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2006年9月号
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絶縁コーティングでCuボンドワイヤの強度を向上 |
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| John Baliga |
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CuボンディングワイヤがAuワイヤの代替物となり得るかについての調査がここ数年行われている。特に最近Auが高値ということもあり、コスト面からの要求がその主な理由である。Cuボンディングワイヤが抱える主な問題の一つは第2ボンドの強度である。住友電工は、第1ボンドの品質を保ちながら第2ボンドの強度を向上させるCuワイヤ用絶縁被服を形成し、その研究結果がIEEE Transactions on Advanced Packagingで発表した。
第2(ステッチ)ボンドの強度が低い理由はCuワイヤの酸化であり、Auワイヤではその心配がない。ワイヤを耐酸化性金属で絶縁被服すれば第2ボンドの強度を向上させることができる。CuワイヤはAu、Ag、Pd、Niで絶縁被服され、第2ボンドの強度向上が期待される結果となったが、ほとんどの場合、第1(ボール)ボンドが影響を受けていた。
Auワイヤと違い、Cuワイヤではボール形成を補助するものが必要である。この研究では、ボンダーは電極棒を使用し、それが発熱してワイヤ先端を溶かしボールを形成する。また、なるべく酸化を抑えるため不活性ガスジェットが加えられた。2つ目の金属で被服されると表面の濡れ性と拡散メカニズムが作用し始める。
AuあるいはAgで被覆したCuワイヤは「槍の穂先」形に延びた。細長くなったボールはボンド工程中、横へ移動する傾向があり、隣り合ったボンドと短絡を起こしやすい非対称ボンドができてしまった。Ni被服のワイヤは球状のボールを形成する傾向にあるが、ボールはボンドキャピラリの中心から派生しやすかった。これも短絡を起こす非対称ボンドにつながった。
Pdで絶縁被服されたCuワイヤは、被服されていないCuワイヤに匹敵するボール形成特性を持った。PdはCuボールの外側部分にとどまる傾向にあり、Cu中にゆっくり均一に拡散していったことが詳細な分析で分かった。 |
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