JP3333399B2 - ワイヤボンディング装置用キャピラリ - Google Patents

ワイヤボンディング装置用キャピラリ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤボンデイング
装置に用いるキャピラリに関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、本題に入る前にワイヤボンデイン
グ方法について説明する。ワイヤボンデイング方法に
は、種々の方法が提案されているが、最も一般的な方法
を図４に示す。図４において、まず、（ａ）に示すよう
に、キャピラリ４の下端より延在するワイヤ３に電気ト
ーチ５による火花放電によってボール３ａを作る。その
後、電気トーチ５は矢印方向へ移動する。次に（ｂ）に
示すように、キャピラリ４は第１ボンド点１ａの上方に
移動する。続いて（ｃ）に示すように、キャピラリ４が
下降し、ワイヤ３の先端のボール３ａを第１ボンド点１
ａに押し付け、キャピラリ４を保持するホーンにより該
キャピラリ４に超音波振動を印加してボール３ａをボン
デイングする。
【０００３】その後、（ｄ）に示すように、キャピラリ
４は上昇する。続いて（ｅ）に示すように、キャピラリ
４はルーピング方向Ａの第２ボンド点２ａの上方に移動
する。次に（ｆ）に示すように、キャピラリ４が下降し
て第２ボンド点２ａにワイヤ３を押し付け、ホーンによ
りキャピラリ４に超音波振動を印加してワイヤ３をボン
デイングする。その後、キャピラリ４が一定の位置へ上
昇した後、クランパ６が閉じ、キャピラリ４とクランパ
６が共に上昇して（ｇ）に示すようにワイヤ３を切断す
る。これにより、１本のワイヤ接続が完了する。なお、
この種のワイヤボンデイング方法に関連するものとし
て、例えば特開昭５７−８７１４３号公報、特公平１−
２６５３１号公報等があげられる。
【０００４】従来、前記キャピラリ４として、図２に示
すように、ワイヤ挿通用ホール１０の先端にチャンファ
ー１１が形成されたものと、図３に示すように、ワイヤ
挿通用ホール１０の先端に２個の下方及び上方のチャン
ファー１１、１２が形成されたものが知られている。な
お、ＨＤはホール径、Ｔはチップ径、ＣＤは下方のチャ
ンファー１１のチャンファー径、θ1 は下方のチャンフ
ァー１１のチャンファー角度、θ2 は上方のチャンファ
ー１２のチャンファー角度、αはフェース角度、ＯＲは
アウターラディアスを示す。そして、ワイヤ３の線径を
ｄとすると、ＨＤはｄ＋（８〜１２）μｍ、θ1 は８０
〜１００度、θ2 は２０〜４０度に形成されている。こ
の種のキャピラリ４として、例えば実公平１−４２３４
９号公報、特公平３−７８０号公報等に示すものが知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、キャ
ピラリ４を２個の下方及び上方のチャンファー１１、１
２とすることにより、図４に示す第１ボンド点１ａにボ
ール３ａをボンディングした場合において、上方のチャ
ンファー１２を設けることにより、チャンファー１１、
１２内の合計体積が大きくなるため、ボンディングする
ボール３ａは上方のチャンファー１２内に入ってしまう
量が多くなり、上方のチャンファー１２より外側にある
量が少なくなるので、圧着ボール径は必然的に小さくな
る。
【０００６】ところで、半導体ＩＣチップの高集積化に
より、チップのパッドがファインピッチ化するに伴って
ワイヤ３の線径に対し、ボンディング後の圧着ボール径
は従来より小さくなる。上記従来技術はホール径ＨＤを
線径ｄより８〜１２μｍ大きくし、２個の下方及び上方
のチャンファー１１、１２とすることにより、図３に示
す第１ボンド点１ａにボール３ａをボンディングした場
合において、上方のチャンファー１２の体積を大きくす
ることにより、圧着ボール径を小さくしたものである。
なお、上記従来技術は、ワイヤ３の線径ｄが２０〜８０
μｍの範囲のものにも適用できるようになっているが、
ワイヤ３の線径ｄが１０〜３０μｍと小さい場合には、
従来のキャピラリ４では種々の問題が生ずることが判明
した。
【０００７】ホール径ＨＤがワイヤ３の線径ｄより８〜
１２μｍと大きく、また上方のチャンファー１２のチャ
ンファー角度θ2 が２０〜４０度と大きいと、半導体Ｉ
Ｃチップのファインピッチに伴い、目標とする圧着ボー
ル径を小さくするためには、前記したようにボール３ａ
は必然的に小さくせざるを得なくなる。しかし、上記の
ように、ホール径ＨＤがワイヤ３の線径ｄより８〜１２
μｍと大きく、また上方のチャンファー１２のチャンフ
ァー角度θ2 が２０〜４０度と大きいと、チャンファー
１２の下端のエッジ部１３で接するようになる。
【０００８】このような状態でボンディングを行うと、
キャピラリ４が下降すると、ボール３ａは初期段階では
エッジ部１３により切断され、チャンファー１２の真下
部分はチャンファー１２を通してワイヤ挿通用ホール１
０に入り込み、他の部分は下方のチャンファー１１に徐
々に接し、最後に下方のチャンファー１１全面に接す
る。その後、フェース角度αの部分に入る。この時、チ
ャンファー１２及びワイヤ挿通用ホール１０内に入った
部分については、接合に必要な力を伝達することができ
なくなる。下方のチャンファー１１面内及びフェース角
度αの下部にある部分のみが接合に必要な力を伝達でき
るため、チャンファー１２及びワイヤ挿通用ホール１０
内に入る量が大きいと接合力が低下する。またチャンフ
ァー１２及びワイヤ挿通用ホール１０に入り込んだ部分
は、ワイヤ挿通用ホール１０の側面と鉛直方向に接して
いるため、キャピラリ４が上昇する時に摩擦となり、第
１ボンド点１ａにボンディングされた圧着ボールを剥す
力となると共に、圧着力を弱める。
【０００９】本発明の課題は、ワイヤ線径が１０〜３０
μｍの場合において、ボール接合力の向上が図れるキャ
ピラリを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の手段は、ワイヤ挿通用ホールの先端にチャン
ファーを形成したワイヤボンディング装置用キャピラリ
において、前記ワイヤ挿通用ホールを２段の第１及び第
２のワイヤ挿通用ホールとし、上方の第１のワイヤ挿通
用ホールの第１のホール径をワイヤ線径より３〜８μｍ
未満大きく形成し、第２のワイヤ挿通用ホールの第２の
ホール径を前記第１のホール径より５〜１０μｍ大きく
形成し、かつ第２のワイヤ挿通用ホールの高さを１０〜
５０μｍとしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１によ
り説明する。なお、図２及び図３と同じ又は相当部分に
は同一符号を付して説明する。本実施の形態は、ワイヤ
挿通用ホール１０を２段の第１及び第２のワイヤ挿通用
ホール１５、１６とし、上方の第１のワイヤ挿通用ホー
ル１５の第１のホール径ＨＤ1 をワイヤ線径ｄより３〜
８μｍ未満大きく形成し、第２のワイヤ挿通用ホール１
６の第２のホール径ＨＤ2 を前記第１のホール径ＨＤ1
より５〜１０μｍ大きく形成し、かつ第２のワイヤ挿通
用ホール１６の高さＨＨを１０〜５０μｍとした。な
お、チャンファー角度θ1は、従来と同じに８０〜１０
０度に形成した。
【００１２】実公平１−４２３４９号及び特公平３−７
８０号（図３参照）においては、ワイヤ線径ｄは２０〜
８０μｍ、ホール径ＨＤはｄ＋（８〜１２）μｍ、チャ
ンファー角度θ2 は２０〜４０度となっており、３０μ
ｍ以下の小さなワイヤ線径ｄも含まれている。しかし、
本発明が対象とするワイヤ線径ｄが１０〜３０μｍの場
合には、従来の条件ではあまり好ましい結果は得られな
かった。本実施の形態は、ワイヤ線径ｄが１０〜３０μ
ｍの場合、第１のホール径ＨＤ1 はｄ＋（３〜８）μｍ
未満で従来より小さい。また第２のホール径ＨＤ2 はＨ
Ｄ1 ＋（５〜１０）μｍで従来のホール径ＨＤとほぼ同
じに形成されている。このため、第１ボンド点１ａにお
けるボンド時には、潰れたボール３ａが第１のワイヤ挿
通用ホール１５に入り込む量は第２のワイヤ挿通用ホー
ル１６の上方の段部で抑えられる。即ち、第１のワイヤ
挿通用ホール１５に入り込む量が少ないので、ワイヤ線
径ｄが小さくて小ボールの場合は、チャンファー１１で
ボール３ａを押し潰す量が多くなり、圧着力は向上す
る。
【００１３】第１のホール径ＨＤ1 をｄ＋（３〜８）μ
ｍ未満と小さくし、また第２のホール径ＨＤ2 を従来の
ホール径ＨＤとほぼ同じとしたので、第２ボンド点２ａ
へのボンディングは従来とほぼ同じように作用する。ま
たワイヤ線径ｄが１０〜３０μｍの場合には、第２ボン
ド点２ａへのボンド時におけるワイヤ３の潰れは少な
く、潰れたワイヤ３の流れ（拡がり）はあまり問題とは
ならない。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、ワイヤ挿通用ホールを
２段の第１及び第２のワイヤ挿通用ホールとし、上方の
第１のワイヤ挿通用ホールの第１のホール径をワイヤ線
径より３〜８μｍ未満大きく形成し、第２のワイヤ挿通
用ホールの第２のホール径を前記第１のホール径より５
〜１０μｍ大きく形成し、かつ第２のワイヤ挿通用ホー
ルの高さを１０〜５０μｍとしたので、ボンダビリィテ
ィの向上が図れるホール形状を有するキャピラリが得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のキャピラリの一実施の形態を示す断面
図である。
【図２】従来のキャピラリの１例を示す断面図である。
【図３】従来のキャピラリの他の例を示す断面図であ
る。
【図４】（ａ）乃至（ｇ）はワイヤボンディング方法を
示す工程図である。
【符号の説明】
４ キャピラリ １０ ワイヤ挿通用ホール １１ チャンファー １５ 第１のワイヤ挿通用ホール １６ 第２のワイヤ挿通用ホール θ1 チャンファー角度 ＨＤ1 第１のホール径 ＨＤ2 第２のホール径 ＨＨ 第２のワイヤ挿通用ホールの高さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−191338（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−125144（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−69943（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−99537（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤ挿通用ホールの先端にチャンファ
    ーを形成したワイヤボンディング装置用キャピラリにお
    いて、前記ワイヤ挿通用ホールを２段の第１及び第２の
    ワイヤ挿通用ホールとし、上方の第１のワイヤ挿通用ホ
    ールの第１のホール径をワイヤ線径より３〜８μｍ未満
    大きく形成し、第２のワイヤ挿通用ホールの第２のホー
    ル径を前記第１のホール径より５〜１０μｍ大きく形成
    し、かつ第２のワイヤ挿通用ホールの高さを１０〜５０
    μｍとしたことを特徴とするワイヤボンディング装置用
    キャピラリ。
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