KR20160037049A - 은금 합금 본딩 와이어 - Google Patents

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alloy
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가즈히코 야스하라
나나코 마에다
쥰이치 오카자키
준 치바
웨이 첸
유키 안토쿠
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타나카 덴시 코오교오 카부시키가이샤
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    • H01L2924/2064—Length ranges larger or equal to 1 micron less than 100 microns

Abstract

본 발명은 고순도의 은금 합금 본딩 와이어이어도, 지금까지와 동일한 조성의 은금 합금의 것보다도, 수지 밀봉한 경우의 열충격성이 우수한 효과를 발휘하는 은금 합금 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 스풀에 권취된 은금 합금 본딩 와이어의 권취 및 풀림성이 좋은 은금 합금 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 은금 합금 본딩 와이어는, 은금 합금을 포함하는 본딩 와이어에 있어서, 질량 백분율로, 금(Au)을 10％ 이상 30％ 이하 포함하고, 칼슘(Ca)을 30ppm 이상 90ppm 이하 포함하고, 잔량부가, 상기 원소 이외의 금속 원소의 순도가 99.99％ 이상인 은(Ag)을 포함하는 합금이며, 상기 합금의 표층에 산소(O)와 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되고, 또한, 상기 표층 바로 아래의 층에 금 농화층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

은금 합금 본딩 와이어 {Ag-Au ALLOY BONDING WIRE}
본 발명은 반도체 장치에 사용되는 IC 칩 전극과 외부 리드 등의 기판의 접속에 적합한 은금 합금 본딩 와이어에 관한 것으로, 특히 고휘도 LED나 파워 반도체나 차량 탑재용 등의 고온 환경하에서 사용되는 은금 합금 본딩 와이어에 관한 것이다.
종래부터 IC, LSI 등의 반도체 장치의 IC 칩 전극과 외부 리드를 접속하기 위해 20∼50㎛ 정도의 선 직경의 본딩 와이어가 사용되고 있다. 본딩 와이어는, 일반적으로 전기 전도성이 우수한 금속인 순도 4N(99.99질량％)의 금 합금을 포함하는 세선이 주로 사용되고 있다. 금번의 반도체 실장품의 고밀도화, 소형화 및 박형화 등의 요구로부터, 금 합금 본딩 와이어의 선 직경은 25㎛ 이하, 나아가서는 20㎛ 이하라고 하는 바와 같이 세선화되는 경향이 강해지고 있다. 그리고, 저비용화의 요구로부터, 금 합금 본딩 와이어의 대체 재료로서 은 합금 본딩 와이어가 검토되어 왔다. 이 은 합금 본딩 와이어의 선 직경은, 금 합금보다도 굵으며, 일반적으로 30㎛ 전후이다.
일반적으로, 은금 합금 본딩 와이어도 금 합금 본딩 와이어와 동일한 본딩 방식으로 접합된다. 즉, 은금 합금 본딩 와이어와 상기 전극의 제1 접합에는 볼 접합이라고 불리는 방식이, 은금 합금 본딩 와이어와 상기 반도체용 회로 배선 기판 상의 배선의 제2 접합에는 웨지 접합이라고 불리는 방식이, 각각 사용된다.
제1 접합의 볼 접합에서는, 프리 에어 볼(FAB)에 의해 은금 합금 본딩 와이어의 선단에 아크 입열을 공급함으로써 해당 선단부를 용융시킨 후, 표면 장력을 이용하여 용융물을 응고시킴으로써 은금 합금 본딩 와이어의 선단에 초기 볼이라고 불리는 구를 형성시킨다. 그리고, 이 초기 볼과 상기 전극을 150∼300℃의 범위 내에서 가열하면서 초음파를 인가하여 압착함으로써 접합시킨다.
한편, 제2 접합의 웨지 접합에서는, 직접 은금 합금 본딩 와이어를 150∼300℃의 범위 내에서 가열하면서 초음파를 인가하여 일정 온도로 가열된 회로 배선 기판 상의 배선으로 압착함으로써 해당 배선 상에 접합시킨다. 그리고, 은금 합금 본딩 와이어를 전극이나 배선과 접합시킨 후, 열경화성의 에폭시 수지나 유기 실리콘 수지를 주입하고 나서 고체화하는, 소위 수지 몰드 공정을 거쳐, 반도체 소자는 패키지화된다.
지금까지 은금 합금을 포함하는 은금 합금 본딩 와이어는, 다양한 종류의 것이 개발되어 왔다. 예를 들어, 일본 특허 공개 평 11-288962호 공보(후술하는 특허문헌 1)에는, 「반도체 디바이스의 저비용화에 대응할 수 있는, 칩이나 외부 리드와의 접합 신뢰성이 높은, Ag 합금을 포함하는 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적(0005 단락)」으로 하여, 실시예의 No.20에 「Au:40.0중량％, Ca:0.0005중량％, Ge:0.0005중량％, Ag:잔량부」를 포함하는 Ag 합금을 용해 주조로 얻어진 주괴를 신선 가공한 은금 합금 본딩 와이어가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2009-33127호 공보(후술하는 특허문헌 2)에는, 은금 합금 「본딩 와이어를 제조하기 위해서는, 먼저 고순도의 Au 및 고순도의 Ag을 출발 원료로서 칭량한 후, 이들을 고진공하 또는 질소나 Ar 등의 불활성 분위기하에서 가열, 용해하고, 잉곳을 얻어, 그것을 최종적인 코어재의 직경까지 금속제의 다이스를 사용하여 신선하는 방법을 이용할 수 있다(0036 단락). …(중략)…, 상기 Ag 함유량을 55∼90질량％로 하면, 본딩 와이어의 전기 저항률이 저하되므로, 고속 응답성을 요구하는 디바이스에 본딩 와이어를 적용할 때에 적합하다. 또한, 이 범위의 Ag 함유량이라면, Au을 상당량 삭감할 수 있으므로, 앙등화하는 Au의 재료비를 억제할 수 있는 효과도, 아울러 얻어진다(0040 단락).」는 것이 개시되어 있다. 여기서, 금(Au)의 함유량이 높은 것은, 은(Ag)이 대기 중의 황(S)과 결합하여 황화물을 만들기 쉽기 때문에, 이 황화물의 형성을 방지하고자 하는 것이다.
그러나, 수지 밀봉한 은금 합금의 본딩 와이어는 금 합금의 본딩 와이어에 비해 내열충격성이 뒤떨어지기 때문에, 실용적인 반도체 패키지에는 아직 사용되고 있지 않았다. 특히, 고휘도 LED나 자동차용 등의 고온 반도체 용도에서는, 은금 합금의 본딩 와이어에 가해지는 열적 부하가 증대 경향이 있어, 내열충격성이 뒤떨어지는 은금 합금 본딩 와이어는 채용되고 있지 않았다. 즉, 은금 합금 본딩 와이어는 금 합금 본딩 와이어보다도 유기 실리콘 수지나 에폭시 수지 등의 몰드 수지와의 밀착성이 좋고, 이로 인해 몰드 수지의 신축에 추종하여 제1 접합의 볼 네크부 등이나 제2 접합의 접합 개소로부터 단선되는 과제가 있었다.
또한, 은금 합금 본딩 와이어는, 금 합금의 본딩 와이어와 마찬가지로, 연속 신선 후, 통상의 조질 열처리가 되어, 스풀에 권취된다. 그러나, 융점이 낮은 은금 합금 본딩 와이어에서도 고순도의 금(Au)과 은(Ag)을 사용하고 있기 때문에, 스풀에 권취된 와이어끼리가 서로 달라붙어 버린다고 하는 과제가 있었다.
일본 특허 공개 평 11-288962호 공보 일본 특허 공개 제2009-33127호 공보
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 고순도의 은금 합금 본딩 와이어이어도, 지금까지와 동일한 조성의 은금 합금의 것보다도, 수지 밀봉한 경우의 열충격성이 우수한 효과를 발휘하는 은금 합금 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 스풀에 권취된 은금 합금 본딩 와이어의 권취 및 풀림성이 좋은 은금 합금 본딩 와이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 은금 합금 본딩 와이어의 표면에 있어서의 산소와 칼슘(Ca)의 농화층에 의해, 본딩 와이어의 금속 노출면을 감소시킴으로써 본딩 와이어의 권취 및 풀림성, 및 몰드 수지와의 유동성을 향상시키고자 하는 것이다. 또한, 본 발명은 은금 합금 본딩 와이어의 표층 바로 아래의 층에 금 농화층을 형성함으로써 황(S)이나 산소의 침입을 방지하여, 종래와 동일한 본딩 와이어의 특성을 유지하고자 하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 은금 합금 본딩 와이어의 표면 특성으로서 은(Ag)이 금(Au)보다도 대기 중에서 용이하게 황(S)이나 미량의 할로겐 물질 등의 영향을 받기 쉬워, 화학적 변화를 일으키기 쉬운 특성을 이용하는 것으로 하였다. 구체적으로는, 은금 합금의 용해 주조 공정에 있어서 연속 주조 등에 의해 냉각 시간을 길게 하여 주조해 가면, 잉곳의 최외층에 은(Ag)의 농화층이 형성된다. 이 은(Ag)의 농화층은, 종래의 구리 주형이나 냉각한 카본 주형으로 주조한 은금 합금에서는 형성되지 않았다.
그리고, 이 은(Ag)의 농화층이 있으면, 은금 합금 중에 첨가된 미량의 칼슘(Ca)이 와이어 표면에 농화되는 것을 알 수 있었다. 즉, 잉곳 표면에 있는 칼슘(Ca)은 대기 중의 산소와 결합하여 산화칼슘으로서 고정된다. 계속해서, 은(Ag)의 농화층의 칼슘(Ca)이 대기 중의 산소에 끌어 당겨져 잉곳 표면에서 산화된다. 그렇게 하면, 은금 합금 내부로부터 은(Ag)의 농화층으로 새로운 칼슘(Ca)이 보충된다. 이들 반응이 반복되는 결과, 직경 축소된 와이어의 전체 표면에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 적층되어 가고, 합금의 표층에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되는 결과로 된다.
한편, 종래의 금 합금 표면에서는, 칼슘(Ca)은 표면 산화되지만, 금 합금 내부의 칼슘(Ca)은 산소가 진행되지 않아 내부 산화되지 않는다. 또한, 금 합금 중의 칼슘(Ca)은 금 매트릭스 중을 이동하지 않으므로, 종래의 금 합금 표면의 산화칼슘은 증가하지 않는다. 또한, 금(Au) 함유량이 적은 은 합금 내부에서는, 은 합금 중의 칼슘(Ca)은 은 매트릭스 중을 이동하지 않지만, 산소는 은 매트릭스를 투과하므로, 은 매트릭스 중의 칼슘(Ca)은 내부 산화되어, 고정된다. 즉, 표면 산화된 산화칼슘은 은 합금 표면에서 고정되고, 내부 산화된 산화칼슘은 은 매트릭스 내부에서 고정되어, 표면으로 이동하지 않는다. 그 결과, 은 합금 표면의 산화칼슘도 증가하지 않아, 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되는 일은 없다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 청구항 1에 기재된 은금 합금 본딩 와이어는, 은금 합금을 포함하는 본딩 와이어에 있어서, 질량 백분율로, 금(Au)을 10％ 이상 30％ 이하 포함하고, 칼슘(Ca)을 30ppm 이상 90ppm 이하 포함하고, 잔량부가, 상기 원소 이외의 금속 원소의 순도가 99.99％ 이상인 은(Ag)을 포함하는 합금이며, 상기 합금의 표층에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되고, 또한, 상기 표층 바로 아래의 층에 금 농화층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본딩 와이어의 루프 특성이나 리닝 등의 일반적인 기계적 특성은, 본딩 와이어의 선 직경의 3승에 비례한다. 따라서, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 은금 합금의 성분 조성을 상기한 바와 같이 정하고, 강인한 본딩 와이어로 되도록 선택하였다. 한편, 몰드 수지와의 밀착성 또는 유동성은, 선 직경의 2승에 비례함과 함께 와이어의 표면 성상에도 크게 의존하므로, 상기한 바와 같은 구성으로 하였다.
본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어는, LED 등의 패키지용 은금 합금 본딩 와이어로서 적합한 것으로, 수지 밀봉한 경우의 열충격성이 우수한 효과를 발휘한다. 또한, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어는, 고온 방치 후이어도 스풀로부터의 권취 및 풀림성이 우수한 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 본딩 와이어에 있어서의 깊이 방향의 오제이 분석 결과이다.
도 2는 본딩 와이어의 양호한 권취 및 풀림성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본딩 와이어의 양호하지 않은 권취 및 풀림성을 도시하는 도면이다.
본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 상기 금(Au)의 질량 백분율이 15％ 이상 25％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 18％ 이상 23％ 이하이다.
또한, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 상기 표층 바로 위의 층에 카본층이 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 상기 금 농화층의 금(Au) 함유량이 상기 표층의 금(Au) 함유량보다도 10％ 이상 많은 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 상기 표층이 10㎚ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 있어서, 그 선 직경은 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 25㎛ 이하이다. LED 등의 용도에 맞추어 은금 합금 본딩 와이어의 선 직경을 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 관한 은금 합금 본딩 와이어에 사용하는 원료의 은(Ag) 및 금(Au)은 전기 비저항의 상승이나 용해 주조 후의 산화성 개재물의 저감을 도모하는 목적을 위해, 순도 99.99질량％ 이상의 고순도의 은(Ag) 및 금(Au)을 사용하는 것이 필요하다. 이 때문에 금(Au) 및 칼슘(Ca) 이외의 금속 원소의 순도가 99.99％ 이상인 은(Ag)을 포함하는 합금으로 하였다.
또한, 순도 99.999질량％ 이상의 고순도의 은(Ag) 및 금(Au)을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 보다 고순도의 은(Ag) 및 금(Au)을 사용한 은금 합금을 연속 주조 등 하면, 은금 합금 본딩 와이어의 표면에 10㎚ 전후의 은 농화층이 형성되기 쉬워진다. 한편, 통상의 구리 주형이나 수냉한 카본 주형으로 잉곳을 제작하면, 잉곳이 급냉되어 있기 때문에, 은금 합금 본딩 와이어의 표면에 10㎚ 전후의 은 농화층은 형성되지 않는다.
금(Au)은, 은금 합금 본딩 와이어의 내황화성을 향상시키는 원소이며, 10질량％ 이상으로 은금 합금 본딩 와이어의 황화를 방지할 수 있다. 한편, 금(Au)의 함유량을 증가시켜 가면, 은금 합금 본딩 와이어의 전기 저항을 상승시킨다. 금(Au)을 10％ 이상 30％ 이하 포함하는 은금 합금 본딩 와이어에서는, 표층 바로 아래의 층에 금 농화층이 형성되고, 여기에서 황(S)이나 산소의 침입이 멈추는 것을 알 수 있었다. 표층과 금 농화층의 사이에 전지가 형성되어 있는 것이라고 생각된다. 따라서, 금(Au)을 10％ 이상 30％ 이하로 하고, 실용적인 관점에서 15％ 이상 25％ 이하가 바람직하고, 18％ 이상 23％ 이하가 보다 바람직한 것으로 하였다.
첨가 원소로서 칼슘(Ca)을 선택한 것은, 은(Ag)의 농화층이 있으면, 칼슘(Ca)이 대기 중의 산소와 반응하여 은금 합금 본딩 와이어의 표면에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되기 때문이다. 칼슘(Ca)은 금 본딩 와이어에서는 주지의 첨가 원소이지만, 상술한 바와 같이, 금 매트릭스 중의 칼슘(Ca)이 대기 중의 산소와 반응하는 일은 없다. 마찬가지로, 은 매트릭스 중의 칼슘(Ca)은 매트릭스 내에서 내부 산화되지만, 표층에 농화층을 형성하는 일은 없다.
본 발명의 은금 합금 본딩 와이어의 표면에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 존재하는 것은, 표층 바로 위의 층에 카본층이 존재하는 것에 의해 확인된다. 즉, 본 발명의 은금 합금 본딩 와이어를 계면 활성제의 희박 용액에 침지한 후 수세해도 카본층이 검출된다. 그러나, 순도 99.999질량％의 순금 합금 본딩 와이어나 순도 99.999질량％의 은 합금 본딩 와이어를 마찬가지로, 계면 활성제의 희박 용액에 침지한 후 수세해도 카본층은 검출되지 않는다. 이것은, 산소와 칼슘(Ca)의 농화층에 의해 카본층이 연결 고정되어 있는 것을 시사한다. 한편, 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 존재하는 것은, 본딩 와이어의 루프 특성이나 리닝 등의 일반적인 기계적 특성을 저해하게 되므로, 상기 표층이 10㎚ 미만인 것이 바람직하다.
칼슘(Ca)의 함유량을 30ppm 이상 90ppm 이하로 한 것은, 은금 합금 본딩 와이어의 선 직경이 20㎛ 이하로 가늘어져도, 몰드 후의 열충격 시험에서 와이어 박리가 일어나지 않도록 하기 위함이다. 와이어 박리가 일어나지 않도록 하기 위해서는, 와이어 표면에 어느 정도의 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 필요하고, 적어도 칼슘(Ca)의 함유량을 30ppm 이상으로 하는 것이 필요하다. 한편, 칼슘(Ca)의 함유량이 90ppm을 초과하면, 본딩 와이어 자체가 단단해지기 때문에 세선화 공정에서 단선되기 쉬워진다. 칼슘(Ca)의 함유량은 40ppm 이상 60ppm 이하인 것이 바람직하다.
또한, 은금 합금 본딩 와이어의 선 직경은, 단선을 피하기 위해 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 25㎛ 이하이다.
[실시예]
이하, 실시예에 대해 설명한다.
은금 합금 본딩 와이어의 원재료로서, 순도가 99.999질량％ 이상이라고 하는 고순도의 은(Ag) 및 금(Au)을 준비하였다. 표 1의 좌측란에 나타내는 바와 같이, 미리 조성을 조정하고 나서 불활성 분위기 중에서 용해하고, 그 용탕을 그대로 연속 주조하고, 직경 10㎜의 은금 합금 조선을 얻었다.
그 후, 이들 은금 합금 조선을 대기 중에서 신선을 행하여 소정의 직경 2㎜까지 신선하여 600℃의 중간 열처리를 하였다. 이들 와이어 중 실시예 1의 와이어에 대해, 또한 습식의 연속 신선으로 직경 25㎛까지 신선하여 500℃의 조질 열처리를 하였다. 이 와이어의 표층으로부터 중심 방향으로의 깊이 방향의 오제이 분석을 하였다. 분석 장치는, 영국 VG 사이언티픽사제 주사형 오제이 전자 현미경 MICROLAB-310D를 사용하고, 가속 전압 10㎸ 및 시료 전류 20㎁로 행하였다. 그 결과는 도 1과 같이 되었다.
도 1로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1의 와이어는, 약 8㎚까지의 깊이에 카본층이 존재하고, 대기 중의 황(S)이 표면에 부착되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 산소도 검출되어 있는 점에서, 은금 합금 중의 칼슘(Ca)이 산화물을 형성하고 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 약 8㎚의 부분의 금(Au)의 농화층의 최대의 부분에서 황(S) 및 산소의 침입이 멈추어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 금(Au)과 은(Ag)의 곡선을 상세하게 검토한 바, 표면의 금(Au)과 은(Ag)의 비율(원자％)은 약 25㎚ 이후의 금(Au)과 은(Ag)의 비율(원자％)과 동일한 것을 알 수 있었다.
또한, 동 장치를 사용하여 상기 와이어의 최표면으로부터 깊이 방향으로 매분 18㎚로 에칭을 하여 은(Ag)의 정성 분석한 바, 도 1과 동일한 결과이었다.
한편, 상술한 직경 약 2㎜의 은금 합금 조선으로부터 대기 중에서 습식의 연속 신선을 행하고, 표 1의 실시예 1∼6까지의 와이어에 대해, 소정의 직경 20㎛까지 신선하고, 500℃의 조질 열처리를 행함으로써, 연신율을 4％로 하는 은금 합금 본딩 와이어를 얻었다.
이렇게 하여 제작한 은금 합금 본딩 와이어에 대해 와이어의 권취 및 풀림성과 몰드 수지와의 밀착성을 다음과 같이 평가하였다. 그 평가 결과를 표 1의 우측란에 나타낸다.
와이어의 권취 및 풀림 시험:
표 1에 좌측란에 나타내는 조성의 본딩 와이어를 스풀(직경 50㎜)에 권취하고, 스풀을 매분 9회전의 회전 속도로 15분간 회전시키면서 30㎝의 높이로부터 본딩 와이어를 늘어뜨려 본딩 와이어를 감아 풀고, 본딩 와이어가 조출되는 위치에 의해 본딩 와이어의 권취 및 풀림성을 평가하였다. 즉, 스풀로부터 본딩 와이어(1)가 조출되는 위치(2)가 도 2와 같이 A의 영역이라면 양호(○), 도 3과 같이 B 영역 이하 D 영역까지의 영역이라면 불량(×)으로 평가하였다. 각 평가 수준에 대해서는 N수 5의 평가를 행하였다.
몰드 수지와의 밀착성 평가 시험:
20개의 다리를 갖는 은(Ag) 도금된 Fe-Ni 합금제 리드 프레임에 모의 반도체의 Al 패드를 탑재하고, 주식회사 신카와제의 범용 본딩 장치(모델:UTC-1000형)를 사용하여 표 1의 좌측란의 합금 조성의 본딩 와이어에 대해 FAB 본딩을 행하였다. 40㎛의 용융 볼에 의해 압착 직경 50㎛로 되도록 제1 볼 본딩을 행하고, 소정의 루프를 그려서 기판 온도 150℃, 초음파 출력 0.25W, 10밀리초로 초음파 접합의 제2 접합을 행하였다. 계속해서, 모의 반도체 칩과 리드 프레임을 시판되고 있는 LED용 실리콘 수지로 충전하였다. 이 수지 몰드한 상태에서 150℃/-55℃의 열 사이클 시험을 1000사이클 행한 후에, 몰드 수지를 개봉하고, 제2 접합의 박리를 관찰하였다. 표 1의 우측란에서 얻어진 박리율은, N수＝200개이고, ◎는 0％, ○는 1％ 이하, △는 1％ 이상 3％ 미만을 각각 나타낸다.
Figure pat00001
[비교예 1∼2]
표 1의 좌측란에, 실시예와 금(Au) 및 칼슘(Ca)의 성분 조성이 벗어나는 비교예의 각 조성을 나타낸다. 비교예의 은금 합금 극세선은, 실시예와 마찬가지 하여, 선 직경이 15㎛인 곳에서 최종 열처리를 하여 연신율을 4％로 조정하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. 그 결과를 표 1의 우측란에 나타낸다. 비교예 1 및 비교예 2의 파단된 부분은, 볼 네크부 및 볼 네크부와 재결정되어 있지 않은 부분의 경계 부근에서 관찰되었지만, 제2 접합의 접합 개소도 파단될 가능성이 높았다.
상기한 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 은금 합금 본딩 와이어는, 성분 조성이 소정의 범위 내에 있으면, 고온의 연신율이 우수하고, 반복 열 사이클이 가혹한 환경하에서도 만족스러운 효과가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 본딩 와이어의 권취 및 풀림성에 있어서도 우수한 효과가 얻어지고 있다.
본 발명의 은금 합금 본딩 와이어는, 반복의 열 사이클을 받는 분야, 예를 들어 발광 다이오드나 플립 칩 패키지, 납 프리 땜납을 적용한 디바이스 등의 본딩 와이어에 사용된다. 또한, 상기 적용 디바이스를 포함하는 가혹한 열충격을 받는 분야, 예를 들어 열전 기기용이나 차량 탑재 기판 반도체용 등에 있어서의 본딩 와이어에 사용된다. 따라서, 반도체 기기의 제조 기술의 분야에 공헌하는 바 크다.
1 : 본딩 와이어
2 : 와이어가 조출되는 위치

Claims (5)

  1. 은금 합금을 포함하는 본딩 와이어에 있어서, 질량 백분율로, 금(Au)을 10％ 이상 30％ 이하 포함하고, 칼슘(Ca)을 30ppm 이상 90ppm 이하 포함하고, 잔량부가, 상기 원소 이외의 금속 원소의 순도가 99.99％ 이상인 은(Ag)을 포함하는 합금이며, 상기 합금의 표층에 산소와 칼슘(Ca)의 농화층이 형성되고, 또한, 상기 표층 바로 아래의 층에 금 농화층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 은금 합금 본딩 와이어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금(Au)의 질량 백분율이 15％ 이상 25％ 이하인 것을 특징으로 하는, 은금 합금 본딩 와이어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표층 바로 위의 층에 카본층이 존재하는 것을 특징으로 하는, 은금 합금 본딩 와이어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금 농화층의 금(Au) 함유량이 상기 표층의 금(Au) 함유량보다도 10％ 이상 많은 것을 특징으로 하는, 은금 합금 본딩 와이어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 표층이 10㎚ 미만인 것을 특징으로 하는, 은금 합금 본딩 와이어.
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