JP3475511B2 - ボンディングワイヤー - Google Patents
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Description
電極と、外部リードとを接続するために用いるボンディ
ングワイヤーに関する。 【0002】 【従来の技術】従来よりIC、LSI等の半導体素子上
のチップ電極と外部リードとの結線用として多く用いら
れている金線は、その機械的強度、耐熱強度を向上させ
るために純度99.99重量%以上の高純度金に、C
a、Be、Geを含有させた金線(特公昭57−355
77号公報)、La等の希土類元素及び、Ca、Be、
Geを含有させた金線(たとえば特公平2−12022
号公報)等、多くの提案がなされている。一方、近年の
半導体デバイスの高密度、高集積度化による多ピン傾向
は、チップ電極、外部リードの狭ピッチ化、チップ電極
と外部リードとの長距離化へとつながり、より強い機械
的強度、耐熱強度を有する金線が要求されるようになっ
た。 【0003】しかしながら半導体デバイスの高密度、高
集積度化は、電極構造の微細、多層化や薄膜化へとつな
がり、その結果、ボンディング時の荷重、及び超音波の
衝撃を吸収することがむずかしくなり、デバイスの損傷
や、電極パッド下に微小クラックが発生する等のダメー
ジを受け易い構造となり、金線の高強度化はより大きな
問題となってきた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、従来
の金線が持つ機械的強度、耐熱強度を損なうことなく、
デバイスの損傷やパッド下のクラックを大幅に低減し得
るボンディングワイヤーを提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のボンディングワイヤーは、Snを2〜50重
量ppmと、Ca、Beのうちの少なくとも一種を1〜
50重量ppmとを含有し、残部が純度99.99重量
%以上の金である金合金線からなる。 【0006】 【作用】本発明において、Snは必須の元素である。従
来のCa、Beのうちの少なくとも一種を添加した金に
Snを適量添加したところ、従来品に比べ、アーク放電
により形成した金ボールの表面硬度が若干低下し、更に
ボンディングにより金ボールをチップ電極に押し潰した
後のボール硬度、即ちボールの加工硬度が大幅に低減
し、パッド下のクラック等のデバイスの損傷を防ぐ効果
があることが見いだされた。 【0007】Snの添加量は、2重量ppm未満ではそ
の効果は不十分であり、50重量ppmを越えるとボー
ル形成時に真球ボールが形成されにくくなるため、Sn
の添加量は2〜50重量ppmとする。Ca、Beのう
ちの少なくとも一種の添加は金の結晶格子に歪を与えて
金線の機械的強度、耐熱強度を高める効果があるが、添
加量が1重量ppm未満ではその効果は不十分であり、
50重量ppmを越えると金ボールの表面に酸化膜が形
成されてチップ電極との接合性が阻害されるようになる
ので、1〜50重量ppmとする。 【0008】 【実施例】純度99.99重量%以上の高純度金に、S
n、Ca、Beを種々の割合で添加し、高周波誘導加熱
炉で溶解し、表1に示す組成の合金を得た。これらの合
金に溝ロール加工を施し、次に、ダイスを用いた伸線加
工により直径0.03mmの金線とし、次に、室温での
伸び率が6%となるように連続焼鈍を行いボンディング
ワイヤーを得た。これらのボンディングワイヤーを、引
っ張り試験機を用いて常温での機械的強度と、250℃
の雰囲気中に20秒間保持した状態での高温強度を測定
した。 【0009】 【表1】 次に、高速自動ボンダーを用いてボールの直径が0.0
65mmになるような放電条件にてボールを形成し、各
試料のボール形状とボール表面酸化膜の有無を電子顕微
鏡により観察した。次に、メモリー用ICを搭載したリ
ードフレームを用いてチップ電極と外部リード間の連続
ボンディングを行い、圧着した金ボールの表面硬度を微
小硬度計にて測定した。その後、金ボールとチップ電極
のAlを化学処理により溶解し、パッド下層のクラック
発生の有無を金属顕微鏡で確認した。これらの結果を表
1に示す。 【0010】表1に示されたように本発明のボンディン
グワイヤー(試料番号1〜3)は、Snを添加していな
いボンディングワイヤー(試料番号4)や、Snの添加
量が本発明の下限未満のボンディングワイヤー(試料番
号5)と比べてパッド下のクラック発生のない良好な結
果が得られた。また、Snの添加量が本発明の上限を越
えるボンディングワイヤー(試料番号6)は、ボール硬
度は本発明のものと同等でパッド下のクラック発生も見
られなかったが、ボール変形が確認された。 【0011】 【発明の効果】本発明のボンディングワイヤーは、従来
金線の機械的強度、及び耐熱強度を損なうことなく、ボ
ール形成時のボール変形、及びボール表面への酸化膜形
成もなく、ボンディングの際のボール硬度が低く、デバ
イスの損傷や電極パッド下のクラックの発生を防ぎ、安
定したボンディングが可能である。これより、多ピンデ
バイスの金ボンディングにおける歩留り、信頼性の向上
が図れる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Snを2〜50重量ppmと、Ca、B
eのうちの少なくとも一種を1〜50重量ppmとを含
有し、残部が純度99.99重量%以上の金である金合
金線からなるボンディングワイヤー。
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JP22124194A JP3475511B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ボンディングワイヤー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22124194A JP3475511B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ボンディングワイヤー |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0888242A JPH0888242A (ja) | 1996-04-02 |
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Family
ID=16763684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22124194A Expired - Fee Related JP3475511B2 (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | ボンディングワイヤー |
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1994
- 1994-09-16 JP JP22124194A patent/JP3475511B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0888242A (ja) | 1996-04-02 |
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