JP2001326240A - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及び装置

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wire
electrode
electron beam
bonding
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Haruhiko Makino
晴彦 牧野
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品側の電極やワイヤ先端部の表面酸化
による接合性の劣化を防止する。 【解決手段】 ボンディングの直前に電子銃１５０によ
って電子ビームをＩＣチップ２００の電極２１０に照射
し、この電極２１０の銅表面に発生した酸化膜を可能な
範囲で除去し、その後、できるだけ短時間にワイヤ２２
０の先端部２３０をこの電極２１０に接合する。また、
ワイヤ２２０の先端部２３０はボール状に形成されてお
り、この表面に対して、やはりボンディングの直前に電
子銃１５０によって電子ビームを照射し、このワイヤ２
２０の先端部２３０の銅表面に発生した酸化膜を可能な
範囲で除去し、その後、できるだけ短時間にＩＣチップ
２００の電極２１０に接合する。したがって、ＩＣチッ
プ２００側の電極２１０やワイヤ２２０に銅を用いた場
合でも良好な接合性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の電子部品を
ワイヤボンディングするための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、ＩＣチップのワイヤボンディン
グ装置の従来例を示す外観斜視図である。このワイヤボ
ンディング装置は、基台１０上にワイヤボンディング作
業を行うキャピラリ等を設けたボンディングヘッド１２
やＩＣチップ等を所定の温度に加熱するヒートコラム１
４等を配設したものである。ヒートコラム１４には、リ
ードフレーム等を介してパッケージに装着されたＩＣチ
ップ（図示せず）が配置されており、ボンディングヘッ
ド１２等の作動によってＩＣチップ側の電極とパッケー
ジ側の外部引き出し電極とがワイヤで接続される。
【０００３】ところで、このような半導体の組み立て作
業に用いられるワイヤボンディング装置としては、ＩＣ
チップ側のアルミニウム製の電極にアルミニウム製のワ
イヤを熱と超音波によって接合するタイプと、ＩＣチッ
プ側のアルミニウム製の電極に金製のワイヤを熱と超音
波によって接合するタイプとが知られている。しかし近
年では、ＩＣチップ側の高速度化等に伴い、ＩＣチップ
側のインターコネクションを銅で作製する方法が考え出
されている。そして、ＩＣチップの電極にも銅電極を用
いることが考えらている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にＩＣチップの電極を銅電極とした場合、銅製のワイヤ
なら接合可能であるが、銅対銅の接合には銅表面の酸化
が良好な接合性を妨げるという問題がある。そこで、一
般的には、銅表面の酸化による接合性の劣化を防止する
方法としては、ワイヤボンディング装置のヒートコラム
に窒素ガスやホーミングガスを流して銅製ワイヤの表面
酸化を防ぐことが考えられているが、十分な効果を得る
ことは困難である。
【０００５】そこで本発明の目的は、電子部品側の電極
やワイヤ先端部の表面酸化による接合性の劣化を防止す
ることが可能なワイヤボンディング方法及び装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ング方法は、真空室内でワイヤボンディングを行うとと
もに、前記ワイヤボンディングを行う電子部品の電極に
電子ビームを照射し、前記電極表面の酸化膜を除去した
後に、ワイヤボンディングを行うようにしたことを特徴
とする。また本発明のワイヤボンディング装置は、ワイ
ヤボンディング作業を行う真空室と、前記真空室内でワ
イヤボンディングを行う電子部品の電極に電子ビームを
照射する電子銃を含む電子ビーム装置とを有し、前記電
子ビームの照射によって前記電極表面の酸化膜を除去し
た後に、ワイヤボンディングを行うようにしたことを特
徴とする。
【０００７】本発明のワイヤボンディング方法では、真
空室内でワイヤボンディングを行うことにより、電子部
品側の電極とワイヤとの接合部分における表面酸化を抑
制することができ、電子部品側の電極とワイヤとの接合
性をさらに向上できる。また、ワイヤボンディングを行
う電子部品の電極に電子ビームを照射し、電極表面の酸
化膜を除去した後に、ワイヤボンディングを行うように
したことから、電子部品側の電極とワイヤとの接合性を
さらに向上できる。したがって、電子部品側の電極やワ
イヤに銅を用いた場合でも良好な接合性を得ることがで
き、信頼性の高いワイヤボンディングを行うことがで
き、製品性能の向上や歩留を向上することが可能とな
る。
【０００８】また、本発明のワイヤボンディング装置に
おいても同様に、真空室内でワイヤボンディングを行う
ことにより、電子部品側の電極とワイヤとの接合部分に
おける表面酸化を抑制することができ、電子部品側の電
極とワイヤとの接合性をさらに向上できる。また、ワイ
ヤボンディングを行う電子部品の電極に電子ビームを照
射し、電極表面の酸化膜を除去した後に、ワイヤボンデ
ィングを行うようにしたことから、電子部品側の電極と
ワイヤとの接合性をさらに向上できる。したがって、電
子部品側の電極やワイヤに銅を用いた場合でも良好な接
合性を得ることができ、信頼性の高いワイヤボンディン
グを行うことができ、製品性能の向上や歩留を向上する
ことが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるワイヤボンデ
ィング方法及び装置の実施の形態について説明する。図
１は、本発明の実施の形態によるＩＣチップのワイヤボ
ンディング装置を示す外観斜視図である。このワイヤボ
ンディング装置は、基台１１０上に真空室１２０を設置
し、この真空室１２０内に、ワイヤボンディング作業を
行うボンディングヘッド１３０、ＩＣチップ等を加熱す
るヒートコラム１４０、電子ビームを出力する電子銃１
５０等を配置し、この真空室１２０内でワイヤボンディ
ング作業を行うようにしたものである。
【００１０】真空室１２０は、外部の真空装置１６０に
接続されており、この真空装置１６０の作動によって真
空室１２０が所定の真空度に制御され、この真空内でワ
イヤボンディング作業を行うことにより、ボンディング
を行う電極やワイヤの酸化を抑制する。なお、ワイヤボ
ンディングを行う電極やワイヤの周辺だけを真空に制御
することは構造的に困難であるので、本例では、ボンデ
ィングヘッド１３０、ヒートコラム１４０、電子銃１５
０を含むワイヤボンディング作業領域を全体的に包囲す
る真空室１２０を設けたことにより、容易に真空状態を
得るようにしたものである。
【００１１】また、ボンディングヘッド１３０には、ワ
イヤを繰り出しながらボンディング作業を行うためのキ
ャピラリや、ワイヤの先端部を加熱してボールを形成す
るための電気トーチ等が配置されている。また、ヒート
コラム１４０には、リードフレーム等を介してパッケー
ジに装着されたＩＣチップ（図１では省略する）が配置
されており、ヒートコラム１４０はワイヤボンディング
作業を行うためにＩＣチップやパッケージ等を所定の温
度に保持する。そして、ボンディングヘッド１３０の作
動によってキャピラリを移動し、ＩＣチップ側の電極と
パッケージ側の外部引き出し電極とをワイヤで接続する
ワイヤボンディング作業を行う。なお、ボンディングの
際にはワイヤの先端部が電気トーチによって加熱され、
ボール状に形成された状態で電極と接合されるようにな
っている。また、本例では、ＩＣチップ側の電極、パッ
ケージ側の外部引き出し電極、及びワイヤにそれぞれ銅
製のものを用いている。
【００１２】また、電子銃１５０は、ボンディングヘッ
ド１３０に搭載され、ＩＣチップ側の電極、パッケージ
側の電極、及びワイヤ先端部のボールの各表面に電子ビ
ームを照射するものである。このように、ＩＣチップ側
の電極、パッケージ側の電極、及びワイヤ先端部のボー
ルの各表面に電子ビームを照射することにより、表面の
酸化膜を可能な範囲で除去し、ボンディングによる接合
性を向上するものである。なお、このような電子銃１５
０による電子ビームの照射位置は、ボンディングヘッド
１３０の移動機構によって制御する。このようにボンデ
ィングヘッド１３０の移動機構を兼用することにより、
電子銃１５０を移動するための専用の機構が不要とな
り、低コストで実現できる。また、電子銃１５０は、外
部の電子ビーム発生装置１７０に接続されており、この
電子ビーム発生装置１７０によって電子ビームの照射動
作が制御されるようになっている。
【００１３】次に、以上のような構成のワイヤボンディ
ング装置で実現されるワイヤボンディング方法について
説明する。図２はＩＣチップの電極に電子ビームを照射
している状態を示す概略斜視図である。ＩＣチップ２０
０の側縁部には、複数の銅製電極２１０が等間隔で設け
られており、ワイヤボンディング作業では、各電極２１
０について順番に銅製ワイヤ２２０の先端部２３０を熱
と超音波を用いて溶着していく。なお、ワイヤ２２０の
先端部２３０は、上述した電気トーチによってボール状
に形成され、その後、キャピラリの移動によってＩＣチ
ップ２００の電極２１０に接合される。そして、本例の
ワイヤボンディング作業においては、ボンディングの直
前に電子銃１５０によって一定量の電子ビームをＩＣチ
ップ２００の電極２１０に一定時間だけ照射し、この電
極２１０の銅表面に発生した酸化膜を可能な範囲で除去
し、その後、できるだけ短時間にワイヤ２２０の先端部
２３０をこの電極２１０に接合する。
【００１４】また、図３はワイヤの先端部に電子ビーム
を照射している状態を示す概略斜視図である。上述のよ
うにワイヤ２２０の先端部２３０はボール状に形成され
ており、この表面に対して、やはりボンディングの直前
に電子銃１５０によって一定量の電子ビームを一定時間
だけ照射し、このワイヤ２２０の先端部２３０の銅表面
に発生した酸化膜を可能な範囲で除去し、その後、でき
るだけ短時間にＩＣチップ２００の電極２１０に接合す
る。なお、本例では、電子銃１５０が１つであることか
ら、ＩＣチップ２００の電極２１０に対する電子ビーム
の照射動作とワイヤ２２０の先端部２３０に対する電子
ビームの照射動作とは前後して行われることになるが、
できるだけ効率よくこの動作を行い、迅速にワイヤボン
ディングを行うようにする。
【００１５】以上のようにして本例では、ＩＣチップ２
００の電極２１０とワイヤ２２０の先端部２３０の双方
に電子ビームを照射し、銅表面に発生した酸化膜を可能
な範囲で除去することにより、両者の良好な接合状態を
得ることができ、信頼性の高いワイヤボンディングを行
うことができる。したがって、ＩＣチップ２００側の電
極２１０やワイヤ２２０に銅を用いた場合でも良好な接
合性を得ることができ、製品性能の向上や歩留を向上す
ることが可能となる。
【００１６】なお、以上の例では、ＩＣチップのワイヤ
ボンディングを行う構成について説明したが、本発明は
他の電子部品のワイヤボンディングを行う方法や装置に
ついても同様に適用し得るものである。また、上述のよ
うなワイヤボンディング装置において、電子部品はＸ−
Ｙテーブル上に配置され、このＸ−Ｙテーブルとボンデ
ィングヘッドとの相対移動によってワイヤボンディング
が行われるものが一般的であるが、このような構造は本
発明の特徴と直接関係しないため、本例の説明では省略
した。また、上述した例では、１つの電子銃によってＩ
Ｃチップ側の電極とワイヤの先端部に電子ビームを照射
する例について説明したが、２つの電子銃によってＩＣ
チップ側の電極とワイヤの先端部に個別に電子ビームを
照射することも可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明のワイヤボン
ディング方法では、真空室内でワイヤボンディングを行
うとともに、ワイヤボンディングを行う電子部品の電極
に電子ビームを照射し、前記電極表面の酸化膜を除去し
た後に、ワイヤボンディングを行うようにした。このた
め、真空室内でワイヤボンディングを行うことにより、
電子部品側の電極とワイヤとの接合部分における表面酸
化を抑制することができ、電子部品側の電極とワイヤと
の接合性をさらに向上できる。また、ワイヤボンディン
グを行う電子部品の電極に電子ビームを照射し、電極表
面の酸化膜を除去した後に、ワイヤボンディングを行う
ようにしたことから、電子部品側の電極とワイヤとの接
合性をさらに向上できる。したがって、電子部品側の電
極やワイヤに銅を用いた場合でも良好な接合性を得るこ
とができ、信頼性の高いワイヤボンディングを行うこと
ができ、製品性能の向上や歩留を向上することが可能と
なる。
【００１８】また本発明のワイヤボンディング装置で
は、ワイヤボンディング作業を行う真空室と、真空室内
でワイヤボンディングを行う電子部品の電極に電子ビー
ムを照射する電子銃を含む電子ビーム装置とを有し、電
子ビームの照射によって電極表面の酸化膜を除去した後
に、ワイヤボンディングを行うようにした。このため、
真空室内でワイヤボンディングを行うことにより、電子
部品側の電極とワイヤとの接合部分における表面酸化を
抑制することができ、電子部品側の電極とワイヤとの接
合性をさらに向上できる。また、ワイヤボンディングを
行う電子部品の電極に電子ビームを照射し、電極表面の
酸化膜を除去した後に、ワイヤボンディングを行うよう
にしたことから、電子部品側の電極とワイヤとの接合性
をさらに向上できる。したがって、電子部品側の電極や
ワイヤに銅を用いた場合でも良好な接合性を得ることが
でき、信頼性の高いワイヤボンディングを行うことがで
き、製品性能の向上や歩留を向上することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＩＣチップのワイヤ
ボンディング装置を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すワイヤボンディング装置においてＩ
Ｃチップの電極に電子ビームを照射している状態を示す
概略斜視図である。
【図３】図１に示すワイヤボンディング装置においてワ
イヤの先端部に電子ビームを照射している状態を示す概
略斜視図である。
【図４】従来のワイヤボンディング装置を示す外観斜視
図である。
【符号の説明】
１１０……基台、１２０……真空室、１３０……ボンデ
ィングヘッド、１４０……ヒートコラム、１５０……電
子銃、１６０……真空装置、１７０……電子ビーム発生
装置、２００……ＩＣチップ、２１０……電極、２２０
……ワイヤ、２３０……先端部。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 真空室内でワイヤボンディングを行うと
    ともに、 前記ワイヤボンディングを行う電子部品の電極に電子ビ
    ームを照射し、前記電極表面の酸化膜を除去した後に、
    ワイヤボンディングを行うようにした、 ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 ボンディングワイヤの先端部にボールを
    形成した後、前記ボールに電子ビームを照射し、前記ボ
    ール表面の酸化膜を除去した後に、ワイヤボンディング
    を行うことを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディ
    ング方法。
  3. 【請求項３】 前記電子部品はＩＣチップであることを
    特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  4. 【請求項４】 前記電子部品の電極及びボンディングワ
    イヤが銅より形成されていることを特徴とする請求項１
    記載のワイヤボンディング方法。
  5. 【請求項５】 ワイヤボンディング作業を行う真空室
    と、 前記真空室内でワイヤボンディングを行う電子部品の電
    極に電子ビームを照射する電子銃を含む電子ビーム装置
    とを有し、 前記電子ビームの照射によって前記電極表面の酸化膜を
    除去した後に、ワイヤボンディングを行うようにした、 ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  6. 【請求項６】 ボンディングワイヤの先端部にボールを
    形成した後、前記ボールに電子ビームを照射し、前記ボ
    ール表面の酸化膜を除去した後に、ワイヤボンディング
    を行うことを特徴とする請求項５記載のワイヤボンディ
    ング装置。
  7. 【請求項７】 前記ワイヤボンディング作業を行うボン
    ディングヘッドと、電子部品を加熱するヒートコラム
    と、前記電子銃とを含むワイヤボンディング作業領域を
    全体的に前記真空室で包囲したことを特徴とする請求項
    ５記載のワイヤボンディング装置。
  8. 【請求項８】 前記真空室を真空にするための真空装置
    と前記電子銃の電子ビームを制御する電子ビーム制御装
    置とをワイヤボンディング装置の装置本体に接続したこ
    とを特徴とする請求項５記載のワイヤボンディング装
    置。
  9. 【請求項９】 前記電子部品はＩＣチップであることを
    特徴とする請求項５記載のワイヤボンディング装置。
  10. 【請求項１０】 前記電子部品の電極及びボンディング
    ワイヤが銅より形成されていることを特徴とする請求項
    ５記載のワイヤボンディング装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002231754A (ja) * 2001-02-05 2002-08-16 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2006332152A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Matsushita Electric Works Ltd 半導体素子の実装方法

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