JPH07201867A - バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 - Google Patents
バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Auや半田を用いた場合の欠点を解消すべく
0.0001〜1%Pを含有したPd合金ワイヤを採用し、且
つワイヤボンダの機械的な動作で所定高さのバンプ電極
を形成できるようにする。 【構成】 純度99.95 %Pdを出発原料として0.0001〜
1%のP含有量に設定した線径30μmのバンプ用Pd合
金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、その先端を、
Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク放電によ
り加熱溶融せしめてボールW’を作製する。このボール
W’を半導体チップ1のAl配線2上面に付着させ、そ
の状態でキャピラリ3を引き上げれば、ボールW’の根
本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定高さ
hのネックa1 が残った状態で、配線2上面にバンプ電
極aが形成される。
0.0001〜1%Pを含有したPd合金ワイヤを採用し、且
つワイヤボンダの機械的な動作で所定高さのバンプ電極
を形成できるようにする。 【構成】 純度99.95 %Pdを出発原料として0.0001〜
1%のP含有量に設定した線径30μmのバンプ用Pd合
金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、その先端を、
Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク放電によ
り加熱溶融せしめてボールW’を作製する。このボール
W’を半導体チップ1のAl配線2上面に付着させ、そ
の状態でキャピラリ3を引き上げれば、ボールW’の根
本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定高さ
hのネックa1 が残った状態で、配線2上面にバンプ電
極aが形成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤレスボンディン
グ法により半導体チップをリード端子又は基板へ実装す
る際に用いるバンプを形成するためのワイヤ及びそのワ
イヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置に関す
る。
グ法により半導体チップをリード端子又は基板へ実装す
る際に用いるバンプを形成するためのワイヤ及びそのワ
イヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、合金ワイヤの先端にボールを
形成し、このボールを半導体チップのAl配線上に圧着
した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極を形成する
方法が知られている。また従来、この種バンプ電極の形
成材料にはAu又は半田が多く用いられ、半田バンプは
主としてFC法に、AuバンプはTAB法に夫々使用さ
れている。
形成し、このボールを半導体チップのAl配線上に圧着
した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極を形成する
方法が知られている。また従来、この種バンプ電極の形
成材料にはAu又は半田が多く用いられ、半田バンプは
主としてFC法に、AuバンプはTAB法に夫々使用さ
れている。
【0003】ところが、上記半田バンプの形成に際して
はチップのAl配線に直接半田を接合させることができ
ないことからAl配線上面に下地金属層(バリヤメタ
ル)を形成する必要があり、そのため製造工程が複雑化
すると共にコスト高になる問題があった。他方、Auバ
ンプはチップ上のAl配線との間にAu−Al金属間化
合物が生成されてその接合が脆化し、長期の使用に対す
る信頼性が低下する恐れがあった。このような問題点を
解決するものとして、特公平4−76497号公報では
Pdワイヤの先端にボールを形成し、このボールを配線
上面に圧着した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極
を形成することが提案されている。
はチップのAl配線に直接半田を接合させることができ
ないことからAl配線上面に下地金属層(バリヤメタ
ル)を形成する必要があり、そのため製造工程が複雑化
すると共にコスト高になる問題があった。他方、Auバ
ンプはチップ上のAl配線との間にAu−Al金属間化
合物が生成されてその接合が脆化し、長期の使用に対す
る信頼性が低下する恐れがあった。このような問題点を
解決するものとして、特公平4−76497号公報では
Pdワイヤの先端にボールを形成し、このボールを配線
上面に圧着した後にワイヤから切断せしめてバンプ電極
を形成することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら上記公報記
載の技術ではPdワイヤに関し高純度であること以外に
具体的な記載がなく、本願発明者が本発明に至る過程に
おいて一般に市販されているワイヤボンディング用のP
dワイヤについて調べたところ、以下の事実が判明し
た。すなわち、Pdワイヤをバンプ形成用に用いた場
合、ボール形成時における再結晶粒領域が長く、ボール
を配線上面に圧着せしめた後にワイヤを引き上げた際の
バンプ上面に残るネック高さが高すぎること、及び、ボ
ンディング時にスパークエラーが発生しボンダーの停止
回数が多くボンディング作業性が悪い等の欠点を有し、
バンプ形成用としての特性を満たさないことが判明し
た。
載の技術ではPdワイヤに関し高純度であること以外に
具体的な記載がなく、本願発明者が本発明に至る過程に
おいて一般に市販されているワイヤボンディング用のP
dワイヤについて調べたところ、以下の事実が判明し
た。すなわち、Pdワイヤをバンプ形成用に用いた場
合、ボール形成時における再結晶粒領域が長く、ボール
を配線上面に圧着せしめた後にワイヤを引き上げた際の
バンプ上面に残るネック高さが高すぎること、及び、ボ
ンディング時にスパークエラーが発生しボンダーの停止
回数が多くボンディング作業性が悪い等の欠点を有し、
バンプ形成用としての特性を満たさないことが判明し
た。
【0005】本発明は斯る従来事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、Auや半田を用いた場
合の欠点を解消すべくPdを採用し、且つワイヤボンダ
の機械的な動作で所定高さのバンプ電極を形成できるよ
うにすると共に、ボンダーの停止回数を低域することに
ある。
ので、その目的とするところは、Auや半田を用いた場
合の欠点を解消すべくPdを採用し、且つワイヤボンダ
の機械的な動作で所定高さのバンプ電極を形成できるよ
うにすると共に、ボンダーの停止回数を低域することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本願発明者は、鋭意研究を行った結果、Pを0.0001
〜1%含有したPd合金ワイヤーを用いることが再結晶
粒領域の抑制に効果的であり、バンプ形成材料として適
応可能であることを知見して本発明を完成するに至っ
た。
めに本願発明者は、鋭意研究を行った結果、Pを0.0001
〜1%含有したPd合金ワイヤーを用いることが再結晶
粒領域の抑制に効果的であり、バンプ形成材料として適
応可能であることを知見して本発明を完成するに至っ
た。
【0007】すなわち本発明のバンプ形成用Pd合金ワ
イヤは、Pを0.0001〜1%含有し残部がPd及び不可避
不純物からなるようにして作製したことを特徴とする。
また本発明のバンプ形成方法は、このPd合金ワイヤを
用いてボールボンディング法によりバンプを形成するこ
とを特徴とする。さらに本発明の半導体装置は、このP
d合金ワイヤからなるバンプを用いて半導体チップをリ
ード端子又は基板に実装してなることを特徴とする。
イヤは、Pを0.0001〜1%含有し残部がPd及び不可避
不純物からなるようにして作製したことを特徴とする。
また本発明のバンプ形成方法は、このPd合金ワイヤを
用いてボールボンディング法によりバンプを形成するこ
とを特徴とする。さらに本発明の半導体装置は、このP
d合金ワイヤからなるバンプを用いて半導体チップをリ
ード端子又は基板に実装してなることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明のPd合金ワイヤによれば、ボール形成
時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まり、ボール
をリード端子又は基板上の配線上面に圧着せしめた後に
ワイヤを引き上げた際の切断位置が短くなり、この為バ
ンプ上面に残るネック高さが所定高さになる。更にボン
ディング時のスパークエラーの発生が減少し、ボンダー
の停止回数が減少する。尚、本発明のPd合金ワイヤー
はPを0.0001%以上含有する事が必要である。またPを
1.5 %含有するとボンディング時に真球性のボールが形
成されず、ボンディング時のスパークエラーが増加して
ボンディング作業が不可能となる。この為、Pの含有量
を0.0001〜1%に限定した。更に好ましいP含有量は0.
001 〜0.05%である。この時、ネック高さを更に低く抑
制しボンダー停止回数を更に少くする事が出来る。
時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まり、ボール
をリード端子又は基板上の配線上面に圧着せしめた後に
ワイヤを引き上げた際の切断位置が短くなり、この為バ
ンプ上面に残るネック高さが所定高さになる。更にボン
ディング時のスパークエラーの発生が減少し、ボンダー
の停止回数が減少する。尚、本発明のPd合金ワイヤー
はPを0.0001%以上含有する事が必要である。またPを
1.5 %含有するとボンディング時に真球性のボールが形
成されず、ボンディング時のスパークエラーが増加して
ボンディング作業が不可能となる。この為、Pの含有量
を0.0001〜1%に限定した。更に好ましいP含有量は0.
001 〜0.05%である。この時、ネック高さを更に低く抑
制しボンダー停止回数を更に少くする事が出来る。
【0009】
【実施例】以下、実施例について説明する。純度99.95
%Pdを出発原料として通常の溶解法により表1に示さ
れたP成分組成を有するPd合金溶湯を調整し、鋳造し
た後、溝型圧延機を用いて圧延し、次いで線引き加工、
アニールをくり返し行う事により線径30μmのバンプ用
Pd合金ワイヤを製造した。図1は本発明のPd合金ワ
イヤを用いたバンプ形成方法を表し、図中Wは本発明の
バンプ用ワイヤ、1は半導体チップ、2はそのチップ上
面に形成されたAl又はAl合金からなる配線、3は前
記ワイヤWを挿通せしめたキャピラリ、4は基板、5は
その基板上面に形成された外部リードを示す。
%Pdを出発原料として通常の溶解法により表1に示さ
れたP成分組成を有するPd合金溶湯を調整し、鋳造し
た後、溝型圧延機を用いて圧延し、次いで線引き加工、
アニールをくり返し行う事により線径30μmのバンプ用
Pd合金ワイヤを製造した。図1は本発明のPd合金ワ
イヤを用いたバンプ形成方法を表し、図中Wは本発明の
バンプ用ワイヤ、1は半導体チップ、2はそのチップ上
面に形成されたAl又はAl合金からなる配線、3は前
記ワイヤWを挿通せしめたキャピラリ、4は基板、5は
その基板上面に形成された外部リードを示す。
【0010】而して、まず図1(a) に示すように上記P
d合金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、且つその
先端を、Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク
放電により加熱溶融せしめてボールW’を作製する。こ
の時、Pd合金ワイヤWのP含有量を0.0001〜1%に設
定したことから、ボール形成のための熱影響による再結
晶粒領域(図中に符号Sで示す範囲)がボールW’根本
部から所定範囲内に収まり、これにより、後述するボー
ルW’の切断位置が短くなりその上面に残るネック高さ
hが小さくなる。また、ボンディング時のスパークエラ
ーの発生が減少し、ボンダーの停止回数が減少する。ま
た、ボール形成時の雰囲気を上記還元性雰囲気としたこ
とから、作製されるボールW’の真球度が向上する。
d合金ワイヤWをキャピラリ3に挿通せしめ、且つその
先端を、Ar−10%H2 ガスの還元性雰囲気下でアーク
放電により加熱溶融せしめてボールW’を作製する。こ
の時、Pd合金ワイヤWのP含有量を0.0001〜1%に設
定したことから、ボール形成のための熱影響による再結
晶粒領域(図中に符号Sで示す範囲)がボールW’根本
部から所定範囲内に収まり、これにより、後述するボー
ルW’の切断位置が短くなりその上面に残るネック高さ
hが小さくなる。また、ボンディング時のスパークエラ
ーの発生が減少し、ボンダーの停止回数が減少する。ま
た、ボール形成時の雰囲気を上記還元性雰囲気としたこ
とから、作製されるボールW’の真球度が向上する。
【0011】ボールW’を作製した後、同図(b) の如く
キャピラリ3を下降させてボールW’を配線2上面に付
着させる。この時、ボールW’がPd合金ボールである
ことから、Al又はAl合金からなる配線2との間にそ
の接合を脆化させる金属間化合物が生成されるようなこ
とはなく、よって、ボールW’は所定の接合強度をもっ
て配線2の上面に直接接合する。その状態でキャピラリ
3を引き上げることにより、同図(c) の如くボールW’
の根本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定
高さ(図中に符号hで示す高さ)のネックa1 が残った
状態で、配線2上面にバンプ電極aが形成される。さら
に同図(d) に示すように、上記バンプ電極aを基板4上
に形成された外部リード5上面に圧着せしめて半導体チ
ップ1を基板4に実装し、半導体装置Aを構成する。
キャピラリ3を下降させてボールW’を配線2上面に付
着させる。この時、ボールW’がPd合金ボールである
ことから、Al又はAl合金からなる配線2との間にそ
の接合を脆化させる金属間化合物が生成されるようなこ
とはなく、よって、ボールW’は所定の接合強度をもっ
て配線2の上面に直接接合する。その状態でキャピラリ
3を引き上げることにより、同図(c) の如くボールW’
の根本部所定箇所でワイヤWが切断し、その上面に所定
高さ(図中に符号hで示す高さ)のネックa1 が残った
状態で、配線2上面にバンプ電極aが形成される。さら
に同図(d) に示すように、上記バンプ電極aを基板4上
に形成された外部リード5上面に圧着せしめて半導体チ
ップ1を基板4に実装し、半導体装置Aを構成する。
【0012】次に、本発明実施品と比較品との性能に関
する試験結果を、表1に基づいて説明する。表中の実施
例1〜9及び比較例1〜2は、純度99.95 %Pdを出発
原料として表中記載のP含有量に設定した線径30μmの
バンプ用Pd合金ワイヤで、これら各試料を用いて図1
に示すボールボンディング法により半導体チップのAl
合金配線上面にバンプ電極を形成した。その際のボール
形成状況、ネック高さ、再結晶粒長さの平均値、ボンダ
ー停止回数について観察した。
する試験結果を、表1に基づいて説明する。表中の実施
例1〜9及び比較例1〜2は、純度99.95 %Pdを出発
原料として表中記載のP含有量に設定した線径30μmの
バンプ用Pd合金ワイヤで、これら各試料を用いて図1
に示すボールボンディング法により半導体チップのAl
合金配線上面にバンプ電極を形成した。その際のボール
形成状況、ネック高さ、再結晶粒長さの平均値、ボンダ
ー停止回数について観察した。
【0013】
【表1】
【0014】以上の結果から、P含有量を0.0001〜1%
の範囲内に設定した本発明実施品(実施例1〜9)では
アーク放電により安定したボールが形成され、且つボー
ル形成時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まる為
に、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲内になり、
しかもボンダーの停止回数も少い事が確認出来た。他
方、Pを含有しない比較品(比較例1)では、再結晶粒
領域が長い為ネック高さが大きくなる事及びボンディン
グ時にスパークエラーが多発してボンダーの停止回数が
多くボンディング作業性が悪かった。また、P含有量が
1.5%(比較例2)ではボンディング時にスパークエ
ラーが極度に増加してボンダーの正常な運転が出来なく
なり且つ真球性のボールが形成されない。
の範囲内に設定した本発明実施品(実施例1〜9)では
アーク放電により安定したボールが形成され、且つボー
ル形成時における再結晶粒領域が所定範囲内に収まる為
に、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲内になり、
しかもボンダーの停止回数も少い事が確認出来た。他
方、Pを含有しない比較品(比較例1)では、再結晶粒
領域が長い為ネック高さが大きくなる事及びボンディン
グ時にスパークエラーが多発してボンダーの停止回数が
多くボンディング作業性が悪かった。また、P含有量が
1.5%(比較例2)ではボンディング時にスパークエ
ラーが極度に増加してボンダーの正常な運転が出来なく
なり且つ真球性のボールが形成されない。
【0015】
【発明の効果】本発明のPd合金ワイヤは以上説明した
ように構成したので、ボール形成時における再結晶粒領
域が所定範囲内に収まる結果、ボールを配線上面に圧着
せしめた後にワイヤを引き上げた際の切断位置が短くな
り、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲高さとな
る。これにより、メッキ法により形成される下地金属層
を用いることなく半導体チップのAl配線又はAl合金
配線上に直接バンプ電極を形成できるPdワイヤの利点
を生かしながら、ワイヤボンダを用いて均一なバンプを
形成することができる。従って、簡単,低コストで製造
でき、且つ長期の使用における信頼性に優れた半導体装
置の提供が可能になる。
ように構成したので、ボール形成時における再結晶粒領
域が所定範囲内に収まる結果、ボールを配線上面に圧着
せしめた後にワイヤを引き上げた際の切断位置が短くな
り、バンプ上面に残るネック高さが所定範囲高さとな
る。これにより、メッキ法により形成される下地金属層
を用いることなく半導体チップのAl配線又はAl合金
配線上に直接バンプ電極を形成できるPdワイヤの利点
を生かしながら、ワイヤボンダを用いて均一なバンプを
形成することができる。従って、簡単,低コストで製造
でき、且つ長期の使用における信頼性に優れた半導体装
置の提供が可能になる。
【図1】本発明に係るPd合金ワイヤを用いたバンプ形
成方法の一実施例を示す断面図。
成方法の一実施例を示す断面図。
W:バンプ用Pd合金ワイヤ W’:ボール
a:バンプ電極 1:半導体チップ 2:配線
3:キャピラリ 4:基板 5:外部リード
A:半導体装置
a:バンプ電極 1:半導体チップ 2:配線
3:キャピラリ 4:基板 5:外部リード
A:半導体装置
Claims (4)
- 【請求項1】 Pを0.0001〜1%含有し、残部がPd及
び不可避不純物からなることを特徴とするバンプ形成用
Pd合金ワイヤ。 - 【請求項2】 請求項1記載のPd合金ワイヤを用いて
ボールボンディング法によりバンプ電極を形成すること
を特徴とするバンプ形成方法。 - 【請求項3】 ボール形成時の雰囲気を不活性又は還元
性雰囲気にしたことを特徴とする請求項2記載のバンプ
形成方法。 - 【請求項4】 請求項1記載のPd合金ワイヤからなる
バンプ電極を用いて半導体チップをリード端子又は基板
に実装してなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5351529A JPH07201867A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5351529A JPH07201867A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07201867A true JPH07201867A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18417911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5351529A Pending JPH07201867A (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | バンプ形成用Pd合金ワイヤ及びそのPd合金ワイヤを用いたバンプ形成方法並びに半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07201867A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998032167A1 (fr) * | 1997-01-17 | 1998-07-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Procede de formation d'une electrode saillante et procede de soudage des connexions d'un element a semi-conducteur |
-
1993
- 1993-12-29 JP JP5351529A patent/JPH07201867A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998032167A1 (fr) * | 1997-01-17 | 1998-07-23 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Procede de formation d'une electrode saillante et procede de soudage des connexions d'un element a semi-conducteur |
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