JPH0654787B2 - Bonding wire - Google Patents
Bonding wireInfo
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- JPH0654787B2 JPH0654787B2 JP60138698A JP13869885A JPH0654787B2 JP H0654787 B2 JPH0654787 B2 JP H0654787B2 JP 60138698 A JP60138698 A JP 60138698A JP 13869885 A JP13869885 A JP 13869885A JP H0654787 B2 JPH0654787 B2 JP H0654787B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
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- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体装置の電気的接続に用いられるボン
ディングワイヤに関するものであり、特に、ボールボン
ディングに用いられるボンディングワイヤに関するもの
である。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bonding wire used for electrical connection of semiconductor devices, and more particularly to a bonding wire used for ball bonding.
[従来の技術] 従来、半導体装置の電気的接続に用いられるボンディン
グワイヤとしては、アルミニウム系または金系の合金が
使用されており、またボンディングの方法としては、ウ
ェッジボンディングまたはボールボンディングが用いら
れている。[Prior Art] Conventionally, an aluminum-based or gold-based alloy has been used as a bonding wire used for electrical connection of a semiconductor device, and wedge bonding or ball bonding has been used as a bonding method. There is.
ウェッジボンディングは、接続部上にボンディングワイ
ヤを置き、その上から楔で押し付け、加熱あるいは超音
波振動で圧着する方法であり、ボールボンディングは、
水素炎やアーク放電などの手段でボンディングワイヤの
先端を加熱してボールを形成させ、そのボールを接続部
に厚着する方法である。工業的には、作業能率の高いボ
ールボンディングが好んで用いられている。このボール
ボンディングに用いられるボンディングワイヤとして
は、水素炎やアーク放電により、ワイヤの先端が容易に
球状となる金系の合金によるものが一般に用いられてい
る。Wedge bonding is a method in which a bonding wire is placed on the connection part, pressed with a wedge from above, and pressure-bonded by heating or ultrasonic vibration.
In this method, the tip of the bonding wire is heated by a means such as hydrogen flame or arc discharge to form a ball, and the ball is thickly attached to the connecting portion. Industrially, ball bonding, which has a high work efficiency, is preferably used. As a bonding wire used for this ball bonding, a bonding wire made of a gold-based alloy whose tip is easily spherical due to hydrogen flame or arc discharge is generally used.
しかしながら、このような接続は、接続部となる半導体
素子の電極が、多くの場合アルミニウム系であるため、
金とアルミニウムという異種金属間の接続となり、後工
程の加熱時などにおいて金属間化合物が生成し、劣化し
やすいという欠点があった。さらに、金系合金によるボ
ンディングワイヤは、コストが高くなるという欠点もあ
った。したがって、アルミニウム系の合金のボンディン
グワイヤによるボールボンディングが従来から望まれて
いた。However, in such a connection, since the electrode of the semiconductor element to be the connection portion is often aluminum-based,
This is a connection between different metals such as gold and aluminum, and there is a drawback in that an intermetallic compound is generated during heating in a subsequent process and is easily deteriorated. Further, the bonding wire made of a gold alloy has a drawback that the cost is high. Therefore, ball bonding using a bonding wire made of an aluminum alloy has been conventionally desired.
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来のアルミニウム系合金は、金よりも
表面が酸化しやすく、また低融点であるため、ボール形
成能が悪く、ボールボンディングに適したものでなかっ
た。特に、水素炎によるボールボンディングは、全く行
なうことができなかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional aluminum-based alloy is not suitable for ball bonding because the surface is more easily oxidized than gold and the melting point is low, so that the ball-forming ability is poor. . In particular, ball bonding using a hydrogen flame could not be performed at all.
もう一方のアーク放電によるボールボンディングは、ワ
イヤ先端近くに設けた電極とワイヤとの間のアーク放電
により、ワイヤの先端にボールを形成させる方法である
が、放電のエネルギが大きすぎると、形成されたボール
の根元部分が過度の熱により劣化し、強度が著しく低下
したり、くびれたりするという問題が生じた。さらに、
ボールボンディングに一般に用いられるワイヤの線径2
0〜50μmφに比して、大きなボールが形成されてし
まうという問題もあった。Ball bonding by the other arc discharge is a method of forming a ball at the tip of the wire by arc discharge between an electrode provided near the tip of the wire and the wire. The root portion of the ball was deteriorated by excessive heat, resulting in a problem that the strength was remarkably reduced or the ball was constricted. further,
Wire diameter 2 commonly used for ball bonding
There is also a problem that a large ball is formed as compared with 0 to 50 μmφ.
そこで、このような問題の解決方法として、アーク放電
のエネルギを小さくすることが考えられるが、エネルギ
を小さくすると、アークが飛ばずアーク放電しないとい
うのが実状であった。また、アーク放電しやすくするた
め、アルゴンガス雰囲気にすることが試みられている
が、未だ十分ではない。Therefore, as a method of solving such a problem, it is conceivable to reduce the energy of arc discharge, but when the energy is reduced, the actual situation is that the arc does not fly and the arc does not discharge. Further, in order to facilitate arc discharge, an argon gas atmosphere has been attempted, but this is not sufficient yet.
この発明の目的は、上述の問題点を解消し、小さなエネ
ルギによるアーク放電を可能にし、ひいてはアーク放電
によるボールボンディングを可能にするボンディングワ
イヤを提供することにある。An object of the present invention is to provide a bonding wire which solves the above-mentioned problems, enables arc discharge with a small energy, and eventually enables ball bonding by arc discharge.
[問題点を解決するための手段] この発明のボンディングワイヤは、K、Cs、Sr、B
aからなる群より選ばれた1種または2種以上の元素を
0.01〜1重量%含有し、残部はアルミニウムからな
る。さらに、好ましくは、珪素、マグネシウム、マンガ
ンおよび銅からなる群より選ばれた1種または2種以上
の元素が0.5〜2重量%含有され、強度および加工性
の改善が図られる。[Means for Solving Problems] The bonding wire of the present invention is made of K, Cs, Sr, B.
It contains 0.01 to 1% by weight of one or more elements selected from the group consisting of a, with the balance being aluminum. Further, preferably, 0.5 to 2% by weight of one or more elements selected from the group consisting of silicon, magnesium, manganese and copper is contained to improve strength and workability.
[作用および効果] この発明によるボンディングワイヤは、K、Cs、S
r、Baからなる群より選ばれた仕事関数が3eV以下
である元素、すなわち電子を放出しやすい元素を0.0
1〜1重量%含有しており、従来のアルミニウム系合金
によるボンディングワイヤに比べ、より小さなエネルギ
でアーク放電させることができる。[Operation and Effect] The bonding wire according to the present invention is made of K, Cs, S.
An element having a work function selected from the group consisting of r and Ba and having a work function of 3 eV or less, that is, an element which easily emits electrons is 0.0
It is contained in an amount of 1 to 1% by weight, and arc discharge can be performed with smaller energy than that of a conventional bonding wire made of an aluminum alloy.
したがって、過度のエネルギを、ワイヤ先端部に形成さ
れたボールに与えることなくアーク放電することができ
るので、ボールの根元部分における強度の低下やくびれ
を生じることなく、ボールボンディングすることができ
る。Therefore, since the arc discharge can be performed without giving excessive energy to the ball formed at the tip of the wire, the ball bonding can be performed without lowering the strength or constriction at the root portion of the ball.
さらに、この発明により、アルミニウム系合金によるボ
ールボンディングが可能となるため、金系合金を用いた
場合に生ずる金属間化合物生成による劣化や高コストの
問題点も解消され、ボールボンディングの信頼性を一層
高めることができる。Further, according to the present invention, since ball bonding with an aluminum-based alloy is possible, the problems of deterioration and high cost due to the formation of intermetallic compounds that occur when a gold-based alloy is used are solved, and the reliability of ball bonding is further improved. Can be increased.
なお、この発明において、K、Cs、Sr、Baからな
る群より選ばれた1種または2種以上の元素の含有率を
0.01〜1重量%に限定するのは、0.01重量%未
満であると、小さなエネルギで小さい均一なボールを形
成する特性が発揮されないため、結果としてのボール形
成能の改善が認められず、他方、1重量%を越えると、
加工性や耐食性を損なうおそれが生じてくるためであ
る。In the present invention, the content of one or more elements selected from the group consisting of K, Cs, Sr, and Ba is limited to 0.01 to 1% by weight. If it is less than the above range, the property of forming a small and uniform ball with a small amount of energy is not exhibited, and as a result, no improvement in the ball forming ability is observed, while if it exceeds 1% by weight,
This is because the workability and corrosion resistance may be impaired.
さらに、好ましくは、珪素、マグネシウム、マンガンお
よび銅からなる群より選ばれた1種または2種以上の元
素を0.5〜2重量%含有させ、強度および加工性の改
善を図ることができる。Further, preferably, 0.5 to 2% by weight of one or more elements selected from the group consisting of silicon, magnesium, manganese and copper is contained to improve strength and workability.
[実施例] 純度99.99%のアルミニウム地金をベースとして用
い、第1表に示す組成(%は重量%を示す)の合金を溶
製した。溶製後、溶湯からセラミックスフィルタで10
μm以上の介在物を除去しながら、ビレットに連続鋳造
した。[Example] Using an aluminum ingot having a purity of 99.99% as a base, an alloy having the composition shown in Table 1 (% represents% by weight) was melted. After smelting, 10 from the molten metal with a ceramic filter
The billet was continuously cast while removing inclusions of μm or more.
このビレットを表面切削した後、熱間押出しにより10
mmφのワイヤとした後、皮剥ぎ、伸線、熱処理を組合わ
せて40μmφのボンディングワイヤを作製した。After surface cutting this billet, 10
After forming a wire of mmφ, a stripping, wire drawing and heat treatment were combined to produce a bonding wire of 40 μmφ.
得られた40μmφのボンディングワイヤについて、ボ
ール形成能および加工性を以下のようにして評価し、第
1表に示した。The ball-forming ability and workability of the obtained 40 μmφ bonding wire were evaluated in the following manner, and the results are shown in Table 1.
(i)ボール形成能 40μmφのボンディングワイヤをサファイヤ製のキャ
ピラリに通し、アルゴンガス噴出下、ワイヤの先端近く
に設けた電極と、ワイヤとの間のアーク放電により、種
々の電気的条件にてボールを形成させ、そのボール形成
状況を次の2段階(○と×)で評価し、ボール形成能と
した。(I) Ball forming ability A bonding wire having a diameter of 40 μm is passed through a sapphire capillary, and a ball is formed under various electrical conditions by arc discharge between an electrode provided near the tip of the wire and the wire under the spout of argon gas. Was formed, and the state of ball formation was evaluated in the following two stages (◯ and ×), and the ball forming ability was defined.
○: 真球に近い表面形状の滑らかなボールが形成されるとと
もに、ボールの根元部のワイヤが細くなったりしない。◯: A ball with a surface shape close to a true sphere is formed, and the wire at the base of the ball does not become thin.
×: ボール形成条件が狭く、ばらつきが大きい。また表面形
状が優れない。ボールの根元部がくびれたりする。X: The ball forming conditions are narrow and the variations are large. Moreover, the surface shape is not excellent. The base of the ball may be constricted.
(ii)加工性 40μmφまでの伸線加工に至るまでの加工性を、次の
2段階(○と×)で評価した。(Ii) Workability Workability up to wire drawing up to 40 μmφ was evaluated in the following two stages (◯ and ×).
○:従来のものと変わらない。◯: No change from conventional one.
×:従来のものと比べ、加工性に難点がある。X: There is a problem in workability as compared with the conventional one.
第1表から明らかなように、この発明のボンディングワ
イヤは、従来のものに比べ、ボール形成能が著しく改善
されている。 As is clear from Table 1, the bonding wire of the present invention has remarkably improved ball forming ability as compared with the conventional one.
Claims (2)
れた1種または2種以上の元素を0.01〜1重量%含
有し、残部はアルミニウムからなる、ボンディングワイ
ヤ。1. A bonding wire containing 0.01 to 1% by weight of one or more elements selected from the group consisting of K, Cs, Sr and Ba, and the balance being aluminum.
よび銅からなる群より選ばれた1種または2種以上の元
素を0.5〜2重量%含有する、特許請求の範囲第1項
記載のボンディングワイヤ。2. The bonding according to claim 1, further comprising 0.5 to 2% by weight of one or more elements selected from the group consisting of silicon, magnesium, manganese and copper. Wire.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60138698A JPH0654787B2 (en) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | Bonding wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60138698A JPH0654787B2 (en) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | Bonding wire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295649A JPS61295649A (en) | 1986-12-26 |
| JPH0654787B2 true JPH0654787B2 (en) | 1994-07-20 |
Family
ID=15228032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60138698A Expired - Lifetime JPH0654787B2 (en) | 1985-06-24 | 1985-06-24 | Bonding wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0654787B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4851233B2 (en) * | 2006-05-15 | 2012-01-11 | 住友電気工業株式会社 | High purity aluminum wire and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60181251A (en) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Aluminum alloy for bonding wire |
| JPS619536A (en) * | 1984-06-21 | 1986-01-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacture of aluminum alloy thin wire |
-
1985
- 1985-06-24 JP JP60138698A patent/JPH0654787B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61295649A (en) | 1986-12-26 |
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