KR20140120277A - 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 - Google Patents

볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 Download PDF

Info

Publication number
KR20140120277A
KR20140120277A KR20140039060A KR20140039060A KR20140120277A KR 20140120277 A KR20140120277 A KR 20140120277A KR 20140039060 A KR20140039060 A KR 20140039060A KR 20140039060 A KR20140039060 A KR 20140039060A KR 20140120277 A KR20140120277 A KR 20140120277A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mass
noble metal
wire
bonding
alloy wire
Prior art date
Application number
KR20140039060A
Other languages
English (en)
Inventor
가즈히코 야스하라
유키 안토쿠
웨이 첸
나나코 마에다
준 지바
준이치 오카자키
Original Assignee
타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤 filed Critical 타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
Publication of KR20140120277A publication Critical patent/KR20140120277A/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02115—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material being carbon, e.g. alpha-C, diamond or hydrogen doped carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/4952—Additional leads the additional leads being a bump or a wire
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53242—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a noble metal, e.g. gold
    • H01L23/53247—Noble-metal alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/741—Apparatus for manufacturing means for bonding, e.g. connectors
    • H01L24/745—Apparatus for manufacturing wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H01L2021/60007—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation involving a soldering or an alloying process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—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
    • H01L2224/05617—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 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/43—Manufacturing methods
    • H01L2224/438—Post-treatment of the connector
    • H01L2224/43848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—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
    • 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
    • H01L2224/45139—Silver (Ag) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—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
    • 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
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—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
    • 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
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
    • H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48817—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area 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 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48824—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10254—Diamond [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은, 귀금속 희박 은 합금 와이어의 전체면에 매우 얇은 카본층을 형성함으로써, 이 카본(C)의 환원 작용에 의해 귀금속 희박 은 합금에 대한 대기 중으로부터의 황화나 산화를 방지하고, 또한 세컨드 본딩시의 초음파의 약한 열에너지에 의해서도 은 합금 와이어의 표면에 약하게 결합된 황화은(Ag2S)막 등을 접합 계면으로부터 제거하려고 하는 것이다.
본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어는, 순도 99.9질량％ 이상의 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 금(Au) 중 적어도 1종이 총량 0.1∼6질량％ 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 이루어지는 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 그 와이어 표면은 연속 주조면이 다이아몬드 다이스에 의해 직경 축소된 신선 가공면이고, 그 신선 가공면의 전체면에 총 유기 탄소량(TOC값)이 50∼3,000㎍/㎡로 이루어지는 유기 카본층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어{Ag ALLOY WIRE FOR BALL BONDING, INCLUDING RAREFIED NOBLE METAL}
본 발명은, 반도체 장치에 사용되는 IC 칩 전극과 외부 리드 등의 기판의 접속에 적합한 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어에 관한 것으로, 특히 세컨드 접합성이 우수한 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어에 관한 것이다.
종래부터 반도체 장치의 IC 칩 전극과 외부 리드를 접속하는 볼 본딩용 와이어로서는, 순도 99.99질량％ 이상의 금(Au)에 다른 금속 원소를 100질량ppm 미만만큼 함유시킨 순금선이 접속 신뢰성이 우수하므로 다용되고 있다. 이러한 순금선은, 그 일단부는, 용융 볼을 형성한 후, 초음파 병용 열압착 본딩법에 의해 IC 칩 전극 상의 알루미늄 패드에 접속되고, 타단부가 프린트 기판이나 리드 프레임이나 디바이스 등의 외부 리드선 등에 접속된다. 그리고, 접속된 순금선은 그 후 몰드 수지에 의해 밀봉되고, 반도체 장치로 된다. 또한, 알루미늄 패드는, 순 알루미늄(Al)이나 Al-1질량％Si 합금, Al-0.5질량％Cu 합금, Al-1질량％Si-0.5질량％Cu 합금 등으로 이루어지고, 통상은 진공 증착 등의 건식 도금에 의해 형성된다.
이 순금 와이어의 대체품으로서, 은 합금을 사용하는 것은 오래 전부터 생각되어 왔다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2012-99577호 공보(후술하는 「특허문헌 1」)에는, 「은(Ag)을 주성분으로 하고, 10000∼90000질량ppm의 금(Au), 10000∼50000질량ppm의 팔라듐(Pd), 10000∼30000질량ppm의 구리(Cu), 10000∼20000질량ppm의 니켈(Ni)로부터 선택된 적어도 1종 이상의 성분을 포함하고, 염소(Cl) 함유량이 1질량ppm 미만인 것을 특징으로 하는 본딩 와이어」의 발명이 개시되어 있다. 본 발명은 「발광 장치의 광 특성을 향상시키기 위해, 본딩 와이어 표면에의 금속 피복을 하는 일 없이 파장 380∼560㎚의 광의 반사율이 높고, 화학적 안정성을 높인 본딩 와이어를 저렴하게 제공하는 것을 목적(동 공보 0008 단락)」으로 하고 있다.
이 은 합금 와이어는, 순은 본딩 와이어와 비교하면, 팔라듐(Pd) 등의 내염소성, 내황성의 상호 작용에 의해, 염소(Cl), 황(S) 등의 대기 중이나 특수 환경하에서의 오염에 대해 순은 와이어보다도 일단 개선이 보여진다. 그러나, 합금화 성분의 귀금속 함유량이 6％ 이하인, 이른바 귀금속 희박 은 합금 와이어의 경우, 순금 와이어와 비교하면, 와이어 표면이 오염되기 쉽고, 또한 여전히 황화가 진행되기 쉬운 결점이 있다. 이로 인해, 본딩 와이어를 사용하는 일반적인 클린룸 내라도, 귀금속 희박 은 합금 와이어를 30일간 정도 방치해 두면, 외기로부터 도입된 공기 중에 존재하는 황(S)에 의해, 와이어 표면에 황화은(Ag2S)이 형성되고, 그 황화은(Ag2S)이 양호한 제2 본딩의 방해가 되어, 초음파에 의한 외부 리드와의 접합 강도를 저하시킨다고 하는 결점도 있었다.
한편, 본딩 툴과의 미끄럼을 좋게 하기 위해, 「Au, Al, Cu 중 어느 하나를 주요 원소로 하여 10∼50㎛ 정도의 극세선으로 신선 가공되고, 스풀에 소정 길이를 말려들게 한 상태에서 와이어 본더에 장착하여 사용되는(일본 특허 공개 평6-151497호 공보(후술하는「특허문헌 2」) 0002 단락)」본딩용 와이어에 대해, 용해 주조 후에 잉곳을 산 세정하거나 하여 「표면의 총 유기 탄소량이 50∼1500㎍/㎡인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 본딩용 와이어(동 공보 청구항 1)」도 알려져 있다. 이 방법은, 「표면의 총 유기 탄소량이 50∼1500㎍/㎡인 와이어를 제조하는 하나의 방법은, 통상의 공정, 즉, 용해, 주조, 신선, 어닐, 권취 공정을 거쳐서 제조된 와이어의 표면에는 이미 1500㎍/㎡를 상회하는 총 유기 탄소가 확인되므로, 이것을 …산세정… 등의 방법으로 세정하여, 표면의 총 유기 탄소량을 50∼1500㎍/㎡의 범위에 들어가도록 한다(청구항 2). 이 방법은 통상 공정에 있어서의 어닐 공정 전 혹은 후에 세정 공정을 마련하면 되어, 실시가 용이한 특징이 있다(동 공보 0010 단락).」 그리고, 「윤활제 성분으로서는, 파라핀계 탄화수소, 나프텐계 탄화수소, 방향족계 탄화수소 등의 광유계, 폴리올레핀, 알킬벤젠, 지방산, 고급 알코올, 지방산 비누, 폴리글리콜, 폴리페닐에테르, 지방산 디에스테르, 폴리올에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 술폰산염, 아민, 아민염, 실리콘, 인산에스테르, 플루오로카본, 플루오로폴리에테르, 플루오로글리콜 등의 합성 유계, 우지, 돈지, 팜유, 대두유, 채종유, 피마자유, 송근유 등의 천연 유지계를 들 수 있지만, 어느 것을 사용해도 된다. 또한, 그들 수 성분의 혼합계여도 된다(동 공보 0012 단락)」라고 기재되어 있다.
그러나, 이 유기 탄소는 윤활제 성분으로서의 이용이며, 대기 중의 황(S) 성분을 차단할 목적은 아니다. 본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어는, 순도 99.9질량％ 이상의 순은 와이어 정도는 아니더라도, 대기 중의 황(S) 성분을 말려들게 하기 쉬운 성질이 있다. 이로 인해, 카본층이 얇은 경우에는, 은(Ag) 성분이 대기 중에 존재하는 황(S) 성분과 결부되어 와이어 표면에 황화은을 형성하기 쉬운 성질이 있다. 그리고, 일단, 강고한 황화은(Ag2S)이 와이어 표면에 형성되면, 이 황화은(Ag2S)이 와이어 내부에 발달해 가, 불균일한 황화은(Ag2S)막으로 되어, 제2 본딩을 불안정하게 하고, 제2 본드의 접합 계면이 안정되지 않는다고 하는 결점을 갖고 있다. 또한, 귀금속 희박 은 합금 와이어를 제2 본딩할 때, 기판, 리드 프레임, 디바이스 등을 고온(100℃∼250℃ 정도)으로 가열하는 것이 일반적이므로, 그 주위 환경의 열기에 의해, 접합 계면에 존재하는 와이어 유래의 황(S)이 대기 중에 존재하는 황(S) 성분과 보다 결부되기 쉬워진다. 이로 인해, 제2 본딩 후에도 접합 계면의 황화가 보다 진행되어, 접합 계면이 보다 박리되기 쉬워진다고 하는 결점도 있다.
또한, 본딩 전에 와이어 내부에 황화은(Ag2S)막이 더욱 발달해 가면, 제1 본딩까지 칩 깨짐이나 접합 불량의 악영향을 발생시킨다.
일본 특허 공개 제2012-99577호 공보 일본 특허 공개 평6-151497호 공보
본 발명은, 상기 제2 본딩의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 귀금속 희박 은 합금이라도 대기 중의 황에 의한 황화를 방지할 수 있는 귀금속 희박 은 합금 와이어를 실현하기 위한 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 용해·주조된 귀금속 희박 은 합금의 표면은 순은 합금보다도 활성[대기 중의 황(S)과의 화학적 반응성]이 작은 것에 착안하여, 우선 귀금속 희박 은 합금을 사용함으로써 대기 중의 황(S)과 와이어 표면의 은(Ag) 성분의 화학적 반응성을 약화시키고, 또한 이 표면을 직경 축소하여 표면적을 감소시킴으로써 표면 활성을 적게 하고, 그리고 귀금속 희박 은 합금 와이어의 전체면에 매우 얇은 카본층을 형성함으로써, 이 카본(C)의 환원 작용에 의해 귀금속 희박 은 합금에 대한 대기 중으로부터의 황화나 산화를 방지하고, 또한 제1 본딩시의 용융열만큼 강력한 열에너지는 아니지만, 제2 본딩시의 초음파의 약한 열에너지에 의해서도, 은 합금 와이어의 표면에 약하게 결합된 황화은(Ag2S)막 등을 접합 계면으로부터 제거하려고 하는 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조는, 순도 99.9질량％ 이상의 팔라듐(Pd)이 0.1∼6질량％ 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 이루어지는 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 그 팔라듐(Pd)이 3.0∼4.8질량％ 및 잔량부가 은(Ag)으로 이루어지는 와이어 표면은 연속 주조면이 다이아몬드 다이스에 의해 직경 축소된 신선 가공면이고, 그 신선 가공면의 전체면이 총 유기 탄소량(TOC값)이 50∼3,000㎍/㎡로 이루어지는 상기 귀금속 희박 은 합금의 융점보다도 낮은 비점을 갖는 수용성 비황계 유기 고분자 유래의 유기 카본층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 그 와이어 표면을 연속 주조면 그대로 남기는 것은, 와이어 표면에 새로운 활성면을 창출시키지 않기 위함이다. 또한, 이 연속 주조면을 다이아몬드 다이스에 의해 신선 가공하는 것은, 다이아몬드 다이스는 귀금속 희박 은 합금에 대해 미끄럼성이 좋아, 연속 주조면을 남긴 그대로 직경 축소해 가기 때문이다. 다이아몬드 다이스에 의한 직경 축소는, 적어도 최종의 신선 다이스가 다이아몬드 다이스인 것이 필요하다. 통상의 직경 축소는, 수중 또는 샤워에 의한 습식의 연속 신선에서 행해진다. 본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어 표면을, 연속 주조면을 직경 축소된 불활성의 신선 가공면으로 하고, 그 면의 위에 유기 카본층을 형성함으로써, 대기 중의 황(S)과 와이어 표면의 은(Ag) 성분의 결합을 방지할 수 있다.
본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 상기 귀금속 희박 은 합금을, 순도 99.9질량％ 이상의 팔라듐(Pd)이 0.1∼6질량％ 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 한 것은, 알루미늄 패드와의 접합성 및 신뢰성 수명을 고려하였기 때문이다. 즉, 귀금속 희박 은 합금 와이어 자체의 경도를 어느 정도 유연하게 해 두지 않으면, 용융 볼이 순 알루미늄(Al) 패드나 Al 합금 패드 등과 접속할 때에 칩의 손상이 발생하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 제1 본드의 접합 계면에 있어서도, 은(Ag)과 알루미늄(Al)의 접합 계면에, 황(S) 성분이 잔류하지 않도록 하기 위함이다. 팔라듐(Pd)은 제1 본딩시에 프리 에어 볼(FAB)의 질소 분위기 중에서 알루미늄 패드와 금속간 화합물을 형성하지 않고, 또한 용융 볼을 진구 형상으로 접합하는 효과가 있다. 합금화 원소의 함유량을 6질량％ 이하로 한 것은, 6질량％를 초과하면, 프리 에어 볼(FAB)에서 형성한 용융 볼이 지나치게 단단해져, 칩의 손상을 발생하기 쉬워지기 때문이다. 또한, 합금화 원소의 함유량을 0.1질량％ 이상으로 한 것은, 합금 원소의 양이 극히 적기 때문에, 황화에 대한 내성이 얻어지지 않아, 표층에 유기 카본막을 형성해도, 연속 주조면에서의 황화의 진행을 억제할 수 없기 때문이다. 귀금속 희박 은 합금 와이어의 연속 주조면에 황화은(Ag2S)막이 형성되면, 용융 볼을 형성하여 유기 카본층이 열분해되어도 용융 볼이 단단해져 칩의 손상을 발생하기 쉬워진다.
은(Ag) 성분의 순도를 99.99질량％ 이상으로 한 것은, 금속 불순물을 100질량ppm 미만으로 하여, 귀금속 희박 은 합금 와이어의 연속 주조 표면에 금속 불순물이 내부 산화되는 것을 피하기 위함이다. 은(Ag) 성분의 순도는, 양질의 귀금속 희박 은 합금 와이어를 형성하기 위해 순도가 99.999질량％ 이상인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 양질의 귀금속 희박 은 합금 와이어를 형성하기 위해 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 금(Au)의 각 합금화 원소의 순도는 99.99질량％ 이상이 바람직하다.
본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어의 합금화 원소 중에서도, 팔라듐(Pd)이 바람직하다. 제2 본딩시에 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면에 형성된 황화물을 분해하기 쉽기 때문이다. 또한, 팔라듐(Pd)은 제1 본딩시의 접합 계면에 은(Ag)과 알루미늄(Al)의 금속간 화합물의 형성을 저해하는 작용 및 고온 고습하의 조건에서 은(Ag)과 알루미늄(Al)의 금속간 화합물에 의한 접합 계면의 열화를 저지하는 작용이 높다.
또한, 본 발명의 귀금속 희박 은 합금은, 순도 99.99질량％ 이상의 팔라듐(Pd)이 0.1∼5질량％, 티타늄(Ti)이 5∼60질량ppm 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)은 용융 볼 형성시의 팔라듐(Pd)에 의한 촉매 활성을 억제하기 위함이다. 한편, 티타늄(Ti)은 귀금속 희박 은 합금의 용융 볼을 단단하게 하는 경향이 있으므로, 5∼60질량ppm이 바람직하다.
본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 그 신선 가공면의 전체면에 총 유기 탄소량(TOC값)이 50∼3,000㎍/㎡로 이루어지는 유기 카본층이 형성되어 있는 것으로 한 것은, 와이어의 활성을 낮추어, 귀금속 희박 은 합금 와이어가 대기 중의 황(S) 등과 결합하는 것을 피하기 위함이다. 본 발명의 유기 카본층이라 함은, 성분 원소에 황(S)을 포함하지 않는 비황계 유기 고분자 화합물 유래의 것을 말한다. 귀금속 희박 은 합금 와이어의 경우는, 순금 와이어보다도 융점이 낮아지므로, 귀금속 희박 은 합금의 융점보다도 낮은 비점을 갖는 수용성 비황계 유기 고분자 유래의 것, 예를 들어 비이온계 계면 활성제, 음이온계 계면 활성제, 양이온계 계면 활성제, 양성 계면 활성제인 것이 바람직하다. 계면 활성 중에서는 비이온계의 계면 활성제가 가장 바람직하다. 예를 들어, 와코 쥰야꾸 고교 가부시끼가이샤제의 상품명 NCW-1001 등이 있다. 또한, 바람직하게는 귀금속 희박 은 합금의 융점보다도 낮은 비점을 갖는 수용성 알코올 유래의 것인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 총 분자량이 적은, 에탄올, 메탄올 또는 이소프로필알코올 유래의 것인 것이 좋다.
본 발명의 신선 가공면의 전체면에 유기 카본층이 형성되어 있는 것으로 한 것은, 일부라도 형성되어 있지 않은 개소가 있으면, 그곳으로부터 대기 중의 황(S)이 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면과 결합되어, 황화은(Ag2S)막을 형성해 버리기 때문이다.
또한, 유기 카본층의 두께를 총 유기 탄소량(TOC값)이 50∼3,000㎍/㎡로 한 것은, 볼 본딩용 와이어의 선 직경이 일반적으로 15∼25㎛로, 총 유기 탄소량(TOC값)으로부터 용이하게 유기 카본층의 유효한 두께를 계산으로 구할 수 있기 때문이다. 50∼3,000㎍/㎡의 범위에는, 순수에 의한 탕온 탕세나 초음파 세정, 혹은 유기 고분자 화합물의 초희박 용액의 침지에 의해 제어할 수 있지만, 컨트롤의 용이성으로부터, 초희박 용액의 침지가 바람직하다. 또한, 상한을 3,000㎍/㎡로 한 것은, 본딩 툴에 탄소 분말이 부착·퇴적되는 양을 저감시키기 위함이다. 본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어의 융점은 순금 본딩 와이어보다도 낮지만, 그래도 본딩 툴에 탄소 분말이 부착·퇴적되기 때문이다. 본딩 툴의 교환 빈도의 작업성을 고려하면, 바람직하게는 2,400㎍/㎡, 보다 바람직하게는 1,800㎍/㎡이다.
수용성 비황계 유기 고분자 화합물 중에서는, 비이온계 계면 활성제, 혹은 에탄올, 메탄올 또는 이소프로필알코올 등의 수용성 알코올 유래의 것이면, 표면의 총 유기 탄소량이 1,800㎍/㎡를 초과해도, 3,000㎍/㎡의 범위에 있으면, 통상의 접합 횟수가 50만회인 연속 본딩 작업 중에 카본 분말의 축적에 의한 캐필러리 막힘이나 클램퍼 오염 등은 없었다.
본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어에 의하면, 직경 축소된 불활성의 연속 주조면에 유기 카본층이 형성되어 있으므로, 귀금속 희박 은 합금 와이어가 대기 중의 황(S)과 즉시 결합하여 강고한 황화은을 형성하는 일은 없다. 따라서, 본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어를 장기간 실온에 방치해 두어도, 대기 중에 존재하는 황(S) 성분에 의한 강고한 황화은(Ag2S)막은 와이어 표면에는 발생하지 않는다. 즉, 본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어는, 성분 조성에 의한 본딩 특성이 양호한 것에 더하여, 초음파에 의한 세컨드 접합성이 양호하기 때문에 사용 개시까지의 본딩 와이어의 제품 수명을 보증할 수 있다. 또한, 본 발명의 귀금속 희박 은 합금 와이어에 의하면, 반복하여 본딩해도 캐필러리가 오염되는 일은 없다.
[실시예]
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 귀금속 희박 은 합금[귀금속 성분의 순도는, 은(Ag)은 99.999질량％ 이상, 다른 합금화 성분은 각각 99.99질량％ 이상]을 균일하게 용융한 후 연속 주조하여, 직경 5㎜의 굵은 선을 얻었다. 이 굵은 선을 산 세정 처리를 하는 일 없이, 습식으로 다이아몬드 다이스에 의해 연속 신선하고, 소정의 기계적 특성을 얻기 위한 조질 열처리를 행하여, 연속 주조면을 남긴 직경 20㎛의 와이어를 얻었다. 그 후, 표 2에 나타내는 각각의 농도의 비황계 유기 화합물 수용액에 연속 침지하여, 본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어(실시품 1∼실시품 15)를 얻었다.
여기서, 실시품 9는, 에탄올 농도가 1％인 수용액에 본딩 와이어를 침지 후 건조시켰을 때의 유기 카본량이 2,800㎍/㎡인 것을 나타내는 것이다.
실시품 15는, Ag-3％Pd 합금 본딩 와이어를 제조 후, 에탄올의 희박 용액에 침지하고 나서 순수에 의한 탕 세정을 한 것이다.
Figure pat00001
또한, 표 2에 나타내는 비이온계 계면 활성제는, 블루벨 가부시끼가이샤가 판매하는 의료용 액체 세제(상품명 : 내츄럴)이다. 음이온계 계면 활성제는, 니찌유 가부시끼가이샤제의 상품명 : 퍼소프트(등록 상표)이다. 양이온계 계면 활성제는, 니찌유 가부시끼가이샤제의 상품명 : 닛산카티온(등록 상표)이다. 양성 계면 활성제는, 니찌유 가부시끼가이샤제의 상품명: 닛산아논(등록 상표) BD이다.
Figure pat00002
이 귀금속 희박 은 합금 와이어를 클린 룸의 환경하(온도 25℃, 습도 50％ 분위기)에서 30일간 실험실에 방치한 후, 황화은(Ag2S) 막 두께의 측정, 제2 본드의 접합성 시험 및 캐필러리의 막힘 시험을 행한 바, 표 3의 결과를 얻었다.
Figure pat00003
[비교예]
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 귀금속 희박 은 합금을 균일하게 용융한 후 연속 주조하여, 직경 5㎜의 굵은 선을 얻었다. 이 굵은 선을 희질산으로 표면 산세를 한 것으로 하지 않는 것에 대해, 실시예와 마찬가지로 하여, 비교예의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어(비교품 16∼비교품 18)를 얻었다.
여기서, 비교품 16은 Ag-2.5％Pd 합금을 연속 주조하여, 직경 5㎜의 굵은 선을 얻은 후, 희질산으로 표면 산세를 하고 나서 연속 신선하여 본딩 와이어를 제조 후, 에탄올 초희박 용액에 침지하고, 30일간 방치를 하지 않고, 그날 중에 시험을 개시한 것이다.
비교품 17은, Ag-4％Pt 합금을 연속 주조하고, 직경 5㎜의 굵은 선을 얻은 후, 희질산으로 표면 산세를 하고 나서 연속 신선하여 본딩 와이어를 제조 후, 비이온계 계면 활성제 유래의 유기 카본막을 형성하고, 30일간 방치를 하고 나서 막 두께 측정 및 시험을 한 것이다.
비교품 18은, 금(Au) 함유량의 하한을 벗어난 Ag-0.07％Au 합금 본딩 와이어를 제조 후, 유기 카본량의 상한을 초과한 양성의 계면 활성제 유래의 유기 카본막을 형성한 것이다.
이 귀금속 희박 은 합금 와이어(비교품 17∼18)에 대해, 30일간 실온에서 실험실에 방치한 후의 황화은(Ag2S) 막 두께의 측정, 제2 본드의 접합성 시험 및 캐필러리의 막힘 시험을 한 바, 표 3의 결과를 얻었다. 단, 비교예 16은 상술한 바와 같이, 방치하지 않고 그날 중에 막 두께 측정 및 시험을 개시하였다.
[총 유기 탄소량(TOC)의 측정]
총 유기 탄소량의 측정은, 각각 1000m의 귀금속 희박 은 합금 와이어를 칭량하고, 0.1N-NaOH 수용액을 200g 첨가하여 워터 배스에서 30분간 자비(煮沸)하여 추출을 행하고, 냉각 후 8N-HCl을 2.5ml 첨가하여 가볍게 진탕(shaking)하고, 고순도 공기로 15분간 버블링하였다. 이것을 가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼제 TOC-5000 모델 유기 탄소 측정기에 공급하여 유기 탄소 농도를 측정하고, 이 값으로부터 총 유기 탄소 질량을 계산하여 20㎛ 직경의 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면적으로 나누어 표면의 비이온성 계면 활성제의 총 유기 탄소량으로 하였다.
[황화은(Ag2S) 막 두께의 측정]
와이어 표면에 형성되는 황화은(Ag2S)의 측정은, 막 두께 측정기(ECI사제 모델 QC200)로 측정을 행하였다. 실시품 1∼실시품 15 및 비교품 16의 황화은(Ag2S) 막 두께는, 모두 10㎚ 이하였다. 한편, 비교품 17∼18은 모두 20nm 이상이었다.
[30일 경과 후의 제2 본드의 접합성 시험]
제2 본드의 접합성 시험은, 가부시끼가이샤 신카와제 와이어 본더를 사용하여, 루프 길이를 2㎜, 루프 높이를 200㎛로 하고, 제2 본드점으로부터 20％의 위치를, 소정의 풀훅으로 인장 시험을 행하였을 때의 접합 강도이다. 실시품 1∼실시품 15 및 비교품 16은 양호하였지만, 비교품 16과 대비되는 비교품 17은 불충분한 결과였다. 이것은 황화은(Ag2S)의 형성에 의한 것이기 때문이다.
[캐필러리의 막힘 시험]
캐필러리 막힘 시험은, 신품의 캐필러리를 사용하여, 본딩을 개시하고, 캐필러리가 막혀 본딩이 불가능해질 때까지의 본딩 횟수를 측정하였다. 결과를 표 3에 기재한다.
30일 경과 후의 제2 본드의 접합성 시험으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 실시품 1∼실시품 15 및 비교품 16은 모두 파단 강도가 4.0중량그램(gf) 이상으로, 양호한 것을 알 수 있다. 한편, 비교예의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어(비교품 17∼18)는, 불충분한 것을 알 수 있다.
캐필러리의 막힘 시험으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어(실시품 1∼8 및 10∼15, 비교품 16 및 17)는 100만회의 본딩 횟수를 초과해도 모두 캐필러리의 막힘이 없고, 양호한 것을 알 수 있다. 한편, 비교예의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어(특히 비교품 18)는 25만회에서 캐필러리의 막힘이 발생하고 있는 것을 알 수 있다.
상기 실시예 및 비교예로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 실시품은, 캐필러리의 막힘도 없고, 30일간 실온에서 실험실에 방치한 후의 본딩 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 비교품은, 본딩 와이어의 제조 직후에는 제2 본딩 특성이 양호하지만(비교품 16), 30일 경과 후에는 황화은(Ag2S)막이 발달하여, 세컨드 풀 강도가 극단적으로 약하게 되어 있는(비교품 17∼18) 것을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명에 관한 실시품 1∼15는, 30일간 방치 후라도, 황화은(Ag2S)막은 발생하지 않거나 거의 발생하지 않아, 세컨드 풀 강도가 강한 것을 알 수 있다. 또한, 캐필러리의 막힘은, TOC값이 크면 빠르게 막혀(비교품 18), 작업성을 나쁘게 하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어는, 범용 IC, 디스크리트 IC, 메모리 IC 외에, 고온 고습의 용도이면서 저비용이 요구되는 LED용의 IC 패키지, 자동차 반도체용 IC 패키지, 구리(Cu) 본딩 와이어가 사용되기 어려운 방위, 우주, 항공 산업용의 IC 패키지, 혹은 의료용이나 포토커플러 등의 반도체 용도가 있다.

Claims (5)

  1. 순도 99.9질량％ 이상의 팔라듐(Pd)이 0.1∼6질량％ 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 이루어지는 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어의 표면 구조에 있어서, 그 팔라듐(Pd)이 3.0∼4.8질량％ 및 잔량부가 은(Ag)으로 이루어지는 와이어 표면은 연속 주조면이 다이아몬드 다이스에 의해 직경 축소된 신선 가공면이고, 그 신선 가공면의 전체면에 총 유기 탄소량(TOC값)이 50∼3,000㎍/㎡로 이루어지는 상기 귀금속 희박 은 합금의 융점보다도 낮은 비점을 갖는 수용성 비황계 유기 고분자 유래의 유기 카본층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팔라듐(Pd)의 순도가, 99.99질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어.
  3. 제1항에 있어서, 상기 귀금속 희박 은 합금이, 순도 99.99질량％ 이상의 팔라듐(Pd)이 3.0∼4.8질량％, 티타늄(Ti)이 5∼60질량ppm 및 잔량부가 순도 99.99질량％ 이상의 은(Ag)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유기 카본층이, 상기 귀금속 희박 은 합금의 융점보다도 낮은 비점을 갖는 수용성 알코올 유래의 것인 것을 특징으로 하는, 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유기 카본층이, 에탄올, 메탄올 또는 이소프로필알코올 유래의 것인 것을 특징으로 하는, 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어.
KR20140039060A 2013-04-02 2014-04-02 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 KR20140120277A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2013-076727 2013-04-02
JP2013076727A JP5507730B1 (ja) 2013-04-02 2013-04-02 ボールボンディング用貴金属希薄銀合金ワイヤ

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160084084A Division KR20160085738A (ko) 2013-04-02 2016-07-04 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140120277A true KR20140120277A (ko) 2014-10-13

Family

ID=50941924

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140039060A KR20140120277A (ko) 2013-04-02 2014-04-02 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어
KR1020160084084A KR20160085738A (ko) 2013-04-02 2016-07-04 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 및 그 제조 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160084084A KR20160085738A (ko) 2013-04-02 2016-07-04 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 및 그 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5507730B1 (ko)
KR (2) KR20140120277A (ko)
CN (1) CN104134644B (ko)
SG (1) SG10201401162WA (ko)
TW (1) TWI521070B (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6810222B2 (ja) * 2014-07-11 2021-01-06 ローム株式会社 電子装置
JP2016028417A (ja) * 2014-07-11 2016-02-25 ローム株式会社 電子装置
JP2016029691A (ja) * 2014-07-25 2016-03-03 田中電子工業株式会社 表面改質銀パラジウム合金ワイヤの構造
JP5669335B1 (ja) * 2014-09-26 2015-02-12 田中電子工業株式会社 銀金合金ボンディングワイヤ
CN104835798B (zh) * 2015-03-30 2017-07-04 山东科大鼎新电子科技有限公司 一种抗氧化键合铜丝的制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6487736A (en) * 1987-09-29 1989-03-31 Tanaka Precious Metal Ind Material for silver extra thin wire
JP3210445B2 (ja) 1992-11-10 2001-09-17 田中電子工業株式会社 半導体素子のボンディング用ワイヤの製造方法
JPH11288962A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP5023706B2 (ja) * 2007-01-11 2012-09-12 住友金属鉱山株式会社 ボンディングワイヤとその製造方法
JP2012099577A (ja) 2010-10-29 2012-05-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP5430540B2 (ja) * 2010-11-16 2014-03-05 日鉄住金マイクロメタル株式会社 ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP5293728B2 (ja) * 2010-12-14 2013-09-18 日鉄住金マイクロメタル株式会社 ボンディングワイヤ
JP2012204805A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
CN102776408B (zh) * 2012-08-16 2014-01-08 烟台一诺电子材料有限公司 一种银合金丝及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201446980A (zh) 2014-12-16
CN104134644B (zh) 2017-04-12
SG10201401162WA (en) 2014-11-27
TWI521070B (zh) 2016-02-11
JP5507730B1 (ja) 2014-05-28
KR20160085738A (ko) 2016-07-18
CN104134644A (zh) 2014-11-05
JP2014203875A (ja) 2014-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160085738A (ko) 볼 본딩용 귀금속 희박 은 합금 와이어 및 그 제조 방법
CN102776408B (zh) 一种银合金丝及其制备方法
TWI587316B (zh) High temperature lead free solder alloy
JP5842068B2 (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
US8101123B2 (en) Composite alloy bonding wire and manufacturing method thereof
CN103295993B (zh) 用于半导体装置中的连接的铜-铂合金线
JP5546670B1 (ja) 超音波接合用コーティング銅ワイヤの構造
JP2006255762A (ja) 電子部品用線状はんだ
WO2021117698A1 (ja) 銅合金板、めっき皮膜付銅合金板及びこれらの製造方法
JP5417647B2 (ja) 複合銀ワイヤ
JP2017501879A (ja) 亜鉛系鉛フリーはんだ組成物
JP5682935B2 (ja) 超音波接合用純銅合金ワイヤの断面構造
KR20210080417A (ko) 팔라듐 피복 구리 본딩 와이어 및 그 제조 방법
KR20200086310A (ko) 볼 본딩용 귀금속 피복 은 와이어 및 그 제조 방법, 그리고 볼 본딩용 귀금속 피복 은 와이어를 사용한 반도체 장치 및 그 제조 방법
CN104164591B (zh) 耐腐蚀性铝合金接合线
JP2009114499A (ja) ボンディングワイヤ
TW201604981A (zh) 表面改質銀鈀合金線的結構
JP3986265B2 (ja) 電子・電気部品用銅合金材料
TW434324B (en) Copper alloy for electronic devices
CN103199072A (zh) 镀金铜钯合金单晶键合丝及其制造方法
JP3014673B2 (ja) 半導体装置用リードフレーム
JPH06112258A (ja) 半導体素子用ボンディング線
JPH06112255A (ja) 半導体素子用ボンディング線
KR101528446B1 (ko) 땜납 합금
JPH09116064A (ja) リードフレーム材

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
A107 Divisional application of patent