WO2014141975A1 - ボンディング用ワイヤ - Google Patents

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ball
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長谷川　剛
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Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to electrodes on a semiconductor element or electrodes and a lead frame in a semiconductor package such as a power IC, LSI, transistor, BGA (Ball (Grid package), QFN (Quad Flat Non lead package), LED (light emitting diode), etc.
  • the present invention relates to a bonding wire for connecting a conductor wiring of a circuit wiring board such as a ceramic substrate or a printed board by a combination of a ball bonding method and a stud bump method.
  • a package substrate 3 is provided on a wiring board 1 via solder balls 2, and a semiconductor element is further provided on the package substrate 3 via a die bonding material 4.
  • a (chip) 5 is provided and the semiconductor element 5 is sealed with a sealing material 6. Ball bonding is usually used for electrical connection between the electrode a of the semiconductor element 5 and the conductor wiring (terminal) c of the package substrate 3 in this semiconductor package.
  • a stud bump is provided on one electrode a and the first electrode is connected to the other electrode a. After that, stitch bonding is performed on the electrode a provided with the stud bump. Further, in the electrical connection between the electrode a and the conductor wiring (terminal) c of the package substrate 3, after the bonding is performed by the ball bonding method, a stud bump is provided on the stitch bond portion in order to increase the bonding reliability. Is performed (security bond).
  • a 1st bond may be formed on the conductor wiring (terminal) c of the package substrate 3 and stitch bonding may be performed on the electrode a. Stud bumps are formed in advance, and stitch bonding is performed on them (reverse bonding).
  • the electrical connection between the electrode a of the semiconductor element 5 and the conductor wiring (terminal) c of the package substrate 3 in the semiconductor package may be performed by a combination of the ball bonding method and the stud bump method.
  • the LED 15 is provided on the case heat sink 11 via the die bonding material 12, and the phosphor e is mixed.
  • the LED 15 is sealed by the material 14.
  • the electrical connection between the electrode a of the LED 15 and the conductor wiring (terminal) c of the case electrode 13 constituting the circuit wiring board is performed by a combination of the ball bonding method and the stud bump method as in the case of a semiconductor package such as BGA.
  • 16 is a resin case body.
  • Stud bumps in the above-described stud bump method are formed, for example, as shown in FIGS. That is, from the state where the wire W is inserted into the capillary 10a and a ball (FAB: Free Air Ball) b is formed at the tip thereof, the clamp 10b is opened and the capillary 10a is lowered toward the electrode a on the integrated circuit element. To do. At this time, the ball (FAB) b is captured in the capillary 10a.
  • FAB Free Air Ball
  • the capillary 10a grips the molten ball b and applies heat / load / ultrasonic waves to the molten ball b, whereby the molten ball b Is crimped (formed as a crimped ball b ′) and solid-phase bonded to the electrode a (FIG. 5 (b)), the clamp 10b is opened and the capillary 10a is slightly raised.
  • the wire W is cut from the press-bonded ball b ′ by the action of the capillary 10a (FIGS. (C) to (f)), and the press-bonded ball b ′ thus formed is called a stud bump.
  • a connection method in which the stud bump b ′ is combined with the ball bonding method is, for example, in reverse bonding, after passing through the modes shown in FIGS. 3A to 3F, the capillary 10a as shown in FIG. After rising to a certain height, the tip of the wire W secured at the tip of the capillary 10a is discharged (sparked) by applying a high voltage with the discharge rod g, and the heat melts the wire W. The melted wire material is solidified into a spherical ball b by the surface tension (FIG. 5 (g)). Next, as shown in FIG.
  • the capillary 10a gripping the molten ball b moves to the position immediately above the conductor wiring c, and then descends toward the conductor wiring c and is pressed (see FIG. At the same time, heat, load, and ultrasonic waves are applied to the pressed portion, whereby the molten ball b is pressure-bonded (formed as a pressure-bonded ball b ′) and solid-phase bonded to the conductor wiring c, and then the clamp 10b. (J (j) to (k) in the figure) while opening and rising, the capillaries 10a are caused to move specially to form a stable loop. There is a case where an operation of adding a “fist” is made (see the solid line from the chain line in FIG. 5K).
  • Capillary 10a that reaches directly above stud bump b 'formed on electrode a descends toward stud bump b' and presses wire W against stud bump (2nd target) b '. At the same time, heat, a load, and an ultrasonic wave are applied to the pressing portion, thereby deforming the wire W, and stitches for joining the wire W to the stud bump b ′ and a tail for securing the tail in the next step. A bond is formed (2nd junction, (l) to (m) in the figure).
  • the capillary 10a rises with the wire W remaining, and after securing a tail of a certain length at the tip of the capillary 10a, the clamp 10b is closed (by grabbing the wire W), and the tail The wire W is torn off from the bond portion ((m) to (n) in the figure).
  • the capillary 10a stops when it rises to the required height, and the tip of the wire W secured at the tip of the capillary 10a is discharged (sparked) by applying a high voltage with the discharge rod g, and the wire is heated by the heat. W is melted, and the melted wire material becomes a spherical ball b which is nearly spherical due to the surface tension, and is solidified ((o) in the figure).
  • the above cycle is the case of the stud bump method-ball bonding method, and the ball bonding is performed after the stud bump b 'is formed.
  • the ball bonding method-stud bump method when the security bond is applied, one cycle is performed.
  • the order in the cycle is different, and the formation of the stud bump b ′ is later in FIG. That is, after the operations of (h) to (o) in FIG. 3 are first performed on the electrode a as shown in FIGS. 4 (a) to (h), the operations in FIGS. 3 (a) to (g) are performed.
  • the operation is performed on the conductor wiring c which is stitch-bonded as shown in FIGS.
  • gold of 4N (purity: 99.99 mass% or more) to 2N is used as the material of the bonding wire (wire) W to be bonded by combining this ball bonding method and the stud bump method.
  • Gold is used in this way because gold does not oxidize even when exposed to heat in the atmosphere. Therefore, both when forming stud bumps on stitch bonds and when making stitch bonds on stud bumps. This is because there is no particular influence.
  • gold can easily cut the wire when forming the stud bump, and the production is stabilized.
  • Gold bonding wires are expensive.
  • the copper bonding wire that is an alternative material is inexpensive, but the FAB is harder than the gold bonding wire, and if the tip of the electrode a is fragile, the risk of chip damage increases.
  • the 2nd bondability is poor as compared with the gold bonding wire, and there is a problem in the continuous bonding property.
  • Pd-coated copper bonding wires have better 2nd bondability and better continuous bondability than copper bonding wires, but FAB is harder than copper bonding wires, and there is a problem of chip damage.
  • the LED 15 of the electrode a coated with Au is used, and a gold bonding wire is used for connection with the electrode a. Since this gold combination cannot reduce the cost, an inexpensive bonding wire is also desired for the LED 15.
  • the copper bonding wire has difficulty in continuous bonding, and the Pd-coated copper bonding wire has a hard FAB, which may cause chip damage.
  • the reflectance of the bonding wire itself is low, and the wire portion becomes a shadow. Therefore, depending on the type of the LED 15, the brightness of the LED 15 itself may be lowered.
  • the stitch bonding when a copper bonding wire or a Pd-coated copper bonding wire is used, when the stitch bonding is performed after the stud bump b ′ is formed, the stud bump b ′ is oxidized before the stitch bonding is performed, and the stitch bond is Can't be stable.
  • the stitch bond portion is oxidized before the stud bump is performed after the stitch bond, so that the stud bump cannot be stably bonded.
  • Patent Document 4 in order to improve wire strength and heat resistance, Ca (calcium), Sr (strontium), Y (yttrium), La (lanthanum), Ce (cerium), Eu (europium), Be ( Although it is described that beryllium), Ge (germanium), In (indium), and Sn (tin) are added, if these elements are added in a large amount, the hardness of the ball b is increased and the electrode a is damaged. There's a problem.
  • Patent Document 4 Pt (platinum), Pd, Cu, Ru (ruthenium), Os (osmium), Rh (rhodium), Ir (iridium), and Au are added in order to increase the bonding reliability of the wire. It is described. However, if such an element is added in a large amount, the electric resistance of the wire itself is increased, resulting in a problem that the performance as the bonding wire W is impaired. That is, as described above, in a semiconductor package such as a BGA, the electrodes a are smaller and the distance between the electrodes a is closer, so that it is required to reduce the first junction.
  • the wire W is cut by the operation of the capillary 10a (see FIGS. 3D and 3E), but the difference in the size of the crystal grains immediately above the wire W and the molten ball b is different. If there is, this cutting can be performed stably. That is, the tip of the wire W is discharged (sparked) by applying a high voltage with the discharge rod g, and when the wire W is melted by the heat to form the molten ball b, the wire W portion immediately above the molten ball b is Although affected by heat, if the crystal grain of the wire W itself is large, the crystal grain coarsening due to the thermal effect does not progress and there is no difference in crystal grains. On the other hand, if the crystal grains of the wire W itself are fine, cutting easily occurs at the boundary between the portion where the crystal grains are coarsened due to the thermal effect and the fine portion.
  • Patent Document 5 states that “a ternary alloy-based bonding wire made of Ag, Au, and Pd, gold (Au) being 4 to 10% by mass, palladium (Pd) being 2 to 5% by mass, an oxidizing non-noble metal. There is a description regarding a “bonding wire in which the additive element is 15 to 70 ppm by mass and the balance is silver (Ag)”. However, the bonding wire as described in this document does not consider the cutting ability at the time of manufacturing the stud bump as described above, and there is a concern that the shape of the stud bump varies and a machine stop occurs.
  • the object of the present invention is to provide a silver bonding wire that can be connected by a combination of a ball bonding method and a stud bump method, which is cheaper and more stable than a gold bonding wire under the above circumstances.
  • the present invention provides a bonding wire that is connected by a combination of a ball bonding method and a stud bump method, mainly composed of Ag, and an additive amount of Au of 0.9 mass% or more and 5.0 mass%.
  • the addition amount of Pd is 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less
  • the total addition amount of Au and Pd is 1.0% by mass or more and 8.0% by mass or less
  • the wire (W) The ratio of 0.2% proof stress (YS) and tensile strength (TS) at room temperature (100 ⁇ YS / TS) is 80% or more, preferably 90% or more.
  • one or more elements selected from Ca and rare earth elements can be contained in a total of 20 ppm by mass to 500 ppm by mass, and one or more elements selected from Cu and Ni can be added in a total of 1000 ppm.
  • the specific resistance of the wire can be 5.0 ⁇ ⁇ cm or less, preferably 3.0 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the bonding wire mainly composed of Ag can be made cheaper than the gold bonding wire mainly composed of Au.
  • the molten ball b formed at the tip of the wire W melted by the spark by the discharge rod g becomes unstable, and it is difficult to stably obtain a FAB having a high sphericity.
  • the molten ball b becomes stable and an FAB having a high sphericity can be obtained.
  • the addition amount of Au exceeds 5.0 mass%, a wire will become expensive. From this point, the amount of Au added is preferably 2.6% by mass or less.
  • Pd is added to obtain the corrosion resistance of the first joint.
  • an electrode a of a semiconductor package such as a BGA is coated with aluminum or an aluminum alloy.
  • the electrode a of the LED is often coated with gold, but a coating material of aluminum or aluminum alloy may be used.
  • an intermetallic compound layer of silver and aluminum is formed at the bonding interface.
  • Ag 2 Al grows in this compound layer, the corrosion resistance in a wet environment deteriorates.
  • 0.1 mass% or more of Pd is added to the Ag wire, a Pd enriched layer is formed on the outer peripheral portion of the FAB, thereby suppressing generation of Ag 2 Al.
  • the addition amount of Pd exceeds 5.0 mass%, FAB becomes hard and defects such as cracks occur in the electrode a.
  • the addition of Pd and Au alone is also effective, but the melting point of the wire is higher when the same amount of Pd and Au is added as a sum of Pd and Au than when a certain amount of Pd or Au is added.
  • the wire to which Pd and Au are added in combination has higher heat resistance. Therefore, the total amount of Pd and Au added is 1.0% by mass or more and 8.0% by mass or less. When the total amount of Pd and Au added exceeds 8.0% by mass, the electrical resistance of the wire increases. Further, the hardness of the ball b is increased, and the electrode a is damaged at the time of the first bonding. Furthermore, if the total amount of addition is less than 3.0% by mass, the electric resistance of the wire becomes close to that of a gold wire, so that the wire diameter can be reduced.
  • the specific resistance of the wire exceeds 3.0 ⁇ ⁇ cm and is 5.0 ⁇ ⁇ cm or less, there is no problem because the required electrical characteristics can be obtained by increasing the wire diameter, but 3.0 ⁇ If it is cm or less, it is equal to or less than the specific resistance of the 2N (99%) Au wire, so that the 2NAu wire can be easily replaced or replaced.
  • Ca and rare earth elements are added in order to improve wire strength and heat resistance.
  • the content is less than 20 ppm by mass, the heat resistance of the wire is lowered, causing a practical problem.
  • the total addition amount of Ca and rare earth elements is 20 mass ppm or more and 500 mass ppm or less. More preferably, it is 20 mass ppm or more and 100 mass ppm or less, and if it is this range, the heat resistance of a wire is high and the damage degree of the electrode a at the time of 1st joining can also be restrained lower.
  • addition of Ca is most preferable.
  • addition of a trace amount is effective in improving the heat resistance and strength of the wire.
  • the total addition amount of Cu and Ni is preferably 1000 ppm to 10000 ppm by mass.
  • the wire diameter of the wire W is arbitrary as long as it can be used as a bonding wire, and is, for example, 12 ⁇ m or more and 50.8 ⁇ m or less. If it is 50.8 ⁇ m or less, the molten ball b can be made smaller, and if it is less than 12 ⁇ m, it becomes difficult for an operator to pass the wire W through the capillary 10a before bonding, workability is deteriorated, and air pressure is applied to the wire by air pressure. Sufficient tension cannot be applied, and loop control may be difficult.
  • Various methods can be used as the method for manufacturing the bonding wire W described above. For example, 0.9 mass% or more and 5.0 mass% or less of Au and 0.1% of Pd in 0.19 mass% or more of Ag. From 1.0% to 8.0% by mass in total of Pd and Au, 20% to 500% by mass in total of one or more elements selected from Ca and rare earth, One or more elements selected from Cu and Ni are added in a total of 1000 to 10000 mass ppm, and a rod having the chemical composition with a large wire diameter is manufactured by a continuous casting method, and the wire diameter is sequentially penetrated to a die of 50.8 ⁇ m or less. By drawing the wire, the wire is drawn to a predetermined wire diameter. Thereafter, the wire W is subjected to a tempering heat treatment.
  • the tempering heat treatment is a continuous heat treatment by drawing the wire W to a predetermined wire diameter and winding the wire W around the reel, running it in a tubular heat treatment furnace, and winding it again with a take-up reel. .
  • the YS and TS of the bonding wire W were calculated by performing a tensile test on a sample having a length of 100 mm at room temperature of 15 to 25 ° C. That is, in the tensile test, the value obtained by dividing the maximum load until breakage by the initial cross-sectional area is the value obtained by dividing the load when the permanent strain of TS: 0.2% remains by the initial cross-sectional area (permanent at unloading) YS is the stress at which the strain becomes 0.2%.
  • the wire W before the tempering heat treatment has a deformed structure in which the processing strain at the time of wire drawing remains, and the crystal structure is fine.
  • the 100 ⁇ YS / TS of such a deformed structure is almost 100%, but when subjected to a tempering heat treatment at a low temperature or for a short time, a “recovery” occurs in which the processing strain is gradually released, and the heat treatment temperature is higher.
  • a tempering heat treatment is applied for a long time, the processing strain is further released, and “recrystallization” occurs in which the crystal grains become large, and YS gradually decreases with respect to TS (100 ⁇ YS / TS is small). Become).
  • this 100 ⁇ YS / TS is less than 80%, most of the wire is recrystallized and the crystal structure becomes large, but if it is 80% or more, the recrystallization stays in a part of the wire and some of the crystal grains are also present. It is about to become large. Furthermore, when it is 90% or more, most of the crystal grains have a deformed structure that remains fine.
  • the wire is cut from the press-bonded ball by various actions of the capillary, but if there is a boundary of the crystal structure of the wire, it can be easily cut at that portion. That is, if there are fine crystal grain portions and coarse crystal grain portions, breakage tends to occur at the boundary portion.
  • HAZ Heat Affect Zone
  • the 100 ⁇ YS / TS of the wire is 80% or more and the crystal grains are fine, a boundary between the crystal grains is formed by the HAZ and the wire, and cutting at the time of the stud bump occurs easily. Furthermore, if it is 90% or more, the boundary of a crystal grain will become clearer and a cutting
  • the present invention is mainly composed of Ag as described above, it can be made cheaper than gold bonding wires, and addition of appropriate amounts of Pd, Au, Ca, rare earth elements, Cu, Ni and room temperature elongation. Thus, the connection by the combination of the ball bonding method and the stud bump method can be stably performed.
  • a silver alloy having chemical components shown in Table 1 was cast to prepare an 8 mm ⁇ wire rod.
  • the wire rod was drawn into a silver alloy wire having a predetermined final wire diameter (25 ⁇ m ⁇ ), and was continuously annealed at various heating temperatures and heating times.
  • the chemical components were quantified by ICP-OES (high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy).
  • Each of the continuously annealed wires W was subjected to a tensile test at room temperature of 15 to 25 ° C. to measure 0.2% proof stress (YS) and tensile strength (TS).
  • YS proof stress
  • TS tensile strength
  • Table 2 shows the continuous bump property, chip damage of the stud bump portion, electrical resistance, wire flow during resin sealing, and comprehensive evaluation in the bonding sample used for the evaluation. Their evaluation methods are as follows.
  • Electrode resistance The electric resistance at room temperature was measured using a four-terminal method. If the average of the specific resistance of the three samples is 3.0 ⁇ ⁇ cm or less, there is little change in electrical characteristics when replacing the gold wire, so “A” should be more than 3.0 ⁇ ⁇ cm and 5.0 ⁇ ⁇ cm or less. Since there are few practical problems in replacement from gold wire, “B” is considered to be unsuitable for replacement from gold wire if it exceeds 5.0 ⁇ ⁇ cm.
  • FAB sphericity 100 FABs each having a diameter twice as large as each wire diameter were produced with a wire bonder, and the diameter in a direction perpendicular to the direction parallel to the FAB wire was measured. If the difference between the diameters is 2 ⁇ m or less, it is considered to be close to a true sphere, and “A” is considered to be close to a true sphere.
  • HAST Corrosion Resistance Evaluation
  • the “wire flow at the time of resin sealing” is “D” in Comparative Examples 1 and 6, while the Comparative Example 7 is Au
  • the total amount of addition of Pd and Pd is less than 1.0 mass%, one or more elements selected from Ca and rare earth elements described later are added in a total of 350 mass ppm. “Wire flow” is “B”.
  • the “electric resistance” becomes “D” from Comparative Examples 5 and 8.
  • the “continuous bump property” is “D” from Comparative Examples 2, 3, and 8 to 10. Become.
  • the addition amount of Au according to the present invention is 0.9 mass% to 5.0 mass%
  • the addition amount of Pd is 0.1 mass% to 5.0 mass%
  • the addition of Au and Pd In prototype examples 1 to 15 in which the total amount is 1.0% by mass or more and 8% by mass or less, and the ratio between the 0.2% proof stress and the tensile strength of the wire W is 80% or more, “continuous” In “Bump property”, “Chip damage just below stud bump part”, “Wire flow during resin sealing”, “Replacement from Au wire”, “FAB sphericity”, “HAST” and “Comprehensive evaluation” It can be understood that it is either “A” or “B” and can be used practically without any trouble.
  • the ratio of the 0.2% proof stress to the tensile strength of the wire W is 80% or more, from the prototype examples 1 to 15 and the comparative examples 1, 4 to 7, 11, and 12, the continuous bump property “A ”Or“ B ”, but if it is 90% or more, it becomes“ A ”in the continuous bump property from the prototype examples 2, 3, 6 to 8, 11 to 13, 15 and the comparative example 5, and is more excellent.
  • the addition amount of Au is 0.9 mass% or more and 2.6 mass% or less
  • the addition amount of Pd is 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less
  • the total addition amount of Au and Pd is 1.
  • the ratio between the 0.2% proof stress and the tensile strength of the wire W is 90% or more, and the added amount of Au: 0.9 mass% or more 2.6. Mass% or less, Pd addition amount: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less, and total addition amount of Au and Pd: 1.0 mass% or more and 3.0 mass% or less, from Ca and rare earth elements
  • Circuit wiring board (case electrode) 5 Semiconductor element 15 LED W Wire for bonding a Electrode b of semiconductor element (LED) Molten ball b 'Crimp ball (stud bump) c Conductor wiring (lead terminal) of circuit wiring board

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Abstract

　金ボンディングワイヤより安価でかつ安定してボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせによる接続が可能な銀ボンディング用ワイヤとする。Ａｇを主成分とし、Ａｕの添加量を０．９質量％以上２．６質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上１．５質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上３．０質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上３．０質量％以下、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素を合計で２０質量ｐｐｍ以上、５００質量ｐｐｍ以下、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を合計で１０００質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下のワイヤＷである。そのワイヤＷの０．２％耐力と同引張強さとの比が９０％以上、同固有抵抗は３．０μΩ・ｃｍ以下である。

Description

ボンディング用ワイヤ
　この発明は、パワーＩＣ、ＬＳＩ、トランジスタ、ＢＧＡ（Ball Grid Array package）、ＱＦＮ（Quad Flat Non lead package）、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体パッケージにおける半導体素子上の電極同士もしくは電極とリードフレーム、セラミック基板、プリント基板等の回路配線基板の導体配線とをボールボンディング法およびスタッドバンプ法の組み合わせによって接続するためのボンディング用ワイヤに関するものである。
　上記ＢＧＡ等の半導体パッケージは、例えば、図１に示すように、配線板１上にはんだボール２を介してパッケージ基板３を設け、さらに、そのパッケージ基板３にダイボンディング材４を介して半導体素子（チップ）５を設けて、その半導体素子５を封止材６によって封止した構造である。この半導体パッケージにおける半導体素子５の電極ａとパッケージ基板３の導体配線（端子）ｃとの電気接続では通常はボールボンディング法が用いられる。
　しかし、電極ａ同士を接続する必要がある場合、電極ａに直接ステッチボンドすると電極ａが破壊される恐れがあるため、一方の電極ａ上にスタッドバンプを設け、他方の電極ａに１ｓｔ接合のあとスタッドバンプが設けられた電極ａ上にステッチボンドを行う。
　また、電極aとパッケージ基板３の導体配線（端子）ｃとの電気接続では、ボールボンディング法によって接合が行われた後、接合信頼性を高めるためにステッチボンド部の上にスタッドバンプを設けることが行われる（セキュリティボンド）。
　さらに、半導体パッケージの低背化のために、パッケージ基板３の導体配線（端子）ｃに１ｓｔボンドを形成し、電極ａにステッチボンドを行うこともなされるが、その場合、事前に電極ａにスタッドバンプを形成しておき、その上にステッチボンドを行う（逆ボンド）。
　このように、半導体パッケージにおける半導体素子５の電極ａとパッケージ基板３の導体配線（端子）ｃとの電気接続ではボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせで接合が行われることがある。
　また、上記半導体素子の一つであるＬＥＤのパッケージにおいては、例えば、図２に示すように、ケースヒートシンク１１にダイボンディング材１２を介してＬＥＤ１５を設けて、蛍光体ｅを混ぜ合わせた封止材１４によってＬＥＤ１５を封止した構造である。このパッケージにおけるＬＥＤ１５の電極ａと回路配線基板をなすケース電極１３の導体配線（端子）ｃとの電気接続は、ＢＧＡ等の半導体パッケージと同様に上記ボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせによって行われる。図中、１６は樹脂製ケースボディである。
　上記のスタッドバンプ法におけるスタッドバンプは、例えば、図３（ａ）～（ｆ）に示すようにして形成される。すなわち、ワイヤＷがキャピラリー１０ａに挿通されてその先端にボール（ＦＡＢ：Ｆｒｅｅ　Ａｉｒ　Ｂａｌｌ）ｂが形成された状態から、クランプ１０ｂが開いて、キャピラリー１０ａが集積回路素子上の電極ａに向かって降下する。このとき、ボール（ＦＡＢ）ｂはキャピラリー１０ａ内に捕捉される。
　ターゲットである電極ａに溶融ボールｂが接触すると（キャピラリー１０ａが電極ａに至ると）キャピラリー１０ａが溶融ボールｂをグリップし、溶融ボールｂに熱・荷重・超音波を与え、それによって溶融ボールｂが圧着されて（圧着ボールｂ’となって）電極ａと固相接合された後（同図（ｂ）、クランプ１０ｂが開いてわずかにキャピラリー１０ａが上昇する。その後、クランプ１０ｂが閉じ、様々なキャピラリー１０ａの動作によってワイヤＷが圧着ボールｂ’から切断される（同図（ｃ）～（ｆ））。このようにしてできた圧着ボールｂ’のことをスタッドバンプという。
　このスタッドバンプｂ’をボールボンディング法に組み合わせた接続方法は、例えば、逆ボンドでは、図３（ａ）～（ｆ）に示す態様を経た後、同図（ｇ）に示すように、キャピラリー１０ａは、一定高さまで上昇した後、そのキャピラリー１０ａの先端に確保されたワイヤＷの先端部分に、放電棒ｇでもって高電圧を掛けて放電し（スパークし）、その熱でワイヤＷを溶かし、この溶けたワイヤ素材は表面張力によって球状に近い溶融ボールｂになって固まる（同図（ｇ））。
　つぎに、同図（ｈ）に示すように、この溶融ボールｂをグリップしたキャピラリー１０ａは導体配線ｃの真上まで移動した後、導体配線ｃに向かって降下し、押し付けられる（同図（ｉ）。これと同時に、その押付け部位に熱・荷重・超音波を与え、それによって溶融ボールｂが圧着されて（圧着ボールｂ’となって）導体配線ｃと固相接合された後、クランプ１０ｂが開いて上昇しつつ電極ａ上に向かって移動する（同図（ｊ）～（ｋ））。このとき、安定したループを形成するため、キャピラリー１０ａに特殊な動きをさせてワイヤＷに「くせ」を付ける動作をする場合がある（同図（ｋ）の鎖線から実線参照）。
　電極ａ上に形成されたスタッドバンプｂ’の真上に至ったキャピラリー１０ａは、スタッドバンプｂ’に向かって降下し、ワイヤＷをスタッドバンプ（２ｎｄターゲット）ｂ’に押付ける。これと同時に、その押付け部位に熱・荷重・超音波を与え、それによってワイヤＷを変形させ、ワイヤＷをスタッドバンプｂ’に接合させるためのステッチボンドと、次のステップでテイルを確保するテイルボンドを形成する（２ｎｄ接合、同図（ｌ）～（ｍ））。
　その両ボンドを形成した後、キャピラリー１０ａはワイヤＷを残したまま上昇し、キャピラリー１０ａの先端に一定の長さのテイルを確保した後、クランプ１０ｂを閉じて（ワイヤＷをつかんで）、テイルボンドの部分からワイヤＷを引きちぎる（同図（ｍ）～（ｎ））。
　キャピラリー１０ａは、所要の高さまで上昇すると停止し、そのキャピラリー１０ａの先端に確保されたワイヤＷの先端部分に、放電棒ｇでもって高電圧を掛けて放電し（スパークし）、その熱でワイヤＷを溶かし、この溶けたワイヤ素材は表面張力によって球状に近い溶融ボールｂになって固まる（同図（ｏ））。
　以上の作用で一サイクルが終了し、以後、同様な作用によって、電極ａと導体配線ｃとのボールボンディング法とスタッドバンプ法との組み合わせによる接続がなされる。
　以上のサイクルは、スタッドバンプ法－ボールボンディング法の場合であり、スタッドバンプｂ’を形成した後にボールボンディングを行うが、ボールボンディング法－スタッドバンプ法の場合（セキュリティボンドをする場合）は、一サイクルの中の順序が異なり、図３において、スタッドバンプｂ’の形成が後になる。すなわち、図３の（ｈ）～（ｏ）の操作が図４（ａ）～（ｈ）に示すように電極ａに対して先に行なわれた後、図３（ａ）～（ｇ）の操作が図４（ｉ）～（ｏ）に示すようにステッチボンドされた導体配線ｃに対して行なわれる。
　このボールボンディング法とスタッドバンプ法を組み合わせで接合するボンディング線（ワイヤ）Ｗの材質としては、４Ｎ（純度：９９．９９質量％以上）～２Ｎの金が使用されている。このように金が多用されるのは金が大気中で熱に曝されても酸化しないため、ステッチボンド上にスタッドバップを形成する場合も、スタッドバンプ上にステッチボンドを行う場合も、接合に特に影響がないからである。また、金は添加元素を適切に選択することによってスタッドバンプの形成時のワイヤ切断が容易にでき、生産が安定する。
　一方、ＢＧＡ等の半導体パッケージにおいては、金ボンディングワイヤＷは高価であることから、安価な銅（Ｃｕ）ボンディングワイヤへの置き換えもなされている。さらに、その銅ボンディングワイヤ表面にパラジウム（Ｐｄ）等を被覆することによって、銅ボンディングワイヤで課題となる２ｎｄ接合性を高め、生産性を改善したＰｄ被覆銅ボンディングワイヤが開発され、一部では使用されている（下記特許文献１）。また、銀（Ａｇ）ボンディングワイヤについても開発され、一部では使用されている（下記特許文献２～５）。
特開２００７－１２３５９７号公報 特開昭５７－１９４２３２号公報 特開昭５８－６９４８号公報 特開平１１－２８８９６２号公報 特許第４７７１５６２号公報
　金ボンディングワイヤは高価である。その代替材である銅ボンディングワイヤは安価ではあるが、金ボンディングワイヤに比べてＦＡＢが硬く、電極ａのチップが脆弱であるとチップダメージ発生の恐れが高くなる。また、金ボンディングワイヤに比べて２ｎｄ接合性が悪く、連続ボンディング性に問題がある。
　Ｐｄ被覆銅ボンディングワイヤは、銅ボンディングワイヤに比べて２ｎｄ接合性がよく、連続ボンディング性がよいが、ＦＡＢが銅ボンディングワイヤよりもさらに硬くなるため、チップダメージ発生の問題がある。
　さらに、従来、ＬＥＤパッケージにおいてはＡｕ被覆した電極ａのＬＥＤ１５が用いられ、電極ａとの接続には金ボンディングワイヤが用いられている。この金を用いた組み合わせではコストダウンができないため、ＬＥＤ１５用にも安価なボンディングワイヤが望まれている。しかし、銅ボンディングワイヤは連続ボンディング性に難があり、Ｐｄ被覆銅ボンディングワイヤではＦＡＢが硬くなるため、チップダメージが発生する恐れがある。また、銅ボンディングワイヤ又はＰｄ被覆銅ボンディングワイヤを用いると、ボンディングワイヤ自体の反射率が低いため、ワイヤ部分が影になることからＬＥＤ１５の種類によってはＬＥＤ１５そのものの輝度を低下させることもある。
　また、銅ボンディングワイヤ又はＰｄ被覆銅ボンディングワイヤを用いると、スタッドバンプｂ’を作製したあとステッチボンドを行う場合、ステッチボンドを行うまでの間にスタッドバンプｂ’が酸化してしまい、ステッチボンドが安定してできない。ステッチボンドを行ったあとにスタッドバンプｂ’を行うセキュリティボンドの場合も同じく、ステッチボンドのあとにスタッドバンプを行うまでの間にステッチボンド部が酸化するため、スタッドバンプが安定して接合できない。
　また、従来の銀ボンディングワイヤでは、ボールｂを形成する際に酸化を防ぐために窒素（Ｎ２）ガスを吹き付けて放電するのが一般的である。これに対し、特許文献２、３に、Ａｇ（銀）にＡｌ（アルミニウム）もしくはＭｇ（マグネシウム）を添加することにより、Ｎ２ガスを吹き付けることなく大気中で放電しても形状のよいボールｂを得ることができることが記載されている。
　しかし、近年、ＢＧＡの半導体パッケージでは、電極ａが小さくなり、また、電極ａ同士の距離も近くなっているので、より安定した真球状のボールｂを得る必要があるため、銀ボンディングワイヤにおいても、Ｎ２ガスを吹き付けて放電する方が好ましくなっている。このＮ２ガスを吹き付けて放電した場合、周囲からの酸素の侵入は防ぐことができるが、ワイヤ先端が溶融した際にワイヤ表面の酸化銀から上記添加したＡｌもしくはＭｇが酸素を奪い、Ａｌ２Ｏ３もしくはＭｇＯができる。このとき、ＡｌもしくはＭｇを多量に含有していると、このＡｌ２Ｏ３もしくはＭｇＯがボールｂ表面に大量に生成してしまい、電極ａとの接合の際に硬質なＡｌ２Ｏ３もしくはＭｇＯが電極ａを損傷する問題がある。
　同様に、特許文献４にワイヤ強度や耐熱性を向上させるために、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）を添加することが記載されているが、これらの元素については多量に添加すると、ボールｂの硬度が上がって電極ａを損傷する問題がある。
　また、特許文献４にはワイヤの接合信頼性を高めるために、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ａｕを添加することが記載されている。しかし、このような元素を多量に添加すれば、ワイヤ自体の電気抵抗が上がり、ボンディングワイヤＷとしての性能を損なう問題が生じる。すなわち、上述のとおりＢＧＡ等の半導体パッケージでは、電極ａはより小さく、その電極ａ間の距離もより近くなっているため、１ｓｔ接合部を小さくすることが求められている。
　そのためには、ボンディングワイヤの直径を小さくする必要があるが、ワイヤの電気抵抗はワイヤの直径と反比例するため、ワイヤ自体の電気抵抗が高いと、ワイヤの直径を小さくすることができなくなる問題がある。また、ＬＥＤ１５においては、光度を上げるために動作電流が高くなってきているが、ワイヤの電気抵抗が高いと発熱の問題が生じ、封止樹脂の寿命を縮める不具合が生じる。
　また、スタッドバンプｂ’を作製する際にキャピラリー１０ａの動作によってワイヤＷを切断するが（図３（ｄ）、（ｅ）参照）、ワイヤＷと溶融ボールｂ直上の結晶粒の大きさに差があれば、この切断が安定して行える。すなわち、ワイヤＷの先端部分に、放電棒ｇでもって高電圧を掛けて放電し（スパークし）、その熱でワイヤＷを溶かし溶融ボールｂを作る際に溶融ボールｂの直上のワイヤＷ部は熱影響を受けるが、ワイヤＷ自体の結晶粒が大きければ、熱影響による結晶粒の粗大化が進まず、結晶粒の差が出ない。反対にワイヤＷ自体の結晶粒が微細であれば、熱影響を受けて結晶粒の粗大化が起こった部分と微細な部分の境目で切断が容易に起こることになる。
　ところで、従来の銀ボンディングワイヤでは、０．２％耐力（Ｙｉｅｌｄ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ：以下、「ＹＳ」とする）と引張強さ（Ｔｅｎｓｉｌｅ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ：以下、「ＴＳ」とする）の比（１００×ＹＳ／ＴＳ）が８０％を下回る領域を狙って調質されている。すなわち、高温もしくは長時間の調質熱処理を施しており、ワイヤＷの結晶粒は大きい。このようなワイヤＷの結晶粒が大きい場合、上述のように、溶融ボールｂの作成時、結晶粒の差が生じず、スタッドバンプ作製時の切断が安定して行えなくなり、スタッドバンプの形状にバラつきが発生するばかりでなく、切断がうまくできなかった場合はマシンストップが発生する。
　特許文献５には「ＡｇとＡｕとＰｄとからなる三元合金系ボンディングワイヤであって、金（Ａｕ）が４～１０質量％、パラジウム（Ｐｄ）が２～５質量％、酸化性非貴金属添加元素が１５～７０質量ｐｐｍおよび残部が銀（Ａｇ）からなるボンディングワイヤ」に関する記載がある。しかし、この文献に記載されているようなボンディングワイヤは上述のようなスタッドバンプ作製時の切断性は考慮されておらず、スタッドバンプの形状のバラつき、マシンストップの発生の懸念があった。
　この発明は、以上の実状の下、金ボンディングワイヤより安価でかつ安定してボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせによる接続が可能な銀ボンディング用ワイヤを提供することを課題とする。
　上記課題を達成するため、この発明は、ボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせによって接続するボンディング用ワイヤにおいて、Ａｇを主成分とし、Ａｕの添加量を０．９質量％以上５．０質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上５．０質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上８．０質量％以下とし、そのワイヤ（Ｗ）の常温での０．２％耐力（ＹＳ）と引張強さ（ＴＳ）の比（１００×ＹＳ／ＴＳ）が８０％以上、好ましくは９０％以上の構成を採用したのである。
　この構成において、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素を合計で２０質量ｐｐｍ以上、５００質量ｐｐｍ以下含むものとすることができ、さらにＣｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を合計で１０００質量ｐｐｍ以上、１００００質量ｐｐｍ以下含むものとすることができ、また、ワイヤの固有抵抗は、５．０μΩ・ｃｍ以下、好ましくは３．０μΩ・ｃｍ以下とすることができる。
　このＡｇを主体とするボンディングワイヤは、Ａｕを主体とする金ボンディングワイヤに比べれば、安価なものとし得る。
　Ａｕは、良好なＦＡＢを得るために添加する。通常、純Ａｇワイヤを用いてＦＡＢを作製すると、放電棒gによるスパークで溶融したワイヤＷ先端にできる溶融ボールｂが不安定となり、真球度の高いＦＡＢを安定的に得るのが難しい。しかし、Ａｕを０．９質量％以上、かつＡｕとＰｄの合計量で１．０質量％以上添加すれば、溶融ボールｂが安定し、真球度の高いＦＡＢを得ることができるようになる。また、Ａｕの添加量が５．０質量％を超えると、ワイヤが高価になる。この点から、Ａｕの添加量は２．６質量％以下とするのが好ましい。
　Ｐｄは１ｓｔ接合部の耐食性を得るために添加する。ＢＧＡ等の半導体パッケージの電極ａにはアルミニウムもしくはアルミニウム合金が被覆されていることが多い。ＬＥＤの電極ａは金被覆の場合が多いが、アルミニウムもしくはアルミニウム合金の被覆材が用いられることもある。銀とアルミニウムを接合すると、接合界面に銀とアルミニウムの金属間化合物層が生成する。この化合物層のうち、Ａｇ２Ａｌが成長すると、湿潤環境下における耐食性が劣化する。ＡｇワイヤにＰｄを０．１質量％以上添加すると、ＦＡＢの外周部にＰｄ濃化層が形成され、そのことによってＡｇ２Ａｌの生成が抑制できる。しかし、Ｐｄの添加量が５．０質量％を超えると、ＦＡＢが硬くなり、電極ａにクラックが入るなどの不具合が生じる。
　Ｐｄ、Ａｕはそれぞれ単独の添加でも効果があるが、ＰｄまたはＡｕのみをある一定量を添加する場合に比べて、同量をＰｄとＡｕの合計で添加する方がワイヤの融点が高くなるため、ＰｄとＡｕを複合添加したワイヤの方が耐熱性は高くなる。そこで、ＰｄとＡｕの添加量については合計を１．０質量％以上８．０質量％以下とする。
　ＰｄとＡｕの添加量の合計が８．０質量％を超えた量を添加すると、ワイヤの電気抵抗が高くなる。また、ボールｂの硬度が高くなり、１ｓｔ接合時に電極ａが損傷する。さらに、添加量の合計が３．０質量％を下回れば、ワイヤの電気抵抗が金ワイヤに近くなるため、ワイヤ径を小さくすることが可能になる。
　ここで、ワイヤの固有抵抗が３．０μΩ・ｃｍを超えて５.０μΩ・ｃｍ以下であればワイヤ径を大きくすることで必要な電気特性を得ることができるので問題はないが、３.０μΩ・ｃｍ以下であれば、２Ｎ（９９％）Ａｕワイヤの固有抵抗と同等以下となるため、その２ＮＡｕワイヤにこの発明のワイヤの置き換えが容易になり、あるいは置き換えをすることができる。
　Ｃａ、希土類元素は、ワイヤ強度や耐熱性を向上させるために添加するが、２０質量ｐｐｍ未満であると、そのワイヤの耐熱性が低くなって実用上の問題が生じる。また、５００質量ｐｐｍを超えて添加すると、ボールｂの硬度が高くなり、１ｓｔ接合時に電極ａが損傷する。よって、Ｃａ、希土類元素の合計添加量は２０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍ以下とする。また、より好ましくは２０質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下であり、この範囲であれば、ワイヤの耐熱性が高く、１ｓｔ接合時の電極ａの損傷の度合いもより低く抑えることができる。
　ここで、希土類元素は入手性に難があるため、Ｃａの添加が最も好ましい。また、希土類元素の中では極微量の添加でワイヤの耐熱性・強度向上に効果があるＹ、Ｇｄおよび添加元素とＡｇが化合物を作ることによってマトリックスであるＡｇ中に化合物が分散しワイヤの高強度化に寄与するＬａ、Ｃｅが好ましい。
　さらに、高強度化が必要な場合、Ｃａ、希土類元素の添加に加えて、Ｃｕ、Ｎｉの添加が効果的である。Ｃｕ、ＮｉはＣａ、希土類元素と反応せずにマトリックスのＡｇと容易に合金化するため、Ｃａ、希土類元素の添加効果を損なうことなく、マトリックスの高強度化に寄与する。ここで、その合計添加量が１０００質量ｐｐｍを下回ると、ワイヤの高強度化の効果がなく、１００００質量ｐｐｍを上回るとボールｂの硬度が高くなり、１ｓｔ接合時に電極ａが損傷する。よってＣｕ、Ｎｉの合計添加量は１０００質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。
　このワイヤＷの線径はボンディングワイヤとして使用し得れば任意であるが、例えば、１２μｍ以上５０．８μｍ以下とする。５０．８μｍ以下とすると溶融ボールｂをより小さくでき、１２μｍ未満であると、ボンディング前にオペレータがワイヤＷをキャピラリー１０ａに通すのが困難になり、作業性が悪くなるうえに、空気圧によりワイヤに十分な張力をかけることができなくなり、ループ制御が困難になる恐れがある。
　上述のボンディングワイヤＷの製造方法には種々のものが採用できるが、例えば、純度９９．９９質量％以上のＡｇにＡｕを０．９質量％以上５．０質量％以下、Ｐｄを０．１質量％以上５．０質量％以下、ＰｄとＡｕを合計で１．０～８．０質量％添加し、Ｃａ、希土類から選ばれる１種以上の元素を合計で２０～５００質量ｐｐｍ添加し、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を合計で１０００～１００００質量ｐｐｍ添加し、連続鋳造法で大きな線径のその化学組成のロッドを作製し、線径５０．８μｍ以下までダイスに順次貫通させていくことにより、所定の線径に伸線する。その後、ワイヤＷに調質熱処理を施す。
　その調質熱処理は、所定の線径まで伸線を行いリールに巻きとられたワイヤＷを、巻き戻して管状の熱処理炉中に走行させ、再び巻き取りリールで巻き取ることによって連続熱処理を行う。
　ボンディングワイヤＷのＹＳおよびＴＳは、１５～２５℃の室温中で長さ１００ｍｍの試料を引張試験して算出した。すなわち、引張試験において、破断に至るまでの最大荷重を初期断面積で除した値をＴＳ：０．２％の永久ひずみが残るときの荷重を初期断面積で除した値（徐荷時の永久ひずみが０．２％になる応力）をＹＳとする。
　ここで、調質熱処理前のワイヤＷは伸線時の加工ひずみが残った変形組織になっており、その結晶組織は微細である。このような変形組織の１００×ＹＳ／ＴＳは、ほぼ１００％に近いが、低温もしくは短時間の調質熱処理を施すと加工ひずみが徐々に開放される「回復」が起こり、熱処理温度をより高温もしくは長時間にして調質熱処理を施すと加工ひずみがより開放され、結晶粒が大きくなる「再結晶」が起って、ＴＳに対してＹＳが徐々に低くなる（１００×ＹＳ／ＴＳが小さくなる）。
　この１００×ＹＳ／ＴＳが８０％を下回ると、ワイヤの大部分が再結晶し結晶組織が大きくなるが、８０％以上であると再結晶はワイヤの一部に留まり、結晶粒も一部が大きくなる程度である。さらに、９０％以上であると、結晶粒は大部分が微細なままの変形組織となる。
　スタッドバンプの作製時には、キャピラリーの様々な動作によってワイヤを圧着ボールから切断するが、ワイヤの結晶組織の境目があればその部分で容易に切断が可能になる。すなわち、微細な結晶粒の部分と粗大な結晶粒の部分があれば、その境界部分で破断しやすくなる。スタッドバンプを形成する際に、まずワイヤ先端に放電してワイヤを溶融させ、ＦＡＢを作製すると、ＦＡＢ直上のワイヤ部分は放電による熱によって結晶粒が大きくなる。ここで熱による影響を受けている部分をＨＡＺ（Ｈｅａｔ　Ａｆｆｅｃｔ　Ｚｏｎｅ）と呼ぶ。ワイヤの１００×ＹＳ／ＴＳが８０％以上で結晶粒が微細であれば、ＨＡＺとワイヤで結晶粒の境界部分ができ、スタッドバンプ時の切断が容易に起こる。さらに、９０％以上であれば、結晶粒の境界がより明確になり、切断がより安定する。
　この発明は、以上のようにＡｇを主体としたので、金ボンディングワイヤに比べれば、安価なものとし得て、かつ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｃａ、希土類元素、Ｃｕ、Ｎｉの適量の添加と常温伸びの調整により、ボールボンディング法とスタッドバンプ法の組み合わせによる接続を安定して行なうことができる。
半導体パッケージの概略図 ＬＥＤパッケージの概略図 スタッドバンプ法－ボールボンディング法の説明図であり、（ａ）～（ｏ）はその途中図 ボールボンディング法－スタッドバンプ法の説明図であり、（ａ）～（ｏ）はその途中図
　純度が９９．９９質量％以上（４Ｎ）の高純度Ａｇを用いて、表１に示す化学成分の銀合金を鋳造し、８ｍｍφのワイヤロッドを作成した。そのワイヤロッドを伸線加工し所定の最終線径（２５μｍφ）の銀合金線とし、種々の加熱温度・加熱時間にて連続焼鈍した。なお、化学成分の定量はＩＣＰ－ＯＥＳ(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法)により行った。
　その連続焼鈍した各ワイヤＷを１５～２５℃の常温で引張試験を行なって０．２％耐力（ＹＳ）と引張強さ（ＴＳ）を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この各試作例及び各比較例に対し、それぞれ下記の試験を行った。
　　〔評価項目〕
　各ワイヤＷについて、自動ワイヤボンダで、図３（ａ）～（ｆ）に示す方法でスタッドバンプｂ’を連続して作製する評価を行った。すなわち、放電棒ｇによるアーク放電によりワイヤＷ先端にＦＡＢ（ボールｂ）を作製し、それをＡl被覆電極上に押し付けてスタッドバンプｂ’を連続で作製した。なお、ＦＡＢ作製時にはワイヤＷ先端部に窒素（Ｎ２）ガスを流しながらアーク放電を行った。
　また、図３（ａ）～（ｏ）に示すスタッドバンプ法－ボールボンディング法の組み合わせによる接続をＡｇ被覆４２Ｎｉ－Ｆｅ板上で行った。
　評価に用いたボンディング試料における連続バンプ性、スタッドバンプ部のチップ損傷、電気抵抗、樹脂封止時のワイヤフロー、及び総合評価を表２に示す。それらの評価方法等は以下の通りである。
　　〔評価方法〕
　「連続バンプ性」
　ボンディングマシンで１０，０００回の連続バンプ形成を行った。ここで、マシンストップが発生しなければ「Ａ」、ワイヤの切断がうまくいかずに１回のマシンストップが発生すれば「Ｂ」、２回以上のマシンストップが起これば「Ｄ」とした。
　「ボンディング後、スタッドバンプ部直下のチップ損傷の評価」
　半導体素子５のスタッドバンプ部および電極膜を王水で溶解し、クラックを光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。１００個の接合部を観察して３μｍ未満の微小なピットが１個もしくはまったく見られない場合は「Ａ」、３μｍ以上のクラックが２個以上５個未満認められた場合は使用上問題はないと考えて「Ｂ」、３μｍ以上のクラックが５個以上認められた場合は「Ｄ」とした。
　「樹脂封止時のワイヤフローの評価」
　ワイヤ長：５ｍｍのボンディング試料をエポキシ樹脂で封止した後で、Ｘ線非破壊観察装置にて最大ワイヤフロー量を測定した。測定は２０本行い、その平均値をワイヤ長５ｍｍで除した割合をワイヤフロー率とした。このワイヤフロー率が５％未満なら「Ａ」、５％以上７％未満では「Ｂ」、７％以上では実用上の問題があると考えて評価を「Ｄ」とした。
　「電気抵抗」
　４端子法を用いて室温での電気抵抗を測定した。３試料の固有抵抗の平均が３.０μΩ・ｃｍ以下であれば金ワイヤからの置き換えにあたって電気特性の変化が少ないため「Ａ」、３．０μΩ・ｃｍを上回って５.０μΩ・ｃｍ以下であれば金ワイヤからの置き換えにあたって実用上の問題が少ないため「Ｂ」、５.０μΩ・ｃｍを超えれば金ワイヤからの置き換えには向かないと考えて「Ｄ」とした。
　「Ａｕワイヤからの置き換え」
　本ワイヤＷが検討される大きな要因は金ワイヤを銀ワイヤに置き換える時に発生するコストメリットである。このため、ワイヤＷのコストについても大きな比較要因となる。ここで、ワイヤＷがＡｕを５質量％を超えて含有していると、Ａｕワイヤからの置き換えが進みにくいと考えて「Ｄ」、２．６質量％を超えて５質量％以下であればある程度のコストメリットが見いだせるので「Ｂ」、２．６質量％以下であればコストメリットが大きいと考えて「Ａ」とした。
　「ＦＡＢ真球度」
　ワイヤボンダで各線径の２倍の大きさのＦＡＢをそれぞれ１００個作製し、ＦＡＢのワイヤと平行な方向と直角な方向の径を測定した。このそれぞれの径の差が２μｍ以下であれば、真球に近いと考えて「Ａ」、２μｍを超えると真球度が低いと考えて「Ｄ」とした。
　「耐食性評価 （ＨＡＳＴ）」
　電極へのボンディング後、１ｓｔボール接合部の耐食性を評価するために１３０℃／８５％雰囲気中に１６８時間放置するＨＡＳＴ（Ｈｉｇｈｌｙ　Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ　Ｓｔｒｅｓｓ　Ｔｅｓｔ）を行った。ここで、ＨＡＳＴ前後のシア強度を測定し、ＨＡＳＴ前のシア強度（ＳＳｂとする）とＨＡＳＴ後のシア強度（ＳＳａとする）の比（ＳＳａ／ＳＳｂ×１００）が７０％を上回れば、耐食性があると考えて「Ａ」、７０％未満となれば耐食性に問題があると考えて「Ｄ」とした。なお、ＨＡＳＴ前後のシア強度の測定はｎ＝３０ずつ行った。
　「総合評価」
　各評価において、すべてが「Ａ」であるものを「Ａ」、「Ａ」と「Ｂ」が混在するものを「Ｂ」、一つでも「Ｄ」があるものは「Ｄ」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　この表１、２において、Ａｕの添加量が０．９質量％未満であったり、添加されなかったりすると、比較例１、６、７から「ＦＡＢの真球度」が「Ｄ」となる。また、同５．０質量％を超えると、比較例５、１２から、「Ａｕワイヤからの置き換え」が「Ｄ」となる。
　また、Ｐｄの添加量が０．１質量％未満であったり、添加されなかったりすると、比較例２、７、１１から、「ＨＡＳＴ」が「Ｄ」となり、５．０質量％を超えると、比較例４から、「スタッドバンプ部真下のチップ損傷」が「Ｄ」となる。
　さらに、ＡｕとＰｄの添加量の合計が１．０質量％未満であると、「樹脂封止時のワイヤフロー」が比較例１、６は「Ｄ」となり、一方、比較例７は、ＡｕとＰｄの添加量の合計が１．０質量％未満であるものの、後述のＣａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素が合計で３５０質量ｐｐｍ添加されているため、「樹脂封止時のワイヤフロー」は「Ｂ」となる。また、ＡｕとＰｄの添加量の合計が８質量％を超えると、比較例５、８から、「電気抵抗」が「Ｄ」となる。ワイヤＷの０．２％耐力（ＹＳ）と同引張強さ（ＴＳ）との比が８０％未満であると、比較例２、３、８～１０から「連続バンプ性」が「Ｄ」となる。
　これに対し、この発明に係るＡｕの添加量を０．９質量％以上５．０質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上５．０質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上８質量％以下とし、そのワイヤＷの０．２％耐力と同引張強さとの比が８０％以上である試作例１～１５にあっては、「連続バンプ性」、「スタッドバンプ部真下のチップ損傷」、「樹脂封止時のワイヤフロー」、「Ａｕワイヤからの置き換え」、「ＦＡＢの真球度」、「ＨＡＳＴ」及び「総合評価」において、「Ａ」又は「Ｂ」の何れかであって、実用上、支障なく使用できることが理解できる。
　Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素が合計で２０質量ｐｐｍ未満であると、比較例１、６から、「樹脂封止時のワイヤフロー」が「Ｄ」となり、一方、試作例５、１３、比較例５は、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素が合計で２０質量ｐｐｍ未満であるが、「樹脂封止時のワイヤフロー」性を向上させるＡｕとＰｄの添加量の合計が１．０質量％以上であったり、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素が合計で１０００質量ｐｐｍ以上であったりすることから、「樹脂封止時のワイヤフロー」が「Ｂ」となる。また、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素が合計で５００質量ｐｐｍを超えると、比較例４、８、９から、「スタッドバンプ部真下のチップ損傷」が「Ｄ」となる。
　また、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素が合計で１０００質量ｐｐｍ未満であると、比較例１、６から、「樹脂封止時のワイヤフロー」が「Ｄ」となり、一方、試作例１０、１３～１５、比較例７～９はＣｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素が合計で１０００質量ｐｐｍ未満であるが、「樹脂封止時のワイヤフロー」性を向上させるＡｕとＰｄの添加量の合計が１．０質量％以上であったり、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素が合計で２０質量ｐｐｍであったりすることから、「樹脂封止時のワイヤフロー」が「Ｂ」となる。また、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素が合計で１００００質量ｐｐｍを超えると、比較例３から「スタッドバンプ部真下のチップ損傷」が「Ｄ」となる。
　また、ワイヤＷの０．２％耐力と同引張強さとの比が８０％以上であると、試作例１～１５、比較例１、４～７、１１、１２から、連続バンプ性において「Ａ」又は「Ｂ」となるが、９０％以上であると、試作例２、３、６～８、１１～１３、１５、比較例５から、連続バンプ性において「Ａ」となり、より優れていることが理解できる。
　さらに、Ａｕの添加量を０．９質量％以上２．６質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上１．５質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上３．０質量％以下含むものであると、試作例１～３、６～８から「スタッドバンプ部真下のチップ損傷」、「電気抵抗」、「Ａｕワイヤからの置き換え」、「ＦＡＢの真球度」、「ＨＡＳＴ」において「Ａ」となり、優れていることが理解できる。
　ワイヤＷの固有抵抗が５．０μΩ・ｃｍを超えると、比較例５、８から、「電気抵抗」が「Ｄ」となる。一方、同固有抵抗が３．０μΩ・ｃｍ以下に抑えられると、試作例１～８、１０、１１、１５、比較例１～３、６、７、１１から「電気抵抗」が「Ａ」となる。
　以上から、試作例２、３、６～８、１１は、ワイヤＷの０．２％耐力と同引張強さとの比が９０％以上、Ａｕの添加量：０．９質量％以上２．６質量％以下、Ｐｄの添加量：０．１質量％以上１．５質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計：１．０質量％以上３．０質量％以下、Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素を合計で２０質量ｐｐｍ以上５００質量ｐｐｍを以下、固有抵抗が３．０μΩ・ｃｍ以下、Ｃｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を合計で１０００質量ｐｐｍ以上、１００００質量ｐｐｍ以下であって、総合評価において「Ａ」となっており、最も優れていることが理解できる。
３、１３　回路配線基板（ケース電極）
５　半導体素子
１５　ＬＥＤ
Ｗ　ボンディング用ワイヤ
ａ　半導体素子（ＬＥＤ）の電極
ｂ　溶融ボール
ｂ’　圧着ボール（スタッドバンプ）
ｃ　回路配線基板の導体配線（リード端子）

Claims (7)

  1. 　半導体素子（５、１５）の電極（ａ）と回路配線基板（３、１３）の導体配線（ｃ）とをボールボンディング法およびスタッドバンプ法の組合せによって接続するためのボンディング用ワイヤ（Ｗ）であって、
    　Ａｕの添加量を０．９質量％以上５．０質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上５．０質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上８．０質量％以下とし、残部がＡｇおよび不可避不純物であり、 
    　上記スタッドバンプ法における溶融ボール（ｂ）の作成時、結晶粒の差を生じさせてワイヤ（Ｗ）の切断を容易にするために、そのワイヤ（Ｗ）の０．２％耐力と同引張強さとの比が８０％以上であることを特徴とするボンディング用ワイヤ。
  2. 　上記ワイヤ（Ｗ）の組成に、さらにＣａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅから選ばれる１種以上の元素を合計で２０質量ｐｐｍ以上、５００質量ｐｐｍ以下含むことを特徴とする請求項１に記載のボンディング用ワイヤ。
  3. 　上記ワイヤ（Ｗ）の組成に、さらにＣｕ、Ｎｉから選ばれる１種以上の元素を合計で１０００質量ｐｐｍ以上、１００００質量ｐｐｍ以下含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のボンディング用ワイヤ。
  4. 　上記ワイヤ（Ｗ）のＡｕの添加量を０．９質量％以上２．６質量％以下、Ｐｄの添加量を０．１質量％以上１．５質量％以下、かつＡｕとＰｄの添加量の合計を１．０質量％以上３．０質量％以下含むことを特徴とする請求項２又は３に記載のボンディング用ワイヤ。
  5. 　上記ワイヤ（Ｗ）の０．２％耐力と同引張強さとの比が９０％以上であることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載のボンディング用ワイヤ。
  6. 　上記ワイヤ（Ｗ）の固有抵抗が５．０μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１～３の何れか一つに記載のボンディング用ワイヤ。
  7. 　上記ワイヤ（Ｗ）の固有抵抗が３．０μΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載のボンディング用ワイヤ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10137534B2 (en) 2015-06-15 2018-11-27 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
US10468370B2 (en) 2015-07-23 2019-11-05 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG10201508103QA (en) * 2015-09-29 2017-04-27 Heraeus Materials Singapore Pte Ltd Alloyed silver wire
MY179434A (en) * 2016-03-11 2020-11-06 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd Bonding wire
TWI609977B (zh) * 2016-10-17 2018-01-01 光大應用材料科技股份有限公司 銀合金線材
WO2021065036A1 (ja) * 2019-10-01 2021-04-08 田中電子工業株式会社 ワイヤ接合構造とそれに用いられるボンディングワイヤ及び半導体装置
CN111029267B (zh) * 2019-11-22 2021-12-24 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种倒装互连结构及其制备方法
US11636809B2 (en) 2019-11-29 2023-04-25 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display substrate and display device
GB2604433B (en) * 2020-12-23 2023-05-03 Skyworks Solutions Inc Apparatus and methods for tool mark free stitch bonding
TW202433501A (zh) 2023-01-31 2024-08-16 日商拓自達電線股份有限公司 接合線
CN117712071A (zh) * 2023-12-07 2024-03-15 郑州机械研究所有限公司 一种键合线及其制备方法和led器件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033127A (ja) * 2007-06-28 2009-02-12 Nippon Steel Materials Co Ltd 半導体実装用ボンディングワイヤ
JP2012049198A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銀ボンディングワイヤ
JP2012099577A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP2012169374A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ
JP2013021280A (ja) * 2011-07-11 2013-01-31 Profound Material Technology Co Ltd 複合銀ワイヤ
JP2013048169A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd ボールボンディング用ワイヤ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5064577B2 (ja) * 2011-01-20 2012-10-31 タツタ電線株式会社 ボールボンディング用ワイヤ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009033127A (ja) * 2007-06-28 2009-02-12 Nippon Steel Materials Co Ltd 半導体実装用ボンディングワイヤ
JP2012049198A (ja) * 2010-08-24 2012-03-08 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 銀ボンディングワイヤ
JP2012099577A (ja) * 2010-10-29 2012-05-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd ボンディングワイヤ
JP2012169374A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Tanaka Electronics Ind Co Ltd Ａｇ−Ａｕ−Ｐｄ三元合金系ボンディングワイヤ
JP2013021280A (ja) * 2011-07-11 2013-01-31 Profound Material Technology Co Ltd 複合銀ワイヤ
JP2013048169A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Tatsuta Electric Wire & Cable Co Ltd ボールボンディング用ワイヤ

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10137534B2 (en) 2015-06-15 2018-11-27 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
US10414002B2 (en) 2015-06-15 2019-09-17 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
US10610976B2 (en) 2015-06-15 2020-04-07 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
US10737356B2 (en) 2015-06-15 2020-08-11 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device
US10468370B2 (en) 2015-07-23 2019-11-05 Nippon Micrometal Corporation Bonding wire for semiconductor device

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