JP2000058603A - 超音波ワイヤボンダ - Google Patents

超音波ワイヤボンダ

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JP2000058603A JP10226120A JP22612098A JP2000058603A JP 2000058603 A JP2000058603 A JP 2000058603A JP 10226120 A JP10226120 A JP 10226120A JP 22612098 A JP22612098 A JP 22612098A JP 2000058603 A JP2000058603 A JP 2000058603A
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ultrasonic
bonding
groove
holding groove
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Takaaki Funakoshi
孝章 船越
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエッジツールに形成したワイヤ保持溝に簡単
な加工を施すことで、超音波振動の加振力をワイヤへ効
果的に伝達してワイヤ剥離などのボンディング不良の発
生を抑止できるようにする。 【解決手段】超音波振動子のホーンに取付けたウエッジ
ツール８に対してその先端に超音波振動（矢印Ｐ）と同
じ向きに断面円弧状のワイヤ保持溝８ａを形成し、ワイ
ヤフィードから繰り出したワイヤ４をワイヤ保持溝内に
沿わせてボンディング箇所に押し、この状態でウエッジ
ツールを介してワイヤに加圧力（矢印Ｆ）と超音波振動
を印加してウエッジボンディングを行う超音波ワイヤボ
ンダにおいて、前記ワイヤ保持溝の内面に複数条のリブ
状突起８ｂを形成し、ウエッジツールに加えた加圧力に
よりリブ状突起をワイヤの表面に食い込ませて超音波振
動を効率よくワイヤに伝達させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の内
部配線に用いる超音波ワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、リードフレームを使用して組立て
た半導体デバイスを例に、図５，および図６にリードフ
レームにマウントした半導体チップとリードフレームの
リード片との間にワイヤボンディングを施す超音波ワイ
ヤボンダ，およびそのウエッジツールの従来構造を示
す。図において、１はリードフレーム、２はリードフレ
ーム１にはんだマウント（はんだ層３）した半導体チッ
プ（ベアチップ）、４は半導体チップ２とリードフレー
ム１のリード片１ａとの間にまたがって配線したボンデ
ィングワイヤ（Ａｌワイヤ）、５が超音波ワイヤボンダ
である。
【０００３】ここで、超音波ワイヤボンダ５は、周知の
ように超音波振動子６で加振されるホーン７の先端にウ
エッジツール８を取付けた構成になり、図示のようにウ
エッジツール８の先端でワイヤフィーダ（図示せず）か
ら繰り出したワイヤ４をボンディング箇所に押さえ込
み、この状態でウエッジツール８を介してワイヤ４に加
圧力（ボンディング加重）Ｆ，および矢印Ｐ方向に超音
波振動を印加することにより、ワイヤ４とボンディング
箇所の間の摩擦で接合面が清浄化されるとともに、接合
面の発熱でワイヤ４が塑性変形してボンディング箇所に
接続される。
【０００４】ここで、ウエッジツール８の先端部には、
図６(a) 〜(c) で表すように超音波振動の加振方向Ｐに
向きを揃えて断面円弧状のワイヤ保持溝８ａを形成し、
この溝内にワイヤ４を押さえ込むようにしており、従来
構造ではワイヤ保持溝８ａの内面が平滑面に仕上げてあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の超音波ワイヤボンダを用いてワイヤボンディングを
行った半導体デバイスでは、しばしばボンディング後に
ワイヤがボンディング箇所から剥がれる欠陥が生じる。
そして、このようなボンディング不良の生じた部分につ
いて観察したところ、いずれの場合でも超音波振動の印
加によるワイヤの塑性変形が不十分でワイヤの外周一部
のみが接合されているに過ぎないことが認められる。
【０００６】そこで、このようなボンディング不良の発
生要因について究明したところ、図５のウエッジツール
８に加えた超音波振動がワイヤ４へ十分に伝わらず、そ
の原因がウエッジツール８の先端に形成したワイヤ保持
溝８ａの平滑面にあることが判った。すなわち、ワイヤ
保持溝８ａの内面が平滑な鏡面に仕上げてあると、溝内
に押さえ込んだワイヤ４とウエッジツール８の間に滑り
が生じて超音波振動の加振力がワイヤ４に伝わらず、そ
のためにワイヤ４とボンディング接合面との間に生じる
摩擦熱が不足してワイヤ４が塑性変形せず、その結果と
してワイヤのボンディング不良が生じると推定される。
【０００７】なお、発明者等は従来のボンダでウエッジ
ツール８に加える加圧力Ｆ，および超音波振動のパワー
を大きくしてワイヤボンディングを試みたが、この方法
ではワイヤ４が潰れてしまって正常なワイヤボンディン
グが行えなかった。この発明は上記の点にかんがみなさ
れたものであり、ウエッジツールに形成したワイヤ保持
溝に簡単な加工を施すことで、超音波振動の加振力をワ
イヤへ効果的に伝達してワイヤ剥離などのボンディング
不良の発生を抑止できるようにした超音波ワイヤボンダ
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、超音波振動子のホーンに取付け
たウエッジツールに対し、その先端に超音波振動と同じ
向きに断面円弧状のワイヤ保持溝を形成し、ワイヤフィ
ードから繰り出したワイヤをワイヤ保持溝内に沿わせて
ボンディング箇所に押し、この状態でウエッジツールを
介してワイヤに加圧力と超音波振動を印加してウエッジ
ボンディングを行う超音波ワイヤボンダにおいて、前記
ワイヤ保持溝の内面に、ウエッジツールに加えた加圧力
によってワイヤの表面に食い込む噛み合い係合部を形成
する（請求項１）ものとし、具体的には噛み合い係合部
を次記のような形態で形成する。
【０００９】(1) 噛み合い係合部として、ワイヤ保持溝
と直交，もしくは平行する方向にリブ状突起を形成する
（請求項２）。 (2) 噛み合い係合部として、ワイヤ保持溝と直交，もし
くは平行する方向に凹溝を形成する（請求項３）。 (3) 噛み合い係合部として、ワイヤ保持溝の内面にロー
レット溝を刻印形成する（請求項４）。
【００１０】上記のようにウエッジツールのワイヤ保持
溝の内面に噛み合い係合部を加工して形成しておくこと
により、ボンディング時にウエッジツールに加圧力（ボ
ンディング加重）を加えて超音波振動を印加した際に、
噛み合い係合部として形成したリブ状突起，凹溝，ある
いはローレットがワイヤの表面に食い込み、その投錨効
果によりスリップを生じることなくウエッジツールに加
えた超音波振動が効果的にワイヤに伝わる。これによ
り、ワイヤがウエッジツールと一体に振動してボンディ
ング接合面と擦り合い、その結果としてワイヤが接合面
へ確実にウエッジボンディングされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１ないし図４の実施例に基づいて説明する。なお、各実
施例の図中で図６に対応する同一部材には同じ符号が付
してある。 〔実施例１〕図１(a) 〜(c) はこの発明の請求項２に対
応する実施例を示すものである。この実施例において
は、ウエッジツール８の先端に形成したワイヤ保持溝８
ａに対して、その溝内にその長手方向（超音波振動の加
振方向Ｐと同じ）と直交する方向に複数条のリブ状突起
８ｂが形成されており、ワイヤボンディング時には保持
溝８ａで押さえ込んだワイヤ４に対し、上方からの加圧
力Ｆによりリブ状突起８ｂがワイヤ４の表面に噛み合
い、その投錨効果によりウエッジツール８に加えた矢印
Ｐ方向の超音波振動の加振力がワイヤ４に効率よく伝達
する。
【００１２】〔実施例２〕図２(a) 〜(c) はこの発明の
請求項３に対応する実施例を示すものである。この実施
例においては、ウエッジツール８のワイヤ保持溝８ａに
対して、その溝内にその長手方向（超音波振動の加振方
向Ｐと同じ）と直交する方向に複数条の凹溝８ｃが形成
されている。これにより、ワイヤボンディング時には凹
溝８ｃがワイヤ４の表面に噛み合って先記実施例１と同
様な効果を奏する。
【００１３】〔実施例３〕図３は先記した実施例１，２
の応用実施例を示すものであり、ウエッジツール８のワ
イヤ保持溝８ａに対して、その溝内にその長手方向と直
交する方向に図１と同様なリブ状突起８ｂと凹溝８ｃが
交互に並んで形成されている。 〔実施例４〕図４はこの発明の請求項４に対応する実施
例を示すものである。この実施例においては、ウエッジ
ツール８の先端に形成したワイヤ保持溝８ａの内面には
ローレット溝（斜めに交差したギザギザの刻み目）８ｄ
が刻印形成されており、ワイヤボンディング時には先記
の各実施例と同等な効果を奏する。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の構成によ
れば、ウエッジツールのワイヤ保持面に簡単を加工を施
すだけで、ワイヤボンディング後にワイヤが接合面から
剥がれなどのボンディング不良の発生を防いで歩留りの
向上化が図れる超音波ワイヤボンダを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に対応するウエッジツール
の構造図であり、(a),(b),(c)はそれぞれウエッジツー
ル先端部の正面図，側断面図，および底面図
【図２】この発明の実施例２に対応するウエッジツール
の構造図であり、(a),(b),(c)はそれぞれウエッジツー
ル先端部の正面図，側断面図，および底面図
【図３】この発明の実施例３に対応するウエッジツール
の構造図であり、(a),(b),(c)はそれぞれウエッジツー
ル先端部の正面図，側断面図，および底面図
【図４】この発明の実施例４に対応するウエッジツール
の構造図であり、(a),(b),(c)はそれぞれウエッジツー
ル先端部の正面図，側断面図，および底面図
【図５】超音波ウエッジボンダの構成，動作の説明図
【図６】従来におけるウエッジツールの構造図であり、
(a),(b),(c) はそれぞれウエッジツール先端部の正面
図，側断面図，および底面図
【符号の説明】
４ ボンディングワイヤ ６ チップ振動子 ７ ホーン ８ ウエッジツール ８ａ ワイヤ保持溝 ８ｂ リブ状突起 ８ｃ 凹溝 ８ｄ ローレット溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】超音波振動子のホーンに取付けたウエッジ
    ツールに対し、その先端に超音波振動と同じ向きに断面
    円弧状のワイヤ保持溝を形成し、ワイヤフィードから繰
    り出したワイヤをワイヤ保持溝内に沿わせてボンディン
    グ箇所に押し、この状態でウエッジツールを介してワイ
    ヤに加圧力と超音波振動を印加してウエッジボンディン
    グを行う超音波ワイヤボンダにおいて、前記ワイヤ保持
    溝の内面に、ウエッジツールに加えた加圧力によってワ
    イヤの表面に食い込む噛み合い係合部を形成したことを
    特徴とする超音波ワイヤボンダ。
  2. 【請求項２】請求項１記載の超音波ワイヤボンダにおい
    て、噛み合い係合部が、ワイヤ保持溝と直交，もしくは
    平行する方向に形成したリブ状突起であることを特徴と
    する超音波ワイヤボンダ。
  3. 【請求項３】請求項１記載の超音波ワイヤボンダにおい
    て、噛み合い係合部が、ワイヤ保持溝と直交，もしくは
    平行する方向に形成した凹溝であることを特徴とする超
    音波ワイヤボンダ。
  4. 【請求項４】請求項１記載の超音波ワイヤボンダにおい
    て、噛み合い係合部が、ワイヤ保持溝の内面に刻印した
    ローレット溝であることを特徴とする超音波ワイヤボン
    ダ。
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