JPH08118074A - 半田ワイヤの製造方法 - Google Patents

半田ワイヤの製造方法

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JPH08118074A
JPH08118074A JP6267312A JP26731294A JPH08118074A JP H08118074 A JPH08118074 A JP H08118074A JP 6267312 A JP6267312 A JP 6267312A JP 26731294 A JP26731294 A JP 26731294A JP H08118074 A JPH08118074 A JP H08118074A
Authority
JP
Japan
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wire
solder
heat treatment
bump
wire drawing
Prior art date
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Pending
Application number
JP6267312A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Murai
博 村井
Takatoshi Arikawa
孝俊 有川
Toshinori Kogashiwa
俊典 小柏
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
Application filed by Tanaka Denshi Kogyo KK filed Critical Tanaka Denshi Kogyo KK
Priority to JP6267312A priority Critical patent/JPH08118074A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11Manufacturing methods
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動ボンダを用いた超音波併用熱圧着ボンディ
ングによるバンプの形成に極めて有用で、簡単,低コス
トでの半導体装置製造が可能な半田ワイヤを提供する。 【構成】急冷凝固法により作製した素材を伸線加工し、
伸線工程終了後、50〜170℃で加熱処理を行い、所
定の線径の半田ワイヤを製造した。得られた半田ワイヤ
は、自動ボンダを用いて超音波併用熱圧着ボンディング
を行う場合、ワイヤ脆弱部を付与する工程を省略出来る
と共に、圧着材への残存ワイヤ長さの標準偏差(バラツ
キ)が低く抑えられ、バンプ打ち作業の連続回数が増加
し安定して操業が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半田ワイヤの製造方法
に関し、詳しくは、ICチップを基板上に直接接続する
際に用いるバンプ材料として好適な半田ワイヤの製造方
法に関する。
【0002】
【従来技術】近年、ICチップの高機能化に伴いLSI
の入出力端子が増大する傾向にある。このため、ICチ
ップと基板を接続する方法として、フリップチップボン
ディングなどのバンプを介したワイヤレスボンディング
方法が注目を集めている。この方法は、ICチップのA
l電極上に突出接点部(バンプ)を形成し、基板と接続
する方法である。この突出接点部(バンプ)を形成する
方法として、特公平4−41519号には、金属ワイヤ
の先端に熱エネルギーによってボールを形成し、このボ
ールをICチップの電極上に圧着して接続し、次いで、
ワイヤの圧着材近くにおいてワイヤに脆弱部を付与し、
該脆弱部でワイヤを引き切る方法が提案されている。こ
の方法は従来の電気めっきなどの工程により突出接点部
(バンプ)を形成する方法に比べ、処理工程数を少なく
することが出来るなどの利点を有している。
【0003】一方、接合性に優れた半田ワイヤを用い
て、該ワイヤを直接引き切る方法が検討されている。す
なわち、ワイヤに脆弱部を付与し該脆弱部でワイヤを引
き切る前述の方法では、脆弱部を付与する操作が複雑で
あるため、脆弱部を付与することなく直接ワイヤを引き
切る方法が要求されている。この方法を図1を参照して
説明する。
【0004】図中Wはワイヤ、1はICチップ、2はA
l電極、3はキャピラリを示し、図1(a)において、
ワイヤWの先端はキャピラリ3から導出され、該先端に
熱エネルギーを与えてボールW’を形成する。次いで図
1(b)の様に、ボールW’をAl電極2上に接触させ
る。次に、図示を省略しているがキャピラリ3を降下さ
せボールW’をAl電極2上に圧着する。さらに、図1
(c)の様にワイヤWを上方に引き上げることにより圧
着材a近くにおいてワイヤWを引き切り、残存ワイヤ
a’(長さh)が付着した圧着材aが得られる。
【0005】この方法では、圧着材近くにおいてワイヤ
に脆弱部を付与する工程を省略できるものの、安定して
ワイヤWの圧着材a近くでワイヤWを引き切ることが難
しく、圧着材a上部への残存ワイヤa’の長さ(h)の
バラツキが大きいという問題がある。この残存ワイヤ
a’の長さ(h)のバラツキが大きいということは、後
工程としてのリフロー処理によるボール形成においてボ
ールW’の大きさにバラツキが生じ、ICチップと基板
の精密な接合を困難にする。また圧着材a上部への残存
ワイヤa’の長さ(h)が長すぎる場合には、次の圧着
材用のボールW’形成のためのワイヤ先端部の突出長さ
(h’)が不足し、熱エネルギーによってボールを形成
する工程に支障が生じ、連続操業が中断するという問題
を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
み、バンプ材料として接合性に優れた半田ワイヤを使用
し該半田ワイヤの先端に熱エネルギーによってボールを
形成し、このボールをICチップのAl電極上に圧着し
て接続し、次いで圧着材近くにおいてワイヤ脆弱部を付
与する工程を省略して、ワイヤを引っ張っただけでワイ
ヤの圧着材近くでワイヤを引き切り、圧着材上部への残
存ワイヤ長さのバラツキを小さくすること及びバンプ形
成の連続回数を増加させることの出来る半田ワイヤの製
造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願第1発明のバンプ用半田ワイヤの製造方法は、
伸線加工してなる半田ワイヤに加熱処理が施されること
を特徴とする。本願第2発明のバンプ用半田ワイヤの製
造方法は、上記第1発明における加熱処理温度が50〜
170℃であることを特徴とする。本願第3発明のバン
プ用半田ワイヤの製造方法は、上記第1発明における伸
線用加工素材が急冷凝固法により製造されたことを特徴
とする。本願第4発明のバンプ用半田ワイヤの製造方法
は、上記第1発明における加熱処理時期が伸線工程終了
後であることを特徴とする。
【0008】
【作用】以下本発明の構成についてさらに説明する。こ
こで用いる半田材料は、Sn,Pb,Inのいずれかを
50重量%以上含有したものであり、さらにCu,N
i,Zn,Ti,Fe,Sb,Agなどを含有したもの
が好ましく用いられる。この中でもSnまたはSn−P
b合金に0.01〜1.0重量%Cu,0.01〜1.
0重量%Ni,0.1〜5.0重量%Zn,1.0〜1
0重量%Sb,1.0〜10重量%Agのうち少なくと
も1種を含有したものがさらに好ましく用いられる。
【0009】次に、半田ワイヤの製造工程について述べ
る。 :伸線用素材の製造 本発明になる半田ワイヤの伸線用素材の製造方法として
は、次の二つの方法が例示出来る。第1の方法は、上記
組成の半田材料を溶解、鋳造、押出により伸線用素材を
得る方法である。第2の方法は、前記組成の半田材料を
溶解し、該溶湯を水中に噴射して急冷凝固させることに
より伸線用素材を得る方法である。本発明においては、
第2の方法である急冷凝固法が好ましく採用される。こ
の理由は、均一な組成が得られるとともに均一な機械的
性質が得られるためと思われる。 :伸線工程 本発明になる半田ワイヤは、上記伸線用素材に伸線加工
を行って仕上げるに際して、加熱処理を行うことが必要
である。通常、半田材料に伸線加工を施すと、室温で自
己焼鈍により軟化するため軟化を目的とした加熱処理は
行われないが、本発明においては加熱処理を行うことが
必要である。 :加熱処理 加熱処理は、伸線加工のスタート時、伸線加工途中、伸
線加工終了後のいづれでもよい。この中で、伸線加工終
了後に行うことは、半田材料の圧着材上部への残存ワイ
ヤ長さのバラツキを小さくし、連続操業回数も増加する
ため好ましい。加熱処理温度は、本発明の課題達成のた
め50〜170℃が好ましく用いられる。さらに好まし
くは70〜160℃である。この加熱処理を行わない
時、残存ワイヤ長さのバラツキが大きくなり、リフロー
処理後の半田ボール径のバラツキが大きくなってくると
共に、連続操業に支障が生じて来る。
【0010】本発明において、伸線加工してなる半田ワ
イヤに加熱処理を施すと半田材料の圧着材上部への残存
ワイヤ長さのバラツキを小さく出来る理由は明らかでは
ないが、加熱処理をすることにより材料が均質となり、
このため最大応力が作用する位置が安定することによる
効果のために生じるものと考えられる。
【0011】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。 〔実施例1〕61重量%Sn,0.2重量%Cu,0.
2重量%Ni,1.0重量%Zn,5.0重量%Sb,
5.0重量%Ag,残部Pb組成の半田合金をアルゴン
ガス雰囲気中で溶解した。次いで、250rpmで回転
している内径500mmの円筒ドラム内に水槽を形成
し、前記半田合金100gをアルゴンガス圧で孔径30
0μmのノズルより該水槽中に噴出させて急冷凝固さ
せ、半田ワイヤを製造した。この半田ワイヤを50μm
に伸線加工した。伸線工程終了後、50℃で30分加熱
処理を行った。 〔実施例2〜8〕伸線素材工程、加熱処理時期、加熱処
理温度を表1のようにしたこと以外は実施例1と同様に
して、半田ワイヤを製造した。 〔比較例1〕加熱処理を行わなかったこと以外は実施例
1と同様にして、半田ワイヤを製造した。
【0012】上記のようにして製造した夫々の半田ワイ
ヤを、自動ボンダを用いて、シリコンチップ上に付着し
たAl膜に超音波併用熱圧着ボンディングを行った。次
に、該ワイヤを上方へ引上げ圧着材からワイヤを引き切
る操作を連続的に行い、トラブルが生じて操業が中断す
る迄のバンプ打ち作業の連続回数をカウントした。同一
条件で製造した試料について10回連続回数をカウント
し、その結果をバンプ打ち作業の連続回数として測定し
た。結果を表2に示す。次に、圧着材への残存ワイヤ長
さを測長顕微鏡を用いて測定した。各50個の測定値の
平均値及び標準偏差を表2に示す。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】表2の測定結果から明らかな様に、伸線加
工してなる半田ワイヤに加熱処理が施された実施例1〜
8に示した本発明品は、自動ボンダを用いて、シリコン
チップ上に付着したAl膜に超音波併用熱圧着ボンディ
ングを行う場合、加熱処理が施されない場合と比較して
圧着材への残存ワイヤ長さの標準偏差(バラツキ)が低
く抑えられると共に、バンプ打ち作業の連続回数が増加
し安定して操業が出来るという優れた効果を示した。
【0016】また、伸線素材工程に急冷凝固工程を採用
した実施例1〜7に示した本発明品は、押し出し工程を
採用した実施例8よりも優れた効果を示した。この中で
も、加熱処理温度に70〜160℃を採用した実施例2
〜4及び6〜7は、この温度範囲外である実施例1、5
と比較してさらに優れた効果を示している。さらに、伸
線工程後に該加熱処理を行った実施例2〜4は、伸線工
程前、及び伸線工程中に加熱処理を行った実施例6〜7
と比較してさらに優れた効果を示している。
【0017】これに対して、伸線加工してなる半田ワイ
ヤに加熱処理が施されていない比較例1の場合、圧着材
への残存ワイヤ長さの標準偏差(バラツキ)が大きいと
共にバンプ打ち作業の連続回数が小さかった。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、伸線加工
してなる半田ワイヤに所定の温度をもって加熱処理を施
した半田ワイヤの製造方法としたので、ワイヤ先端に形
成したボールをICチップAl電極上に圧着し、次いで
ワイヤを引っ張っただけで圧着材近くでワイヤを引き切
り、圧着材上部への残存ワイヤ長さのバラツキを小さく
すると共に、バンプ形成の連続回数を増加させることが
できる。従って、自動ボンダを用いて超音波併用熱圧着
ボンディングを行う場合、圧着材近くにおいてワイヤ脆
弱部を付与する工程を省略出来ると共に、バンプ打ち作
業の連続回数が増加し安定して操業が出来、ICチップ
を基板上に直接接続する際に用いるバンプ材料として極
めて有用で、簡単,低コストでの半導体装置の組立てを
可能にする半田ワイヤを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワイヤ先端に形成したボールをICチップの電
極上に圧着し、次いでワイヤの圧着材近くを引き切って
突出接点部(バンプ)を形成する方法を示す簡略図。
【符号の説明】
W:ワイヤ W’:ボール a:圧着材 a’:残存ワイヤ 1:ICチップ 2:Al電極 3:キャピラリ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伸線加工してなる半田ワイヤに加熱処理
    が施されることを特徴とするバンプ用半田ワイヤの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 加熱処理温度が50〜170℃であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のバンプ用半田ワイヤの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 伸線用加工素材が急冷凝固法により製造
    されたことを特徴とする請求項1記載のバンプ用半田ワ
    イヤの製造方法。
  4. 【請求項4】 加熱処理時期が伸線工程終了後であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のバンプ用半田ワイヤの製
    造方法。
JP6267312A 1994-10-31 1994-10-31 半田ワイヤの製造方法 Pending JPH08118074A (ja)

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JP (1) JPH08118074A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11213921B2 (en) 2017-03-16 2022-01-04 Mitsubishi Electric Corporation Device for manufacturing plate solder and method for manufacturing plate solder
CN118143508A (zh) * 2024-03-20 2024-06-07 东莞市千岛金属锡品有限公司 一种电子烟用超细导线焊料及其生产工艺

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