JPH03257837A - ボンデイングワイヤー - Google Patents
ボンデイングワイヤーInfo
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- JPH03257837A JPH03257837A JP2053714A JP5371490A JPH03257837A JP H03257837 A JPH03257837 A JP H03257837A JP 2053714 A JP2053714 A JP 2053714A JP 5371490 A JP5371490 A JP 5371490A JP H03257837 A JPH03257837 A JP H03257837A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子上の電極と外部リードを接続する為
に用いるポンディングワイヤーに関する。
に用いるポンディングワイヤーに関する。
トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子（チップ
）の電極と外部リードとの結線用として多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱熔融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未溝に留めているのが一
般的である。
）の電極と外部リードとの結線用として多く用いられて
いる金線は、その機械的強度及び耐熱強度を向上させる
為に、純度９９．９９重量％以上の高純度金に他の金属
元素を微量添加する方法が採られている。従来この他の
金属元素の添加量に対する考え方としては、金線の先端
を電気放電あるいは水素炎により加熱熔融して金ボール
を形成する際に、ボール形状がいびつになったり、ボー
ル表面に添加元素の酸化被膜が形成され、チップ電極と
金ボールとの接合性を阻害されるという理由等により、
その総添加量を０．０１重量％未溝に留めているのが一
般的である。
ところが最近の半導体デバイスの多ピン化傾向に伴う外
部リードの中挟化、長リード化によってボンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ポール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、ボールネック部に応力が加わると結晶粒界や辷り面
に沿って破断に至るものと考えられている。
部リードの中挟化、長リード化によってボンディング工
程、あるいはそれ以降の工程で発生する振動や樹脂封入
時の樹脂の流動抵抗により、金ポール直上のネック部が
破断するという現象が見られるようになって来た。この
破断原因はボール形成時に金線が受ける熱影響により、
ボール直上の結晶組織が粗大化した再結晶組織となるた
め、ボールネック部に応力が加わると結晶粒界や辷り面
に沿って破断に至るものと考えられている。
この結晶の粗大化を防止する為には従来の微量添加元素
による方法では不十分で、いまだ解決に至っていないの
が現状である。
による方法では不十分で、いまだ解決に至っていないの
が現状である。
本発明の目的は金ボールを形成する際、ボール表面に添
加元素の酸化被膜の形成がなく、良好なボール形状が安
定して得られ、しかもボールネック部のワイヤー強度低
下がなく勝れた機械的強度及び耐熱強度を有するボンデ
ィングワイヤーを提供する事にある。
加元素の酸化被膜の形成がなく、良好なボール形状が安
定して得られ、しかもボールネック部のワイヤー強度低
下がなく勝れた機械的強度及び耐熱強度を有するボンデ
ィングワイヤーを提供する事にある。
〔課題を解決する為の手段〕
上記目的を達成する為、本発明のボンディングワイヤー
は純度９９．９９重量％以上の高純度金にＡｍ、Ｓｎ及
びＩｎの元素群から選ばれる少なくとも１種を０．０２
〜１．０重量％含有せしめた点に特徴がある。更に本発
明の第２のボンディングワイヤーは、純度９９．９９重
量％以上の高純度金にＡ１、Ｓｎ及びＩｎの第１元素群
から選ばれる少なくとも１種を０．０２〜１．０重量％
と、Ｃａ、 Ｌａ、 Ｃｅ及びＥｕの第２元素群から選
ばれる少なくとも１種を０．０００５〜０．００５重量
％含有せしめた点に特徴がある。
は純度９９．９９重量％以上の高純度金にＡｍ、Ｓｎ及
びＩｎの元素群から選ばれる少なくとも１種を０．０２
〜１．０重量％含有せしめた点に特徴がある。更に本発
明の第２のボンディングワイヤーは、純度９９．９９重
量％以上の高純度金にＡ１、Ｓｎ及びＩｎの第１元素群
から選ばれる少なくとも１種を０．０２〜１．０重量％
と、Ｃａ、 Ｌａ、 Ｃｅ及びＥｕの第２元素群から選
ばれる少なくとも１種を０．０００５〜０．００５重量
％含有せしめた点に特徴がある。
ｆ（１，Ｓｎ及び／又はＩｎは、金中に固溶する事によ
り金線の機械的強度を高め、金ボールを形成する際の熱
影響によるボール直上の結晶粒の粗大化を抑制するのに
効果があるが、その含有率が０．０２重量％未満ではあ
まり効果がなく、］、００重量を超えるとボールが真珠
にならなかったり、ボール表面に酸化被膜が形成され、
チップ電極との接合性を阻害するので、０．０２〜１．
０重量％とする必要がある。Ｃａ、 Ｌａ、 Ｃｅ及び
／又はＥｕは金線の耐熱強度を高め、ボンディング工程
や樹脂封入工程でワイヤーが曝される高温においても、
金線の強度低下を防ぐ効果があるが、その含有率が０．
０００５重量％未満ではあまり効果がなく、０．００５
重量％を超えるとボール形成時にボール表面に酸化被膜
が形成され、チップ電極との接合性を阻害するので０．
０００５〜０．００５ｕ量％とする必要がある。又、金
地金中には不可避不純物としてＦｅ、 Ｓｉ、Ｐｂ、
Ｍｇ、 Ｃｕ、 Ａｇ等が含まれており、これら不純物
の含有率が高いとワイヤーにした際に機械的特性にバラ
ツキを生じ、ボンディング工程でのボール形状、ループ
形状、更にチップ電極との接合性等のボンディング特性
を低下するので、純度９９．９９重量％以上の高純度金
を用いる必要があり、純度９９．９９９重量％以上の金
が一層好ましい。ボンディングワイヤーの直径は用途に
よって種々であり、０．０１５〜０．２ｆｌの範囲で用
いられているが、０．０２〜０．０５ｍが一般的な線径
となっている。
り金線の機械的強度を高め、金ボールを形成する際の熱
影響によるボール直上の結晶粒の粗大化を抑制するのに
効果があるが、その含有率が０．０２重量％未満ではあ
まり効果がなく、］、００重量を超えるとボールが真珠
にならなかったり、ボール表面に酸化被膜が形成され、
チップ電極との接合性を阻害するので、０．０２〜１．
０重量％とする必要がある。Ｃａ、 Ｌａ、 Ｃｅ及び
／又はＥｕは金線の耐熱強度を高め、ボンディング工程
や樹脂封入工程でワイヤーが曝される高温においても、
金線の強度低下を防ぐ効果があるが、その含有率が０．
０００５重量％未満ではあまり効果がなく、０．００５
重量％を超えるとボール形成時にボール表面に酸化被膜
が形成され、チップ電極との接合性を阻害するので０．
０００５〜０．００５ｕ量％とする必要がある。又、金
地金中には不可避不純物としてＦｅ、 Ｓｉ、Ｐｂ、
Ｍｇ、 Ｃｕ、 Ａｇ等が含まれており、これら不純物
の含有率が高いとワイヤーにした際に機械的特性にバラ
ツキを生じ、ボンディング工程でのボール形状、ループ
形状、更にチップ電極との接合性等のボンディング特性
を低下するので、純度９９．９９重量％以上の高純度金
を用いる必要があり、純度９９．９９９重量％以上の金
が一層好ましい。ボンディングワイヤーの直径は用途に
よって種々であり、０．０１５〜０．２ｆｌの範囲で用
いられているが、０．０２〜０．０５ｍが一般的な線径
となっている。
本発明のボンディングワイヤーは次のようにして製造で
きる。先ず純度９９．９９重量％以上の高純度金と、第
１元素群から選ばれる添加元素、第２元素群から選ばれ
る添加元素を用いて母合金を作成し、その含有率を分析
する。次に該母合金と高純度金の配合比を添加元素が所
望の含有率になるように決めて秤量し、不活性雰囲気中
で溶解鋳造し鋳塊を得る。得られた鋳塊を溝ロール又は
スウエジ加工である程度の線径まで圧延した後、途中１
〜２回の焼きなまし処理を施し、順次口径の小さいダイ
スを用いて伸線加工し、伸び率が所望の範囲に入るよう
熱処理を施してボンディングワイヤーとする。
きる。先ず純度９９．９９重量％以上の高純度金と、第
１元素群から選ばれる添加元素、第２元素群から選ばれ
る添加元素を用いて母合金を作成し、その含有率を分析
する。次に該母合金と高純度金の配合比を添加元素が所
望の含有率になるように決めて秤量し、不活性雰囲気中
で溶解鋳造し鋳塊を得る。得られた鋳塊を溝ロール又は
スウエジ加工である程度の線径まで圧延した後、途中１
〜２回の焼きなまし処理を施し、順次口径の小さいダイ
スを用いて伸線加工し、伸び率が所望の範囲に入るよう
熱処理を施してボンディングワイヤーとする。
実験階１〜１８
純度９９．９９９重量％の高純度金を原料とし、これに
ＡＪ 、 Ｓｎｓ Ｉｎを種々の割合いで添加熔解して
先ず母合金を得、この母合金と高純度金を配合して第１
表に示す組成の金合金を熔解鋳造し、次に溝ロール加工
を施した後線引き加工で直径０．０３鶴まで伸線を行っ
た。このワイヤーを室温に於ける破断伸び率が４％にな
るように熱処理し、常温での引張り試験と同ワイヤーを
２５０℃の雰囲気中に２０秒間保持した後、その状態で
引張り試験を行い耐熱強度の測定を行った。その結果を
第１表に示す。
ＡＪ 、 Ｓｎｓ Ｉｎを種々の割合いで添加熔解して
先ず母合金を得、この母合金と高純度金を配合して第１
表に示す組成の金合金を熔解鋳造し、次に溝ロール加工
を施した後線引き加工で直径０．０３鶴まで伸線を行っ
た。このワイヤーを室温に於ける破断伸び率が４％にな
るように熱処理し、常温での引張り試験と同ワイヤーを
２５０℃の雰囲気中に２０秒間保持した後、その状態で
引張り試験を行い耐熱強度の測定を行った。その結果を
第１表に示す。
次に第１表に示す組成と強度のワイヤーを用いてボンデ
ィングマシンにて半導体素子とリードフレームとのボン
ディングを行い、ボール直上の結晶粒径を電子顕微鏡に
て測定し、チップ電極と金ボールとの接合強度をボール
シェアテスターを用いて測定した。又、アーク放電によ
りボールを作成しボール首下を孔あきブロックに通して
引掛け、他端を挟持し、ボール首下から挟持部に入る部
分までの長さを１００ｆｌとし、孔あきブロック側を引
張ボールネック部のワイヤー強度を測定し又、ボールの
形状を観察した。その結果を第１表にまとめて示す、 第１表より、実験階１〜１２はボール接合強度、ボール
ネック部強度共に良好であるのに対し、実験＆１３．１
５及び１７では添加元素量が不足でボール直上の結晶粒
径が粗大化し、ボールネック強度が低（、一方実験＆１
４，１６及び１８では添加元素量が多過ぎてボール形状
が変形したり、ボール接合強度が低くなっていることが
分る。
ィングマシンにて半導体素子とリードフレームとのボン
ディングを行い、ボール直上の結晶粒径を電子顕微鏡に
て測定し、チップ電極と金ボールとの接合強度をボール
シェアテスターを用いて測定した。又、アーク放電によ
りボールを作成しボール首下を孔あきブロックに通して
引掛け、他端を挟持し、ボール首下から挟持部に入る部
分までの長さを１００ｆｌとし、孔あきブロック側を引
張ボールネック部のワイヤー強度を測定し又、ボールの
形状を観察した。その結果を第１表にまとめて示す、 第１表より、実験階１〜１２はボール接合強度、ボール
ネック部強度共に良好であるのに対し、実験＆１３．１
５及び１７では添加元素量が不足でボール直上の結晶粒
径が粗大化し、ボールネック強度が低（、一方実験＆１
４，１６及び１８では添加元素量が多過ぎてボール形状
が変形したり、ボール接合強度が低くなっていることが
分る。
実験隘１９〜３０
純度９９．９９９重量％の高純度金を原料とし、これに
第１元素としてＡ ｆ 、Ｓｎｓ Ｉｎを種々の割合で
添加溶解して母合金を得、又、同様に第２元素としてＣ
ａ、 Ｌａ、 Ｃｅ、 Ｅｕを添加溶解した母合金を得
、前記金原料とこれらの母合金により第２表に示す組成
の金合金を溶解鋳造し、実験階１〜１８と同様にして直
径０．０３ｍのワイヤーを得、このワイヤーについて同
様に特性を測定した。結果を第２表にまとめて示す。
第１元素としてＡ ｆ 、Ｓｎｓ Ｉｎを種々の割合で
添加溶解して母合金を得、又、同様に第２元素としてＣ
ａ、 Ｌａ、 Ｃｅ、 Ｅｕを添加溶解した母合金を得
、前記金原料とこれらの母合金により第２表に示す組成
の金合金を溶解鋳造し、実験階１〜１８と同様にして直
径０．０３ｍのワイヤーを得、このワイヤーについて同
様に特性を測定した。結果を第２表にまとめて示す。
第２表より実験Ｎ［Ｌ１９〜２６では実験Ｐ１ｍｌ〜１
２に比べてワイヤーの耐熱強度が向上し、それにつれて
ボールネック部の強度も向上していること、一方実験嵐
２７及び２８では第２元素の添加量が幾分不足で耐熱強
度があまり向上せず、実験階２９及び３０では逆に第２
元素添加量が多過ぎてボール形状が変形し、ボール接合
強度が低下していることが分る。
２に比べてワイヤーの耐熱強度が向上し、それにつれて
ボールネック部の強度も向上していること、一方実験嵐
２７及び２８では第２元素の添加量が幾分不足で耐熱強
度があまり向上せず、実験階２９及び３０では逆に第２
元素添加量が多過ぎてボール形状が変形し、ボール接合
強度が低下していることが分る。
実験隘３１
Ａｇを０．００１３重量％含有する純度９９．９９重量
％の金を原料とし、第１元素群からＳｎ０．１重量％、
第２元素群からＣａ Ｏ，０００５、Ｌａ０．００１０
重量％を含有するワイヤーを製造し、同様に測定した。
％の金を原料とし、第１元素群からＳｎ０．１重量％、
第２元素群からＣａ Ｏ，０００５、Ｌａ０．００１０
重量％を含有するワイヤーを製造し、同様に測定した。
結果を第２表に合わせて示す。耐熱強度、ボールネック
部強度、ボール接合強度の何れも良好であった。
部強度、ボール接合強度の何れも良好であった。
本発明のボンディングワイヤーは高速ワイヤーボンディ
ングに十分耐え得る機械的強度及び耐熱強度を有し、ボ
ール形成時のボール変形もなく、更に金ボール直上の結
晶粒の粗大化を制御し、ボールネック部のワイヤー強度
の低下を防ぎ、チップ電極との接合性も阻害することな
く安定したボンディングが可能である。
ングに十分耐え得る機械的強度及び耐熱強度を有し、ボ
ール形成時のボール変形もなく、更に金ボール直上の結
晶粒の粗大化を制御し、ボールネック部のワイヤー強度
の低下を防ぎ、チップ電極との接合性も阻害することな
く安定したボンディングが可能である。
この結果、本発明のボンディングワイヤーによれば、多
ビンデバイスでの歩留り向上及び信頼性向上に大いに寄
与することができる。
ビンデバイスでの歩留り向上及び信頼性向上に大いに寄
与することができる。
Claims (2)
- （１）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアルミニ
ウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）の元
素群から選ばれる少なくとも１種を０．０２〜１．０重
量％を含有せしめた合金線からなるボンディングワイヤ
ー - （２）純度９９．９９重量％以上の高純度金にアルミニ
ウム（Ａｌ）、錫（Ｓｎ）及びインジウム（Ｉｎ）の第
１元素群から選ばれる少なくとも１種を０．０２〜１．
０重量％と、カルシウム（Ｃａ）、ランタン（Ｌａ）、
セリウム（Ｃｅ）及びユウロピウム（Ｅｕ）の第２元素
群から選ばれる少なくとも１種を０．０００５〜０．０
０５重量％とを含有せしめたことを特徴とするボンディ
ングワイヤー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5371490A JP2766701B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | ボンデイングワイヤー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5371490A JP2766701B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | ボンデイングワイヤー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257837A true JPH03257837A (ja) | 1991-11-18 |
| JP2766701B2 JP2766701B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=12950505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5371490A Expired - Fee Related JP2766701B2 (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | ボンデイングワイヤー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766701B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP5371490A patent/JP2766701B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2766701B2 (ja) | 1998-06-18 |
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|---|---|---|---|
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