JPH06252196A - ボンディングワイヤー - Google Patents

ボンディングワイヤー

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JPH06252196A
JPH06252196A JP5057974A JP5797493A JPH06252196A JP H06252196 A JPH06252196 A JP H06252196A JP 5057974 A JP5057974 A JP 5057974A JP 5797493 A JP5797493 A JP 5797493A JP H06252196 A JPH06252196 A JP H06252196A
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JP
Japan
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wire
bonding
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gold alloy
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Mikio Fukazawa
幹雄 深沢
Toshiyuki Kubo
敏幸 久保
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャピラリーとの摩擦抵抗が小さく、ループ
異常の発生のないボンディングワイヤーを提供する。 【構成】 ボンディングワイヤーを添加元素濃度の高い
芯材と、添加元素濃度の低い外周材との２重構造とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子上の電極と
外部リードとを接続するために用いるボンディングワイ
ヤーの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ，ＬＳＩなどの半導体素子の電極と
外部リードを接続するため、０．０１〜０．１ｍｍの直
径を有するボンディングワイヤーが用いられ、そのボン
ディングには熱圧着式または超音波熱圧着式ワイヤーボ
ンダーが用いられる。ワイヤーボンダーの基本的構成
は、ボンディング治具となるセラミック製キャピラリー
と、該キャピラリーを保持し、前後上下左右に移動可能
なヘッドとそのコントローラー及びボール形成のための
電気トーチからなり、加熱しつつボンディングする方式
を熱圧着式、その際超音波振動を付加する方式が超音波
熱圧着式となる。
【０００３】近年、ワイヤーボンダーはボンディング１
工程当りの所要時間が約０．２秒と極めて高速になって
おり、ボンディングワイヤーには次のような特性が要求
される。即ち、（イ）ワイヤーの先端を加熱溶解した際
酸化皮膜の無い真球状のボールが形成され、該ボールを
半導体素子上の電極に圧着する第一ボンディングにおい
て良好な接合状態が得られること、（ロ）キャピラリー
を上昇させると共に外部リード上に移動せしめ、該リー
ド上にワイヤーを圧着した後上方でワイヤーを切断する
第二ボンディングを行ったとき、両ボンディング部の間
のワイヤーのループが良好に形成されると共に良好な接
合状態が得られること、（ハ）樹脂モールディングの際
に樹脂の流動によってワイヤーが変形しにくく、隣合う
ワイヤー同士の接触が起らないこと、（ニ）上記のよう
にして得られるＩＣ，ＬＳＩを長期間使用しても両ボン
ディング部の接合が劣化しないこと、等である。
【０００４】このような高速ボンディングに純金ワイヤ
ーでは耐えられず、純度９９．９９重量％以上の高純度
の金に、例えばＣａ，Ｂｅ等の元素を０．０００１〜
０．０１重量％と微量に添加して硬度を高めた金合金線
材が用いられている。
【０００５】しかるに近年、半導体素子の多機能化に伴
い電極数が増して狭ピッチとなり、該電極数に応じてリ
ードもより狭ピッチ化し、ワイヤー同士の間隔が狭くな
るためわずかのカールも許されず、又リード形状も技術
的限界があって、第１ボンディングと第２ボンディング
の距離が長くなる傾向にあり、ループ垂れが問題となっ
てきた。このような場合一般には金合金中の添加元素量
を増して機械的強度を上げることが考えられるが、強度
上昇は表面硬度の上昇にもなり、この表面硬度の上昇は
予想外の不都合を招くことが判明した。
【０００６】即ち、図１に示すように、半導体素子１上
の電極にワイヤー２の先端のボール部をボンディング
後、キャピラリ３が上方に引き上げられ、次いでリード
４上に移動する際に、キャピラリ３の先端内壁でワイヤ
ー２が摩擦を受け、ボールボンディング部直上における
ネック倒れが生じたり、不測のカールが生じる等、ルー
プ異常が発生し易いという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、機械
的特性を損なわず、ボンディング時においてキャピラリ
ー内でのワイヤーの摩擦を小さくし、ループ異常の発生
を効果的に防止し得るボンディングワイヤーを提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のボンディングワイヤーは、高純度金にＣ
ａ，Ｂｅ等の元素を微量に添加した金合金を芯材とし、
該芯材の外側が芯材より前記添加元素濃度の低い金合金
層で被覆されている点に特徴がある。
【０００９】
【作用】芯材の金合金は高純度金にＣａ，Ｂｅ等の元素
を、０．０００１〜０．０１重量％添加したものが適当
である。０．０１重量％を超えると、ボールが真球状に
形成されず、０．０００１％未満では機械的強度及び耐
熱強度が確保できず、ループ垂れ不良等が発生するから
である。
【００１０】該芯材の外側を芯材より前記添加元素濃度
の低い金合金層で被覆するのは、芯材により機械的及び
耐熱強度を維持し、かつ前記添加元素濃度の低い表面層
によりワイヤー表面の硬度を低下するためであり、これ
によりキャピラリーとの摩擦か低減し、ループ異常の発
生が効果的に防止される。芯材と被覆材の添加元素は同
一とするのが良い。添加元素が異なると、ボールが真球
状に形成されない恐れがあるからである。
【００１１】芯材の直径は全体の直径の５０〜９０％と
するのが好ましい。５０％未満では芯材による強度維持
ができず、９０％を超えると被覆層による硬度低下が期
待できないからである。又、被覆層の添加元素濃度が芯
材中微量元素濃度の２分の１を越えると硬度低下が不十
分となるので、被覆層の添加元素濃度が芯材中添加元素
濃度の２分の１を越えないことが望ましい。
【００１２】本発明のような２重構造のボンディングワ
イヤーを製造するには、予め高純度金に添加元素を加え
た金合金のインゴットを芯材として用意し、その外側に
芯材よりも添加元素濃度の低い金合金を流し込んででき
たインゴットを溝ロール加工、線引き加工等の通常の伸
線加工に供すればよい。尚前記被覆層の添加元素濃度
を、表面から深部に段階的に上昇せしめ、又は連続的に
上昇せしめる等、必要に応じて本発明の範囲内で変える
ことができる。
【００１３】
【実施例】純度９９．９９９重量％の高純度金を原料と
し、これに、Ｂｅ又はＣａを添加して、表１に示す芯材
組成の金合金４種を溶解鋳造し、直径２０ｍｍのインゴ
ットを作成した。黒鉛坩堝の中央に前記インゴットを配
置し、その外側に表１に示す外周材組成の金合金を溶解
して流し込み、全体の直径２５ｍｍの２層構造インゴッ
トを得た。このインゴットに、溝ロール加工を施した
後、線引き加工で直径０．０３ｍｍまで伸線を行った。
このようにして作成されたワイヤーを室温における破断
伸び率が６％になるように熱処理した後、引張強度を測
定して摩擦抵抗測定機に供して、摩擦の程度を測定し
た。
【００１４】この摩擦抵抗測定機はキャピラリーをワイ
ヤー引出し方向に対してある角度で傾け、キャピラリー
の管内面とワイヤーの表面の摩擦によって生ずる張力を
検出して摩擦抵抗として測定するようになっている。キ
ャピラリー角度を６０°とし、アルミナ製キャピラリー
を使用して摩擦抵抗を測定した。また、この４種のワイ
ヤーを用いて、１０００回のボンディングを行い、ルー
プ異常の発生回数を調査した。結果を表１にまとめて示
す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から本発明品となる試料番号２と４は
摩擦抵抗が著るしく低下し、これによりループ異常の発
生が効果的に抑制できることが分る。
【００１７】
【発明の効果】本発明のボンディングワイヤーによれ
ば、半導体素子のボンディング時におけるキャピラリー
との摩擦抵抗が低く、ループ異常の発生が顕著に減少す
る。このため、ボンディング工程での歩留まり向上、及
び信頼性向上に大いに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボンディング工程の一部を概念的に示す図であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高純度金にＣａ，Ｂｅ等の元素を微量に
    添加した金合金を芯材とし、該芯材の外側が芯材より前
    記添加元素濃度の低い金合金層で被覆されていることを
    特徴とするボンディングワイヤー。
  2. 【請求項２】 前記芯材の直径が全体の直径の５０〜９
    ０％である請求項１記載のボンディングワイヤー。
  3. 【請求項３】 被覆部の前記添加元素濃度が芯材中添加
    元素濃度の２分の１以下である請求項１記載のボンディ
    ングワイヤー。
JP5057974A 1993-02-24 1993-02-24 ボンディングワイヤー Pending JPH06252196A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5057974A JPH06252196A (ja) 1993-02-24 1993-02-24 ボンディングワイヤー

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5057974A JPH06252196A (ja) 1993-02-24 1993-02-24 ボンディングワイヤー

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009018049A1 (de) * 2008-11-18 2010-05-27 Geißler, Ute, Dipl.-Ing. (Mono)Metall-Bonddraht bzw. Bändchen zum Drahtbonden mit Gradientenübergang der unterschiedlichen Material- und Gefügeeigenschaften zwischen Drahtkern und Drahtmantel zur Reduzierung der Heelschwächung und gleichzeitiger Verbesserung der Interfacefestigkeit
US7969021B2 (en) 2000-09-18 2011-06-28 Nippon Steel Corporation Bonding wire for semiconductor device and method for producing the same

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