JPH06151497A - 半導体素子のボンディング用ワイヤ並びにその製造方法 - Google Patents
半導体素子のボンディング用ワイヤ並びにその製造方法Info
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Abstract
合にもキャピラリ及びクランパの交換,洗浄の作業回数
が少なくて済むボンディング用ワイヤ並びにその製造方
法を提供する。 【構成】(1).伸線加工工程で各種の潤滑剤を用いて通常
の工程で製造される直径25μmのAuワイヤを、アニー
ル前に80℃の純水温湯洗浄を1〜20秒行って表面の総有
機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲内とした。(2).伸
線加工工程で天然油脂系の潤滑剤を用いて通常の工程で
製造される直径25μmのAuワイヤを、5秒間電解洗浄
して表面の総有機炭素量を50μg/m2 以下としてから
アニールを行い、次いで各種の潤滑剤の稀薄溶液を塗布
して乾燥を行い表面の総有機炭素量を50〜1500μg/m
2 の範囲内とした。
Description
LSI等の半導体素子のチップ電極と外部リードとの接
続に使用されるボンディング用ワイヤ、さらに詳しく
は、Auワイヤ,Alワイヤ,Cuワイヤ、或いはそれ
らに各種添加元素を含有させた合金ワイヤに関する。
l,Cuの何か一つを主要元素として10〜50μm程
度の極細線に伸線加工され、スプールに所定長さを巻き
込んだ状態でワイヤボンダに取り付けて使用される。ス
プールへの巻き込み長さは以前は一層巻きで100〜2
00m程度であったのに対し、最近は生産性向上のため
にクロスの多層巻きで1000〜2000mへと長尺化
する傾向にある。しかし乍ら、長尺巻きのワイヤを使用
する場合、ボンダのキャピラリ,クランパの交換や洗浄
の間隔が長くなり、長時間のボンディング作業によって
キャピラリ,クランパが汚れてくるため、ワイヤ通路が
狭まってワイヤの流動性を阻害し、ループ高さ異常,ル
ープ曲り等のループ異常が発生しやすくなる問題が生じ
る。
リ及びクランパを頻度多く交換・洗浄する必要があり、
その度にボンディング作業の中断を来すため作業性が低
下し、長尺巻きの利点が無意味になる。
情に鑑み、ボンディング用極細ワイヤが長尺巻きである
場合にもキャピラリ及びクランパの交換,洗浄の作業回
数が少なくて済むボンディング用ワイヤを提供すること
を目的とする。
めに、キャピラリの詰まり,クランパ汚れの原因を検討
したところ、ワイヤ表面の微量の有機物がボンディング
作業中に徐々に堆積するためであることが分かった。こ
の有機物は伸線加工工程で用いる潤滑剤,空気中の浮遊
物やガス等がワイヤ表面に吸着したものと考えられる。
そこでワイヤ表面を徹底的に洗浄して実験したところ、
キャピラリ詰まり,クランパ汚れはなくなったが、スプ
ールに巻き込んだワイヤ間の付着力が大きくなって滑動
性が低下し、スプールからの解きほぐれ性が悪化してボ
ンディングの際にループ異常を多発した。
の量を所定範囲内に規制すればキャピラリ詰まり,クラ
ンパ汚れを起こしにくく、且つ解きほぐれ性も優れたワ
イヤが得られるであろうと推定し、本発明を完成するに
至ったものである。
50〜1500μg/m2 であることを特徴とする半導
体素子のボンディング用ワイヤである(請求項1)。
回ると前述のようにワイヤの滑動性が低下し、ループ異
常を多発する。また、表面の総有機炭素量が1500μ
g/m2 を上回ると、キャピラリ詰まり,クランパ汚れ
が発生しやすくなり、作業性が低下する。よって、表面
の総有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲内に
設定した。
ワイヤ500〜1000mを秤量し、0.1N−NaO
H水溶液を70g加えてウォーターバスで30分間煮沸
して抽出を行い、冷却後8N−HClを1ml加えて軽
く振盪し、高純度空気で15分間バブリングする。これ
を島津製作所製TOC−5000型有機炭素測定機に供
給して有機炭素濃度を測定し、この値から総有機炭素重
量を計算して試料ワイヤの表面積で除して表面の総有機
炭素量とする。
/m2 であるワイヤを製造する一つの方法は、通常の工
程、すなわち溶解,鋳造,伸線,アニール,巻取り工程
を経て製造されたワイヤの表面には既に1500μg/
m2 を上回る総有機炭素が認められるので、これを温湯
洗浄,フロン洗浄,アルコール洗浄,洗剤洗浄,酸洗
浄,アルカリ洗浄,電解洗浄,超音波洗浄,オゾン洗
浄,プラズマ洗浄,レーザー洗浄等の方法で洗浄して、
表面の総有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲
に入るようにする(請求項2)。この方法は通常工程に
おけるアニール工程の前あるいは後に洗浄工程を設けれ
ば良く、実施が容易である特徴がある。
れたワイヤの表面を上記のような方法で充分に洗浄して
表面の総有機炭素量を50μg/m2 未満とし、これに
潤滑剤の稀薄溶液を塗布した後に溶剤を蒸発させて表面
の総有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲に入
るようにする方法がある(請求項3)。塗布は通常はア
ニール工程の後で行われるが、耐熱性の高い潤滑剤の場
合はアニール工程の前で行ってアニールと溶剤の蒸発を
同時に行うことも可能である。この方法は洗浄及び塗
布、乾燥工程が加わるため前の方法より工程が増える
が、付着量の管理が容易でワイヤ性能のばらつきを小さ
くできる特徴がある。
素、ナフテン系炭化水素、芳香族系炭化水素等の鉱油
系、ポリオレフィン、アルキルベンゼン、脂肪酸、高級
アルコール、脂肪酸せっけん、ポリグリコール、ポリフ
ェニルエーテル、脂肪酸ジエステル、ポリオールエステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、スルフォン
酸塩、アミン、アミン塩、シリコーン、燐酸エステル、
フルオロカーボン、フルオロポリエーテル、フルオログ
リコール等の合成油系、牛脂、豚脂、パーム油、大豆
油、菜種油、ひまし油、松根油等の天然油脂系があげら
れるが、どれを用いても良い。また、それら数成分の混
合系でも良い。
用ワイヤによれば、表面の総有機炭素量を1500μg
/m2 以下としてボンディング作業時のキャピラリ詰
り,クランパ汚れ等を解消してループ高さ異常,ループ
曲り等のループ不良の発生を防ぎ、同時に、同有機炭素
量を50μg/m2 以上としてスプールに巻き込んだワ
イヤ間の付着力を小さくして滑動性を向上させ、スプー
ルからの解きほぐれ性を良好とする。従って、キャピラ
リ及びクランパを頻度多く交換・洗浄する必要なく、且
つボンディングの際のループ異常を来すことなくスプー
ルへの長尺巻きを可能とし、ボンディング作業性の大幅
な改善,向上をなし得る。
の1500μg/m2 を上回る総有機炭素量を洗浄によ
り所定範囲内とするので、例えばワイヤ表面に潤滑防錆
剤を塗布してその膜厚を制御するような手段に比べ、通
常工程におけるアニール工程の前あるいは後に洗浄工程
を設ければ良く、実施が容易である。さらに、通常の工
程で製造されるワイヤ表面の総有機炭素量を洗浄により
50μg/m2 未満としこれに潤滑剤を塗布して所定範
囲内とする場合は、前記同様実施が容易であることに加
え、付着量の管理が容易でワイヤ性能のばらつきを小さ
くできる特徴がある。
するが、本発明は特にこれに限定されるものではない。
また、実施例はAuワイヤのみの例であるが、Alワイ
ヤ,Cuワイヤ、或いはAu,Al,Cuの何か一つを
主要元素とする合金ワイヤについても同様な効果がある
ことを確認した。
伸線加工工程で天然油脂系の潤滑剤を用いて通常の工程
で製造される直径25μmのAuワイヤを、アニール前
に80℃の純水温湯洗浄を1〜20秒行って表面の総有
機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲内とした本
発明実施品(試料No.2〜6)、前記洗浄をせずに若し
くは50秒行って表面の総有機炭素量を50〜1500
μg/m2 の範囲外とした比較品(試料No.1,7)で
ある。
多層巻きで2000m巻き取ってボンディング作業を行
い、キャピラリ詰まり発生距離,1000m使用時にお
けるループ異常の発生率,2000m使用時におけるク
ランパ汚れ,ワイヤ自重による解きほぐれ性の各項目に
ついて測定・観察を行った。結果を表中に記す。尚、解
きほぐれ性の評価は、良好:スプールからワイヤが自重
で滑らかに落下する、不良:スプールからワイヤが自重
で落下しない、とした。
は、伸線加工工程で各種の潤滑剤を用いて通常の工程で
製造される直径25μmのAuワイヤを、アニール前に
80℃の純水温湯洗浄を1秒行って表面の総有機炭素量
を50〜1500μg/m2 の範囲内とした本発明実施
品(試料No.9,11,13,15)、前記洗浄をせず
に表面の総有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範
囲外とした比較品(試料No.8,10,12,14)で
ある。
でボンディング作業を行い、キャピラリ詰まり発生距
離,1000m使用時におけるループ異常の発生率,2
000m使用時におけるクランパ汚れ,ワイヤ自重によ
る解きほぐれ性の各項目について測定・観察を行った。
結果を表中に記す。
は、伸線加工工程で天然油脂系の潤滑剤を用いて通常の
工程で製造される直径25μmのAuワイヤを、表中記
載の各種の方法で1秒間洗浄して表面の総有機炭素量を
50〜1500μg/m2 の範囲内とした本発明実施品
(試料No.17〜24)、前記洗浄をせずに表面の総有
機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲外とした比
較品(試料No.16)である。
でボンディング作業を行い、キャピラリ詰まり発生距
離,1000m使用時におけるループ異常の発生率,2
000m使用時におけるクランパ汚れ,ワイヤ自重によ
る解きほぐれ性の各項目について測定・観察を行った。
結果を表中に記す。
は、伸線加工工程で天然油脂系の潤滑剤を用いて通常の
工程で製造される直径25μmのAuワイヤを、5秒間
電解洗浄して表面の総有機炭素量を50μg/m2 以下
としてからアニールを行い、次いで各種の潤滑剤の稀薄
溶液を塗布して乾燥を行い表面の総有機炭素量を50〜
1500μg/m2 の範囲内とした本発明実施品(試料
No.26〜37)、前記潤滑剤の塗布をせずに表面の総
有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲外とした
比較品(試料No.25)である。
でボンディング作業を行い、キャピラリ詰まり発生距
離,1000m使用時におけるループ異常の発生率,2
000m使用時におけるクランパ汚れ,ワイヤ自重によ
る解きほぐれ性の各項目について測定・観察を行った。
結果を表中に記す。
の総有機炭素量を50〜1500μg/m2 の範囲内と
した本発明実施品が、ボンディング作業時のキャピラリ
詰り,クランパ汚れ等を解消してループ高さ異常,ルー
プ曲り等のループ不良の発生を防止でき、且つスプール
からの解きほぐれ性も良好であることが確認できた。
Claims (3)
- 【請求項1】 表面の総有機炭素量が50〜1500μ
g/m2 であることを特徴とする半導体素子のボンディ
ング用ワイヤ。 - 【請求項2】 総有機炭素量が1500μg/m2 を上
回るワイヤ表面を洗浄して、表面の総有機炭素量が50
〜1500μg/m2 となるようにすることを特徴とす
る半導体素子のボンディング用ワイヤの製造方法。 - 【請求項3】 洗浄により表面の総有機炭素量を50μ
g/m2 未満とし、これに潤滑剤を塗布して、表面の総
有機炭素量が50〜1500μg/m2 となるようにす
ることを特徴とする半導体素子のボンディング用ワイヤ
の製造方法。
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