WO1994024323A1 - Gold-alloy bonding wire - Google Patents

Gold-alloy bonding wire Download PDF

Info

Publication number
WO1994024323A1
WO1994024323A1 PCT/JP1994/000660 JP9400660W WO9424323A1 WO 1994024323 A1 WO1994024323 A1 WO 1994024323A1 JP 9400660 W JP9400660 W JP 9400660W WO 9424323 A1 WO9424323 A1 WO 9424323A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wire
gold
ppm
bonding
weight
Prior art date
Application number
PCT/JP1994/000660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Osamu Kitamura
Original Assignee
Nippon Steel Corporation
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 Nippon Steel Corporation filed Critical Nippon Steel Corporation
Priority to US09/051,463 priority Critical patent/US5989364A/en
Priority to KR1019940704660A priority patent/KR0139246B1/ko
Publication of WO1994024323A1 publication Critical patent/WO1994024323A1/ja
Priority to KR1019940704660A priority patent/KR950702255A/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
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C5/00—Alloys based on noble metals
    • C22C5/02—Alloys based on gold
    • 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
    • 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
    • H01L2224/44—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
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • 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
    • H01L2924/01006—Carbon [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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • 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
    • H01L2924/01021—Scandium [Sc]
    • 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
    • H01L2924/01027—Cobalt [Co]
    • 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
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • 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
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • 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
    • H01L2924/01032—Germanium [Ge]
    • 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
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01049—Indium [In]
    • 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
    • H01L2924/01057—Lanthanum [La]
    • 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
    • H01L2924/01058—Cerium [Ce]
    • 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
    • H01L2924/01066—Dysprosium [Dy]
    • 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
    • H01L2924/0107—Ytterbium [Yb]
    • 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
    • H01L2924/01075—Rhenium [Re]
    • 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
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • 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
    • H01L2924/011—Groups of the periodic table
    • H01L2924/01105—Rare earth metals
    • 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
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • 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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20752—Diameter ranges larger or equal to 20 microns less than 30 microns

Definitions

  • the present invention relates to a gold alloy thin wire used to connect an electrode on a semiconductor element to an external lead, and more particularly, to a bonding gold alloy that improves bonding strength and prevents a decrease in loop height. Regarding thin lines. Background art
  • a gold alloy thin wire has been mainly used as a bonding wire for connecting between an electrode on a semiconductor element and an external lead because of reliability such as electric conductivity and corrosion resistance.
  • Thermo-compression bonding is a typical technique for bonding gold alloy wires.
  • the tip of a gold alloy thin wire is heated and melted with an electric torch, a ball is formed by surface tension, and then the pole is applied to the electrode on the semiconductor element heated at 150 to 300 ° C.
  • This is a method in which, after crimping the parts and applying ultrasonic vibration to join them, the connection with the lead side is further performed by ultrasonic crimping.
  • a bonding wire having a long recrystallized region length has a high loop height and a short recrystallized region length has a reduced loop height.
  • the conventional loop height cannot be secured unless the amount of alloying elements in the gold alloy that controls recrystallization of the bonding wire is reduced and the recrystallization region is increased by reducing the size of the ball.
  • the element that controls recrystallization is also an element that improves the mechanical strength of the wire, and reducing the amount of alloying elements in the gold alloy leads to lowering the mechanical strength of the wire .
  • the decrease in loop height is also caused by the thinning of the bonding wire.
  • the ball diameter is set to a constant value of 2.5 to 3.0 times the wire diameter, so when the wire diameter is reduced, the ball diameter is reduced.
  • the thinning of the bonding wire results in a decrease in the loop height.
  • these gold bonding wires tend to have a lower loop height after bonding because the content of alloying elements is increased to prevent coarsening of the crystal grains directly above the ball. There is.
  • the loop height is high, the mechanical strength of the wire is lower than other component systems, and the wire flow after resin sealing is large.
  • the loop height is controlled by controlling the loop shape of the bonder, but the time required for bonding becomes longer, so there is some problem in productivity.
  • the gold alloy thin wire with a high loop height and the purpose of preventing coarsening of crystal grains directly above the ball is still insufficient with the current bonding wire, and is a gold alloy thin wire with a high loop height and A gold alloy thin wire for bonding with high bonding strength and high reliability is desired.
  • the inventor of the present invention has studied the various types of bonding gold alloy thin wires proposed in the past, and has found the following facts.
  • these fine gold alloy wires for bonding have higher tensile strength than high-purity gold wires that do not contain a specific additive element, but are required to form high loops.
  • An object of the present invention is to provide a gold alloy thin wire for bonding which has a high loop even when the ball diameter is reduced or the wire diameter is reduced with the same wire diameter, the bonding strength is large, and the wire flow is small. And
  • the present inventor increases the tensile strength in order to solve the above-mentioned problems.
  • the additive element that can secure a high loop height without excessively increasing the heat resistance or recrystallization temperature. I have been studying.
  • a bonding wire composed of a gold alloy containing scandium, beryllium, and indium as alloy components. Furthermore, in addition to scandium, beryllium and indium, trace amounts of lithium, yttrium and rare earth elements or germanium can be added to enhance the desired effect. It has been found that the inclusion of silver, copper, and palladium in these components has an effect of improving the bonding property between the electrode on the semiconductor element and the gold alloy thin wire as compared with the conventional case.
  • a first group of elements consisting of 2 to 10 ppm by weight of scandium, 3 to 20 ppm by weight of beryllium, and 2 to 50 ppm by weight of indium, with the balance being gold and unavoidable impurities
  • a fine gold alloy wire for bonding comprising:
  • a gold alloy fine wire for bonding comprising copper of up to 40 weight parts per million and the balance consisting of gold and unavoidable impurities.
  • the gold used in the present invention contains at least 99.995% by weight of gold with a purity of at least 9%, and the balance consists of unavoidable impurities. If the purity is less than 99.995% by weight, the effect of the alloying element cannot be sufficiently exerted, particularly in the range where the content of the alloying element is small, due to the influence of impurities contained therein.
  • Scandium has a relatively large solid solution limit in gold and has an effect of raising the recrystallization temperature conventionally, but its effect is weaker than calcium, and the above effects can be sufficiently achieved by adding it alone. I can't show it.
  • the combined addition of scandium and beryllium and indium in high-purity gold increases the strength of the ball neck portion, improves the pull strength, and forms a high loop. It has become possible. This is because, due to the coexistence of the three elements scandium, beryllium and indium, the variation in the size of the recrystallized grains due to the thermal influence during ball formation is smaller than that of the conventional gold alloy fine wire.
  • the interaction of the three elements described above in the pure gold homogenizes the solid solution state, and the recrystallized grains are formed by heat addition during bonding. It is considered to suppress the growth.
  • the Young's modulus can be improved, and this effect can reduce the flow of bonding wires during resin sealing. It has been found that the improvement of the Young's modulus is not only effected by the inclusion of scandium but also further increased by the combined addition of indium and beryllium. However, the effect varies depending on the content ratio of these three elements. The reason is thought to be due to the difference in texture due to the strength of the interaction between the three elements, but the details are unknown. The improvement in Young's modulus is also recognized by the inclusion of the rare earth elements described below, but when the above three elements are added, the effect is further increased, and the flow of wire tends to decrease, resulting in the bonding wire The flow was found to be significantly reduced.
  • the scandium content is less than 2 weight parts per million, recrystallized grains generated by heat input during ball formation are a mixture of fine grains and coarse grains, resulting in large fluctuations in pull strength. Also, if the scandium content exceeds 10 weight ppm, the loop height will be reduced even if beryllium and indium described below are contained, and a strong oxide will form on the ball surface during ball formation. It is formed on the surface, and shrinkage holes are easily formed at the tip of the ball, reducing the seal strength or reducing long-term reliability.
  • the alloy composition of the present invention desirably has a weight of 10 wt ppm or less. Therefore, the range of scandium addition is set in the range of 2 to 10 wt ppm.
  • beryllium is an element that improves the room-temperature strength of gold wires due to work hardening during drawing.
  • scandium when scandium is contained, this effect is not effective at less than 3 wt ppm. Sufficient and large variation.
  • oxidation during ball formation A strong oxide is generated on the ball surface on the entire surface of the ball, reducing the joint interface area between the ball and the electrode, thereby lowering the joint strength (shear strength).
  • the hardness of the ball increases with an increase in the amount of addition, and the load required to secure sufficient bonding with the electrode increases, which may cause a crack in the semiconductor element below the electrode. Therefore, the amount of beryllium added was set in the range of 3 to 20 weight ppm.
  • Indium is known to have the effect of enlarging the recrystallized region during ball formation and increasing the loop height.However, when scandium is contained, its effect is not sufficient if it is less than 2 wt. If the weight exceeds 50 weight ppm, recrystallization coarsens immediately above the ball, and cracks and other defects occur directly above the ball when controlling the loop shape during bonding.2 to 50 ppm by weight Range.
  • the purpose of adding the second group of elements after calcium is to prevent the reduction of the mechanical strength of the gold alloy fine wire during the thinning, to prevent the recrystallized grains in the ball neck portion from becoming coarse, and if the wire diameter is the same. Is added for the purpose of improving the mechanical strength of the gold alloy fine wire.
  • adding a large amount of this second group element increases the heat resistance of the gold alloy thin wire and shortens the recrystallization length during ball formation, so the upper limit for securing a high loop Exists.
  • Calcium, yttrium, and rare earth elements are known as elements that improve heat resistance in relatively small amounts, but when their content is less than 1 weight ppm, the local mechanical properties of the wire There is a large variation in properties and there is a quality problem.
  • the addition of a small amount also improves the Young's modulus of the fine gold alloy wire by about 1,000 to 2,000 kgZmm 2 as compared with the pure gold wire.
  • the improvement of the Young's modulus of gold alloy thin wires is to reduce the wire flow after encapsulation.
  • the conventional high-loop gold alloy thin wires are expected to improve the Young's modulus as a result of relatively limited alloy addition. Because it was not possible, the point where the wire flow after sealing was large can also be improved.
  • Germanium is known to have an effect of improving the room temperature strength, and is contained for the purpose of preventing the strength from decreasing due to thinning and the like. If the content is less than 10 weight ppm, the effect of increasing the strength is small, and if it exceeds 50 weight ppm, the heat resistance is degraded.Therefore, the addition amount is 10 to 50 weight ppm. Range. It is also effective in the coexistence of germanium with calcium, yttrium and rare earth elements.
  • a gold alloy having the chemical composition shown in Table 1 was melt-formed in a high-frequency vacuum melting furnace using a predetermined amount of the mother alloy obtained in this manner and electrolytic gold having a gold purity of 99.995% by weight or more. After channel rolling, the wire was drawn at room temperature to obtain a gold alloy thin wire with a final wire diameter of 25 m ⁇ . This gold alloy wire was continuously annealed in the air atmosphere to adjust the elongation value of the gold alloy wire to about 4%.
  • the loop height is measured by measuring the distance between the top of the loop formed after bonding the electrode on the semiconductor element and the external lead with a gold alloy thin wire and the electrode surface of the semiconductor element using an optical microscope to 100 loops. The average value was defined as the loop height.
  • the bonding strength is determined by fixing the lead frame after high-speed dynamic bonding and the semiconductor element to be measured with a jig, and then pulling the central part of the bonded gold alloy ponged wire after bonding.
  • the pull strength to be measured and the variation thereof were evaluated.
  • the jig was moved in parallel with the semiconductor device at a position 3 micron above the electrode of the fixed semiconductor device, and the gold ball bonded to the electrode was sheared and fractured. Judgment was made based on the measured shear strength and the results of its variation.
  • the wire flow rate after resin encapsulation can be measured by using a commercially available sealing resin of the same lot, mounting a lead frame that has been bonded to a mold heated to 175 ° C, sealing, and sealing.
  • the maximum deflection length of each wire was measured using an X-ray transmission device, and the ratio to the bonding span distance of each wire was determined. The average value was evaluated.
  • the shape of the ball is determined by observing a gold alloy ball obtained by arc discharge using an electric torch of a high-speed automatic bonder with a scanning electron microscope. Those with the possibility of not being able to be joined with a good shape were evaluated with X, and those that could be joined well were evaluated with ⁇ .
  • Table 1 shows the evaluation results of the gold alloy thin wires manufactured using the constituent components of the present invention
  • Table 2 shows the evaluation results of the gold alloy thin wires containing the added amount deviating from the components of the present invention. From the past experience, in the case of gold alloy thin wires, the pull strength tends to decrease as the loop height decreases, and the results in Tables 1 and 2 have the same tendency.
  • the pull strength is 5 gf or more, the reliability of the semiconductor device can be ensured.However, a comparison of the pull strength of gold alloy wires with almost the same loop height shows that the pull strength in Table 1 is Also shows 5 gf or more, and the value is larger than the value in Table 2, and the variation is small.
  • the shear strength is normally 50 g or more for a 25 m gold alloy wire.
  • Table 1 all satisfy the value of 50 g or more, but in the case of Table 2, the value may be 50 g or less, which is insufficient as a fine gold alloy wire for bonding.
  • Table 2 in which an excess amount exceeding the range of the present invention was added, the shear strength decreased and the variation increased.
  • the components within the scope of the present invention in Table 1 all formed normal balls, but the components in Table 2 showed shrinkage holes, excessive surface oxides, and true spheres at the ball tip. There are things that become abnormal balls, such as those that do not.
  • the room-temperature breaking strength at 4% elongation exceeded ll gf. Even if the wire was thinned from 25 m ⁇ to 23 m ⁇ in this state, it had sufficient strength, The height is in excess of 200 m for most, which is sufficient to ensure high loop, high strength and low wire flow.
  • the gold alloy thin wire of the present invention has a small loop height variation, a high bonding strength and a small variation, a small wire flow after resin encapsulation, and all ball shapes are normal and stable. Bonding is possible, and the same effect was obtained even when the wire diameter was set to 20 to 30 m. Therefore, it has industrially useful characteristics.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Description

明 細 書 ボンディ ング用金合金細線 技術分野
本発明は、 半導体素子上の電極と外部リ一ドとを接続するために 利用する金合金細線に関し、 より詳しく は接合強度を向上せしめ、 かつループ高さの低下を防止せしめるボンディ ング用金合金細線に 関する。 背景技術
従来、 半導体素子上の電極と外部リ一ドとの間を接続するボンデ イ ング線としては、 電気伝導性、 耐食性等の信頼性から金合金細線 が主として使用されている。
金合金細線をボンディ ングする技術としては、 熱圧着法が代表的 方法である。 熱圧着法は、 金合金細線の先端部分を電気トーチで加 熱溶融し、 表面張力によりボールを形成させた後に、 1 50〜300 °C の範囲内で加熱した半導体素子上の電極にこのポール部を圧着し超 音波振動を付加し接合せしめた後に、 さらにリ一ド側との接続を超 音波圧着接合で行う方法である。
近年、 半導体素子の集積度の向上に伴って半導体素子上の電極数 が増加している。 半導体装置の小型化には、 電極面積の低減や電極 間距離の短ピッチ化を図るためにボンディ ングワイヤとしては、 ボ 一ル径の小型化あるいは細線化の必要が生じている。 ボール径の小 型化は、 ボール形成時の電気トーチからのボンディ ングワイヤへの 入熱量が少なくなり、 この入熱量の減少によってボール形成時に生 成されるワイヤの再結晶領域長さが短くなる。 ワイヤの再結晶領域 長さとループ高さとは密接な関係があり、 再結晶領域長さが長いボ ンディ ングワイヤではループ高さが高く、 再結晶領域長さが短い場 合には、 ループ高さが低く なる現象が知られている。 したがって、 ボ一ルの小型化によって、 ボンディ ングワイヤの再結晶を制御する 金合金中の合金元素量を低減し、 再結晶領域を増大させない限り、 従来のループ高さを確保できなくなる。 一般的に再結晶を制御する 元素は、 ワイヤの機械的強度を向上させる元素でもあり、 金合金中 の合金元素量を低減することは、 ワイヤの機械的強度をも低下させ るこ とにつながる。
ループ高さの低下は、 ボンディ ングワイヤの細線化によっても生 じる。 すなわち、 通常の場合にはボール径をワイヤ線径の 2. 5〜3. 0 倍の間の一定値にしていることから、 線径を細く した場合にはボ— ル径を小さ く したのと同じ効果を生じるために、 ボンディ ングワイ ャの細線化はループ高さの低下をもたらす。
ボールの小型化、 あるいはボンディ ングワイヤの紬線化は、 ルー プ高さの低下から、 半導体素子とボンディ ングワイヤとの接触ゃリ — ドフ レームのアイラン ドとの接触による半導体装置の不良を起こ す欠陥、 ループ高さが低下することによるプル強度の低下、 あるい は半導体素子の樹脂封止時に樹脂の流動抵抗によるワイヤ変形によ つて生じるワイヤ流れによるボンディ ングワイヤ間の接触等といつ た半導体装置の信頼性ゃ歩留りを低下させる原因となる。
これらの欠陥を防止するには、 上述の再結晶領域を制御する元素 の含有量を少なくすることで対応するのが一般的であるが、 機械的 強度の低下や、 ボール形成時のボール直上部の再結晶粒が粗大化し やすくなり、 ボンディ ング後の運搬等で発生する振動によって簡単 にボール直上部が断線しやすくなり、 半導体装置の信頼性、 生産歩 留りの低下の原因になる。 このような現象に対応すベく各種の金合金細線が提唱されている 例えば、 カルシュゥムを 5〜 1 0 0重量 p pm を含有してなる金ボン ディ ングワイヤ （特開昭 53— 1 05968号公報） 、 カルシュゥ厶を 3〜 5重量 p pm とベリ リ ュウ厶を 1〜 8重量 p pm およびノまたはゲルマ 二ユウムを 5〜 5 0重量 p pm とを含む金ボンディ ングワイヤ （特開 昭 53— 1 1 2060号公報） 、 ベリ リ ュウムを 1〜 8重量 p pm 含有してな る金ボンディ ングワイヤ （特開昭 53— 1 1 2059号公報） 等がある。 し かしながら、 これらの金ボンディ ングワイヤでは、 ボール直上部の 結晶粒の粗大化を防止するために、 合金元素の含有量が多く なるこ とから、 ボンディ ング後のループ高さが低くなる傾向がある。 また 、 ベリ リ ュウム単独の添加では、 ループ高さは高いものの、 ワイヤ の機械的強度が他の成分系に比べて低いこと、 樹脂封止後のワイヤ 流れが大きい欠点がある。
ループ高さの制御は、 現状ではボンダ一のループ形状制御でルー プ高さを確保しているが、 ボンディ ングに要する時間が長くなるこ とから、 生産性に多少問題がある。 ループ高さが高く、 かつボール 直上部の結晶粒の粗大化を防止する目的の金合金細線は、 現状のボ ンディ ングワイヤではいまだ不充分であり、 ループ高さの高い金合 金細線でかつ、 接合強度の大なる高信頼性を有するボンディ ング用 金合金細線が望まれている。
本発明者は、 これらの従来提案された種々のボンディ ング用金合 金細線について検討した結果、 次の事実を見出した。 すなわち、 こ れらのボンディ ング用金合金細線は、 特定の添加元素を含まない高 純度金線に較べて高い引張強度は有しているものの、 高ループを形 成させる必要のある場合には、 含有せしめる元素量を軽減させる必 要があり、 その結果として引張強度が不足気味になり、 ボール直上 部の再結晶粒の粗大化が起きやすく、 結果としてボンディ ング時に ボ一ルネッ ク部の損傷を起こ しゃすくなる欠点を有している。 また ワイヤ径の細線化には、 断面積の減少に伴い引張強度が不足する傾 向にあり、 引張強度を確保するためには含有元素量を増大させて対 応ぜざるを得ず、 結果として、 ループ高さを確保できない状況にあ
発明の開示
本発明は、 同一線径でボール径の小型化、 あるいは細線化に際し ても高ループを確保し、 かつ接合強度が大で、 なおかつワイヤ流れ の少ないボンディ ング用金合金細線を提供することを目的とする。 本発明者は前述した問題点の解消のため、 引張強度を高くするが. 耐熱性もしく は再結晶温度を過剰に高くせずに、 高いループ高さを 確保するのが可能な添加元素について研究を重ねてきた。
その結果、 スカンジユウムとベリ リ ュウムおよびインジユウムを 合金成分とする金合金からなるボンディ ングワイヤを見いだした。 さ らにスカ ンジユウムとベリ リ ユウムおよびィ ンジユウ厶の他に、 微量の力ルシユウム、 イ ッ ト リ ュウ厶および希土類元素を、 あるい はゲルマ二ユウムを加えることによって目的の効果を高めるこ とが できること、 これらの成分に銀、 銅およびパラジュゥ厶を含有させ ると、 半導体素子上の電極と金合金細線との接合性を従来より高め る効果があることを見いだした。
すなわち、 本発明は、
( 1 ) 2〜 1 0重量 ppm のスカ ンジユウム、 3〜 2 0重量 卩111 の ベリ リ ュウム、 および 2〜 5 0重量 ppm のイ ンジユウムから成る第 一群の元素と、 金および不可避不純物から成る残部とから成ること を特徴とするボンディ ング用金合金細線、
( 2 ) 上記第一群の元素と、 1〜 5重量 ppm のカルシュゥム、 1 〜 5重量 p pm のイ ッ ト リ ュウム、 1〜 5重量 p pm の少なく とも一種 の希土類元素、 および 1 0〜 5 0重量 p pm のゲルマ二ユウ厶から成 る第二群から選択された少なく とも一種の元素と、 金および不可避 不純物から成る残部とから成ることを特徴とするボンディ ング用金 合金細線、 および
( 3 ) 上記第一群および上記第二群のうちの少なく とも一つの群 の元素と、 5〜 5 0重量 p pm の銀と、 5〜 3 0重量 p pm のパラ ジュ ゥ厶と、 5〜 4 0重量 p pm の銅と、 金および不可避不純物から成る 残部とから成ることを特徴とするボンディ ング用金合金細線を提供 する。
以下、 本発明の構成についてさらに説明する。
本発明で使用する金は、 純度が少なく とも 99. 995重量％以上の金 を含有し、 残部が不可避不純物からなるものである。 純度が 99. 995 重量％未満の場合には、 特に合金元素の含有量の少ない範囲でその 含有する不純物の影響を受け、 合金元素による効果が充分に発揮で きない。
スカンジユウムは、 金中への固溶限界が比較的大であり、 従来か ら再結晶温度を高くする効果があるものの、 その効果はカルシユウ 厶に比べて弱く、 単独添加では上述の効果を充分に発揮できない。 種々の研究を行った結果、 高純度金中にスカンジユウムと共にベリ リ ュウムとイ ンジュゥムを複合添加させることによりボールネッ ク 部の強度が増大し、 プル強度を向上させ、 かつ高ループを形成する ことが可能になつた。 これは、 スカンジユウム、 ベリ リ ュウ厶とィ ンジユウム 3元素の共存によって、 ボール形成時の熱影響による再 結晶粒のサイズのバラツキが、 従来の金合金細線より も少ないため で、 この現象は高純度金中における前述の 3元素の相互作用によつ て固溶状態が均一化し、 ボンディ ング時の熱付加による再結晶粒の 成長を抑制するためと考えられる。
またスカンジュゥムを金中に含有させることで、 ヤング率を向上 させるこ とが可能で、 この効果によって樹脂封止時のボンディ ング ワイヤ流れを減少させることが可能であることを見い出した。 ヤン グ率の向上は、 スカンジユウムの含有による効果ばかりでなく、 特 にイ ンジユウムとベリ リ ュウムとの複合添加によって、 さらに増大 する事を見いだした。 しかしながら、 これら 3元素の含有比率によ つてその効果にバラツキが生じる。 その理由については 3元素の相 互作用の強弱による集合組織の差によるものと考えられるものの、 詳細は不明である。 ヤング率の向上は、 後述する希土類元素の含有 によっても認められるが、 上述の 3元素を加えると、 その効果は更 に増大し、 ワイヤ流れ量が減少する傾向が見られ、 結果としてボン ディ ングワイヤ流れが大幅に減少することを見い出した。
スカ ンジユウム含有量が 2重量 p pm 未満であると、 ボール形成時 の入熱で生成する再結晶粒が細粒と粗大粒の混粒で、 プル強度のバ ラツキが大きい。 また、 スカンジユウム含有量が 1 0重量 p pm を越 えると、 後述するベリ リ ュウムとインジユウムを含有せしめてもル —プ高さが低く なり、 かつボール形成時にボール表面に強固な酸化 物がボール表面に生成し、 ボール先端部に収縮孔ができやすく、 シ エア強度の低下あるいは、 長期信頼性を低下させる。 高ループを確 保するためには、 本発明の合金組成においては 1 0重量 p pm 以下が 望ま しいことから、 スカンジユウ厶添加量の範囲を 2〜 1 0重量 p pm の範囲とした。
ベリ リ ュウムは、 伸線時の加工硬化による金細線の常温強度を向 上させる元素であることが知られているが、 スカンジュゥムを含有 している場合、 3重量 p pm 未満ではこの効果が不十分でバラツキが 大きい。 2 0重量 p pm 超の添加では、 ボール形成時の酸化によって ボール表面に強固な酸化物をボール全表面に生成させ、 ボールと電 極との接合界面積を低下させることによって、 接合強度 （シェア強 度） を低下させる。 また、 ボールの硬さが添加量の増加とともに増 大し、 電極との充分な接合を確保するに必要な荷重が増し電極下部 の半導体素子に割れを生じる場合がある。 従ってベリ リ ュウ厶の添 加量を 3〜 2 0重量 p pm の範囲とした。
ィンジユウムは、 ボール形成時に再結晶領域を拡大させループ高 さを高く させる効果が知られているが、 スカンジユウムを含有して いる場合 2重量 p pm 未満ではその効果にバラツキがあり十分でない < また、 5 0重量 p pm を超えるとボール直上部に再結晶の粗大化が進 み、 ボンディ ングでのループ形状制御時にボール直上部にクラ ッ ク などの欠陥が発生することから 2〜 5 0重量 ppm の範囲とした。
カルシュゥム以降の第二群の元素の添加目的は、 細線化に際して 金合金細線の機械的強度の低下を防止し、 ボールネッ ク部の再結晶 粒の粗大化を防止すること、 同一線径であれば、 より金合金細線の 機械的強度を向上させる目的のために添加する。 しかしながら、 こ の第二群の元素を大量に添加することは、 金合金細線の耐熱性を上 げ、 ボール形成時の再結晶長さを短くするので、 高ループを確保す るための上限値が存在する。 カルシュゥム、 イ ッ ト リ ュウムおよび 希土類元素は、 比較的少量で耐熱性を向上させる元素として知られ ているが、 その含有量が 1 重量 p pm 未満の場合には、 ワイヤの局部 的な機械的性質のバラツキが大で、 品質上の問題がある。 他方 5重 量 p pm を超えると耐熱性の向上によって再結晶領域が狭くなり、 高 ループを確保できなくなる。 したがって、 高ループを確保し、 かつ 機械的強度を確保するために、 その含有量を 1 〜 5重量 p pm の範囲 とした。
カルシュゥム、 イ ツ ト リ ユウムおよび希土類元素を金に含有させ た場合の効果としては、 少量の添加によつて金合金細線のャング率 を純金線に比較して、 1 000〜2000kgZ mm 2 程度向上させる効果もあ る。 金合金細線のヤング率の向上は、 封止後のワイヤ流れを減少さ せる点にあり、 従来の高ループ用金合金細線が、 比較的合金添加量 を制限した結果、 ヤング率の向上が期待できなかったために、 封止 後のワイヤ流れが大であつた点をも改善できる。
ゲルマ二ユウムは、 常温強度を向上させる効果が知られており、 細線化等による強度低下を防止する目的で含有させる。 含有量が 1 0重量 p pm 未満では、 強度を上げる効果が小さ く、 5 0重量 p pm を超えた場合には、 耐熱性を劣化させることから、 添加量を 1 0〜 5 0重量 p pm の範囲とした。 ゲルマニュゥムとカルシュゥ厶、 イ ツ ト リ ユウムおよび希土類元素との共存でも効果がある。
銀は、 金中に大量添加すれば機械的特性を向上させるが、 少量添 加では、 その効果はない。 種々研究を重ねた際に、 金中に銀と銅と を含む金合金細線の接合強度 （シニア強度） が、 金中に銀と銅とが 数重量 p pm しかない場合に比べて高いことを見いだした。 さらに研 究を重ねた結果、 金中に銀と銅およびパラジュゥムを含有させると. この効果を安定して得ることができた。 これらの元素は、 金と全率 固溶する元素であり、 この結果は金中に含有させた各元素の存在状 態を均一分散化し、 結晶粒界への析出を減少させる効果によるもの と考えられる。 種々組み合わせを実験した結果、 銀が 5〜 5 0重量 p pm 、 銅力 5〜 4 0重量 p pm 、 ノ、。ラジュゥムが 4 〜 3 0重量 p pm の 範囲内にある場合にシェア強度を上げる効果があったことから、 こ の含有量の範囲内とした。 発明を実施するための最良の形態
実施例 金純度が 99. 995重量％以上の電解金を用いて、 前述の各添加元素 の高純度金属 （純度 99. 9 %以上） の所定量とを高周波真空溶解炉で 溶解鐯造して各添加元素の母合金を溶製した。
このようにして得られた母合金の所定量と金純度が 99. 995重量％ 以上の電解金とにより表 1 に示す化学成分の金合金を高周波真空溶 解炉で溶解铸造し、 その铸塊を溝型圧延した後に、 常温で伸線加工 を行い最終線径を 25 m øの金合金細線とした。 この金合金細線を 大気雰囲気中で連続焼鈍して金合金細線の伸び値が約 4 %になるよ うに調整した。
得られた金合金細線について、 常温の機械的特性を調べた後に、 高速自動ボンダ一にてボンディ ングを行った。 使用したリー ドフ レ ームは 42二ッゲルの QFP 1 00ピンで、 電極面とィ ンナーリー ド面の段 差が 200 / m、 ボンディ ングスパンが平均 2. 6 mmのものである。 ボ ンデイ ング後に、 ループ高さ、 接合強度、 樹脂封止後のワイヤ流れ 率およびボール形状を調べた結果を表 1 に併記した。
ループ高さは、 半導体素子上の電極と外部リー ドとの間を金合金 細線にて接合した後に形成されるループの頂高と半導体素子の電極 面間の距離を光学顕微鏡で 1 00 本測定し、 その平均値をループ高さ とした。
接合強度は、 高速き動ボンディ ング後のリー ドフレームと測定す る半導体素子を治具で固定した後にボンディ ング後の金合金紬線の 中央部を引張り、 その細線破断時の引張強度を 1 00 本測定するプル 強度とそのバラツキで評価した。 また、 同じく固定した半導体素子 の電極から上に 3 ミ クロン離した位置で半導体素子と平行に治具を 移動し、 電極と接合した金ボールを剪断破断させ、 剝離時の最大荷 重を 1 00 本測定したシエア強度とそのバラツキを求めた結果で判定 した。 樹脂封止後のワイヤ流れ率は、 市販の同一ロッ トの封止用樹脂を 用いてボンディ ング完了したリー ドフレームを 1 75 °Cに加熱した金 型に装着し、 封止を行い、 軟 X線透過装置にて各ワイヤの最大たわ み長さを 100 本測定し、 各ワイヤのボンディ ングスパン距離との比 率を求め、 その平均値で評価した。
ボール形状は、 高速自動ボンダ一の電気トーチによるアーク放電 によつて得られる金合金ボールを走査電子顕微鏡で観察し、 ボール 形状が異常なもの、 酸化物が生じるもの等半導体素子上の電極に良 好な形状で接合できない可能性を有するものを X印、 良好に接合で きるものを〇印にて評価した。
表 1 は、 本発明構成成分で製造した金合金細線の評価結果を、 表 2は本発明成分を外れる添加量を含む金合金細線の評価結果を示し た。 従来の経験から金合金細線の場合は、 ループ高さが低くなると プル強度が低下する傾向があり、 表 1 と表 2の結果でも同様の傾向 を有している。
通常プル強度は、 5 gf以上あれば、 半導体装置の信頼性を確保で きるといわれているが、 ほぼ同一のループ高さの金合金線のプル強 度の比較では、 表 1 のプル強度がいずれも 5 gf以上を示し、 かつ表 2の値より も値が大であり、 かつそのバラツキも小さい結果となつ ている。
シエア強度は、 通常 25 mの金合金細線の場合には 50 g以上あれ ば、 問題がないとされている。 表 1 の場合は、 いずれも 50 g以上の 値を満足しているが、 表 2の場合には 50 g以下の場合があり、 ボン ディ ング用金合金細線としては不十分である。 また、 本発明範囲を 超える過剰の量を添加した表 2の結果では、 シエア強度が低下しそ のバラツキも大き くなつている。
樹脂封止後のワイヤ流れは、 通常 5 %以下であれば問題がないと いわれているが表 1 の実施例では、 いずれも 5 %以下の値を示して いる。
ボール形状の評価では、 表 1 の本発明範囲内の成分では、 いずれ も正常なボールを形成しているが、 表 2の成分ではボール先端部に 収縮孔、 過剰な表面酸化物、 真球にならないもの等々異常なボール になるものが存在する。
本実施例の多く は、 4 %伸び時の常温破断強度が l l gfを超えてお り、 このままで 25 m øから 23 m øに細線化しても、 十分な強度 を有している他、 ループ高さは、 大部分のものは 200 〃 mを超えて おり、 高ループ、 高強度、 低ワイヤ流れを確保する上で、 十分な特 性を持っている。
表 1 - 1 実 施 例 ループ高さ ΓΊ
プ ル 強 度 シ ア強度 ノつ \ 番 含 有 量 （章暈 ppm) 機械的強度
( m) (gf) (gf)
n n n
口 D. ii D. !L
Sc Be Ca Y La Ce Dy Ge In Ag Cu Pd 平均値 σ 平均値 a 平均値 び 平均値
I i
1 i 0 L し 9 4. ά 1. b b.4 Π U. CO
Do i .0 0.0 0. u U o 7
L L 丄 n Q
9 L 0. 1 4. L λΓ\ C ο. Q ο .1 u. D4 7 iΠU.丄 1 . υ A Q
U
o •7 r- 0 L 0 49 し 0 4.7 ώ4ο.1 c η
Ό. a b. 1 U. 70 β
\ D 0. 1 0.丄
> Q
4 L 19 49 o O.5 4.4 loo.9 7. U U. n
11 on9.4 A
0.0 D. υ 〇
Z Q Π
0 9 0 Q Q
y， o 4. η Π
b Ό. Ο U. CO 7
DO iU.9
L D.0 .乙 〇 Ό 9 3 48 9.6 4.6 235.3 6.7 7.7 0.65 68.5 5.3 0.4 〇
7 I 9 20 2 10.6 4.2 223.7 6.1 8.0 0.59 68.5 5.2 o. u 〇
8 9 20 49 10.5 4.3 230.6 6.3 7.9 0.61 67.8 5.5 3.7 〇
9 4 8 10 9.3 4.2 237.1 6.2 7.3 0.58 71.4 5.7 4.4 〇
10 5 10 20 9.8 4.2 239.5 5.9 7.4 0.54 70.5 5.2 4.3 〇
11 4 8 1 10 9.9 4.5 225.7 5.4 7.6 0.62 71.4 5.3 4.2 〇
12 4 8 1 10 9.8 4.6 223.9 5.6 7.5 0.65 68.6 5.6 4.3 〇
13 4 8 1 10 9.6 4.5 228.4 5.3 7.5 0.58 67.2 4.9 4.1 〇
14 4 8 1 10 9.4 4.8 230.6 5.5 7.7 0.62 68.9 5.6 4.2 〇
15 4 8 1 10 9.6 4.3 229.5 5.1 7.3 0.59 67.3 5.2 4.1 〇
16 4 8 10 10 8.9 4.1 235.7 5.9 6.8 0.63 74.2 6.1 4.3 〇
17 5 10 1 25 10 10.1 4.3 220.8 4.8 7.8 0.55 70.5 5.4 4.1 〇
18 5 10 5 30 11.2 4.4 195.7 4.6 8.0 0.59 63.5 5.0 3.5 〇
19 5 10 5 30 11.5 4.1 193.7 5.0 7.9 0.53 62.9 4.9 3.1 〇
^ 表 1 -2 実 施 例 ループ高さ プ ル 強 度 シエア強度 ワイヤ 番 含 有 (章暈 ppm) 機械的強度 ボール
(gf) (gf) 流れ
B. i E. £
号 Sc Be Ca Y La Ce Dy Ge In Ag Cu Pd 平均値 σ 平均値 σ 平均値 び 平均値 形 状
(gf) (%)
20 5 10 5 30 10.9 4.6 196.1 5.3 7.9 0.51 64.2 5.5 3.3 〇
21 5 10 5 30 10.5 4.8 199.5 6.3 7.3 0.49 62.8 5.7 3.1 〇
22 5 10 5 30 10.6 4.7 189.8 5.5 7.2 0.55 60.4 5.1 3.2 〇
23 5 10 50 30 10.5 4.4 235.5 6.0 7.8 0.52 71.8 5.6 3.1 〇
24 5 10 2 2 30 10.7 4.3 200.1 5.7 7.9 0.57 65.3 5.2 3.3 〇
25 5 10 2 2 30 10.5 4.7 205.3 5.3 8.1 0.61 63.6 5.5 3.2 〇
26 5 10 2 2 30 10.6 4.5 203.4 5.7 7.7 0.57 64.1 5.7 3.1 〇
.27 5 10 2 2 30 10.2 4.7 208.1 6.1 7.4 0.62 61.6 6.3 3.4 〇
28 5 10 2 2 25 30 10.8 4.6 203.7 5.4 7.2 0.57 62.0 5.4 3.3 〇
29 5 10 2 30 30 11.0 4.3 211.6 5.8 8.3 0.63 65.8 5.7 3.2 〇
30 5 10 2 2 30 30 11.5 4.5 198.8 5.6 7.8 0.64 66.3 6.2 3.1 〇
31 5 10 2 2 30 10.9 4.6 201.7 5.3 7.9 0.57 63.8 5.8 3.4 〇
32 5 10 2 2 30 11.1 4.4 196.4 4.9 8.1 0.54 64.1 6.0 3.3 〇
33 5 10 2 2 30 10.8 4.6 200.9 5.1 8.2 0.61 63.5 5.4 3.6 〇
34 5 10 2 2 20 30 11.3 4.7 196.1 4.9 8.0 0.58 62.9 5.8 3.5 〇
35 3 15 3 1 20 10.7 4.3 196.9 5.6 7.9 0.64 65.2 5.1 3.3 〇
36 3 15 3 1 20 10.5 4.7 205.1 4.9 8.0 0.59 61.6 5.5 3.5 〇
37 3 15 3 1 40 20 11.6 4.5 202.8 6.1 8.5 0.48 60.3 4.8 3.4 〇
38 3 15 3 2 20 10.4 4.7 199.5 5.7 7.7 0.50 64.1 5.1 3.3 〇
表 1一 3 実 施 例 ループ高さ プ ル 強 度 シエ ア強度 イ" Ί \ 番 含 有 量 機械的強度 ボール
( /m) (gf) (gf) iJlLゎ^ ( Λ%)
Π ft
D. Si
Sc Be Ca Y La Ce Dy Ge In Ag Cu Pd 平均値 σ 平均値 び 平均値 a 平均値 形 状
ΟΩ Q Q O A Q cn Q c 7 O
Ό 0 10 0 L LO on 丄丄. O 4. o 1QQ 7 D. O U. Do り y o.1 J. i
A( A c 1Λ 9 A Q
4U 4 1 inU ID ϋ D 0 1U. ύ yin 1 4. L o.1 U.4 ID. D o. υ o 7 Γ on Q Q n ^ 1 ηΑ Q
4 4 λ 1 inU ID Π U U 1 Π R 4.0 o. y A n
4. U O. i4. y 4. / π 4 A 1Π 1 1 1 1 o Π q
丄 丄 1 丄 詞n 0 11 o 7 Q Λ O
4 AO
Ό O 丄丄. L 0 1QO
4. o <J. o U. ¾0 4.0 9 q o
4 in 1 1 1丄 1 25 25 50 O OnU 11.4 4.7 195.1 4.6 7.7 0.47 71.1 4.9 O, υ リ
¾ in 20 5 4 ¾0υ c «j 10.2 4.5 237.8 4.3 8.1 0.45 80.1 5.3 Q 71
45 4 10 20 5 5 30 10.4 4.1 240.5 4.4 8.3 0.43 78.9 4.7 3.6 〇
46 4 10 20 50 5 5 10.3 4.4 243.1 5.0 7.7 0.47 77.1 4.9 3.8 〇
47 4 10 20 50 40 5 10.4 4.6 238.8 4.7 7.8 0.45 78.3 4.6 3.7 〇
48 4 10 20 50 5 30 10.2 4.7 237.1 4.4 7.4 0.48 79.5 4.2 3.5 〇
49 4 10 20 30 20 10 10.3 4.6 240.1 4.8 7.6 0.51 82.3 4.7 3.3 〇
50 4 10 2 30 20 30 20 10 11.4 4.5 214.2 4.7 8.3 0.49 77.1 4.4 3.0 〇
51 5 15 2 2 40 30 20 10 11.3 4.8 205.7 4.2 8.5 0.47 78.3 3.9 3.1 〇
52 5 15 3 20 35 25 15 10.7 4.6 210.7 5.1 8.2 0.50 77.9 4.6 3.3 〇
53 5 15 3 30 20 35 25 15 11.7 4.5 209.1 4.7 8.6 0.47 79.0 4.4 3.2 〇
54 5 6 2 1 25 30 30 25 15 11.5 4.7 205.8 4.3 8.4 0.45 75.7 4.7 3.1 〇
55 10 19 2 2 1 48 45 48 36 28 12.0 4.1 195.6 4.6 8.1 0.43 73.5 4.4 2.9 〇
56 2 3 2 5 5 5 8.1 4.0 240.9 5.4 6.9 0.52 78.3 4.7 4.0 〇
表 2 比 較 例 ループ高さ プ ル 強 度 シェア強度 ワイヤ
¾· ホ一ノレ
<ΠΙ 機械的強度
( /m) (gf) (gf) 流れ (%)
B. i E. i
Sc Be Ca Y La Ce Dy Ge In Ag Cu Pd 平均値 σ 平均値 σ 平均値 σ 平均値 形 状
(gf) {%)
1 1 2 1 6.8 4.8 245.2 10.5 5.9 0.83 78.5 5.9 9.1 〇
2 20 2 瞷 2 11.9 4.5 173.6 7.6 6.1 0.75 68.4 5.7 5.8 X
3 20 2 70 11.6 4.3 183.7 9.1 7.9 0.69 59.1 6.3 6.2 X
4 1 25 2 8.3 4.4 242.6 9.6 6.9 0.75 57.8 6.1 8.6 〇
5 1 25 60 8.7 4.1 249.9 7.9 7.1 0.77 60.3 6.7 10.3 X
6 20 25 2 11.9 4.7 167.1 6.9 5.8 0.64 49.4 6.1 5.1 X
7 20 25 60 12.1 4.2 184.5 8.3 6.7 0.78 45.7 6.8 6.2 〇
8 5 10 15 20 11.9 4.8 158.4 6.5 6.2 0.69 49.7 6.8 4.9 X
9 5 10 20 20 12.3 4.4 163.7 5.9 7.1 0.75 46.1 5.7 4.8 X
10 5 10 5 30 9.1 4.3 238.6 6.0 7.3 0.59 68.9 5.3 4.5 〇
11 5 10 60 30 10.3 4.2 235.4 6.6 5.9 0.63 64.7 5.1 6.3 〇
12 5 10 10 3 3 1 9.0 4.5 239.0 6.4 7.3 0.73 73.3 6.1 5.1 〇
13 5 10 10 3 3 50 8.9 4.7 235.9 4.9 7.3 0.58 71.9 5.9 4.0 〇
14 5 10 10 80 10 10 7.9 4.8 237.2 5.9 7.5 0.71 67.3 6.3 4.3 〇
15 5 10 10 10 70 10 8.4 4.5 236.7 5.5 7.0 0.68 70.1 6.1 4.0 〇
16 5 15 10 10 20 12.3 4.5 155.3 5.8 6.8 0.60 48.6 6.4 3.3 X
17 5 15 10 20 55 50 50 12.1 4.9 164.8 5.2 6.1 0.67 59.3 6.0 3.0 X
18 2 7 5 5 5 5 60 65 10 10 10 12.5 4.4 160.3 4.9 5.8 0.55 55.7 5.7 2.9 X
19 2 7 5 5 5 5 5 65 10 10 10 12.3 4.7 158.4 4.8 6.0 0.53 52.1 5.4 3.0 X
20 1 1 5 1 3 3 3 7.9 4.0 242.9 8.3 6.9 0.78 73.9 6.2 8.9 〇
産業上の利用可能性
本発明の金合金細線は、 ループ高さのバラツキが小さ く、 接合強 度が高くかつそのバラツキが小さ く、 樹脂封止後のワイヤ流れが少 なく、 ボール形状もいずれも正常であり安定したボンディ ングが可 能であり、 線径を 20〜30 mにした場合でも同様な効果が得られた ことから、 工業上有用な特性を有するものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 2〜 1 0重量 ppm のスカンジユウム、 3〜 2 0重量 ppm のべ リ リ ュウ厶、 および 2〜 5 0重量 ppm のインジユウムから成る第一 群の元素と、 金および不可避不純物から成る残部とから成ることを 特徴とするボンディ ング用金合金細線。
2. 請求項 1 記載の第一群の元素と、 1 〜 5重量 ppm のカルシュ ゥ厶、 1 〜 5重量 ppm のイ ッ ト リ ュウム、 1〜 5重量 ppm の少なく とも一種の希土類元素、 および 1 0〜 5 0重量 ppm のゲルマ二ユウ ムから成る第二群から選択された少なく とも一種の元素と、 金およ び不可避不純物から成る残部とから成ることを特徵とするボンディ ング用金合金細線。
3. 請求項 1記載の第一群および請求項 2記載の第二群のうちの 少なく とも一つの群の元素と、 5〜 5 0重量 ppm の銀と、 5〜 3 0 重量 ppm のパラジュゥムと、 5〜 4 0重量 ppm の銅と、 金および不 可避不純物から成る残部とから成ることを特徴とするボンディ ング 用金合金細線。
PCT/JP1994/000660 1993-04-22 1994-04-21 Gold-alloy bonding wire WO1994024323A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/051,463 US5989364A (en) 1993-04-22 1994-04-21 Gold-alloy bonding wire
KR1019940704660A KR0139246B1 (ko) 1993-04-22 1994-04-21 와이어 본딩용 금합금 세선
KR1019940704660A KR950702255A (ko) 1993-04-22 1994-12-20 와이어 본딩용 금합금 세선(gold-alloy bonding wire)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5096212A JP2922388B2 (ja) 1993-04-22 1993-04-22 ボンディング用金合金細線
JP5/96212 1993-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994024323A1 true WO1994024323A1 (en) 1994-10-27

Family

ID=14158944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1994/000660 WO1994024323A1 (en) 1993-04-22 1994-04-21 Gold-alloy bonding wire

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5989364A (ja)
JP (1) JP2922388B2 (ja)
KR (2) KR0139246B1 (ja)
CN (1) CN1038853C (ja)
WO (1) WO1994024323A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0890987B1 (de) * 1997-07-07 2003-03-05 W.C. Heraeus GmbH & Co. KG Feinstdraht aus einer Goldlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE19821395C2 (de) * 1998-05-13 2000-06-29 Heraeus Gmbh W C Verwendung eines Feinstdrahtes aus einer nickelhaltigen Gold-Legierung
JP3382918B2 (ja) * 2000-05-31 2003-03-04 田中電子工業株式会社 半導体素子接続用金線
US6500760B1 (en) 2001-08-02 2002-12-31 Sandia Corporation Gold-based electrical interconnections for microelectronic devices
KR100427749B1 (ko) * 2002-05-07 2004-04-28 엠케이전자 주식회사 반도체 소자 본딩용 금-은 합금 와이어
CN100352026C (zh) * 2002-11-27 2007-11-28 新日本制铁株式会社 半导体器件的金连接线及其生产方法
US6858943B1 (en) 2003-03-25 2005-02-22 Sandia Corporation Release resistant electrical interconnections for MEMS devices
WO2014026463A1 (zh) * 2012-08-17 2014-02-20 Yuan Hong 一种刺绣线及其制造方法
WO2017151737A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 H.C. Starck Inc. Fabricaton of metallic parts by additive manufacturing

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5896741A (ja) * 1981-12-04 1983-06-08 Mitsubishi Metal Corp 半導体素子結線用高張力ａｕ合金細線
JPS63145729A (ja) * 1986-03-28 1988-06-17 Nittetsu Micro Metal:Kk 半導体素子ボンデイング用金線
JPH02260643A (ja) * 1989-03-31 1990-10-23 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd ボンディング用金合金細線
JPH05175271A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンディング用Ａｕ線

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5896741A (ja) * 1981-12-04 1983-06-08 Mitsubishi Metal Corp 半導体素子結線用高張力ａｕ合金細線
JPS63145729A (ja) * 1986-03-28 1988-06-17 Nittetsu Micro Metal:Kk 半導体素子ボンデイング用金線
JPH02260643A (ja) * 1989-03-31 1990-10-23 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd ボンディング用金合金細線
JPH05175271A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Tanaka Denshi Kogyo Kk 半導体素子のボンディング用Ａｕ線

Also Published As

Publication number Publication date
CN1107641A (zh) 1995-08-30
US5989364A (en) 1999-11-23
KR0139246B1 (ko) 1998-07-15
JP2922388B2 (ja) 1999-07-19
CN1038853C (zh) 1998-06-24
KR950702255A (ko) 1995-06-19
JPH06306509A (ja) 1994-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100899322B1 (ko) Ａｕ 합금 본딩·와이어
US6063213A (en) High-purity hard gold alloy and method of manufacturing same
WO1994024323A1 (en) Gold-alloy bonding wire
KR100514312B1 (ko) 반도체 소자용 본딩 와이어
JP3579493B2 (ja) 半導体素子用金合金細線
JP2003059964A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
JP4195495B1 (ja) ボールボンディング用金合金線
JP3143755B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JPH07335686A (ja) ボンディング用金合金細線
JP3059314B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JP4260337B2 (ja) 半導体実装用のボンディングワイヤ
JPH1167811A (ja) 半導体素子用金銀合金細線
JP2641000B2 (ja) ボンディング用金合金細線
JPH06145842A (ja) ボンディング用金合金細線
JP3235198B2 (ja) ボンディングワイヤ
JP2773202B2 (ja) 半導体素子ボンディング用Ａｕ合金極細線
JPS63235442A (ja) 銅細線及びその製造方法
JP2003023030A (ja) ボンディングワイヤ及びその製造方法
US6080492A (en) Gold alloy thin wire for semiconductor devices
JP4134261B1 (ja) ボールボンディング用金合金線
JP2830520B2 (ja) 半導体装置用ボンディングワイヤの製造方法
JP3426399B2 (ja) 半導体素子用金合金細線
JP3426397B2 (ja) 半導体素子用金合金細線
KR0185194B1 (ko) 금 합금 세선과 금 합금 범프
JP2000299346A (ja) 半導体実装用のボンディングワイヤ

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09051463

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase