JPH0123540B2 - - Google Patents

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JPH0123540B2
JPH0123540B2 JP22565386A JP22565386A JPH0123540B2 JP H0123540 B2 JPH0123540 B2 JP H0123540B2 JP 22565386 A JP22565386 A JP 22565386A JP 22565386 A JP22565386 A JP 22565386A JP H0123540 B2 JPH0123540 B2 JP H0123540B2
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JP
Japan
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copper
wire
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ball
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Akito Kurosaka
Haruo Tominaga
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Fujikura Cable Works Ltd
Original Assignee
Fujikura Cable Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0123540B2 publication Critical patent/JPH0123540B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」 この発明は、半導体素子チツプの電極と外部リ
ードを接続するために使用する銅系ボンデイング
ワイヤの改良に関するものである。 「従来の技術」 従来、ICやLSIなどの半導体素子のチツプ電極
と外部リードとの結線用のボンデイングワイヤ
は、主として金線が使用されてきたが、金線は極
めて高価になる欠点がある。そこで最近、経済性
と導電性の点から金線の代替として、銅線及び銅
合金線を使用することが検討されている。 ところで一般にボンデイングワイヤには、以下
の(1)〜(5)に記載する特性が要求される。 (1) 半導体素子チツプの電極に接近するためにボ
ンデイングワイヤの先端を溶融させてボールを
作製した際に、このボールが真球に近い形状で
あつて、しかも、この真球状のボールが安定し
て作製できること。 (2) 半導体素子チツプ電極にボールを接合する際
に、チツプ割れを起こすことなく、かつ、安定
した接合強度が得られること。 (3) 機械的強度、並びに、高温強度が大きく、ボ
ンデイング時に断線を生じないこと。 (4) 熱サイクルによつてネツク切れ（ボールとボ
ンデイングワイヤとの境界部分の破断）が生じ
ないこと。 (5) 塑性変形による外部リードへの熱圧着及び超
音波ボンデイングが可能なこと。 「発明が解決しようとする問題点」 そこでこのような要求がなされている背景か
ら、本願発明者らは、前記(1)〜(5)に記載した諸特
性を満足する銅系ボンデイングワイヤの開発を目
的として、純度99.99％以上の高純度銅線、ある
いは、この高純度銅を基に製造した各種銅合金線
を用いて実験を繰り返し行つた。この結果、高純
度銅線にあつては、チツプ割れなどの問題は生じ
ないものの、熱サイクルによるネツク切れが度々
発生した。一方、銅合金線にあつては、ネツク切
れなどの問題は生じなかつたが、高純度銅線に比
較してボールが硬いためにチツプ割れが度々生
じ、外部リードとのウエツジボンデイングが高純
度銅線よりも困難であつた。 本発明は、前述の背景に鑑み、前記実験を繰り
返し行つて得られた知見を基になされたもので、
熱サイクルによるネツク切れを防止することがで
き、電極チツプの接続用に形成されるボールの硬
度を制御できるようにしてチツプ割れを無くする
とともに、外部リードとの熱圧着および超音波圧
着を容易に行うことができるようにしたボンデイ
ングワイヤを提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、純度
99.99％以上の高純度銅に、この高純度銅の再結
晶温度を高める元素としてBiを10〜100重量ppm
含有させてなる銅合金から心線部を形成し、この
心線部の外周に99.99％以上の高純度銅からなる
被覆部を形成してなるものである。 「実施例」 図面は、本発明の一実施例のボンデイングワイ
ヤＡの断面構造を示すもので、このボンデイング
ワイヤＡは心線部１を被覆部２で覆つてなる構造
を有している。 前記心線部１は、純度99.99％以上の高純度銅
に、その再結晶温度を高める元素としてBi（ビス
マス）を10〜100重量ppm含有させた銅合金から
構成されてワイヤである。ここで、純度99.99％
以上の高純度銅を用いるのは、わずかでもボール
硬度の低い銅合金を得るためである。更に、銅合
金中に含有させるBiの濃度を前記範囲に限定し
たのは、Biの含有量が10重量ppm未満では、銅
合金の再結晶温度を高める効果が現れないためで
あり、また、銅合金中に含有させるBiの濃度が
100重量ppmより高い濃度では、適度なボール硬
度を得るために、心線部の比率を少なくする必要
が生じ、結果として心線部が細くなり過ぎてネツ
ク切れを生じるためである。 また、前記被覆部２は純度99.99％以上の高純
度銅からなる。ここで、被覆部２の純度をこのよ
うな値に設定したのは、99.99％未満の純度の銅
線では、ボール硬度が銅合金線と同等になつて適
度なボール硬度に制御することができないためで
ある。 なお、ボンデイングワイヤＡにおいては、心線
部１に対する被覆部２の被覆率を10〜90％の範囲
に設定することが好ましい。この限定理由は、被
覆部２の比率が90％を越えた値となるネツク切れ
を生じ易く、10％を下回る値ではチツプ割れを生
じ易いためである。 前記構造のボンデイングワイヤＡにあつては、
心線部１に再結晶温度の高い銅合金を用いている
ために、熱サイクルによるネツク切れを防止する
ことができる。また、ボンデイング時にボンデイ
ングワイヤＡの先端を溶融させてボールを形成す
る場合、心線部１に含有されている元素の濃度を
被覆部２の高純度銅が希釈して適度のボール硬度
に制御するために、チツプ割れを阻止することが
できる。なお、ボンデイングワイヤＡにあつて
は、被覆部２に高純度銅を用いているために、外
部リードとのウエツジボンデイングも容易に実施
することができる。 「製造例」 第１表に示す成分の銅合金心線に、第１表に示
す割合で高純度を被覆し、更に、線引加工と中間
熱処理を繰り返し施して直径30μmの銅系ボンデ
イングワイヤを複数作製した。
【表】 第１表に示す各ボンデイングワイヤについて、
その機械特性とボンデイング特性について測定し
た。その測定結果を第２表に示す。なお、熱圧着
と超音波併用方式によつてボンデイングを行つた
ところ、試料No.１〜No.８は容易にウエツジボンデ
イングすることができた。また、第２表におい
て、ボール形状が「良」とは、ボンデイングワイ
ヤの先端を溶融させて形成したボールの形状が真
球に近い状態、「変形」とはボール形状が真球に
対していびつな度合が大きい状態を示している。
【表】 第２表において、試料No.２〜No.６は、本発明で
限定した合金組成とし、被覆率を10〜90％の範囲
内として製造した試料であり、いずれも、真球に
近いボール形状を有し、チツプ割れを起こすこと
なく接合ができ、再結晶温度も高い値を示してい
る。そして、試料No.２〜No.６はいずれも高温強度
が高く、ボール硬度も適正値であつた。 また、試料No.１〜No.２は、各々心線部１のBi
含有量を10重量ppmとするとともに、試料No.１は
被覆部２の被覆率を５％、試料No.２は、被覆部２
の被覆率を10％とした試料であるが、試料No.１は
試料No.２に比較してボール硬度が高く、チツプ割
れを生じている。一方、試料No.６と試料No.７は、
各々被覆部２の被覆率を90％とするるとともに、
試料No.６は心線部１のBi含有量を100重量ppm、
試料No.７は心線部１のBi含有量を150ppmとした
試料であるが、試料No.７は試料No.６に比較してボ
ール硬度が高く、チツプ割れを生じている。更
に、試料No.８は、心線部１のBi含有量を
150ppm、被覆部２の被覆率を95％とした試料で
あるが、試料No.２〜No.６に比較して高温強度が低
く、ボール形状が真球から外れた形状となつてい
る。なお、被覆部２を構成する高純度銅からボン
デイングワイヤを構成した試料No.９、および、心
線部１を構成する銅合金からボンデイングワイヤ
を構成した試料No.10とNo.11において、試料No.９お
よび試料No.10にあつては、再結晶温度が低く、試
料No.11にあつてはボール硬度が高くチツプ割れを
生じている。 以上の測定結果を鑑みて、被覆部２の被覆率は
10〜90％の範囲が好ましいことが判明した。 ところで、被覆部２の被覆率を10〜90％の範囲
に規定した試料No.２〜No.７であつてもBiの含有
量を10重量ppmとした試料No.２にあつては、他の
試料No.３〜No.７に比較して再結晶温度の低下が見
られる。また、Bi含有量を５％とした試料No.10
にあつては、心線部１を100％としても再結晶温
度が大きく低下している。これらの結果から鑑み
てBi含有量の下限を10重量％に限定した。 更に被覆部２の被覆率を10〜90％の範囲に規定
した試料No.２〜No.７であつても、Biの含有量を
150重量ppmとした試料No.７にあつては、チツプ
割れを生じている。以上の結果から鑑みてBi含
有量の上限を100重量％に限定した。 「発明の効果」 以上説明したように本発明は、心線部にBiを
10〜100重量％含有させた再結晶温度の高い銅合
金を用いているために、高純度銅からなる従来の
心線において問題となつていた熱サイクルによる
ネツク切れを防止できる効果がある。 また、心線部を高純度銅からなる被覆部で覆つ
ているために、ボンデイング時に先端を溶融させ
てボールを形成する場合、心線部の銅合金に含有
された元素の濃度を被覆部の高純度銅が溶融して
希釈するために、ボールの硬度を適度な値に制御
することができ、これによつてチツプ割れを防止
できる効果がある。 銅合金に比較して軟質の高純度を被覆部に用い
ているので、外部リードとの熱圧着及び超音波圧
着を容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。 Ａ……ボンデイングワイヤ、１……心線部、２
……被覆部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 純度99.99％（重量％、以下同じ）以上の高
    純度銅に、この高純度銅の再結晶温度を高める元
    素としてBiを10〜100重量ppm含有させてなる銅
    合金から心線部を形成し、この心線の外周に純度
    99.99％以上の高純度銅からなる被覆部を形成し
    てなるボンデイングワイヤ。
JP61225653A 1986-09-24 1986-09-24 ボンデイングワイヤ Granted JPS6379926A (ja)

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