JPH104114A - ボンディングワイヤ - Google Patents

ボンディングワイヤ

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JPH104114A
JPH104114A JP8155425A JP15542596A JPH104114A JP H104114 A JPH104114 A JP H104114A JP 8155425 A JP8155425 A JP 8155425A JP 15542596 A JP15542596 A JP 15542596A JP H104114 A JPH104114 A JP H104114A
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寿一 清水
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体組み立て中のワイヤの断線が起きにく
く、半導体デバイスの組立収率が低下しないボンディン
グワイヤを提供する。 【解決手段】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、残部
がＡｕ及び不可避不純物からなるボンディングワイヤ、
または、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、
Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、さらにＢｅ
とＧｅの１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重
量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなるボンデ
ィングワイヤ。さらに、上記何れかにさらに、Ｙ及び希
士類元素の内の１種以上、または、Ｐｔ、Ｐｄの内の１
種以上を所定割合含むボンディングワイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子上の電極
と外部リードを接続するために用いるボンディングワイ
ヤに関し、特に、半導体組み立て時のワイヤの断線が起
きにくく半導体デバイスの組立収率が低下しないボンデ
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（チッ
プ）の電極と外部リードとを接続するため、０．０２〜
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、チップや外部リードとの良好な接合性、使用雰囲気
中での良好な耐環境性が要求される。このため、ボンデ
ィングワイヤは主としてＡｕ及びその合金が用いられて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体デバイス
に対する多ピン化や低コスト化の要求から、より細い直
径のワイヤを用いる必要性が増してきている。ワイヤの
細線化は、半導体デバイス組み立て中の振動等によるワ
イヤの断線を起こしやすくするという問題がある。一
方、最近のデバイス組立工程では、ボンディング時のワ
イヤ形状をより精密に制御する必要から、リバースモー
ドと呼ばれるワイヤのネック部に大きな負荷を与えるワ
イヤ形状制御方式を用いることが一般的になっている。
細線化に加えてこのリバースモードを用いと、半導体組
み立て中のワイヤの断線が従来に比べ増加する傾向にあ
り、この断線が組立収率を大きく低下させてしまう。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、半導体組み立
て中のワイヤの断線が起きにくく、半導体デバイスの組
立収率が低下しないボンディングワイヤを提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１のボンディングワイヤは、Ｃａを０．０
００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇを０．０００５〜
０．０１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物から
なることを特徴とする。
【０００６】また、本発明の第２のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重量％含み、さらにＢｅとＧ
ｅの１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重量％
含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴
とする。
【０００７】また、本発明の第３のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重量％含み、さらにＹ及び希
士類元素の内の１種以上を合計で０．０００１〜０．０
０１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなる
ことを特徴とする。
【０００８】また、本発明の第４のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重量％含み、さらにＰｔ、Ｐ
ｄの内の１種以上を合計で０．００１〜０．０１重量％
含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴
とする。
【０００９】また、本発明の第５のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重量％含み、ＢｅとＧｅの１
種以上を合計で０．０００１〜０．００２重量％含み、
さらにＹ及び希土類元素の内の１種以上を合計で０．０
００１〜０．００１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避
不純物からなることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の第６のボンディングワイヤ
は、Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％含み、Ｍｇ
を０．０００５〜０．０１重量％含み、ＢｅとＧｅの１
種以上を合計で０．０００１〜０．００２重量％含み、
さらにＰｔ、Ｐｄの内の１種以上を合計で０．００１〜
０．０１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物から
なることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】発明者らは、振動等によるワイヤ
の断線が主としてファースト・ボンドのネック部で起こ
ること、ワイヤの断線防止にはワイヤがある程度以上の
強度を有すると同時に、ワイヤのネック部に相当するボ
ール直上の再結晶部長さがある程度以上長いことが必要
であることを見い出した。これらの知見に基づく第１〜
第６の本発明のボンディングワイヤは、ＣａとＭｇを同
時に添加するところに特徴がある。
【００１２】Ｃａはボンディングワイヤワイヤに必要な
強度と耐熱性をもたらす添加元素である。第１〜第６の
本発明のボンディングワイヤにおいてＣａの添加量を
０．０００３〜０．００３重量％としたのは、０．００
０３重量％未満では所望の強度及び耐熱性が得られない
ためであり、逆に０．００３重量％を超すと添加効果が
飽和するからである。
【００１３】Ｍｇはボール形成時のボール直上の再結晶
部長さを長くするための添加元素である。第１〜第６の
本発明のボンディングワイヤにおいてＭｇの添加量を
０．０００５〜０．０１重量％としたのは、０．０００
５重量％未満では所望の再結晶長さが得られないためで
あり、逆に０．０１％を超すと添加効果が飽和するから
である。
【００１４】Ｃａだけ、もしくはＭｇだけの添加では上
記要件を満足できず、目的の特性を得ることはできな
い。
【００１５】第２、第５、第６の発明におけるＢｅとＧ
ｅは、Ｃａの添加効果を安定ならしめるための添加元素
である。ＢｅとＧｅの１種以上を合計で０．０００１〜
０．００２重量％としたのは、０．０００１重量％未満
では所望の特性安定化効果が得られないためであり、逆
に０．００２重量％を超すと添加効果が飽和するからで
ある。
【００１６】第３〜第６の発明におけるＹ及び希士類元
素の内の１種以上、または、Ｐｔ、Ｐｄの内の１種以上
の添加は、ワイヤの結晶粒径を概細化することによって
再結晶部の強度を向上し、ネック部での断線をより起こ
りにくくするとともに、ワイヤ強度を向上させる効果が
ある。
【００１７】第３及び第５の発明において、Ｙ及び希土
類元素の内の１種以上を合計で０．０００１〜０．００
１重量％としたのは、０．０００１重量％未満では所望
の効果が得られないためであり、逆に０．００１重量％
を超すと、結晶粒径微細化と同時に再結晶部長さの縮小
が起こり、所望の再結晶部長さが得にくくなるためであ
る。
【００１８】また、第４及び第６の発明においてＰｔ、
Ｐｄの１種以上を合計で０．００１〜０．０１重量％と
したのは、０．００１重量％未満では所望の効果が得ら
れないためであり、逆に０．０１重量％を超すと、結晶
粒径微細化と同時に再結晶部長さの縮小が起こり、所望
の再結晶部長さが得にくくなるためである。
【００１９】
【実施例】純度９９．９９９％の高純度金、及び所定の
添加元素を１重量％含む金母合金を用いて、表１、表２
に示す組成の金合金を溶解鋳造した。得られた鋳塊は溝
ロール加工を施し、さらにダイヤモンドダイスを用いた
伸線を実施して、直径０．０２５ｍｍの合金線を得た。
得られた合金線に熱処理を施すことにより特性を調整し
て試料とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】このように作製された各試料について、以
下の評価をした。ワイヤ強度は引張り試験によった。
【００２３】ボール直上の再結晶部長さについては、ワ
イヤーボンダーを用いてボールを形成した試料につい
て、王水エッチング後に金属顕微鏡及びＳＥＭにて組織
観察を行なうことによって測定した。
【００２４】半導体組み立て時のワイヤ断線率について
は、６４ピンのＱＦＰパッケージ用のりードフレームに
超音波熱圧着方式でワイヤーボンディングした試料に
（ワイヤ長は２〜２．５ｍｍ）、振動付加装置を用い、
５０Ｈｚで振幅０．５ｍｍの振動を１５０秒間付加した
場合の断線率を求めることによって代用特性とした。
【００２５】また、ボンディング接合性、すなわちボン
ディングワイヤーと半導体素子の電極及び外部リードと
の接合性を評価するため、上記と同様の方式によりボン
ディングしたワイヤーについて、フックを引っかけて引
張り試験を実施した。
【００２６】更に、保管時のボンディング接合信頼性の
確認として、上記と同様の方法でワイヤーボンディング
した試料を２００℃で１００時間保持した後、プル試験
を実施した。プル試験においては、破断がワイヤの部分
で起った場合を「良」、接合部で断線した場合を「不
良」と判断した。
【００２７】表３、表４に上記評価の結果を、比較材の
評価結果とともに示した。表２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ーは、ワイヤ強度
と再結晶長さを確保することによって、比較材に比較し
て、振動によるワイヤの断線率が低いことがわかる。
【００２８】また、ボンディング接合性及びボンディン
グ接合信頼性も良好であり、ボンディングワイヤとして
用いるのに何ら問題の無いことがわかる。
【００２９】
【表３】
【表４】
【００３０】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によ
り、半導体デバイス組立時におけるワイヤの断線が起き
にくく、半導体デバイスの組立収率が低下しないボンデ
ィングワイヤが提供される。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、残部
    がＡｕ及び不可避不純物からなることを特徴とするボン
    ディングワイヤ。
  2. 【請求項２】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、さら
    にＢｅとＧｅの１種以上を合計で０．０００１〜０．０
    ０２重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなる
    ことを特徴とするボンディングワイヤ。
  3. 【請求項３】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、さら
    にＹ及び希士類元素の内の１種以上を合計で０．０００
    １〜０．００１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純
    物からなることを特徴とするボンディングワイヤ。
  4. 【請求項４】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、さら
    にＰｔ、Ｐｄの内の１種以上を合計で０．００１〜０．
    ０１重量％含み、残部がＡｕ及び不可避不純物からなる
    ことを特徴とするボンディングワイヤ。
  5. 【請求項５】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、Ｂｅ
    とＧｅの１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重
    量％含み、さらにＹ及び希土類元素の内の１種以上を合
    計で０．０００１〜０．００１重量％含み、残部がＡｕ
    及び不可避不純物からなることを特徴とするボンディン
    グワイヤ。
  6. 【請求項６】 Ｃａを０．０００３〜０．００３重量％
    含み、Ｍｇを０．０００５〜０．０１重量％含み、Ｂｅ
    とＧｅの１種以上を合計で０．０００１〜０．００２重
    量％含み、さらにＰｔ、Ｐｄの内の１種以上を合計で
    ０．００１〜０．０１重量％含み、残部がＡｕ及び不可
    避不純物からなることを特徴とするボンディングワイ
    ヤ。
JP8155425A 1996-06-17 1996-06-17 ボンディングワイヤ Pending JPH104114A (ja)

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