JPH10321662A - ボンディングワイヤ - Google Patents
ボンディングワイヤInfo
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- JPH10321662A JPH10321662A JP9127713A JP12771397A JPH10321662A JP H10321662 A JPH10321662 A JP H10321662A JP 9127713 A JP9127713 A JP 9127713A JP 12771397 A JP12771397 A JP 12771397A JP H10321662 A JPH10321662 A JP H10321662A
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- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多ピン半導体デバイス用として好適な高
強度ボンディングワイヤを提供することを課題とする。 【解決手段】 ボンディングワイヤの組成をＡｌおよび
／またはＳｂを０．０１〜１％を含み、Ｒｈを０．０５
〜５％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物とする。
強度ボンディングワイヤを提供することを課題とする。 【解決手段】 ボンディングワイヤの組成をＡｌおよび
／またはＳｂを０．０１〜１％を含み、Ｒｈを０．０５
〜５％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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
イヤに関する。
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
外部リードとを接続するため０．０１〜０．１ｍｍの範
囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられてい
る。ボンディングワイヤには良好な導電性、半導体素子
の電極や外部リードとの接合性、使用雰囲気中での耐環
境性が要求される。そのため、ボンディングワイヤとし
てはＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ等の純金属もしくはその合金が用
いられてきた。
外部リードとを接続するため０．０１〜０．１ｍｍの範
囲の直径を有するボンディングワイヤが用いられてい
る。ボンディングワイヤには良好な導電性、半導体素子
の電極や外部リードとの接合性、使用雰囲気中での耐環
境性が要求される。そのため、ボンディングワイヤとし
てはＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ等の純金属もしくはその合金が用
いられてきた。
【０００３】近年では低コスト化という観点から樹脂を
用いた半導体パッケージが多用されてきており、そのた
め耐環境性に優れるＡｕ系ボンディングワイヤが最も多
く用いられている。
用いた半導体パッケージが多用されてきており、そのた
め耐環境性に優れるＡｕ系ボンディングワイヤが最も多
く用いられている。
【０００４】従来より用いられているＡｕ系ボンディン
グワイヤは、例えばＣａ、Ｂｅ等の元素を０．０００１
〜０．０１重量％（以下、単に「％」と示す。）となる
ように純度９９．９９％の金に添加したものであった。
グワイヤは、例えばＣａ、Ｂｅ等の元素を０．０００１
〜０．０１重量％（以下、単に「％」と示す。）となる
ように純度９９．９９％の金に添加したものであった。
【０００５】最近の半導体デバイスの発展はパッケージ
の多ピン化をもたらし、その結果としてより細いワイヤ
を狭い間隔や長い距離でワイヤボンディングする必要性
が増してきた。しかしながら、従来のボンディングワイ
ヤはワイヤ強度が弱いために、半導体デバイス組み立て
工程中において樹脂を封入すると、ワイヤの変形不良が
頻発化し、半導体デバイス組み立て収率が大幅に低下す
るという問題があった。
の多ピン化をもたらし、その結果としてより細いワイヤ
を狭い間隔や長い距離でワイヤボンディングする必要性
が増してきた。しかしながら、従来のボンディングワイ
ヤはワイヤ強度が弱いために、半導体デバイス組み立て
工程中において樹脂を封入すると、ワイヤの変形不良が
頻発化し、半導体デバイス組み立て収率が大幅に低下す
るという問題があった。
【０００６】一般に、ワイヤ強度を向上させるためには
添加元素の添加量を増せばよいが、例えば特公昭６２−
２３４５４、特公昭６２−２３４５５等で示されている
Ｐｔ，Ｐｄといった貴金属元素等を多量に添加して高強
度化した場合には、ワイヤの導電性が大きく低下する等
の問題を生じ、多ピンパッケージ用のワイヤとしては必
ずしも好適ではなかった。
添加元素の添加量を増せばよいが、例えば特公昭６２−
２３４５４、特公昭６２−２３４５５等で示されている
Ｐｔ，Ｐｄといった貴金属元素等を多量に添加して高強
度化した場合には、ワイヤの導電性が大きく低下する等
の問題を生じ、多ピンパッケージ用のワイヤとしては必
ずしも好適ではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、かか
る点に鑑み、多ピン半導体デバイス用として好適な高強
度ボンディングワイヤを提供することにある。
る点に鑑み、多ピン半導体デバイス用として好適な高強
度ボンディングワイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のボンディングワイヤは、ＡｌとＳｂとを
それぞれ単独、あるいは合量で０．０１〜１％含み、Ｒ
ｈを０．０５〜５％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物
からなるものである。
めに、本発明のボンディングワイヤは、ＡｌとＳｂとを
それぞれ単独、あるいは合量で０．０１〜１％含み、Ｒ
ｈを０．０５〜５％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物
からなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明において、ＡｌとＳｂとは
それぞれＲｈと化合物を形成し、これらの化合物は金に
対し析出強化性を有する。このため、金中にこれらの化
合物を微細析出させることにより、導電性をあまり低下
させずにワイヤ強度を向上させることが可能でなる。
それぞれＲｈと化合物を形成し、これらの化合物は金に
対し析出強化性を有する。このため、金中にこれらの化
合物を微細析出させることにより、導電性をあまり低下
させずにワイヤ強度を向上させることが可能でなる。
【００１０】ＡｌとＳｂとの濃度をそれぞれ単独で０．
０１〜１％、共存させる場合には合量で０．０１〜１
％、Ｒｈの濃度を０．０５〜５％としたのは、この範囲
より添加量が少ないと析出物の量が少なすぎて強度向上
の効果が不十分であり、逆に多いと加工性が低下して極
細線まで加工するのが難しくなるばかりか、導電性も低
下するからである。
０１〜１％、共存させる場合には合量で０．０１〜１
％、Ｒｈの濃度を０．０５〜５％としたのは、この範囲
より添加量が少ないと析出物の量が少なすぎて強度向上
の効果が不十分であり、逆に多いと加工性が低下して極
細線まで加工するのが難しくなるばかりか、導電性も低
下するからである。
【００１１】本発明の本質は上記の通りであるが、導電
性などの諸特性を劣化させない範囲内で、更に具体的に
は０．０１％以下のＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、そして２％以下のＣｕ、Ａｇ、Ｐｔ族元素を
添加することは何ら差し支えはない。これらはワイヤの
耐熱性を向上するための添加元素である。
性などの諸特性を劣化させない範囲内で、更に具体的に
は０．０１％以下のＢｅ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、そして２％以下のＣｕ、Ａｇ、Ｐｔ族元素を
添加することは何ら差し支えはない。これらはワイヤの
耐熱性を向上するための添加元素である。
【００１２】本発明のワイヤの特性を十分に引き出すに
は、伸線加工前に溶体化処理を加えて、Ａｌ、Ｓｂらと
Ｒｈとの化合物相を効果的に析出させるための焼鈍を施
すことが望ましい。溶体化処理の条件としては例えば７
５０℃前後で０．５時間前後の保持が好適であり、また
焼鈍条件としては２００〜４００℃で０．５〜５時間程
度の保持が好ましい。なお、Ａｌは酸化しやすい金属で
あるので、溶体化処理および焼鈍を不活性ガス雰囲気中
などの酸素のない雰囲気中で行えばより効果的である。
は、伸線加工前に溶体化処理を加えて、Ａｌ、Ｓｂらと
Ｒｈとの化合物相を効果的に析出させるための焼鈍を施
すことが望ましい。溶体化処理の条件としては例えば７
５０℃前後で０．５時間前後の保持が好適であり、また
焼鈍条件としては２００〜４００℃で０．５〜５時間程
度の保持が好ましい。なお、Ａｌは酸化しやすい金属で
あるので、溶体化処理および焼鈍を不活性ガス雰囲気中
などの酸素のない雰囲気中で行えばより効果的である。
【００１３】また、焼鈍は製造工程のどこで実施しても
問題は無く、さらには半導体素子への損傷が発生しなけ
ればワイヤボンディング後に実施してもかまわない。そ
の場合にも、高いワイヤ変形防止性は十分に発揮され、
本発明の特性を損ねることはない。
問題は無く、さらには半導体素子への損傷が発生しなけ
ればワイヤボンディング後に実施してもかまわない。そ
の場合にも、高いワイヤ変形防止性は十分に発揮され、
本発明の特性を損ねることはない。
【００１４】
【実施例】次に実施例を用いて本発明をさらに説明す
る。
る。
【００１５】（実施例１〜６）純度９９．９９９％の高
純度金、Ａｌ、Ｓｂ、Ｒｈのいずれかを１〜２０％含む
金母合金を用いて、表１に示す組成の金合金を溶解鋳造
した。
純度金、Ａｌ、Ｓｂ、Ｒｈのいずれかを１〜２０％含む
金母合金を用いて、表１に示す組成の金合金を溶解鋳造
した。
【００１６】 得られた鋳塊を７５０℃で０．５時間保持して溶体化処
理を施した後に、溝ロール加工を施し、さらにダイヤモ
ンドダイスを用いた伸線加工を実施して直径２０ミクロンの
合金線とした。得られた合金線に熱処理を施して特性を
調整し、試料とした。
理を施した後に、溝ロール加工を施し、さらにダイヤモ
ンドダイスを用いた伸線加工を実施して直径２０ミクロンの
合金線とした。得られた合金線に熱処理を施して特性を
調整し、試料とした。
【００１７】このように作製された試料の評価として、
ワイヤ強度を引張り試験により求めた。そして、導電性
については、直流４端子法によって比抵抗を求めた。
ワイヤ強度を引張り試験により求めた。そして、導電性
については、直流４端子法によって比抵抗を求めた。
【００１８】また、ボンディング接合性すなわちボンデ
ィングワイヤと半導体素子の電極及び外部リードとの接
合性は、ステージ温度を３００℃に設定したウェッジボ
ンディング機を用い、超音波熱圧着方式によりボンディ
ングしたワイヤについて、フックを引っかけて引張り試
験を実施した場合に、破断がワイヤの部分で起こった場
合を良、接合部で破断した場合を不良と評価した。
ィングワイヤと半導体素子の電極及び外部リードとの接
合性は、ステージ温度を３００℃に設定したウェッジボ
ンディング機を用い、超音波熱圧着方式によりボンディ
ングしたワイヤについて、フックを引っかけて引張り試
験を実施した場合に、破断がワイヤの部分で起こった場
合を良、接合部で破断した場合を不良と評価した。
【００１９】さらに、ボンディング接合部の経時変化に
ついては、上記と同様な方法でワイヤボンディングした
試料を２００℃で１００時間保持した後に同様のプル試
験を実施して評価した。
ついては、上記と同様な方法でワイヤボンディングした
試料を２００℃で１００時間保持した後に同様のプル試
験を実施して評価した。
【００２０】樹脂の封入抵抗によるワイヤ変形について
は、上記と同様な方法で５ｍｍ間隔にワイヤボンディン
グして得た試料についてモールド機（トランスファーモ
ールド型）によりエポキシ樹脂（住友ベークライト製、
ＥＭＥ−６３００）を金型温度１８０℃、射出圧１００
Ｋｇ／ｃｍ2の条件でモールドした時のワイヤの流れ量
をＸ線透過写真から求め、その値で評価した。なお、ワ
イヤ流れ量は樹脂モールド前後のワイヤの位置のずれ量
で示した。
は、上記と同様な方法で５ｍｍ間隔にワイヤボンディン
グして得た試料についてモールド機（トランスファーモ
ールド型）によりエポキシ樹脂（住友ベークライト製、
ＥＭＥ−６３００）を金型温度１８０℃、射出圧１００
Ｋｇ／ｃｍ2の条件でモールドした時のワイヤの流れ量
をＸ線透過写真から求め、その値で評価した。なお、ワ
イヤ流れ量は樹脂モールド前後のワイヤの位置のずれ量
で示した。
【００２１】表２に上記評価の結果を示した。
【００２２】 表２において、直後とはボンディング直後のことであ
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
【００２３】（比較例１〜３）合金の組成を表３とした
以外は実施例と同様にして評価した。表４に特性を示し
た。
以外は実施例と同様にして評価した。表４に特性を示し
た。
【００２４】 表４において、直後とはボンディング直後のことであ
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
【００２５】なお、比較例２では伸線時に断線が多発し
ボンディングワイヤーができなかった。
ボンディングワイヤーができなかった。
【００２６】（従来例１）市販材（比較例１）と比較材
を用いた以外は実施例と同様にして評価した。表５に金
合金の組成、表６に特性を示した。
を用いた以外は実施例と同様にして評価した。表５に金
合金の組成、表６に特性を示した。
【００２７】 表６において、直後とはボンディング直後のことであ
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
り、保管後とは２００℃に１００時間保持後のことであ
る。
【００２８】表２、４、６において明らかなように、本
発明によるボンディングワイヤは、市販品に比較して強
度が高く、ワイヤ流れ量も小さい。また、比較材のよう
に白金を多量に添加して高強度化したワイヤと比べる
と、比抵抗が小さくて導電性が良好であり、かつワイヤ
ボンディング性にも問題の無いことがわかる。
発明によるボンディングワイヤは、市販品に比較して強
度が高く、ワイヤ流れ量も小さい。また、比較材のよう
に白金を多量に添加して高強度化したワイヤと比べる
と、比抵抗が小さくて導電性が良好であり、かつワイヤ
ボンディング性にも問題の無いことがわかる。
【００２９】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によ
り、半導体デバイス組み立て時におけるワイヤの変形不
良が起こりにくく、かつ導電性も良好である多ピン半導
体デバイス用として好適なボンディングワイヤを提供す
ることができる。
り、半導体デバイス組み立て時におけるワイヤの変形不
良が起こりにくく、かつ導電性も良好である多ピン半導
体デバイス用として好適なボンディングワイヤを提供す
ることができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌを０．０１〜１重量％、Ｒｈを
０．０５〜５重量％を含み残部がＡｕと不可避不純物か
らなるボンディングワイヤ。 - 【請求項２】 Ｓｂを０．０１〜１重量％、Ｒｈを
０．０５〜５重量％を含み残部がＡｕと不可避不純物か
らなるボンディングワイヤ。 - 【請求項３】 ＡｌとＳｂとを合量で０．０１〜１重
量％、Ｒｈを０．０５〜５重量％を含み残部がＡｕと不
可避不純物からなるボンディングワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127713A JPH10321662A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | ボンディングワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9127713A JPH10321662A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | ボンディングワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321662A true JPH10321662A (ja) | 1998-12-04 |
Family
ID=14966875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9127713A Pending JPH10321662A (ja) | 1997-05-19 | 1997-05-19 | ボンディングワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10321662A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059964A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-05-19 JP JP9127713A patent/JPH10321662A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003059964A (ja) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Tanaka Electronics Ind Co Ltd | ボンディングワイヤ及びその製造方法 |
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