０２重量％といった極小値でも効果が大きいのは、Ｅｕ
がＬａ、Ｃｅ等の他の希土類元素と比較して原子半径、
イオン半径等の物性値が特異な値を持つ為と考える。
【０００７】ＣａはＥｕと同様に金線の機械的強度を高
め金ボールを形成する際の熱影響によるボール直上の結
晶粒の粗大化を防ぐ効果があるが、含有率が０．０００
１重量％未満では効果がなく、０．００３重量％を超え
ると機械的強度の向上が著しく低下し、金ボールを形成
する際にボール表面にＣａが析出して、チップ電極との
接合性を阻害するので、０．０００１〜０．００３重量
％含有することが必要である。
め金ボールを形成する際の熱影響によるボール直上の結
晶粒の粗大化を防ぐ効果があるが、含有率が０．０００
１重量％未満では効果がなく、０．００３重量％を超え
ると機械的強度の向上が著しく低下し、金ボールを形成
する際にボール表面にＣａが析出して、チップ電極との
接合性を阻害するので、０．０００１〜０．００３重量
％含有することが必要である。
【０００８】ＧｅはＣａを添加したワイヤーの機械的強
度を安定させるのに効果がある。Ｂｅはループ形状を改
善し含有率が高いほどループ高さは高くなるが、０．０
００１重量％未満では効果がなく０．００１重量％を超
えるとボール直上の結晶粒界の脆化を生じる。Ｅｕ、Ｃ
ａは添加量が増えるに従ってループ高さを低下させるた
め、Ｂｅの添加によるループ高さの改善が必要となる。
度を安定させるのに効果がある。Ｂｅはループ形状を改
善し含有率が高いほどループ高さは高くなるが、０．０
００１重量％未満では効果がなく０．００１重量％を超
えるとボール直上の結晶粒界の脆化を生じる。Ｅｕ、Ｃ
ａは添加量が増えるに従ってループ高さを低下させるた
め、Ｂｅの添加によるループ高さの改善が必要となる。
【０００９】
【実施例】純度９９．９９９重量％以上の高純度金に、
Ｅｕ等を種々の組成になるように添加し、高周波誘導炉
で水素ガス中で高純度カーボンルツボを用いて溶解し、
母合金を得た。この母合金と高純度金を配合して表１に
示す組成の金合金を高周波誘導炉で真空中で高純度カー
ボンルツボを用いて溶解した。次に溝ロール加工を施し
た後、線引き加工で直径０．０３ｍｍまで伸線した。
Ｅｕ等を種々の組成になるように添加し、高周波誘導炉
で水素ガス中で高純度カーボンルツボを用いて溶解し、
母合金を得た。この母合金と高純度金を配合して表１に
示す組成の金合金を高周波誘導炉で真空中で高純度カー
ボンルツボを用いて溶解した。次に溝ロール加工を施し
た後、線引き加工で直径０．０３ｍｍまで伸線した。
【００１０】得られたボンデイングワイヤーを用いて表
１に示した接合性等の特性を調査した。常温抗張力はこ
のワイヤーを室温における破断伸びが６％になるように
熱処理し、常温での引っ張り試験を行った。その結果を
表１に示す。繰返し曲げ試験は、図１のように金メッキ
リードフレーム（７ｍｍ×７ｍｍ）上にボールボンデイ
ングした（１０cm長さのワイヤーを超音波熱圧着させ
た。ボール径は９０ミクロン）ワイヤー先端に重り
（０．５ｇ）をぶら下げ、ワイヤーと＋４５°〜−４５
°の角度をなすようにボンデイング面を回転させてネッ
ク部の繰り返し曲げ（２０回／分）を行い、破断までの
曲げ回数によりネック部の疲労強度を比較した。その結
果を表１に示した。
１に示した接合性等の特性を調査した。常温抗張力はこ
のワイヤーを室温における破断伸びが６％になるように
熱処理し、常温での引っ張り試験を行った。その結果を
表１に示す。繰返し曲げ試験は、図１のように金メッキ
リードフレーム（７ｍｍ×７ｍｍ）上にボールボンデイ
ングした（１０cm長さのワイヤーを超音波熱圧着させ
た。ボール径は９０ミクロン）ワイヤー先端に重り
（０．５ｇ）をぶら下げ、ワイヤーと＋４５°〜−４５
°の角度をなすようにボンデイング面を回転させてネッ
ク部の繰り返し曲げ（２０回／分）を行い、破断までの
曲げ回数によりネック部の疲労強度を比較した。その結
果を表１に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】表１において、ループ高さは、金属顕微鏡
を用いてリードフレーム面にピントを合わせた際と、ロ
ープ最高部にピントを合わせた際の相対変位量を求め
た。接合性は、圧着したボールをはがす際に要する力
（シエア強度）により評価した。
を用いてリードフレーム面にピントを合わせた際と、ロ
ープ最高部にピントを合わせた際の相対変位量を求め
た。接合性は、圧着したボールをはがす際に要する力
（シエア強度）により評価した。
【００１３】試験番号１〜９と１０〜１４との比較によ
り本発明によるボンデイングワイヤーは、接合性等のボ
ンデイングワイヤーとしての特性が優秀で、特に繰り返
し曲げ試験の回数が多く、振動に対する強度が大きいこ
とが判る。
り本発明によるボンデイングワイヤーは、接合性等のボ
ンデイングワイヤーとしての特性が優秀で、特に繰り返
し曲げ試験の回数が多く、振動に対する強度が大きいこ
とが判る。
【００１４】
【発明の効果】以上の結果より本発明の金線は従来のボ
ンデイングワイヤーの欠点を解消しボンデイング工程の
歩留り向上及び信頼性の向上を可能にするものである。
ンデイングワイヤーの欠点を解消しボンデイング工程の
歩留り向上及び信頼性の向上を可能にするものである。
【図１】図１は、繰り返し曲げ試験の概要を示した図で
ある。
ある。
１ 金メッキリードフレーム ２ ボールネック部 ３ ボンデイングワイヤー ４ 重り
Claims (1)
- 【請求項１】 純度９９．９９９重量％以上の高純度金
に、Ｅｕを０．００００２〜０．００４重量％、Ｃａを
０．０００１〜０．００３重量％、Ｇｅを０．０００１
〜０．００３重量％、及びＢｅを０．０００１〜０．０
０１重量％含有せしめた合金線からなるボンデイングワ
イヤー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187003A JP2689773B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ボンデイングワイヤー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3187003A JP2689773B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ボンデイングワイヤー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH059624A JPH059624A (ja) | 1993-01-19 |
| JP2689773B2 true JP2689773B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16198506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3187003A Expired - Lifetime JP2689773B2 (ja) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | ボンデイングワイヤー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689773B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3337049B2 (ja) * | 1995-05-17 | 2002-10-21 | 田中電子工業株式会社 | ボンディング用金線 |
| US5945065A (en) * | 1996-07-31 | 1999-08-31 | Tanaka Denshi Kogyo | Method for wedge bonding using a gold alloy wire |
| DE102006006728A1 (de) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | W.C. Heraeus Gmbh | Bonddraht |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5735577A (en) * | 1980-08-11 | 1982-02-26 | Nippon Petrochem Co Ltd | Glycidic ester and its preparation |
| JPS6179741A (ja) * | 1984-09-27 | 1986-04-23 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ボンデイングワイヤ− |
| JPH0212022A (ja) * | 1988-06-30 | 1990-01-17 | Canon Inc | 超伝導光検出素子 |
-
1991
- 1991-07-02 JP JP3187003A patent/JP2689773B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH059624A (ja) | 1993-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |