JP6002299B1 - ボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ - Google Patents

ボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】量産したボンディングワイヤのＦＡＢによる溶融ボールの形成を安定することができるボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤを提供する。【解決手段】ボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、銅（Ｃｕ）の純度が９９．９質量％以上の銅合金からなる芯材にパラジウム（Ｐｄ）の被覆層および金（Ａｕ）の表皮層が形成された、線径が１０〜２５μｍのボールボンディング用パラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤであって、金（Ａｕ）の化学分析による理論的膜厚が０．１ナノメートル（ｎｍ）以上１０ナノメートル（ｎｍ）以下であり、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）の表面分析による金（Ａｕ）の分布は、金（Ａｕ）の微粒子がパラジウム（Ｐｄ）被覆層上に無数に点在して分布している。【選択図】なし

Description

本発明は、半導体装置に用いられるＩＣチップ電極と外部リード等の基板の接続に好適なボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤに関し、特に１５μｍ以下の極細線でも安定した溶融ボールが得られる被覆銅ワイヤに関する。
一般に、被覆銅ボンディングワイヤと電極との第一接合にはボール接合と呼ばれる方式が、被覆銅ボンディングワイヤと半導体用回路配線基板上の配線との第二接合にはウェッジ接合と呼ばれる方式が、それぞれ用いられる。前記第一接合では、エレクトロン・フレーム・オフ（ＥＦＯ）方式によって被覆銅ボンディングワイヤの先端にアーク入熱を与えることで該先端部を溶融させた後、表面張力を利用して溶融物を凝固させ、ボンディングワイヤの先端にフリーエアーボール（ＦＡＢ）と呼ばれる真球を形成させる。そして、この初期ボールと前記電極とを１５０〜３００℃の範囲内で加熱しながら超音波を印加して圧着することでチップ上のアルミパッドへ接合させる（図１参照）。
ここで、溶融ボールを形成する第一ボンディングは、銅の酸化を抑制するため窒素を主体とするガスや水素５％を含有する窒素ガスをボンディングワイヤに吹付けながら、ボンディングワイヤの先端をスパーク放電させることにより、溶融ボールを形成するフリーエアーボール方式が一般的である。この方式またはこの方式によって形成される溶融ボールをＦＡＢという。
従来から半導体装置のＩＣチップ電極と外部リードとを接続するパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤは、実開昭６０−１６０５５４号公報（後述する特許文献１）で「Ｃｕ又はＣｕ合金の心線の外周に直接又は中間層を介してＰｄ又はＰｄ合金の被覆層を設けたことを特徴とする半導体用ボンディング細線」が提案された。その後、実用的なパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤが特開２００４−０１４８８４号公報（後述する特許文献２）で、「芯材と、芯材上に形成された被覆層とを有するボンディングワイヤーであって、前記芯材はマイクロビッカース硬度が８０Ｈｖ以下である金以外の材料で構成され、前記被覆層は芯材よりも融点が３００℃以上高く銅よりも耐酸化性に優れた金属で構成されることを特徴とするボンディングワイヤー」として提案され、また、２００２年３月発行のＳＥＩテクニカルレビュー誌１６０号に「ボンディングワイヤーの開発」として紹介されている。この芯材と被覆層との界面を解析した特許出願（特開２０１０−２７２８８４号公報等）もある。
しかしながら、パラジウム（Ｐｄ）が露呈した、このような無垢のパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤは、伸線ダイスの摩耗が激しく、ワイヤの巻きほぐれ性も悪いため大量生産には不向きの材料であった。また、無垢のパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤを量産しても、ＦＡＢを連続して形成すると、溶融ボールが安定しないという欠点があった。すなわち、無垢のパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤは溶融ボールを形成するときにボールが槍状になり易いという問題が発生しやすい欠点がある。
このため、特開２００５−１６７０２０号公報（後述する特許文献３）では、パラジウム（Ｐｄ）被覆層よりも金（Ａｕ）最表面の融点を低くして、金（Ａｕ）被覆層の厚みがパラジウム（Ｐｄ）被覆層より薄くかつワイヤー径の０．００２倍以下であることを特徴とするボンディングワイヤーの発明が提案された（同公報の請求項８）。そして、通常のＦＡＢはボンディングワイヤの先端と放電トーチの先端とのなす角度がワイヤ長手方向から６０度以内であり、その放電トーチとワイヤ先端との間でアーク放電を形成してボール部を形成し、そのボール部を電極上に接続する方式が採用される。上記の金（Ａｕ）最表面被覆ワイヤを用いると、アーク放電の先端が最短距離の金（Ａｕ）に到達することによってＦＡＢ形状が安定することが確認されている（特開２０１１−１４６７５４号公報参照）。
このように金（Ａｕ）被覆したパラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤは、ＦＡＢとの濡れ性が良く溶融ボールが付け根の未溶融のワイヤにくっつきやすい傾向にある。このため「最終膜厚が１〜９ｎｍまで連続伸線された、」金（Ａｕ）被覆ワイヤがその後開発された（特開２０１２−０３６４９０号公報（後述する特許文献４））。しかし、ボンディングワイヤをダイヤモンドダイスにより連続伸線していくと、ダイスが摩耗し、ワイヤ径が増大してナノメートルオーダーの金（Ａｕ）被覆層がばらついてしまう。よって数ナノメートル（ｎｍ）単位で最表面の金（Ａｕ）被覆層の膜厚を管理しようとすると、最終ダイスの維持管理が困難で、ダイス交換等の手間ひまが大変であった。
他方、金極薄層に中間層のパラジウムが侵入して微細な金相とパラジウム相とが３次元成長するストランスキー・クラスタノフ成長を利用した最表面の金（Ａｕ）被覆膜の技術（特開２０１３−１３１６５４号公報（後述する特許文献５））が開発された。これはＡｕの原子半径とＰｄの原子半径が近いことを利用して金（Ａｕ）被覆膜上からパラジウム（Ｐｄ）膜を山状に成長させるものである。この技術は金（Ａｕ）被覆膜とパラジウム（Ｐｄ）層との厚さの関係が重要である。
しかし、ダイスの摩耗による金（Ａｕ）被覆膜がバラつくと、このバラつきに厚さの関係が追従することができず、パラジウム（Ｐｄ）膜が成長しなかったり、金（Ａｕ）被覆膜がパラジウム（Ｐｄ）層中に拡散してしまったりする。また最終のダイヤモンドダイスがかけた場合には、そのダイス痕がワイヤに転写され、筋溝状に残り、そこに比較的厚い金（Ａｕ）被覆層が残ってしまう。このためＦＡＢにより溶融ボールを形成すると、溶融ボールが筋溝状の未溶融の金（Ａｕ）被覆層に沿って這い上がり、ワイヤにくっついてしまい、溶融ボールが安定しないという課題が依然残ったままであった。
実開昭６０−１６０５５４号公報 特開２００４−０１４８８４号公報 特開２００５−１６７０２０号公報 特開２０１２−０３６４９０号公報 特開２０１３−１３１６５４号公報
本発明は、量産したボンディングワイヤのＥＦＯによる溶融ボールがワイヤ上を這い上がるという上記課題を解決するためになされたもので、量産開始直後の真新しいダイヤモンドダイスによって製造されたワイヤであっても、１０万ｍ以上伸線した後の交換直前のダイスによって製造されたワイヤであっても、同一の放電条件によって安定した溶融ボールを形成することができるボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤを提供することを目的とする。
本発明者らは、最表面の金（Ａｕ）表皮層の膜厚をある程度まで薄くしていくと、適度な最終の調質熱処理によって最表面の金（Ａｕ）がパラジウム（Ｐｄ）被覆層上で粒子状に分散・整列して無数に点在させることができる準安定領域があることを知見した。この準安定領域は、極薄の金（Ａｕ）の表皮層における引き伸ばされた金（Ａｕ）原子相互の機械的な結合が熱によって緩和された金（Ａｕ）金属間の結合と考えることができる。この準安定領域は、また、主にワイヤの線径と被覆されるパラジウム（Ｐｄ）の表面性状によって定まる。この準安定領域に適した温度範囲の幅は比較的狭い。例えば、準安定領域の開始温度から＋５０℃上昇させるだけでこの準安定領域は消失し、最表面の金（Ａｕ）がパラジウム（Ｐｄ）被覆層中へ埋没してしまう。また、パラジウム（Ｐｄ）被覆層が乾式めっきされたものであるのか、あるいは、シアン浴または非シアン浴で湿式めっきされたものであるのかによっても準安定領域に適した温度範囲は異なる。本発明者らは、このような知見に基づいて本発明を完成した。
本発明の課題を解決するためのボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、銅（Ｃｕ）の純度が９９．９質量％以上の銅合金からなる芯材にパラジウム（Ｐｄ）の被覆層および金（Ａｕ）の表皮層が形成された、線径が１０〜２５μｍのボールボンディング用パラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤにおいて、当該金（Ａｕ）の表皮層における金（Ａｕ）の化学分析による理論的膜厚が０．１ナノメートル（ｎｍ）以上１０ナノメートル（ｎｍ）以下であり、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）の表面分析による金（Ａｕ）の分布は、当該金（Ａｕ）の微粒子が当該パラジウム（Ｐｄ）被覆層上に無数に点在して分布していることを特徴とする。
本発明の好ましい実施態様項は以下のとおりである。
前記銅合金がリン（Ｐ）を３質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることが好ましい。また、前記銅合金が金（Ａｕ）を５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることが好ましい。また、前記銅合金がリン（Ｐ）および金（Ａｕ）以外の金属元素を０．２質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下含有していることが好ましい。また、前記銅合金がリン（Ｐ）を３質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、金（Ａｕ）を５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、その他の金属元素を０．２質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下およびこれらの元素が総量で１，０００ｐｐｍ未満含有していることが好ましい。また、前記理論的膜厚が２ナノメートル（ｎｍ）以下であることが好ましい。
本発明において、「理論的膜厚」というのは、前述したように、最表面の金（Ａｕ）表皮層の膜厚が実測できないため持ち出した概念である。すなわち、ボンディングワイヤの全体に占める金（Ａｕ）の割合を重量分析法によって化学分析によって求める。そして、その求めた値から、ボンディングワイヤの断面が完全な円であると仮定し、その線径の最表面に金（Ａｕ）が均一に被覆されていると仮定して算出した膜厚である。ナノスケールのオーダーでは、実際のボンディングワイヤの表面は凹凸があるため、この理論的膜厚の値が金（Ａｕ）の原子半径よりも小さくなる場合もありうる。
また、「化学分析」とは、金（Ａｕ）分散銅ワイヤ全体を溶解し、その溶液中の金（Ａｕ）の濃度を高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析法−電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ））により求める分析方法をいう。なお、最表面の金（Ａｕ）「被覆層」や「表皮層」における「層」の表現は、金（Ａｕ）の微粒子の存在する範囲を便宜的に「層」で表現したものである。
また、前記金（Ａｕ）の微粒子の分布を、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）表面分析により、無数に点在して分布していることを特徴としたのは、当該金（Ａｕ）の微粒子がある程度大きければ視認できるものの、小さすぎて視認できないものもあるからである。なお、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）表面分析である程度の大きさの金（Ａｕ）の微粒子は、同分析によるＰｄの分布で、当該金（Ａｕ）の微粒子の位置にＰｄが検出されないことがわかっている（図２および図３参照）。
本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤにおいて、当該金（Ａｕ）の化学分析による理論的膜厚が０．１ナノメートル（ｎｍ）以上１０ナノメートル（ｎｍ）以下であるとした。上限を１０ナノメートル（ｎｍ）以下としたのは、最表面の金（Ａｕ）被覆層の膜厚がいわゆる厚さのある「層」として存在せず、「金（Ａｕ）の微粒子が当該パラジウム（Ｐｄ）被覆層上に無数に点在して分布している」ことを構成要件としているためである。金（Ａｕ）はパラジウム（Ｐｄ）よりも導電性が良いので、この金（Ａｕ）の微粒子にスパーク放電が到達してＦＡＢが安定する。また、延伸された金（Ａｕ）の層を金（Ａｕ）の微粒子の状態まで変質させることによって金（Ａｕ）微粒子の化学活性も安定するものと思われる。
金（Ａｕ）被覆層の膜厚が１０ナノメートル（ｎｍ）を超えると、膜厚の不均一性によりスパーク放電の到達先がバラついてＦＡＢが安定しない。調質熱処理等によるパラジウム（Ｐｄ）膜の熱成長によって金（Ａｕ）被覆層の膜厚がより一層ばらつく結果となる。下限を０．１ナノメートル（ｎｍ）以上としたのは、金（Ａｕ）の微粒子が当該パラジウム（Ｐｄ）被覆層上に無数に点在して分布させるためである。下限未満では、金（Ａｕ）の微粒子を無数に点在して分布させることができない。
金（Ａｕ）の微粒子が当該パラジウム（Ｐｄ）被覆層上に点在しない箇所があると、スパーク放電の到達先がバラついてＦＡＢが安定しない。ここで、金（Ａｕ）の微粒子が「無数に点在」とは、ダイス痕の筋状溝の上にも金（Ａｕ）の微粒子が分散している状態をいう。適度な温度の最終熱処理により、最表面に被覆された金（Ａｕ）原子が平面的に集合して微粒子を形成する。この適度な温度よりも高くなると、金（Ａｕ）原子がパラジウム（Ｐｄ）被覆層中に分散し、いわゆる拡散現象を生じて金（Ａｕ）の微粒子が消滅する。
理論的膜厚が２ナノメートル（ｎｍ）以下であることが好ましいとしたのは、以下の理由による。
一般的にオージェ分光分析機の深さ方向分析による金（Ａｕ）の膜厚が数百ナノメートルと実測できるほど厚くなれば、溶融ボールの付け根にあるワイヤ表面の金（Ａｕ）膜に溶融ボールが濡れ、溶融ボールの表面張力によって未溶融のワイヤ表面上に這い上がるという、いわゆる匍匐現象が見られる。他方、金（Ａｕ）の膜厚の実測値が５０ナノメートル（ｎｍ）以下になり、理論的膜厚の領域になってくるとこのような匍匐現象はみられなくなる。
しかしながら、５０ナノメートル（ｎｍ）以下の範囲でも金（Ａｕ）の理論的膜厚が厚い領域であれば、最終の調質熱処理により金（Ａｕ）微粒子の無数に点在現象が見られなくなり、金（Ａｕ）の膜厚コントロールが困難になる。よって、１個の最終ダイヤモンドダイスによって長期間伸線しても安定して金（Ａｕ）の微粒子を無数に点在させるためには金（Ａｕ）の膜厚は薄いほうが良い。よって、理論的膜厚が２ナノメートル（ｎｍ）以下であることが好ましいとした。
また、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤにおいて、金（Ａｕ）およびパラジウム（Ｐｄ）から構成される貴金属被覆層は、一般的に１マイクロメートル（μｍ）以下であり、ボンディングワイヤの線径の１０〜２５μｍに対してほとんど無視できる厚さである。このためＦＡＢにより溶融ボールを形成しても被覆層の膜厚の影響を受けることはない。しかし、この耐酸化性のパラジウム（Ｐｄ）被覆層が存在することにより、大気中の酸素によって芯材の銅ワイヤが酸化されることはない。よって、既知の銅（Ｃｕ）の純度が９９．９質量％以上の銅合金からなる芯材組成と同様に、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは溶融ボールが真球形状になってアルミパッドへ接合される。
なお、最終線径まで伸線してからパラジウム（Ｐｄ）や金（Ａｕ）の貴金属の被覆材を被覆しても、本発明の目的を達成することができない。なぜなら、不規則な縦長溝を最終の被覆層で埋めることができず、本発明における理論的膜厚の金（Ａｕ）の表皮層を形成することができないからである。本発明の極薄の表皮層を形成するには、芯材と被覆材の組合せの種類にもよるが、一般的に伸線工程においてワイヤの直径で１／１０以上の縮径が必要である。
また、本発明の金（Ａｕ）微粒子の無数の点在模様を形成する表皮層は極薄なので、ひとたび表皮層が形成されると、通常の伸線速度および縮径率によってこの表皮層が崩れることはない。したがって、調質熱処理の温度と時間を適切に調節すれば、所定の理論的厚さの金（Ａｕ）微粒子の無数の点在模様を容易に形成することができる。
芯材の銅合金は、所望の添加元素を含めると、通常純度９９．９質量％以上の銅（Ｃｕ）からなる銅合金である。純度９９．９質量％以上の銅（Ｃｕ）からなる銅合金の場合、リン（Ｐ）または金（Ａｕ）を選択した場合、それ以外の残りの金属成分は、既存の先行技術の合金を参酌して、適宜定めることができる。銅合金母材の純度は、純度９９．９９質量％以上の銅（Ｃｕ）からなる銅合金が好ましく、純度９９．９９９質量％以上の銅（Ｃｕ）からなる銅合金が特に好ましい。そして、要求される半導体の種類や用途に応じて適宜添加元素の種類が求められ、ボンディングワイヤとして必要な熱的・機械的性質に応じても添加元素の組合せや添加量を適宜定めることができる。
芯材の銅（Ｃｕ）中にリン（Ｐ）が存在すると、安定したＦＡＢが形成できることが知られている（特開２０１０−２２５７２２号公報および国際公開ＷＯ２０１１／１２９２５６号公報）。よって、前記銅合金がリン（Ｐ）を含む場合には、３質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることが好ましい。
また、芯材の銅（Ｃｕ）中に金（Ａｕ）が存在すると、最表面に無数に点在する金（Ａｕ）の微粒子を溶融ボールの内部に取り込みやすくなり、最表面の金（Ａｕ）の微粒子がパラジウム（Ｐｄ）被覆層中に分散するよりも芯材の銅（Ｃｕ）中に優先的に分散する。その結果、芯材の銅（Ｃｕ）中に金（Ａｕ）が存在したほうがしないものに比べ、アルミパッドとの接合界面にＡｕＣｕの金属間化合物が形成されるのを妨げる相対的な効果がある。他方、金（Ａｕ）は高価なので、多く添加することはできない。よって、前記銅合金が金（Ａｕ）を含む場合には、５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることが好ましい。
なお、本発明におけるワイヤ表面の極薄の表面層および被覆層は、いずれも第一ボンディングのＦＡＢ接合時に消失し、また、第二ボンディングの超音波接合時にも接合箇所で消失する。
本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤによれば、放電トーチとボンディングワイヤの先端とのあいだでは、ボンディングワイヤの最表面に無数に点在する金（Ａｕ）の微粒子が避雷針のようにアーク放電を形成するので、第一ボンディング時のアーク放電が安定する。また、この最表面は極薄なので、形成された溶融ボール部がその付け根の未溶融ワイヤに濡れて偏心することはない。その結果、ボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤをこれまでよりもさらに細線化することができる。
また、アルミパッド面積を小さくすることができ、小径ボールによる金（Ａｕ）分散銅ワイヤの高密度配線をすることができる。また、本発明の金（Ａｕ）分散銅ワイヤによれば、ワイヤ表面からの酸素の侵入がパラジウム（Ｐｄ）被覆層および金（Ａｕ）表皮層によって遮断されているので、芯材の銅合金が酸化しない効果が得られる。また、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、被覆層が極めて薄いので、被覆材の材質によらず安定した真球ボールが得られ、ループ形成等も良好にすることができる。
さらに、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、ワイヤ最表面に金（Ａｕ）の微粒子が無数に点在しているので、ワイヤ同士を多重巻きにしてもワイヤ同士がくっつくことがない。その結果、ワイヤの巻きほぐし性がよくなる。また、付随的効果としてキャピラリに対するワイヤ表面の滑りがよくなる。また、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤによれば、ワイヤ最表面の金（Ａｕ）の微粒子がパラジウム（Ｐｄ）の被覆層からはがれることはない。よって、繰り返し多数回ボンディングしても銅（Ｃｕ）の酸化物がキャピラリに付着することはないので、キャピラリが汚染することはない。
芯材は純度９９．９９９質量％以上の銅（Ｃｕ）にリン（Ｐ）を１００質量ｐｐｍ添加したものまたは添加しないものを用い、これを連続鋳造し、中間熱処理（６００℃×１時間）をした後に圧延し、その後伸線して被覆材を被覆する前の太線（直径１．０ｍｍ）を得た。
Figure 0006002299
ここで、表１に示す表皮層の金の値は、線径１７μｍのワイヤを１万ｍほど王水で溶解し、その溶液中の金（Ａｕ）とパラジウム（Ｐｄ）の濃度を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法（株式会社島津製作所のＩＣＰＳ−８１００）により求め、その濃度からボンディングワイヤの線径における均一な膜厚として算出した。すなわち、ＩＣＰの化学分析による換算値である。
次いで、表１に示すパラジウム（Ｐｄ）の被覆層、並びに、金（Ａｕ）の表皮層を用意し、この太線の外周に被覆した。表皮層の金（Ａｕ）の純度は９９．９質量％以上であり、パラジウム（Ｐｄ）の純度は９９質量％以上である。その後、湿式でダイヤモンドダイスにより連続伸線し、４８０℃×１秒の調質熱処理を行って最終的に直径１７μｍのボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤを得た。これらを実施例１〜２０とした。なお、平均の縮径率は６〜２０％、最終線速は１００〜１０００ｍ／分である。なお、芯材の銅（Ｃｕ）は、被覆前２００〜６００℃で０．０１〜１２０分の熱処理を１回行った。
（ＦＡＢ安定性試験）
ＦＡＢ安定性試験は、以下のようにして行った。
すなわち、表１右欄に示す例では、実施例１〜実施例２０のワイヤについて、ケイ・アンド・エス社製全自動ワイヤボンダーＩＣｏｎｎＰｒｏＣｕにて、Ａｇめっきされたリードフレーム（ＱＦＰ−２００）上に３０μｍの溶融ボールにより圧着径４０μｍになるように、電流値を４５ｍＡ、アーク放電時間を３４７マイクロ秒にしてＦＡＢによる第一ボールボンディングを１，０００本行ったものである。この結果を表１右欄に示す。ここで、○印は、アーク放電による偏芯ボールの発生数が全くないのものを示し、×印は、偏芯ボールの発生数が１個以上のものを示す。この試験結果から、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、アーク放電による溶融ボールのばらつきがないことがわかる。
（ＦＡＢ偏心試験）
ＦＡＢ偏心試験は、上記のＦＡＢ安定性試験と同様に、全自動ワイヤボンダーＩＣｏｎｎＰｒｏＣｕにて、電流値を４５ｍＡ、アーク放電時間を３４７マイクロ秒にしてＦＡＢによる第一ボールボンディングを１，０００本行ったものである。この結果を表１右欄に示す。ここで、○印は、溶融ボールの這い上がりによる偏芯ボールの発生数が全くないものを示し、×印は、匍匐ボールの発生数が１個以上のものを示す。この試験結果から、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、匍匐ボールが発生しないことがわかる。
よって、本発明の実施例１〜実施例２０のワイヤは、溶融ボールの形状が極めて安定しており、アルミパッドの面積を小さくすることができることがわかる。なお、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ（実施例１〜実施例２０）は、１万ｍを超えてボンディングを繰り返しても、いずれもキャピラリの詰まりがなく、キャピラリの滑り性は良好であることがわかる。また、キャピラリ内面の摩耗も観察されなかった。また、本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ（実施例１〜実施例２０）は、いずれもワイヤの巻ほどき試験も良好であった。
従来例
パラジウム（Ｐｄ）の被覆層だけを２００ナノメートル（ｎｍ）形成したボンディングワイヤを従来例１とし、パラジウム（Ｐｄ）の被覆層を５００ナノメートル（ｎｍ）形成し、金（Ａｕ）の表皮層を２００ナノメートル（ｎｍ）形成したボンディングワイヤを従来例２とした。これら従来例１と２のワイヤを実施例と同様にしてＦＡＢ安定性試験およびＦＡＢ偏心試験を行ったところ、表１右欄の結果を得た。この結果から明らかなように、従来例１のワイヤはＦＡＢ安定性試験が悪く、従来例２のワイヤはＦＡＢ偏心試験を満足しないことがわかる。
比較例
パラジウム（Ｐｄ）の被覆層を１００ナノメートル（ｎｍ）形成し、金（Ａｕ）の理論的膜厚を１０ナノメートル（ｎｍ）および０．１ナノメートル（ｎｍ）形成したボンディングワイヤを比較例１および２とした。これら比較例１と２のワイヤを実施例と同様にしてＦＡＢ安定性試験およびＦＡＢ偏心試験を行ったところ、表１右欄の結果を得た。この結果から明らかなように、比較例１のワイヤは、従来例２と同様にＦＡＢ安定性試験が悪く、比較例２のワイヤは、従来例１と同様にＦＡＢ偏心試験を満足しないことがわかる。
（ＨＡＳＴ試験）
また、ＨＡＳＴ試験（１３０℃×８５ＲＨ（相対湿度））試験をしたところ、測定結果は省略するが、実施例１〜実施例２０はすべて従来例１、２および比較例１、２よりも寿命が長く、信頼性が高かった。
本発明のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤは、従来の金合金ワイヤにとって代わり、汎用ＩＣ、ディスクリートＩＣ、メモリＩＣの他、高温高湿の用途ながら低コストが要求されるＬＥＤ用のＩＣパッケージ、自動車半導体用ＩＣパッケージ等の半導体用途がある。
図１はボンディングワイヤのアーク放電を示す模式図である。 図２は本発明のボンディングワイヤ表面における金（Ａｕ）の分布写真である。 図３は本発明のボンディングワイヤ表面におけるパラジウム（Ｐｄ）の分布写真である。

Claims (6)

  1. 銅（Ｃｕ）の純度が９９．９質量％以上の銅合金からなる芯材にパラジウム（Ｐｄ）の被覆層および金（Ａｕ）の表皮層が形成された、線径が１０〜２５μｍのボールボンディング用パラジウム（Ｐｄ）被覆銅ワイヤにおいて、当該金（Ａｕ）の化学分析による理論的膜厚が０．１ナノメートル（ｎｍ）以上１０ナノメートル（ｎｍ）以下であり、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）の表面分析による金（Ａｕ）の分布は、当該金（Ａｕ）の微粒子が当該パラジウム（Ｐｄ）被覆層上に無数に点在して分布していることを特徴とするボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
  2. 前記銅合金がリン（Ｐ）を３質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることを特徴とする請求項１に記載のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
  3. 前記銅合金が金（Ａｕ）を５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下含有していることを特徴とする請求項１に記載のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
  4. 前記銅合金がリン（Ｐ）および金（Ａｕ）以外の金属元素を０．２質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下含有していることを特徴とする請求項１に記載のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
  5. 前記銅合金がリン（Ｐ）を３質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、金（Ａｕ）を５０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下、その他の金属元素を０．２質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下およびこれらの元素が総量で１，０００ｐｐｍ未満含有していることを特徴とする請求項１に記載のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
  6. 前記理論的膜厚が２ナノメートル（ｎｍ）以下であることを特徴とする請求項１に記載のボールボンディング用金（Ａｕ）分散銅ワイヤ。
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