JPH0479240A - 半導体素子用ボンディング線 - Google Patents
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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のチップ電極と外部リードとを接続
するために用いられる半導体素子用ボンディング線、特
にボールボンディング法に好適なものに関する。
するために用いられる半導体素子用ボンディング線、特
にボールボンディング法に好適なものに関する。
〈従来の技術〉
従来、この種の半導体素子用ボンディング線として例え
ばキャピラリーの先端から垂下したAu線の先端を電気
トーチにより溶融させてボールを形成し、このボールを
半導体素子のチップ電極に圧着して接着せしめ、その後
ループ状に外部リードまで導いて該外部リードに圧着・
切断することにより、チップ電極と外部リードを接続さ
せたものがある。
ばキャピラリーの先端から垂下したAu線の先端を電気
トーチにより溶融させてボールを形成し、このボールを
半導体素子のチップ電極に圧着して接着せしめ、その後
ループ状に外部リードまで導いて該外部リードに圧着・
切断することにより、チップ電極と外部リードを接続さ
せたものがある。
〈発明が解決しようとする課題〉
しかし乍ら、このような従来の半導体素子用ホンディン
グ線ではボール形成時にこのボール直上のネック部が熱
影響を受けて線材中に蓄積された応力が緩和されるため
、熱影響を受けない母線に比べ機械的強さが低下し、そ
の結果ボンディング作業中にネック部が破断したりワイ
ヤ倒れやワイヤ垂れが発生すると共に、製品の温度サイ
クル寿命試験において繰り返し温度変化により熱膨張・
収縮して発生する応力がネック部に集中し、ネック部の
破断が発生し易いという問題がある。
グ線ではボール形成時にこのボール直上のネック部が熱
影響を受けて線材中に蓄積された応力が緩和されるため
、熱影響を受けない母線に比べ機械的強さが低下し、そ
の結果ボンディング作業中にネック部が破断したりワイ
ヤ倒れやワイヤ垂れが発生すると共に、製品の温度サイ
クル寿命試験において繰り返し温度変化により熱膨張・
収縮して発生する応力がネック部に集中し、ネック部の
破断が発生し易いという問題がある。
一方、近年LSIの高密度実装化に伴って多ピン化傾向
が強まる中、ボンディング線を細線化してボンディング
ピッチを短縮する・ことが要求されている。
が強まる中、ボンディング線を細線化してボンディング
ピッチを短縮する・ことが要求されている。
しかし、前述のボンディング線ではネック部が破断し易
いためにその線径を細くすることかてきす、上記要求を
満足し得ないという問題もある。
いためにその線径を細くすることかてきす、上記要求を
満足し得ないという問題もある。
本発明は斯る従来事情に鑑み、ネック部の強さを母線と
同等以上にすることを目的とする。
同等以上にすることを目的とする。
〈課題を解決するための手段〉
上記課題を解決するために本発明が講する技術的手段は
、高純度Au又はAu合金からなる芯線の外周面に高純
度P1又はP+合金からなる被覆材を被覆したことを特
徴とするものである。
、高純度Au又はAu合金からなる芯線の外周面に高純
度P1又はP+合金からなる被覆材を被覆したことを特
徴とするものである。
そして、高純度Auとは不可避不純物を含む9999%
以上のものを用い、Al1合金とは高純度AaにPd、
Ag (20at%以下) 、Cu、 In、 G
e、 MO,Y。
以上のものを用い、Al1合金とは高純度AaにPd、
Ag (20at%以下) 、Cu、 In、 G
e、 MO,Y。
2r(5at%以下) 、b、 Ca、 La、 Mg
(lat%以下)や母材の融点より低い沸点を有する
低沸点元素等の中から選ばれる一種又は二種以上含有さ
せたものを用い、Au合金とすることにより常温及び高
温での機械的強さを向上させて高速ボンディングを可能
にすると共に、ボール形成時におけるネック部の結晶粒
粗大化を防止している。
(lat%以下)や母材の融点より低い沸点を有する
低沸点元素等の中から選ばれる一種又は二種以上含有さ
せたものを用い、Au合金とすることにより常温及び高
温での機械的強さを向上させて高速ボンディングを可能
にすると共に、ボール形成時におけるネック部の結晶粒
粗大化を防止している。
また、高純度P1とは不可避不純物を含む99.95%
以上のものを用い、P+合金とは高純度PIにPd(8
31%以下) 、Ag (5a+%以下) 、Be、
Cu、 +1!0(5at%以下) 、Ca、 In
(1a+%以下)や母材の融点より低い沸点を有する
低沸点元素等の中から選ばれる一種又は二種以上含有さ
せたものを用い、P1合金とすることにより常温及び高
温での機械的強さを向上させて高速ボンディングを可能
にすると共に、ボール形成時におけるネック部の結晶粒
粗大化を防止している。
以上のものを用い、P+合金とは高純度PIにPd(8
31%以下) 、Ag (5a+%以下) 、Be、
Cu、 +1!0(5at%以下) 、Ca、 In
(1a+%以下)や母材の融点より低い沸点を有する
低沸点元素等の中から選ばれる一種又は二種以上含有さ
せたものを用い、P1合金とすることにより常温及び高
温での機械的強さを向上させて高速ボンディングを可能
にすると共に、ボール形成時におけるネック部の結晶粒
粗大化を防止している。
〈作用〉
本発明は上記技術的手段によれば、ボール形成時にネッ
ク部が熱影響を受けて該ネック部の芯線の外周部分と被
覆材の内周部分とが相互拡散することにより、Au−P
t合金からなる拡散層を形成してネック部の強度が拡散
層のない母線に比べ向上するものである。
ク部が熱影響を受けて該ネック部の芯線の外周部分と被
覆材の内周部分とが相互拡散することにより、Au−P
t合金からなる拡散層を形成してネック部の強度が拡散
層のない母線に比べ向上するものである。
〈実施例〉
以下、具体的な実施例について説明する。
各試料は高純度P1又はpt金合金らなる被覆材1を高
純度Au又はAu合金からなる芯線2にクラッドし、次
に線引き加工を施し、その途中で焼なまし処理を施した
後に線引加工で線径30μの母線に成形し、更に応力除
去を行ったものであり、図示せる如く上記被覆材1の外
径をD□、芯線2の外径をD2としてこれら両者の径比
D 2 / D t%を変えている。
純度Au又はAu合金からなる芯線2にクラッドし、次
に線引き加工を施し、その途中で焼なまし処理を施した
後に線引加工で線径30μの母線に成形し、更に応力除
去を行ったものであり、図示せる如く上記被覆材1の外
径をD□、芯線2の外径をD2としてこれら両者の径比
D 2 / D t%を変えている。
各試料の径比D2/D□%は次表に示す通りであって、
その試料Nα1〜10は高純度PIの被覆材1を高純度
Auの芯線2にクラッドした実施品、試料Nα11〜1
2は高純度P1にPdを5at%含有させた被覆材1を
高純度Auの芯線2にクラッドした実施品、試料Nα1
3は高純度PIの被覆材1を高純度AuにPdを10a
+%含有させた芯線2にクラッドした実施品、試料Nα
14は高純度P(又はpt金合金被覆材1及び高純度A
u又はAu合金の芯線2のどちらか一方か或いは両方に
これら母材の融点より低い沸点を有する低沸点元素を含
有させてクラッドした実施品、試料Nα15は従来の半
導体素子用ボンディング線の一例を示す比較品である。
その試料Nα1〜10は高純度PIの被覆材1を高純度
Auの芯線2にクラッドした実施品、試料Nα11〜1
2は高純度P1にPdを5at%含有させた被覆材1を
高純度Auの芯線2にクラッドした実施品、試料Nα1
3は高純度PIの被覆材1を高純度AuにPdを10a
+%含有させた芯線2にクラッドした実施品、試料Nα
14は高純度P(又はpt金合金被覆材1及び高純度A
u又はAu合金の芯線2のどちらか一方か或いは両方に
これら母材の融点より低い沸点を有する低沸点元素を含
有させてクラッドした実施品、試料Nα15は従来の半
導体素子用ボンディング線の一例を示す比較品である。
本実施例の場合には試料Nα14として高純度ptの被
覆材1を高純度AuにPを500atpp01含有させ
た芯線2にクラッドしたものを例示し、これにより、ボ
ール形成時においてボール中の低沸点元素が蒸発飛散し
て、金属特有のガス吸収を防いで接合に良好なボールが
得られると共に、ネック部中の低沸点元素は蒸発できな
いが気化しようとして応力を発生し、これに伴ってボン
ディング後のネック部の破断強度が応力の発生しない母
線に比べ向上させている。
覆材1を高純度AuにPを500atpp01含有させ
た芯線2にクラッドしたものを例示し、これにより、ボ
ール形成時においてボール中の低沸点元素が蒸発飛散し
て、金属特有のガス吸収を防いで接合に良好なボールが
得られると共に、ネック部中の低沸点元素は蒸発できな
いが気化しようとして応力を発生し、これに伴ってボン
ディング後のネック部の破断強度が応力の発生しない母
線に比べ向上させている。
また、試料Nα15として高純度Au (99,99%
)からなるAu線を例示している。
)からなるAu線を例示している。
上記試料によってプルテストを所定回数(n−40)宛
行い、夫々のプル強度及びネック部以外の母線部分で破
断した回数と、チップ割れの有無を測定した結果を次表
に示す。
行い、夫々のプル強度及びネック部以外の母線部分で破
断した回数と、チップ割れの有無を測定した結果を次表
に示す。
尚、各実施例の中でCモード破断の数及びチップ割れの
有無に基づき3ランクに区別し、チップ割れがなくしか
もCモード破断の数か多いものから少ないものへ順に◎
、○、×と判定した。
有無に基づき3ランクに区別し、チップ割れがなくしか
もCモード破断の数か多いものから少ないものへ順に◎
、○、×と判定した。
この測定結果により本発明の各実施品はCモード破断の
数が比較品に比べて明らかに多いことからネック部がそ
れ以外の母線部分より強いことが判り、更に14≦D2
/D□≦16及び95≦D2/D□≦99の範囲の実施
品がネック部の強度とボール形成時のボール硬さに優れ
ることが理解され、更に被覆材1の材質をP1合金とす
るか又は芯線2の材質をAu合金とするか、或いは低沸
点元素を含有させることにより最適になることが理解さ
れる。
数が比較品に比べて明らかに多いことからネック部がそ
れ以外の母線部分より強いことが判り、更に14≦D2
/D□≦16及び95≦D2/D□≦99の範囲の実施
品がネック部の強度とボール形成時のボール硬さに優れ
ることが理解され、更に被覆材1の材質をP1合金とす
るか又は芯線2の材質をAu合金とするか、或いは低沸
点元素を含有させることにより最適になることが理解さ
れる。
〈発明の効果〉
本発明は上記の構成であるから、以下の利点を有する。
■ ボール形成時にネック部が熱影響を受けて該ネック
部の芯線の外周部分と被覆材の内周部分とが相互拡散す
ることにより、Au−Pt合金からなる拡散層を形成し
てネック部の強度が拡散層のない母線に比べ向上するの
で、ネック部の強さを母線と同等以上にすることができ
る。
部の芯線の外周部分と被覆材の内周部分とが相互拡散す
ることにより、Au−Pt合金からなる拡散層を形成し
てネック部の強度が拡散層のない母線に比べ向上するの
で、ネック部の強さを母線と同等以上にすることができ
る。
従って、ボール形成時にネック部が熱影響を受けて母線
より弱(なる従来のものに比べ、ホンディング作業中の
ネック部の破断やワイヤ倒れ、ワイヤ垂れが発生しない
と共に、製品の温度サイクル寿命試験において繰り返し
温度変化により発生する応力が母線全体に分散して吸収
され、ボンディング線の破断の最頻発生部位であるネッ
ク部の破断は劇的に減少し、信頼性が向上する。
より弱(なる従来のものに比べ、ホンディング作業中の
ネック部の破断やワイヤ倒れ、ワイヤ垂れが発生しない
と共に、製品の温度サイクル寿命試験において繰り返し
温度変化により発生する応力が母線全体に分散して吸収
され、ボンディング線の破断の最頻発生部位であるネッ
ク部の破断は劇的に減少し、信頼性が向上する。
■ ネック部が破断し難くなるので、ボンディング線の
線径を微細化でき、これに伴いボンディングピッチの短
縮化が可能となり、LSIの高密度実装が図れる。
線径を微細化でき、これに伴いボンディングピッチの短
縮化が可能となり、LSIの高密度実装が図れる。
図面は本発明の一実施例を示す半導体素子用ボンディン
グ線の拡大縦断面図である。
グ線の拡大縦断面図である。
Claims (1)
- 高純度Au又はAu合金からなる芯線の外周面に高純
度Pt又はPt合金からなる被覆材を被覆したことを特
徴とする半導体素子用ボンディング線。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2192796A JPH0479240A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 半導体素子用ボンディング線 |
US07/729,226 US5364706A (en) | 1990-07-20 | 1991-07-12 | Clad bonding wire for semiconductor device |
GB9115519A GB2248416B (en) | 1990-07-20 | 1991-07-18 | Clad bonding wire for semiconductor device |
MYPI91001293A MY107874A (en) | 1990-07-20 | 1991-07-18 | Clad bonding wire for semiconductor device. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2192796A JPH0479240A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 半導体素子用ボンディング線 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0479240A true JPH0479240A (ja) | 1992-03-12 |
Family
ID=16297135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2192796A Pending JPH0479240A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 半導体素子用ボンディング線 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0479240A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009093554A1 (ja) | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
US8299356B2 (en) | 2007-12-03 | 2012-10-30 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor devices |
US8389860B2 (en) | 2007-12-03 | 2013-03-05 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor devices |
US8815019B2 (en) | 2009-03-17 | 2014-08-26 | Nippon Steel & Sumikin Materials., Ltd. | Bonding wire for semiconductor |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2192796A patent/JPH0479240A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8299356B2 (en) | 2007-12-03 | 2012-10-30 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor devices |
US8389860B2 (en) | 2007-12-03 | 2013-03-05 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor devices |
WO2009093554A1 (ja) | 2008-01-25 | 2009-07-30 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | 半導体装置用ボンディングワイヤ |
US7952028B2 (en) | 2008-01-25 | 2011-05-31 | Nippon Steel Materials Co., Ltd. | Bonding wire for semiconductor device |
US8815019B2 (en) | 2009-03-17 | 2014-08-26 | Nippon Steel & Sumikin Materials., Ltd. | Bonding wire for semiconductor |
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