KR100873758B1 - Bonding wire - Google Patents

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스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
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Abstract

본딩 피치가 짧더라도 와이어 본딩시 리닝 불량(leaning failure) 발생을 억제시킬 수 있도록 높은 인장강도를 가지면서 와이어 플로우에 강한 본딩 와이어를 제공하는 것으로, 보다 구체적으로는 523K의 온도 분위기에서 15∼25초간 가열시킨 다음 계속하여 상기 온도 분위기에서 측정한 인장강도(고온강도)를 298K의 온도 분위기에서 측정한 0.2% 내력(proof strength)보다 높게 조정하고, 특히 상기 인장강도가 공칭응력으로 200MPa이상 되도록 한 후 볼 직상부의 인장강도를 측정함으로써 간단하게 본딩 와이어를 평가 관리할 수 있게 된다. Even if the bonding pitch is short, it provides a bonding wire having strong tensile strength and high wire flow so as to suppress the occurrence of leaning failure during wire bonding, and more specifically, for 15 to 25 seconds in a temperature atmosphere of 523K. After heating, the tensile strength (high temperature strength) measured in the temperature atmosphere is continuously adjusted to be higher than 0.2% proof strength measured in a temperature atmosphere of 298K, and in particular, after the tensile strength is set to 200 MPa or more as a nominal stress. By measuring the tensile strength of the upper portion of the ball, the bonding wire can be easily evaluated and managed.

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Description

본딩 와이어{BONDING WIRE}Bonding wire {BONDING WIRE}

도 1은 본딩 와이어의 리닝 불량을 나타내는 모식적 입측면도.1 is a schematic elevational side view showing a defective wiring of a bonding wire.

도 2는 본딩 와이어의 네크-폴 불량을 나타내는 모식적 입측면도.Fig. 2 is a schematic elevational view showing a neck-pole defect of the bonding wire.

도 3은 와이어의 직경 25㎛인 본딩 와이어의 볼 직상부 인장강도와 고온강도간의 관계를 나타내는 그래프이다. 3 is a graph showing the relationship between tensile strength and high temperature strength at the top of the ball of the bonding wire having a diameter of 25 µm.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※Explanation of symbols for the main parts of the drawing※

1 : 본딩 와이어 1a, 1b : 루프 상부
1c : 외측 와이어 1d : 내측 와이어
2 : 볼
1: bonding wires 1a, 1b: upper part of the roof
1c: outer wire 1d: inner wire
2: Ball

3 : 볼 직상부3: Upper part of the ball

4 : 반도체 소자4: semiconductor device

5 : 리드 프레임5: Lead frame

본 발명은 반도체 소자 상의 전극(패드)과 패키지 등의 외부 전극을 전기적으로 접속시키기 위해 사용하는 반도체 소자용 본딩 와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a bonding wire for a semiconductor element used to electrically connect an electrode (pad) on a semiconductor element and an external electrode such as a package.

종래에 반도체 소자의 전극(패드)을 패키지 등의 외부 전극과 접속시키는 본딩 와이어는 반도체 소자와 패키지 사이즈의 소형 축소화에 대응하기 위해 세선화와 동시에 보다 높은 인장강도(tensile strength)가 요구되어 왔다. Conventionally, a bonding wire connecting an electrode (pad) of a semiconductor device with an external electrode such as a package has been required to have a higher tensile strength at the same time as thinning to cope with the reduction in size of the semiconductor device and the package size.

일반적으로, 반도체 소자는 작게되는 것으로, 반도체 소자 상의 전극과 리드 프레임 등의 외부 전극간의 거리가 길어지면, 본딩 와이어의 루프장이 길어져서, 와이어 본딩 후에 일어나는 수지 몰딩시 와이어 플로우(flow)가 일어나기 쉬워진다. 이 와이어 플로우에 의한 와이어의 접촉을 방지하기 위해서는 본딩 와이어의 인장강도를 높여 줄 필요가 있다. In general, the semiconductor element is small, and when the distance between the electrode on the semiconductor element and an external electrode such as a lead frame is long, the loop length of the bonding wire becomes long, and a wire flow is likely to occur during resin molding after wire bonding. Lose. It is necessary to increase the tensile strength of the bonding wire in order to prevent contact of the wire by the wire flow.

또한, 반도체 소자가 작아지면, 반도체 소자 상의 전극도 작아지기 때문에 와이어 본딩시 와이어의 선단에 용융 형성되는 볼의 사이즈도 전극과 함께 소형화 되지 않으면 안된다. 그 때문에 본딩 와이어의 직경도 미세화되지 않으면 아니되고, 미세화된 본딩 와이어의 파손을 방지하기 위해서는 단위 면적당 인장강도를 높여야 할 필요가 있다. In addition, as the semiconductor element becomes smaller, the electrode on the semiconductor element also becomes smaller. Therefore, the size of the ball melt-formed at the tip of the wire must be reduced along with the electrode when wire bonding. For this reason, the diameter of the bonding wire must also be refined, and it is necessary to increase the tensile strength per unit area in order to prevent damage to the refined bonding wire.

이와같이 반도체 소자와 패키지의 사이즈가 소형, 축소화됨에 따라 1997년 경부터 반도체 소자상에 설치된 전극간의 거리, 즉 본딩 피치도 그 무렵부터 100㎛ 로 부터 80㎛로 짧아졌으며, 이 피치는 해마다 더 짧아지고 있다.As the size of the semiconductor device and the package is reduced in size and size, the distance between electrodes installed on the semiconductor device, that is, the bonding pitch, has been shortened from 100 μm to 80 μm since that time, and this pitch is shorter every year. have.

본딩 피치가 짧아지면, 본딩 와이어의 세선화 및 고강도화 되더라도, 종전의 100㎛ 이상의 본딩 피치에서는 전혀 문제가 되지 않았던 루프의 직립부분의 리닝(leaning)불량이 빈발하는 새로운 문제가 있게 되었다.When the bonding pitch was shortened, even if the bonding wire was thinned and high-strength, there was a new problem of frequent leaning of the upright portion of the loop, which was not a problem at all in the bonding pitch of 100 µm or more.

리닝 불량은 도 1에 나타낸 바와 같이, 와이어 본딩 후의 본딩 와이어(1)의 루프를 이 루프와 평행한 방향에서 보면, 반도체 소자(4)의 패드와 본딩되는 볼(2) 바로 위의 와이어부(3)에서 본딩 와이어(1)가 좌측이나 우측으로 기울어져서, 이 기울어진 본딩 와이어(1)의 루프의 상부(1a)가 기울어진 본딩 와이어(1)에 인접한 본딩 와이어 루프의 상부(1b)에 근접하게 된다.As shown in Fig. 1, when the loop of the bonding wire 1 after wire bonding is viewed in a direction parallel to this loop, the wire portion immediately above the ball 2 to be bonded with the pad of the semiconductor element 4, as shown in FIG. In 3), the bonding wire 1 is inclined to the left or right, so that the upper portion 1a of the loop of the inclined bonding wire 1 is connected to the upper portion 1b of the bonding wire loop adjacent to the inclined bonding wire 1. It comes close.

이러한 상태에서는 회로의 전기적 단락이 유발되는데, 따라서 리닝 불량이 발생된 패키지는 불량품으로 처리되므로 제품의 제조 수율을 크게 저하시키게 되는 요인이 된다. In this state, an electrical short circuit of the circuit is caused, and thus, a package having a defective lining is treated as a defective product, which significantly degrades the manufacturing yield of the product.

한편, 어닐링을 통해 더 높은 인장력(elongation)을 갖는 소프트한 본딩 와이어는 리닝 불량에 대한 부담이 적다. 그러나, 소프트한 본딩 와이어의 인장강도가 어닐링을 통해 감소된다면, 몰딩 공정중에 와이어 플로우의 다른 장애가 빈발하는 문제가 있다. On the other hand, a soft bonding wire having a higher elongation through annealing is less burdened with poor lining. However, if the tensile strength of the soft bonding wire is reduced through annealing, there is a problem that other obstacles of the wire flow frequently occur during the molding process.

또한, 리닝 불량이 일어나지 않을 정도의 낮은 인장강도를 갖는 본딩 와이어는 도2에 도시된 바와 같이, 와이어 본딩 후의 본딩 와이어(1)의 루프를 이 루프와 직각의 방향에서 볼 때, 볼 바로 위의 와이어부(3)에서 루프가 리드 프레임(5)에 대한 제 2 본딩부측으로 당겨짐으로써 넘어지는 현상인, 소위 네크-폴(neck-fall) 장애가 발생한다. 또 네크-폴(neck-fall) 장애가 스태거형(staggered) 본딩시 외부 본딩 와이어(1c)에 나타나면, 내부 본딩 와이어(1d)와 근접하기 때문에 리닝 불량과 함께 전기적 쇼트의 원인이 되기 쉽다. In addition, the bonding wire having a low tensile strength such that no lining defect occurs does not occur when the loop of the bonding wire 1 after wire bonding is viewed at a right angle to the loop, as shown in FIG. A so-called neck-fall failure, which is a phenomenon in which the loop in the wire portion 3 falls by being pulled toward the second bonding portion with respect to the lead frame 5, occurs. In addition, if a neck-fall obstacle appears on the outer bonding wire 1c during staggered bonding, it is likely to cause electrical shorting along with a defective lining because it is close to the inner bonding wire 1d.

본 발명의 목적은 높은 인장강도를 가지며, 본딩 피치가 짧더라도 와이어 본딩중에 리닝 불량 발생을 방지할 수 있는 본딩 와이어를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a bonding wire that has high tensile strength and can prevent occurrence of a lining defect during wire bonding even if the bonding pitch is short.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명이 제공하는 본딩 와이어는 523K(250℃)의 온도 환경에서 15-25초간 가열한 후, 계속하여 상기 온도 환경에서 측정한 인장강도가 298K(25℃)의 온도 환경에서 측정한 0.2% 내력(proof stress)보다 높도록 한다. In order to achieve the above object, the bonding wire provided by the present invention is heated for 15-25 seconds in a temperature environment of 523K (250°C), and then the tensile strength measured in the temperature environment is 298K (25°C). It should be higher than the 0.2% proof stress measured in.

또한, 본 발명의 반도체 소자용 본딩 와이어에 있어서는 523K(250℃)의 온도 환경에서 15-25초간 가열한 후 계속하여 상기 온도 환경에서 측정한 인장강도가 공칭응력으로 200MPa이상인 것이 바람직하다. In addition, in the bonding wire for a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the tensile strength measured in the temperature environment after heating for 15-25 seconds in a temperature environment of 523K (250°C) is 200 MPa or more as a nominal stress.

그런데, 523K(250℃)의 온도 환경에서 15-25초간 가열시킨 후 계속하여 같은 온도 환경에서 측정된 인장강도는 옛부터 고온강도 또는 열간강도 라는 명칭으로 본딩시의 본딩 와이어의 특성을 추정하기 위한 지표로서 세계적으로 널리 알려져 있다. However, after heating for 15-25 seconds in a temperature environment of 523K (250°C), the tensile strength measured in the same temperature environment is called the high temperature strength or hot strength from the past to estimate the properties of the bonding wire at the time of bonding. It is widely known worldwide as an indicator.

또한, 0.2% 내력이라 함은 부하된 응력과 변형과의 관계로서, 도중에서 부하가 없어졌을 때 0.2%의 영구변형이 남게되는 응력을 말한다. 공칭응력은 변형전의 최초의 단면적으로 외력을 나눈값을 의미한다. In addition, the 0.2% proof stress is a relationship between a loaded stress and a strain, and refers to a stress at which a permanent deformation of 0.2% remains when the load disappears in the middle. Nominal stress means the value obtained by dividing the external force by the first cross-section before deformation.

와이어 본딩중에 볼 바로 위의 와이어부가 본딩 와이어의 루프를 형성하기 위한 캐필러리 작용으로 인해 플라스틱 변형이 일어나고, 이에 따라 리닝 장애가 볼 바로 위의 와이어부의 인장강도와 연관됨을 알 수 있다. 그래서, 본 발명자들은 523K(250℃)의 온도 환경에서 15-25초간 가열된 후, 계속하여 상기 온도 분위기에서 측정한 인장강도(이하 "고온강도"라 한다)와 와이어 본딩 후의 볼 직상부의 인장강도와의 관계를 조사한 결과, 도3에 나타난 바와 같이 이들 양자의 관계에는 실질적으로 강한 정의 상관관계가 있음을 알게 되었다.It can be seen that during wire bonding, plastic deformation occurs due to the capillary action for forming the loop of the bonding wire on the wire portion directly above the ball, and accordingly, the lining disturbance is associated with the tensile strength of the wire portion immediately above the ball. So, the present inventors heated for 15-25 seconds in a temperature environment of 523K (250° C.), and then continuously measured in the temperature atmosphere, the tensile strength (hereinafter referred to as “high temperature strength”) and the tension at the top of the ball after wire bonding. As a result of investigating the relationship with the intensity, it was found that the relationship between the two has a substantially positive positive correlation, as shown in FIG.

또한, 본 발명자들은 고온강도와 리닝 불량과의 관계에 대해 더 상세히 검토한 결과, 본딩 와이어의 특성으로 298K(25℃)의 온도 환경에서 측정한 0.2% 내력보다 높은 고온강도를 가질 때, 리닝 불량이 많이 줄어든다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 이와같은 고온강도를 가짐과 동시에 그 고온강도가 공칭응력으로 200MPa이상인 본딩 와이어가 더욱 바람직하다는 것도 알게 되었다. 본 발명의 본딩 와이어에 요구되어지는 상기 특성은 본딩 와이어의 조성이나, 와이어 제조 공정중 열처리 조건을 적의 조정함으로써 얻을 수 있게 된다. In addition, the present inventors examined the relationship between the high temperature strength and the failure in more detail, and as a result of the bonding wire, when having a high temperature strength higher than 0.2% yield strength measured in a temperature environment of 298K (25°C), the failure in the listening It has been found that this is greatly reduced, and the present invention has been completed. In addition, it was also found that a bonding wire having such a high temperature strength and having a high temperature strength of 200 MPa or more as a nominal stress is more preferable. The above characteristics required for the bonding wire of the present invention can be obtained by appropriately adjusting the composition of the bonding wire or the heat treatment conditions during the wire manufacturing process.

즉 본딩 와이어의 고온강도가 298K(25℃)의 온도 환경에서 측정한 0.2% 내력보다 높도록 와이어의 조성이나 와이어 제조공정의 열처리 조건을 조정하는 것이다.That is, the composition of the wire or the heat treatment conditions of the wire manufacturing process are adjusted so that the high temperature strength of the bonding wire is higher than the 0.2% yield strength measured in a temperature environment of 298K (25°C).

본딩 와이어의 조성에 관하여는 금을 주성분으로 하는 와이어가 바람직하다. 특히, 금에 첨가되는 Be, Ca, Ce 및 La 등의 미량성분은 첨가량의 증가에 따라 와이어 강도를 향상시킬 수 있지만, 너무 지나치게 많이 첨가하면 본딩 공정중 접합불량등을 일으키는 문제가 있다. 따라서, 첨가량을 적의 조정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 Be를 2-10중량 ppm범위로 하고, Ca를 10-35중량ppm 범위로 조정하는 것이 바람직하다. Regarding the composition of the bonding wire, a wire containing gold as a main component is preferable. Particularly, trace components such as Be, Ca, Ce, and La added to gold may improve the wire strength according to an increase in the amount of addition, but if too much is added, there is a problem of bonding defects during the bonding process. Therefore, it is preferable to appropriately adjust the amount of addition. Specifically, it is preferable to adjust Be to a range of 2-10 wt ppm and Ca to a range of 10-35 wt ppm.

본딩 와이어 제조 공정에 있어서, 와이어 드로잉 단계도중 열처리 조건의 조정에 대하여는 와이어 조성에 따라 와이어의 직경이 약 3.5mm 내지 약 5.0mm인 때는 어닐링 후의 와이어 표면의 비커스 경도(Vickers Hardness)가 어닐링 전의 약 60% 내지 75%로 되도록 하거나, 또는 와이어 직경이 0.20mm 내지 0.40mm인 시점에서 신장율이 약 3% 내지 10%가 되도록 연속적으로 어닐링 하는 것이 바람직하다. 특히 Ca, Be 등의 원소 첨가량이 많을 수록 와이어의 강도는 높아지는 경향이 있기 때문에 상기 경도 조정을 위한 어닐링과 연속적인 어닐링, 양쪽을 수행하는 것이 더욱 바람직하다. In the bonding wire manufacturing process, when adjusting the heat treatment conditions during the wire drawing step, when the diameter of the wire is about 3.5 mm to about 5.0 mm depending on the wire composition, the Vickers Hardness of the wire surface after annealing is about 60 before annealing It is preferable to continuously anneal such that the elongation is about 3% to 10% at a point in time between% to 75% or when the wire diameter is 0.20 mm to 0.40 mm. In particular, it is more preferable to perform both annealing and continuous annealing for the above-mentioned hardness adjustment because the strength of the wire tends to increase as the amount of elements such as Ca and Be added increases.

이러한 처리를 하여 본딩 와이어의 고온강도가 298K의 온도 환경에서 측정된 0.2% 내력보다 높아지기 때문에 볼 바로 위에서 어떠한 파단 없이 와이어를 정상적으로 변형시킬 수 있게 된다. 따라서, 루프 형성을 위한 가혹한 캐필러리 동작에 대하여도 루프가 바르게 캐필러리에 추종되어 리닝 불량을 방지할 수 있게된다. 더욱이 상기한 바와 같은 와이어의 조성 및 와이어 제조공정 중 드로잉가공에서의 열처리 조건을 조합하여, 본딩 와이어의 고온강도에 대한 공칭응력이 200MPa이상 되도록 조정하면, 리닝 불량을 방지할 수 있고, 또 네크-폴 불량이나 수지 몰딩시 와이어 플로우를 격감시킬 수 있다. By performing this treatment, the high-temperature strength of the bonding wire is higher than the 0.2% proof stress measured in a temperature environment of 298K, so that the wire can be normally deformed without any break immediately above the ball. Therefore, even in the case of a severe capillary operation for forming a loop, the loop is correctly followed by the capillary, thereby preventing a defective lining. Moreover, by combining the composition of the wires as described above and the heat treatment conditions in the drawing process during the wire manufacturing process, adjusting the nominal stress for the high-temperature strength of the bonding wire to be 200 MPa or more can prevent a defective lining, and also a neck- Poor defects or resin molding can reduce wire flow.

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상술한 바와 같이, 본 발명은 와이어 본딩 후에 볼 바로 위에 위치한 와이어부의 인장강도를 측정하는 대신에 본딩 와이어 그 자체로 부터 간단하게 측정할 수 있는 고온강도를 기준으로 하여 리닝 장애가 거의 일으키지 않는 본딩 와이어를 간편하게 평가, 관리할 수 있게 된다. As described above, instead of measuring the tensile strength of the wire portion located immediately above the ball after wire bonding, the present invention is based on a high-temperature strength that can be easily measured from the bonding wire itself, and provides a bonding wire that does not cause a lining obstacle. It can be easily evaluated and managed.

실시예Example

순도 99.999 중량% 이상 고순도의 Au와 소정량의 Be, Ca, Ce, La 등의 첨가물을 고주파 유도 가열로에 용해시키고, 하기 표1에서와 같은 조성의 합성 주조 합금체의 덩어리를 얻는다. 이렇게 주조된 합금체에 홈이 파인 룰로 압연하여 선상으로 만든 다음, 와이어 드로잉 도중 공정에서 후술하는 조건으로 중간 어닐링을 하여 최종 직경이 28㎛인 극세선을 얻는다.
그 후, 각 극세선에 실온에서 신장율이 5%로 부터 10%가 되도록 연속적으로 어닐링을 하여 본딩 와이어를 얻는다.
Purity of 99.999% by weight or more of high purity Au and a predetermined amount of additives such as Be, Ca, Ce, and La are dissolved in a high frequency induction heating furnace to obtain a lump of a synthetic cast alloy having the composition shown in Table 1 below. The cast alloy body is rolled with a grooved rule to form a line, and then subjected to intermediate annealing under the conditions described later in the process during wire drawing to obtain an ultrafine wire having a final diameter of 28 µm.
Subsequently, each ultrafine wire is continuously annealed at a room temperature from 5% to 10% to obtain a bonding wire.

표 1Table 1
조성물(ppm중량)                Composition (ppm weight) 중간어닐링 조건 Intermediate annealing conditions 시료sample CaCa BeBe 기타Other 1One 2020 33 50까지Up to 50 조건 2Condition 2 22 3030 33 50까지Up to 50 조건 2Condition 2 33 2020 66 50까지Up to 50 조건 1Condition 1 4*4* 2020 66 50까지Up to 50 조건 4Condition 4 5*5* 3030 33 50까지Up to 50 조건 1Condition 1 6*6* 66 66 50까지Up to 50 조건 3Condition 3 7*7* 66 66 50까지Up to 50 조건 4Condition 4

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상기 표에서 *표시의 시료는 비교예이다.In the above table, the sample marked with * is a comparative example.

상기 드로잉 가공시 가공 도중에서의 어닐링 조건은 다음과 같다. The annealing conditions during processing during the drawing process are as follows.

① 조건 1: 와이어 직경이 4.0mm일 때 어닐링 후의 와이어 표면의 비커스 경도가 어닐링 전의 70%가 되도록 어닐링 한다. ① Condition 1: When the wire diameter is 4.0 mm, annealing is performed so that the Vickers hardness of the wire surface after annealing becomes 70% before annealing.

② 조건 2: 와이어 직경이 4.0mm일 때 어닐링 후의 와이어 표면의 비커스 경도가 어닐링 전의 70%가 되도록 어닐링하고, 이후 와이어 직경이 0.3mm일 때 신장율이 10%가 되도록 연속 어닐링한다. ② Condition 2: When the wire diameter is 4.0 mm, annealing is performed so that the Vickers hardness of the wire surface after annealing becomes 70% before annealing, and then continuously annealing so that the elongation becomes 10% when the wire diameter is 0.3 mm.

③ 조건 3: 와이어 직경이 0.3mm일 때 신장율이 5%가 되도록 연속 어닐링 한다. ③ Condition 3: Continuous annealing so that the elongation is 5% when the wire diameter is 0.3 mm.

④ 조건 4: 최종 와이어 직경에 이르기까지 가공 도중에는 어닐링을 일체 하지 않았다. ④ Condition 4: No annealing was performed during processing until the final wire diameter.

상술한 바와 같이 하여 얻어진 본딩 와이어에 대해서, 298K의 온도 분위기에서 0.2%내력, 같은 온도에서 인장강도 및 신장율을 측정하고, 523K의 온도 분위기에서 15-25초간 가열시킨 후, 계속하여 동 온도 분위기에서 인장강도(고온강도)를 측정하고 그 공칭응력을 구하였다. 얻어진 결과를 아래 표 2에 나타내었다. For the bonding wire obtained as described above, 0.2% proof stress in a temperature atmosphere of 298 K, tensile strength and elongation at the same temperature were measured, heated for 15-25 seconds in a temperature atmosphere of 523 K, and then continued in the same temperature atmosphere. Tensile strength (high temperature strength) was measured and the nominal stress was obtained. The obtained results are shown in Table 2 below.

표 2Table 2

298K               298K 523K            523K 시료sample 인장강도(cN)Tensile strength (cN) 인장률(%)Tensile rate (%) 0.2%내력(cN)0.2% proof stress (cN) 고온강도 (cN)High temperature strength (cN) 공칭 응력(MPa)Nominal stress (MPa) 1One 14.014.0 7.07.0 12.212.2 12.812.8 208208 22 14.814.8 7.77.7 13.013.0 13.313.3 216216 33 13.913.9 10.210.2 12.112.1 12.812.8 208208 4*4* 16.016.0 6.06.0 14.014.0 13.913.9 226226 5*5* 15.915.9 5.35.3 14.514.5 14.314.3 232232 6*6* 16.216.2 4.64.6 14.314.3 13.113.1 213213 7*7* 15.115.1 7.07.0 12.612.6 12.212.2 198198

상기 표에서 *표시의 시료는 비교예이다.In the above table, the sample marked with * is a comparative example.

상기한 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 시료 1내지 3은 298K의 온도 분위기에서 측정한 0.2% 내력보다 고온강도(523K)가 높아지도록 조정되어 그 공칭응력도 모두 200MPa이상이 된다. 한편, 비교예인 시료 4 내지 7에서는 0.2% 내력보다도 고온강도(523K)가 떨어지고, 특히 시료 7은 인장강도(298K)비해 고온강도(523K)가 대폭 떨어지며, 공칭응력도 200MPa이하가 된다. As can be seen from the above results, Samples 1 to 3 of the present invention are adjusted so that the high temperature strength (523K) is higher than the 0.2% proof stress measured in a temperature atmosphere of 298K, and the nominal stresses are both 200 MPa or more. On the other hand, in Comparative Examples 4 to 7, the high temperature strength (523K) is lower than the 0.2% yield strength, and in particular, the high temperature strength (523K) is significantly lower in Sample 7 compared to the tensile strength (298K), and the nominal stress is 200 MPa or less.

다음에, 상기 각 시료의 본딩 와이어를 사용하여 일본의 (주)신카와사 제품 "UTC-300형"본더를 적용하여 각각 80㎛ 피치로 200㎛의 루프 높이 및 5mm의 루프 길이로 6240본을 평행으로 본딩을 하였다. 측정 현미경을 사용하여 루프에 평행을 이루는 방향에서 관찰하고, 루프 상부간의 갭이 35㎛ 이하가 될 때까지 좌우로 경사진 와이어를 리닝 불량으로 보고 그 본수를 측정하였다. 또 루프에 직각을 이루는 방향에서 관찰하여, 네크-폴 장애가 발생한 본딩 와이어의 본수를 측정하였다. 이와같이 하여 얻어진 본딩 불량과 네크-폴 장애의 각 본수 및 이들의 합계 불량율을 하기 표 3에 나타내었다.Next, using the bonding wire of each sample, a "UTC-300 type" bonder manufactured by Shinkawa Co., Ltd. of Japan was applied to obtain 6240 copies at a loop height of 200µm and a loop length of 5mm at 80µm pitch, respectively. Bonding was done in parallel. Using a measuring microscope, observation was performed in a direction parallel to the loop, and wires inclined to the left and right were observed as poor lining until the gap between the upper portions of the loops was 35 µm or less, and the number of their measurements was measured. In addition, by observing from the direction perpendicular to the loop, the number of bonding wires having a neck-pole failure was measured. Table 3 shows the total number of defects and the total defect rates of the bonding defects and neck-pole obstacles thus obtained.

또한, 상기한 바와 같이 200㎛의 루프 높이와 5mm의 루프 길이로 본딩된 각 시료에 대해서 루프에 수직방향으로 일반적 조건으로 수지 몰딩을 적용한 후, 와이어의 플로우율을 측정하였다. 와이어 플로우율에 대해서는 수지가 흘러서 만곡된 루프에 대해서 몰드 전의 위치로 부터 변위된 최대거리를 루프 길이로 제한 값ㅇ르 구하고, 5점의 평균치를 %로 표시하였다. 구해진 와이어의 플로우율은 표 3에 나타내었다.In addition, as described above, for each sample bonded with a loop height of 200 μm and a loop length of 5 mm, resin molding was applied to the loop under normal conditions in the normal direction, and then the flow rate of the wire was measured. For the wire flow rate, the maximum distance displaced from the position before the mold for the loop where the resin flowed and curved was determined as the loop length, and the average value of 5 points was expressed as %. Table 3 shows the obtained flow rates of the wires.

표 3Table 3

시료 sample 리닝 불량의 본수The number of bad living 네크-폴 불량의 본수The neck-pocket defect 합계불량율(%)Total defective rate (%) 와이어 플로우율(%)Wire flow rate (%) 1One 1One 00 0.020.02 2.92.9 22 44 00 0.060.06 2.62.6 33 66 00 0.100.10 2.92.9 4*4* 8585 00 1.361.36 2.52.5 5*5* 188188 00 3.013.01 2.42.4 6*6* 168168 00 2.692.69 2.82.8 7*7* 55 997997 16.0616.06 5.65.6

상기 표에서 *표시의 시료는 비교예이다. The sample marked with * in the above table is a comparative example.

이상의 결과로 부터, 본 발명의 시료 1-3의 본딩 와이어로는 0.2% 내력(298K)보다도 고온강도(523K)가 높고, 또 200MPa를 초과하는 높은 공칭응력 (523K)을 가지며, 종래의 제품에 해당되는 비교예의 시료 1 내지 3에 비해서 리닝 불량이 1/10 내지 1/100 이하로 격감됨을 알 수 있다.
또한, 시료 7과 같이 종래의 리닝 불량이 적게 발생하는 네크 폴 장애발생도 본 발명의 시료 1 내지 3으로 해소시킬 수 있고, 동시에 와이어의 플로우율을 일반적으로 양호하다고 할 수 있는 3%이하를 유지할 수 있다.
From the above results, the bonding wire of Sample 1-3 of the present invention has a high temperature strength (523K) higher than 0.2% proof stress (298K), and a high nominal stress (523K) exceeding 200 MPa, It can be seen that, compared to Samples 1 to 3 of the corresponding comparative example, the defective lining was reduced to 1/10 to 1/100 or less.
In addition, the occurrence of a neck pole failure in which conventional lining defects are small as in Sample 7 can be eliminated by Samples 1 to 3 of the present invention, and at the same time, the flow rate of the wire is maintained at 3% or less, which can be said to be generally good You can.

본 발명에 의하면, 523K의 온도 분위기에서 15-25초간 가열한 후, 계속하여 상기 온도 분위기에서 측정한 인장강도(고온강도)를 조정하는 것 만으로, 와이어 본딩시 리닝 불량이나, 네크-폴 장애의 발생을 억제할 수 있고, 특히 와이어 플로우에 강한 기계적 강도를 갖는 본딩 와이어를 제공하게 된다. According to the present invention, after heating for 15-25 seconds in a temperature atmosphere of 523K, the tensile strength (high temperature strength) measured in the temperature atmosphere is continuously adjusted to prevent poor wiring or neck-pole failure during wire bonding. It is possible to suppress the occurrence, and in particular, to provide a bonding wire having strong mechanical strength in wire flow.

또한, 본 발명에서는 와이어 본딩 후, 볼 바로 상부의 인장강도를 측정하지 않더라도 와이어 본딩 전의 본딩 와이어로 부터 간단하게 측정할 수 있는 고온강도를 기준으로 하여 리닝 불량이 일어나지 않는 와이어를 간편하게 평가, 관리할 수 있다. In addition, in the present invention, even after the wire bonding, even if the tensile strength of the upper portion of the ball is not measured, it is easy to evaluate and manage the wire that does not cause a defect in lining based on the high temperature strength that can be easily measured from the bonding wire before wire bonding. You can.

따라서, 반도체 소자 및 패키지 싸이즈의 소형, 축소화에 따라 100㎛ 이하의 협소한 본딩 피치에서도, 와이어의 본딩 공정에서 발생하는 불량율을 줄이고, 반도체 소자의 조립공정에서 제품 수율과 신뢰성의 향상을 달성할 수 있게 된다.  Therefore, even with a narrow bonding pitch of 100 µm or less due to the small and reduced size of the semiconductor device and package size, it is possible to reduce the defect rate occurring in the bonding process of the wire and to improve the product yield and reliability in the assembly process of the semiconductor device. There will be.

Claims (3)

Au를 주성분으로 하며, Be, Ca, Ce 및 La로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하여 조성되고, 523K의 온도 분위기에서 15-25초간 가열한 후에 계속하여 상기 온도 분위기에서 측정한 인장강도가 298K의 온도 분위기에서 측정한 0.2%내력보다 높은 것을 특징으로 하는 본딩 와이어. Au as a main component, and further comprises any one or more selected from the group consisting of Be, Ca, Ce, and La, and after heating for 15-25 seconds in a temperature atmosphere of 523K, tensile strength continuously measured in the temperature atmosphere A bonding wire characterized in that it is higher than the 0.2% yield strength measured in a temperature atmosphere of 298K. 제 1 항에 있어서, According to claim 1, 523K의 온도 분위기에서 15-25초간 가열한 후에 계속하여 상기 온도 분위기에서 측정한 인장강도가 공칭응력으로 200MPa이상인 것을 특징으로 하는 본딩 와이어. Bonding wire characterized in that the tensile strength measured in the temperature atmosphere after heating for 15-25 seconds in a temperature atmosphere of 523K is 200 MPa or more at a nominal stress. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Be은 중량으로 2ppm 내지 10ppm, Ca은 중량으로 10ppm 내지 35ppm 포함되어 짐을 특징으로 하는 본딩 와이어.According to claim 1 or claim 2, The Be is 2ppm to 10ppm by weight, Ca is 10ppm to 35ppm by weight, characterized in that the bonding wire is included.
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