JP2778093B2 - 金バンプ用金合金細線 - Google Patents

金バンプ用金合金細線

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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、ワイヤレスボンデイングにおいてバンプ
（金属突起）を形成するために用いられる金バンプ用金
合金細線に関するものであり、特にワイヤ先端のボール
をICチップに圧着した後ボールをワイヤから引きちぎっ
てバンプを形成する際にテールが残らないようにした金
バンプ用金合金細線に関する。
［従来の技術］ 近年、ICチツプの多極化に伴い、ICチツプをリードフ
レームに接続する方法として、経済性および接続の信頼
性の要請からこれまで用いられていたワイヤーボンデイ
ング方式に代えて、金属細線を使用しないワイヤレスボ
ンデイング方式が採用されつつある。
ちなみに、現在確立されている主なワイヤレスボンデ
イング方式としては、第３図に示すようにICチツプ１の
電極部にバンプ２…を形成し、これを基板３上の導体層
４に圧着せしめるフリツプチツプ法や、第４図に示すよ
うにICチツプ１上に形成したバンプ２…をSnめつきした
Cuリード５の一端部に圧着し、次いで上記リード５の他
端部を基板３上の導体層４に圧着せしめるフイルムキヤ
リヤ法等がある。
この場合において、上記ワイヤレスボンデイング方式
においては、いずれもチツプ１上にバンプ２…を形成す
る必要がある。そこで、これまではチツプ１の電極部に
銅ボールを圧着させることにより、あるいはハンダ蒸着
によって上記チツプ１上にバンプ２…を形成していた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した銅ボールを圧着したバンプ２
にあっては、金属安定性の点で好ましくなく、しかも硬
度が高いためチツプ１への圧着時にチツプクラツクを発
生する危険性があるという欠点があった。また、ハンダ
の蒸着によるバンプ形成にあっては、複数の工程を要し
て長時間を要し、製造効率が極めて悪いという欠点があ
った。
このため、上記欠点を解消すべく、一般のワイヤーボ
ンデイング方式に用いられている金合金細線によってバ
ンプを形成する方法も提案されている。ところが、上記
従来の金合金細線にあっては、この端部に電気トーチに
よりボールを形成してICチツプに圧着した後、ワイヤ部
分をクランパで把持して上記ボールを引きちぎると、第
２図に示すようにICチツプ状に残されたボール（バン
プ）２の切断部（ネツク部）６上に、接続不良の主たる
原因となるテール７が残ってしまうという問題点があっ
た。
本発明は、上記従来の金バンプ用金合金細線のもつ問
題点を解決すべくなされたもので、常にネツク部から破
断されて正常なバンプを形成することができる金バンプ
用金合金細線を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載
の金バンプ用金合金細線は、La、Ce、Pr、NdおよびSmか
らなるセリウム族希土類元素並びにCaのうち１種または
２種以上を0.0001〜0.02重量％含有し、残部がAuおよび
不可避不純物からなる組成によって構成したものであ
る。
また、請求項２に記載の金バンプ用金合金細線は、L
a、Ce、Pr、NdおよびSmからなるセリウム族希土類元素
並びにCaのうち１種または２種以上を0.0001〜0.02重量
％含有し、さらにBe、Pb、In、Si、Ge、Agのうち１種ま
たは２種以上を0.0001〜0.01重量％含有し、残部がAuお
よび不可避不純物からなる組成によって構成したもので
ある。
［作用］ 請求項１の金バンプ用金合金細線にあっては、Auにセ
リウム族希土類元素およびCaの１種または２種以上を添
加した結果Au単独の場合に比べて常温および高温時にお
ける引張り強さが向上するとともに、軟化温度が高ま
る。換言すれば、端部に電気トーチの放電によりボール
を形成する際に、引張り強さが低下するネツク部の熱影
響長さ（再結晶領域）が極めて短い範囲内に抑えられる
のである。
したがって、上述したセリウム族希土類元素およびCa
を添加することにより請求項１の金バンプ用金合金細線
によれば、バンプを形成時に先ず電気トーチにより端部
にボールを形成すると、結晶粒度の粗い再結晶領域がネ
ツク部の短い範囲内にのみ形成される。次いで、このボ
ールを超音波熱圧着によりチツプの電気部に圧着した後
に、ワイヤ上部をクランパで把持して引っ張ると、ワイ
ヤ部分の引張り強さが大きいためワイヤ部分で切断され
ることがなく、さらに引張り強さに劣るネツク部の再結
晶領域が狭いため、確実にボール上の上記ネツク部で切
断されることになる。この結果上記チツプ上には、第１
図に示すように、常にネツク部６で切断されて有害なテ
ールが残ることがない正常なバンプが形成される。
また、上述したセリウム族希土類元素およびCaとBe、
Pb、IN、Si、Ge、Agとを併せて添加することにより請求
項２の金バンプ用金合金細線によれば、上記請求項１の
作用に加えて、端部に電気トーチの放電により形成する
ボールの形状が安定し、つまり真球性がより高くかつ大
きさのばらつきが抑えられたボールを得ることができ、
より正常なバンプが形成される。
次に、上記作用との関連に基づいて、本発明の金バン
プ用金合金細線において、その成分組成を上記範囲に限
定した理由について説明する。
（イ）セリウム族希土類元素およびCaについて； これらの成分の含有量を0.0001〜0.02重量％の範囲内
に限定したのは、この含有量が0.0001重量％に満たない
と、軟化温度を高める作用が十分でなく再結晶領域が広
がってバンプ上にテール残りを発生してしまい、また、
常温および高温において所望とする引張り強さの向上が
十分に得られず、引きちぎりの際にワイヤ部で切断され
ることによりテール残りが発生し易くなってしまい不適
当であるとともに、逆に上記含有量が0.02重量％を越え
ると、ボール表面に酸化皮膜が形成されて圧着時に十分
な接合強度が得られなくなってしまい、いずれも不適当
だからである。
（ロ）Be、Pb、In、Si、Ge、Agについて； これらの成分の含有量を0.0001〜0.01重量％の範囲内
に限定したのは、これらの含有量が0.0001重量％に満た
ないと、ボールの真球性を高める効果が十分でなく、ま
た上記含有量が0.01重量％を越えると、加工性が劣化
し、圧着時にかなりの力を加えても、ボールが容易に変
形せず、十分な接合強度が得られなくなってしまい、い
ずれも不適当だからである。
［実施例］ 次に、本発明の金バンプ用金合金細線について、実施
例に基づき具体的に説明する。
通常の溶解法により、それぞれ表に示された成分組成
を有する金合金溶湯を調整し、鋳造した後公知の溝型圧
延機を用いて圧延し、次いで線引き加工を行うことによ
り、それぞれ線径25μｍの従来の金合金細線および本願
発明に係る金バンプ用金合金細線を製造した。なお、実
施例１〜10は、セリウム族希土類元素およびCaを添加し
たもの、実施例11〜24はセリウム族希土類元素およびCa
とBe、Pb、In、Si、Ge、Agとを併せて添加したものを示
す。
次に、得られた従来の金合金細線および本願発明に係
る金バンプ用金合金細線を用いてバンプの形成を行い、
各々1000個のバンプを形成した際に発生したテールの残
りの数を顕微鏡を用いて調べるとともに、接合状態を調
べるためにシャー強度を測定した。表は、これらの結果
を示すものである。なお、表中のシャー強度の合否の基
準については、50g以上のものを合格として示してい
る。
さらに、ボールの真球性については、金バンプ形成前
のボールを各々20個ずつについて、ワイヤに対して垂直
方向および平行方向の２方向の直径を測定して、各々の
平均値とばらつきσを求め、垂直方向と平行方向の平均
値の差が2.5μｍ以下でかつ双方のばらつきσが2.0μｍ
以下であるものを良好とし、いずれか一方を満たしてい
るものを並、また、いずれも満たしていないものを不良
として示している。
表に示す結果から、本願発明に係る金バンプ用金合金
細線１〜24は、いずれもテール残りがなく、常に正常な
バンプの形成が可能であるとともに、接合強度について
も従来のものと比較して優れていることが判る。
また、金バンプ用金合金細線11〜24は、いずれもボー
ルの真球性が良好であることが判る。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明の請求項１の金バンプ用金
合金細線は、La、Ce、Pr、NdおよびSmからなるセリウム
族希土類元素並びにCaのうち１種または２種以上を0.00
01〜0.02重量％含有し、残部がAuおよび不可避不純物か
らなる組成により構成したので、ワイヤレスホンデイン
グにおいて常にテール残りがなく、しかも接合強度に優
れた正常なバンプ形成を行うことができる。
また、請求項２の金バンプ用金合金細線は、上記セリ
ウム族希土類元素およびCaに加えて、さらにBe、Pb、I
n、Si、Ge、Agのうち１種または２種以上を0.0001〜0.0
1重量％含有したので、真球性が高くかつ大きさのばら
つきの小さいボールを得ることができ、より優れた正常
なバンプ形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の金バンプ用金合金細線によって形成さ
れたバンプを示す斜視図、第２図は従来の金合金細線に
よって形成されたバンプを示す斜視図、第３図はフリツ
プチツプ法によるチツプの接続図、第４図はフイルムキ
ヤリヤ法によるチツプの接続図である。 １……ICチツプ、２……バンプ（金属突起）、 ３……基板、４……配線（導体層）、 ５……リード、６……切断部（ネツク部）、 ７……テール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−216347（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−30158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−154242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−243238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228440（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−16041（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 5/02 H01L 21/92 603

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワイヤレスボンデイングにおいてテール残
    りが防止された金バンプを形成する金合金細線であっ
    て、La、Ce、Pr、NdおよびSmからなるセリウム族希土類
    元素並びにCaのうち１種または２種以上を0.0001〜0.02
    重量％含有し、残部がAuおよび不可避不純物からなるこ
    とを特徴とする金バンプ用金合金細線。
  2. 【請求項２】ワイヤレスボンデイングにおいてテール残
    りが防止された金バンプを形成する金合金細線であっ
    て、La、Ce、Pr、NdおよびSmからなるセリウム族希土類
    元素並びにCaのうち１種または２種以上を0.0001〜0.02
    重量％含有し、さらにBe、Pb、In、Si、Ge、Agのうち１
    種または２種以上を0.0001〜0.01重量％含有し、残部が
    Auおよび不可避不純物からなることを特徴とする金バン
    プ用金合金細線。
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