JP3440190B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

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】 【発明の属する技術分野】本発明はワイヤボンデイング
方法に係り、特にボール形成方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】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３に示
す。図３において、まず、（ａ）に示すようにクランパ
６が閉じた状態で、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３
ａを作る。その後、電気トーチ５は矢印方向へ移動する
と同時にクランパ６が開く。クランパ６が開くと、ワイ
ヤ３に掛けられているバックテンションによりワイヤ３
は引き上げられ、ボール３ａはキャピラリ４の下端のチ
ャンファーに圧接する。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１ａ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、キャピラリ４の下端には、ボール３ａ
を形成するに必要なテール長Ｌが延在する。 【０００４】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、特開昭６３−７７１３１号公報、特開昭６４−１
７４３３号公報等があげられる。またキャピラリ４とし
て、例えば実公平１−４２３４９号公報、特公平３−７
８０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】上記従来技術において
は、テール長Ｌはボール３ａを形成する長さより長く形
成し、ボール３ａのサイズは、放電電流又は放電電圧の
出力値と出力時間で制御している。しかし、この方法
は、特に小ボール３ａを形成する際には、放電電流を少
なくし又は放電電圧を下げて短時間でボール３ａを形成
する必要があるので、外部要因（温度、電気トーチ５と
ワイヤ３の先端とのギャップ）により放電が安定しない
という問題があった。またボール形成後にクランパ６が
開いてバックテンションによりワイヤ３を引き上げてボ
ール３ａの芯ずれを防止する動作を必要とする。 【０００６】本発明の課題は、安定した放電に必要な放
電電流又は放電電圧と出力時間を使用して目的とするボ
ールサイズを得ることができ、またボールの芯ずれ対策
を必要としないワイヤボンディング方法を提供すること
にある。 【０００７】 【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、第１ボンド点と第２ボンド点の間を
ワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、キ
ャピラリの下端より延在したワイヤのテール長をボール
のサイズ及びキャピラリの下端部分の内部形状によって
決め、電気トーチによる放電によって前記テール長を溶
解させて前記キャピラリのチャンファー内部までボール
を形成することを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図３を参
照しながら図１により説明する。なお、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。ボール３ａを
形成する時、テール長Ｌが充分に溶解するように、充分
な放電電流又は放電電圧の出力値と充分な出力時間を使
用して放電させる。この放電により、テール長Ｌが充分
に溶解してキャピラリ４のチャンファー４ａ内までボー
ル３ａの一部が入ると、ワイヤ３の溶解が停止してボー
ル３ａはそれ以上大きくはならない。 【０００９】このように、テール長Ｌを充分に溶解させ
るので、テール長Ｌは形成するボール３ａのサイズとキ
ャピラリ４のチャンファー４ａ等の内部形状によって決
める必要がある。そこで、キャピラリ４の種類に対し
て、ボール３ａのサイズとテール長Ｌとの関係を予め実
験により又は幾何学的な図式で解析しておく。そして、
使用するキャピラリ４と形成するボール３ａのサイズに
より、図３（ｇ）の工程で形成するテール長Ｌを制御す
る。 【００１０】次に前記したテール長Ｌを幾何学的な図式
で解析する方法を図２により説明する。なお、図１に示
すワイヤのもぐり込み部３ｂの部分は、極めて微量であ
るので無視できる。図２において、ｄ：ワイヤ径、Ｃ：
チャンファー径、Ｄ：ボール径、Ａ：ボール厚さ、Ｌ：
テール長、θ：チャンファー角を示す。またキャピラリ
４内部のボール体積をＶ1 、キャピラリ４下のボール体
積をＶ2 とする。また体積Ｖ1 の下面から上面までの長
さをＨとする。 【００１１】Ｖ1 とＶ2 を加えた体積は長さ（Ｌ＋Ｈ）
のワイヤ体積に等しいので、数１のようになる。体積Ｖ
1 は、截頭円錐形であるので、数２のようになる。体積
Ｖ2は、直径Ｄの円球の上部が直径Ｃで切断された球欠
であるので、数３のようになる。また長さＨは数４のよ
うになる。 【数１】Ｖ1 ＋Ｖ2 ＝（π／４）・ｄ2 ・（Ｌ＋Ｈ） 【数２】Ｖ1 ＝（π／２４）・ｔａｎ（９０°−θ）・
（Ｃ3 −ｄ3 ） 【数３】Ｖ2 ＝（π／６）・Ａ2 ・（３Ｄ−２Ａ） 【数４】 Ｈ＝｛（Ｃ−ｄ）／２｝・ｔａｎ（９０°−θ） 【００１２】数１に数２、数３、数４を代入して整理
し、テール長Ｌを求めると数５のようになる。数５にお
いて、θ、Ｃは用いるキャピラリ４により既知であり、
ワイヤ径ｄも既知であるので、１例として、θ＝４５
°、Ｃ＝５２μｍ、ｄ＝３０μｍとすると、テール長Ｌ
は数６で表される。そこで、今、ボール径Ｄ＝５４μ
ｍ、ボール厚さＡ＝３２μｍのボールを得るとすると、
Ｌ＝８４．４μｍとなる。なお、キャピラリ４の内部形
状が変われば、テール長Ｌを求める数式が変わることは
言うまでもない。 【数５】Ｌ＝（１／６ｄ2 ）｛Ｃ3 ・ｔａｎ（９０°−
θ）＋１２Ａ2 ・Ｄ−８Ａ3 −３ｄ2 ・Ｃ・ｔａｎ（９
０°−θ）＋２ｄ3 ・ｔａｎ（９０°−θ）｝ 【数６】Ｌ＝（１／５４００）・（５４２０８＋１２Ａ
2 ・Ｄ−８Ａ3 ） 【００１３】なお、前記解析は、ワイヤ３自体の組織密
度とボール３ａの組織密度が同じであるとした。しか
し、両者の組織密度は異なるので、数５に一定の係数を
掛ける必要がある。 【００１４】本実施の形態は、テール長Ｌによってボー
ル３ａのサイズが決まるので、安定した放電に必要な放
電電流又は放電電圧の出力値と出力時間を使用してボー
ル３ａを形成することができ、外部要因に左右されな
い。このため、特に小ボール３ａの形成に効果的であ
る。またボール３ａがチャンファー４ａ内に入り込むの
で、ボール３ａの芯ずれ対策も必要ない。 【００１５】 【発明の効果】本発明によれば、キャピラリの下端より
延在したワイヤのテール長をボールのサイズ及びキャピ
ラリの下端部分の内部形状によって決め、電気トーチに
よる放電によって前記テール長を溶解させて前記キャピ
ラリのチャンファー内部までボールを形成するので、安
定した放電に必要な放電電流又は放電電圧と出力時間を
使用して目的とするボールサイズを得ることができ、ま
たボールの芯ずれ対策を必要としない。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のワイヤボンディング方法の一実施の形
態をの要部を示す断面図である。 【図２】テール長を解析するための説明図である。 【図３】（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】 １ａ 第１ボンド点 ２ａ 第２ボンド点 ３ ワイヤ ３ａ ボール ３ｂ もぐり込み部 ４ キャピラリ ４ａ チャンファー ５ 電気トーチ Ｌ テール長
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−98838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−126644（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5650（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−196522（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−4097（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 第１ボンド点と第２ボンド点の間をワイ
    ヤで接続するワイヤボンディング方法において、キャピ
    ラリの下端より延在したワイヤのテール長をボールのサ
    イズ及びキャピラリの下端部分の内部形状によって決
    め、電気トーチによる放電によって前記テール長を溶解
    させて前記キャピラリのチャンファー内部までボールを
    形成することを特徴とするワイヤボンディング方法。
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