JP2002289639A - ウェッジツール - Google Patents

ウェッジツール

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JP2002289639A
JP2002289639A JP2001088499A JP2001088499A JP2002289639A JP 2002289639 A JP2002289639 A JP 2002289639A JP 2001088499 A JP2001088499 A JP 2001088499A JP 2001088499 A JP2001088499 A JP 2001088499A JP 2002289639 A JP2002289639 A JP 2002289639A
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Tsutomu Fukuda
努 福田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤボンディングに使用されるウェッジツ
ールにおいて、その保持部2の耐摩耗性の向上を図るの
は勿論、溶着による寿命の短縮や半導体装置の短絡など
を防ぐ。 【解決手段】 半導体装置のワイヤボンディングにおい
てボンディングワイヤを保持して接合するウェッジツー
ルであって、ツール本体1の先端部にボンディングワイ
ヤを保持する保持部2を設け、少なくともこの保持部2
をダイヤモンド焼結体やcBN焼結体より成る超高硬度
焼結体9によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICやパワーデバ
イスなどの半導体装置の製造工程においてワイヤボンデ
ィングを行う際に使用されるウェッジツールに関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】この種の半導体装置の製造工程におい
て、半導体チップと基板とを電気的に接続する方法とし
て、ウェッジツールを用いた超音波ワイヤボンディング
が一般的に知られている。すなわち、この超音波ワイヤ
ボンディングにおいては、上記ウェッジツールのツール
本体先端部に設けられた楔状の保持部に、ボンディング
ワイヤを保持して半導体チップや基板のボンディングパ
ッドに密着させ、このツール本体に取り付けられた超音
波振動手段によってツール本体を介して上記ボンディン
グワイヤに超音波振動を印加することにより、ボンディ
ングワイヤをボンディングパッドに接合する。また、こ
のような超音波振動による接合に加えて熱圧着を併用す
ることもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ウェッジツールのツール本体の材質としては、従来より
各種の鋼材が用いられていたが、そのようなものでは、
ボンディングワイヤを保持してボンディングパッドに密
着させた状態で超音波振動が与えられるという使用の状
況上、ツール本体先端部の保持部が摩耗し易く、これに
よってボンディングの精度が損なわれてしまうため、ウ
ェッジツールを頻繁に交換しなければならないという問
題があった。そこで、最近では、このような保持部の耐
摩耗性を向上させるために、ツール本体の材質として超
硬合金を使用したものも用いられるようになってきてい
るが、このようなウェッジツールでも、長期の使用のう
ちには保持部に摩耗が生じてボンディング精度が損なわ
れるのは避けられない。
【0004】しかも、ボンディングワイヤの材質である
アルミニウムや金は、これら鋼材や超硬合金に対して溶
着を生じ易く、上記保持部にこのような溶着が生じる
と、やはりボンディング精度が損なわれてウェッジツー
ルの寿命の短縮を招く上、溶着したアルミニウムや金が
保持部から剥離して半導体チップや基板に付着すると短
絡を生じるおそれもあり、そのような半導体装置は使用
不可能となるため、製品検査に多くの時間や労力を要し
たり、製品歩留まりの低下を招くことにもなる。しか
も、このような溶着は、上述のように超音波振動に加え
て熱圧着を併用した場合に一層顕著となる。
【0005】本発明は、このような事情を鑑みて為され
たもので、上述のようなワイヤボンディングに使用され
るウェッジツールにおいて、その保持部の耐摩耗性の向
上を図るのは勿論、溶着による寿命の短縮や半導体装置
の短絡などを防ぐことが可能なウェッジツールを提供す
ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、半導体装置
のワイヤボンディングにおいてボンディングワイヤを保
持して接合するウェッジツールであって、ツール本体の
先端部に上記ボンディングワイヤを保持する保持部を設
け、少なくともこの保持部を、超高硬度焼結体によって
形成したことを特徴とする。しかるに、このような超高
硬度焼結体は、超硬合金などに比べても硬質であって耐
摩耗性が高く、極めて長期の使用においても摩耗が生じ
ることはない上、アルミニウムや金などのボンディング
ワイヤ材質に対する耐溶着性も高く、たとえ熱圧着を併
用した超音波ワイヤボンディングでも保持部への溶着を
防ぐことができる。
【0007】ここで、このような超高硬度焼結体として
は、例えばダイヤモンド焼結体またはcBN焼結体が挙
げられる。また、上記保持部を形成したこの超高硬度焼
結体は、その表面が焼結されたままの非研磨状態である
ことが望ましい。すなわち、このような表面が非研磨状
態の超高硬度焼結体よりなる保持部によれば、その表面
粗さが大きくなるため、保持部によってボンディングワ
イヤを確実に保持することが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1ないし図5は、本発明の一実
施形態を示すものである。本実施形態においてツール本
体1は超硬合金により形成されていて、図1ないし図3
に示すようにその後端部が軸線Oを中心とする略円柱状
をなすとともに、先端部はやはり軸線Oを中心とした四
角錐状に面取りされて先端側(図1および図2において
下側)に向かうに従い幅および厚さとも漸次小さくなる
先細りの楔状をなしており、この楔状の先端部の最先端
の上記軸線O上に保持部2が形成されている。なお、こ
の楔状をなす先端部を画成する上記四角錐の4つの錐面
3,3,4,4は、軸線Oを挟んで互いに反対側に位置
する一対の錐面3,3が、他の一対の錐面4,4よりも
後端側から、この他の一対の錐面4,4よりも軸線Oに
対して小さな角度で傾斜するように形成されており、こ
れによりツール本体1の先端部がなす上記四角錐は、正
四角錐よりも厚さ方向(図2、図5における左右方向)
に偏平した形状をなし、軸線Oに直交する断面において
もこの厚さ方向に偏平した長方形状を呈することとな
る。
【0009】このようなツール本体1の先端部に形成さ
れる上記保持部2においては、図4および図5に示すよ
うに、上記偏平した四角錐の幅方向(図1、図4におけ
る左右方向)を向く側面5,5が、この四角錐の上記他
の一対の錐面4,4がそのまま延長されることによって
先端側に向かうに従い軸線O側に向かう傾斜面とされる
一方、上記厚さ方向を向く側面6,6は、上記一対の錐
面3,3から曲折して軸線Oに等距離をおいて平行とな
るように、かつ互いにも平行となるとともに側面5,5
に対しては垂直となるように形成されており、従ってこ
の保持部2の厚さは一定とされている。さらに、この保
持部2の先端面7は、上記幅方向における両端部が軸線
Oに垂直な平坦面とされるとともに、この幅方向の中央
部には、上記厚さ方向視に軸線Oを中心とした断面V字
状をなして側面6,6に開口する凹溝部8が形成されて
いる。
【0010】そして、本実施形態では、このツール本体
1先端部の保持部2全体が、ダイヤモンド焼結体または
cBN焼結体より成る超高硬度焼結体9によって形成さ
れており、より具体的には、上記側面6,6が錐面3,
3から曲折する部分より軸線O方向先端側の保持部2全
体が上記超高硬度焼結体によって形成されている。ここ
で、上記保持部2をこのような超高硬度焼結体によって
形成するには、例えば保持部2となる部分とこれよりも
後端側のツール本体1部分とを超高硬度焼結体と超硬合
金とで別々に焼結成形しておいて、これらを活性ろう材
等によるろう付けなどで接合するようにしてもよく、ま
た、焼結前の圧粉成形時において、ツール本体1の保持
部2となる部分に超高硬度焼結体9の原料粉末を充填す
るとともに、これよりも後端側には超硬合金の原料粉末
を充填しておいて、これらを一体に焼結するようにして
もよい。また、本実施形態では、少なくともこの超高硬
度焼結体9によって形成された保持部2の表面は、当該
超高硬度焼結体9が焼結されたままの非研磨の状態、す
なわち焼結地肌のままの状態であって、その表面粗さ
は、例えばJIS B 0601における最大高さRyに
おいて0.8μm〜3.2μmの範囲とされている。
【0011】しかるに、このように構成されたウェッジ
ツールにおいては、そのツール本体1先端部の上記保持
部2によってボンディングワイヤを保持してボンディン
グパットに密着させ、該ツール本体1に取り付けられた
超音波振動手段によってボンディングワイヤに超音波振
動を印加してボンディングパッドと接合するのに、この
保持部2が、硬質なダイヤモンド焼結体またはcBN焼
結体より成る超高硬度焼結体9によって形成されている
ので、極めて長期間このような超音波ワイヤボンディン
グに使用してもこの保持部2に生じる摩耗は少なく、従
ってかかる摩耗によるボンディング精度の劣化も抑える
ことができる。このため、当該ウェッジツールの寿命の
大幅な延長を図ることが可能となって、逆にボンディン
グ装置におけるツール交換回数は削減することができ、
交換作業や交換後のツールの調整作業に要する時間や労
力の軽減を促すとともに、効率的かつ円滑なワイヤボン
ディングを行うことができる。
【0012】また、このようなダイヤモンド焼結体やc
BN焼結体等の超高硬度焼結体9は、超硬合金などに比
べてボンディングワイヤ材質となるアルミニウムや金と
の溶着性が低く、従ってこのような材質よりなるボンデ
ィングワイヤの接合に長期間使用しても、またボンディ
ングの際に熱圧着を併用したりしても、ワイヤの溶着に
よるボンディング精度の劣化が生じたり、溶着物が剥離
して半導体装置に付着することにより短絡が生じたりす
ることもない。このため、上記構成のウェッジツールに
よれば、このような溶着によるボンディング精度の劣化
によってツールの交換を余儀なくされたり、あるいは頻
発する短絡によって半導体装置の検査作業に多大な時間
や労力を要し、また製品歩留まりが低下したりするよう
な事態を防止することができる。
【0013】また、本実施形態のウェッジツールでは、
この超高硬度焼結体9によって形成された保持部2の表
面が、当該超高硬度焼結体9を焼結によって成形した際
のままの非研磨あるいは未研磨の状態とされていて、そ
の表面粗さが焼結したダイヤモンドやcBN粒子径の大
きさに準じた大きなものとされている。そして、本実施
形態によれば、このような超高硬度焼結体9によって形
成された保持部2がボンディングワイヤを保持すること
になるため、当該ウェッジツールによるボンディングワ
イヤの保持力の向上を図ることができ、ボンディングの
際にワイヤを確実に保持してボンディングパッドに接合
することが可能となる。
【0014】ただし、このように保持部2を形成する超
高硬度焼結体9の表面が非研磨であるとしても、上記ダ
イヤモンド粒子やcBN粒子の粒子径が小さくて保持部
2の表面粗さも比較的小さい場合には、このような効果
を確実に奏することができなくなるおそれがある一方、
逆にこの粒子径が大きすぎて表面粗さも過大となると、
保持部2の表面によってボンディングワイヤが削られる
ことにより、この削られたボンディングワイヤが粉体と
なって保持部2に付着したり清浄な環境が要求される半
導体装置の製造工程を汚染したりするおそれがある。こ
のため、上記非研磨の状態におけるこの超高硬度焼結体
9より成る保持部2の表面粗さは、本実施形態のように
最大高さRyにおいて0.8μm〜3.2μmの範囲に
設定されるのが望ましい。
【0015】なお、このような超高硬度焼結体9は、ボ
ンディングワイヤを保持するツール本体1先端部の上記
保持部2を少なくとも形成するようにされていればよい
が、例えばこの超高硬度焼結体9と超硬合金より成るツ
ール本体1との接合強度を確保するために、保持部2か
らツール本体1先端側の上記四角錐の部分を超高硬度焼
結体9によって形成したり、あるいはこれよりも後端側
のツール本体1が円柱状をなす部分までも超高硬度焼結
体9によって形成するようにしてもよい。また、本実施
形態ではツール本体1の材質として超硬合金を用いてい
るが、これ以外にもSiCやSi34などのセラミック
スを用いることも可能である。さらに、上述した実施形
態のウェッジツールの保持部2を含めたツール本体1の
形状はあくまでも一例であり、これとは異なる形状のツ
ール本体を有するウェッジツールに本発明を適用するこ
とも、勿論可能である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体装置の製造工程におけるワイヤボンディングに使
用されるウェッジツールにおいて、その保持部を、ダイ
ヤモンド焼結体やcBN焼結対等の超高硬度焼結体によ
って形成することにより、この保持部の耐摩耗性の向上
を図って長期に渡ってボンディング精度を安定かつ正確
に維持することができる。また、たとえボンディングの
際に熱圧着を併用したりしたとしても、ボンディングワ
イヤの保持部への溶着が生じるのを抑えることができ、
このような溶着によってボンディング精度が損なわれた
り、溶着物の剥離によって半導体装置に短絡が生じたり
するのも防ぐことができ、これらにより、ウェッジツー
ル寿命の延長を図るとともに、円滑なボンディング作業
を促すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す上記厚さ方向視の
平面図である。
【図2】 図1に示す実施形態の上記幅方向視の側面図
である。
【図3】 図1に示す実施形態を後端側から見た背面図
である。
【図4】 図1に示す実施形態の保持部2を示す拡大平
面図である。
【図5】 図4におけるAA断面図である。
【符号の説明】
1 ツール本体 2 保持部 9 超高硬度焼結体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置のワイヤボンディングにおい
    てボンディングワイヤを保持して接合するウェッジツー
    ルであって、ツール本体の先端部に上記ボンディングワ
    イヤを保持する保持部が設けられており、少なくともこ
    の保持部が、超高硬度焼結体により形成されていること
    を特徴とするウェッジツール。
  2. 【請求項2】 上記超高硬度焼結体は、ダイヤモンド焼
    結体またはcBN焼結体より成ることを特徴とする請求
    項1に記載のウェッジツール。
  3. 【請求項3】 上記保持部を形成した上記超高硬度焼結
    体は、その表面が焼結されたままの非研磨状態とされて
    いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
    ウェッジツール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009540624A (ja) * 2006-07-03 2009-11-19 クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク. 仕上げが改善されたボンディングツール
KR101042232B1 (ko) 2008-12-10 2011-06-17 주식회사 맥텍 와이어 본딩툴 제작방법
CN110783213A (zh) * 2019-10-15 2020-02-11 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种引线键合用楔形劈刀及制备方法

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