JPH08288331A - 半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置用ボンディングワイヤ及びその製造方法

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JPH08288331A
JPH08288331A JP7091034A JP9103495A JPH08288331A JP H08288331 A JPH08288331 A JP H08288331A JP 7091034 A JP7091034 A JP 7091034A JP 9103495 A JP9103495 A JP 9103495A JP H08288331 A JPH08288331 A JP H08288331A
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lubricant
bonding
loop
capillary
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Ichiro Nagamatsu
一郎 永松
Sukehito Iga
祐人 伊賀
Keiko Itabashi
恵子 板橋
Taeko Tobiyama
堪子 飛山
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Tanaka Denshi Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】リバース変形によりループ形成する際の異常ル
ープ発生までのボンディング回数を増加させ、ボンディ
ング装置のキャピラリ交換頻度を大幅に少なくすること
が出来るボンディングワイヤ及びその製造方法を提供す
る。 【構成】ワイヤ潤滑剤として水で希釈した濃度100重
量ppmの直鎖型パーフルオロポリエーテルの溶液中
に、最終焼鈍済ワイヤを巻き戻しながら通過させて該ワ
イヤにパーフルオロポリエーテルの被膜を被覆した後、
該ワイヤを100〜400℃の温度で加熱した。これに
よりワイヤとワイヤ潤滑剤との密着性が高まり、リバー
ス変形を行う過酷なモードでループ形成してもワイヤ潤
滑剤がワイヤから剥離しにくくなり、該潤滑剤が異物と
してキャピラリに付着しにくくなってワイヤとキャピラ
リ間の抵抗を小さくし、ループ異常を引き起こすトラブ
ルが生じにくくキャピラリ交換頻度が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ICチップ電極と外部
リードとを接続するために使用される半導体装置用ボン
ディングワイヤ及びその製造方法に関し、詳しくは、半
導体装置のボンディング実装において、高価なキャピラ
リの交換頻度を少なく出来るボンディングワイヤ及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、ICチップが組み込まれ
た半導体装置の組立において、ICチップと外部リード
とを接続するボンディングワイヤとして、Au,Pd,
Al,Cuの何れか一つ、又はその何れか一つを主要元
素とした合金を直径10〜50μm程度の極細線に伸線
加工した後、洗浄、焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆の後処理を
施したものが使用される。該ボンディングワイヤは、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
り付けられてワイヤボンディング作業に供される。
【0003】ワイヤボンディングの方法としては、近年
の半導体装置における多ピン化への要求に対応するべく
多数の外部リードを用いながら配線を行うので、外部リ
ード上で所定のピッチを確保するために、長いループを
形成することが要求されている。しかし乍ら、長いルー
プになるとループ形状の安定性に異常が起こりやすく、
上下方向でのたれや左右方向への倒れが生じ易くなるた
め、ショートする危険がある。このため、ボンディング
装置を用いてループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行うこと
によってループ形状を安定化させている。
【0004】ところが、この様なリバース変形を行って
ループを形成する操作を続けるうちに、ボンディング一
か所当たりのワイヤ長さにばらつきが生じ、これに起因
した別異の異常ループが生じてくる。該異常ループの代
表的なものとしては、図1(a)に示すようにワイヤ1
先端に形成したボール2の手前のネック部がICチップ
3上面に接合される所謂ネック打ち、図1(b)に示す
ように正常ループ1aに対してループが規定長さより長
く引き出された異常ループ1b等がある。
【0005】このボンディング一か所当たりのワイヤ長
さにばらつきが生じる原因は、リバース変形を行うこと
によるボンディング装置のキャピラリに劣化が生じるこ
とにあるため、高価なキャピラリを頻繁に交換すること
が必要になるという問題が生じてきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたもので、ボンディング装置を用いてボンディ
ングワイヤでループを形成する過程で、ループ形成と逆
方向へボンディングワイヤを屈曲させて変形させた後に
正規のループを形成する、所謂リバース変形を行う過酷
なモードでループを形成しても、ボンディング一か所当
たりのワイヤ長さのばらつきに起因した異常ループが発
生するまでのボンディング回数を増加させることが出
来、これにより、ボンディング装置の高価なキャピラリ
の交換頻度を大幅に少なくすることが出来るボンディン
グワイヤ及びそ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】上記事情に鑑み本発明者
等は鋭意検討の結果、上記した本発明の課題(以下、本
課題と称す)を達成するためには、ワイヤとワイヤ潤滑
剤との密着性を高めてボンディング装置のキャピラリに
異物が付着しにくくすることが有効であるとの知見を得
て、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち本願第1発明(請求項1)は、表
面にパーフルオロポリエーテルの被膜が被覆されている
ことを特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤであ
る。
【0009】また本願第2発明(請求項2)は、表面に
パーフルオロポリエーテルの誘導体の被膜が被覆されて
いることを特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤ
である。
【0010】また本願第3発明(請求項3)は、上記第
1発明又は第2発明において、被膜厚さが1〜30オン
グストローム(10-10 m)であることを特徴とする半
導体装置用ボンディングワイヤである。
【0011】また本願第4発明(請求項4)は、伸線加
工したワイヤに後処理としてワイヤ潤滑剤被覆を施す半
導体装置用ボンディングワイヤの製造方法であって、前
記ワイヤ潤滑剤被覆工程において、ワイヤ表面にパーフ
ルオロポリエーテルを被覆した後、該ワイヤを100〜
400℃の温度で加熱することを特徴とする半導体装置
用ボンディングワイヤの製造方法である。
【0012】
【作用】本発明に係るボンディングワイヤ及びその製造
方法においては、上記事情に鑑み、ワイヤとワイヤ潤滑
剤との密着性を高めるようにするものである。すなわ
ち、ワイヤ製造の最終工程で、ワイヤ表面を洗浄して表
面に付着した異物を取りはぶいたままワイヤ潤滑剤を被
覆しないワイヤを用いてボンディングを行うと、本課題
である異常ループ発生までのボンディング回数は少な
く、キャピラリの交換頻度が多くなる。この理由は、ワ
イヤがボンディング装置を通過する際にすべり性が悪い
ため、ボンディング装置の部材を削って該削り滓が異物
としてキャピラリに付着し、ワイヤとキャピラリ間の摩
擦が大きくなり、この摩擦のために異常ループが発生
し、該異常ループ発生までのボンディング回数が少なく
なるのではないかと推定される。このため、ワイヤ表面
にワイヤ潤滑剤を被覆してワイヤとボンディング装置の
部材の摩擦を小さくすることが考えられる。
【0013】しかし乍ら従来のワイヤ潤滑剤を被覆した
ワイヤを用いてボンディングを行った場合、本課題であ
る異常ループ発生までのボンディング回数の増加にある
程度の効果はあるものの、実用上更なる改善が求められ
る。本発明者等は鋭意検討の結果、本課題の様にリバー
ス変形を行って過酷なモードでループ形成を行っても、
異常ループ発生までのボンディング回数を大幅に増加さ
せるに好適なワイヤ潤滑剤を見出し本発明に至った。以
下、本発明について更に詳しく説明する。
【0014】本発明によるボンディングワイヤの好まし
い製造工程は次の通りである。まず所定の組成になるよ
う金属元素を溶解、鋳造してインゴットを作製し、この
インゴットに塑性加工(圧延加工又は押出し加工等)を
施した後、ダイス等による伸線加工と中間焼鈍を繰り返
し、最終の伸線加工により所定径の極細線を作製し、こ
の極細線に後処理を施す。該後処理は、前記極細線を洗
浄した後最終焼鈍を施し、さらに冷却(自然空冷)の
後、ワイヤ潤滑剤被覆を施すものである。また本発明に
おいては通常、ワイヤは巻き戻しされながら洗浄、最終
焼鈍、ワイヤ潤滑剤被覆の各処理を施されるものであ
る。
【0015】本発明によるボンディングワイヤは、A
u,Pd,Al,Cuの何れか一つ、又はその何れか一
つを主要元素としてそれに所定の添加元素を含有させた
ワイヤである。これらの中でもAu合金が耐蝕性に優
れ、信頼性が大きいことから好ましく用いられる。また
本発明におけるボンディングワイヤは、直径10〜50
μm程度の極細線に伸線加工して用いられる。また本発
明においては通常、ボンディングワイヤの伸び率が2〜
10%になるように最終焼鈍で調質される。
【0016】以下、ワイヤ潤滑剤被覆工程について述べ
る。本発明においてはワイヤ表面にワイヤ潤滑剤を被覆
するに当り、本発明のワイヤ潤滑剤を用いることが必要
である。本発明でワイヤ表面に被覆されるワイヤ潤滑剤
は、パーフルオロポリエーテルである。パーフルオロポ
リエーテルは、下記式<数1>で示される側鎖型と、式
<数2>で示される直鎖型があり、この何れを用いても
良い。
【0017】
【数1】
【0018】
【数2】(直鎖型) CF3 −[(O−CF2 −CF2 )p−(O−CF2
q]−O−CF3
【0019】上記側鎖型又は直鎖型のパーフルオロポリ
エーテルを表面に被覆されたワイヤは、本課題の異常ル
ープ発生までのボンディング回数を大幅に増加させるに
有効である。分子中または末端に官能基を持つ誘導体は
本課題に対して更に好ましく用いられる。その1例を下
記式<数3>に示す。
【0020】
【数3】X−CF2 −[(O−CF2 −CF2 )p−(O
−CF2 )q]−O−CF2 −X
【0021】該誘導体の中には非水系,水溶性系がある
が、何れを用いても良い。非水系としては前記式<数3
>中のXがCOOH又はCH2 OHである誘導体等が例
示出来る。水溶性系としてはパーフルオロアルキル第4
級アンモニウム・ヨウ化物、パーフルオロアルキルポリ
オキシエチレンエタノール等が例示出来る。溶媒として
非水系の場合、アルコール,エステル等が用いられる。
【0022】本発明において、ワイヤ潤滑剤の被覆は常
温で行ったままでも使用できるが、被覆後に100〜4
00℃で加熱処理を施せば本課題に対して更に好ましく
用いられる。
【0023】また本発明において、ワイヤに被覆された
ワイヤ潤滑剤の厚さは1〜30オングストローム(10
-10 m)であることが、本課題に対して好ましい。該潤
滑剤の厚さは、これを被覆する際に使用する潤滑剤濃度
で制御することが出来る。
【0024】而して、上述した様に、ワイヤ表面にパー
フルオロポリエーテルの被膜を被覆することとした本発
明により、本課題に対して優れた効果が得られる理由は
明らかではないが、ワイヤとワイヤ潤滑剤との密着性が
高くなっているためではないかと考えられる。すなわ
ち、ワイヤとワイヤ潤滑剤との密着性が高い場合、本課
題の様にリバース変形を行って過酷なモードでループ形
成を行っても、ワイヤ潤滑剤がワイヤから剥離しにくく
なり、該潤滑剤が異物としてキャピラリに付着しにくく
なって、ワイヤとキャピラリ間の抵抗を小さくし、その
結果、本課題のループ異常を引き起こすトラブルが生じ
にくく、異常発生までのボンディング回数を大幅に増加
させることが出来るようになってくると思われる。
【0025】
【実施例】以下、表1〜表4に記載される各実施例及び
比較例について述べる。 (実施例1)40重量ppmのYを含有し残部がAuか
らなる直径30mmの金合金インゴットを溝ロールにて
圧延した後、伸線加工と中間焼鈍を繰り返し、最終の伸
線加工により直径25μmの極細ワイヤに仕上げた。こ
の極細ワイヤを洗浄した後、伸び率4%になる様に最終
焼鈍を行った。次いで、ワイヤ潤滑剤として水で希釈し
た濃度100重量ppmの直鎖型パーフルオロポリエー
テル(下記式<数4>中のX=COOH)の溶液中に、
前記最終焼鈍済ワイヤを巻き戻しながら通過させて該ワ
イヤにパーフルオロポリエーテルの被膜を被覆した。
【0026】
【数4】X−CF2 −[(O−C2 4 )p−(O−C
2 )q]−OCF2 −X
【0027】この様にして得られたワイヤを用いて、異
常ループ発生迄のボンディング試験、及びワイヤ潤滑剤
被覆の平均膜厚の測定を行った。異常ループ発生迄のボ
ンディング試験は、新川社製の50型ボンダーを用いて
ボンディングを行った。最初のボール接合を行った後、
ループ形成と逆方向にキャピラリを一旦動かしリバース
変形を行った後、正規のループを形成した。ボンディン
グ条件は、ループ高さ:200μm、ループ長さ:5m
m、ループモード:H、リバース量:600μmとし
た。この様にして、本課題のループ異常が生じるまでの
ボンディング回数を測定した。その測定結果を表2に示
す。
【0028】(実施例2〜19,比較例1〜3)ワイヤ
潤滑剤、該潤滑剤希釈濃度、被覆後加熱温度を表1記載
のようにしたこと以外は、実施例1と同様にしてワイヤ
を製造し、試験を行い測定した。その測定結果を表2に
示す。
【0029】(実施例20〜26)ワイヤ潤滑剤、該潤
滑剤希釈濃度、被覆後加熱温度を表3記載のようにした
こと以外は、実施例1と同様にしてワイヤを製造し、試
験を行い測定した。その測定結果を表4に示す。
【0030】(実施例27〜38)ワイヤ潤滑剤、該潤
滑剤希釈濃度を表3記載のようにすると共に被覆後に加
熱をしなかったこと以外は、実施例1と同様にしてワイ
ヤを製造し、試験を行い測定した。その測定結果を表4
に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】以上の測定結果から、表面にパーフルオロ
ポリエーテルの被膜が被覆されている本発明のワイヤ
(実施例7〜9,14〜17,22〜23,29〜3
0,36)は、リバース変形による過酷なループ形成を
行っても、異常ループ発生までのボンディング回数は何
れも6×104 回以上であり、キャピラリの交換頻度を
大幅に低減しうることが確認できた。またその中でも、
パーフルオロポリエーテルの被膜厚さが1〜30オング
ストロームであるか、又は、パーフルオロポリエーテル
を被覆した後に100〜400℃の温度で加熱したワイ
ヤ(実施例7〜9,14〜17,22〜23,29〜3
0)は、異常ループ発生までのボンディング回数は何れ
も8×104 回以上であり、本課題に対してより効果的
であることが確認できた。さらにその中でも、パーフル
オロポリエーテルの被膜厚さが1〜30オングストロー
ムであり、且つパーフルオロポリエーテルを被覆した後
に100〜400℃の温度で加熱したワイヤ(実施例7
〜9,14〜17)は、異常ループ発生までのボンディ
ング回数は何れも9×104 回であり、本課題に対して
さらに効果的であることが確認できた。
【0036】一方、表面にパーフルオロポリエーテルの
誘導体の被膜が被覆されている本発明のワイヤ(実施例
1〜6,10〜13,18〜21,24〜28,31〜
35,37〜38)は、リバース変形による過酷なルー
プ形成を行っても、異常ループ発生までのボンディング
回数は何れも7×104 回以上であり、キャピラリの交
換頻度を大幅に低減しうることが確認できた。またその
中でも、パーフルオロポリエーテルの誘導体の被膜厚さ
が1〜30オングストロームであるか、又は、パーフル
オロポリエーテルを被覆した後に100〜400℃の温
度で加熱したワイヤ(実施例1〜6,10〜13,18
〜21,24〜28,31〜33)は、異常ループ発生
までのボンディング回数は何れも9×104 回以上であ
り、本課題に対してより効果的であることが確認でき
た。さらにその中でも、パーフルオロポリエーテルの被
膜厚さが1〜30オングストロームであり、且つパーフ
ルオロポリエーテルを被覆した後に100〜400℃の
温度で加熱したワイヤ(実施例1〜6,10〜13,1
8〜19)は、異常ループ発生までのボンディング回数
は何れも105 回以上であり、本課題に対してさらに効
果的であることが確認できた。
【0037】これに対し、ワイヤへのワイヤ潤滑剤被膜
厚さを1〜30オングストロームとし、且つワイヤ潤滑
剤の被覆後に100〜400℃の温度で加熱したとして
も、ワイヤ潤滑剤の被膜が本発明のものではない比較例
1,2のワイヤは、異常ループ発生までのボンディング
回数が4×104 回であり、ワイヤ潤滑剤被覆を行わな
い比較例3に比べれば改善されるものの、本発明品の方
がより優れた効果を有することが確認できた。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本願第1発明(請
求項1)に係る半導体装置用ボンディングワイヤは、表
面にパーフルオロポリエーテルの被膜が被覆されている
新規な構成としたので、ワイヤに対するワイヤ潤滑剤の
密着性が高まり、リバース変形を行う過酷なモードでル
ープ形成してもワイヤ潤滑剤がワイヤから剥離しにく
く、該潤滑剤が異物としてキャピラリに付着しにくくな
ってワイヤとキャピラリ間の抵抗を小さくし、ループ異
常を引き起こすまでのボンディング回数を従来に比して
大幅に増加させ、ボンディング装置の高価なキャピラリ
の交換頻度を大幅に少なくすることが出来る。従って、
半導体装置の作製におけるボンディング実装作業を効率
良く低コストで行いうるボンディングワイヤとして、好
適に用いることが出来る。
【0039】また、本願第2発明(請求項2)に係る半
導体装置用ボンディングワイヤは、表面にパーフルオロ
ポリエーテルの誘導体の被膜が被覆されている新規な構
成としたので、ワイヤに対するワイヤ潤滑剤の密着性が
より高まり、ループ異常を引き起こすまでのボンディン
グ回数をさらに増加させ、キャピラリの交換頻度をより
少なくすることが出来る。従って、半導体装置の作製に
おけるボンディング実装作業を効率良く低コストで行い
うるボンディングワイヤとして、より好適に用いること
が出来る。
【0040】また、ワイヤに対するワイヤ潤滑剤の被膜
厚さが1〜30オングストロームであることを特徴とし
た本願第3発明(請求項3)、及び、ワイヤ潤滑剤の被
覆後に100〜400℃の温度で加熱することを特徴と
した本願第4発明(請求項4)によれば、ワイヤに対す
るワイヤ潤滑剤の密着性がさらに高まり、本願第1発
明,第2発明の効果をより実効あるものとしうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リバース変形を行ってループを形成する操作を
続けるうちに生じた異常ループの例を示す簡略図。
【符号の説明】
1:ワイヤ 2:ボール 3:ICチップ 4:外部リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飛山 堪子 東京都三鷹市下連雀8−5−1 田中電子 工業株式会社三鷹工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にパーフルオロポリエーテルの被膜
    が被覆されていることを特徴とする半導体装置用ボンデ
    ィングワイヤ。
  2. 【請求項2】 表面にパーフルオロポリエーテルの誘導
    体の被膜が被覆されていることを特徴とする半導体装置
    用ボンディングワイヤ。
  3. 【請求項3】 上記被膜厚さが1〜30オングストロー
    ム(10-10 m)であることを特徴とする請求項1又は
    請求項2記載の半導体装置用ボンディングワイヤ。
  4. 【請求項4】 伸線加工したワイヤに後処理としてワイ
    ヤ潤滑剤被覆を施す半導体装置用ボンディングワイヤの
    製造方法であって、前記ワイヤ潤滑剤被覆工程におい
    て、ワイヤ表面にパーフルオロポリエーテルを被覆した
    後、該ワイヤを100〜400℃の温度で加熱すること
    を特徴とする半導体装置用ボンディングワイヤの製造方
    法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2462822B (en) * 2008-08-18 2011-11-02 Crombie 123 Ltd Wire bonding
US8618420B2 (en) 2008-08-18 2013-12-31 Semblant Global Limited Apparatus with a wire bond and method of forming the same
US9648720B2 (en) 2007-02-19 2017-05-09 Semblant Global Limited Method for manufacturing printed circuit boards
US11786930B2 (en) 2016-12-13 2023-10-17 Hzo, Inc. Protective coating

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GB2462822B (en) * 2008-08-18 2011-11-02 Crombie 123 Ltd Wire bonding
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