特許 5671512 ボンディング用ワイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5671512

(24)【登録日】2014年12月26日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】ボンディング用ワイヤ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20150129BHJP

   C22C 5/06 20060101ALI20150129BHJP

   C22F 1/14 20060101ALN20150129BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20150129BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 301F

   C22C5/06 Z

   !C22F1/14

   !C22F1/00 625

   !C22F1/00 630M

   !C22F1/00 650C

   !C22F1/00 682

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 691C

   !C22F1/00 661A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-245424(P2012-245424)

(22)【出願日】2012年11月7日

(65)【公開番号】特開2014-96403(P2014-96403A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2014年9月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000108742

【氏名又は名称】タツタ電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100084858

【弁理士】

【氏名又は名称】東尾 正博

(74)【代理人】

【識別番号】100112575

【弁理士】

【氏名又は名称】田川 孝由

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 剛

(72)【発明者】

【氏名】黒▲崎▼ 裕司

【審査官】 井出 和水

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１５１３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８２２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５９９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８８９６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｃ２２Ｃ ５／０６

Ｃ２２Ｆ １／００

Ｃ２２Ｆ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体素子（５、１３）のＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極（ａ）又はＡｕ被覆電極（ａ）と回路配線基板（３、１５）の導体配線（ｃ）とをボールボンディング法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、
Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素を合計で１．０質量％以上、４．０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以下含み、
残部がＡｇおよび不可避不純物からなり、
そのワイヤ(Ｗ)の常温での引張強度が１８〜３２ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、ワイヤを２５０℃の炉中で加熱した後、そのまま２５０℃炉中で試験を行う引張試験での引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするボンディング用ワイヤ。

【請求項2】

上記ワイヤ（Ｗ）のＣａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素の含有量が２０質量ｐｐｍ以上、１００質量ｐｐｍ以下である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。

【請求項3】

上記ワイヤ（Ｗ）の常温での引張強度が１８〜２５ｋｇｆ／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項１または２に記載のボンディング用ワイヤ。

【請求項4】

上記ワイヤ（Ｗ）の２５０℃炉中での引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボンディング用ワイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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ニッケル・パラジウム・金（Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ）被覆電極又はＡｕ被覆電極と、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。

【背景技術】

【0002】

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との電気接続は、上記ボールボンディング法によって行われる。

【0003】

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ＬＥＤ１３を設けて、蛍光体ｅを混ぜ合わせた封止材１４によってＬＥＤ１３を封止した構造である。このパッケージにおけるＬＥＤ１３の電極aとケース電極１５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によって行われる。図中、１６は樹脂製ケースボディである。

【0004】

これらのボールボンディング法による接続方法は、図３（ａ）〜（ｈ）に示す態様が一般的であり、同図（ａ）に示す、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。

【0005】

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、１ｓｔボンドが形成されて電極ａと接着する（１ｓｔ接合、図３（ｂ））。
１ｓｔボンドが形成されれば、キャピラリー１０ａは、一定高さまで上昇した後（同図（ｃ））、導体配線ｃの真上まで移動する（同図（ｄ）〜（ｅ））。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（ｄ）の鎖線から実線参照）。

【0006】

導体配線ｃの真上に至ったキャピラリー１０ａは、導体配線ｃに向かって降下し、ワイヤＷを導体配線（２ｎｄターゲット）ｃに押付ける（同図（ｅ）〜（ｆ））。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を導体配線ｃ上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（ｆ））。

【0007】

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（ｇ））。

【0008】

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（ｈ））。

【0009】

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による接続がなされる。

【0010】

このボールボンディング法に使用されるボンディング線（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ボールｂの形状が真球状となるとともに、形成される金ボールｂの硬さが適切であって、接合時の荷重、超音波によってチップ５を損傷することがなく、確実な接合ができ、その信頼性が高いからである。
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表面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（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。（特許文献２、３、４）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００７−１２３５９７号公報

【特許文献2】特開昭５７−１９４２３２号公報

【特許文献3】特開昭５８−６９４８号公報

【特許文献4】特開平１１−２８８９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

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表面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。

【0013】

また、従来、ＢＧＡ等の半導体パッケージの電極ａにはＡｌ合金(Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等）パッドが用いられていたが、高温信頼性、例えば１５０℃以上における信頼性が求められる車載などの用途ではＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ（ニッケル／パラジウム／金）被覆した電極ａが検討されている。さらに脆弱なチップ５に対するダメージ低減の必要もある。
このＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極ａに対し、上記Ｐｄ表面被覆銅ボンディングワイヤは接合し難いという問題があり、銅ボンディングワイヤは、脆弱なチップ５に対してダメージを与えないような条件でボンディングしようとすると、十分な接合ができないという問題がある。

【0014】

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ＬＥＤ１３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、ＬＥＤ１３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表面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表面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ＬＥＤ１３の種類によってはＬＥＤ１３そのものの輝度を低下させることもある。

【0015】

また、従来の銀ボンディングワイヤでは、ボールｂを形成する際に窒素（Ｎ_２）ガスを吹き付けて不活性雰囲気で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（マンガン）を添加することにより、Ｎ_２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、一般的なＮ_２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Ｎ_２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、Ａｌ_２Ｏ_３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Ａｌ_２Ｏ_３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Ａｌ_２Ｏ_３もしくはＭｇＯが電極ａを損傷する問題がある。

【0016】

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）等の元素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、ワイヤの電気抵抗が高くなると、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、ＬＥＤ１３においては、輝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。

【0017】

さらに、昨今、車載用途を中心にして、半導体パッケージの信頼性評価の基準は厳しくなってきており、特に低温・高温保持を繰り返す耐熱衝撃性についてはその要求が高くなってきたりしている。
上記の銀ワイヤを用いて組み上げた半導体パッケージをより厳しい熱サイクル試験にかけると、基板の反りや樹脂の膨張収縮の影響でワイヤが破断する場合があった。

【0018】

因みに、金ボンディングワイヤとＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極ａ又はＡｕ被覆電極ａとの接合であれば、高い耐熱衝撃性は得られるが、材料費が高価になるという問題がある。

【0019】

この発明は、以上の実状の下、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極ａ又はＡｕ被覆電極ａとの接合性がよく、耐熱衝撃性に優れ、金ボンディングワイヤより安価なボンディング用ワイヤとすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記課題を達成するため、この発明は、半導体素子のＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極又はＡｕ被覆電極と回路配線基板の導体配線とをボールボンディング法によって接続するためのボンディング用ワイヤにおいて、Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素を合計で１．０質量％以上、４．０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以下含み、残部がＡｇおよび不可避不純物からなり、そのワイヤ(Ｗ)の常温での引張強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ^２以上３２ｋｇｆ／ｍｍ^２以下、好ましくは１８ｋｇｆ／ｍｍ^２以上２５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下とし、ワイヤを２５０℃炉中で引張試験を行う高温引張試験での引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、より好ましくは１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上とした。このとき、その２５０℃炉中の高温引張試験は、ワイヤを２５０℃で２０秒間加熱した後、そのまま２５０℃で行なうことが好ましい。

【0021】

Ａｇを主体とするボンディングワイヤは、Ａｕを主体とするボンディングワイヤに比べれば、安価なものとし得る。
因みに、Ａｇを主体とするボンディングワイヤは、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極又はＡｕ被覆電極との接合箇所の耐食性は高いが、Ａｌ電極との接合箇所は耐食性が低い。

【0022】

Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素は、耐食性及び良好な電気特性を得るために添加する。Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素が１．０質量％未満であると、ワイヤの耐硫化性が問題になることがあり、大気中もしくは封止樹脂中に硫化を促進する物質（硫化水素等）が存在すると、ワイヤ表面に硫化銀が生成することで、接続部の信頼性が低下する。
一方、４．０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りすぎるため、ワイヤの直径を小さくすることが難しくなる。

【0023】

Ｃａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素は、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、希土類元素から選ばれる１種以上の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。

【0024】

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。

【0025】

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Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素を１．０〜４．０質量％、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、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。

【0026】

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。管状の熱処理炉中にはＮ_２ガスもしくはＮ_２に微量の水素を混合させたガスを流す。また、その炉温度は３５０℃以上６００℃以下として、ワイヤ走行速度は３０〜９０ｍ／分で熱処理を行う。このとき、例えば、炉長：５０ｃｍであれば、ワイヤ走行速度：３０〜９０ｍ／分の場合、調質熱処理時間は０．３３〜１秒となる。

【0027】

ボンディングワイヤＷの「常温引張強度」は、１５〜２５℃の室温中で長さ１００ｍｍの試料を引張試験し、ワイヤＷの破断した荷重を断面積で除した値を示す。
また、ボンディングワイヤＷの「高温引張強度」は長さ１００ｍｍの試料を２５０℃の炉中で加熱し、その後２５０℃の炉中で引張試験し、ワイヤＷの破断した荷重を断面積で除した値を示す。
ここで、常温引張強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であるとワイヤ強度が不足して、ワイヤボンディング後の樹脂封止の際に流入してきた樹脂によってワイヤループが変形するワイヤフローが発生する。また、３２ｋｇｆ／ｍｍ^２を超えると、２ｎｄ接合性が悪くなり、マシンストップの原因となる。さらに好ましくは、２５ｋｇｆ／ｍｍ^２以下であると、２ｎｄ接合性が高く、ステージ温度が１５０℃のような低温設定でも安定した生産が可能になる。
また、高温引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であると、樹脂封止後の製品を熱サイクル試験に曝した時の寿命に問題が生じるが、より好ましくは１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であるとより高い熱サイクル特性が得られる。

【0028】

なお、調質熱処理において、炉温度を３５０℃以上６００℃以下、ワイヤ走行速度を３０〜９０ｍ／分としたのは、その熱処理温度とワイヤ走行速度の範囲内であると、上記Ｐｄ、Ａｕ：１．０〜４．０質量％等の化学組成のワイヤＷにおいて、常温引張強度が１８〜３２ｋｇｆ／ｍｍ^２、高温引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上となるように調整することができたからである。

【発明の効果】

【0029】

この発明は、以上のようにＡｇを主体としたので、Ａｕを主体とした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、希土類元素の適量の添加によって、適度な強度のワイヤとなってＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極又はＡｕ電極との接合性が良いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】半導体パッケージの概略図

【図2】ＬＥＤパッケージの概略図

【図3】ボールボンディング法の説明図であり、（ａ）〜（ｈ）はその途中図

【発明を実施するための形態】

【0031】

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（１２〜５０μｍφ）の銀合金線とし、窒素雰囲気中で種々の加熱温度・加熱時間にて連続焼鈍した。その連続焼鈍による調質熱処理は、炉長：５０ｃｍの炉において、その炉温度を３５０℃以上６００℃以下、ワイヤ走行速度を３０〜９０ｍ／分で行なった。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。

【0032】

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常温引張強度（ｋｇｆ／ｍｍ^２）を測定した。その引張試験は試料長さ：１００ｍｍのワイヤＷを引張速度１０ｍ／分の速度で引張り、破断に至る時の破断荷重を測定し、その破断荷重／断面積として算出した。表１においては、その常温引張強度を「常温破断荷重」としている。
また、２５０℃での引張強度についてはワイヤＷを２５０℃の炉中で２０秒間加熱し、そのまま２５０℃に保持した状態で引張速度１０ｍ／分の速度で引張り、破断に至る時の破断荷重を測定し、その破断荷重／断面積として算出した。表１においては、その引張強度を「高温破断荷重」としている。

【0033】

【表1】

【0034】

この各実施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に示すボールボンディング法による接続を行った。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、それを半導体素子（チップ）５、１３上のＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ被覆電極ａ又はＡｕ被覆電極ａに接合し、ワイヤ他端をリード端子（導体配線）ｃに接合した（図１、図２参照）。なお、ＦＡＢ作製時にはワイヤＷ先端部に窒素（Ｎ_２）ガスを流しながらアーク放電を行った。リード端子ｃにはＡｇ被覆４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金を使用した。
評価に用いたボンディング試料における連続ボンディング性、熱サイクル試験、１ｓｔ接合部のチップ損傷、電気抵抗、樹脂封止時のワイヤフロー、ワイヤの耐硫化性及び総合評価を表２に示す。それらの評価方法等は以下の通りである。

【0035】

『評価方法』
（１）「連続ボンディング性」
ボンディングマシンで１０，０００回の連続ボンディングを行い、マシンストップが発生しなければ「Ａ」、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。このとき、ステージ温度が低くなれば、その連続ボンディングが困難になることから、１７５℃(±５℃)、１５０℃(±５℃)の２水準で行った。

【0036】

（２）「熱サイクル試験」
ボンディングを行った後、樹脂封止をした半導体試料を市販の熱サイクル試験装置を用いて評価した。温度履歴は−４０℃／３０分〜１２５℃／３０分を１サイクルとして、１０００サイクルの試験を行った。試験後に電気的測定を行い、導通評価をした。評価したワイヤ数は５００本であり、不良率が０の場合は熱サイクルへの耐性が高いことから「Ａ」、不良率が１％以下の場合は「Ｂ」、１％を超える場合は耐性が低いことから「Ｄ」とした。

【0037】

（３）「ボンディング後、１ｓｔ接合部直下のチップ損傷の評価」
１ｓｔ接合部および電極膜を王水で溶解し、半導体素子５、１３の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。

【0038】

（４）「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４.０μΩ・ｃｍ以下であれば「Ａ」、４.０μΩ・ｃｍを超えれば「Ｄ」とした。

【0039】

（５）「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７％未満なら「Ａ」、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。

【0040】

（６）「ワイヤの耐硫化性」
容器中で５％硫化アンモニウム溶液を６０℃に加熱し、気化させた環境下にワイヤサンプルを放置し、５分間経過後の表面分析をオージェ分光分析法（ＡＥＳ）で測定した。
オージェ分光分析法はＡｒイオンで深さ方向に単位時間のスパッタを行い、その都度硫黄濃度を測定していき、最外層の硫黄濃度の１／２の濃度になったところまでを硫化層の厚みとした。厚さの換算には一般的なＳｉＯ_２換算を用いた。ここで、硫化層の厚みが２００Å以下なら「Ａ」、２００Åを超えると実用上の問題があると考えて評価を「Ｄ」とした。

【0041】

「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。

【0042】

【表2】

【0043】

この表１、２において、Ｃａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅから選ばれる１種以上の元素の合計が５００質量ｐｐｍを超えると、比較例８、１０からＦＡＢ表面に析出物の生成が確認され、１ｓｔ接合部のチップ損傷が発生するために「１ｓｔ接合部のチップ損傷」が「Ｄ」となり、総合評価でも「Ｄ」となっている。一方、これらの元素合計が２０質量％ｐｐｍ未満であると、比較例５、６、９から、耐熱性が低くなり、熱サイクル試験で「Ｄ」となって総合評価で「Ｄ」となっている。

【0044】

また、Ｐｄ、Ａｕの合計が１．０質量％未満であると、比較例１から、ワイヤの耐硫化性において「Ｄ」、４．０質量％を超えると、比較例８〜１０から、電気抵抗の評価において「Ｄ」となって、共に、総合評価で「Ｄ」となっている。

【0045】

さらに、常温での引張強度（常温破断荷重）が１８ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であると、比較例１、４、７から、樹脂封止時のワイヤフローの評価において「Ｄ」となって総合評価で「Ｄ」となっている。一方、３２ｋｇｆ／ｍｍ^２を超えると、比較例８〜１０から、２ｎｄ接合性が悪化するため、連続ボンディング性が「Ｄ」となって総合評価で「Ｄ」となっている。
また、２５０℃炉中で試験を行う引張試験での引張強度（高温破断荷重）が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であると、比較例２、３、５、６、９から、熱サイクルへの耐性が低く、熱サイクル試験で「Ｄ」となって総合評価で「Ｄ」となっている。

【0046】

これに対し、各実施例１〜１０は、いずれも、Ｐｄ、Ａｕの合計が１．０〜４．０質量％、Ｃａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅから選ばれる１種以上の元素の合計が２０質量ｐｐｍ以上、５００質量ｐｐｍ以下含み、常温での引張強度が１８〜３２ｋｇｆ／ｍｍ^２、２５０℃炉中で試験を行う引張試験での引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であることから、連続ボンディング性、熱サイクル試験、１ｓｔ接合部直下のチップ損傷の評価、電気抵抗、樹脂封止時のワイヤフローの評価、ワイヤの耐硫化性の各評価において、「Ａ」又は「Ｂ」を得ており、総合評価においては、「Ｂ」以上を得て、実用上問題ないことがわかる。

【0047】

また、Ｃａ、Ｙ、Ｓｍ、Ｌａ、Ｃｅから選ばれる１種以上の元素を含み、その合計が１００質量ｐｐｍ以下であれば、実施例１〜３、５〜７、９、比較例１〜３、６、７、９から、１ｓｔ接合部直下のチップ損傷の評価において「Ａ」となり、高い信頼性を有することが理解できる。さらに、常温での引張強度が１８〜２５ｋｇｆ／ｍｍ^２であると、実施例１、２、５〜７、比較例２、３、５、６から、１５０℃における連続ボンディング性評価において「Ａ」となり、低いステージ温度での良好な作業性を得られることが理解できる。また、２５０℃炉中での引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、実施例２、４、５、７、９、１０、比較例１、７、８、１０から、熱サイクル試験において「Ａ」となっている。

【0048】

以上から、Ｐｄ、Ａｕから選ばれる１種以上の元素を合計で１．０質量％以上、４．０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以下含み、残部がＡｇおよび不可避不純物からなり、ワイヤＷの常温での引張強度が１８〜３２ｋｇｆ／ｍｍ^２であり、ワイヤを２５０℃の炉中で２０秒間加熱した後、そのまま２５０℃炉中で試験を行う引張試験での引張強度が１４ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、連続ボンディング性、熱サイクル試験、１ｓｔ接合部直下のチップ損傷の評価、電気抵抗、樹脂封止時のワイヤフローの評価、ワイヤの耐硫化性の各評価において、実用上問題ないものとなり、また、そのＣａ、希土類元素から選ばれる１種以上の元素の含有量が２０質量ｐｐｍ以上、１００質量ｐｐｍ以下であると、１ｓｔ接合部直下のチップ損傷の評価において「Ａ」となって高い信頼性を有するものとなり、常温での引張強度が１８〜２５ｋｇｆ／ｍｍ^２であると、１５０℃における連続ボンディング性評価において「Ａ」となり、良好な作業性を得られるものとなり、さらに、２５０℃炉中での引張強度が１５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上であると、熱サイクルへの耐性が高いものとなる。

【符号の説明】

【0049】

３、１５ 回路配線基板
５ 半導体素子
１３ 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
ｃ 回路配線基板の導体配線（リード端子）

【図1】

【図2】

【図3】