JPH05129357A - ボンデイング用ワイヤ - Google Patents

ボンデイング用ワイヤ

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JPH05129357A
JPH05129357A JP3287992A JP28799291A JPH05129357A JP H05129357 A JPH05129357 A JP H05129357A JP 3287992 A JP3287992 A JP 3287992A JP 28799291 A JP28799291 A JP 28799291A JP H05129357 A JPH05129357 A JP H05129357A
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JP
Japan
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wire
ppm
weight
ball
bonded
Prior art date
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Application number
JP3287992A
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English (en)
Inventor
Hideaki Kawaguchi
秀明 川口
Shinichi Hanada
信一 花田
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.)
Tanaka Denshi Kogyo KK
Original Assignee
Tanaka Denshi Kogyo KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 キャピラリ１から繰り出されたワイヤ２を、
第１ボンド位置３ａにボールボンディングして、第２ボ
ンド位置４ａにステッチボンディングした後に、キャピ
ラリ１から後続して繰り出されたワイヤ２を上記ステッ
チボンディングした部分にボールボンディングして切断
するボンディング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高
純度ＡｕにＹを１００〜１０００重量ｐｐｍと、Ｇｅを
３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍ
の１種又は２種とを含有させたボンディング用ワイヤワ
イヤ。 【効果】 ボール２ａ形成時の軟化温度を高めて引張り
強度が低下する再結晶領域が短くなり、補強のボールボ
ンディングした後にワイヤ２の繰り出しを停止してキャ
ピラリ１を上昇させることにより、該ボール２ａと接近
した短い再結晶領域内でワイヤ２が切断されるので、補
強のボールボンディング後キャピラリの上昇だけでワイ
ヤを定位置で切断できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップ上の電極
と基板上の外部リードとを接続するために用いられるボ
ンディング用ワイヤ、詳しくはキャピラリから繰り出さ
れたワイヤを、第１ボンド位置にボールボンディングし
て、第２ボンド位置にステッチボンディングした後に、
キャピラリから後続して繰り出されたワイヤを上記ステ
ッチボンディングした部分にボールボンディングして切
断するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のボンディング用ワイヤと
して、例えば特開昭６１−２８０６２６号公報に開示さ
れる如く、ステッチボンディングした部分にボールボン
ディングしてステッチボンディング部分に対するワイヤ
の結合強度を大きくした後に、キャピラリを引き上げ、
ワイヤをキャピラリ内に収納していく状態で、補強のボ
ールボンディングした部分にキャピラリを垂下圧接する
ことにより、ステッチボンディングさせてワイヤを切断
するものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、このよう
な従来のボンディングワイヤでは、補強のボールボンデ
ィング後にワイヤを切断するのにステッチボンディング
するため、このステッチボンディング分だけ作業工程が
増えて作業全体に時間を要するという問題がある。
【０００４】そこで、補強のボールボンディング後、こ
れに続きキャピラリを所定量上昇させてワイヤが次のボ
ール形成に必要な長さだけ突出した後に、キャピラリか
らワイヤが繰り出されないようにしてキャピラリを更に
上昇することにより、ワイヤを破断させることが考えら
れる。
【０００５】しかし、この場合にはワイヤを引っ張り破
断させるため、その破断位置が不定となり易く、ワイヤ
の突出量が少ないと、次のボールボンディング用のボー
ルをワイヤの先端に十分形成できず、次のボールボンデ
ィングを良好に行えないという問題がある。
【０００６】本発明は斯る従来事情に鑑み、補強のボー
ルボンディング後キャピラリの上昇だけでワイヤを定位
置で切断することを目的とする。
【０００７】更に、また特開昭６１−２８０６２６にお
けるような柔軟性を有するフレキシブルプリント基板へ
のワイヤボンディングに限らず、被覆ワイヤにおいては
柔軟性のないリードフレーム上にワイヤボンディングを
するのにステッチボンディングをするだけではボンディ
ングの強度にやや難点があったので、この問題への対策
としてステッチボンディング上に補強のためのボールボ
ンディングを行う場合、このボールボンディングを良好
に行うことも目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講ずる技術的手段は、ワイヤが、高純度Ａｕ
にＹを１００〜１０００重量ｐｐｍと、Ｇｅを３０〜１
００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍの１種又
は２種とを含有させるか、或いは高純度ＡｕにＹを１０
０〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを５〜１００重量ｐｐｍ
とを含有させたことを特徴とするものである。
【０００９】また、上記組成に代えて高純度ＡｕにＹを
１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを５〜１００重量ｐ
ｐｍと、Ｇｅを３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜
１５重量ｐｐｍの１種又は２種とを含有させるか、或い
は高純度ＡｕにＹを１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｌａ
を３０〜２００重量ｐｐｍとを含有させるか、或いは高
純度ＡｕにＹを１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｌａを３
０〜２００重量ｐｐｍと、Ｇｅを３０〜１００重量ｐｐ
ｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍの１種又は２種とを含
有させるか、或いは高純度ＡｕにＹを１００〜５００重
量ｐｐｍと、Ｃａを２〜３０重量ｐｐｍと、Ｌａを３０
〜２００重量ｐｐｍとを含有させるか、或いは高純度Ａ
ｕにＹを１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを２〜３０
重量ｐｐｍと、Ｌａを３０〜２００重量ｐｐｍと、Ｇｅ
を３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐ
ｍの１種又は２種とを含有させても良い。そして、上記
ワイヤは、上記組成のワイヤを芯線とする被覆ワイヤで
あっても良い。
【００１０】
【作用】上記技術的手段における各成分の限定理由につ
いて述べる。Ｙはボール形成時の軟化温度を高めて、引
張り強度が低下する熱影響部長さ、即ち再結晶領域を短
くする作用があり、そのためボール根元部でのワイヤの
切断性をよくするが、その含有量が少いと特性を満足す
ることができず、一方１０００重量ｐｐｍ以上では金線
の脆化現象が見られて伸線加工が難しくなると共に熱処
理性が悪く、しかもボール形成時にボールが硬くなり過
ぎて、ボールボンディングの際にチップ割れの原因とな
る。
【００１１】Ｇｅは加工性を高める作用があるが、その
含有量が３０重量ｐｐｍ未満では特性を満足することが
できず、一方１００重量ｐｐｍ以上ではボールが硬くな
り過ぎてチップ割れの原因となる。
【００１２】Ｂｅは加工性を高める作用があるが、その
含有量が５重量ｐｐｍ未満では特性を満足することがで
きず、一方１５重量ｐｐｍ以上では金線の脆化現象が見
られて伸線加工が難しくなると共にチップ割れの原因と
なる。
【００１３】Ｃａはボール形成時の再結晶領域を短くす
る作用があるが、その含有量が５重量ｐｐｍ未満では特
性を満足することができず、一方１００重量ｐｐｍ以上
では金線の脆化現象が見られて伸線加工が難しいと共に
チップ割れの原因となる。
【００１４】Ｌａはボール形成時の再結晶領域を短くす
る作用があるが、その含有量が３０重量ｐｐｍ未満では
特性を満足することができず、一方２００重量ｐｐｍ以
上ではチップ割れの原因となる。
【００１５】Ｃａ，ＬａはＹとの共存において加工性を
高める作用もあって、それによりＣａ，Ｌａのどちらか
一方か、又は両方を含有させる場合にはＹの含有量の上
限が５００重量ｐｐｍに減り、ＣａとＬａを共に含有さ
せる場合には、Ｃａの含有量の上限が３０重量ｐｐｍに
下限が２重量ｐｐｍに夫々減る。
【００１６】そして、不可避不純物を含む純度９９．９
９％以上のＡｕにＹを１００〜１０００重量ｐｐｍ添加
することによって、再結晶領域が短くなり、これにＧｅ
を３０〜１００重量ｐｐｍか、Ｂｅを５〜１５重量ｐｐ
ｍか、これら両者を複合添加することによって、伸線加
工が容易になると共にボールが硬くなり過ぎず、Ｙを１
００〜５００重量ｐｐｍとＣａを５〜１００重量ｐｐｍ
かＬａを３０〜２００重量ｐｐｍを添加しても同様であ
り、このＹとＣａの組合せにＧｅを３０〜１００重量ｐ
ｐｍか、Ｂｅを５〜１５重量ｐｐｍか、これら両者を添
加するか、或いはＹを１００〜５００重量ｐｐｍとＣａ
を２〜３０重量ｐｐｍとＬａを３０〜２００重量ｐｐｍ
添加することにより再結晶領域が更に短くなり、このＹ
とＣａとＬａの組合せにＧｅを３０〜１００重量ｐｐｍ
か、Ｂｅを５〜１５重量ｐｐｍか、これら両者を添加す
ることにより伸線加工が更に容易になる。
【００１７】従って、上述した組成によれば、ボール形
成時の軟化温度を高めて引張り強度が低下する再結晶領
域が短くなり、補強のボールボンディングした後にワイ
ヤの繰り出しを停止してキャピラリを上昇させることに
より、該ボールと接近した短い再結晶領域内でワイヤが
切断されるものである。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例に基づいて説明す
る。この実施例は図１に示す如くキャピラリ１から繰り
出されたワイヤ２が被覆ワイヤであり、該被覆ワイヤ２
を第１ボンド位置として半導体チップ３上の電極３ａに
ボールボンディングすると共に、第２ボンド位置として
基板４上の少なくとも表面が例えばＡｇにより形成され
た外部リード４ａにステッチボンディングした後、図２
に示す如くキャピラリ１から後続して繰り出された被覆
ワイヤ２の先端を、例えば電気トーチ等の加熱手段５で
加熱することにより、溶融して補強用ボール２ａを形成
し、その後、図３に示す如くキャピラリ１を下降させて
上記ステッチボンディングした部分Ａにボールボンディ
ングし、これに続き、図４に示す如く被覆ワイヤ２の繰
り出しを停止してキャピラリ１を上昇させることによ
り、補強用ボール２ａの根本部で切断するものである。
【００１９】被覆ワイヤ２は、９９．９９９％以上の高
純度ＡｕにＹ，Ｇｅ，Ｂｅ，Ｃａ，Ｌａを下記の表１〜
表５に示す元素含有率に基づき添加して溶解鋳造し、焼
なまし処理後に伸線加工を施すことにより直径２５μｍ
の芯線２ｂを作成し、その表面を被覆材２ｃで覆うこと
により各試料とした。
【００２０】上記被覆材２ｃとしては、例えばホルマー
ル，ポリウレタン，ポリエステル，ポリイミド，ポリエ
ステルイミド，ポリアミドイミド，ポリアミド，ポリイ
ミド，ポリカーボネート，アクリル樹脂系塗料，フッ素
樹脂系塗料等の絶縁性合成樹脂を使用し、芯線２ｂの表
面に塗膜して膜厚０．２〜５．０μｍの電気絶縁被覆層
を形成し、この被覆層はボール形成時の加熱により除去
されるものである。
【００２１】尚、試料Ｎｏ．１〜１９７は本発明の実施
品、試料Ｎｏ．１９８，１９９は本発明の組成範囲にな
い比較品である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】
【表３】
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】これらの各試料を用いて、常温及び高温
（２５０℃・保持時間２０ｓｅｃ）における機械的特
性、詳しくは破断強度Ｂ．Ｌ（ｇ）と伸び率ＥＬ（％）
を測定すると共に、上述した補強用ボール２ａを形成し
た時における熱影響部長さ（μｍ）を測定し、これらの
結果を下記の表６〜表１０に示す。
【００２８】更に、この表６〜表１０には補強のボール
ボンディング後のキャピラリ１上昇により補強用ボール
２ａの根本部で被覆ワイヤ２が定位置に切断したか否か
を判定し、その結果をＯＸで示し、伸線加工時における
加工性の良否及びボールボンディング時におけるチップ
割れの有無も示す。
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】
【表８】
【００３２】
【表９】
【００３３】
【表１０】
【００３４】これら測定結果により本発明の組成は前述
した範囲で最適であることが理解され、高純度ＡｕにＹ
を１００〜５００重量ｐｐｍとＣａを５〜１００重量ｐ
ｐｍとＧｅを３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１
５重量ｐｐｍの１種又は２種添加するか、或いはＹを１
００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを２０〜３０重量ｐｐ
ｍとＬａを３０〜２００重量ｐｐｍ添加すれば、ボール
根元部でのワイヤの切断性がよく（ボール根元部でのワ
イヤ切断位置がボールに近く、その位置のバラツキが小
さく）なり、伸線加工性もよく、ボールボンディングの
際のチップ割れも発生しない。又は高純度ＡｕにＹを１
００〜５００重量ｐｐｍとＣａを２０〜３０重量ｐｐｍ
とＬａを３０〜２００重量ｐｐｍとＧｅを３０〜１００
重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍの１種又は２
種添加すれば、同様の効果が得られる。
【００３５】尚、前示実施例ではキャピラリ１から繰り
出されたワイヤ２が被覆ワイヤである場合を示したが、
これに限定されず、被覆されない裸ワイヤでも同様の結
果であり、また本発明の特性に影響を与えない範囲で他
の元素、例えばランタン系の希土類元素やＳｂ，Ｉｎ，
Ｓｒ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｐｂ等を添加することは任意
である。
【００３６】
【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。 １．ボール形成時の軟化温度を高めて引張り強度が低下
する再結晶領域が短くなり、補強のボールボンディング
した後にワイヤの繰り出しを停止してキャピラリを上昇
させることにより、該ボールと接近した短い再結晶領域
内でワイヤが切断されるから、補強のボールボンディン
グ後キャピラリの上昇だけでワイヤを定位置で切断でき
る。
【００３７】従って、補強のボールボンディング後にワ
イヤを切断するのにステッチボンディングする従来のも
のに比べ、このステッチボンディング分だけ作業工程が
減って作業全体に時間がかからず、しかもワイヤ切断後
にキャピラリから突出するワイヤの長さが一定となるの
で、次のボールボンディング用のボールをワイヤの先端
に十分形成でき、次のボールボンディングを良好に行え
る。
【００３８】２．ボールに接近した位置で切断してティ
ルが短くなるから、ワイヤの消費量が少なくてすみ、経
済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示すボンディング用ワイ
ヤの縦断面図で第２ボンド位置にステッチボンディング
する直前を示すものである。
【図２】 ステッチボンディング後の補強用ボール形成
時を示す縦断面図である。
【図３】 補強のボールボンディングの直前を示す縦断
面図である。
【図４】 補強のボールボンディング後ワイヤの切断時
を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ ２ ワイヤ（被覆ワイヤ） ３ａ 第１ボンド位置（半導体チップ上の電極） ４ａ 第２ボンド位置（基板上の外部リード）

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜１０００重量ｐｐｍと、Ｇｅを３０〜１００
    重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍの１種又は２
    種とを含有させたことを特徴とするボンディング用ワイ
    ヤ。
  2. 【請求項２】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを５〜１００重量
    ｐｐｍとを含有させたことを特徴とするボンディング用
    ワイヤ。
  3. 【請求項３】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを５〜１００重量
    ｐｐｍと、Ｇｅを３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅが５
    〜１５重量ｐｐｍの１種又は２種とを含有させたことを
    特徴とするボンディング用ワイヤ。
  4. 【請求項４】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｌａを３０〜２００重
    量ｐｐｍとを含有させたことを特徴とするボンディング
    用ワイヤ。
  5. 【請求項５】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｌａを３０〜２００重
    量ｐｐｍと、Ｇｅを３０〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを
    ５〜１５重量ｐｐｍの１種又は２種とを含有させたこと
    を特徴とするボンディング用ワイヤ。
  6. 【請求項６】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを２〜３０重量ｐ
    ｐｍと、Ｌａを３０〜２００重量ｐｐｍとを含有させた
    ことを特徴とするボンディング用ワイヤ。
  7. 【請求項７】 キャピラリから繰り出されたワイヤを、
    第１ボンド位置にボールボンディングして、第２ボンド
    位置にステッチボンディングした後に、キャピラリから
    後続して繰り出されたワイヤを上記ステッチボンディン
    グした部分にボールボンディングして切断するボンディ
    ング用ワイヤにおいて、前記ワイヤが、高純度ＡｕにＹ
    を１００〜５００重量ｐｐｍと、Ｃａを２〜３０重量ｐ
    ｐｍと、Ｌａを３０〜２００重量ｐｐｍと、Ｇｅを３０
    〜１００重量ｐｐｍ及びＢｅを５〜１５重量ｐｐｍの１
    種又は２種とを含有させたことを特徴とするボンディン
    グ用ワイヤ。
  8. 【請求項８】 ワイヤが被覆ワイヤである請求項１，
    ２，３，４，５，６，又は７記載のボンディング用ワイ
    ヤ。
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