JP2912128B2 - キャピラリおよびリードフレームならびにそれらを用いたワイヤボンディング方法 - Google Patents

キャピラリおよびリードフレームならびにそれらを用いたワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング技
術、特に、金ワイヤに絶縁性の樹脂を施した被覆ワイヤ
を用いたワイヤボンディング技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高密度化に伴い、従来のワ
イヤボンディングに使用されてきた金ワイヤに代わり、
金ワイヤに絶縁性の樹脂を施した被覆ワイヤが開発され
ている。被覆ワイヤを用いたワイヤボンディングは、隣
接するワイヤ間のショート，ワイヤと半導体素子あるい
はタブとのショート等のボンディング不良が避けられる
ので、クロスボンディング，オーバーリード，長ルー
プ，低ループ等の適用が容易となり高密度実装に有利で
ある。
【０００３】この種の技術について記載されている例と
しては、特開平２−１１２２４９号公報がある。上記公
報に記載された技術によれば、第２ボンディング地点近
傍に形成された凹凸面によって被覆膜を破壊・除去した
後に第２ボンディングを行うことによって、第２ボンデ
ィングにおけるボンディング安定性の向上を図ってい
る。 従来のキャピラリの形状について図面を参照して
詳細に説明する。従来のキャピラリの先端面のワイヤ導
出孔の形状は三種類に大別される。
【０００４】図６(a) 〜(c) は、従来のキャピラリの先
端面のワイヤ導出孔の形状を示す断面図である。図６
(a) 〜(c) に示すキャピラリ４，キャピラリ５，キャピ
ラリ６の材質はセラミクスあるいはルビーであり、先端
面のワイヤ導出孔の形状は次に示す通りである。図６
(a) に示すキャピラリ４はワイヤ導出孔４ａが面取りさ
れている。図６(b) に示すキャピラリ５はワイヤ導出孔
５ａが二段面取りされている。図６(c) に示すキャピラ
リ６はワイヤ導出孔６ａがＲ面取りされている。続い
て、従来のリードフレームについて図面を参照して詳細
に説明する。
【０００５】図７は従来のリードフレームの一例を示す
斜視図である。図７に示すリードフレーム７は、半導体
素子８を搭載するアイランド７ａと、半導体素子８の入
出力端子と接続するインナーリード７ｂと、外部と接続
するアウターリード７ｃおよびインナーリード７ｂとア
ウターリード７ｃを接続するタイバ７ｄとを含んでい
る。
【０００６】図８は図７のインナーリード７ｂの先端部
の詳細を示す斜視図であり、インナーリード７ｂの先端
部は表面が滑らかである。
【０００７】次に、上記キャピラリ４およびリードフレ
ーム７を用いた従来のワイヤボンディング方法による被
覆ワイヤ１を用いたワイヤボンディングついて図面を参
照して詳細に説明する。
【０００８】図９(a) 〜(f) は、従来のワイヤボンディ
ング方法による被覆ワイヤ１を用いたワイヤボンディン
グの一動作例を説明するための動作工程図である。第１
に、キャピラリ４先端に送り出された被覆ワイヤ１に対
してトーチロッド１０より電気火花を飛ばして被覆ワイ
ヤ１先端にボールを形成する。〔（図９（ａ）〕 第２に、ワイヤカットクランパ９を開いた後キャピラリ
４を下降させ、半導体素子８上の入出力端子端子に超音
波振動の印加とともに形成ボールを押圧することにより
第１ボンディングを行う。〔（図９（ｂ）〕 第３に、キャピラリ４先端より被覆ワイヤ１を導出させ
ながら、被覆ワイヤ１がループ形状を描くようにしてイ
ンナーリード７ｂ上の第２ボンディング地点まで移動さ
せる。〔（図９（ｃ）〕 第４に、キャピラリ４をインナーリード７ｂ上の第２ボ
ンディング地点に着地させ、超音波の印加および押圧力
によりインナーリード７ｂの表面と接する部分の被覆膜
を破壊・除去して金属線の露出ならびに第２ボンディン
グを行う。〔（図９（ｄ）〕 第５に、キャピラリ４をワイヤ送り出し量まで上昇させ
たところでワイヤカットクランパ９を閉じる。〔（図９
（ｅ）〕 第６に、更にキャピラリ４を上昇させて被覆ワイヤ１を
接合部分から切断し、被覆ワイヤ１をキャピラリ４先端
に送り出す。 以上の動作を繰り返すことによりワイヤ
ボンディングを行う。〔（図９（ｆ）〕
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のワイヤ
ボンディング方法による被覆ワイヤを用いたワイヤボン
ディングは、第２ボンディングにおいてワイヤとインナ
ーリードの接合面の間に残留した被覆により、電気的お
よび機械的接合強度が損なわれるという問題があった。
また、接合面積を増して残留被覆の影響を弱めるため
超音波出力を高めると、接合部分におけるワイヤ強度が
損なわれてワイヤ切断が不正確となり、これによってワ
イヤ送り出し量不安定によるボール形成不良に起因した
ボンディング不良を引き起こすという問題点があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のワイヤボンディング方法は、半導体素子
上の外部端子とリードフレームのインナーリードとを被
覆ワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、
被覆ワイヤが導出される先端面に該被覆ワイヤの導出孔
を中心に円周状の凹面を備えたキャピラリあるいはイン
ナーリード上の被覆ワイヤとの接続位置に円形の凹部を
備えたリードフレームによって、被覆ワイヤをリードフ
レームのインナーリードに接続するものである。本発明
のワイヤボンディング方法において使用されるキャピラ
リは、ワイヤが導出される先端面にワイヤの導出孔を中
心に円周状の凹部を備えものである。また、本発明のワ
イヤボンディング方法において使用されるリードフレー
ムは、ワイヤが接続されるリードフレームのインナーリ
ード上の接続位置に円形の凹部を備えるものである。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例を示すキャピ
ラリ先端部斜視図である。図１に示すキャピラリ２はセ
ラミクスあるいはルビーにて形成され、ワイヤが導出さ
れる先端面にワイヤ導出孔２ａを中心に円周状の凹型形
状２ｂを有する。凹型形状２ｂにおける寸法は、ワイヤ
直径に対して１５％〜３０％の深さを有しキャピラリ２
のワイヤ導出孔２ａ直径に対して１１５％〜１３０％の
直径を有する。次に、図１に示すキャピラリ２による被
覆ワイヤ１を用いたワイヤボンディング方法について図
面を参照して詳細に説明する。
【００１２】図２は第１の実施例のキャピラリ２による
第２ボンディング接合時における接合部断面図である。
図２に示す第２ボンディングの接合部は、キャピラリ２
の先端面における凹型形状２ｂにより、接合部の内部側
のワイヤ厚さが厚くなってワイヤ強度を確保することが
出来る。このため、超音波出力を高めても接合部のワイ
ヤ強度を確保することが出来るため、接合強度を確保す
ることが出来ると共に、ワイヤ送り出し量を安定化出来
るためボール形成に起因したボンディング不良を防ぐこ
とが出来る。
【００１３】図３は本発明の第２の実施例であるリード
フレームを示す斜視図である。図３に示すリードフレー
ム３は、半導体素子８を搭載するアイランド３ａと、半
導体素子８の入出力端子と接続するインナーリード３ｂ
と、インナーリード３ｂ先端の第２ボンディング地点に
形成された円形の凹型形状３ｅと、外部と接続するアウ
ターリード３ｃおよびインナーリード３ｂとアウターリ
ード３ｃを接続するタイバ３ｄとを含んでいる。凹型形
状３ｅにおける寸法は、ワイヤ直径に対して１５％〜３
０％の深さを有しキャピラリ４のワイヤ導出孔４ａ直径
に対して１１５％〜１３０％の直径を有することを含ん
でいる。
【００１４】図４は図３のインナーリード３ｂの先端部
の詳細を示す斜視図である。インナーリード３ｂ先端の
第２ボンディング地点は円形の凹型形状３ｅを含んでい
る。凹型形状３ｅは、凹凸を有する型を押し付けるか、
あるいはエッチング処理によって形成する。次に、図３
に示すリードフレーム３による被覆ワイヤ１を用いたワ
イヤボンディング方法について図面を参照して詳細に説
明する。
【００１５】図５は本発明のリードフレーム３による第
２ボンディング接合時における接合部断面図である。図
５に示す第２ボンディングの接合部は、リードフレーム
３のインナーリード３ｂ先端の第２ボンディング地点に
おける凹型形状３ｅにより、接合部の内部側のワイヤ厚
さが厚くなってワイヤ強度を確保することが出来る。こ
のため、超音波出力を高めても接合部のワイヤ強度を確
保することが出来るため、接合強度を確保することが出
来ると共に、ワイヤ送り出し量を安定化出来るためボー
ル形成に起因したボンディング不良を防ぐことが出来
る。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤボ
ンディング方法は、被覆ワイヤをリードフレームのイン
ナーリードに接続する第２ボンディングの際に、接続面
に対して凹面を備えたキャピラリまたはリードフレーム
によって接続するため、超音波出力を高めても凹面部分
においてワイヤ強度を確保することが出来るため、接合
強度を確保することが出来ると共に、ワイヤ送り出し量
を安定化出来るためボール形成に起因したボンディング
不良を防ぐことが出来るという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すキャピラリによる第２ボンディング
接合時における接合部断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例であるリードフレームを
示す斜視図である。
【図４】図３のインナーリードの先端部の詳細を示す斜
視図である。
【図５】図３に示すリードフレームによる第２ボンディ
ング接合時における接合部断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は従来のキャピラリの先端面の
ワイヤ導出孔の形状を示す断面図である。
【図７】従来のリードフレームの一例を示す斜視図であ
る。
【図８】図７のインナーリードの先端部の詳細を示す斜
視図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は従来のワイヤボンディング方
法による被覆ワイヤを用いたワイヤボンディングの一動
作例を説明するための動作工程図である。
【符号の説明】
１ 被覆ワイヤ ２ キャピラリ ２ａ ワイヤ導出孔 ２ｂ 凹型形状 ３ リードフレーム ３ａ アイランド ３ｂ インナーリード ３ｃ アウターリード ３ｄ タイバ ３ｅ 凹型形状 ４ キャピラリ ４ａ ワイヤ導出孔 ５ キャピラリ ５ａ ワイヤ導出孔 ６ キャピラリ ６ａ ワイヤ導出孔 ７ リードフレーム ７ａ アイランド ７ｂ インナーリード ７ｃ アウターリード ７ｄ タイバ ８ 半導体素子 ９ ワイヤカットクランパ １０ トーチロッド

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子上の外部端子とリードフレー
    ムのインナーリードを被覆ワイヤで接続するワイヤボン
    ディング方法において、被覆ワイヤが導出される先端面
    に該被覆ワイヤの導出孔を中心に円周状の凹面を備えた
    キャピラリあるいは前記インナーリード上の前記被覆ワ
    イヤとの接続位置に円形の凹部を備えたリードフレーム
    によって、被覆ワイヤをリードフレームのインナーリー
    ドに接続することを特徴とするワイヤボンディング方
    法。
  2. 【請求項２】 半導体素子上の外部端子とリードフレー
    ムのインナーリードとをワイヤで接続するワイヤボンデ
    ィングにおいて使用されるキャピラリにおいて、ワイヤ
    が導出される先端面にワイヤの導出孔を中心に円周状の
    凹部を備えることを特徴とするキャピラリ。
  3. 【請求項３】 ワイヤボンディングにて半導体素子と接
    続されるリードフレームにおいて、ワイヤが接続される
    リードフレームのインナーリード上の接続位置に円形の
    凹部を備えることを特徴とするリードフレーム。
  4. 【請求項４】 前記凹部は、ワイヤの直径に対して１５
    ％〜３０％の深さを有しキャピラリのワイヤ導出孔直径
    に対して１１５％〜１３０％の直径を有する円形孔であ
    ることを特徴とする請求項２記載のキャピラリ。
  5. 【請求項５】 前記凹部は、ワイヤ直径に対して１５％
    〜３０％の深さを有しキャピラリのワイヤ導出孔直径に
    対して１１５％〜１３０％の直径を有する円形孔である
    ことを特徴とする請求項３記載のリードフレーム。
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