JPS62145756A - ボンデイング用銅線 - Google Patents

ボンデイング用銅線

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JPS62145756A
JPS62145756A JP60285480A JP28548085A JPS62145756A JP S62145756 A JPS62145756 A JP S62145756A JP 60285480 A JP60285480 A JP 60285480A JP 28548085 A JP28548085 A JP 28548085A JP S62145756 A JPS62145756 A JP S62145756A
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JP
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bonding
copper
copper wirings
chip
ball
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JP60285480A
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Shinsuke Yamazaki
信介 山崎
Akio Miyoshi
三好　明男
Hideto Yoshida
秀人 吉田
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子と外部リードとの電気的接続に用
いられるボンディング用銅線に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体装置の組立てにおいて、半導体素子上の電極と外
部リードの端子との電気的な接続のために金属線を用い
るのが一般的である。この金属線として従来、金線及び
アルミニウム線が主に用いられ、アルミニウム線には超
音波振動にぶるステッチポンディング方式が、又、金線
には熱圧着によるネールへラドポンディング方式が通用
されてきた。両方式のボンディング速度を比較すると、
ネールへラドポンディング方式の方が高速で、組立コス
トの低下が図れるので特殊な場合を除き金線を用いるネ
ールへラドボンディングが一般的である。近年このネー
ルへッドボンデイング、ｓｆ装置（ボンダー）の改良と
金線自体の改良により、ポンディングが一層高速化され
てボンディングコストが低下し１組立コストに占める金
線コストの比率が相対的に上昇したため、金線に代る安
価な材料が求められるようになってきた。そのような材
料の一つが銅線である。銅線を使用できるようになった
のは上記ボンダーの改良により電気トーチによるポール
形成が非酸化性雰囲気でできるようになつ′ｆｃためで
ある。このようなボンダーによれば、表面酸化の極めて
少ない真球状のボールを形成でさ、ポンディング動作が
円滑に行われる、しかしながら通常の高純度銅線を用い
てボンティング実験を行ったところ、Ｓｉ　　チップに
クラックを生じることがあることが判明した。従ってこ
のような銅線を従来のボンダーにその−１：ま適用する
ことができず、銅線自体を改良するか、ボンダーをこの
銅線用に改良するか、何れかが必要である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は従来の金線用ボングーにそのまま適用し
得るボンディング用銅線を提供することにある。
〔問題点全解決するための手段〕
この目的を達成するため本発明者らは、軟化温度の低い
銅線によればＳｉ　　チップへの負荷が軽減されてクシ
ツクの発生を防止できるのではないかと考え、種々実験
の結果このことを確かめて本発明に到達した。即ち、本
発明のボンディング用銅線は、半軟化温度が１４０℃以
下の純度９９．９重量チ以上の高純度銅からなる点に特
徴がある。
一般に金属は加工を受けると硬度が爾くなり、熱処理す
ると金属組織が再結晶して元の硬度に戻る（即ち軟化す
る）性質がある。この熱処理を焼鈍と称し、半軟化温度
とは、カロエ処理医後の硬度と、熱処理温度全種々変え
て一定時間熱処理した後の硬度を測定し、初期の硬度と
元金焼鈍硬度との平均硬度を示す温度をもって衣わされ
、軟化し易さの指標となる。純銅においては９０％程度
の／ＪＤ工を行うとビッカース硬度が約１２０となり。
完全焼鈍すると約５０となるが、純銅について種種の研
究により、倣址不純物の含有によりこの半軟化温度が渇
くなったり低くなったすすることが判明している。
本発明にこのような研究の成果に基いて為されたもので
ある。本発明に２いて半軟化温度全１４０℃以下に限定
する理由は、１４０℃を超えるとｓＩチップにクラック
が発生するようになり、ボンティング用銅線として不適
尚だからである。
〔作用〕
本発明の銅線に工ればＳＩ　　チップにクラックを生じ
ることなくボンディングし１４るが、この理由は次のよ
うに考えられる。即ちネールへラドボンディングは３０
０℃相度の温度下で行われるが、銅線の先端のボールを
Ｓｉ　　チップ上の゛延性に押し付けた際、このボール
がつぶれて〃［１工硬化する。
この硬化の程度が小さければ３ｉチツプへの貝何が小さ
くクラックを生じることはない。上記力日熱下では加工
硬化と同時に軟化も進行し、従って軟化し易い材質の方
がボールがつぶれた際の硬化の程度も小さくなる。従っ
て半軟化温度が低い程ｓｉチップへの負荷が軽減される
。
無酸素銅の半軟化温度は１５０℃、電気鋼は１６０℃で
ある。半軟化温度がこのように高い原因の一つはこれら
に含まれる硫黄にあると考えられている。半軟化温度を
下げるにはこの硫黄を減少することも一策であり、電気
鋼を更に硝酸銅浴で１！解したり、ゾーンツルティング
したり、水素ガスにより乾式脱硫する等の再精製を行え
ば艮い、又５ｖｒｃ黄を固定し得る他の元素を添加して
も艮い。
このような元素としてバナジウム、クローム、ハフニウ
ム、ジルコニウム等が挙げられる。又細歯は硫黄と関わ
りなく半軟化温度を低下するのに効果がある。このよう
な元素は必要最小限に留めるべきでおシ、添加量が多過
ぎると半軟化温度が高くなった夛、４電率が低下する。
本発明のボンディング用銅線は、上記のように半軟化温
度が１４０℃以下の高純度銅を伸線加工し、最終線径の
銅線を非酸化雰囲気中で熱処理して得ることができる。
本発明の銅線は、加工材及び熱処理材の引張強度、破断
伸び等の機械的性質は既存の銅線と殆んど変りはなく、
又、加工性においても殆んど変らない。
〔実施内〕
純度９９．９９９ｉ量チの高純度銅にＢ　、　３ｃ　、
Ｃｒ。
Ｓを添加して溶解、鋳造し、この銅インゴット全鍛造し
、伸線加工を施して直径０．０３０ｒｎｍの銅線とした
。この銅線を室温での破断伸びが２０　％程度になるよ
うに熱処理し、直径２インチのスプールに看き付けてワ
イヤーボンダーによるボンディング試験に供し友。ボン
ディング試験は電気トーチにニジボールを形成し、８０
ｇの荷重で各５００個の８ｉチツプ上のＡｌ電極上に熱
圧眉し、ボンディング後にＳｉチップのクラックの有無
を観察して各銅線についてのクラック発生数を−べた０
銅線の組成と半軟化温度、クラック発生数を第１表にま
とめて示す。半軟化温度は直往が０．２　ｍｍになった
段階で１部を切シ取シ１石莢Ｃに真空封入し６一 ３０．８０，１３０，１８０，２３０，２８０及び３３
０℃に設定した油浴又は埴浴中に３０分間浸漬加熱処理
し、これらについて伸線直後及び加熱処理後のビッカー
ス硬度を測定することによって行った。
第　　１　　表 第１表の結果から千秋化温度が１４０℃以下であればク
ラック発生全解消し優ることが分る。
〔発明の効果〕
本発明により従来の金線用ボンダーでも銅線を問題なく
ポンディングできるようになった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半軟化温度が１４０℃以下の純度９９．９重量％以上の
    高純度銅からなるボンディング用銅線。
JP60285480A 1985-12-20 1985-12-20 ボンデイング用銅線 Pending JPS62145756A (ja)

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