JP5786042B2 - ボンディングワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

ボンディングワイヤ及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5786042B2
JP5786042B2 JP2013555221A JP2013555221A JP5786042B2 JP 5786042 B2 JP5786042 B2 JP 5786042B2 JP 2013555221 A JP2013555221 A JP 2013555221A JP 2013555221 A JP2013555221 A JP 2013555221A JP 5786042 B2 JP5786042 B2 JP 5786042B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
core material
bonding wire
palladium
bonding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013555221A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2013111642A1 (ja
Inventor
亮 富樫
亮 富樫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Micrometal Corp
Original Assignee
Nippon Micrometal Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=48873363&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP5786042(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Nippon Micrometal Corp filed Critical Nippon Micrometal Corp
Priority to JP2013555221A priority Critical patent/JP5786042B2/ja
Publication of JPWO2013111642A1 publication Critical patent/JPWO2013111642A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5786042B2 publication Critical patent/JP5786042B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0227—Rods, wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/04—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of bars or wire
    • B21C37/042—Manufacture of coated wire or bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C9/00—Cooling, heating or lubricating drawing material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/30—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 1550 degrees C
    • B23K35/302—Cu as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding
    • B23K35/404—Coated rods; Coated electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/018—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of a noble metal or a noble metal alloy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C9/00—Alloys based on copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/745—Apparatus for manufacturing wire connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/431—Pre-treatment of the preform connector
    • H01L2224/4312—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
    • H01L2224/43125—Plating, e.g. electroplating, electroless plating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/432—Mechanical processes
    • H01L2224/4321—Pulling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/438—Post-treatment of the connector
    • H01L2224/43848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/43985—Methods of manufacturing wire connectors involving a specific sequence of method steps
    • H01L2224/43986—Methods of manufacturing wire connectors involving a specific sequence of method steps with repetition of the same manufacturing step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554—Coating
    • H01L2224/45565—Single coating layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554—Coating
    • H01L2224/4557—Plural coating layers
    • H01L2224/45572—Two-layer stack coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554—Coating
    • H01L2224/45599—Material
    • H01L2224/456—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45644—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4554—Coating
    • H01L2224/45599—Material
    • H01L2224/456—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/45664—Palladium (Pd) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L2224/745—Apparatus for manufacturing wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01015—Phosphorus [P]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
    • Y10T29/49988—Metal casting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12222—Shaped configuration for melting [e.g., package, etc.]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)

Description

本発明は、ボンディングワイヤ及びその製造方法に関し、特に、銅を主成分とする芯材と、パラジウム被覆層又はパラジウム及び金の被覆層を有するボンディングワイヤ、並びにその製造方法に関する。
従来から、銅を主成分とする芯材をパラジウムで被覆したパラジウム被覆銅ボンディングワイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。
市場で使用されているパラジウム被覆銅ボンディングワイヤは、専ら窒素ガス雰囲気中でプラズマアークによって加熱され、溶融凝固して形成されるボールを半導体素子上のアルミニウムパッドへ超音波熱圧着し接合される。窒素ガス雰囲気中でボールを形成する場合には、銅芯材に脱酸剤となるリンを添加し、ボール形成時に銅が露出した場合の酸化を防止してボール表面の表面張力を維持し、溶融ボールを凝固まで真球に維持するような工夫がなされてきた。
このような工夫の積み重ねの結果、最近になって、パラジウム被覆銅線の適用パッケージが多岐に渡るようになり、高信頼性が要求されるようなパッケージにも使用されるケースが増えてきた。
特許４１５８９２８号公報
しかしながら、パラジウム被覆銅ボンディングワイヤが用いられるＱＦＮ（Quad Flat No-lead）やＢＧＡ（Plastic Ball Grid Array）においては、樹脂封止が基板上の片側のみであるため、耐湿性に弱く、プレッシャークッカーテスト（Pressure Cooker Test、以下「ＰＣＴ」という。）や超加速高温高湿試験（Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test、以下「ＨＡＳＴ」という。）等の、湿度と圧力を高めて行うパッケージ内へ水分が浸入しやすい条件下での信頼性試験では、寿命がベア銅線よりも短くなるといった現象が観察されるようになった。発明者等の調査の結果、ボール接合部で銅が露出している場合には、アルミニウムパッドのボール接合界面の腐食が著しく、アルミニウムが酸化して導通不良となることが判明した。ベア銅線の場合には、ボール形成時におけるガス雰囲気は、窒素雰囲気よりも水素を４〜５ｖｏｌ％含有する窒素ガス雰囲気の方がボール表面の酸化が回避されるため、ＰＣＴやＨＡＳＴ信頼性といった水分や酸素の影響を受けやすい評価での信頼性が高くなることが分かっていたが、パラジウム被覆銅線においては、逆に信頼性が低下することが判明した。
発明者等が更に調査したところ、水素を４〜５ｖｏｌ％含有する窒素中で、パラジウム被覆銅線でアークプラズマ放電によってボールを形成すると、ボール表面に銅が露出したり、先端がうまく溶融せずに、所定のサイズのボール径が得られない小ボール不良や、ボール表面に果実の桃の様な窪みが観察されたりと、ボールの外観異常が観察されることが判明した。
窒素に４〜５ｖｏｌ％の水素を含む混合ガス雰囲気中において、ワイヤ先端をプラズマアークで加熱する場合、水素を含まない１００％窒素ガスと比較してプラズマ温度が高温になるため、パラジウムの融点が銅との合金化によって低下すると、パラジウム膜が熔解して銅ボール内部へ溶け込んだり、一部のパラジウム膜が熔解してボール表面に銅が露出したり、ボール表面に段差が生じたりといったボールの外観不良が発生し、接合性が悪化したり、銅のガルバニック腐食によってＨＡＳＴ信頼性が低下したりするものと推察された。
また、かかるパラジウム膜のボール内部への溶解は、溶解時間が長いため、パラジウム膜の溶解が大きいことにも一因があると考えられた。かかるパラジウム膜の溶解は、ボールを形成してから速やかにボールが冷却され、ボンディングワイヤの元々の構造を維持することにより防ぐことができると考えられる。
そこで、本発明は、ボール形成持のパラジウム膜の溶解を抑制し、パラジウム被覆銅ボンディングワイヤで形成されるボールの形状の真球度を高め、水素を４〜５ｖｏｌ％含有する窒素中の放電において形成されるボール表面の銅露出を抑制することができ、湿度が影響するＨＡＳＴ信頼性に良好なボンディングワイヤ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一実施態様に係るボンディングワイヤは、銅を主成分とする芯材と、パラジウム被覆層又はパラジウム及び金の被覆層とを有するボンディングワイヤであって、前記芯材の中心に、銅が軸方向に延在する繊維状組織を有することを特徴とする。
上記本発明のボンディングワイヤの製造方法は、 連続鋳造により、前記芯材を生成する芯材生成工程と、前記芯材を所定の減面率まで減面するまでは、減面率１０％以下のダイスを用いて伸線加工を行い、前記所定の減面率に減面後は、減面率が１０％より大きいダイスを用いて伸線加工を行う第１の伸線工程と、
該第１の伸線工程により伸線加工された前記芯材の周囲にめっきして被覆銅線を形成するめっき工程と、
前記被覆銅線を所定の線径となるまで伸線加工する第２の伸線工程と、
を有することを特徴とする。
また、前記第１の伸線工程と前記パラジウムめっき工程との間に、前記第１の伸線工程により伸線加工された前記芯材を、再結晶開始温度以上再結晶終了温度以下の温度で軟化熱処理する軟化熱処理工程を有することが好ましい。
ここで、前記所定の減面率は、９５．０〜９９．５％であることが好ましい。
なお、前記第１の伸線工程は、前記芯材を供給する供給キャプスタンと前記芯材を巻き取る巻取キャプスタンとの間に１つのダイスを配置し、１つのダイスを用いて引き抜きを行う伸線加工を繰り返すことにより行われることとしてもよい。
本発明によれば、ワイヤボンディング時に、ボンディングワイヤの構造、形状を適切に維持することができる。
本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの一例を示した断面構成図である。 比較例に係るボンディングワイヤの断面構成を示した図である。 本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の芯材生成工程の一例を示した図である。図３（Ａ）は、芯材生成工程に用いられる材料の一例を示した図である。図３（Ｂ）は、連続鋳造の一例を示した図である。図３（Ｃ）は、芯材生成工程により生成された芯材の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の鋳造後伸線工程の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の粗伸線工程の一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の軟化熱処理工程の一例を示した図である。 伸線加工された金属線の加熱による破断強度と伸び率の変化と、再結晶開始温度及び再結晶終了温度について示した図である。 本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。 本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の最終伸線工程の一例を示した図である。 本発明の実施例１〜１１及び比較例１〜１１に係るボンディングワイヤのワイヤボンディング時におけるボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の評価方法を説明するための図である。図１０（Ａ）は、良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の一例を示した図である。図１０（Ｂ）は、良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の他の一例を示した図である。図１０（Ｃ）は、不良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の一例を示した図である。図１０（Ｄ）は、不良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の他の一例を示した図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
図１は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの一例を示した断面構成図である。図１において、本実施形態に係るボンディングワイヤ１５は、芯材１０と、パラジウム膜１３とを有する。芯材１０は、銅を主成分として構成され、組織構造的には、繊維状組織１１と、再結晶領域１２とを有する。パラジウム膜１３は、芯材１０を被覆する金属膜である。つまり、本実施形態に係るボンディングワイヤ１５は、銅を主成分とする芯材１０の周囲を、パラジウム膜１３で被覆した構造を有するパラジウム被覆銅ボンディングワイヤである。
本実施形態に係るボンディングワイヤ１５の製造方法の詳細は後述するが、本実施形態に係るボンディングワイヤ１５は、９９．９９％以上の純度の銅に、添加元素を熔解して溶解鋳造し、得られた銅インゴットについて、ダイスを通して引抜き伸線加工を行う際、繊維状組織１１を残留させることにより得られる。伸線加工後は、必要に応じて軟化熱処理を行って所定の線径とした後、各種の化学洗浄を施して線材表面に銅組織を露出させた後にパラジウムめっきを施し、必要に応じて金を更にめっきする。その後、再度伸線加工を加えて所定の線径まで縮径し、軟化熱処理を行う。その際、軟化温度を調整し、芯材中心に繊維状組織１１が形成されたパラジウム被覆銅ボンディングワイヤを得ることができる。
ここで、繊維状組織１１とは、鋳造時の結晶が伸線方向に伸ばされて、その後の加熱によっても再結晶化や結晶粒の粗大化が顕著ではなく、繊維状に残留した金属組織のことを意味する。断面観察においては、図１に見られように、ワイヤ表面近傍の結晶が再結晶化して粒形状の再結晶領域１２となっているのに対し、中心部分はワイヤ長手方向に伸張した繊維状組織１１として容易に観察される。硬度測定を行うと、再結晶粒に比べて繊維状組織１１の硬度は高く観察されるので、硬度測定によっても繊維状組織１１の存在を確認することは可能である。
繊維状組織は、芯材中０．５〜９０質量％存在することが好ましく、特に１〜８０質量％存在することが好ましく、特に４〜５０質量％存在することが好ましい。
また、繊維状組織は、芯材の半径をRとしたとき、中心０．８R以内に存在することが好ましく、特に０．５Ｒ以内に存在することが好ましい。
かかる繊維状組織１１が中心に残留したボンディングワイヤ１５は、ワイヤボンディングの際のボール形成時に、繊維状組織１１で熱エネルギを吸収し、ボールを速やかに冷却させ、パラジウム膜１３の溶解を抑制することができると考えられる。つまり、繊維状組織１１は、再結晶化されていない粗い組織であるので、熱エネルギが加わることにより、再結晶化が起こり、加えられた熱エネルギを消費することができる。これにより、ボール形成の際におけるボール溶解時又は凝固時に、溶解温度の低下又は凝固時間の短縮を促し、パラジウム膜の溶解によるボール内部への溶け込みを抑制することができると考えられる。
このように、本実施形態に係るボンディングワイヤ１５においては、芯材１０の内部に繊維状組織１１を残留させることにより、ワイヤボンディング時に発生するボールの熱を素早く吸収し、ワイヤボンディングを良好に行うことができると考えられる。
図２は、比較例に係るボンディングワイヤの断面構成を示した図である。比較例に係るボンディングワイヤ１１５は、芯材１１０が総て再結晶領域１１２で構成され、繊維状組織１１が何ら残留していない構造となっている。かかる構成においては、ボール形成時に、ボール溶解の熱エネルギが消費される領域が存在しないので、パラジウム膜１１３は溶解し、ボール内部へと溶け込み、芯材１１０の銅が露出する可能性が高くなってしまう。
一方、本実施形態に係るボンディングワイヤ１５は、繊維状組織１１で熱エネルギを消費することができるので、パラジウム膜１３のボール内部への溶け込みを防止し、銅の露出を抑制することができるので、表面の酸化を防止し、その後の接続信頼性を向上させることができる。
次に、図３乃至図９を用いて、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の芯材生成工程の一例を示した図である。図３（Ａ）は、芯材生成工程に用いられる材料の一例を示した図であり、図３（Ｂ）は、連続鋳造の一例を示した図であり、図３（Ｃ）は、芯材生成工程により生成された芯材の一例を示した図である。
図３（Ａ）に示すように、金属生成工程において、例えば、芯材１０の材料となる銅は、板状の銅板９として供給される。なお、添加物が必要な場合には、添加物の金属板も同様に用意する。
図３（Ｂ）に示すように、芯材１０の生成は、連続鋳造装置２０を用いて行われる。連続鋳造装置２０は、チャンバ２１と、タンディッシュ２２と、鋳型２３と、ウォータージャケット２４と、ローラ２５とを備える。連続鋳造装置において、チャンバ２１内に収容されたタンディッシュ２２内で銅板９が溶解され、溶解した銅板９がウォータージャケット２４を有する鋳型２３を通り、ローラ２５により引き出されて芯材１０が生成される。なお、チャンバ２１内は、例えば、窒素ガスで満たされてよい。また、銅板９の他、添加物もタンディッシュ２２内で溶解供給されてよい。なお、タンディッシュ２２に溶解した銅板９を供給する取鍋や、複数の役割を有するローラ２５も、必要に応じて設けられてよい。
図３（Ｃ）は、連続鋳造により生成された芯材１０の一例を示しているが、鋳造直後の芯材１０は、最終的なボンディングワイヤ１５よりも遙かに太い線径を有しており、例えば数ｍｍの線径を有する。
図４は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の鋳造後伸線工程の一例を示した図である。鋳造後伸線工程においては、芯材１０の伸線加工が行われ、芯材１０が減面（縮径）される。図４に示すように、鋳造後伸線工程においては、一対のキャプスタン３０、３１と、１つのダイス４０を用いて、芯材１０の伸線が行われる。芯材１０は数ｍｍの太さを有し、ダイス４０を挿通させるために要する力も大きいので、１つのダイス４０のみをキャプスタン３０、３１間に設置し、十分な力を与えて伸線加工を行う。鋳造後伸線工程は、複数回繰り返され、芯材１０を所定の線径にするまで行われる。例えば、鋳造後伸線工程で、芯材１０は、１ｍｍ程度の線径とされてもよい。
しかしながら、鋳造直後の芯材１０を伸線加工する鋳造後伸線工程において、最初から大きな減面率で縮径を行うと、図１において説明した繊維状組織１１が残存せずに、金属組織が伸び切ってしまうおそれがある。
そこで、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法においては、芯材１０の累積減面率が所定の減面率に到達するまでは、減面率１０％以下で伸線加工を行う。ここで、減面率は、（１）式で表される。なお、減面率は、縮径率と呼んでもよいし、リダクション率と呼んでもよい。
Figure 0005786042
 減面率１０％以下で伸線加工を継続する所定の減面率は、芯材１０の中心に繊維状組織１１が残存する適切な値に設定するが、これは、９５．０〜９９．５％が好ましく、特に９６％が好ましい。最初の鋳造直後の芯材１０の直径が８ｍｍの場合、直径１．６ｍｍまで減面すると、９６％に該当する。例えば、銅を主成分とする芯材１０を、８ｍｍから１．６ｍｍまで減面した場合には、繊維状組織１１が残存することが、発明者等の実験により確認されている。なお、この点の実施例については、後述する。
図５は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の粗伸線工程の一例を示した図である。粗伸線工程においては、一対のキャプスタン３２、３３と、複数のダイス４１〜４５を用いて伸線加工が行われる。粗伸線工程においては、鋳造後伸線工程よりも芯材１０の直径が細くなっているので、引き抜き時に要する力も鋳造後伸線工程より小さくなり、複数のダイス４１〜４５を用いて効率よく伸線加工を行うことが可能となる。かかる粗伸線工程により、芯材１０は、数１００μｍレベルの芯材１０に加工される。なお、粗伸線工程は、必要に応じて設けるようにしてよい。
図６は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の軟化熱処理工程の一例を示した図である。軟化熱処理工程においては、ガイドローラ６０、６１を用いて、芯材１０に円筒形のヒータ５０を通過させる。これにより、芯材１０の熱処理を行い、芯材１０を軟化させ、ワイヤボンディング時にパッド等を損傷しない硬度に調整する。なお、軟化熱処理がなされた芯材１０は、スプール７０に巻き取られる。
ここで、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法においては、再結晶開始温度以上再結晶終了温度以下の温度で軟化熱処理工程が行われる。
図７は、軟化熱処理工程において、伸線加工された金属線の加熱による破断強度と伸び率の変化と、再結晶開始温度及び再結晶終了温度について示した図である。
図７において、横軸が温度、縦軸に金属線の破断強度と伸び率が示されているが、一般的に鋳造されたままの銅の芯材１０を伸線加工すると、加工度とともに破断強度は上昇し、また伸び率は低下して次第に飽和するが、これを加熱すると、急激に伸び率が上昇しだす温度があり、これを再結晶開始温度（図７のＡ）と呼ぶ。また、伸び率が最大となる温度を、再結晶終了温度（図７のＢ）と呼ぶ。再結晶終了温度以上の温度で加熱すると、結晶は全体的に粗大化するのが一般的で、材料としては十分軟化した状態が得られることとなる。本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法においては、加熱温度を再結晶開始温度以上とすることにより、芯材１０の再結晶は発生させるが、加熱温度を再結晶終了温度以下とすることにより、全径に亘る再結晶化は発生させない。これにより、芯材１０の軟化は行うが、全面に亘る再結晶化は発生させず、一部を繊維状組織１１として残留させている。
図６に示したように、ヒータ５０は、芯材１０の外周面から加熱を行うので、芯材１０の外側は再結晶化されて再結晶領域１２となり、軸付近の中心は再結晶化されずに繊維状組織１１が残存した構造となり、図１の構造と合致することが分かる。
このように、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法においては、再結晶開始温度以上再結晶終了温度以下の温度で軟化熱処理を行うことにより、芯材１０を軟化させるとともに、繊維状組織１１を中心に残存させた構造とすることができる。
なお、軟化熱処理工程は、芯材１０の硬度に問題が無い場合は行う必要が無く、必要に応じて行うようにしてよい。
図８は、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。図８に示すように、めっき工程においては、めっき前処理槽８０、めっき槽８１に、スプール７０に巻回された芯材１０が巻き出されて供給され、芯材１０の周囲にめっきによりパラジウム膜１３が形成される。また、めっき後のパラジウム被覆銅線１４は、出口側に設置されたスプール７１に巻き取られる。また必要に応じてパラジウム被覆層上に金層をめっきしても良い。金層のめっき工程もパラジウムめっきと同様に図８に類するめっき設備を用意するか、あるいはパラジウムめっきに引き続いて連続めっきしても良い。
なお、めっき前処理工程は、複数の処理工程があり、めっき前処理槽８０は必ずしも１つでは無いが、図８においては、紙面の都合上、模式的に１つのめっき前処理槽７０を示している。
めっき前処理工程は、芯材１０の油脂を除去する脱脂工程と、芯材１０の表面の酸化膜を除去する塩酸洗浄工程と、芯材１０の表面を薄く溶かして研磨する化学研磨工程と、芯材１０を硫酸で洗浄する硫酸洗浄工程を有する。かかる前処理工程を経て、芯材１０の周囲の不純物等が除去されて芯材１０の表面が洗浄され、めっき工程が容易に行われる状態となる。
パラジウムめっき工程は、銅を主成分とする芯材１０の周囲にパラジウムめっきを施してパラジウム膜１３を形成する工程である。めっき工程は、芯材１０の周囲にパラジウム膜１３を形成できれば、種々のめっき処理が行われてよいが、例えば、ストライクめっき工程と本めっき工程の２つの工程を含んでもよい。ストライクめっき工程及び本めっき工程は、電気めっきであり、めっき槽７１内にアノードが設けられ、芯材１０は給電ローラー（図示せず）等によりカソードに通電される。そして、パラジウムイオンＰｄ２＋を含むパラジウムめっき液にカソードに通電された芯材１０が浸漬され、陽イオンのパラジウムイオンＰｄ２＋が芯材１０に電着し、めっきが施される。
ストライクめっき工程では、短時間で高い電流密度で通電が行われ、例えば、１０Ａ／ｄｍ２以上の電流密度で通電がなされる。一方、本めっき工程では、ストライクめっきよりも電流密度を低下させ、例えば、３〜５Ａ／ｄｍ２程度で、ストライクめっきよりも長時間めっきが行われる。このように、例えば、ストライクめっき工程と本めっき工程の２工程を経て銅の芯材１０にパラジウムめっきが行われ、芯材１０の周囲にパラジウム膜１３が形成される。また、めっきが終了したパラジウム被覆銅線１４は、スプール７１に巻き取られる。
金めっき工程は、必要に応じて前記パラジウムめっき後に実施する。パラジウムめっきと同様に電気めっきによって行っても良い。
図９は、本実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法の最終伸線工程の一例を示した図である。最終伸線工程においては、パラジウム被覆銅線または金−パラジウム被覆銅線１４の伸線加工が行われ、所定の線径に縮径化される。なお、最終伸線工程においては、最終製品と同じ線径にまで伸線加工が行われる。
図９に示すように、最終伸線工程も、２つのキャプスタン３４、３５に巻き回すように、スプール７１に巻回された被覆銅線１４が供給され、２つのキャプスタン３４、３５の間で、複数のダイス９０〜９７を被覆銅線１４が順次通過することにより、伸線加工が行われる。図９において、ダイス９０〜９７は８個設けられている。一般に、最終伸線加工は、被覆銅線１４を最終製品径まで伸線して最終製品のボンディングワイヤ１５とする最終伸線工程であるので、それまでの伸線工程よりも多くのダイス９０〜９７が設けられる。これにより、大きい減面率で縮径化を行うことができる。
このように、本発明の実施形態に係るボンディングワイヤの製造方法によれば、芯材１０の中心に繊維状組織１１を有するボンディングワイヤ１５を製造することができる。
次に、本発明の実施例に係るボンディングワイヤ及びその製造方法を、比較例との比較において説明する。
表１は、本発明の実施例１〜１１に係るボンディングワイヤ及びその製造方法と比較例１〜１１に係るボンディングワイヤ及びその製造方法の実施内容を示している。
Figure 0005786042
 表１に示すように、芯材全体の縮径率（減面率）が９６％までは、実施例１〜１１に係るボンディングワイヤ及びその製造方法は、各ダイスの縮径率を７％又は１０％に設定した。また、芯材全体の縮径率が９６〜９９．９％の範囲では、各ダイスの縮径率を１２％又は１０％に設定した。
一方、比較例１〜１１においては、芯材全体の縮径率が９６％までは、各ダイスの縮径率を１８％又は１２％に設定した。また、芯材全体の縮径率が９６〜９９．９％の範囲では、実施例１〜１１と同様に、各ダイスの縮径率を１２％又は１０％に設定した。つまり、実施例１〜１１と比較例１〜１１は、芯材全体の縮径率が９６％までの各ダイスの縮径率が異なるように設定されている。
また、実施例１〜１１及び比較例１〜１１において、芯材となる銅原料としては、市販の４Ｎ純度の無酸素銅または４Ｎ電気銅をさらに電解精製した６Ｎ純度の電気銅を用いた。リンは市販の１５％リン銅地金を用いた。熱処理１（軟化熱処理）は、線径約１ｍｍで、窒素雰囲気中で再結晶開始温度以上再結晶修了温度以下の温度で６０分行った。なお、軟化熱処理は、実施した場合と実施しなかった場合があり、表１では、実施した場合を「実施」、実施しなかった場合を「不実施」として示している。めっき後は、所定の加工縮径率で最終線径まで伸線し、窒素ガス雰囲気中で伸び率をボンディングワイヤ用途が主となる９〜１０．５％と、バンプワイヤが主となる４〜４．５％となるように焼鈍した。
図１０は、本発明の実施例１〜１１及び比較例１〜１１に係るボンディングワイヤのワイヤボンディング時におけるボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の評価方法を説明するための図である。図１０（Ａ）は、良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の一例を示した図であり、図１０（Ｂ）は、良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の他の一例を示した図である。図１０（Ｃ）は、不良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の一例を示した図であり、図１０（Ｄ）は、不良品に係るボンディングワイヤを用いたボール断面のパラジウム濃度マッピング結果の他の一例を示した図である。
図１０に係る実施例において、具体的には、パラジウムのボール表面分布については、窒素ガス雰囲気あるいは４〜５Ｖｏｌ％の水素を含む窒素雰囲気中で線径の１．６倍の直径を有するボールを形成し、イオンポリッシャーにてボール断面を形成し、ＥＰＭＡ分析によってパラジウム濃度をマッピングして示した。なお、図１０において、白又はグレーで示されている箇所が、パラジウムが分布している箇所である。
図１０（Ａ）においては、パラジウム膜は、ボールの表面に分布しているので、芯材１０である銅は露出せず、アルミニウム端子には接触しない。よって、ＯＫである。このような場合を、ＯＫ１と表現することとする。
図１０（Ｂ）においては、若干パラジウムがボールの内部に拡散しているが、ボール表面にもパラジウムが残っている。よって、ＯＫの範囲内にある。このような場合を、ＯＫ２と表現することとする。
図１０（Ｃ）においては、ボールの根元部分にはパラジウムが存在するが、真ん中から先端部分については、パラジウムは殆ど存在していない。よって、銅が露出すると考えられ、ＮＧである。
図１０（Ｄ）においては、パラジウムがボール内部に拡散してしまっている。また、ボール表面にはパラジウムは殆ど残っていない。よって、銅が露出すると考えられ、ＮＧである。
表２は、本発明の実施例１〜１１に係るボンディングワイヤ及びその製造方法と比較例１〜１１に係るボンディングワイヤ及びその製造方法の実施結果を示している。
Figure 0005786042
 表２に示すように、１００％窒素ガスの雰囲気下では、実施例１〜１１及び比較例１〜１１の双方ともパラジウム分布はＯＫ１又はＯＫ２であるが、水素ガスが混入した窒素ガス雰囲気下では、パラジウム分布は実施例１〜１１はＯＫ１又はＯＫ２であるが、比較例１〜１１はＮＧとなっている。
また、ボール外観については５０個のボール表面に銅露出、窪み、尖りといった不良が観察されない場合をＯＫ（良品）、１個でも観察された場合にはＮＧ（不良品）として評価したが、実施例１〜１１においては全てＯＫ、比較例１〜１１においては全てＮＧという評価となった。
実施例１〜１１によれば、窒素に４〜５ｖｏｌ％の水素を含む混合ガス雰囲気中で、ワイヤ先端を電流値５０ｍＡ以上のプラズマアークで加熱し、ワイヤ先端に形成された溶融ボールの断面をＥＰＭＡにてパラジウム分布をマッピング観察した場合に、ボール表面近傍のほぼ全域にわたってパラジウムが濃縮していることが示された。
このように、本実施形態及び本実施例に係るボンディングワイヤ及びその製造方法によれば、パラジウム被覆銅ボンディングワイヤにおいては、ワイヤボンディング時における銅の露出を防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
本発明は、半導体実装のワイヤボンディングに利用することができる。
９ 銅板
１０ 芯材
１１ 繊維状組織
１２ 再結晶領域
１３ パラジウム膜
１４ 被覆銅線
１５ ボンディングワイヤ
２０ 連続鋳造装置
２１ チャンバ
２２ タンディッシュ
２３ 鋳型
２４ ウォータージャケット
２５ ローラ
３０〜３５ キャプスタン
４０〜４５、９０〜９７ ダイス
５０ ヒータ
６０、６１ ガイドローラ
７０、７１、７２ スプール
８０ 前処理槽
８１ めっき槽

Claims (6)

  1. 銅を主成分とする芯材とパラジウム被覆層を有するボンディングワイヤであって、
    ワイヤ表面近傍に結晶が再結晶化した粒形状の再結晶領域を有し、
    前記芯材の半径をＲとしたとき、中心０．８Ｒ以内に、銅が軸方向に延在する繊維状組織を有することを特徴とするボンディングワイヤ。
  2. パラジウム被覆層上に更に金被覆層を有する請求項１記載のボンディングワイヤ。
  3. 請求項１又は２記載のボンディングワイヤの製造方法であって、
    連続鋳造により、前記芯材を生成する芯材生成工程と、前記芯材を所定の減面率まで減面するまでは、減面率１０％以下のダイスを用いて伸線加工を行い、前記所定の減面率に減面後は、減面率が１０％より大きいダイスを用いて伸線加工を行う第１の伸線工程と、
    該第１の伸線工程により伸線加工された前記芯材の周囲にめっきして被覆銅線を形成するめっき工程と、
    前記被覆銅線を所定の線径となるまで伸線加工する第２の伸線工程と、
    を有することを特徴とするボンディングワイヤの製造方法。
  4. 前記第１の伸線工程と前記めっき工程との間に、前記第１の伸線工程により伸線加工された前記芯材を、再結晶開始温度以上再結晶終了温度以下の温度で軟化熱処理する軟化熱処理工程を更に有することを特徴とする請求項３記載のボンディングワイヤの製造方法。
  5. 前記所定の減面率は、９５．０〜９９．５％であることを特徴とする請求項３又は４記載のボンディングワイヤの製造方法。
  6. 前記第１の伸線工程は、前記芯材を供給する供給キャプスタンと前記芯材を巻き取る巻取キャプスタンとの間に１つのダイスを配置し、１つのダイスを用いて引き抜きを行う伸線加工を繰り返すことにより行われることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項記載のボンディングワイヤの製造方法。
JP2013555221A 2012-01-25 2013-01-16 ボンディングワイヤ及びその製造方法 Active JP5786042B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013555221A JP5786042B2 (ja) 2012-01-25 2013-01-16 ボンディングワイヤ及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012012778 2012-01-25
JP2012012778 2012-01-25
PCT/JP2013/050625 WO2013111642A1 (ja) 2012-01-25 2013-01-16 ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP2013555221A JP5786042B2 (ja) 2012-01-25 2013-01-16 ボンディングワイヤ及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2013111642A1 JPWO2013111642A1 (ja) 2015-05-11
JP5786042B2 true JP5786042B2 (ja) 2015-09-30

Family

ID=48873363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013555221A Active JP5786042B2 (ja) 2012-01-25 2013-01-16 ボンディングワイヤ及びその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9434027B2 (ja)
JP (1) JP5786042B2 (ja)
TW (1) TWI555860B (ja)
WO (1) WO2013111642A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016005068A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Process for manufacturing of a thick copper wire for bonding applications
JP5807992B1 (ja) * 2015-02-23 2015-11-10 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用パラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤ
JP6898705B2 (ja) * 2015-09-02 2021-07-07 田中電子工業株式会社 ボールボンディング用銅合金細線
SG10201600329SA (en) * 2016-01-15 2017-08-30 Heraeus Materials Singapore Pte Ltd Coated wire
US20190030657A1 (en) * 2017-07-25 2019-01-31 Siemens Energy, Inc. Method for depositing a desired superalloy composition

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0796130B2 (ja) 1990-10-18 1995-10-18 ダイキン工業株式会社 プレスブレーキ・ロボット用ワーク抜き取りプログラム作成方法およびその装置
US20070235887A1 (en) * 2003-10-20 2007-10-11 Shingo Kaimori Bonding Wire and Integrated Circuit Device Using the Same
JP4158928B2 (ja) 2004-09-02 2008-10-01 古河電気工業株式会社 ボンディングワイヤー及びその製造方法
JP4617375B2 (ja) * 2007-12-03 2011-01-26 新日鉄マテリアルズ株式会社 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP4860004B1 (ja) * 2011-02-28 2012-01-25 タツタ電線株式会社 ボンディングワイヤ及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI555860B (zh) 2016-11-01
US20140329106A1 (en) 2014-11-06
TW201350595A (zh) 2013-12-16
JPWO2013111642A1 (ja) 2015-05-11
US9434027B2 (en) 2016-09-06
WO2013111642A1 (ja) 2013-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7820913B2 (en) Bonding wire for semiconductor device
JP5786042B2 (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
TWI574279B (zh) Connecting wires for semiconductor devices
JP4542203B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP4349641B1 (ja) ボールボンディング用被覆銅ワイヤ
JP4158928B2 (ja) ボンディングワイヤー及びその製造方法
US10840208B2 (en) Bonding wire for semiconductor device
JP4672373B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP2017005256A (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
TW201530673A (zh) 半導體裝置用接合線
JP7168779B2 (ja) パラジウム被覆銅ボンディングワイヤ、パラジウム被覆銅ボンディングワイヤの製造方法、これを用いた半導体装置及びその製造方法
JP5270467B2 (ja) Ｃｕボンディングワイヤ
JP2006216929A (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JPWO2016203899A1 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP5109881B2 (ja) 銅ボンディングワイヤ
JP5534565B2 (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP5393614B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP5591987B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
KR101230643B1 (ko) 팔라듐이 도금된 구리 와이어 제조 방법
JP2013102054A (ja) 太陽電池用リード線
TWI640652B (zh) 由第一金屬製成且具有由第二金屬製成之外鞘層之線的製造方法
JP4398816B2 (ja) ボンディングワイヤーの製造方法
JP2019186246A (ja) ボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤおよびその製造方法、ならびにボールボンディング用貴金属被覆銀ワイヤを使用した半導体装置およびその製造方法
JP2010245574A (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤ
JP5087795B2 (ja) ボンディングワイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150320

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150727

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5786042

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250