JP3905914B1 - ボンディングワイヤの選別方法およびボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法 - Google Patents

ボンディングワイヤの選別方法およびボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】金極細ボンディングワイヤのリーニング良否を結線前に判定し、品質管理する。
【解決手段】 結線前のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定し、その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向で積分してワイヤ断面の当該方向におけるそれぞれの断面N次モーメントを求め、その求められた断面N次モーメントの最大値と最小値とを比較してその大小によって選別する。
Ｎ次モーメントとして二次モーメントにより測定した断面二次モーメントの差、又は比（％）の小さいＡ〜Ｄは、線径測定値の差が大きい多角形状のものであってもリーニング不良を発生しない。断面二次モーメント比（％）を１％以下として、リーニング不良を生じる、楕円を含む異形断面のワイヤを選別・管理することが出来、またダイヤモンドダイスの磨耗度管理に有効である。
【選択図】 図９

Description

本発明は、ダイヤモンド・ダイス引き加工されたボンディングワイヤの選別方法およびボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法で、特にボンディングワイヤの結線時のループ形成におけるリーニング不良を予測する方法およびボンディングワイヤにおける楕円ワイヤを選別する方法、並びに最終線引き加工用ダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の管理方法に関する。
ボンディングワイヤは、一般的にチップとリードフレームの端子間を結線した金属線であり、半導体パッケージ内で３次元的に配線される。金属線の種類は、さまざまなものが開発されているが、基本的に純度９９．９９質量％以上のＡｕによって代表される。ボンディングワイヤにはＣｕやＰｄなどの純金属線や合金線なども用いられるが、特に貴金属線は、純度９９．９９質量％以上の高純度のＡｕ線と同様の性質を示すために代替として用いられることがある。ボンディングワイヤは一連のダイヤモンド・ダイスの引抜き加工によって一般的に線径が２５μｍの極細線まで連続伸線される。このようにして製造されたボンディングワイヤには結線後に不良が発生することがある。この不良は、主に樹脂封止時に発生し、ボンディングワイヤが樹脂とともに流れたり、蛇行したり、切断したりするのが一般的である。このようなボンディングワイヤの不良は、Ｘ線透過試験によって非破壊的に行われ、適当な画像処理プログラムを使って検出することができる。例えば、非破壊検査第５３巻第４号１９２ページの青木公也著「集積回路ボンディングワイヤの検査」によると、１９５ページの図１０にボンディングワイヤの蛇行・切断した検出例が図示されている。
しかし、近年の集積回路の集積度が向上してファインピッチ化とワイヤの細線化が同時に進行してきた。ピッチ間隔は１００μmから３５μmへと急速にファインピッチ化され、ワイヤは３０μmから１５μmへ細線化となった。この結果、リーニング不良と呼ばれる新たな不良が問題視されるようになった。
ここで、リーニング不良というのは、ボンディングワイヤの溶融ボールを半導体チップのＡｌパッドへ接合して第一ボンドを形成した後、キャピラリ−によりボンディングワイヤを繰出してループを描いた時に第一ボンドの付け根近傍で生じるボンディングワイヤの異常な傾きである（図１０参照、特開２００４−１４６７１５公報掲載図。）。このリーニング不良は隣り合うワイヤ間隔が狭まり、接近しすぎるために発生するものである。ピッチ間隔が１００μmから３５μmへと急速にファインピッチ化され、ファインピッチ化が進行するにつれてワイヤとワイヤの間隔が狭まってきた。このためワイヤとワイヤの間隔が広いときにはわずかな傾きはリーニング不良と判定されなかったのに対し、間隔が狭まってきた結果リーニング不良と判定されることが増加してきたのである。
それに対し、細線用ダイヤモンド・ダイス製造時の真円性に対する誤差は、線径が細くなっても、後述するように、減少しないが、リーニング不良はおもにワイヤ形状に起因しており、細線ではわずかな形状誤差がリーニング不良を発生させる。そのため、最終ダイヤモンド・ダイス内径の形状（ベアリング部など）の管理を徹底してリーニング不良の発生を防止することが必要になってきた。
上記のリーニング不良は、ボンディングが終了した後の樹脂封止前に発生するため、結線前のボンディングワイヤを製造した直後の段階で発見することができれば、結線した半導体装置の不良が低減するため製造コストを大幅に下げることが可能になる。リーニング不良が生じる原因については、先行技術文献として前述の特開２００４−１４６７１５号公報がある。この先行技術文献では、〔０００７〕段落において、「極細線の断面形状を高い精度で測定する装置……を用いてボンディングワイヤ用極細線の断面形状を測定することにより、図１に示すループ異常はボンディング用極細線の断面形状が楕円、もしくはそれに近いゆがんだ状態の場合に起きることが見出された。」ことを開示している。
しかし、上記先行技術が対策として掲げた「引き抜き加工後のボンディング用極細線の線方向に対して直角となる断面の、最大直径と最小直径の差が線径の３％を越えるものを不良品とする」やり方は、ダイヤモンド・ダイスの寿命を管理する上では有効であるものの、第一ボンドの形成時に生じるリーニング不良に対しては必ずしも有効ではない。確かに、極細線をダイヤモンド・ダイスによって連続的に引抜き加工していくと、ダイヤモンド・ダイス孔が磨耗していきダイヤモンド・ダイス孔が大きくなり、このときダイヤモンド・ダイス孔の磨耗は場合によってはダイヤモンド・ダイス孔の円周上に不均一に発生する。そのため極細線の線径の最大直径と最小直径の差も次第に大きくなり、やがて線径の３％を越えるようになってしまうこともある。
しかし、このように断面形状における最大直径と最小直径の差はダイヤモンド・ダイスの磨耗に伴なって発生するものであるから、最大直径と最小直径の差が線径の３％を越えるまでダイヤモンド・ダイスを使い続ける前に、ワイヤの（平均）線径が許容度を越えて変化してしまう。
これに対して、ボンディングワイヤの（平均）線径はより厳密に管理される必要があり、ダイヤモンド・ダイスの寿命管理上、一般にダイヤモンド・ダイスでは最大直径と最小直径の差が線径の２％を越えることは希である。
一方、最大直径と最小直径の差が線径の１％以下でもリーニング不良は発生することがあり、逆に線径の３％以上あってもリーニング不良が発生しないボンディングワイヤがあった。
このことは、これらの差が１％を越えてもリーニング不良とならないものがあるにもかかわらず、品質管理上、１％よりも許容閾値を低くしなければならないことを意味し、他方でリーニング不良が発生しないボンディングワイヤを廃棄するなど、著しいロスを生じることともなった。
そもそも、最大直径と最小直径の差は、ワイヤの全円周形状の一部分に対する計測値であるから、ワイヤ全体の性状を示す測定値ではなく、場合によっては測定誤差と区別するのも難しい。したがって、最大直径と最小直径の差からワイヤ全体の性状を求めることは現実的でなく、精度が極端に低くなる。このように先行技術に示されたこれまでのやり方ではリーニング不良を解消することができず、その結果最終線引き加工用ダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部を管理することもできなかった。また、ワイヤの全円周形状のうち最大直径と最小直径の差だけでは、後述するように楕円ワイヤと多角形ワイヤとを選別することができなかった。
特開２００４−１４６７１５号公報 「非破壊検査」第５３巻第４号掲載論文、「集積回路ボンディングワイヤの検査」青木公也、１９５ページの図１０
本発明は、基本的に上記のリーニング不良をボンディング工程で発生させないためになされたものである。すなわち、本発明は、これまでボンディングワイヤの結線時のループ形成においてリーニング不良がなぜ生じるのか明らかでなかった原因を解明することによってなされたものである。本発明者らはこの解明過程で、楕円を含む歪んだ形状の異形断面ワイヤはワイヤ最大直径と最小直径の差またはワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値が断面二次モーメント比と比例関係にあることを見いだし、多角形ワイヤには比例関係が無いことを確認した。ワイヤ最大直径と最小直径の差と断面２次モーメント比を利用することにより、これまで楕円ワイヤと多角形ワイヤとを分類分けし、識別することができなかった課題の解決に成功した。また、本発明者らはリーニング不良の原因がボンディングワイヤの断面形状と関連することを解明し、結線前の段階でボンディングワイヤを選別することによってリーニング不良の解決に成功した。また、リーニング不良がボンディングワイヤを介して最終ダイヤモンド・ダイスのベアリング部の形状と関連していることがわかったので、最終線引きダイヤモンド・ダイスを管理することによってリーニング不良を解決する方法を解明した。
上記の課題を解決するための、本発明のボンディング前に予測する選別方法は、
以下の通りである。
（ａ） 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤにおけるリーニング不良の選別方法であって、
１） 結線前のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
２） その線径を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面２次モーメントを求める工程、
３） その求められた断面２次モーメントの最大値と最小値とを比較する工程によって、
ボンディングワイヤの結線時のループ形成におけるリーニング不良を判定するボンディングワイヤの選別方法。
（ｂ） 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤにおける異形断面ワイヤ及び楕円ワイヤの選別方法であって、
１） 結線前のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
２） その線径を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面２次モーメントを求める工程、
３） それらの測定値から当該円周部分における線径の最大値と最小値、および当該円周部分における軸方向断面２次モーメントの最大値と最小値を求める工程、
４） その求められた線径の最大値と最小値との差をX座標とし、その断面２次モーメントの最大値と最小値との差をY座標としてプロットして比較する工程によって、
ボンディングワイヤの結線時のループ形成におけるリーニング不良を判定するボンディングワイヤの選別方法。
（ｃ）半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法であって、
１） ダイヤモンド・ダイス引き加工後のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面２次モーメントを求める工程、
３） その求められた断面２次モーメントの最大値と最小値とを比較する工程によって、ボンディングワイヤを最終線引き加工するためのダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の適否を判定する管理方法。
（ｄ）半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法であって、
１） ダイヤモンド・ダイス引き加工後のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面２次モーメントを求める工程、
３） それらの測定値から当該円周部分における線径の最大値と最小値、および当該円周部分における断面２次モーメントの最大値と最小値を求める工程、
４） その線径の最大値と最小値との差およびその断面２次モーメントの最大値と最小値との差を求める工程、
５） その求められた線径の最大値と最小値との差をX座標としその断面２次モーメントの最大値と最小値との差をY座標としてプロットして比較する工程によって、
ボンディングワイヤを最終線引き加工するためのダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の適否を判定する管理方法。
また、さらに具体的な要件は、以下の通りである。
(ｆ) 前記の断面Ｎ次モーメントの最大値と最小値との比較を、最大値と最小値との差を最大値または最小値で除したときの断面２次モーメント比で評価することを特徴とする上記（ａ）または（ｂ）に記載のボンディングワイヤの良否を予測するボンディングワイヤの選別方法。
（ｇ） 前記の断面Ｎ次モーメントの最大値と最小値との比較を、最大値と最小値との差を最大値または最小値で除したときの断面２次モーメント比で評価することを特徴とする上記（c）または（d）のボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法。
まずリーニング不良と本発明との関連について説明する。ボンディングワイヤの先端に溶融ボールをつくり半導体チップ上へボンディングして第一ボンドを形成した場合、ボンディングワイヤの先端部分は引抜き加工による塑性ひずみは開放されているが、熱影響を受けていない部分は塑性ひずみがそのまま残っている。この熱影響を受けた部分と受けない部分との境界は機械的強度が弱い箇所であり、曲がりやすい箇所となるが、第一ボンドを形成した後にキャピラリ−が上昇運動をしている間はボンディングワイヤに大きな曲げ応力がかからないので、ボンディングワイヤはすべてほぼ鉛直に立っている。しかし、キャピラリ−を第一ボンドから第二ボンド方向に移動してワイヤにループを描きはじめさせた途端に、ボンディングワイヤに曲げ応力が加わりこの曲げ応力が上記の熱影響の境界部へ集中して境界部が屈曲する。本発明者らはこの現象を高速度カメラによって確認した。換言すると、キャピラリ−によって第一ボンドから第二ボンド方向へループを描く際に、ボンディングワイヤは拘束されてボンディングワイヤには第一ボンドから第二ボンド方向の応力が加わる。ボンディングワイヤの第一ボンドの付け根部分からやや上部には熱影響の境界部分があり、その部分に強い曲げ応力が加わる。ループは第一ボンドからキャピラリ−によって大きく曲げられる箇所まで進むあいだに線材のもっとも弱い箇所へいちじるしく過度の力が加わるタイミングで屈曲する。このワイヤの屈曲が、キャピラリ−の軌跡とは異なる方向に曲がること、すなわち、ばらつくことがリーニング不良の主な現象であると思われる。
本発明者らは、キャピラリ−の軌跡とは異なる方向に曲がる（ばらつく）要因が円周方向のワイヤ形状の不均一さによる断面Ｎ次モーメントに起因していることを突き止めた。すなわち、ワイヤ断面形状の円周全体の性状を断面Ｎ次モーメントで表すことによって、これらの機械的特性に影響を与えるワイヤ形状の不均一さを評価することに成功した。以下、断面Ｎ次モーメントを代表的な断面二次モーメントで説明する。
線材を一般的に曲げ加工する場合、曲がりやすさや曲がりにくさは線材の形状に起因する物理特性からきている。最終ダイヤモンド・ダイスの引抜き加工によって製造された線径が２５μｍ以下の極細線の場合、ダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部は最大直径と最小直径の差がこれまでは通常１％未満なので真円として取り扱っていたが、本発明者らはその真円部分を更に拡大して多数の大小の円弧曲線によって構成されているものと把握することにした。断面形状をこのような大小の円弧曲線によって評価すると、これまで真円部分と考えられていたものが２種類に分類することができた。一つは楕円形状のもの（ただし、最大直径と最小直径の差は通常１％未満である。）、他方は多角形形状のもの（ただし、最大直径と最小直径の差は通常１％未満である。）である。そして、楕円形状のものがリーニング不良を起こし、多角形のものがぎらぎら光る乱反射を生じる原因であることがわかった。この楕円形状のものと多角形形状のものとを区別するのに断面２次モーメントが有効であることがわかった。
本発明者らは楕円形状のボンディングワイヤを多数本ボンディングしてさらに詳しく調べたところ、キャピラリ−によってボンディングワイヤに横方向の応力が加わった場合、ボンディングワイヤの第一ボンドを中心点とした鉛直方向からの傾きが正規分布を描くことがわかった。この正規分布は楕円傾向が強まるとともに幅が広がる傾向にあることがわかった。正規分布の幅が広がることは、ボンディングワイヤの傾きが大きくなることを示し、傾きが一定値以上のものがリーニング不良となる。
本発明者らはリーニングの程度をボンディングワイヤの断面形状に由来する断面２次モーメントによって表すことができると考えた。よって、接合前にボンディングワイヤの断面を多数の方向に分割してそれぞれの方向における断面２次モーメントを精密に測定しておけば、曲がりにくさの度合いを予測することができる。そこで、本発明者らはボンディングワイヤの断面２次モーメントを、同一円周上で複数方向測定することによってそれらの測定値から断面２次モーメントの最大値と最小値を求め、それを比較する工程によって、ボンディングワイヤの第一ボンド後におけるリーニング不良の良否を予測することに成功したものである。第一ボンドされたワイヤの傾きは正規分布として表れる。リーニング不良の良否と断面２次モーメントの最大値と最小値との比較は最大値または最小値で除した比で比較することが好ましい。なお、ボンディングワイヤの長手方向の断面２次モーメントは、高純度のＡｕ等の変形しやすい極細線をダイヤモンド・ダイスによって引抜き加工しているので、最終ダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の形状が反映され、極細線の長手方向はほぼ同一の傾向を示すとして取り扱って差し支えない。
なお、断面２次モーメントは線材の曲げ応力に対して関連する物性値であるが、断面１次モーメントでも断面３次モーメントでも、力学的なモーメントとして扱う上で断面2次モーメントと同様な傾向を示すものと考えられる。
つぎに、リーニング不良の原因となる楕円ワイヤとそうではない多角形ワイヤの種分け方法について説明する。
前述の先行技術における楕円ワイヤの選別法においては、ワイヤ線形の最大値と最小値とを比較するものであったが、レーザー回折による測定値は測定箇所のワイヤ径を回折像から測定するものであって、断面形状を表わすものではないから、これらの差は楕円に該当する場合もあれば、多角形の陵と辺との差を表わす場合もある。
本発明者らは、リーニング不良の原因を断面形状の不均一さ、すなわち楕円を含むゆがんだ断面形状に起因する機械的特性の異方性にあると考え、断面形状で多角形状のものがこのような機械的特性の異方性がなく、リーニング不良を発生しないことから、これらの多角形ワイヤを楕円を含むゆがんだ断面形状、いわゆる異形断面のワイヤと区別する方法として、断面Ｎ次モーメントによる評価法が有効であることを突き止めたのである。
多角形ワイヤの変形の度合いが大きくなると、ギラと呼ばれる外観不良になることがある。ギラは、極細線からの乱反射によってぎらぎら光るワイヤのことを意味する。この現象はボンディングワイヤへ入射した光が反射される時にワイヤ表面が一様でないために発生するものである。つまり、ワイヤ断面が完全な円ではなく多角形によることに起因する。しかし、これまでは楕円ワイヤと多角形ワイヤを完全に種分けする方法は見つかっていなかった。本発明者らは、断面２次モーメントの最大値と最小値の差を最大値または最小値で除した比と、線径の最大値と最小値の差または線径の最大値と最小値を線径で除した値を比較することによって楕円ワイヤと多角形ワイヤを識別し、楕円ワイヤを定量化することに成功した。
なお、ここでも断面１次モーメントでも断面３次モーメントでも、断面形状の起因する機械的特性の異方性を評価するうえで断面２次モーメントと同様な傾向を示すものと考えられる。
本発明の効果は、結線前の段階でボンディングワイヤを選別することによってリーニング不良が解決できるようになったことである。さらに、楕円ワイヤを定量化することによってリーニング不良が解決できるようになったことである。また、ボンディングワイヤの表面形状は最終ダイヤモンド・ダイスのベアリング部の形状と関連しているので、最終線引きダイヤモンド・ダイスを管理することによって結果的にリーニング不良が解決できた。
本発明においてボンディングワイヤに利用される金属線は、純度９９．９９質量％以上のＡｕ線が好ましい。高純度で柔らかいため引抜き加工されるダイヤモンド・ダイスのベアリング部の形状がそのままボンディングワイヤの外形に反映されるからである。同様の理由から高純度のＣｕや軟質の貴金属合金、例えばＡｕ−１５質量％Ａｇ合金、Ａｕ−１質量％Ｐｄ合金またはこれらの金属や合金にＣａ、Ｂｅ、Ｉｎ、Ｓｎ、希土類元素などの微量添加元素を含有させたものなどを用いることができる。
本発明のボンディングワイヤの線径は３０μｍ以下であれば特に制限はないが、１０〜２５μｍの範囲が好ましい。リーニング不良はファインピッチ領域で発生する不良であり、一般的には細線が用いられるからである。
純度９９．９９９質量％以上の高純度金へ微量元素を所定量含有させて純度９９．９９質量％以上の高純度金を調製した。この調製品を真空溶解炉で溶解鋳造し、伸線加工した。そして、最終線径２３μｍのところで、孔形状を異ならせた６種類のダイヤモンド・ダイス（公称径はいずれも23μｍである。）を用意して６種類の極細線を作成し、それぞれ最終熱処理した。この６種類のワイヤの外径をレーザ回折を利用した線径測定器によって各々測定した。このような線径測定器としては、株式会社キーエンス製のデジタル寸法測定器（LS-7000）や東京光電子工業株式会社製のレーザマイクロゲージ D5やCERSA社製のLDSN-200等を利用できる。
６種類のワイヤ径の測定結果を図１のプロットＡ〜Ｆに示す。また、ワイヤ断面の半
径方向を拡大した断面形状を図２のA〜Fに示す。図１のプロットＡ〜Ｆは、図２のプロットＡ〜Ｆに対応する。ここで、Ｏｖａｌｉｔｙとは「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」をいい、１００×（（ボンディングワイヤの線径の最大値）−（ボンディングワイヤの線径の最小値））／（ボンディングワイヤの線径）と定義し、「断面2次モーメント比（％）」は、ボンディングワイヤの断面2次モーメントを半周１８０度に対して１１．２５度ステップで１６箇所測定した中で最大値と最小値を求め、１００×（最大値−最小値）／（最大値）によって定義した。
断面２次モーメントは次のようにして得られる。
ワイヤ断面を図３の半円に示すように１１．５度ステップで１６の円周部分に等分割して、それぞれの円周部分ごとに直径を測定し、それぞれの半径ｒを求める。
測定された半径ｒから図４に示すように各円周部分の半径ｒに対応する、Ｘ軸に対する高さｙ、及びＸ軸に投影した幅がそれぞれ、ｒ sinθ及びｒ cos θから得られる。
具体的には、高さｙは分割された円周部分の中点のθ値とその測定されたｒ値から、或いはその円周範囲を更に細分したθとそのｒ測定値から算出した平均値などで近似し、幅のｘ値はこれら円周部分の前後のθ値とそのｒ値によりそれぞれのｘ値を算出して引き算することによりその間の幅として得られる。
このようにして得られた各円周部分毎のｘ、ｙ値から長方形に近似した断面形状を表すと、図５のようになる。このように近似した個々の断面形状に対する断面２次モーメントを積算することにより、ワイヤ断面としての２次モーメントを求めることができる。
以下、同様にして順次分割数１６に対応して１１．５度づつずらしてそれぞれの方向毎の半円の断面２次モーメントを求めることができる。
以上の説明においては、ワイヤ断面を等分割してそれぞれの半径方向毎に長方形状に近似して、それぞれの長方形の断面２次モーメントの和としてワイヤ断面の２次モーメントを求めたが、これらはワイヤ断面の２次モーメントとしてＸＹ座標上の積分値にほかならない。
これらの分割数は１６に限るものではないが、分割間隔を大きくすると断面形状を正確に反映できないので、概ね１６以上に分割して計測することが好ましい。
また、図２の濃い実線と薄い実線は、ワイヤ断面の半円形状を示し、同じワイヤの測定位置をワイヤの長手方向に10ｍずらして変化させ2回測定した結果である。また、下中央部の四角はワイヤ断面の中心点である。
図１のＡ〜Ｆの６種類のワイヤ径の測定結果と、ワイヤ断面の半径方向を拡大した図２のＡ〜Ｆの断面形状を比較しながら参照すると、（１）図１のAプロットは「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」と「断面2次モーメント比（％）」はいずれも低い値であり、図２−Ａから真円に近い形状である。（２）図１−Ｃ、Ｆプロットは「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」と「断面2次モーメント比（％）」はいずれも増加しており、図２−Ｃ、Ｆから楕円に近い形状であることが確認できる。（３）一方、図１―Ｂ、Ｄ、Ｅフ゜ロットは、「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」が増加しても、「断面2次モーメント比（％）」の増加は小さく、図２−Ｂ、Ｄ、Ｅから多角形に近い形状である。
したがって、（１）〜（３）のプロットの関係から、「断面２次モーメント」又は「断面２次モーメント比（％）」の大小によって、楕円ワイヤと多角形ワイヤとを識別することができる。
実施例１と同様にして、最終線径２５μｍの６種類のダイヤモンド・ダイス（公称径はいずれも２５μｍである。）を使用して６種類の極細線を作成し、それぞれ最終熱処理した。
６種類のワイヤ径の測定結果を図６のプロットＧ〜Ｌに示す。また、ワイヤ断面の半径方向を拡大した断面形状を図７のＧ〜Ｌに示す。図６のプロットＧ〜Ｌは図７のＧ〜Ｌと対応する。ここで、断面形状における図７の濃い実線は測定値のワイヤ直径から推定したワイヤ断面の半円形状、薄い実線はワイヤが完全な真円と仮定した場合のワイヤ断面の半円形状を示す。また、下中央部の四角はワイヤ断面の中心点である。
図６のＧ〜Ｌのプロットとその断面形状を表わす図７のプロットＧ〜Ｌの比較から明らかなとおり、ワイヤ形状が楕円形のＫ、Ｌは「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」と「断面２次モーメント比（％）」とで相関がみられるが、ワイヤ形状が多角形のＨ、Ｉ、Ｊは「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」が増加しても「断面２次モーメント比（％）」は低く、これらの間に相関関係が無いことがわかる。
したがって、実施例1と実施例２の結果から、「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」と「断面２次モーメント比（％）」との相関関係により楕円ワイヤと多角形ワイヤとを識別することができ、線径の測定値間の差には特に依存しないことが確認できる。
次に、実施例２の６種類のワイヤを用い、株式会社新川製のワイヤボンダ（ＵＴＣ−４００型）を使って、大気中、０．５ミリ秒の放電時間にて溶融ボール（ボール径３８μｍ）を作成し、１００μｍ角の純Ａｌパッド上へ圧着径４５μｍで所定のループ条件（高さ３００μｍ、長さ４ｍｍ）にて１０，０００回ボンディングしたところ、図１０に示すようなリーニング不良が発生していた。このリーニング不良（本数）の結果を「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」と「断面2次モーメント比（％）」との相関で図８、図９に示す。図８によれば、「リーニング不良（本数）」と「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」との相関係数は０．６４と低いのに対し、図９の「リーニング不良（本数）」と「断面２次モーメント比（％）」との相関係数は０．９７と高く、ほぼ直線上に分布していることがわかる。
したがって、リーニング不良が発生するのは楕円形状のワイヤに限定され、楕円形状のワイヤを識別するには「断面２次モーメント比（％）」が必須条件となっている。つまり、「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」が３％程度の高い値であっても、「断面２次モーメント比（％）」が低い値であればリーニング不良は発生しないし、事実そのようなワイヤは多く確認されている。
よって、「ワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（％）」からはリーニング不良を予測することはできず、ボンディングワイヤを選別することができない。また、最終線引きダイヤモンド・ダイスを管理することもできない。
つまり、「断面２次モーメント比（％）」を管理値とし、最終線引きダイヤモンド・ダイスやワイヤを識別する方法で、リーニング不良を管理することが可能になる。リーニング不良は、使用されるワイヤ線径、パッケージ種類、ボンディング条件などによって許容値が変化するので「断面２次モーメント比（％）」の固定値を限定するのは容易でないが、図９より１％以下に管理することで極度なリーニング不良を抑えることが可能であると考えられる。
断面2次モーメント比（％）とワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値との関係を示す実施例。 Ａ〜Ｆ：円周と直交する方向に対し円周方向だけを実測値より３０倍に拡大した断面形状を示す実施例。 ワイヤ断面を１６分割した円周部分を示す実施例模式図。 ワイヤ断面を等分割して測定した半径ｒ から円周部分の高さ及び幅を算出する模式図。 ワイヤ断面を長方形に近似して、断面２次モーメントの近似値を算出する模式説明図。 断面2次モーメント比（％）とワイヤ最大直径と最小直径の差をワイヤ線径で除した値（Ovality）との関係を示す実施例。 Ｇ〜Ｌ：円周と直交する方向に対し円周方向だけを実測値より３０倍に拡大した断面形状を示す実施例。 ワイヤ最大直径と最小直径の差とリーニング不良との関係を示す実施例。 本発明の実施例で、断面2次モーメント比（％）とリーニング不良との関係を示す実施例。 ボンディングワイヤをループ形成した場合に発生するリーニング不良を真上からみた（特開２００４−１４６７１５号公報掲載図）図。

Claims (6)

  1. 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤにおけるリーニング不良品の選別方法であって、
    １） 結線前のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
    ２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分してワイヤ断面の当該方向におけるそれぞれの断面２次モーメントを求める工程、および
    ３） その求められた断面２次モーメントの最大値と最小値とを比較する工程、
    からなる一連の選別工程によってボンディングワイヤの結線時のループ形成におけるリーニング不良を判定するボンディングワイヤの選別方法。
  2. 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤにおけるリーニング不良品の選別方法であって、
    １） 結線前のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
    ２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分してワイヤ断面の当該方向におけるそれぞれの断面2次モーメントを求める工程、
    ３） それらの測定値から当該円周部分における線径の最大値と最小値、および当該円周部分における各分割された軸方向断面2次モーメントの最大値と最小値を求める工程、
    ４） その線径の最大値と最小値との差およびその断面2次モーメントの最大値と最小値との差を求める工程、および
    ５） その求められた線径の最大値と最小値との差をX座標としその断面2次モーメントの最大値と最小値との差をY座標としてプロットして比較する工程、
    からなる一連の選別工程によってボンディングワイヤの結線時のループ形成におけるリーニング不良を判定するボンディングワイヤの選別方法。
  3. 前記の断面２次モーメントの最大値と最小値との比較を、最大値と最小値との差を最大値または最小値で除した断面２次モーメント比で評価することを特徴とする請求項１または２に記載のボンディングワイヤの選別方法。
  4. 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法であって、
    １） ダイヤモンド・ダイス引き加工後のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
    ２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面2次モーメントを求める工程、および
    ３） その求められた断面2次モーメントの最大値と最小値とを比較する工程、
    からなる一連の管理工程によって適正な状態を管理するボンディングワイヤを最終線引き加工するためのダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の管理方法。
  5. 半導体チップとリードフレーム等の端子間を３次元的に結線するボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法であって、
    １） ダイヤモンド・ダイス引き加工後のボンディングワイヤの全周を微細に分割し、その分割された円周部分の線径を測定する工程、
    ２） その線径値を用いて円周部分の各分割された軸方向毎に積分し、当該方向における断面2次モーメントを求める工程、
    ３） それらの測定値から当該円周部分における線径の最大値と最小値、および当該円周部分における断面2次モーメントの最大値と最小値を求める工程、
    ４） その線径の最大値と最小値との差およびその断面2次モーメントの最大値と最小値との差を求める工程、および
    ５） その求められた線径の最大値と最小値との差をX座標としその断面2次モーメントの最大値と最小値との差をY座標としてプロットして比較する工程、
    からなる一連の管理工程によって適正な状態を管理するボンディングワイヤを最終線引き加工するためのダイヤモンド・ダイスにおけるベアリング部の管理方法。
  6. 前記の断面２次モーメントの最大値と最小値との比較を、最大値と最小値との差を最大値または最小値で除した断面２次モーメント比で評価することを特徴とする請求項４または５に記載のボンディングワイヤ用ダイヤモンド・ダイスの管理方法。
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