JPH0786325A - 電子機器用銅線 - Google Patents

電子機器用銅線

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JPH0786325A
JPH0786325A JP5252238A JP25223893A JPH0786325A JP H0786325 A JPH0786325 A JP H0786325A JP 5252238 A JP5252238 A JP 5252238A JP 25223893 A JP25223893 A JP 25223893A JP H0786325 A JPH0786325 A JP H0786325A
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copper
wire
conductivity
bonding
sulfur
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Koichi Tamura
幸一 田村
Masayoshi Aoyama
正義 青山
Takao Ichikawa
貴朗 市川
Takashi Nemoto
孝 根本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電率を大きく低下させず、結晶粒の微細化
された電子機器用銅線を提供することである。 【構成】 純度９９．９９９〜９９．９９９９％の銅に
固溶状態で０．５〜１００ｐｐｍの硫黄を含む銅材料
を、８０％以上の加工度で加工することによって結晶粒
径を３０μｍ以下とするようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器用銅線に関し、
特に、ボンディングワイヤ、リードワイヤとして使用で
きる電子機器用銅線に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置のボンディングに使用される
ボンディングワイヤは、半導体素子を含む電子機器の小
型・軽量化に伴って極細線化しつつあり、加えて、高強
度および耐軟化性等の機械的特性を要求されている。
【０００３】従来、こうしたボンディングワイヤには一
般的に金線が用いられているが、金線はコスト高となる
ので、良好な導電性を有しており、金と比較して安価で
ある銅を材料としたボンディングワイヤが提案され、使
用が検討されている。
【０００４】銅をボンディングワイヤに使用した場合、
ワイヤボンディング後のワイヤボール部が硬く、半導体
素子を損傷させることがあるので、再電解法および帯域
溶融（ゾーンメルティング）等の精製方法によって高純
度化することで軟質にした銅線が要求されている。
【０００５】ボール硬さに影響を与える不可避不純物と
して、Ｓ（硫黄），Ｓｅ（セレン）およびＴｅ（テル
ル）等の混入があるが、特にＳの場合、Ｓと親和性の強
い添加元素を選択して微量添加し溶融精製する方法があ
る。
【０００６】Ｓの含有量を低減させて銅の純度を高めた
従来のボンディングワイヤとして、特開昭６２−２２４
６９号に示される高純度銅を使用したボンディングワイ
ヤがあり、また、極細線として、特開昭６２−１１１４
５５号および特開昭６３−７９３３３号に開示されるも
のがある。
【０００７】今日では、装置面におけるボンディング技
術の向上が著しく、銅線をボンディングワイヤとして使
用したとき、銅線の純度よりも強度特性、特に引張特性
の良好なボンディングワイヤが望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の高純度
銅を使用したボンディングワイヤによると、Ｓ等の不純
元素を除去することによって銅の結晶粒が粗大化するた
め、細線加工時に強度低下による断線を生じやすくな
る。
【０００９】また、加工硬質材が、時間の経過につれて
自己軟化することによって強度が低下し、このような状
態で調質焼鈍すると、混粒結晶状の組織形態となって品
質の異なったものとなるためにボンディング性が安定せ
ずにループ形状がバラつくという問題がある。これは、
この種の銅線を電子機器用リードワイヤとして使用した
場合にも言える。従って、本発明の目的は、導電率を大
きく低下させず、結晶粒の微細化を図ることにより機械
的強度を向上させたボンディングワイヤ、リードワイヤ
として使用できる電子機器用銅線を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は導電率を大きく
低下させず、結晶粒の微細化を図るため、純度９９．９
９９〜９９．９９９９％の高純度銅に固溶状態で０．５
〜１００ｐｐｍの硫黄を含む銅線材より構成される電子
機器用銅線を提供する。
【００１１】
【作用】本発明のボンディングワイヤ、リードワイヤに
使用される電子機器用銅線によると、高純度の銅に硫黄
を添加して鋳造することにより、鋳造材の結晶粒が微細
化される。この鋳造材を８０％の加工度で加工すること
によって最大結晶粒径が３０μｍ以下の均一な微細結晶
粒が得られることから、導電率を大きく低下させずに機
械的特性が向上する。
【００１２】Ｓの添加量が０．５ｐｐｍ以下では、結晶
粒微細化の充分な効果が得られず、１００ｐｐｍ以上で
は鋳造材の鋳肌表面が悪化し、細線加工性の低下、導電
率の低下を招く。また、加工度８０％以下では均一な結
晶粒径が得られずに混粒結晶状となる。即ち、加工度が
低いと再結晶の核発生サイトが少なくなって結晶粒の充
分な微細化を得ることができない。
【００１３】
【実施例１】以下、本発明のボンディングワイヤ、リー
ドワイヤに使用できる電子機器用銅線を詳細に説明す
る。
【００１４】まず、小型連続鋳造装置において、銅母材
として６Ｎ（９９．９９９９％）の高純度銅と、Ｃｕ−
Ｓ母合金とを５×１０-4Torrの高周波真空溶解によって
溶解することにより、Ｓの含有された銅ロッドを鋳造す
る。
【００１５】この銅ロッドを冷間状態で伸線化し、線径
３０μｍの極細線とした後に不活性ガス雰囲気中で２０
０〜３５０℃の温度で連続焼鈍を行って調質処理する。
このようにしてＳを異なる添加量で含有させ、残余を銅
とした極細線を実施例１〜５として作成した。
【００１６】なお、６Ｎの高純度銅を用いて実施例１〜
５と同様に作成した極細線を比較例１とし、更に、Ｓを
３ｐｐｍ含有し、残余を高純度銅よりなる銅ロッドを
２．８ｍｍに伸線加工した後に３５０℃で１時間の熱処
理を施し、この後に３０μｍに加工して調質した極細線
を比較例２として作成した。
【００１７】この実施例１〜５，および比較例１，２に
ついて、長手方向断面における最大結晶粒径、および常
温引張特性を測定した結果を表１に示す。常温引張特性
は伸び１０％における０．２％耐力について測定された
結果を示している。
【表１】
【００１８】表１によると、実施例の極細線は、Ｓの含
有量が増加するに従って素材導電率が低下する傾向はあ
るものの、結晶粒径が微細化されることによって常温引
張特性における０．２％耐力は向上しており、機械的強
度が改善されていることがわかる。比較例１，２につい
ては良好な導電率を有するが、結晶粒径が大きく、０．
２％耐力の向上は見られない。
【００１９】次に、本発明の実施例における極細線をボ
ンディングワイヤとし、図１〜３に示されるように、Ｃ
ｕ用の自動ボンダーを使用し、素子搭載部１に搭載され
た半導体チップ２の電極２Ａと、外部リードフレーム３
の固定部３Ａとのボンディング試験を実施例２，４、お
よび比較例１について行った。
【００２０】ボンディング試験は、電極２Ａと固定部３
Ａとの間隔ｌを２．５ｍｍおよび３．０ｍｍに設定し、
ボンディングワイヤ４のループ高さｈ、ループ曲がり
ｂ、ループ垂れｄを、各１００個ずつの端子接続につい
て測定した。
【００２１】ボンディングワイヤ４のループ高さｈは、
半導体チップ２上の電極２Ａよりも５００μｍ以上高
く、その上下幅が１２０μｍ以上あるものは不良とし
た。ループ曲がりは、電極２Ａと固定部３Ａを結ぶ直線
Ｓ１に対し、２００μｍ以上の曲がりｂを有するものを
不良とした。ループ垂れｄは、ループ曲がりと同様に電
極２Ａと固定部３Ａを結ぶ直線Ｓ２より低く垂れ下がっ
ているもの（ｄ＞０）を不良とした。ループ曲がりとル
ープ垂れとをループ形状不良率で表し、表２にボンディ
ング試験の測定結果を示す。
【表２】
【００２２】表２の結果によれば、比較例１に比べて実
施例２，４のボンディングワイヤはループ高さｈにおい
て充分な特性値を示し、ループ形状不良率も低く抑えら
れており、良好なボンディング性を示すことが確認され
た。
【００２３】本発明によれば、極細線の長手方向の結晶
粒径が微細化されることによって、導電率を大きく低下
させることなく機械的強度、特に、加工強度が改善さ
れ、伸線作業性を向上させるとともに伸線加工後の時間
経過による常温自己軟化が抑制されるので、調質焼鈍に
よる品質の安定性を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の電子機器用
銅線によると、純度９９．９９９〜９９．９９９９％の
銅に固溶状態で０．５〜１００ｐｐｍの硫黄を含む銅材
料を、８０％以上の加工度で加工することによって結晶
粒径を３０μｍ以下としたため、導電率を大きく低下さ
せず、結晶粒の微細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子機器用銅線のボンディング試験の
説明図である。
【図２】本発明の電子機器用銅線のボンディング試験の
説明図である。
【図３】本発明の電子機器用銅線のボンディング試験の
説明図である。
【符号の説明】
１ 素子搭載部 ２ 半導体チ
ップ ２Ａ 電極 ３ 外部リー
ドフレーム ３Ａ 固定部 ４ ボンディ
ングワイヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 根本 孝 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 純度９９．９９９〜９９．９９９９％の
    高純度銅に固溶状態で０．５〜１００ｐｐｍの硫黄を含
    む銅線材より構成されることを特徴とする電子機器用銅
    線。
  2. 【請求項２】 前記銅線材が８０％以上の加工度で加工
    されることにより３０μｍ以下の結晶粒径を有する請求
    項第１項記載の電子機器用銅線。
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