JP2706539B2 - ボンディングワイヤー - Google Patents

ボンディングワイヤー

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体素子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ィングワイヤーに関する。
［従来の技術］ トランジスター、IC、LSIなどの半導体素子のチップ
電極と外部リードとのボンディングワイヤーとしての金
の細線が用いられている。
近年、ワイヤーボンディングの高速度化、半導体デバ
イスの高集積度化に伴ない、これに使用されるワイヤー
の機械的特性やボンディング特性に関する要素が厳しく
なっている。
特にリード数が多くなると必要なボンディングピッチ
を確保するためにリード先端が後退し、それに伴なって
チップ電極と外部リード間の距離が長くなり、ワイヤー
ループが垂れやすくなる。このためそのような長距離化
による長ループボンディングにも対応し得る（即ち電極
からリードまでの間でワイヤーが垂れ下らない）ワイヤ
ーが要求されている。
従来このような要求を満たすために、高純度金（99.9
9％以上）に他の金属元素を添加して、金線の機械的強
度を高め、ルーピング特性を向上させる方法が取られて
きた。実用されている添加元素中では特にBeがルーピン
グ特性向上に効果がある事が知られている（例えば特公
昭57−35577号公報）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら高純度金にBeを添加したワイヤーにおい
ては、ボンディング工程で水素炎またはアーク放電によ
ってワイヤー先端を加熱溶融し、ボールを形成した際、
結晶粒界にBeが析出し、このためボールネック部で粒界
破断を起こしたり、更にチップ電極との接合性を阻害す
るという欠点を有していた。
本発明の目的は従来のワイヤーの欠点を解消し、ネッ
ク強度が強く、チップ電極との接合性を阻害する事がな
く、しかも秀れたルーピング特性を有するボンディング
ワイヤーを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明のボンディングワイヤ
ーは、純度99.99重量％以上の高純度金にリンを0.0001
〜0.01重量％含有せしめて金合金線とした点に特徴があ
る。
［作用］ リンの含有率は、0.0001重量％未満ではあまり効果が
なく、その含有率が高い程ワイヤーの機械的強度を高め
ルーピング特性を向上させるが、0.01重量％を超えると
ボールが真球にならなかったり、チップ電極との接合性
が悪くなるので、0.0001〜0.01重量％とする必要があ
る。又、金地金中には不可避不純物としてFe、Si、Pb、
Mg、Cu、Ag等が含まれており、これら不純物の含有率が
高いとワイヤーにした際に機械的特性にバラツキを生
じ、ボンディング工程でのボール形状、ループ形状、チ
ップ電極との接合性等のボンディング特性を低下するの
で、純度99.99重量％以上の高純度金を用いる必要があ
り、99.999重量％以上の純度の金が一層好ましい。ボン
ディングワイヤーの直径は用途によって種々であり、0.
015〜0.2mmと多様であるが、0.020〜0.035mmが一般的な
線径になっている。本発明のボンディングワイヤーは次
のようにして製造できる。先ず純度99.99重量％以上の
高純度金と、添加元素リンとで先ず母合金を作成しその
含有率を分析する。これはリンが蒸発し易く、添加した
リンが全て合金化する訳ではないからである。次に該母
合金と高純度金の配合比を所望のリン含有率になるよう
に決め、秤量して不活性雰囲気中で熔解鋳造し鋳塊を得
る。リン含有率は接合強度、ルーピング特性を左右する
ので、用途に応じて実験の上適宜に決める必要がある。
得られた鋳塊を溝ロール又はスウェジ加工で、ある程度
の線径まで圧延した後、途中１〜２回焼きなまし処理を
施し、順次口径の小さいダイスを用いて伸線加工し、所
望の直径の金線を得る。
そして、最後に破断強度と伸び率が所望の範囲に入る
ように熱処理を施してボンディングワイヤーとする。
［実施例］ 純度99.999重量％の高純度金を原料とし、これにリン
を種々の割合で添加熔解して先ず母合金を得、この母合
金と高純度金を配合して第１表に示す組成の金合金を溶
解鋳造し、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、伸線を行った。このワイヤーを室温に
おける破断伸び率が６％になるように熱処理し、常温で
の引張り試験を行った。合金組成と引張り試験の結果を
第１表に示す。
次に第１表に示す組成と強度のワイヤーを用いてボン
ディングマシンにて半導体素子とリードフレームとのボ
ンディング（距離3.5mm）を行ない、ボール形状及びル
ープ変形を調査した。
次いでボンディング後のワイヤー引張り強度を、その
ままで及び200℃100時間の熱処理を施した後にプルテス
ターを用いて測定した。またチップ電極と金ボールとの
接合強度を、そのままで及び200℃、100時間の熱処理を
施した後にボールシェアテスターを用いて測定した。
200℃、100時間の熱処理は、プラスチックモールド時
の温度環境でどのような変化が起こるかを見るために行
われる。結果を第２表にまとめて示す。
第１表及び第２表から本発明のボンディングワイヤー
は高速ワイヤーボンディングに充分耐えうる機械的強度
を有し、ボンディング時のループ変形もなく、更にボン
ディング後のワイヤー引張り強度及び接合強度が共に充
分に強く、熱処理後においてもその強度低下が認められ
ず安定しているのが判る。
［発明の効果］ 本発明によりボンディングワイヤーのネック強度、チ
ップ電極との接合性が改善され、長ループボンディング
に適したワイヤーを提供することができた。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】純度99.99重量％以上の高純度金にリンを
    0.0001〜0.01重量％含有せしめた金合金線からなるボン
    ディングワイヤー。
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