JPH01150333A - 絶縁被覆ワイヤのワイヤボンデイング方法 - Google Patents

絶縁被覆ワイヤのワイヤボンデイング方法

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JPH01150333A
JPH01150333A JP62308540A JP30854087A JPH01150333A JP H01150333 A JPH01150333 A JP H01150333A JP 62308540 A JP62308540 A JP 62308540A JP 30854087 A JP30854087 A JP 30854087A JP H01150333 A JPH01150333 A JP H01150333A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法に
係り、特に、半導体装置やプリント板などで絶縁被覆ワ
イヤを使用する配線において、該絶縁被覆ワイヤの導電
材を、導電体電極へ確実に且つ容易に接合するに好適な
ワイヤボンディング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、半導体装置の回路板などの電極へ、絶縁被覆ワイ
ヤを接合する場合には、たとえば、溶接技術（１９８３
年３月号、２３頁〜２７頁）に記載のように、予め電極
に半田めっきを施しておき。
その上へ絶縁被覆ワイヤを重ね、加熱したキャピラリを
押し当てて前記半田を融解することにより、リフローソ
ルダリング法によって接合していた。
この場合、絶縁被覆ワイヤの絶縁被覆としてポリウレタ
ンなどを使用しておけば、これが約３００℃で融解する
ので、電極面の半田が導電材へ乗り移り、容易に接合を
行なうことができる。
ところで、半導体装置の内部配線のように、導電体電極
、すなわち、金、銀、アルミニウム、銅などの電極、あ
るいは、アルミナセラミックスの上にタングステン層を
、その上にニッケル層を、さらにその上に金、アルミニ
ウムなどの金属をめっきしてなる電極へ、絶縁被覆ワイ
ヤを接合する場合でも、キャピラリの加熱温度をさらに
高くし、電極表面の金属を融解せしめることにより、前
記同様にして、接合を実施することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、導電体電極へ絶縁被覆ワイヤを接合す
る場合、高温に加熱されたキャピラリにより、これと直
接触れない、接合に関与しない部分の絶縁被覆までも溶
けて、余計な長さの導電材が露出し、隣接した導電材同
士が短絡したり、電極面へ接触してリーク電流を発生し
たり、また、融解した絶縁被覆材が導電体電極へ付着し
てその接合を妨害するなど接合上の不都合を生ずるとい
う問題点があった。また、絶縁被覆ワイヤの線材を無駄
なく使用し、これを有効に利用するという点については
配慮されていなかった。
本発明は、上記した従来技術の問題点を改善して、絶縁
被覆ワイヤから電極面へリーク電流が流れたり、絶縁被
覆ワイヤ同士が短絡したり、また。
融解した絶縁被覆材が接合を妨害するという、接合上の
不都合がなく、導電体電極へｔ（！ｉ杯被被覆ワイヤ確
実に、且つ容易に接合することができるとともに、絶縁
被覆ワイヤの線材を無駄なく有効に利用することができ
る、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法の提供を
、その目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための本発明に係る。絶縁被覆ワ
イヤのワイヤボンディング方法の構成は、導電材の外側
に絶縁被覆を被覆してなる絶縁被覆ワイヤの一端側を、
キャピラリのスルーホール内へ繰出し可能に挿入し、ア
ーク電源を使用して、前記絶縁被覆ワイヤの先端と放電
トーチとの間でアーク放電を行なって前記先端にポール
を形成し、前記キャピラリによって、そのポールを導電
体電極に係るボンデインパッドへ位置決めするとともに
、該ポールへ所定の圧力を加えながら超音波振動を付加
することによりボンディングを行なうようにした。絶縁
被覆ワイヤのワイヤボンディング方法において、回転自
在の金属製スプールへ絶縁被覆ワイヤを巻回し、その終
端の導電材を該金属製スプールへ接続し、アーク電源を
、この金属製スプールに残留する前記絶縁被覆ワイヤの
巻回長さに比例して低下する電圧を印加することができ
るアーク電源にし、このアーク電源の陽極側を前　−記
金属製スプールへ回転接続するとともに該金属製スプー
ルをアースし、陰極側を放電トーチへ接続するようにし
たものである。
さらに詳しくは１次の通りである。
上記目的は、金属製スプールに巻回した絶縁被覆ワイヤ
を陽極側に給電し、放電トーチを陰極側に給電し、アー
ク電源の印加電圧を、前記金属製スプールに残留する絶
縁被覆ワイヤの巻回長さに比例して低下させながら、ア
ーク放電を行ない、ワイヤ先端に前記放電トーチからの
アークを集中させて、被覆除去し、真球のポールを形成
することにより、達成される。
この場合、絶縁被覆ワイヤへの給電は、その途中の絶縁
被覆を除去したり、針状のプローブを突きさすなどの方
法を採らずに、該絶縁被覆ワイヤの終端端末部を被覆除
去し、これへ前記金属製スプールを介して給電するよう
にしたので、絶縁被覆ワイヤを全長に亘って使用するこ
とができる。
そして、前記ポールの形成後、そのポールをポンディン
グパッドへ位置決めし、所定の圧力を加えながら超音波
振動を付加して、絶縁被覆ワイヤと前記ポンディングパ
ッドとを接合すればよい。
（作用〕 絶縁被覆ワイヤをアーク電源の陽極側に、放電トーチを
陰極側にそれぞれ接続するようにしだので、絶縁被覆の
溶は上がりはほとんどなくなり、接合に関与しない余計
な長さの導電材を露出することなく、ポールを形成する
ことができる。したがって、接合上の不都合を生ずるこ
とはない。
また、アーク電源から絶縁被覆ワイヤへの給電方法は、
絶縁被覆ワイヤを金属製スプールへ巻回し、その終端の
導電材を該金属製スプールへ接続し、このスプールを介
して行なうようにしたので、絶縁被覆ワイヤを傷めるこ
とはなく、全長に亘って使用することができる。
これに加えて、アーク電源の印加電圧を、金属製スプー
ルに残留する絶縁被覆ワイヤの巻回長さに比例して低下
させるようにしたので、ポールの形成時にその表面に、
ボンディングを阻害する酸化物を生成することはなく、
ボンディングを確実に実施することができる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例によって説明する。
第１図は１本発明の一実施例に係る、絶縁被覆ワイヤの
ワイヤボンディング方法の実施に使用されるワイヤボン
ディング装置の要部を示す略示斜視図、第２図は、第１
図における金属製スプールの詳細と、これへの給電手段
を示す部分断面図、第３図は、第１図におけるアーク電
源の詳細を示す回路図、第４図は、絶縁被覆ワイヤの使
い初めにおける、前記アーク電源の印加電圧を模式的に
示す印加電圧図、第５図は、絶縁被覆ワイヤの残留巻回
長さと前記印加電圧との関係を示す印加電圧特性図であ
る。
まず、このワイヤボンディング装置の構成を説明する。
第１図において、５０はアーク電源（詳細後述）、４０
は、このアーク電源５０の陰極側に接続された放電トー
チ、２０は、そのスルーホール２０ａ内に絶縁被覆ワイ
ヤ１０を繰り出し可能に挿入することができるキャピラ
リであって、このキャピラリ２０は、超音波発振器（図
示せず）の超音波ホーンの先端に取付けられている。前
記超音波発振器は、ＸＹ子テーブル図示せず）上に載置
固定された昇降機構部（図示せず）に取付けられており
、この昇降機構部によってキャピラリ２０を上下動させ
ることができる。また、前記ＸＹ子テーブルよって、キ
ャピラリ２０をＸＹ面内で移動させ、このキャピラリ２
０のスルーホール２０ａに挿入されている絶縁被覆ワイ
ヤ１０の接合部分を、所定の接合位置へ位置決めするこ
とができるようになっている。
絶縁被覆ワイヤ１０の他端側は、回転自在の金属製スプ
ール６０に巻回されており、第２図に詳細を示すように
、その終端の導電材１が、金属製スプール６０に設けた
切欠部５６ヘクランプ６１によって結線されている。こ
のように巻回された絶縁被覆ワイヤ１０は、金属製スプ
ール６０から逐次繰り出されて、途中に設けられたワイ
ヤ供給ローラ２５，２６を経てキャピラリ２０へ至るよ
うになっている。
前記アーク電源５０は、その詳細を第３図に示すように
、コンデンサ５１と、このコンデンサ５１へ充電させ、
放電電流を供給することができる蓄積用コンデンサ５２
と、この蓄積用コンデンサ５２をトリガするサイリスタ
５４と、このサイリスタ５４と直列に接続された可変抵
抗５３とを有している。５５は、このアーク電源５０の
陽極側に取付けたブラシであり、このブラシ５５が、前
記金属製スプール６０と回転接続するようになっている
。７０．７０’は繰り出しローラ、７１は、繰り出しロ
ーラ７０の軸に取付けられ、繰り出した（すなわち消費
した）絶縁被覆ワイヤ１０の長さを計測するための測長
器、７２は、こ・の測長器７１に接続された減算カウン
タであり、この減算カウンタ７２により、前記可変抵抗
５３の抵抗値を、金属製スプール６０に残留する絶縁被
覆ワイヤ１０の巻回長さとともに変化させ、アーク電源
５０の印加電圧Ｖを、次の（１）式の大きさにすること
ができるようになっている。すなわち、ｖ＝ｖ’　＋Δ
Ｖ　＝　Ｖ　’　＋　Ｃｏ　ｘ　　　　　　−（１）Ｃ
ＸＳＬ＞ ただし、ｖ′　：放電トーチと絶縁被覆ワイヤのワイヤ
先端との間の電圧 ｃｏ　＝定数 Ｘ：金属製スプールに残留する絶縁 被覆ワイヤの残留巻回長さ Ｌ：１スプール当りの巻量 アーク電源５０の印加電圧Ｖを、前記（１）式のように
きめた理由を、第４，５図を参照して説明する。
本発明者らの研究によれば、導電材１を、たとえば３２
μｍ金線とした場合、絶縁被覆ワイヤ１０にＩ＝１５０
ｍＡの電流を流せば、放電トーチ４０とワイヤ先端１１
との間に、Ｖ’　＝１４００ボルトの電圧が０．１ｍｓ
　　だけ流れ、この短時間で形成されるポールには、ボ
ンディングを阻害する酸化物の生成は全くなかった。
そこで、金属製スプール６０に残留する絶縁被覆ワイヤ
１０の残留巻回長さＸにかかわらず、上記の条件を満足
するためには、アーク電源５ｏの印加電圧Ｖを、次の（
１）′式を満足するように、絶縁被覆ワイヤの消費量（
Ｌ−ｘ）の増加とともに低下させればよい。
ｖ＝ｖ’　＋ΔＶ　＝　１４００＋４．４７６　ｘ　　
　　　・・・（１）′（Ｘ≦Ｌ） ただし、Ｌは、１スプール当りの巻量、すなわち、絶縁
被覆ワイヤ１０の使い初めの長さであり。
Ｌ＝５００ｍである。
この（１）′式に示す、残留巻回長さＸを印加電圧Ｖと
の直線関係は、導電材１の材質、線径にかかわらず成立
し、ただ定数項とＸの係数が、異なるのみである。
上記のように構成したワイヤボンディング装置を使用し
て、本発明の一実施例に係る、絶縁被覆ワイヤのワイヤ
ボンディング方法を、第１，６〜８図を用いて説明する
。
第６図は、第１図に係るワイヤボンディング装置のアー
ク放電によって形成されたポールを示す拡大正面図、第
７図は、前記ワイヤボンディング装置を使用して接合さ
れたＩＣパッケージを示す斜視図、第８図は、第７図に
係るＩＣパッケージを樹脂封止してなる樹脂封止品を示
す部分断面斜視図である。
この実施例は、未配線ＩＣパッケージ（詳細後述）のＩ
Ｃチップと各リード部とを絶縁被覆ワイヤ１０によって
配線するものである。
前記未配線ＩＣパッケージは、第７図を参照して、導電
体電極に係る、第１のポンディングパッド５．第３のポ
ンディングパッド（図示せず）。
・・・を有するＩＣチップ４と、導電体電極に係る第２
のポンディングパッド１５を有する第１リード部１４．
導電体電極に係る第４のポンディングパッド（図示せず
）を有する第２リード部（図示せず）、・・・を具備し
てなるものである。
まず、金属製スプール６０に絶縁被覆ワイヤ１０を巻回
し、その終端の絶縁被［２を切除して露出した導電材１
を切欠部５６へ結線する。先端側を、繰り出しローラ７
０．７０’　、供給ローラ２５．２６を経てキャピラリ
２０のスルーホール２０ａへ挿入し、ワイヤ先端１１が
キャピラリ２０から所定長さだけ突出するようにしてお
く。
このとき、金属製スプール６０へブラシ５５が当接して
おり、絶縁被覆ワイヤ１０と導通している。
治具（図示せず）上の所定位置に前記未配線ＩＣパッケ
ージを載置固定する。このパッケージの前記各リード部
は、ヒータ（図示せず）によって、絶縁被覆ワイヤ１０
の絶縁被覆２のガラス転位温度以上（たとえば７５℃）
にまで加熱することができるようになっている。
ここでワイヤボンディング装置をＯＮにすると。
前記ヒータがＯＮになり、全リード部が所定温度まで加
熱される。前記ＸＹ子テーブル昇降機構部によって絶縁
被覆ワイヤ１０のワイヤ先端１１が放電トーチ４０から
所定の距離だけ離間した位置に位置決めされる。アーク
電源５０がＯＮになり（たとえば、ＤＣに一３６３８ボ
ルトが印加される）、０．１ｍｓ　　という短時間で、
導電材１と放電トーチ４０との間で放電が行なわれ、第
６図しこ示すようなポール６が形成される。前記ＸＹ子
テーブルよって、ポール６がＩＣチップ４の第１のポン
ディングパッド５上へ位置決めされる。そして、前記昇
降機構部によって、位置決めされたポール６へ所定圧力
が加圧される。前記超音波発振器がＯＮになり、超音波
振動（たとえば６０ＫＨｚ）がキャピラリ２０へ伝達さ
れ、第７図に示すように、ポール６が矢印方向へ振動す
る（たとえば振幅１μｍ）、そしてポール６がポール圧
縮部３となって第１のポンディングパッド５へ接合され
、前記超音波発振器がＯＦＦになる。絶縁被覆ワイヤ１
０を金属製スプール６０から繰り出しながらキャピラリ
２０が上昇し、再び下降して、該ワイヤ１０の所定の途
中部分を、第１リード部１４の第２のポンディングパッ
ド１５上へ位置決めする。
そして、前記昇降機構部によって、位置決めされた途中
部分へ所定圧力が加圧され、さらに、第２のポンディン
グパッド１５を介して第１リード部１４から加熱され、
当該部分の絶縁被覆２が流動状態になる。再び前記超音
波発振器がＯＮになり、超音波振動が前記途中部分へ伝
達され、第７図に示すように、この途中部分が矢印方向
へ振動し、導電材１が露出してなるウェッジ部１３が第
２のポンディングパッド１５へ接合される。次に、前記
昇降機構部によってキャピラリ２０が上昇すると、絶縁
被覆ワイヤ１０に引張力がかかり、この絶縁被覆ワイヤ
１ｏがウェッジ部１３の端で切れる。これにより、第１
のポンディングパッド５と第２のポンディングパッド１
５とが絶縁被覆ワイヤ１０で配線される。キャピラリ２
０がさらに移動して、絶縁被覆ワイヤ１０の端、すなわ
ちワイヤ先端１１が放電トーチ４０から所定の距離だけ
離間した位置へ位置決めされる。そして、アーク電１５
０がＯＮになり（このとき、ＤＣに印加される電圧は、
絶縁被覆ワイヤの消費量に応じて低下し、たとえば、−
３６２８ボルトである）、０　、１　ｍ　ｓという短時
間でアーク放電が行なわれ、さきと同様のポール６が形
成される。
以降、さきと同様の動作が繰り返されて、第３のポンデ
ィングパッドと第４のポンディングパッドとが配線され
るなどして、すべての接合が終了したとき、このワイヤ
ボンディング装置がＯＦＦになり、前記未配線ＩＣパッ
ケージの配線を完了する。そして、これを樹脂３０で封
止することにより、第８図に示すような、所望の樹脂封
止品３１が得られる。
以上説明した実施例によれば、第１ボンデイング、第３
ボンデイング、・・・においては、絶縁被覆２の溶は上
がりがなく、且つ表面に酸化物のないポール６を形成し
、このポール６を第１のポンディングパッド５．第３の
ポンディングパッド、・・・へ接合し、また、第２ボン
デイング、第４ボンデイング、・・・においては、ウェ
ッジ部１３となる絶縁被覆２の途中部分のみを、リード
部からの加熱によって流動状態にし、当該部分の導電材
１を第２のポンディングパッド１５．第４のポンディン
グパッド、・・・へ接合するようにしたので、従来のよ
うに、絶縁被覆ワイヤ１０の露出した導電材がＩＣチッ
プの外周上端に接触してリーク電流を発生したり、交差
する絶縁被覆ワイヤ１０の導電材同士が短絡したり、溶
けた絶縁被覆材がポンディングパッドへ付着して接合を
妨害したりするなどの不都合がなく、また、各ポンディ
ングパッド５゜１５、・・・へ絶縁被覆ワイヤ１０を確
実に、且つ容易に接合することができる。
また、絶縁被覆ワイヤ１０へのアーク電源５０からの給
電は、ワイヤ途中の絶縁被覆２を除去したり、針状のプ
ローブを突きさすなどの方法によらず、絶縁被覆ワイヤ
１０の終端の絶縁被覆２を切除して導電材１を金属製ス
プール６０へ結線し、このスプール６０を介して給電す
るようにしたので、絶縁被覆ワイヤ１ｏを全長に亘って
使用することができ、その消費量に無駄がないという効
果がある。
なお、本実施例においては、金属製スプール６０への回
転接続にブラシ５５を使用したが、これに限るものでは
なく、一般の移動接触に使用される導体であってもよい
。
【発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、絶縁被覆ワ
イヤから電極面へリーク電流が流れたり、絶縁被覆ワイ
ヤ同士が短絡したり、また、融解した絶縁被覆材が接合
を妨害するという、接合上の不都合がなく、導電体電極
へ絶縁被覆ワイヤを確実に、且つ容易に接合することが
できるとともに、絶縁被覆ワイヤの線材を無駄なく有効
に利用することができる、絶縁被覆ワイヤのワイヤボン
ディング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係る。絶縁被覆ワイヤの
ワイヤボンディング方法の実施に使用されるワイヤボン
ディング装置の要部を示す略示斜視図、第２図は、第１
図における金属製スプールの詳細と、これへの給電手段
を示す部分断面図。 第３図は、第１図におけるアークｆｒｉ源の詳細を示す
回路図、第４図は、絶縁被覆ワイヤの使い初めにおける
、前記アーク電源の印加電圧を模式的に示す印加電圧図
、第５図は、絶縁被覆ワイヤの残留巻回長さと前記印加
電圧との関係を示す印加電圧特性図、第６図は、第１図
に係るワイヤボンディング装置のアーク放電によって形
成されたポールを示す拡大正面図、第７図は、前記ワイ
ヤボンディング装置を使用して接合されたＩＣパッケー
ジを示す斜視図、第８図は、第７図に係るＩＣパッケー
ジを樹脂封止してなる樹脂封止品を示す部分断面斜視図
である。 １・・・導電材、２・・・絶縁被覆、５・・・第１のポ
ンディングパッド、６・・・ポール、１０・・・絶縁被
覆ワイヤ、１５・・・第２のポンディングパッド、２０
・・・キャピラリ、２０ａ・・・スルーホール、４０・
・・放電トーチ、５０・・・アーク電源、５３・・・可
変抵抗、５５・・・ブラシ、６０・・・金属製スプール
。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、導電材の外側に絶縁被覆を被覆してなる絶縁被覆ワ
    イヤの一端側を、キャピラリのスルーホール内へ繰出し
    可能に挿入し、アーク電源を使用して、前記絶縁被覆ワ
    イヤの先端と放電トーチとの間でアーク放電を行なつて
    前記先端にポールを形成し、前記キャピラリによつて、
    そのポールをボンデインパツドへ位置決めするとともに
    、該ポールへ所定の圧力を加えながら超音波振動を付加
    することによりボンディングを行なうようにした、絶縁
    被覆ワイヤのワイヤボンディング方法において、回転自
    在の金属製スプールへ絶縁被覆ワイヤを巻回し、その終
    端の導電材を該金属製スプールへ接続し、アーク電源を
    、この金属製スプールに残留する前記絶縁被覆ワイヤの
    巻回長さに比例して低下する電圧を印加することができ
    るアーク電源にし、このアーク電源の陽極側を前記金属
    製スプールへ回転接続するとともに該金属製スプールを
    アースし、陰極側を放電トーチへ接続するようにしたこ
    とを特徴とする、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング
    方法。
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