JP2000228421A - ウェッジボンディング用ツール - Google Patents

ウェッジボンディング用ツール

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JP2000228421A JP2924199A JP2924199A JP2000228421A JP 2000228421 A JP2000228421 A JP 2000228421A JP 2924199 A JP2924199 A JP 2924199A JP 2924199 A JP2924199 A JP 2924199A JP 2000228421 A JP2000228421 A JP 2000228421A
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width
groove
tool
bonding
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Juichi Shimizu
清水寿一
Keiichi Osawa
大澤慶一
Sunao Kimura
直 木村
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子上の電極と外部リードを接続する
ために行うウエッジボンディングにおいて、より狭ピッ
チのボンディングを行うのに好適な接合ツールを提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 平坦なツール底面にワイヤと平行方向に
溝を有し、当該溝の幅と深さが、ワイヤ線径に対して一
定の割合であることを特徴とする接合ツール。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子上の電極
と外部リードを接続するために行うウェッジボンディン
グに用いる接合ツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子（チッ
プ）の電極と外部リードとを接続するために金属ワイヤ
を用いて行われているワイヤボンディングには、接合ツ
ールを使用して、直接、ワイヤを接合するウェッジボン
ディングと、ワイヤ先端を溶融して作成したボールによ
って接合を行うボールボンディングの２つの種類があ
る。
【０００３】その内のウェッジボンディングでは、従来
はワイヤとしては、主としてＡｌワイヤが用いられてき
たが、近年では樹脂を用いた半導体パッケージが低コス
ト化を図るために多用されてきているため、樹脂中にお
いて劣化しないＡｕ系ワイヤが用いられるようになって
きている。
【０００４】また、ウェッジボンディングには、接合ツ
ールとして超硬合金製のものが用いられているが、形状
は使用するワイヤの種類によって異なり、Ａｌワイヤを
用いる場合にはワイヤを接合させる底部が平たいツール
が、Ａｕ系ワイヤを用いる場合には底部にワイヤと垂直
方向に溝を有するツールが用いられている。
【０００５】最近の半導体デバイスの機能の進歩は半導
体パッケージの多ピン化をもたらし、そのため、より狭
いピッチでワイヤボンディングを行う必要性が増してき
ている。
【０００６】こうした要求に対し、ボールボンディング
においては、用いるワイヤを細線化することによって対
応がなされてきたが、ワイヤ先端を溶融してボールを作
成し接合するため、ワイヤ潰れ幅が最小でもワイヤ線径
の約２倍になってしまい、幅を取ってしまうばかりでな
く、ワイヤを細線化すると半導体素子の組立中でのワイ
ヤ変形不良が多くなるという傾向にあった。
【０００７】一方、ウェッジボンディングにおいては、
ボールを作らずに、接合ツールを使用して直接ワイヤを
接合するために、同じワイヤ線径を用いても、より狭い
ピッチでボンディングすることが可能であるが、従来の
接合ツールでは、ワイヤ潰れ幅は、ワイヤ線径の約１．
５倍が最小であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ウェッジボンディング
によって、ボールボンディングよりも狭ピッチ化が可能
ではあるが、現在の接合用ツールでは、接合の際のワイ
ヤの潰れ幅を制御することができず、また、潰れ幅その
ものを、これ以上小さくすることが困難であり、近年要
求されてきている狭ピッチのボンディングを達成するた
めには不十分であった。本発明の目的は、かかる点に鑑
み、狭ピッチのウェッジボンディングを行うのに好適な
ウェッジボンディング用の接合ツールを提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、狭
ピッチなウェッジボンディングを実現するためには、細
いワイヤを使用し、しかも接合時のワイヤ潰れ幅を小さ
くすることが必要である。
【００１０】このために、平坦なツール底面にワイヤと
平行方向に溝を設け、その溝の幅がワイヤ線径に対し８
０％〜１２０％、深さがワイヤ線径に対し２０％〜６０
％である点に特徴があるウェッジボンディング用の接合
ツールを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の構成の詳細につい
て説明する。
【００１２】ウェッジボンディング用の接合ツールにお
いて、平坦なツール底面にワイヤと平行方向に溝を設
け、その溝の幅をワイヤ線径に対し８０％〜１２０％に
し、かつ、溝の深さをワイヤ線径に対し２０％〜６０％
にする。
【００１３】このような接合ツールを用いることによ
り、ワイヤ潰れ幅をワイヤ線径の約１．２〜約１．３倍
まで小さく抑えることが可能となる。
【００１４】溝の幅と深さを限定するのは、溝の幅がワ
イヤ線径に対し１２０％を超え、かつ、深さがワイヤ線
径に対し６０％を超えると、ワイヤの接合性が確保され
なくなり、また溝の幅がワイヤ線径に対し８０％を割
り、かつ、深さがワイヤ線径に対し２０％を割ると、ワ
イヤ潰れ幅を所望の大きさ以下に抑えることができなく
なるからである。
【００１５】なお、溝は完全な矩形である必要はなく、
四角の角の部分がＲを有するような楕円に近い形状でも
良い。
【００１６】
【実施例】市販のＡｌワイヤをウェッジボンディングす
るための接合ツールを用いて、図１に示すような形状
で、幅および深さを下の表１の実施例１から実施例４の
寸法の溝を形成したツールを作製した。
【００１７】本発明品と比較するために、市販のＡｌワ
イヤ用の接合ツール、Ａｕワイヤ用の接合ツール、溝の
幅および深さを下の表１の比較例１から比較例４とした
接合ツールを用いて、ウェッジボンディング試験を行っ
た。
【００１８】この試験には、接合機器として市販のウェ
ッジボンダー（ＤＥＬＶＯＴＥＣ社６２３０）を用い、
材料として市販の２０μｍφおよび２５μmφのＡｕワ
イヤを用い、ダミーチップとしてのAl-Si-Cu合金薄膜
と、ポリイミド基板上のAuめっき面の間のワイヤボンデ
ィングをウェッジボンディングの方法で、ボンディング
条件は、温度を１５０℃とした他は適切な条件にて行っ
た。
【００１９】試験結果の評価のために、得られる最小の
ワイヤ潰れ幅と、その時のワイヤのセンタープル強度を
求めた。これは、この値により、狭ピッチボンディング
が可能かどうかを判断できるためである。
【００２０】表1に、この評価の結果を示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】この表１において明らかなように、本発明
による接合ツールを用いることにより、ワイヤ潰れ幅を
従来の接合ツールを用いた場合より小さく、ワイヤ線径
の約１．２倍から約１．３倍程度に抑えることができる
とともに、センタープル強度についても市販品より優れ
た値が得られている。
【００２３】一方、比較例から、溝の幅および深さが、
所定の範囲を逸脱すると、ワイヤ潰れ幅が、所望の大き
さに抑えられない、あるいはセンタープル強度の点で、
市販品よりも劣る値となる場合があるということがわか
り、溝の幅および深さを所定の範囲内にする必要がある
ことがわかる。
【００２４】また、本実施例における可能な最小ピッチ
は、ワイヤ径に応じて、各々次のとおりであり、本発明
により、従来よりも狭ピッチのウエッジボンディングが
なされることがわかる。
【００２５】 ワイヤ径 本発明ツール 市販品（Ａｕ系ワイヤ用） 市販品（Ａｌワイ ヤ用） ２０μｍφ ４０μｍピッチ ５０μｍピッチ ５５μｍピッチ ２５μｍφ ４５μｍピッチ ６５μｍピッチ ７５μｍピッチ
【００２６】
【発明の効果】本発明により、十分なセンタープル強度
を保持しながら、接合部のワイヤ潰れ幅を従来の方法よ
り小さくすることができ、狭ピッチなウェッジボンディ
ングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の接合ツールの溝形状の模式図を
示す接合ツールの正面図、側面図および底面図である。
【符号の説明】
１溝 ２接合ツール本体 ３ワイヤ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 平坦なツール底面にワイヤと平行方向に
    溝を有し、当該溝の幅がワイヤ線径に対し８０％〜１２
    ０％の範囲、かつ溝の深さがワイヤ線径に対し２０％〜
    ６０％の範囲であることを特徴とするウェッジボンディ
    ング用の接合ツール。
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