JPH02263447A - Bonding wire for semiconductor element - Google Patents

Bonding wire for semiconductor element

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JPH02263447A
JPH02263447A JP1085400A JP8540089A JPH02263447A JP H02263447 A JPH02263447 A JP H02263447A JP 1085400 A JP1085400 A JP 1085400A JP 8540089 A JP8540089 A JP 8540089A JP H02263447 A JPH02263447 A JP H02263447A
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JP
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wire
bonding
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gold
coated
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Susumu Okikawa
進 沖川
Koichiro Mukoyama
向山 光一郎
Michio Tanimoto
道夫 谷本
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Tanaka Denshi Kogyo KK
Hitachi Ltd
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Tanaka Denshi Kogyo KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To effectively prolong the fatigue life of a gold wire by making germa nium and calcium of a specified weight % act with each other and together with high purity gold in a synergistic manner. CONSTITUTION:Outer terminals 2C of a semiconductor chip 2 are mutually and electrically connected by an inner lead 3B of a lead 3 and a conductive wire; a covered wire 5 is used as the conductive wire. Material of a gold wire 6A of the covered wire 5 is high purity gold (Au) of, e.g. 99.99wt.% or more, which contains 0.03-0.3wt.% germanium (Ge) and 0.0005-0.01wt.% calcium (Ca). As a result, germanium and calcium mutually act with each other and together with high purity gold in a synergistic manner, so that the fatigue life of the gold wire can be effectively prolonged. Thereby the fatigue life of the gold wire is prolonged, and so-called neck-cut can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子用ボンディングワイヤ、特に、半導
体素子のチップ電橋とリードとを接続するために使用さ
れるボンディングワイヤであって、いわゆるポールボン
ディング法に特に好適なボンディングワイヤに関するも
のである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a bonding wire for semiconductor devices, particularly a bonding wire used to connect a chip bridge and a lead of a semiconductor device, The present invention relates to a bonding wire particularly suitable for bonding methods.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体素子のボンディングワイヤとしては、金(Au)
で作られているものが広く用いられている。特に、樹脂
封止型の半導体装置において半導体チップの電極とイン
ナリードとの電気的接続を行うためには、いわゆるポー
ルボンディング技術が広く採用されている。この技術は
金ワイヤの供給側の先端部に金ボールを形成し、熱圧着
あるいは熱圧着に超音波振動を併用して金ボールを半導
体チップの電極に接合し、金ワイヤの後端側を熱圧着あ
るいは熱圧着に超音波振動を併用してインナーリードに
接合し、電気的接続を行う技術である。
Gold (Au) is used as a bonding wire for semiconductor devices.
Those made from are widely used. In particular, so-called pole bonding technology is widely used to electrically connect electrodes of a semiconductor chip and inner leads in resin-sealed semiconductor devices. This technology forms a gold ball at the tip of the supply side of the gold wire, uses thermocompression bonding or thermocompression bonding in combination with ultrasonic vibration to bond the gold ball to the electrode of the semiconductor chip, and then heats the rear end of the gold wire. This is a technology that uses ultrasonic vibration in combination with crimping or thermocompression bonding to bond to the inner lead and make an electrical connection.

ところで、樹脂封止型の半導体装置に使用される金ワイ
ヤは、99.99重量%以上の高純度の金(Au)と故
意の添加元素$よび金の精製後の不可避元素の合計が0
.01重量%以下である組成とで構成されている。金ワ
イヤに故意に元素を添加する目的は、主として破断荷重
や伸び率といった機械的特性の向上、耐熱性の向上、ボ
ンディング特性の改善が挙げられる。
By the way, the gold wire used in resin-sealed semiconductor devices has a total of 99.99% by weight or more of high-purity gold (Au), intentionally added elements, and unavoidable elements after gold refining.
.. 0.01% by weight or less. The purpose of intentionally adding elements to gold wire is mainly to improve mechanical properties such as breaking load and elongation, heat resistance, and bonding properties.

ナオ、従来、金ワイヤに故意にゲルマニウム(Ge) 
、カルシウム(Ca)を含有させることによって金ワイ
ヤの改質、改善を行っている例としては、たとえば特開
昭56−76556号公報、特開昭56−96844号
公報がある。
Nao, conventionally, germanium (Ge) was intentionally added to gold wire.
Examples of modifying and improving gold wire by incorporating calcium (Ca) include, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-76556 and Japanese Patent Laid-Open No. 56-96844.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記した従来の技術は、金ワイヤのボール形成時の熱影
響によるボール直上のネック部の結晶粒の粗大化から起
こる機械的強度の劣化・断線または温度サイクル試験に
おけるネック部の寿命低下・疲労断線、あるいは機械的
強度不足による金ワイヤのボンドループ形状の不安定が
招く、隣接するワイヤ間の接触による短絡、ワイヤと半
導体チップの端部との接触による短絡等の不具合を解決
するための手段であるが、未だに満足すべき有効な改善
が得られていない。
The above-mentioned conventional technology reduces mechanical strength deterioration and disconnection caused by coarsening of crystal grains in the neck directly above the ball due to thermal effects during the formation of gold wire balls, or decreases the lifespan and fatigue disconnection of the neck in temperature cycle tests. Or, it is a means to solve problems such as short circuits caused by contact between adjacent wires, short circuits caused by contact between wires and the edges of semiconductor chips, etc. caused by instability of the bond loop shape of gold wires due to insufficient mechanical strength. However, no satisfactory and effective improvement has yet been achieved.

そこで、本発明者らがさらに鋭意研究したところ、次の
ようなことが判明した。
Therefore, the inventors of the present invention conducted further intensive research and found the following.

その1つは、金ワイヤの疲労寿命の問題である。One of them is the issue of fatigue life of gold wire.

すなわち、樹脂封止型の半導体装置が温度変化を受ける
と、その内部において相互に密着している金ワイヤと樹
脂との熱膨張係数の差異によって、金ワイヤが引っ張ら
れ、強い応力を受ける。そして、この温度変化を繰り返
し受けること(温度サイクル)により、従来の金ワイヤ
では、ボールボンディングを行った場合のボール直上の
ネック部に応力が集中し、疲労断線が起こり易いことが
見い出された。このことは、金ワイヤの先端にアーク放
電あるいは水素炎等の方法でボールを形成する時に、ネ
ック部が熱影響を受けてその部分の結晶粒が粗大化し、
ネック部に続く部分との結晶粒径に差異が生じることが
最大の要因と考えられる。
That is, when a resin-sealed semiconductor device is subjected to a temperature change, the gold wire is pulled and subjected to strong stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the gold wire and the resin, which are in close contact with each other inside the device. It has been discovered that by repeatedly undergoing these temperature changes (temperature cycles), stress is concentrated in the neck part directly above the ball when ball bonding is performed in conventional gold wires, making fatigue wire breakage more likely. This means that when a ball is formed at the tip of a gold wire using a method such as arc discharge or hydrogen flame, the neck part is affected by heat and the crystal grains in that part become coarse.
The biggest factor is thought to be the difference in crystal grain size between the neck and the subsequent part.

ところが、前記した従来技術では、金ワイヤに含有され
るゲルマニウムおよびカルシウムなどの元素の含有量が
最適ではなかったため、ネック切れの防止に必ずしも成
功するに至っているとは言えない。
However, in the above-mentioned conventional technology, the content of elements such as germanium and calcium contained in the gold wire was not optimal, so it cannot be said that the prevention of neck breakage has always been successful.

第2に、金ワイヤの破断荷重および伸び率などの機械的
特性の確保の問題である。
The second problem is ensuring mechanical properties such as breaking load and elongation rate of the gold wire.

すなわち、従来の金ワイヤにおいては、熱処理を施すこ
とによって金ワイヤの伸び率を高め、前記ネック部にお
けるストレスを除去するようにしているが、しかし、金
ワイヤの伸び率を上げることによって、破断荷重が著し
く低下しボンディング作業の実用性に劣る不具合を生ず
る。
That is, in conventional gold wires, heat treatment is applied to increase the elongation rate of the gold wire and remove stress at the neck portion. However, by increasing the elongation rate of the gold wire, the breaking load This results in a significant decrease in the bonding process, resulting in a problem that makes the bonding work less practical.

第3に、長距離ボンディングや細線化に伴う問題である
Thirdly, there are problems associated with long-distance bonding and thinning of wires.

すなわち、昨今の半導体装置の高密度化によるボンディ
ングワイヤの隣接する距離の短縮化や、半導体チップの
外部端子とインナーリードの長距離化等の現象も加わっ
て、ワイヤボンディング工程あるいは樹脂封止工程にお
ける樹脂材の流れで発生する、隣接するワイヤ間の接触
による短絡、あるいはワイヤと半導体チップ端部との接
触による短絡の問題を生じ易い。
In other words, due to the recent increase in the density of semiconductor devices, the distance between adjacent bonding wires has been shortened, and the distance between external terminals and inner leads of semiconductor chips has become longer. Short circuits are likely to occur due to contact between adjacent wires, or short circuits due to contact between wires and the ends of the semiconductor chip, which occur due to the flow of the resin material.

また、多ビンの半導体装置において長距離ボンディング
を行う必要上、細線化および金ボールのスモールボール
化が望まれている。
In addition, since it is necessary to perform long-distance bonding in a multi-bin semiconductor device, thinning of the wire and use of small gold balls are desired.

本発明の1つの目的は、金ワイヤの疲労寿命を延ばし、
いわゆるネック切れを防止することのできる技術を提供
することにある。
One object of the present invention is to increase the fatigue life of gold wire and
The object of the present invention is to provide a technology that can prevent so-called neck breakage.

本発明の他の1つの目的は、金ワイヤの破断荷重や、伸
び率などの機械的特性を確保することのできる技術を提
供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technique that can ensure mechanical properties such as breaking load and elongation rate of gold wire.

本発明のさらに他の目的は、長距離ボンディングに好適
な技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique suitable for long-distance bonding.

本発明のさらに他の目的は、細線化を実現するのに好適
な技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique suitable for realizing line thinning.

本発明のさらに他の目的は、金ワイヤのボールボンディ
ングを行うのに好適な技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique suitable for performing ball bonding of gold wire.

本発明のさらに他の目的は、金ワイヤのボールボンディ
ングを行うに際して、ボール部のスモールボール化を実
現するのに好適な技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique suitable for realizing a small ball portion when performing ball bonding of gold wire.

本発明のさらに他の目的は、ワイヤボンディングの信頼
性を向上させることのできる技術を提供することにある
Still another object of the present invention is to provide a technique that can improve the reliability of wire bonding.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願に右いて開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明の半導体素子用ボンディングワイヤは
、99.99重量%以上の高純度の金に、0.03〜0
.3重量%のゲルマニウムと、0.0005〜0.01
重量%のカルシウムとを含有させたものである。
That is, the bonding wire for semiconductor devices of the present invention has a high purity gold of 99.99% by weight or more, and a bonding wire of 0.03 to 0.
.. 3% by weight germanium and 0.0005-0.01
% by weight of calcium.

ゲルマニウムとカルシウムの含有量はそれぞれ0.05
〜0.15重量%および0.001〜0.003重量%
とすることができる。
The content of germanium and calcium is 0.05 each.
~0.15% by weight and 0.001-0.003% by weight
It can be done.

本発明による半導体素子用ボンディングワイヤは絶縁材
で被覆した被覆ワイヤとすることができる。
The bonding wire for a semiconductor device according to the present invention can be a coated wire coated with an insulating material.

また、この絶縁材としては、耐熱ポリウレタン樹脂を使
用することができる。
Moreover, heat-resistant polyurethane resin can be used as this insulating material.

さらに、本発明の半導体素子用ボンディングワイヤは、
15〜30 kg / mm’ の破断荷重と、10〜
25%の伸び率を備えたものとすることができる。
Furthermore, the bonding wire for semiconductor devices of the present invention includes:
Breaking load of 15-30 kg/mm' and 10-30 kg/mm'
It may have an elongation rate of 25%.

〔作用〕[Effect]

上記した本発明の半導体素子用ボンディングワイヤは、
0.03〜0.3重量%のゲルマニウムと、0、000
5〜0.01重量%のカルシウムとが互いに、また9 
9.99重量%以上の高純度の金と共に、相乗的に作用
し合うことにより、金ワイヤの疲労寿命を有効に延ばす
ことができ、またボール形成時におけるネック部の結晶
粒の粗大化を防止でき、ひいてはネック切れの発生を防
止できる。
The above-described bonding wire for semiconductor devices of the present invention includes:
0.03-0.3% by weight germanium and 0,000
5 to 0.01% by weight of calcium and each other and 9
By working synergistically with high-purity gold of 9.99% by weight or more, it can effectively extend the fatigue life of the gold wire and also prevent coarsening of crystal grains in the neck part during ball formation. This makes it possible to prevent neck breakage.

また、本発明の半導体素子用ボールを絶縁材で被覆する
ことにより、ワイヤ同士の接触によるワイヤ間ショート
、あるいはチップ端部との接触によるチップショート、
さらにはタブとの接触によるタブショートなどの不具合
の発生を排除し、長距離ボンディングや細線化などが可
能となる。
In addition, by covering the semiconductor device ball of the present invention with an insulating material, it is possible to prevent wire-to-wire shorts due to contact between wires or chip shorts due to contact with chip ends.
Furthermore, it eliminates problems such as tab shorts caused by contact with tabs, and enables long-distance bonding and thinning of wires.

さらに、本発明の半導体素子用ボンディングワイヤは、
15〜30kg/柑2の破断荷重と、10〜25%の伸
び率を有することにより、機械的特性が改善され、優れ
たボンディング性能を発揮することができる。
Furthermore, the bonding wire for semiconductor devices of the present invention includes:
By having a breaking load of 15 to 30 kg/2 kg and an elongation rate of 10 to 25%, mechanical properties are improved and excellent bonding performance can be exhibited.

また、本発明において金ワイヤの被覆のために用いられ
る耐熱ポリウレタンは通常のワイヤボンディング時の接
合温度あるいは超音波振動エネルギでも、そのウレタン
結合が分解されて接合可能となるので、通常の加熱によ
る熱圧着と超音波振動との併用または超音P!振動で確
実なボンディングを得ることができる。その場合、ボン
ディング部位の局部加熱を併用すれば、さらに確実なワ
イヤボンディングが可能となる。
In addition, the heat-resistant polyurethane used to cover the gold wire in the present invention can be bonded by decomposing the urethane bonds even at the bonding temperature or ultrasonic vibration energy during normal wire bonding, so Combination of crimping and ultrasonic vibration or ultrasonic P! Reliable bonding can be achieved through vibration. In that case, if local heating of the bonding site is also used, more reliable wire bonding becomes possible.

次に、本発明において被覆ワイヤの被覆膜に用いられる
耐熱ポリウレタンについてさらに説明すると、この耐熱
ポリウレタンは、ポリオール成分とインシアネートとを
反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含むものであって、この耐熱ポリウレタ
ンは、活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオールを
主成分とするポリマー成分と、イソシアネートとを用い
て得られる。ここで、「主成分とする」とは、全体が主
成分のみからなる場合も含める趣旨である。
Next, to further explain the heat-resistant polyurethane used for the coating film of the coated wire in the present invention, this heat-resistant polyurethane is made by reacting a polyol component with incyanate, and has a structural unit derived from terephthalic acid in its molecular skeleton. This heat-resistant polyurethane is obtained using a polymer component whose main component is a terephthalic acid polyol containing active hydrogen and an isocyanate. Here, "consisting of the main component" includes the case where the whole consists of only the main component.

上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオールは、
テレフタール酸と多価アルコールとを用い、叶/C0O
H= 1.2〜30の範囲で、反応温度70〜250℃
に設定し、常法のエステル化反応によって得ることがで
きる。一般に、平均分子量が30〜10000で水酸基
を100〜500程度有するものであって、分子差の両
末端に水酸基を有するものが用いられる。
The above terephthalic acid polyol containing active hydrogen is
Kano/C0O using terephthalic acid and polyhydric alcohol
H=1.2-30, reaction temperature 70-250℃
It can be obtained by a conventional esterification reaction. Generally, those having an average molecular weight of 30 to 10,000 and about 100 to 500 hydroxyl groups, and having hydroxyl groups at both ends of the molecular difference, are used.

このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原料
として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキ
サングリコール、ブタングリコール、クリセリン、トリ
メチロールプロパン。
Ethylene glycol, diethylene glycol,
Propylene glycol, dipropylene glycol, hexane glycol, butane glycol, chrycerin, trimethylolpropane.

ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール等の脂肪族
系グリコールが挙げられる。また、それ以外に、1.4
−ジメチロールベンゼンのような多価アルコールが挙げ
られる。特に、エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、クリセリンヲ使用することが好適である。
Examples include aliphatic glycols such as hexanetriol and pentaerythritol. In addition, 1.4
- Polyhydric alcohols such as dimethylolbenzene. In particular, it is preferable to use ethylene glycol, propylene glycol, and chrycerin.

ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられるが
、必要に応じて、アミド酸、イミド酸を併用することが
できる。
Terephthalic acid is used as the dicarboxylic acid, but amic acid and imide acid can be used in combination, if necessary.

なお、イミド酸の構造式は次のようなものである。The structural formula of imide acid is as follows.

〔イミド酸の構造式〕[Structural formula of imide acid]

また、耐熱性が低下しない程度でイソフタル酸、オルソ
フタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸などの2
塩基酸や、1.2,3.4−ブタンテトラカルボン酸、
シクロベンクンテトラカルボン酸、エチレンテトラカル
ボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸などの多塩基
酸を併用しても差し支えはない。
In addition, to the extent that the heat resistance does not decrease, we can also use two substances such as isophthalic acid, orthophthalic acid, succinic acid, adipic acid, and sebacic acid.
Basic acids, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid,
There is no problem in using polybasic acids such as cyclobenkunetetracarboxylic acid, ethylenetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, and trimellitic acid in combination.

上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるインシア
ネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも2
個のインシアネート基を有する多価インシアネートのイ
ソシアネート基を、活性水素を有する化合物、たとえば
フェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトンオ
キシムでブロック化したものを挙げることができ、る。
As the incyanate to be reacted with the above terephthalic acid polyol, at least 2 in one molecule such as tolylene diisocyanate and xylylene diisocyanate can be
Examples include those in which the isocyanate group of a polyvalent incyanate having 2 incyanate groups is blocked with a compound having active hydrogen, such as phenols, caprolactam, and methyl ethyl ketone oxime.

このようなインシアネートは、安定化されている。また
、上記多価インシアネート化合物をトリメチロールプロ
パン、ヘキサントリオール、ブタンジオール等の多価ア
ルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブロッ
ク化してなるものも挙げられる。
Such incyanates are stabilized. Also included are those obtained by reacting the polyvalent incyanate compound with a polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, hexanetriol, butanediol, and blocking the resulting product with a compound having active hydrogen.

上記インシアネート化合物の例としては、日本ポリウレ
タン社製、ミリオネートMS−50、コロネート250
1.2503,2505. コロネートAP−St、デ
スモジュールCT−3t等を挙げることができる。そし
て、前記多価インシアネートとしては、分子!300〜
20000程度のものを用いることが好適である。
Examples of the above incyanate compounds include Millionate MS-50 and Coronate 250 manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.
1.2503,2505. Examples include Coronate AP-St and Desmodule CT-3t. And, as the polyvalent incyanate, molecules! 300~
It is preferable to use a number of about 20,000.

本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつく
り、これをワイヤ本体の金ワイヤに塗装し、数μmの膜
厚の被膜化することにより、ワイヤ本体の金ワイヤを絶
縁した被覆ワイヤを用いて半導体装置を製造するもので
ある。
The present invention creates a coating composition using the above-mentioned raw materials and coats the gold wire of the wire body to form a coating with a thickness of several micrometers, thereby creating an insulating coating for the gold wire of the wire body. Semiconductor devices are manufactured using wire.

本発明で用いる上記塗料組成物は、ポリオール成分の水
酸基1当量につき、安定化インシアネートのインシアネ
ート基0.4〜4.0当量、好ましくは0.9〜2.0
当量および所要量の硬化促進触媒を加えて、さらに適量
の有機溶剤(フェノール類、グリコールエーテル類、ナ
フサ等)を加え、通常、固型分含量10〜30重量%と
することにより得られることができる。このとき必要に
応じ、外観改良剤、染料等の添加剤を適量配合すること
もできる。
The coating composition used in the present invention has 0.4 to 4.0 equivalents of incyanate groups in the stabilized incyanate, preferably 0.9 to 2.0 equivalents, per 1 equivalent of hydroxyl groups in the polyol component.
It can be obtained by adding an equivalent and required amount of a curing accelerating catalyst and further adding an appropriate amount of an organic solvent (phenols, glycol ethers, naphtha, etc.) to obtain a solid content of usually 10 to 30% by weight. can. At this time, appropriate amounts of additives such as appearance improvers and dyes may be added as necessary.

本発明において、ポリオール成分の1水酸基当量につき
、安定化イソシアネートのインシアネート基を0.4〜
4.0当量加える理由は、0,4当量未満では、得られ
る絶縁ワイヤのクレージング特性が低下し、一方4.0
当量を超える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるからであ
る。塗料組成物調整時に加えられる硬化促進触媒は、ポ
リオール成分100重量部当たり、好ましくは0,1〜
10重量部である。これが、0.1重量部未満になると
、硬化促進効果が少なくなると共に塗膜形成能が悪くな
る傾向がみられ、逆に10重量部を超えると、得られる
耐熱ポリウレタンボンディングワイヤの熱劣化特性の低
下がみられるようになるからである。
In the present invention, the inocyanate group of the stabilizing isocyanate is from 0.4 to 1 hydroxyl group equivalent of the polyol component.
The reason for adding 4.0 equivalents is that if the amount is less than 0.4 equivalents, the crazing properties of the resulting insulated wire will deteriorate;
This is because if the amount exceeds the equivalent amount, the abrasion resistance of the coating film will be poor. The curing accelerating catalyst added when preparing the coating composition is preferably 0.1 to 100 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component.
It is 10 parts by weight. When this amount is less than 0.1 part by weight, the curing accelerating effect tends to decrease and the coating film forming ability tends to deteriorate.On the other hand, when it exceeds 10 parts by weight, the heat deterioration characteristics of the resulting heat-resistant polyurethane bonding wire deteriorate. This is because a decrease will be seen.

上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ酸
、フェノール類を挙げることができ、具体的にはナフテ
ン酸、オクテン酸、バーサチック酸などの亜鉛塩、鉄塩
、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、1,8ジア
ザビシクロ(5,4゜0)ウンデセン−7,2,4,6
)リス(ジメチルアミノメチル)フェノールが用いられ
る。
Examples of the curing accelerating catalyst include metal carboxylic acids, amino acids, and phenols, and specifically, zinc salts, iron salts, copper salts, manganese salts, cobalt salts such as naphthenic acid, octenoic acid, and versatic acid; Tin salt, 1,8 diazabicyclo(5,4゜0) undecene-7,2,4,6
) Lis(dimethylaminomethyl)phenol is used.

本発明に用いられる絶縁性被覆ボンディングワイヤは、
上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金ワイヤの表面
上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付けること
により得ることができる。
The insulating coated bonding wire used in the present invention is
It can be obtained by applying the coating composition as described above onto the surface of the gold wire of the wire body and then baking it using a commonly used baking coating device.

上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化イソシア
ネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量に
よっても異なるが、通常200〜300℃で4〜100
秒程度である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了
させうるに足りる温度と時間で焼き付けがなされる。
The above coating and baking conditions vary depending on the blending amounts of the polyol component, stabilized isocyanate, polymerization initiator, and curing accelerating catalyst, but are usually 4 to 100℃ at 200 to 300℃.
It is about seconds. In short, baking is performed at a temperature and time sufficient to substantially complete the curing reaction of the coating composition.

このようにして得られた絶縁性被覆ボンディングワイヤ
は、金、銅またはアルミニウムからなるワイヤ本体の金
ワイヤの外周に、耐熱ポリウレタンからなる絶縁性被覆
膜が形成されている。
In the thus obtained insulating coated bonding wire, an insulating coating film made of heat-resistant polyurethane is formed around the outer periphery of the gold wire of the wire body made of gold, copper, or aluminum.

また、この場合、前記絶縁性被覆膜と他の絶縁性被覆膜
を併用した複合被覆膜構造としてもよい。
Further, in this case, a composite coating structure may be used in which the above-mentioned insulating coating film and another insulating coating film are used together.

この複合被覆膜は、上記した本発明の絶縁性被覆膜を形
成した後、その絶縁性被覆膜の上にさらに第2の絶縁性
被覆膜を形成することにより得られる。この場合、この
第2の絶縁性被覆膜の厚みは、本発明の絶縁性被覆膜の
2倍以下、好ましくは05倍以下に設定することが好適
である。そして、上記第2の絶縁性被覆膜を形成する材
料としては、ポリアミド樹脂、特殊なポリエステル樹脂
、特殊なエポキシ樹脂等が挙げられる。
This composite coating film is obtained by forming the above-described insulating coating film of the present invention and then further forming a second insulating coating film on the insulating coating film. In this case, it is suitable that the thickness of the second insulating coating film is set to be 2 times or less, preferably 0.5 times or less, that of the insulating coating film of the present invention. Examples of the material for forming the second insulating coating include polyamide resin, special polyester resin, and special epoxy resin.

以下、本発明の構成と作用について、樹脂封止型半導体
装置に使用される半導体製造技術に、本発明を適用した
実施例と共に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and operation of the present invention will be described below along with examples in which the present invention is applied to semiconductor manufacturing technology used in resin-sealed semiconductor devices.

なお、実施例を説明するための企図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その重複説明は省略す
る。
In addition, in an attempt to explain the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof will be omitted.

〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例であるボンディングワイヤを
用いた樹脂封止型半導体装置の半断面図、第2図はワイ
ヤボンディング部の概略的拡大断面図、第3図は本発明
に用いることのできるワイヤボンディング装置の概略構
成図、第4図はその要部斜視図、第5図は前記ワイヤボ
ンディング装置の要部の具体的な構成を示す部分断面図
、第6図は第5図の矢印■方向から見た平面図、第7図
は第6図の■−■切断線で切った断面図、第8図はボー
ルの形成原理を示す模写構成図、第9図は前記ワイヤボ
ンディング装置のスプールの要部分解斜視図、第10図
は前記スプールの要部拡大斜視図、第11図はワイヤボ
ンディングのための局部加熱部の概略平面図、第12図
はワイヤボンディングの一例を示す平面図、第13図は
被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断面図、第1
4図はそのチップショート状態を示す拡大部分断面図、
第15図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、第16図はタブショート状態を示す拡大部分断面図
、第17図は本発明における温度サイクルに対する半導
体チップと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、第18
図は同じく本発明における温度サイクルに対するタブと
被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフである。
[Example 1] Fig. 1 is a half-sectional view of a resin-sealed semiconductor device using a bonding wire, which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding part, and Fig. 3 4 is a schematic configuration diagram of a wire bonding apparatus that can be used in the present invention, FIG. 4 is a perspective view of the main parts thereof, FIG. 5 is a partial sectional view showing a specific structure of the main parts of the wire bonding apparatus, and FIG. The figure is a plan view seen from the direction of the arrow ■ in Figure 5, Figure 7 is a sectional view taken along the line ■-■ in Figure 6, Figure 8 is a reproduction configuration diagram showing the principle of ball formation, and Figure 9 10 is an enlarged perspective view of the main part of the spool, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating section for wire bonding, and FIG. 12 is a schematic plan view of a local heating section for wire bonding. FIG. 13 is a plan view showing an example of bonding; FIG.
Figure 4 is an enlarged partial sectional view showing the chip shorted state.
FIG. 15 is a partial sectional view showing a tab touch state of the covered wire, FIG. 16 is an enlarged partial sectional view showing a tab short state, and FIG. 17 shows the short circuit rate between the semiconductor chip and the covered wire with respect to temperature cycles in the present invention. Graph, No. 18
The figure is also a graph showing the short circuit rate between the tab and the covered wire with respect to temperature cycles in the present invention.

本実施例の半導体装置は樹脂封止型半導体装置1の例で
あり、その半導体チップ2はたとえばメモリ、ゲートア
レー、マイクロプロセッサおよびMOSロジックなどの
半導体集積回路素子として構成することができる。
The semiconductor device of this embodiment is an example of a resin-sealed semiconductor device 1, and its semiconductor chip 2 can be configured as a semiconductor integrated circuit element such as a memory, a gate array, a microprocessor, a MOS logic, or the like.

この半導体チップ2は、たとえばシリコン(S])など
よりなる基板2Aと、その最上部のパッシベーション膜
2Bと、該パッシベーション膜2Bの開口部から露出さ
れた外部端子(ポンディングパッド)2Gとを有してい
る。そして、この半導体チップ2は、たとえば銀(Ag
)ベーストの如き接合材4により、リード3のタブ3A
に接合されている。
This semiconductor chip 2 includes a substrate 2A made of silicon (S), for example, a passivation film 2B on the top thereof, and external terminals (ponding pads) 2G exposed from openings in the passivation film 2B. are doing. This semiconductor chip 2 is made of silver (Ag), for example.
) The tab 3A of the lead 3 is
is joined to.

一方、半導体チップ2の外部端子2Cはリード3のイン
ナーリード3Bと導電性のワイヤで互いに電気的に接続
されるが、本実施例では、この導電性ワイヤとして被覆
ワイヤ5が用いられている。
On the other hand, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the inner leads 3B of the leads 3 by conductive wires, and in this embodiment, coated wires 5 are used as the conductive wires.

この被覆ワイヤ5は金ワイヤ5Aの表面に絶縁性の被覆
膜5Bを被着した構造よりなる。
This coated wire 5 has a structure in which an insulating coating film 5B is coated on the surface of a gold wire 5A.

被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの材料は、たとえば99.
99重量%以上の高純度を持つ金(Au)に、0.03
〜0.3重量%のゲルマニウム(Ge)と、O,(l 
OO5〜0.01重量%のカルシウム(Ca)を含有さ
せ、これらを除いた不純物を0.0001〜0.01重
量%の範囲で含有させたものである。
The material of the gold wire 5A of the coated wire 5 is, for example, 99.
Gold (Au) with high purity of 99% by weight or more, 0.03
~0.3 wt% germanium (Ge) and O,(l
OO contains calcium (Ca) in an amount of 5 to 0.01% by weight, and contains impurities other than these in a range of 0.0001 to 0.01% by weight.

このゲルマニウムとカルシウムの含有量はそれぞれ0.
05〜0.15重量%および0.001〜0.003重
量%とすれば、より良好な結果を得ることができる。
The contents of germanium and calcium are each 0.
Better results can be obtained by setting the content to 05 to 0.15% by weight and 0.001 to 0.003% by weight.

前記ゲルマニウムは金ワイヤ5Aの伸び率、破断荷重、
および降伏強度を高めることができる有用な元素であり
、その伸び率が高くなることでネック部における応力集
中を防止できるが、含有量が0.03重量%未満では前
記伸び率等の改良効果が少な(実用に至らない。
The germanium has the elongation rate and breaking load of the gold wire 5A,
It is a useful element that can increase the yield strength, and its high elongation rate can prevent stress concentration at the neck. However, if the content is less than 0.03% by weight, the effect of improving the elongation rate etc. is Small (not practical)

一方、ゲルマニウム含有量が0.03重量%を超える場
合はボンディング時のボール形状が安定しないとともに
ボール硬さが大きくなりすぎて、接続不良、チップ割れ
の原因となり実用的でない。
On the other hand, if the germanium content exceeds 0.03% by weight, the ball shape during bonding will not be stable and the ball hardness will become too large, causing connection failure and chip cracking, which is not practical.

しかし、前記ゲルマニウムはその有用範囲(0,03〜
0.3重量%)においては、金ワイヤ5Aの再結晶温度
を下げ、そのためポール形成時にネック部の結晶粒の粗
大化を招く結果となり、ネック切れ防止に逆作用する。
However, the germanium has a useful range (0.03~
0.3% by weight) lowers the recrystallization temperature of the gold wire 5A, resulting in coarsening of crystal grains in the neck portion during pole formation, which has an adverse effect on preventing neck breakage.

したがって、本発明においては、前記ゲルマニウムと共
にカルシウムを併用的に含有させるものである。
Therefore, in the present invention, calcium is contained in combination with the germanium.

カルシウムは金ワイヤ5Aの再結晶温度を上げて耐熱性
を高め、結晶粒の粗大化を抑制するのに有用であり、ま
た破断荷重を高めるため有用な元素である。
Calcium is a useful element for increasing the recrystallization temperature of the gold wire 5A to improve heat resistance, suppressing coarsening of crystal grains, and increasing breaking load.

しかし、カルシウムの含有量がO,OOO5重量%未満
では前記有用性が少なく、また0、01重量%を超える
場合は、ボンデイン時のボール形状が安定しないと共に
ボール硬さが大きく、チップ割れ等の原因となり、また
金ワイヤ5Aの伸び率低下を誘発し、さらに線引加工性
が低下する等の原因となって実用性に劣ることになる。
However, if the calcium content is less than 5% by weight of O, OOO, the above-mentioned usefulness will be low, and if it exceeds 0,01% by weight, the ball shape will not be stable during bonding and the ball will be hard, resulting in chip cracking, etc. This also causes a decrease in the elongation rate of the gold wire 5A, and further causes a decrease in wire drawability, resulting in poor practicality.

したがって、ゲルマニウムおよびカルシウムの含有量は
前記範囲が好適ないし最適な範囲である。
Therefore, the content of germanium and calcium is preferably within the above range.

被覆ワイヤ5の被覆膜5Bは、前記し、かつ後で詳細に
説明するように、ポリオール成分とインシアネートとを
反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含む耐熱ポリウレタンよりなるものであ
る。
The coating film 5B of the coated wire 5 is made of a heat-resistant polyurethane made by reacting a polyol component with incyanate and containing a structural unit derived from terephthalic acid in its molecular skeleton, as mentioned above and explained in detail later. It is more than that.

本実施例の被覆ワイヤ5は、そのファースト(第1=I
St)ボンディング側、すなわち半導体チップ2の外部
端子2Cと該被覆ワイヤ5の一端との接続側がボール5
Al の形成によるボールボンディングにより導電接続
される一方、セカンド(第2=2nd)ボンディング側
、すなわちり−ド3のインナーリード3Bと該被覆ワイ
ヤ5の他端との接続が熱圧着および超音波振動を利用し
たいわゆるサーモソニックボンディングにより該被覆膜
5Bを予め除去することなくセカンドボンディング部5
Δ2 として導電接続されている。
The coated wire 5 of this embodiment has its first (first=I)
St) The bonding side, that is, the connection side between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and one end of the coated wire 5 is the ball 5.
Conductive connection is made by ball bonding by forming Al, while the second (2nd) bonding side, that is, the connection between the inner lead 3B of the lead 3 and the other end of the covered wire 5 is made by thermocompression bonding and ultrasonic vibration. By so-called thermosonic bonding using
A conductive connection is made as Δ2.

このようにして、ペレットボンディングおよびワイヤボ
ンディングされた半導体チップ2と、リード3のタブ3
Aおよびインナーリード3Bと、被覆ワイヤ5とは、た
とえばエポキシ樹脂などの樹脂材6で封止され、リード
3のアウターリード3Cのみが該樹脂材6の外部に突出
する。
In this way, the pellet-bonded and wire-bonded semiconductor chip 2 and the tabs 3 of the leads 3 are bonded to each other.
A, the inner lead 3B, and the covered wire 5 are sealed with a resin material 6 such as epoxy resin, and only the outer lead 3C of the lead 3 protrudes outside the resin material 6.

次に、本実施例における被覆ワイヤ5のボンディングの
ためのワイヤボンディング装置の構成と作用を第3図〜
第11図を中心に説明する。
Next, the structure and operation of the wire bonding apparatus for bonding the coated wire 5 in this embodiment are shown in FIGS.
The explanation will be centered on FIG. 11.

このワイヤボンディング装置は、いわゆるボールボンデ
ィング装置とし5て構成されており、このポールボンデ
ィング装置は、第3図に示すように、スプール11に巻
き回された被覆ワイヤ5をボンディング部12に供給す
るように構成されている。
This wire bonding device is configured as a so-called ball bonding device 5, and as shown in FIG. It is composed of

すなわち、スプール11からボンディング部12への被
覆ワイヤ5の供給は、テンショナ13゜ワイヤ案内部材
14.ワイヤクランパ15およびボンディングツール(
キャピラリ)16を通して行われるようになっている。
That is, the supply of the coated wire 5 from the spool 11 to the bonding section 12 is performed by the tensioner 13 and the wire guide member 14 . Wire clamper 15 and bonding tool (
This is done through a capillary (capillary) 16.

前記ボンディング部12には、第3図および第4図で示
すように構成される、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装
置1が配置される。そして、樹脂封止前の樹脂封止型半
導体装置1は、第3図に示すように、ボンディング装置
の半導体装置支持台(半導体装置の装着用テーブル)1
7に支持されている。
In the bonding portion 12, a resin-sealed semiconductor device 1, which is configured as shown in FIGS. 3 and 4, is placed before resin-sealing. As shown in FIG. 3, the resin-sealed semiconductor device 1 before being resin-sealed is mounted on a semiconductor device support stand (semiconductor device mounting table) 1 of a bonding device.
It is supported by 7.

前記半導体チップ2の外部端子2Cには、被覆ワイヤ5
の一端側の被覆膜5Bが除去され露出された金ワイヤ5
Aで形成されたボール5Al を接続している。ボール
5A、  は、金ワイヤ5Aの直径に比べてたとえば2
〜3倍程度大きな直径で構成されるようになっている。
A coated wire 5 is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2.
The gold wire 5 is exposed after the coating film 5B on one end side is removed.
The ball 5Al formed by A is connected. The ball 5A is, for example, 2 mm in diameter compared to the gold wire 5A.
It is now constructed with a diameter that is approximately three times larger.

リード3のインナーリード3Bには、接続部分の被覆ワ
イヤ5の他端側の被覆膜5Bを破壊して露出させた、被
覆ワイヤ5の他端側の金ワイヤ5Aを接続している。つ
まり、被覆ワイヤ5の他端側は、実質的にリード3との
接続部分の被覆膜5Bだけが除去されており、それ以外
の被覆膜5Bは残存するように構成されている。この被
覆ワイヤ5の他端側の被覆膜5Bの破壊は、後述するが
、ボンディングツール16によって与えられる超音波振
動、適度な加圧および適度な加熱(エネルギ)によって
行うことができる。
The inner lead 3B of the lead 3 is connected to a gold wire 5A on the other end of the covered wire 5, which is exposed by breaking the coating film 5B on the other end of the covered wire 5 at the connecting portion. That is, on the other end side of the covered wire 5, substantially only the coating film 5B at the connection portion with the lead 3 is removed, and the other coating film 5B remains. The coating film 5B on the other end side of the coated wire 5 can be destroyed by ultrasonic vibrations applied by the bonding tool 16, appropriate pressure, and appropriate heating (energy), as will be described later.

このように、被覆ワイヤ5を使用する樹脂封止型半導体
装置1において、半導体チップ2の外部端子2Cに、被
覆ワイヤ5の一端側の金ワイヤ5Aで形成されるボール
5A、を接続し、リード3のインナーリード3Bに、接
触部分の被覆膜5Bを破壊した被覆ワイヤ5の他端側の
金ワイヤ5Aを接続することにより、ボール5A+  
のサイズが大きいので、半導体チップ2の外部端子2C
と被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aとの接触面積を増加し、
両者間のボンダビリティを向上することができると共に
、リード3のインナーリード部3Bと接続する部分以外
の被覆ワイヤ5の他端側を被覆膜5Bで覆い、この被覆
ワイヤ5の他端側と隣接する他の被覆ワイヤ5の他端側
とのショートを低減することができるので、リード3の
間隔を縮小し、樹脂封止型半導体装置1の多端子化(い
わゆる、多ピン化)を図ることができる。
In this way, in the resin-sealed semiconductor device 1 using the covered wire 5, the ball 5A formed of the gold wire 5A at one end of the covered wire 5 is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2, and the lead is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2. Ball 5A+
Since the size of is large, the external terminal 2C of the semiconductor chip 2
and increasing the contact area of the coated wire 5 with the gold wire 5A,
The bondability between the two can be improved, and the other end side of the covered wire 5 other than the part connected to the inner lead part 3B of the lead 3 is covered with the coating film 5B, and the other end side of the covered wire 5 and the other end side of the covered wire 5 are covered with the coating film 5B. Since it is possible to reduce short circuits with the other end side of other adjacent coated wires 5, the interval between the leads 3 can be reduced, and the resin-sealed semiconductor device 1 can have multiple terminals (so-called multi-pins). be able to.

前記ボンディングツール16および被覆ワイヤ5の供給
方向の先端部分くボール5A+ 形成部分)は、前記第
3図右よび第4図に示すように、ボール5A+ の形成
時に、被覆部材18Aに被覆されるように構成されてい
る。被覆部材18Aは、第4図に示す矢印六方向に回転
移動するように構成されている。つまり、被覆部材18
Aは、ボール5A、 の形成時に、矢印六方向の回転動
作によってツール挿入口18Bからボンディングツール
16を挿入し、それを被覆するように構成されている。
As shown in the right side of FIG. 3 and FIG. It is composed of The covering member 18A is configured to rotate in six directions shown by arrows in FIG. In other words, the covering member 18
A is configured such that when forming the ball 5A, the bonding tool 16 is inserted through the tool insertion opening 18B by rotational movement in six directions of arrows, and the bonding tool 16 is covered.

この被覆部材18Aは、第5図(具体的な構成を示す部
分断面図、第6図の■−■切断線で切った断面に相当す
る)、第6図(第5図の矢印■方向から見た平面図)お
よび第7図(第6図の■■切断線で切った断面図)で示
すように構成されている。被覆部材18Aは、後述する
が、ボール5A、 の形成時に、溶は上がる被覆膜5B
の吹き飛ばしでボンディング部12に被覆膜5Bが飛散
しないように構成されている。また、被覆部材18Aは
、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5AがCu、Aβ等の酸化し
易い材料で形成される場合、酸化防止用被覆ガス雰囲気
(シールドガス雰囲気)を保持し易いように構成されて
いる。被覆部材18Δは、たとえばスレンレス鋼で形成
する。さらに、被覆部材18Aは、被覆ワイヤ5のボー
ル5Aの形成状態等を作業者が確認できるように、透明
性を有するガラス材料で形成してもよい。
This covering member 18A is shown in FIG. It is constructed as shown in FIG. 7 (a cross-sectional view taken along the section line XX in FIG. 6). As will be described later, the coating member 18A is a coating film 5B that melts when forming the balls 5A.
The coating film 5B is configured to prevent the coating film 5B from being scattered onto the bonding portion 12 due to the blow-off. Furthermore, when the gold wire 5A of the covered wire 5 is made of a material that is easily oxidized such as Cu or Aβ, the covering member 18A is configured to easily maintain an oxidation-preventing coating gas atmosphere (shielding gas atmosphere). There is. The covering member 18Δ is made of stainless steel, for example. Further, the covering member 18A may be formed of a transparent glass material so that the operator can check the state of formation of the ball 5A of the covered wire 5.

前記被覆部材18Aの底部分には、第3図、第4図およ
び第5図に示すように、電気トーチ(アーク電極)18
Dが設けられている。電気トーチ18Dは、第8図(ボ
ールの形成原理を説明する模写構成図)に示すように、
被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金ワイヤ5Aに近接さ
せ、両者間にアークAcを発生させてボール5A+ を
形成するように構成されている。電気トーチ18Dは、
たとえば高温度に耐えるタングステン(W)で形成され
ている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, an electric torch (arc electrode) 18 is provided at the bottom of the covering member 18A.
D is provided. The electric torch 18D, as shown in FIG. 8 (reproduction diagram explaining the principle of ball formation),
It is arranged so that it is brought close to the gold wire 5A on the supply side tip side of the coated wire 5, and an arc Ac is generated between the two to form a ball 5A+. Electric torch 18D is
For example, it is made of tungsten (W), which can withstand high temperatures.

電気トーチ18Dは、導電性材料で形成された吸引装置
19への吸引管18Eを介在させて、アーク発生装置2
0に接続されている。吸引管18Eは、たとえばステン
レス鋼で形成されており、Ag−Cuろう材等の接着金
属層を介在させて電気トーチ18Dを固着している。こ
の吸引管18Eは、挟持部材18Fを介在させて被覆部
材18Aに固着されている。つまり、電気トーチ18D
および吸引管18Eと被覆部材18Aとは、一体に構成
されている。
The electric torch 18D connects the arc generator 2 with a suction pipe 18E to the suction device 19 made of a conductive material.
Connected to 0. The suction pipe 18E is made of stainless steel, for example, and has the electric torch 18D fixed thereto with an adhesive metal layer such as Ag-Cu brazing material interposed therebetween. This suction tube 18E is fixed to the covering member 18A with a clamping member 18F interposed therebetween. In other words, electric torch 18D
The suction tube 18E and the covering member 18A are integrally constructed.

前記電気トーチ18.Dは、前述のようにボール5A+
 を形成する時に被覆ワイヤ5の供給側の先端部に近接
し、ボンディング工程中に被覆ワイヤ5の供給経路から
離隔できるように、第4図に示す矢印入方向に移動でき
るように構成されている。
Said electric torch 18. D is ball 5A+ as mentioned above.
It is configured so that it can move in the direction of the arrow shown in FIG. 4 so that it can be moved in the direction of the arrow shown in FIG. 4 so that it can be moved in the direction of the arrow shown in FIG. .

この電気トーチ18Dを移動させる移動装置は、主に、
吸引管18Eおよび絶縁部材18Hを介在させて電気ト
ーチ18Dを支持する支持部材18G1この支持部材1
8Gを矢印入方向に回転させるクランク軸1811この
クランク軸18Iを回転させる駆動源18にで構成され
ている。クランク軸18Iの回転は、このクランク部に
連結されて駆動源18にのシャツ)18Jの矢印B方向
の移動によって行われる。駆動源18には、たとえば電
磁ソレノイドで構成されている。クランク軸18Iは、
図示していないが、ボンディング装置本体に回転自在に
支持されている。なお、電気トーチ18Dの移動と被覆
部材18Aの移動とは、両者が一体に構成されているの
で実質的に同一である。
The moving device that moves this electric torch 18D is mainly
Support member 18G1 supporting electric torch 18D with suction pipe 18E and insulating member 18H interposed
The crankshaft 1811 rotates the crankshaft 8G in the direction indicated by the arrow, and the drive source 18 rotates the crankshaft 18I. The rotation of the crankshaft 18I is performed by the movement of the shaft 18J connected to the crank portion and driven by the drive source 18 in the direction of arrow B. The drive source 18 includes, for example, an electromagnetic solenoid. The crankshaft 18I is
Although not shown, it is rotatably supported by the bonding device main body. Note that the movement of the electric torch 18D and the movement of the covering member 18A are substantially the same since both are integrally constructed.

前記アーク発生装置20は、第4図に示すように、主に
コンデンサC+、 蓄積用コンデンサC2トリガーで作
動するアーク発生用サイリスタD。
As shown in FIG. 4, the arc generating device 20 mainly includes an arc generating thyristor D operated by a capacitor C+ and a storage capacitor C2.

抵抗Rで構成されている。直流電源り、Cは、たとえば
、−1000〜−3000(V〕程度の負の極性の電圧
を供給するように構成されている。
It consists of a resistor R. The DC power source C is configured to supply a negative polarity voltage of about -1000 to -3000 (V), for example.

直流電源り、Cは、サイリスタD、抵抗R等を介して電
気トーチ18Dに接続されている。基準電位GNDは、
たとえば接地電位(=Of:V))である。■は電圧計
、Aは電流計である。
A DC power source C is connected to an electric torch 18D via a thyristor D, a resistor R, and the like. The reference potential GND is
For example, it is a ground potential (=Of:V)). ■ is a voltmeter, and A is an ammeter.

後に詳述するが、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aはスプー
ル11に巻き回された端部が基準電位GNDで接続され
ている。この結果、電気トーチ18Dで被覆ワイヤ5の
先端部にボール5A、を形成する場合、第3図、第4図
および第8図に示すように、電気トーチ18Dを負電位
(−)、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の金ワイヤ5
Aを正電位(十)に設定することができる。
As will be described in detail later, the end of the gold wire 5A of the covered wire 5 wound around the spool 11 is connected to the reference potential GND. As a result, when forming the ball 5A at the tip of the covered wire 5 with the electric torch 18D, as shown in FIGS. Gold wire 5 at the tip in the feeding direction of 5
A can be set to a positive potential (10).

このように、被覆ワイヤ5の先端部の金ワイヤ5Aとア
ーク電極18Dとの間にアークAcを発生させ、被覆ワ
イヤ5の先端部にボール5A+ を形成するボンディン
グ装置において、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aを正電位
(+)に接続し、電気トーチ18bを負電位(−)に接
続することにより、前記被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aと
電気トーチ18Dとの間に発生するアークAcの発生位
置をその逆の極性の場合に比べて安定化することができ
るので、アークAcが被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの後
端側に向かって這い上がることを低減することができる
。アークAcの這い上がりの低減は、被覆ワイヤ5の被
覆膜5Bの溶は上がりを低減し、絶縁性被覆膜の球の発
生を防止することができる。
In this way, in a bonding apparatus that generates an arc Ac between the gold wire 5A at the tip of the covered wire 5 and the arc electrode 18D and forms a ball 5A+ at the tip of the covered wire 5, the gold wire of the covered wire 5 5A to a positive potential (+) and the electric torch 18b to a negative potential (-), the position of the arc Ac generated between the gold wire 5A of the coated wire 5 and the electric torch 18D can be determined. Since the polarity can be stabilized compared to the case of the opposite polarity, it is possible to reduce the arc Ac creeping up toward the rear end side of the gold wire 5A of the coated wire 5. The reduction in creeping up of the arc Ac reduces the melting up of the coating film 5B of the coated wire 5, and can prevent the occurrence of balls in the insulating coating film.

なお、本発明は、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aが電気ト
ーチ18Dに対して正の電位を有するように、基準電位
GNDよりも高い電圧または低い電圧に前記被覆ワイヤ
5の金ワイヤ5Aを接続してもよい。
Note that the present invention connects the gold wire 5A of the covered wire 5 to a voltage higher or lower than the reference potential GND so that the gold wire 5A of the covered wire 5 has a positive potential with respect to the electric torch 18D. It's okay.

前記被覆ワイヤ5が巻き回された前記スプール11は、
第4図および第9図(要部分解斜視図)で示すように構
成されている。スプール11は、たとえば円筒形状のア
ルミニウム金属の表面にアルマイト処理を施して構成す
る。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキズの発生
を防止するために施す。このスプール11は、前述のよ
うに、アルマイト処理が施されているので絶縁性を有す
る。
The spool 11 around which the covered wire 5 is wound is
It is constructed as shown in FIGS. 4 and 9 (disassembled perspective view of essential parts). The spool 11 is made of, for example, a cylindrical aluminum metal whose surface is subjected to alumite treatment. Alumite treatment is performed to improve mechanical strength and prevent scratches. As described above, this spool 11 is anodized and has insulation properties.

前記スプール11は、スプールホルダ21に取付けられ
、このスプールホルダ210回転軸21Aによってボン
ディング装置本体10に取付けられている。
The spool 11 is attached to a spool holder 21, and attached to the bonding apparatus main body 10 by a rotating shaft 21A of the spool holder 210.

スプールホルダ21は、少なくともその一部に導電性を
有するように、たとえばステンレス鋼で構成されている
The spool holder 21 is made of, for example, stainless steel so that at least a portion thereof is electrically conductive.

前記スプール11には、第9図および第10図(要部拡
大斜視図)で示すように、接続端子11Aが設けられて
いる。接続端子11Aは、スプールホルダ21の導電性
を有する部分と接触するスプール11の側面部分く鍔部
)に、点形成で設けられている。
The spool 11 is provided with a connecting terminal 11A, as shown in FIGS. 9 and 10 (enlarged perspective views of main parts). The connection terminal 11A is provided in a dot pattern on the side surface (flange) of the spool 11 that contacts the conductive portion of the spool holder 21.

接続端子11Aは、第10図に示すように、絶縁体11
Aaの上部に導電体11Abを設け、この導電体11A
bの上部に接続用金属部11Acを設けて構成している
。絶縁体11Aaは、導電体11Abとスプール11と
確実に電気的に分離し、しかも、スプールホルダ21に
接続用金属部11Acを確実に当接できる適度な弾力性
を有するように、たとえばポリイミド樹脂で形成する。
The connection terminal 11A is connected to the insulator 11 as shown in FIG.
A conductor 11Ab is provided above Aa, and this conductor 11A
A connecting metal part 11Ac is provided on the upper part of b. The insulator 11Aa is made of polyimide resin, for example, so as to ensure electrical separation between the conductor 11Ab and the spool 11 and to have appropriate elasticity to ensure that the connection metal part 11Ac contacts the spool holder 21. Form.

導電体11Abは、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aを接続
する接続用金属部11Acと、スプールホルダ21に接
触する接続用金属部11 A’Cとを確実に接続できる
ように、たとえばCu箔で形成する。接続用金属部11
Acは導電性ペースト、半田等で形成する。
The conductor 11Ab is formed of, for example, Cu foil so that the connection metal part 11Ac that connects the gold wire 5A of the coated wire 5 and the connection metal part 11A'C that contacts the spool holder 21 can be reliably connected. do. Connection metal part 11
Ac is formed using conductive paste, solder, or the like.

この接続端子11Aには、スプール11の側面(鍔部)
に形成された切欠部を通して、ボンディング部12に供
給される側と反対側の被覆ワイヤ5の端部の金ワイヤ5
A、すなわち被覆ワイヤ5の巻き始め端部の金ワイヤ5
Aを接続するように構成されている。この金ワイヤ5A
は、接続用金属部11Acによって接続端子11Aに接
続される。被覆ワイヤ5の巻き始めの金ワイヤ5Aの表
面の被覆膜5Bは、加熱あるいは化学的に除去する。接
続端子11A、つまり被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aは、
スプールホルダ21、その回転軸21Aおよびボンディ
ング装置本体10を通して基$電位GN、Dに接続され
ている。基準電位GNDは、前記アーク発生装置20の
基準電位GNDと同様の電位である。
This connection terminal 11A has a side surface (flange) of the spool 11.
The gold wire 5 at the end of the coated wire 5 on the opposite side to the side supplied to the bonding part 12 is inserted through the notch formed in the
A, that is, gold wire 5 at the winding start end of coated wire 5
It is configured to connect A. This gold wire 5A
is connected to the connection terminal 11A by the connection metal part 11Ac. The coating film 5B on the surface of the gold wire 5A at the beginning of winding of the coated wire 5 is removed by heating or chemically. The connection terminal 11A, that is, the gold wire 5A of the coated wire 5, is
It is connected to base potentials GN and D through the spool holder 21, its rotating shaft 21A, and the bonding device main body 10. The reference potential GND is the same potential as the reference potential GND of the arc generating device 20.

このように、前記スプール11に基準電位GNDに接続
するための接続端子11Aを世け、この接続端子に被覆
ワイヤ50巻き始め端部の金ワイヤ5Aを接続すること
により、スプールホルダ21等を通して基準電位GND
に接続することができるので、被覆ワイヤ5の金ワイヤ
5Aを確実に基準電位GNDに接続することができる。
In this way, the connection terminal 11A for connecting to the reference potential GND is provided on the spool 11, and the gold wire 5A at the start end of the winding of the coated wire 50 is connected to this connection terminal. Potential GND
Therefore, the gold wire 5A of the covered wire 5 can be reliably connected to the reference potential GND.

また、前記被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aが基準電位GN
Dに接続されることにより、ボール5Aの形成時に、電
気トーチ18Dと供給側の被覆ワイヤ5の金ワイヤ5A
との間の電位差を充分に確保し、アークAcの発生を良
好にすることができるので、ボール5Al を確実に形
成することができる。
Further, the gold wire 5A of the covered wire 5 is at the reference potential GN.
By being connected to D, when forming the ball 5A, the electric torch 18D and the gold wire 5A of the covered wire 5 on the supply side
Since a sufficient potential difference can be secured between the two and the arc Ac can be generated well, the ball 5Al can be formed reliably.

第3図および第4図に示すように、前記ボンディングツ
ール16は、ボンディングアーム16A介在させて、ボ
ンディングヘッド(デジタルボンディングヘッド)22
に支持されている。ボンディングアーム16Aには、図
示していないが、超音波振動装置が内蔵されており、ボ
ンディングツール16を超音波振動させるように構成さ
れている。ボンディングヘッド22は、XYテーブル2
3を介在させて基台24に支持されている。ボンディン
グヘッド22は、ボンディング部12にボンディングツ
ール16を近接および離反できるように、ボンディング
アーム16Aを上下方向(矢印C方向)に移動できる移
動装置が設けられている。移動装置は、主に、ガイド部
材22A、アーム移動部材22B、雌ねじ部材22C1
雄ねじ部材22D、モータ22Eで構成されている。ガ
イド部材22Aは、矢印C方向にアーム移動部材22B
を移動させるように構成されている。前記モータ22E
は、雄ねじ部材22Dを回転させ、この回転により雄ね
じ部材22Dと嵌合する雌ねじ部材22Cを矢印C方向
に移動させ、この移動によりアーム移動部材22Bを矢
印C方向に移動させるように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the bonding tool 16 is connected to a bonding head (digital bonding head) 22 with a bonding arm 16A interposed therebetween.
is supported by Although not shown, the bonding arm 16A has a built-in ultrasonic vibration device, and is configured to ultrasonically vibrate the bonding tool 16. The bonding head 22 is connected to the XY table 2
It is supported by a base 24 with 3 interposed therebetween. The bonding head 22 is provided with a moving device that can move the bonding arm 16A in the vertical direction (in the direction of arrow C) so that the bonding tool 16 can approach and move away from the bonding section 12. The moving device mainly includes a guide member 22A, an arm moving member 22B, and a female screw member 22C1.
It is composed of a male screw member 22D and a motor 22E. The guide member 22A moves the arm moving member 22B in the direction of arrow C.
is configured to move. The motor 22E
is configured to rotate the male threaded member 22D, and this rotation moves the female threaded member 22C that fits into the male threaded member 22D in the direction of arrow C, and this movement moves the arm moving member 22B in the direction of arrow C. .

アーム移動部材22Bに支持されたボンディングアーム
16Aは、回転軸22Fを中心に回転するように構成さ
れている。ボンディングアーム16Aの回転軸22Fを
中心とする回転は、弾性部材22Gにより制御される。
The bonding arm 16A supported by the arm moving member 22B is configured to rotate around a rotating shaft 22F. The rotation of the bonding arm 16A about the rotation axis 22F is controlled by the elastic member 22G.

この弾性部材22Gの回転の制御は、ボンディングツー
ル16がボンディング部12に当接した時に、ボンディ
ング部12が必要以上に加圧されることを防止し、ボン
ディング部12の損傷や破壊を防止するように構成され
ている。
The rotation of the elastic member 22G is controlled to prevent the bonding part 12 from being pressurized more than necessary when the bonding tool 16 comes into contact with the bonding part 12, and to prevent damage or destruction of the bonding part 12. It is composed of

前記ワイヤクランパ15は、被覆ワイヤ5を挟持するこ
とができ、被覆ワイヤ5の供給を制御するように構成さ
れている。ワイヤクランパ15は、クランパアーム15
Aを介在させてボンディングアーム16Aに設けられて
いる。
The wire clamper 15 is configured to be able to clamp the covered wire 5 and to control the supply of the covered wire 5. The wire clamper 15 is a clamper arm 15
A is provided on the bonding arm 16A with A interposed therebetween.

ワイヤ案内部材14は、スプール11から供給される被
覆ワイヤ5をボンディング部12にガイドするように構
成されている。ワイヤ案内部材14はクランパアーム1
5Aに設けられている。
The wire guide member 14 is configured to guide the coated wire 5 supplied from the spool 11 to the bonding section 12. The wire guide member 14 is connected to the clamper arm 1
It is installed at 5A.

前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍であって、
ボンディングツール16とボンディング部12との間の
被覆ワイヤ5の供給経路の近傍には、第3図、第8図に
示すように、流体吹付装置25の流体吹付ノズル18C
が設けられている。
Near the tip of the covered wire 5 in the supply direction,
As shown in FIGS. 3 and 8, a fluid spray nozzle 18C of a fluid spray device 25 is located near the supply path of the coated wire 5 between the bonding tool 16 and the bonding part 12.
is provided.

流体吹付ノズル18Cは、被覆ワイヤ5の供給方向の先
端部の金ワイヤ5Aでボール5A、 を形成する時に、
その形成部分(金ワイヤ5Aiよび被覆膜5B)に流体
吹付装置25からの流体GSを吹き付けるように構成さ
れている。流体吹付ノズル18Cから吹き出される流体
Gsは、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の先端部の
金ワイヤ5Aでボール5A+ を形成する際に、アーク
Acの発生する熱で溶は上がる被覆膜5Bを吹き飛ばす
(5Ba)ように構成されている。
When the fluid spray nozzle 18C forms the ball 5A with the gold wire 5A at the tip of the coated wire 5 in the supply direction,
It is configured to spray the fluid GS from the fluid spray device 25 onto the formed portions (gold wire 5Ai and coating film 5B). As shown in FIG. 8, the fluid Gs blown out from the fluid spray nozzle 18C is melted by the heat generated by the arc Ac when forming the ball 5A+ with the gold wire 5A at the tip of the covered wire 5. It is configured to blow away the covering film 5B (5Ba).

流体吹付ノズル18Cは、基本的には、ボンディングツ
ール16の先端部分つまり前述のように被覆ワイヤ5の
先端部分に流体Gsを吹き付ければよく、本実施例にお
いては、前記被覆部材18Aに設けられている。流体吹
付ノズル18Cは、第4図〜第7図に具体的な構造を示
すように、被覆膜5Bの溶は上がりを小さくするために
、被覆ワイヤ5の後端側から先端側に向かって流体Gs
を吹き付けるように構成されている。なお、流体吹付ノ
ズル18Cは、ボンディングツール16に取付けないほ
うが好ましい。流体吹付ノズル18Cをボンディングツ
ール16に取付けた場合には、ボンディングツール16
の重量が増加し、その超音波振動の負荷が増大するため
に、接続部分のボンダビリティが低下する。
Basically, the fluid spray nozzle 18C only needs to spray the fluid Gs onto the tip of the bonding tool 16, that is, the tip of the coated wire 5 as described above, and in this embodiment, the fluid spray nozzle 18C is provided on the coating member 18A. ing. As shown in FIGS. 4 to 7, the fluid spray nozzle 18C is arranged in a direction from the rear end of the coated wire 5 to the front end in order to reduce melting of the coating film 5B. Fluid Gs
It is designed to spray. Note that it is preferable that the fluid spray nozzle 18C not be attached to the bonding tool 16. When the fluid spray nozzle 18C is attached to the bonding tool 16, the bonding tool 16
As the weight of the connector increases and the load of its ultrasonic vibration increases, the bondability of the connection part decreases.

前記流体Gsは、N2 、 H2、He、 Ar、空気
等の気体を使用し、第8図に示すように、流体吹付装置
(流体源)25から冷却装置25A、流景計25B、流
体搬送管25Cを介在させて流体吹付ノズル18Cに供
給される。
The fluid Gs uses a gas such as N2, H2, He, Ar, or air, and as shown in FIG. 25C and is supplied to the fluid spray nozzle 18C.

冷却装置25Aは、流体Gsを積極的に常温よりも低く
冷却するように構成されている。冷却装置25Aは、た
とえばペルチェ効果を利用した電子冷却装置で構成する
。前記流体搬送管25Cは、第8図に簡略化して示して
いるが、少なくとも冷却装置25Aと流体吹付ノズル1
8Cの供給口との間を断熱材25Dで被覆するように構
成されている。つまり、断熱材25Dは冷却装置25A
で冷却された流体Gsの温度を流体搬送管25Cの移動
中に変化させない(冷却効率を高める)ように構成され
ている。
The cooling device 25A is configured to actively cool the fluid Gs to a temperature lower than normal temperature. The cooling device 25A is composed of, for example, an electronic cooling device that utilizes the Peltier effect. Although the fluid conveying pipe 25C is shown in a simplified manner in FIG.
The space between the supply port 8C and the supply port is covered with a heat insulating material 25D. In other words, the heat insulating material 25D is the cooling device 25A.
The temperature of the cooled fluid Gs is not changed during movement of the fluid transport pipe 25C (to improve cooling efficiency).

また、前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍であ
って、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶は上がり部分を中
心として前記流体吹付ノズル18Cに対向する位置には
、前記吸引装置19に連結された吸引管18Eが設けら
れている。この吸弓管18Eは、前述のように、電気ト
ーチ18Dとアーク発生装置20とを接続する導電体と
しても使用されるが、主に、流体吹付ノズル18Cで吹
き飛ばされた、被覆ワイヤ5の溶は上がった被覆膜5B
aを吸引するように構成されている。吸弓管18Eで吸
引された被覆膜5Baは、吸引装置19に吸引される。
Further, the suction device 19 is located near the tip of the coated wire 5 in the supply direction and at a position facing the fluid spray nozzle 18C with the melted part of the coating film 5B of the coated wire 5 at its center. A suction pipe 18E connected to is provided. As described above, this suction tube 18E is also used as a conductor to connect the electric torch 18D and the arc generator 20, but it is mainly used to melt the coated wire 5 blown off by the fluid spray nozzle 18C. The raised coating film 5B
It is configured to attract a. The coating film 5Ba sucked by the suction tube 18E is sucked by the suction device 19.

また、本実施例においては、被覆ワイヤ5の他端をリー
ド3のインナーリード3Bに対して、より確実にボンデ
ィング(セカンドボンディング)するため、リード3の
インナーリード3Bのみを他の部分よりも高い温度に局
部加熱するセラミック製のヒータ26が第2図およびお
よび第11図に示す如く角形リング状に設けられている
。なお、符号26Aはこの角形リング状の局部加熱用の
ヒータ26への給電線である。
In addition, in this embodiment, in order to bond the other end of the covered wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3 more reliably (second bonding), only the inner lead 3B of the lead 3 is higher than the other part. A ceramic heater 26 for local heating is provided in the shape of a rectangular ring as shown in FIGS. 2 and 11. Incidentally, the reference numeral 26A is a power supply line to the rectangular ring-shaped heater 26 for local heating.

次に、本実施例のワイヤボンディング方法について簡単
に説明する。
Next, the wire bonding method of this embodiment will be briefly explained.

まず、第3図、第4図、第5図、第8図に示すように、
ボンディングツール16およびその加圧面側に突出され
た被覆ワイヤ5の供給方向の先端部分を被覆部材18A
で被覆する。この被覆は、前記駆動源18にで動作する
移動装置によって、被覆部材18Aを矢印入方向に移動
することによって行われる。また、この被覆部材18A
による被覆を行うことにより、電気トーチ18D、流体
吹付ノズル18Cのそれぞれを被覆ワイヤ5の先端部の
近傍に配置することができる。
First, as shown in Figures 3, 4, 5, and 8,
The tip portion of the bonding tool 16 and the feeding direction of the covered wire 5 protruding from its pressurizing surface side is attached to the covering member 18A.
Cover with This coating is performed by moving the coating member 18A in the direction of the arrow by a moving device operated by the drive source 18. In addition, this covering member 18A
By performing the coating, the electric torch 18D and the fluid spray nozzle 18C can be placed near the tip of the coated wire 5.

次いで、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の供給方向
の先端部の金ワイヤ5Aと電気トーチ18Dとの間にア
ークAcを発生させ、前記金ワイヤ5Aでボール5A、
を形成する。このボール5A1 を形成するアークAc
の熱によって、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の絶縁
性被覆膜5Bが溶は上がる。すなわち、被覆ワイヤ5の
供給方向の先端部の被覆膜5Bが除去され、金ワイヤ5
Aが露出される。
Next, as shown in FIG. 8, an arc Ac is generated between the gold wire 5A at the tip of the coated wire 5 in the feeding direction and the electric torch 18D, and the gold wire 5A causes the ball 5A,
form. Arc Ac forming this ball 5A1
The heat melts the insulating coating film 5B at the tip of the covered wire 5 in the feeding direction. That is, the coating film 5B at the tip of the coated wire 5 in the feeding direction is removed, and the gold wire 5
A is exposed.

ボール5A、の形成は、できるだけ短時間で行う。短時
間でしかも高エネルギ(電流、電圧のそれぞれが高い領
域)でボール5A+ を形成すると、被覆ワイヤ5の被
覆膜5Bの溶は上がり量が小さくなる。このように、ボ
ール5A、の形成を短時間、高エネルギで行うことは、
前述のように、アークAcの発生を安定にする、つまり
電気トーチDを負電位(−)に被覆ワイヤ5の金ワイヤ
5Aを正電位(+)に設定することで実現できる。
The ball 5A is formed in as short a time as possible. When the ball 5A+ is formed in a short time and with high energy (in a region where both current and voltage are high), the amount of melting of the coating film 5B of the covered wire 5 is reduced. In this way, forming the ball 5A in a short time and with high energy means that
As described above, this can be achieved by stabilizing the generation of the arc Ac, that is, by setting the electric torch D to a negative potential (-) and the gold wire 5A of the covered wire 5 to a positive potential (+).

そして、このボール5A、を形成する際に、被覆部材1
8Aと共に位置が設定された流体吹付ノズル18Cで流
体吹付装置25から流体Gsを被覆ワイヤ5の溶は上が
る被覆膜5Bに吹き付け、第8図に示すように、被覆膜
5Bを吹き飛ばす。
When forming this ball 5A, the covering member 1
Fluid Gs is sprayed from the fluid spray device 25 onto the coating film 5B of the coated wire 5 by the fluid spray nozzle 18C whose position is set with 8A, and the coating film 5B is blown off as shown in FIG.

この吹き飛ばされた被覆膜5Baは、吸引管18Eを通
して吸引装置19に吸引され、系外に除去される。
The blown coating film 5Ba is sucked into the suction device 19 through the suction pipe 18E and removed from the system.

この流体吹付ノズル18Cからの流体Gsは、第8図に
示す冷却装置25Aによって、たとえば約0〜−10C
℃〕程度に冷却されている。流体吹付ノズル18Cから
の流体Gsの温度が低い程、被覆ワイヤ5の被覆膜5B
の溶は上がり量が小さい。つまり、冷却装置25Aで冷
却された流体GSは、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5A、被
覆膜5B。
The fluid Gs from this fluid spray nozzle 18C is cooled by a cooling device 25A shown in FIG.
℃]. The lower the temperature of the fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C, the lower the coating film 5B of the coated wire 5.
The amount of melting is small. That is, the fluid GS cooled by the cooling device 25A is the gold wire 5A of the covered wire 5 and the coating film 5B.

ボンディングツール16等を積極的に冷却することがで
きるので、アークAc発生部分だけの被覆膜5Bを溶融
し、他の部分の被覆膜5Bは溶融されず、その結果、被
覆膜5Bの溶は上がり量を低減することができる。
Since the bonding tool 16 and the like can be actively cooled, the coating film 5B only in the area where the arc Ac occurs is melted, and the coating film 5B in other parts is not melted, and as a result, the coating film 5B is melted. The amount of melting can be reduced.

次に、前記被覆部材18Aおよびそれと共に電気トーチ
18D、流体吹付ノズル18Cのそれぞれを矢印入方向
(前述と逆方向)に移動させる。
Next, the covering member 18A, together with the electric torch 18D and the fluid spray nozzle 18C, are each moved in the direction indicated by the arrow (in the opposite direction to the above).

その次に、ボンディングツール16の加圧面に、被覆ワ
イヤ5の供給方向の先端部に形・成されたボール5Al
 を引き寄せる。
Next, a ball 5Al formed at the tip of the coated wire 5 in the supply direction is placed on the pressurizing surface of the bonding tool 16.
Attract.

次いで、この状態で、ボンディングツール16をボンデ
ィング部12に接近させて行き、第2図に破線でボンデ
ィングツール16を示すように、被覆ワイヤ5の供給方
向の先端部に形成されたボール5A+ を半導体チップ
2の外部端子2Cに接続する(ファーストボンディング
:1st)。このボール5A+ の接続は、ボンディン
グツール16の超音波振動ふよび/または熱圧着(いず
れか一方でもよい)で行う。
Next, in this state, the bonding tool 16 is brought closer to the bonding part 12, and as shown by the broken line in FIG. Connect to external terminal 2C of chip 2 (first bonding: 1st). This connection of the ball 5A+ is performed by ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and/or thermocompression bonding (either one may be used).

次に、第2図に示すように、被覆ワイヤ5の後端部の金
ワイヤ5Δをボンディングツール16によってリード3
のインナーリード3Bに接続する(セカンドボンディン
グ:2nd)。被覆ワイヤ5の後端側の接続は、ボンデ
ィングツール16の超音波振動および熱圧着(前者だけ
でもよい)で行う。これにより、被覆ワイヤ5の後端を
インナーリード3Bとはセカンドボンディング部5A2
において、強固にウェッジボンデインクされる。
Next, as shown in FIG.
(Second bonding: 2nd). The connection on the rear end side of the covered wire 5 is performed by ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and thermocompression bonding (only the former may be used). As a result, the rear end of the covered wire 5 is separated from the inner lead 3B by the second bonding portion 5A2.
At this point, the wedge bond is strongly inked.

この被覆ワイヤ5の後端側の接続は、接続部分の被覆ワ
イヤ5は予め被覆膜5Bで被覆されているが、ボンディ
ングツール16を超音波振動させることによって接続部
分のみの被覆膜5Bが破壊され、金ワイヤ5Aが露出す
るようになっている。
In connection with the rear end side of the coated wire 5, the coated wire 5 at the connection portion is covered with a coating film 5B in advance, but by ultrasonically vibrating the bonding tool 16, the coating film 5B only at the connection portion is removed. It is destroyed and the gold wire 5A is exposed.

ボンディングツール16の超音波振動のエネルギや熱圧
着力によって若干変化があるが、被覆ワイヤ5の被覆膜
5Bは、たとえば0.2〜3〔μm〕程度の膜厚が好ま
しい。被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり小さい
場合には、絶縁性被覆膜としての絶縁耐圧が小さい。ま
た、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり厚い場合
には、ボンディングツール16の超音波振動によって被
覆膜5Bが破壊されにくくなり、被覆膜5Bの膜厚が所
定の値を超えた場合には、被覆膜5Bが破壊されなくな
るため、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aとり−ド3のイン
ナーリード3Bとの接続不良を生じることになってしま
う。
The thickness of the coating film 5B of the covered wire 5 is preferably about 0.2 to 3 [μm], for example, although it varies slightly depending on the energy of the ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and the thermocompression bonding force. If the thickness of the coating film 5B of the covered wire 5 is too small, the dielectric strength voltage as an insulating coating film is small. Furthermore, if the thickness of the coating film 5B of the covered wire 5 is too thick, the coating film 5B will be difficult to be destroyed by the ultrasonic vibration of the bonding tool 16, and the thickness of the coating film 5B will not reach a predetermined value. If it exceeds the limit, the coating film 5B will not be destroyed, resulting in a poor connection between the gold wire 5A of the coating wire 5 and the inner lead 3B of the lead 3.

本実施例においては、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの材
料として、たとえば99.99重量%以上の高純度を持
つ金(Au)に、0.03〜0.3重景%のゲルマニウ
ム(Ge)と、0.0005〜0.01重量%のカルシ
ウム(Ca)を含有させたものを用いているので、ゲル
マニウムとカルシウムとが互いに、また高純度の金と共
に、相乗的に作用し合うことにより、金ワイヤ5Aの疲
労寿命を有効に延ばすことができ、またボール形成時に
おけるネック部の結晶粒の粗大化を防止でき、ひいては
ネック切れの発生を防止できる。
In this embodiment, the material of the gold wire 5A of the coated wire 5 is, for example, gold (Au) having a high purity of 99.99% by weight or more, and germanium (Ge) of 0.03 to 0.3% by weight. Since we use a material containing 0.0005 to 0.01% by weight of calcium (Ca), germanium and calcium interact synergistically with each other and with high-purity gold. The fatigue life of the gold wire 5A can be effectively extended, and the crystal grains in the neck portion can be prevented from becoming coarser during ball formation, thereby preventing neck breakage.

なお、本実施例では、被覆ワイヤ5の他端のボンディン
グ(セカンドボンディング)に際して、ヒータ26でリ
ード3のインナーリード3Bのみが他の部分よりも特に
高い温度に局部加熱されていることによって、被覆膜5
Bの加熱・分解がより促進されるので、セカンドボンデ
ィングのボンダビリティを向上させることができ、強固
なワイヤボンディングが可能となる。
In this embodiment, when bonding the other end of the covered wire 5 (second bonding), only the inner lead 3B of the lead 3 is locally heated to a temperature higher than other parts by the heater 26, so that the inner lead 3B of the lead 3 is heated locally to a temperature higher than other parts. Covering film 5
Since the heating and decomposition of B is further promoted, the bondability of second bonding can be improved, and strong wire bonding becomes possible.

その後、前記ボンディングツール16を離隔させる(こ
の時、被覆ワイヤ5が切断される)ことにより、前記第
2図に示すように、被覆ワイヤ5の1回のボンディング
工程が完了する。
Thereafter, by separating the bonding tool 16 (at this time, the covered wire 5 is cut), one bonding process for the covered wire 5 is completed, as shown in FIG. 2.

このように、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A1 を
形成するボンディング技術において、被覆ワイヤ5の先
端部の近傍に、この被覆ワイヤ5の先端部分に流体Gs
を吹き付ける流体吹付ノズル18C(流体吹付装置25
の一部)を設けることにより、前記被覆ワイヤ5の溶は
上がる被覆膜5Bを吹き飛ばすことができるので、被覆
ワイヤ5に絶縁性被覆膜5Bの球が形成されることを防
止することができる。この結果、絶縁性被覆膜5Bの球
に起因してボンディングツール16に被覆ワイヤ5が引
っ掛かることを防止し、被覆ワイヤ5をボンディングツ
ール16の加圧面に引き寄せることができるので、ボー
ルボンディングを行うことができ、ボンディング不良を
防止することができる。
In this way, in the bonding technique of forming the ball 5A1 at the tip of the covered wire 5, the fluid Gs is placed near the tip of the covered wire 5.
Fluid spray nozzle 18C (fluid spray device 25
By providing a part of the insulating coating film 5B on the coated wire 5, it is possible to blow off the coating film 5B that melts the coated wire 5, thereby preventing the formation of balls of the insulating coating film 5B on the coated wire 5. can. As a result, it is possible to prevent the covered wire 5 from being caught on the bonding tool 16 due to the balls of the insulating coating film 5B, and to draw the covered wire 5 to the pressurizing surface of the bonding tool 16, thereby performing ball bonding. This makes it possible to prevent bonding defects.

また、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A+ を形成す
るボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18
C(流体吹付装置25の一部)を設け、被覆ワイヤ5の
先端部の近傍に、前記流体吹付ノズル18Cからの流体
Gsの吹き付けで吹き飛ばされる被覆ワイヤ5の被覆膜
5Bを吸引する吸引管18E(吸引装置19)を設ける
ことにより、前記被覆ワイヤ5の溶は上がる被覆膜5B
を吹き飛ばし、被覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成さ
れることを防止し、前述のようにボンディング不良を防
止することができると共に、吹き飛ばされた被覆膜5B
aをボンディング部12に飛散させないので、飛散され
た被覆膜5Baに起因するボンディング不良を防止する
ことができる。飛散された被覆膜5Baに起因するボン
ディング不良とは、たとえば、半導体チップ2の外部端
子2Cまたはリード3のインナーリード3Bと被覆ワイ
ヤ5の金ワイヤ5Aとの間に前記被覆膜5Baが飛散し
、両者間が導通不良となる場合である。
Further, a bonding technique in which a ball 5A+ is formed at the tip of the coated wire 5, and the fluid spray nozzle 18
C (a part of the fluid spray device 25) is provided near the tip of the coated wire 5, and includes a suction tube that sucks the coating film 5B of the coated wire 5 that is blown away by the spray of the fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C. By providing 18E (suction device 19), the coating film 5B increases the melting of the coated wire 5.
By blowing off the coating film 5B, it is possible to prevent the formation of balls of the coating film 5B on the coated wire 5, thereby preventing bonding defects as described above, and also to prevent the coating film 5B from being blown off.
Since the coating film 5Ba is not scattered to the bonding portion 12, bonding defects caused by the scattered coating film 5Ba can be prevented. The bonding failure caused by the scattered coating film 5Ba is, for example, when the coating film 5Ba is scattered between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 or the inner lead 3B of the lead 3 and the gold wire 5A of the covered wire 5. However, there is a case where there is poor conduction between the two.

また、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A、を形成する
ボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18C
(流体吹付装置25)を設け、この流体吹付ノズル18
Cの流体Gsを冷却する冷却装置25Aを設けることに
より、前記被覆ワイヤ5の絶縁性被覆膜5Bの溶は上が
りを著しく低減し、溶は上がった場合でも被覆膜5Bを
掌き飛ばすことができるので、被覆ワイヤ5に被覆膜5
Bの球が形成されることを防止し、前述のようにボンデ
ィング不良を防止することができる。
Further, the bonding technique forms a ball 5A at the tip of the coated wire 5, and the fluid spray nozzle 18C
(fluid spray device 25) is provided, and this fluid spray nozzle 18
By providing the cooling device 25A that cools the fluid Gs of C, the melting of the insulating coating film 5B of the covered wire 5 is significantly reduced, and even if the melting rises, the coating film 5B is not blown away. Therefore, the coating film 5 is applied to the coated wire 5.
It is possible to prevent the formation of the ball B, and to prevent bonding defects as described above.

また、被覆ワイヤ5を使用するボンディング技術におい
て、被覆ワイヤ5の供給方向の先端側にホylz5A+
 を形成し、このボール5A+ を半導体チップ2の外
部端子2Cに接続し、前記被覆ワイヤ5の供給方向の後
端側を前記リード3のインナーリード3Bに接触させ、
この接触部分の被覆膜5Bを破壊し、被覆ワイヤ5の他
端側の金ワイヤ5Aをリード3のインナーリード3Bに
接続することにより、前記被覆ワイヤ5の後端側の被覆
膜5Bを除去する被覆膜除去トーチを使用することなく
被覆膜5Bの除去を行うことができるので、被覆膜除去
トーチ、その移動装置および制御装置などを削減するこ
とができる。この結果、ボンディング装置の構造を簡単
にすることができる。
In addition, in the bonding technique using the coated wire 5, foil 5A+ is placed on the tip side of the coated wire 5 in the supply direction.
This ball 5A+ is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2, and the rear end side of the covered wire 5 in the supply direction is brought into contact with the inner lead 3B of the lead 3.
By destroying the coating film 5B at this contact portion and connecting the gold wire 5A on the other end side of the covered wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3, the coating film 5B on the rear end side of the covered wire 5 is removed. Since the coating film 5B can be removed without using the coating film removal torch, the need for the coating film removal torch, its moving device, control device, etc. can be reduced. As a result, the structure of the bonding device can be simplified.

特に、本実施例の半導体装置1においては、被覆ワイヤ
5の絶縁性被覆膜5Bとして、ポリオール成分とインシ
アネートとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から
誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンを用いたこ
とにより、被覆膜5日の熱分化によって生じる膜破壊に
よるタブショート、チップショート、あるいはワイヤ間
ショートを確実に防止することができる。
In particular, in the semiconductor device 1 of this embodiment, the insulating coating film 5B of the covered wire 5 is made of heat-resistant polyurethane whose molecular skeleton contains a structural unit derived from terephthalic acid by reacting a polyol component with incyanate. By using this, it is possible to reliably prevent tab shorts, chip shorts, or wire-to-wire shorts due to film destruction caused by thermal differentiation of the coating film for 5 days.

すなわち、前記の如く被覆ワイヤ5をボンディングした
後に、樹脂材6でレジンモールド作業が行われて、樹脂
封止型半導体装置1が製造されるのであるが、たとえば
第12図に示すように、半導体チップ2の外部端子2C
とリード3のインナIJ−ド3Bのボンディング部位と
の間の距離が長い場合、第13図に示すように、被覆ワ
イヤ5と半導体チップ2のシリコン領域とが接触する、
いわゆるチップタッチ状態や、第15図に示すように、
被覆ワイヤ5とタブ3Aとが接触する、いわゆるタブタ
ッチ状態、さらには被覆ワイヤ5どうしが互いに接触す
る、いわゆるワイヤ間タッチ状態などが生じることがあ
る。このようなワイヤのタッチ現象は、特にワイヤ長が
2.5 mm以上になったり、またタブ3Aのサイズが
半導体チップ2のサイズよりも大き過ぎるような場合な
どに起こり易いものである。
That is, after bonding the covered wire 5 as described above, a resin molding operation is performed using the resin material 6 to manufacture the resin-sealed semiconductor device 1. For example, as shown in FIG. Chip 2 external terminal 2C
When the distance between the wire 5 and the bonding site of the inner IJ-domain 3B of the lead 3 is long, the covered wire 5 and the silicon region of the semiconductor chip 2 come into contact with each other, as shown in FIG.
In the so-called chip touch state, as shown in Fig. 15,
A so-called tab touch state in which the covered wire 5 and the tab 3A contact each other, and a so-called wire-to-wire touch state in which the covered wires 5 contact each other may occur. Such a wire touch phenomenon is particularly likely to occur when the wire length is 2.5 mm or more, or when the size of the tab 3A is larger than the size of the semiconductor chip 2.

このようなワイヤのタッチ現象が生じると、たとえば第
14図のように、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが半導体チ
ップ2からの発熱などに起因する熱劣化°で破壊され、
金ワイヤ5Aが半導体チップ2と直接接触して、半導体
チップ2との間にチップショート不良を発生したり、第
16図の如く、タブ3Aとの間にタブショート不良を発
生し、さらにワイヤどうしの間でワイヤ間ショートを発
生してしまうことがある。
When such a wire touch phenomenon occurs, for example, as shown in FIG. 14, the coating film 5B of the covered wire 5 is destroyed due to thermal deterioration caused by heat generation from the semiconductor chip 2, etc.
The gold wire 5A may come into direct contact with the semiconductor chip 2, causing a chip short between the semiconductor chip 2 and the tab 3A as shown in FIG. A short circuit may occur between the wires.

ところが、本実施例の半導体装置1においては、前記の
如く、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが特殊な耐熱ポリウレ
タンで作られていることにより、仮に前記のような、チ
ップタッチ、タブタッチあるいはワイヤ間タッチ状態が
発生したとしても、ショート不良を起こすことを確実に
防止できるものである。
However, in the semiconductor device 1 of this embodiment, since the coating film 5B of the coated wire 5 is made of special heat-resistant polyurethane as described above, even if the chip touch, tab touch, or inter-wire contact occurs as described above, Even if a touch state occurs, it is possible to reliably prevent a short circuit from occurring.

このような本発明による半導体素子用ボンディングワイ
ヤにより得られるネック切れ防止効果およびショート不
良防止効果などを確認するため、本発明者らが樹脂封止
後の半導体装置について行った実験結果を実験例として
以下に説明する。なお、実験例中の部は重量部を示して
いる。
In order to confirm the effect of preventing neck breakage and preventing short circuit defects obtained by the bonding wire for semiconductor devices according to the present invention, the results of experiments conducted by the present inventors on semiconductor devices after resin encapsulation will be used as an experimental example. This will be explained below. Note that parts in the experimental examples indicate parts by weight.

実験例1 99、99重量%の金(Au)に、ゲルマニウム(Ge
)およびカルシウム(Ca)を添加して溶解鋳造し、そ
れに線引加工を施して線径25μmのボンディング用の
金ワイヤを作製し、該金ワイヤの伸び率、破断荷重等の
機械的特性を測定すると共に、それを用いてボンディン
グ作業を行った。
Experimental Example 1 Germanium (Ge) was added to 99.99% by weight gold (Au).
) and calcium (Ca) were added, melted and cast, and subjected to wire drawing to produce a gold wire for bonding with a wire diameter of 25 μm, and the mechanical properties of the gold wire such as elongation rate and breaking load were measured. At the same time, bonding work was performed using it.

その結果として得られた諸々のボンディング特性を機械
的特性と共に、ゲルマニウムおよびカルシウムの含有量
刑にして第1表に示す。
The various bonding properties obtained as a result, along with the mechanical properties, are shown in Table 1 in terms of germanium and calcium content.

(以下余白) 第1表から明らかなように、99.99重量%の金に、
0.03〜0.3重量%のゲルマニウムと、00005
〜0.01重景%のカルシウムを含有させることによっ
て、金ワイヤの破断荷重など機械的特性が改善されると
共に、ボンディング時のネック部とアーチ部(ネック部
からセカンドボンディング側にかけてループ状に張り渡
される部分)との結晶粒の均一性が確保されてネック切
れを防止し、ボンディング特性を改善し得ることが確認
できた。
(Left below) As is clear from Table 1, 99.99% by weight of gold
0.03-0.3% by weight germanium, 00005
By containing ~0.01% calcium, the mechanical properties such as the breaking load of the gold wire are improved, and the neck and arch parts (loop-like tension from the neck part to the second bonding side) during bonding are improved. It was confirmed that the uniformity of the crystal grains with respect to the part being passed was ensured, preventing neck breakage and improving the bonding characteristics.

特に、ゲルマニウムとカルシウムの含有量をそれぞれ0
.05〜0.15重量%および0.001〜0゜003
重量%とすることにより、さらに良好な結果が得られる
In particular, the contents of germanium and calcium are each reduced to 0.
.. 05-0.15% by weight and 0.001-0°003
Even better results can be obtained by setting it as % by weight.

実験例2 実験例1で得られた金ワイヤを用いて、その疲労強度を
確認すめため、その破断荷重(kg / s’ )およ
び伸び率〔%〕を測定した。金ワイヤの線径は25〔μ
m〕であった。
Experimental Example 2 Using the gold wire obtained in Experimental Example 1, its breaking load (kg/s') and elongation rate [%] were measured in order to confirm its fatigue strength. The wire diameter of the gold wire is 25 [μ
m].

その結果、金ボール形成とは関係なく金ワイヤ自体につ
いての疲労強度は第45図に、金ボール形成後のネック
部の疲労強度は第46図に示す如くであった。
As a result, the fatigue strength of the gold wire itself, regardless of the formation of the gold ball, was as shown in FIG. 45, and the fatigue strength of the neck portion after the formation of the gold ball was as shown in FIG. 46.

第45図から明らかなように、本発明の金ワイヤは従来
のものに比べて優れた疲労強度を有しており、特にゲル
マニウムの含有■が0.1重1%、カルシウムの含有量
が0.002重量%の時に最も良好な破断荷重と伸び率
が得られた。そして、破断荷重が15〜30kg/ml
112、伸び率10〜25%の金ワイヤの場合には特に
良好な結果が得られた。
As is clear from FIG. 45, the gold wire of the present invention has superior fatigue strength compared to the conventional one, especially when the germanium content (■) is 0.1% by weight and the calcium content is 0. The best breaking load and elongation were obtained at .002% by weight. And the breaking load is 15-30kg/ml
112, particularly good results were obtained with gold wires with an elongation of 10-25%.

ネック部の疲労強度についても、第46図に示す如く、
本発明により良好な結果が得られた。なお、ネック部の
疲労強度の測定において、金ワイヤを正極、トーチ電極
を負極にそれぞれ接続し、金ワイヤとトーチ電極との間
の距離を0.5丁とし、金ワイヤの先端に金ボールを形
成したものを使用した。そして、この試料用金ワイヤを
テンシロン引張試験機により、試料金ワイヤ長=13紺
、弓張速度=2m+n/分の測定条件で破断荷重と伸び
率とを測定した。
As for the fatigue strength of the neck part, as shown in Figure 46,
Good results were obtained with the invention. In addition, in measuring the fatigue strength of the neck part, the gold wire was connected to the positive electrode, the torch electrode was connected to the negative electrode, the distance between the gold wire and the torch electrode was 0.5 teeth, and a gold ball was attached to the tip of the gold wire. The formed one was used. Then, the breaking load and elongation rate of this sample gold wire were measured using a Tensilon tensile tester under the measurement conditions that the sample wire length was 13 navy blue and the bowing speed was 2 m+n/min.

また、第46図から明らかなように、ネック部の破断荷
重および伸び率は金ワイヤの熱処理温度によってほとん
ど影響されない。
Moreover, as is clear from FIG. 46, the breaking load and elongation rate of the neck portion are hardly affected by the heat treatment temperature of the gold wire.

実験例3 金ワイヤ、特にそのネック部の疲労強度を試験するため
、金ボール形成後の金ワイヤを金ボール部(1stボン
デイング側)のみで固定部にボンディングし、該金ワイ
ヤの他端を水銀に浸すと共に、ボンディング部から所定
長さの位置で該金ワイヤをクランパでクランプし、該ク
ランパを所定の変位!(振幅)で繰り返し振動させ、金
ワイヤの疲労による破断を検出した。
Experimental Example 3 In order to test the fatigue strength of a gold wire, especially its neck part, the gold wire after forming a gold ball was bonded to a fixed part only at the gold ball part (1st bonding side), and the other end of the gold wire was bonded to a fixed part using mercury. At the same time, the gold wire is clamped with a clamper at a predetermined length from the bonding part, and the clamper is moved to a predetermined displacement! (amplitude) to detect fractures due to fatigue of the gold wire.

この疲労試験の結果は第47図に示す通りであり、本発
明の金ワイヤは極めて優れた耐疲労強度を有することが
確認された。
The results of this fatigue test are as shown in FIG. 47, and it was confirmed that the gold wire of the present invention has extremely excellent fatigue strength.

実験例4 金ワイヤのボール形成時に右ける放電の極性の違いによ
る金ワイヤ疲労強度の変化を測定した。
Experimental Example 4 Changes in fatigue strength of gold wire due to differences in polarity of discharge during ball formation of gold wire were measured.

この試験における放電は、ワイヤを負(−)、トーチ電
極を正(+)とした正電極放電と、その逆にワイヤを正
、トーチ電極を負とした負電極放電との2つであった。
There were two types of discharge in this test: a positive electrode discharge in which the wire was negative (-) and the torch electrode positive (+), and a negative electrode discharge in which the wire was positive and the torch electrode was negative. .

そして、正電極放電と負電極放電とにおける放電条件は
ボール径が60μmとなるよう設定し、それぞれの放電
電流は3 (mA〕と15[mA)、放電時間は6.O
Cmsec〕と6.5(msec)、また放電電圧はい
ずれも1200(V)であった。
The discharge conditions for positive electrode discharge and negative electrode discharge were set so that the ball diameter was 60 μm, the respective discharge currents were 3 (mA) and 15 [mA], and the discharge time was 6. O
Cmsec] and 6.5 (msec), and the discharge voltage was 1200 (V).

ボール形成後の疲労試験は前記実験例3と同様の方法で
行った。
The fatigue test after forming the ball was conducted in the same manner as in Experimental Example 3 above.

本実験は2つのタイプの金ワイヤについてそれぞれ行い
、その各々の結果は第48図と第49図に示されている
The experiments were conducted on two types of gold wire, and the results for each are shown in FIGS. 48 and 49.

これらの図からも明らかなように、いずれのタイプの場
合にも、正電極放電から負電極放電にすることにより、
ワイヤ疲労強度が約2倍になっている。また、負電極放
電では、両タイプ間における疲労強度の差がほとんどな
くなっている。
As is clear from these figures, in either type, by changing from positive electrode discharge to negative electrode discharge,
The wire fatigue strength is approximately doubled. Furthermore, in negative electrode discharge, there is almost no difference in fatigue strength between the two types.

このように、金ワイヤのボール形成時における放電の極
性の違いは疲労強度に大きな影響を及ぼし、負電極放電
の方が金ポールネック部の疲労寿命が約2倍長くなるこ
とが判明した。
As described above, it was found that the difference in the polarity of the discharge during the formation of a gold wire ball has a large effect on the fatigue strength, and that the fatigue life of the neck portion of the gold pole is approximately twice as long when the negative electrode discharge is used.

また、負電極放電の方が金ボール形状も安定していると
いう利点が見い出された。
It was also discovered that negative electrode discharge has the advantage that the shape of the gold ball is more stable.

実験例5 まず、後記の第2表に示すような原料を、同表に示すよ
うな割合で配合し、これを500 ccのフラスコ°に
入れ、温度計、蒸気コンデンサを取付は反応させ、3種
類のテレフタール酸系ポリオールP−1,P−2,P−
3を得た。このときのテレフタール酸とエチレングリコ
ールとの割合および反応時間等を第2表に併せて示した
。そして、上記合成反応の終点は、理論反応水と酸価5
以下に基づいて決定した。この場合、必要に応じて減圧
反応も行わせた。
Experimental Example 5 First, the raw materials shown in Table 2 below were mixed in the proportions shown in the same table, put into a 500 cc flask, attached a thermometer and a steam condenser, and allowed to react. Types of terephthalic acid polyols P-1, P-2, P-
I got 3. The ratio of terephthalic acid to ethylene glycol, reaction time, etc. at this time are also shown in Table 2. The end point of the above synthesis reaction is the theoretical reaction water and acid value 5.
The decision was made based on the following. In this case, a reduced pressure reaction was also carried out if necessary.

(以下余白) 上記のようにした得られた3種類のテレフタール酸系ポ
リオールP−1,P−2,P−3と、市販のポリオール
とを用い、これらポリオール成分とイソシアネート成分
とを後記の第3表に示すような割合で配合し、塗料組成
物を作った。そして、このようにして得られた塗料組成
物を溶剤を用い濃度10%に希釈し、ワイヤ本体の外周
面に2回以上塗布を行い、その後175℃で21分間加
熱し、170℃で2時間アフタキュアして耐熱ポリウレ
タンからなる絶縁被膜を形成し、製線した。
(Left below) Using the three types of terephthalic acid polyols P-1, P-2, and P-3 obtained as described above and a commercially available polyol, these polyol components and isocyanate components were added as described below. A coating composition was prepared by blending the ingredients in the proportions shown in Table 3. The coating composition thus obtained was diluted to a concentration of 10% using a solvent, and applied to the outer peripheral surface of the wire body two or more times, then heated at 175°C for 21 minutes, and then heated at 170°C for 2 hours. After curing, an insulating film made of heat-resistant polyurethane was formed, and wire was manufactured.

この場合の組成配合と、塗膜特性とを後記の第3表に示
した。
The composition and coating properties in this case are shown in Table 3 below.

(以下余白) 次に、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被覆
ワイヤを使用し、上記の如くワイヤボンディングした半
導体チップを樹脂材でモールドし、第13図(チップタ
ッチ状態)および第15図(タブタッチ状態)に示すタ
ッチ状態に相当する半導体装置を製作し、MIL−88
3Bの温度サイクルテストを実施し、市販のポリウレタ
ン被覆ワイヤを用いた半導体装置との短絡率を比較実験
し、本発明の改善具合を評価した。
(Blank below) Next, using the heat-resistant polyurethane coated wire obtained as described above, the semiconductor chip wire-bonded as described above is molded with a resin material, and as shown in Fig. 13 (chip touching state) and Fig. 15. (Tab touch state) A semiconductor device corresponding to the touch state shown in FIG.
A 3B temperature cycle test was conducted to compare the short circuit rate with a semiconductor device using a commercially available polyurethane coated wire, and the degree of improvement of the present invention was evaluated.

この比較実験の結果は、第17図と第18図に示すとお
りであった。すなわち、第17図は第13図のようなチ
ップタッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤとの
短絡率を示しているが、同図から明らかなように、本発
明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置で
は、市販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置
に比べて、著しい短絡率すなわちチップショート防止効
果が確認された。
The results of this comparative experiment were as shown in FIGS. 17 and 18. That is, FIG. 17 shows the short circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire in the chip touch state as shown in FIG. The device was confirmed to have a significant short circuit rate, that is, a chip short prevention effect, compared to semiconductor devices using commercially available polyurethane-coated wires.

また、第18図は第15図のようなタブチップ状態にお
けるタブと被覆ワイヤとの短絡率を示しているが、この
場合も、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ使用の半
導体装置においては、顕著な短絡率すなわちタブショー
ト防止効果が得られることが確認された。
Further, FIG. 18 shows the short circuit rate between the tab and the coated wire in the tab chip state as shown in FIG. It was confirmed that the tab short-circuit prevention effect can be obtained.

次に、本発胡者らは、本発明による耐熱ポリ、ウレタン
被覆ワイヤと市販のポリウレタン被覆ワイヤとを樹脂封
止以前ワイヤ状態で後記の試験条件により比較実験し、
被覆膜の摩耗強度や劣化率などを評価した。これらの実
験結果および他の各種実験の結果を以下に実験例6〜1
0として第19図〜第25図に関して説明する。
Next, the inventors conducted a comparative experiment on the heat-resistant polyurethane-coated wire according to the present invention and a commercially available polyurethane-coated wire in the wire state before resin sealing under the test conditions described below.
The wear strength and deterioration rate of the coating film were evaluated. The results of these experiments and other various experiments are shown below in Experimental Examples 6 to 1.
19 to 25 will be explained with reference to FIGS.

実験例6 実験条件は第19図に示すモデル図で表されるものであ
った。すなわち、絶縁性の被覆膜(本発明の耐熱ポリウ
レタンまたは市販のポリウレタン)5Bで外表面を被覆
した被覆ワイヤ5の下端に一定の荷重(1g)を吊り下
げて垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタブ
3Aを被覆ワイヤ5に対して接触角度α=45度でその
エツジで接触させ、該タブエツジ接触部とは反対側から
水平方向に荷重Wl(0,65g)で被覆ワイヤ5に押
付力を与え、そしてタブ3Aを上下方向に20μm振動
させることにより、被覆膜5Bの摩耗などを評価した。
Experimental Example 6 The experimental conditions were as shown in the model diagram shown in FIG. That is, a fixed load (1 g) is suspended from the lower end of the coated wire 5 whose outer surface is coated with an insulating coating film (heat-resistant polyurethane of the present invention or commercially available polyurethane) 5B, so as to suspend it in a vertical direction. The tab 3A of the lead frame is brought into contact with the covered wire 5 at its edge at a contact angle α=45 degrees, and pressed against the covered wire 5 with a load Wl (0.65 g) in the horizontal direction from the opposite side of the tab edge contact portion. Abrasion of the coating film 5B was evaluated by applying force and vibrating the tab 3A vertically by 20 μm.

ここで、被覆膜5Bが摩耗して破壊に至るまでの振幅(
振動)回数Nfを摩耗強度と定義して、評価した。
Here, the amplitude (
The number of vibrations (Nf) was defined as the wear strength for evaluation.

また、被覆膜5Bの耐熱性は、高温放置(150〜20
0℃、0〜1000時間)後のNfの測定によって評価
した。
In addition, the heat resistance of the coating film 5B is as follows:
Evaluation was made by measuring Nf after 0 to 1000 hours at 0°C.

その結果、ポリウレタンの場合には、これをイミド化す
ることにより熱劣化を大幅に抑制でき、また温度サイク
ル寿命Tcy3をも大幅に向上させることができること
などが判明した。
As a result, it has been found that in the case of polyurethane, thermal deterioration can be significantly suppressed by imidizing it, and temperature cycle life Tcy3 can also be significantly improved.

以下に、これらの実験結果を具体的に説明する。Below, these experimental results will be specifically explained.

まず、第20図と第21図はそれぞれ温度150℃と1
75℃とにおける被覆膜5Bの摩耗強度の熱劣化(10
0時間後の被覆膜破壊回数低減)を示すものである。こ
れらの図から明らかなように、本発明の耐熱ポリウレタ
ンを用いた被覆膜の場合には、高温放置時間が経過して
も摩耗強度Nfの低下は小さく、被覆膜の劣化が非常に
少ないことが判明した。特に、150〜175℃、10
0時間(Hrs)後の被覆膜破壊回数低減における被覆
膜5Bの劣化率が20%以内であることは被覆ワイヤに
とって極めて有利な特性であることが判った。
First, Figures 20 and 21 show temperatures of 150°C and 1°C, respectively.
Thermal deterioration of abrasion strength of coating film 5B at 75°C (10
This shows the reduction in the number of times the coating film breaks down after 0 hours. As is clear from these figures, in the case of the coating film using the heat-resistant polyurethane of the present invention, the decrease in the abrasion strength Nf is small even after the elapse of high temperature storage time, and there is very little deterioration of the coating film. It has been found. In particular, 150-175℃, 10
It has been found that the fact that the deterioration rate of the coating film 5B in reducing the number of times the coating film breaks down after 0 hours (Hrs) is within 20% is an extremely advantageous characteristic for the coated wire.

実験例7 次に、第22図は温度(横軸)と劣化率すなわち劣化速
度〔ΔNf/100Hrs)(−N。
Experimental Example 7 Next, FIG. 22 shows temperature (horizontal axis) and deterioration rate, that is, deterioration rate [ΔNf/100Hrs) (-N.

N10゜/100Hrs)(縦軸)との関係の実験結果
を示すものである。この図においても、本発明の耐熱ポ
リウレタン被覆ワイヤの場合には、劣化速度が市販のポ
リウレタンの場合に比べて非常に小さいことが理解され
る。
It shows the experimental results of the relationship with N10°/100Hrs) (vertical axis). It can also be seen from this figure that the deterioration rate of the heat-resistant polyurethane coated wire of the present invention is much lower than that of commercially available polyurethane.

実験例8 次いで、第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化
速度すなわち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤの
セカンド(2nd>ボンディングの剥がれ強度(右側の
縦軸)との関係を示す実験結果である。
Experimental Example 8 Next, Fig. 23 shows the imidization rate (horizontal axis) of the coating film, the deterioration rate, that is, the deterioration rate (vertical axis on the left), and the peeling strength of the coated wire (2nd> bonding peeling strength (vertical axis on the right)). These are experimental results showing the relationship between

なお、2ndボンデイングの剥がれ強度については、直
径φ−25μmの耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いて
第2図の如く被覆膜5Bを予め剥がすことなくインナー
リード3Bにボンディングしたものについて本発明者ら
が実験を行った結果である。
Regarding the peeling strength of the 2nd bonding, the present inventors conducted an experiment using a wire coated with heat-resistant polyurethane with a diameter of φ-25 μm and bonding it to the inner lead 3B without peeling off the coating film 5B in advance as shown in FIG. This is the result of doing this.

第23図から明らかなように、被覆膜のイミド化率は約
1/3であるのが劣化速度(劣化率)および剥がれ強度
の両方について好ましいものである。
As is clear from FIG. 23, it is preferable for the imidization rate of the coating film to be about 1/3 in terms of both the deterioration rate (deterioration rate) and peel strength.

特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合、2
ndボンデイング部の剥がれ強度が大きいので、ボンデ
ィングの信頼性が高く、極めて有利な結果が得られた。
In particular, in the case of the heat-resistant polyurethane coated wire of the present invention, 2
Since the peeling strength of the nd bonding part was high, the reliability of bonding was high, and extremely advantageous results were obtained.

実験例9 さらに、第24図は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅(
−55〜150℃)と温度サイクル寿命についての実験
結果を示している。同図から明らかなように、市販のポ
リウレタンによる被覆膜の寿命T■が約400であるの
に対して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は4000
以上に隼で大幅に向上した。
Experimental Example 9 Furthermore, FIG. 24 shows the temperature cycle amplitude of the coated wire (
-55 to 150°C) and the experimental results regarding temperature cycle life. As is clear from the figure, the lifespan T of the coating film made of commercially available polyurethane is approximately 400, whereas that of the heat-resistant polyurethane of the present invention is approximately 4000.
This was significantly improved with Hayabusa.

実験例10 また、第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加
の有無による劣化速度(劣化率)への影響を実験した結
果を示す図である。
Experimental Example 10 Further, FIG. 25 is a diagram showing the results of an experiment on the influence of the presence or absence of addition of a colorant to the coating film of a covered wire on the deterioration rate (deterioration rate).

本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ5を用いてボン
ディングを行うに際して、たとえばボール形成を行う場
合、被覆膜5Bの厚さは非常に薄いので、その溶は上が
りや剥がれの有無を確認することは非常に困難であり、
少なくとも肉眼では不可能と言ってよい。そこで、本発
明者らは被覆膜5Bに着色剤たとえばオイルスカーレッ
トを添加すれば、その溶は上がりや剥がれを視覚的に確
認でき(たとえば電子顕微鏡の使用により)、極めて有
用であることを見い出したのである。
According to the findings of the present inventors, when performing bonding using the coated wire 5, for example, when forming a ball, the thickness of the coating film 5B is very thin, so it is necessary to check whether the coating film 5B melts or peels off. It is very difficult to confirm
It can be said that it is impossible, at least with the naked eye. Therefore, the present inventors have discovered that adding a coloring agent, such as oil scarlet, to the coating film 5B is extremely useful, as it is possible to visually check for dissolution and peeling (for example, by using an electron microscope). It was.

ただし、着色剤を添加する量があまり多いと、被覆膜の
劣化速度(劣化率)が大きくなってしまうので、その適
単について本発明者らは諸々の実験を行ったものであり
、その結果が第25図に示されている。
However, if the amount of colorant added is too large, the rate of deterioration (deterioration rate) of the coating film will increase, so the inventors have conducted various experiments to determine the appropriateness of this. The results are shown in FIG.

この第25図の実験結果から明らかなように、着色剤の
添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜の劣化速度(
劣化率〉が大きくなる一方、添加量があまり少な過ぎる
と、前記したような着色剤添加のメリットが失われてし
まう。そこで、これら2つの相反する要求に鑑みて、本
発明者らが鋭意研究した結果、着色剤(本実施例では、
オイルスカーレット)の添加量は2.0重量%以下、特
に、0.5重量%〜2,0重量%が最適であることが明
らかとなった。この範囲で被覆膜に着色剤を添加するこ
とにより、被覆膜の特性を損なうことを防止しながら、
被覆ワイヤからの被覆膜の溶は上がりや剥がれを視覚的
に確認できるという利点が得られる。
As is clear from the experimental results shown in Figure 25, if the amount of colorant added is too large, the rate of deterioration of the coating film (
If the amount added is too small, the above-mentioned merits of adding the colorant will be lost. Therefore, in view of these two conflicting demands, the present inventors conducted intensive research and found that the colorant (in this example,
It has been found that the optimum amount of the oil (scarlet) added is 2.0% by weight or less, particularly 0.5% to 2.0% by weight. By adding a coloring agent to the coating film within this range, the properties of the coating film can be prevented from being impaired.
There is an advantage that melting or peeling of the coating film from the coated wire can be visually confirmed.

前記実験例5、さらには実験例6〜10、ならびに他の
様々な実験・研究・検討・確認などにより、本発明者ら
は次のような知見を得た。
The present inventors obtained the following knowledge through Experimental Example 5, Experimental Examples 6 to 10, and various other experiments, studies, examinations, and confirmations.

すなわち、前記の如(、被覆ワイヤの被覆膜として本発
明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いることは被覆膜
の熱劣化やボンディング性、さらにはボンディングの剥
がれ強度の向上などに極めて有用である。
That is, as described above, the use of the heat-resistant polyurethane of the above composition of the present invention as the coating film of the coated wire is extremely useful for improving the thermal deterioration of the coating film, bonding properties, and furthermore, the peel strength of bonding. .

さらに、これ以外に、たとえば実験例6などから明らか
なように、被覆膜の温度サイクル試験や第19図の実験
条件での摩耗試験などを通して、被覆膜の熱劣化(劣化
速度)、すなわち150℃〜175℃、100時間後の
被覆膜破壊回数低減における劣化率を20%以内にでき
る材料を被覆膜の構成材料として用いることが極めて重
要である。
Furthermore, as is clear from Experimental Example 6, in addition to this, thermal deterioration (deterioration rate) of the coating film, i.e., through a temperature cycle test of the coating film and an abrasion test under the experimental conditions shown in It is extremely important to use a material that can reduce the rate of deterioration of the coating film within 20% after 100 hours at 150° C. to 175° C. as the constituent material of the coating film.

しかも、被覆膜として備えるべき特性としては、被覆ワ
イヤをワイヤボンディング作業に実用した際に、ボンデ
ィング性などに不具合を与えないものであることも非常
に重要である。この点について本発明者らが鋭意研究し
たところ、被覆膜は、たとえばボールボンディングにお
けるボール形成時、あるいは被覆膜の加熱除去時に、非
炭化性を示す材料で構成することが重要であることが判
明した。
In addition, it is very important that the coating film has properties that do not cause problems in bonding properties when the coated wire is used in wire bonding work. The inventors have conducted intensive research on this point and have found that it is important that the coating film be made of a material that exhibits non-carbonizing properties, for example, when forming balls in ball bonding or when removing the coating film by heating. There was found.

その理由は次のとおりである。すなわち、ボールの形成
時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜はボールの直上に溶は
上がるが、被覆膜が炭化性であると、その時に加熱温度
たとえば1060℃の高温によって、分解されずに、炭
化してしまう。その結果、その炭化した被覆膜はボール
の直上で金ワイヤを包むようにして付着残留するため、
ボンディングツールでボンディングを行う際に、その付
着炭化被覆膜は被覆ワイヤがキャピラリを通過して供給
されることを妨げる妨害物となり、被覆ワイヤがキャピ
ラリを通過することを困難または不可能としてしまう。
The reason is as follows. In other words, when the ball is formed or the coating film is removed by heating, the coating film melts directly above the ball, but if the coating film is carbonizable, it will be decomposed by the high heating temperature, for example, 1060°C. Instead, it carbonizes. As a result, the carbonized coating film remains attached to the ball, wrapping it around the gold wire.
When performing bonding with a bonding tool, the deposited carbonized coating film becomes an obstruction that prevents the coated wire from being fed through the capillary, making it difficult or impossible for the coated wire to pass through the capillary.

一方、その付着炭化被覆膜が何らかの原因で半導体チッ
プの集積回路形成面に落下すると、炭化物は導電性を有
するので、その落下物のために集積回路の電気的ショー
ト不良の原因となってしまうのである。しかも、炭化物
が付着した被覆ワイヤはたとえばインナーリードへの2
ndボンディング時にも、ボンディング不良の原因にな
ることが判明した。
On the other hand, if the adhered carbonized coating film falls for some reason onto the integrated circuit forming surface of the semiconductor chip, since carbide has conductivity, the falling object may cause an electrical short-circuit in the integrated circuit. It is. Moreover, the coated wire with carbide adhered to it, for example, the second wire to the inner lead.
It has been found that this also causes bonding defects during nd bonding.

このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイヤ
の被覆膜として、前記した所定の条件の下での劣化率、
すなわち150℃〜175℃、100時間後の被覆膜破
壊回数低減における劣化率が20%以内であること、お
よびボールの形成時あるいは被覆膜の加熱除去時に非炭
化性を示す材料であるこの2つの要件が極−めて重要で
あり、これらの2つの要件を満たす材料は被覆ワイヤと
して非常に満足すべき結果が得られることが本発明者ら
によって確認された。
Considering these facts comprehensively, the deterioration rate of the coating film of the coated wire under the above-mentioned predetermined conditions,
In other words, the deterioration rate in reducing the number of times the coating film breaks after 100 hours at 150°C to 175°C must be within 20%, and the material must be non-carbonizable when forming the ball or removing the coating film by heating. The inventors have determined that two requirements are extremely important and that materials that meet these two requirements provide very satisfactory results as coated wires.

そして、本発明者らの検討結果によれば、前記した組成
の耐熱ポリウレタンは勿論、これら2つの要件を満たす
ものであるが、これら2つの要件を満たす材料は、前記
組成の前記耐熱ポリウレタンのみに限定されるものでは
なく、他の組成の耐熱ポリウレタン、さらには耐熱ポリ
ウレタン以外の材料も、この好ましい被覆膜の材料とし
て利用することができるものである。
According to the study results of the present inventors, the heat-resistant polyurethane with the above composition naturally satisfies these two requirements, but the only material that satisfies these two requirements is the heat-resistant polyurethane with the above composition. Without limitation, heat-resistant polyurethanes of other compositions, and even materials other than heat-resistant polyurethanes, can be used as the preferred material for the coating film.

これについて、ポリウレタンのうちでも、市販のポリウ
レタン、またホルマールは非炭化性の要件は満たすが、
前記した劣化率が20%を超えるので、被覆膜としては
不適当である。
Regarding this, among polyurethanes, commercially available polyurethanes and formals meet the non-carbonization requirement, but
Since the above-mentioned deterioration rate exceeds 20%, it is unsuitable as a coating film.

他方、ポリイミド、ポリアミド、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドなどはボー
ルの形成時または被覆膜の加熱除去時に炭化性を示すの
で、被覆ワイヤの被覆膜として使用するには不適当であ
ることが明らかになった。
On the other hand, polyimide, polyamide, nylon, polyester, polyamideimide, polyesterimide, etc. exhibit carbonization during ball formation or when the coating is removed by heating, so they are unsuitable for use as coatings for coated wires. It became clear.

次に、本発明に利用できるワイヤボンディング方式の他
の各種実施例に示す第26図〜第30図に関して本発明
をさらに説明する。
Next, the present invention will be further described with reference to FIGS. 26 to 30 showing various other embodiments of the wire bonding method that can be used in the present invention.

〔実施例2〕 第26図の実施例では、本発明に含まれる他のワイヤボ
ンディング方式の一例として、被覆ワイヤ5のファース
ト (I S t)ボンディング側は前記実施例1と同
じくボール5A+  によるボールボンディング方式で
あるが、セカンド(2nd)ボンディング側はセカンド
ボンディング部5A2□として図示する如く、2ndボ
ンデイングに先立って予め被覆膜5Bを除去し、熱圧着
および/または超音波振動方式で2ndポンデイングを
行うものである。
[Embodiment 2] In the embodiment shown in FIG. 26, as an example of another wire bonding method included in the present invention, the first (I S t) bonding side of the covered wire 5 is bonded with a ball 5A+ as in the above embodiment 1. Although this is a bonding method, on the second (2nd) bonding side, as shown in the figure as a second bonding part 5A2□, the coating film 5B is removed in advance before the 2nd bonding, and the 2nd bonding is performed by thermocompression bonding and/or ultrasonic vibration method. It is something to do.

〔実施例3〕 次に、第27図の実施例においては、セカンドボンディ
ング部5A2 は実施例1と同じく被覆膜5Bを除去す
ることなくボンディングしているのに加えて、ファース
トボンディング側もボールによるボールボンディングで
はなくて、被覆膜5Bを予め除去せずに熱圧着および/
または超音波振動方式でファーストボンディングし、フ
ァーストボンディング部5Azを形成している。
[Example 3] Next, in the example shown in FIG. 27, the second bonding part 5A2 is bonded without removing the coating film 5B as in Example 1, and the first bonding side is also bonded to the ball. Instead of ball bonding, thermocompression bonding and/or bonding without removing the coating film 5B in advance
Alternatively, first bonding is performed using an ultrasonic vibration method to form a first bonding portion 5Az.

したがって、本実施例では、ファーストおよびセカンド
の両ボンディング共に、同一のボンディング方式をとっ
ている。
Therefore, in this embodiment, the same bonding method is used for both first and second bonding.

〔実施例4〕 さらに、第28図の実施例は、ファーストボンディング
部5Azは実施例3と同じであるが、セカンドボンディ
ング部5A22を実施例2と同じく、被覆膜5Bを予め
除去してボンディングしているものである。
[Example 4] Furthermore, in the example shown in FIG. 28, the first bonding part 5Az is the same as in Example 3, but the second bonding part 5A22 is bonded by removing the coating film 5B in advance, as in Example 2. This is what we are doing.

〔実施例5〕 また、第29図の実施例では、ファーストボンディング
部5A、□として、被覆膜5Bを予め除去したボンディ
ング方式とし、セカンドボンディング部5A2 は実施
例1.および3と同じく、被覆膜5Bの除去を行うこと
なくボンディングしたものである。
[Embodiment 5] Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 29, the bonding method in which the coating film 5B is removed in advance is used as the first bonding portions 5A and □, and the second bonding portion 5A2 is the same as in the embodiment 1. Similarly to 3 and 3, bonding was performed without removing the coating film 5B.

〔実施例6〕 さらに、第30図の実施例においては、ファーストボン
ディング部5Al□およびセカンドボンディング部5A
22のいずれも被覆膜5Bを予め除去した状態で金ワイ
ヤ5Aを非ポール形成方式でボンディングする例である
[Embodiment 6] Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 30, the first bonding part 5Al□ and the second bonding part 5A
22 are examples in which the gold wire 5A is bonded by a non-pole forming method with the coating film 5B removed in advance.

〔実施例7〕 第31図は本発明の他の実施例によるワイヤボンディン
グ部を示す部分断面図である。
[Embodiment 7] FIG. 31 is a partial sectional view showing a wire bonding part according to another embodiment of the present invention.

本実施例では、被覆ワイヤ5の被覆膜が複合被覆膜構造
とされたものである。すなわち、被覆ワイヤ5の外表面
を前記した耐熱ポリウレタンよりなる該被覆膜5Bで被
覆し、かつ該被覆膜5Bの外表面上をさらに他の絶縁性
材料よりなる第2の被覆膜5Cで被覆した例である。
In this embodiment, the coating film of the covered wire 5 has a composite coating structure. That is, the outer surface of the covered wire 5 is coated with the above-mentioned coating film 5B made of heat-resistant polyurethane, and the outer surface of the coating film 5B is further coated with a second coating film 5C made of another insulating material. This is an example of coating with

この第2の被覆膜5Cの材料としては、前記の如く、ポ
リアミド樹脂、特殊なポリエステル樹脂。
As mentioned above, the material of the second coating film 5C is polyamide resin or special polyester resin.

特殊なエポキシ樹脂等を使用できる。ナイロン等を用い
てキャピラリ内の被覆ワイヤの滑り性を良くする目的で
、第2の被覆膜を施すこともできる。
Special epoxy resin etc. can be used. A second coating film made of nylon or the like may be applied in order to improve the slipperiness of the coated wire inside the capillary.

また、第2の被覆膜5Cの厚みは被覆膜5Bの厚みの2
倍以下、好ましくは0.5倍以下にすることができる。
Further, the thickness of the second coating film 5C is 2 of the thickness of the coating film 5B.
It can be reduced to less than 0.5 times, preferably 0.5 times or less.

〔実施例8〕 第32図は本発明の他の実施例に用いられる組立装置と
してのワイヤボンディング装置における、ワイヤスプー
ルからボンディングツールに至る被覆ワイヤの経路を示
す説明図、第33図はエアバックテンショナの構造を示
す一部を切り欠いた状態の斜視図、第34図は上記エア
バックテンショナの内周面形状を示す側面図、第35図
はクランパを示す概略断面図、第36図はクランパ近傍
を示す拡大斜視図、第37図はクランパの駆動機構を示
す概略平面図、第38図は上記第35図と比較するため
の従来技術におけるクランパの概略断面図、第39図は
本実施例におけるワイヤボンディング状態を示す説明断
面図、第40図は本実施例によるワイヤボンディング状
態を示すリードフレームにおける平面説明図、第41図
は本実施例によって得られる樹脂封止型半導体装置33
の全体断面図である。
[Embodiment 8] Fig. 32 is an explanatory diagram showing the route of the covered wire from the wire spool to the bonding tool in a wire bonding device as an assembly device used in another embodiment of the present invention, and Fig. 33 is an explanatory diagram showing the path of the covered wire from the wire spool to the bonding tool. FIG. 34 is a side view showing the shape of the inner peripheral surface of the airbag tensioner, FIG. 35 is a schematic sectional view showing the clamper, and FIG. 36 is the clamper. FIG. 37 is a schematic plan view showing the drive mechanism of the clamper, FIG. 38 is a schematic sectional view of the clamper in the prior art for comparison with FIG. 35, and FIG. 39 is the present embodiment. FIG. 40 is an explanatory plan view of the lead frame showing the wire bonding state according to this example, and FIG. 41 is a resin-sealed semiconductor device 33 obtained according to this example.
FIG.

本実施例では、ワイヤボンディング装置自体の構造につ
いては上記実施例1における第2図で示されたものとほ
ぼ同様であるが、本実施例ではワイヤスプール11より
ボンディングツール16に至る間に設けられた除電手段
が異なる点が特徴である。
In this embodiment, the structure of the wire bonding apparatus itself is almost the same as that shown in FIG. The feature is that the static eliminating means is different.

すなわち、ワイヤスプール11より供給された被覆ワイ
ヤ5は、エアバックテンショナ31、スプロケット14
およびクランパ32を経てボンディングツール16に挿
入されている。
That is, the coated wire 5 supplied from the wire spool 11 is connected to the airbag tensioner 31 and the sprocket 14.
and is inserted into the bonding tool 16 via the clamper 32.

上記エアバックテンショナ31は、第33図に示される
ように、一対のガイド板31Aを有している。このガイ
ド板31Aは、アルミニウム合金の表面にアルマイト処
理を施したものでもよいが、少なくとも被覆ワイヤ5と
の接触面を導電性金属で構成することにより、接触時に
おける被覆ワイヤ5の帯電を防止できる構造となってい
る。さらに、接触面のみならずガイド板31Aの全体を
ステンレス鋼等で構成してもよい。
The airbag tensioner 31 has a pair of guide plates 31A, as shown in FIG. 33. The guide plate 31A may be made of an aluminum alloy and subjected to alumite treatment, but by forming at least the contact surface with the coated wire 5 with a conductive metal, charging of the coated wire 5 during contact can be prevented. It has a structure. Furthermore, not only the contact surface but also the entire guide plate 31A may be made of stainless steel or the like.

本実施例の上記ガイド板31Aのワイヤ通路空間31G
側の面には第34図に示されるように、同図長辺方向と
平行に複数状の突起31Bが形成されている。このよう
な突起31Bの構造を得る技術としてはプレス等の加工
技術を用いて、ガイド板31Aの内周面を突起状に加工
してもよいし、あるいは平坦に形成されたガイド板31
Aの内周面に接合あるいは接着等の手段を用いて棒状部
材を固定してもよい。
Wire passage space 31G of the guide plate 31A of this embodiment
As shown in FIG. 34, a plurality of protrusions 31B are formed on the side surface parallel to the long side direction in the figure. As a technique for obtaining such a structure of the protrusion 31B, the inner circumferential surface of the guide plate 31A may be processed into a protrusion shape using a processing technique such as pressing, or the guide plate 31 formed flat may be used.
A rod-shaped member may be fixed to the inner circumferential surface of A using means such as bonding or adhesion.

このように、本実施例では、ガイド板31Aの内周面に
おいて、被覆ワイヤ5の通過方向とほぼ垂直方向に延設
される突起31Bを設けることによって、エアバックテ
ンショナ31を通過する際の被覆ワイヤ5の外周面とガ
イド板31Aの内周面との接触がほぼ点接触状態となり
、接触面積の狭小化によって摩擦を抑制して被覆ワイヤ
5の外周面の帯電を防止できる。
As described above, in this embodiment, by providing the protrusion 31B extending substantially perpendicularly to the passing direction of the covered wire 5 on the inner circumferential surface of the guide plate 31A, the covering wire 5 can be easily covered when passing through the airbag tensioner 31. The contact between the outer circumferential surface of the wire 5 and the inner circumferential surface of the guide plate 31A is almost in a point contact state, and by narrowing the contact area, friction can be suppressed and charging of the outer circumferential surface of the covered wire 5 can be prevented.

上記両ガイド板31Aの長手方向の一側端には流体供給
管31Cに接続された金属性のアダプタ31Dが装着さ
れており、該アダプタ31Dの端面には流体吹出口31
Eが開設されている。流体吹出口31Eの周囲からは偏
平状のスペーサ31Fが突出形成されており、該スペー
サ31Fの厚さによって上記ワイヤ通路空間31Gの幅
が決定されている。このようなワイヤ通路空間31Gの
幅は、使用される被覆ワイヤ5の直径あるいは上記突起
31Bのガイド板31Aの内面からの高さによっても異
なるが、本実施例では1 +am程度としている。
A metal adapter 31D connected to a fluid supply pipe 31C is attached to one longitudinal end of both guide plates 31A, and a fluid outlet 31 is attached to an end surface of the adapter 31D.
E has been established. A flat spacer 31F is formed protruding from the periphery of the fluid outlet 31E, and the width of the wire passage space 31G is determined by the thickness of the spacer 31F. The width of the wire passage space 31G varies depending on the diameter of the covered wire 5 used or the height of the protrusion 31B from the inner surface of the guide plate 31A, but in this embodiment, it is approximately 1 + am.

上記アダプタ31Dに接続された流体供給管31Cは、
流体供給源31Hに接続されている。この流体供給源3
1Hには例えばコロナ放電手段31HI を内蔵してお
り、これによりイオン分離されたイオンガスが除電流体
GS2としてアダプタ31Dの吹出口31Eより上記ワ
イヤ通路空間31Gに供給される構造となっている。
The fluid supply pipe 31C connected to the adapter 31D is
It is connected to a fluid supply source 31H. This fluid supply source 3
1H has a built-in corona discharge means 31HI, for example, and the ion gas separated by this is supplied as a current eliminating body GS2 to the wire passage space 31G from the outlet 31E of the adapter 31D.

したがって、本実施例によればワイヤ通路空間31Gへ
の除電流体Gs2 の供給によって、エアバックテンシ
ョナ31の本来の目的である被覆ワイヤ5のバックテン
ションの印加が可能であるとともに、これと同時に被覆
ワイヤ5の静電気の帯電をも除去できる。さらに、上記
のようにガイド板31Aの内周面の突起31Bの構造に
より被覆ワイヤ5とエアバックテンショナ31との接触
はほぼ点接触となるため、エアバックテンショナ31を
通過することによる被覆ワイヤ5の外周面の再帯電も抑
制される。
Therefore, according to this embodiment, by supplying the current eliminating body Gs2 to the wire passage space 31G, it is possible to apply back tension to the covered wire 5, which is the original purpose of the air bag tensioner 31, and at the same time, it is possible to apply back tension to the covered wire 5, which is the original purpose of the air bag tensioner 31. It is also possible to remove static electricity. Further, as described above, due to the structure of the protrusion 31B on the inner circumferential surface of the guide plate 31A, the contact between the covered wire 5 and the air bag tensioner 31 is almost a point contact. Recharging of the outer circumferential surface of is also suppressed.

上記エアバックテンショナ31の下方に位置されている
クランパ32は、第36図および第37図に示されるよ
うな一対のクランパアーム32Aを有しており、該クラ
ンパアーム32Aは、軸支部32Bを経てその後端側で
係合されるカム・機構32Cの作動によってその先端側
が開閉可能とされている(第37図)。、なお、該一対
のクランパアーム32A1.32A2 は通常の状態に
おいては、ばね32D等によりその先端が閉塞する方向
に付勢されており、この状態から上記カム機構32Cが
作動されることによってクランパアーム32A1、32
 A2 の先端が互いに離反方向に移動してクランパ3
2を開いた状態とできるよう構成されている。
The clamper 32 located below the airbag tensioner 31 has a pair of clamper arms 32A as shown in FIGS. The front end can be opened and closed by the operation of a cam mechanism 32C that is engaged at the rear end (FIG. 37). In addition, in a normal state, the pair of clamper arms 32A1 and 32A2 are biased in a direction in which their tips are closed by a spring 32D, etc., and from this state, the cam mechanism 32C is operated to close the clamper arms. 32A1, 32
The tips of A2 move away from each other and clamper 3
2 can be placed in an open state.

一方のクランパアーム32A1(固定側)の先端内方に
はステンレス等の硬質金属で構成されその表面がクロム
メツキ等で鏡面加工された第1のクランパチップ32E
1が固定されている。第1のクランパチップ32E1の
チップ面においてそのほぼ中央には第35図および第3
6図に示すような除電流体Gs2の吹出口32Fが開設
されており、該吹出口32Fは流体供給源31Hに接続
された流体供給管31Cと連通されて、たとえばイオン
ガス、あるいはN2ガス等の除電流体Gs2の吹き付け
が可能となっている。上記流体供給源31Hには上記の
エアバックテンショナ31の説明においても述べたよう
なコロナ放電手段31H1が内蔵されている。
Inside the tip of one clamper arm 32A1 (fixed side) is a first clamper chip 32E that is made of hard metal such as stainless steel and has a mirror-finished surface with chrome plating or the like.
1 is fixed. 35 and 3 are located approximately in the center of the chip surface of the first clamper chip 32E1.
A blowout port 32F of the current eliminating body Gs2 as shown in FIG. It is possible to spray the current eliminating body Gs2. The fluid supply source 31H has a built-in corona discharge means 31H1 as described in the description of the air bag tensioner 31 above.

他方のクランパアーム32A2(可動側)の先端には板
ばね状の所定の弾性を有するサブアーム32Gがその根
元部分をねじ32H等によって固定された状態で取り付
けられており、当該サブアーム32Gの先端にはルビー
等で構成された第2のクランパチップ32E2が固定さ
れている。該第2のクランパチップ32E2は、サブア
ーム32Gの単位でクランパアーム32A2より着脱可
能とされており、所定回数のクランプ作業により摩耗を
生じた場合にはサブアーム32Gの単位でこれを交換可
能となっている。このような板ばね状のサブアーム32
Gの構造により、被覆ワイヤ5のクランプ時における被
覆ワイヤ5の側面に対する負荷力が制御され、被覆ワイ
ヤ5の損傷を防止する構造となっている。
A sub-arm 32G having a predetermined elasticity like a leaf spring is attached to the tip of the other clamper arm 32A2 (movable side) with its base fixed by a screw 32H, etc. A second clamper chip 32E2 made of ruby or the like is fixed. The second clamper chip 32E2 is removable from the clamper arm 32A2 in units of sub-arms 32G, and can be replaced in units of sub-arms 32G if it becomes worn due to a predetermined number of clamping operations. There is. Such a leaf spring-like sub-arm 32
The structure G controls the load force applied to the side surface of the covered wire 5 when the covered wire 5 is clamped, thereby preventing damage to the covered wire 5.

なお、上記第2のクランパチップ32E2の背面側、す
なわち可動側のクランパアーム32A2の内端にはチッ
プ状のストッパ32Jが固定されている。
Note that a chip-shaped stopper 32J is fixed to the back side of the second clamper chip 32E2, that is, to the inner end of the movable clamper arm 32A2.

上記クランパ32と被覆ワイヤ5との位置関係は、第3
5図および第36図に示すとおりであり、スプロケット
14よりボンディングソール16に至る被覆ワイヤ5が
上記第1および第2のクランバーF−ッ7’32E1.
32E2 の相対向するチップ面間のほぼ中央を通過す
るような配置となっている。
The positional relationship between the clamper 32 and the covered wire 5 is
As shown in FIGS. 5 and 36, the covered wire 5 from the sprocket 14 to the bonding sole 16 is connected to the first and second clamper F-7'32E1.
32E2 is arranged so that it passes approximately through the center between the opposing chip surfaces.

ここで、第35図に示されるように、第1のクランパチ
ップ32E1のチップ面に開設された吹出口32Fから
は常時除電流体GS2が吹き出されるようになっており
、この除電流体Gs2、たとえばイオンガスが被覆ワイ
ヤ5および第2のクランパチップ32E2のチップ面を
通過することにより、被覆ワイヤ5ならびに第2のクラ
ンパチップ32E2のチップ面に帯電した静電気が除去
される。本発明者等の実験によれば除電流体GS2とし
て上記イオンガスの他、N2 ガス等の吹き付けによっ
ても除電効果の得られることが確認されている。
Here, as shown in FIG. 35, a current eliminating body GS2 is constantly blown out from an outlet 32F provided on the chip surface of the first clamper chip 32E1, and this current eliminating body Gs2, for example, As the ion gas passes through the chip surfaces of the coated wire 5 and the second clamper chip 32E2, static electricity charged on the chip surfaces of the coated wire 5 and the second clamper chip 32E2 is removed. According to experiments conducted by the present inventors, it has been confirmed that, in addition to the above-mentioned ion gas, the static eliminating effect can be obtained by spraying N2 gas or the like as the current eliminating body GS2.

なお、クランパチップ32E2のチップ面のみの除電を
行うのであれば吹出口32Fを必ずしも第1のクランパ
チップ32E1のクランパチップ面の中央に配置する必
要はないが、本実施例のような配置により被覆ワイヤ5
の側面に対しても除電流体Gs2 のブローを行うこと
が可能となる。
Note that if static electricity is to be removed only from the chip surface of the clamper chip 32E2, it is not necessary to arrange the air outlet 32F at the center of the clamper chip surface of the first clamper chip 32E1, but it is possible to wire 5
It becomes possible to blow the current eliminating body Gs2 also to the side surface of the holder.

その結果、被覆ワイヤ5の除電ならびに被覆ワイヤ5の
側面に付着した小片等の吸着異物5Dを飛散除去でき、
被覆ワイヤ5を清浄化できる。このため、本実施例では
被覆ワイヤ5に吸着された吸着異物5Dが原因となるボ
ンディングツール16内の目詰まり等をも有効に防止で
き、ボンディングツール16のメンテナンス周期が延長
される結果、効率的な樹脂封止型半導体装置33の製造
をも実現できる。本実施例8では以上のようにサブアー
ム32Gの先端に取り付けられた、ルビーで構成された
クランパチップ32E2の静電気の帯電が有効に防止さ
れているため、ボンディングツール16への挿通前に被
覆ワイヤ5がクランパチップ32E2に吸着されてカー
ルされることを防止できる。すなわち、従来技術におい
ては、第38図に示されるように、クランノくチ・ノブ
32E2の静電気の帯電により、クランパチップ32E
2に対して被覆ワイヤ5が吸着された状態となり、クラ
ンパ32が開かれた状態においても被覆ワイヤ5がカー
ルされたままとなっていた。これがボンディングツール
16に挿通されてワイヤボンディングが行われた場合、
カール形状がワイヤボンディングのループ形状にも影響
を与え、外部端子2G(ポンディングパッド)あるいは
インナーリード33Bと被覆ワイヤ5との接合強度を低
下させたりループ異常による樹脂モールド時のワイヤ流
れを来す結果となっていた。また、被覆ワイヤ5が帯電
されたクランパチップ32E2に吸着されることにより
、ワイヤボンディング時においてボンディングツール1
6からの被覆ワイヤ5の送りだしが滑らかに行われず、
ボンディングツール16の下降の際に該ボンディングツ
ール16に対して余分な抵抗力が付加される結果となり
、ボンディングツール16の先端から被覆ワイヤ5を導
出させながら被覆ワイヤ5を張設した際に、被覆ワイヤ
5の断線あるいはループ異常を生じる可能性があった。
As a result, static electricity can be removed from the coated wire 5 and adsorbed foreign matter 5D such as small pieces attached to the side surface of the coated wire 5 can be scattered and removed.
The coated wire 5 can be cleaned. Therefore, in this embodiment, it is possible to effectively prevent clogging in the bonding tool 16 caused by the adsorbed foreign matter 5D adsorbed on the coated wire 5, and as a result, the maintenance cycle of the bonding tool 16 is extended, resulting in efficient It is also possible to manufacture a resin-sealed semiconductor device 33. In the eighth embodiment, as described above, since static electricity is effectively prevented on the damper chip 32E2 made of ruby and attached to the tip of the sub-arm 32G, the coated wire 5 can be prevented from being attracted to the damper chip 32E2 and curled. That is, in the prior art, as shown in FIG.
The coated wire 5 was attracted to the wire 2, and the coated wire 5 remained curled even when the clamper 32 was opened. When this is inserted into the bonding tool 16 and wire bonding is performed,
The curl shape also affects the loop shape of wire bonding, reducing the bonding strength between the external terminal 2G (bonding pad) or inner lead 33B and the covered wire 5, and causing wire flow during resin molding due to loop abnormality. That was the result. In addition, since the covered wire 5 is attracted to the charged clamper chip 32E2, the bonding tool 1
The feeding of the coated wire 5 from the wire 6 is not performed smoothly,
This results in extra resistance being applied to the bonding tool 16 when the bonding tool 16 is lowered. There was a possibility that the wire 5 would be broken or a loop abnormality would occur.

この点に関して、本実施例8,1ごよればクランパチッ
プ32E2に対する除電力(確実jこ行われているため
、クランノくチップ面への被覆ワイヤ5の吸着が防止さ
れ、その結果被覆ワイヤ5は第35図および第36図に
示されるよう1こ真直な状態でかつ滑らかにボンデイン
グツー−レ161こ対して挿入される。
Regarding this point, according to Embodiments 8 and 1, since the power is removed (reliably) from the clamper chip 32E2, adsorption of the covered wire 5 to the clamping chip surface is prevented, and as a result, the covered wire 5 As shown in FIGS. 35 and 36, it is inserted straightly and smoothly into the bonding tool 161.

このため、被覆ワイヤ5の断線あるいはカールによるル
ープ異常にともなうボンディング不良力(効果的に防止
されている。なお、本発明者等の研究によれば、上記ク
ラン/<チップ32E2の帯電による被覆ワイヤ5の吸
着(第38図)は、実施例1で説明したものと同様な構
造の被覆ワイヤ5において顕著に生じる現象ではあるが
、このような被覆ワイヤ5に限らず、裸線状態の金(A
u)、アルミニウム(Ajりあるい銅(Cu)等のワイ
ヤをボンディングワイヤとして用いた場合(とも生じる
可能性の高いことが見い出されている。
Therefore, bonding failure force due to loop abnormality due to disconnection or curling of the coated wire 5 is effectively prevented.According to research by the present inventors, it has been found that 5 (FIG. 38) is a phenomenon that occurs significantly in the coated wire 5 having the same structure as that described in Example 1. A
It has been found that this phenomenon is highly likely to occur when a wire made of aluminum (Aj) or copper (Cu) is used as a bonding wire.

次゛に、本実施例8で組立てられる樹脂封止型半導体装
置33の構造について簡単に説明する。
Next, the structure of the resin-sealed semiconductor device 33 assembled in Example 8 will be briefly described.

本実施例8においては、上記樹脂封止型半導体装置33
は組立前の状態、すなわちリードフレーム33Aの状態
で提供される。第40図(ま既1こワイヤボンディング
が完了した状態を示してl、する力く、便宜上同図を用
いてリードフレーム33Aのインナーリード°3 ’3
 Bの部分の構成につむ)で説明する。
In this embodiment 8, the resin-sealed semiconductor device 33
is provided in an unassembled state, that is, in a lead frame 33A state. Figure 40 (showing the state in which wire bonding has already been completed). For convenience, the inner leads of the lead frame 33A are
This will be explained in section B).

当該リードフレーム33Aは同図に示されるように、タ
ブ吊りリード33Cによってその1工(ホ中夫に支持さ
れたタブ33Dを中心に、該タブ33Dとは非接触で平
面4方向にそれぞれ延設されるインナーリード33Bを
有している。各インナー1)−ド33Bは、同図で示さ
れださら(こ外周部分で図示されないフレーム枠によっ
て互(I)1こ接続された状態となっている。このよう
なり−ト″フレーム33Aは、たとえばコバール、42
アロイある0はニッケル合金等の厚さO,L 5 s程
度の板状部材をプレスあるいはエツチング処理を経て第
40図に示す形状に加工することによって得られるもの
である。
As shown in the same figure, the lead frame 33A is extended in four directions on the plane without contacting the tab 33D, centered on the tab 33D supported by the tab suspension lead 33C. Each inner lead 33B is connected to each other by a frame (not shown) at the outer periphery as shown in the figure. Such a frame 33A is made of, for example, Kovar, 42
The alloy 0 is obtained by processing a plate-like member made of nickel alloy or the like with a thickness of about O.L 5 s into the shape shown in FIG. 40 through pressing or etching.

上記タブ33D上には、第39図に示すように厚さ30
μm程度に被着された銀ペースト、シリコンペーストあ
るいは金箔等の接合材4を介して半導体チップ2が固定
されている。この半導体チップ2の上層には、詳細な図
示を省略するがフォトレジスト技術を用いた酸化・拡散
工程等を経てマイクロプロセッサ、あるいは論理回路等
が形成されている。半導体チップ2の内部における各層
の概略構成について簡単に説明すると、厚さ400μm
程度で形成されたシリコン(Sl)からなるチップ基板
2AI の上層には0.45μm程度のシリコン酸化膜
2A2が形成され、さらにその上層には層間絶縁膜とし
てのPSG膜2A3が0,3μm程度の厚さで形成され
ている。最上層には保護膜としてのパッシベーション膜
2Bが1,2μm程度の厚さで被着されており、その一
部は開口されて下層において部分的に設けられたアルミ
ニウム(Aβ)からなる厚さ0,8μm程度の外部端子
2Cがその上面を外部に露出させた状態となっている。
The tab 33D has a thickness of 30 mm as shown in FIG.
The semiconductor chip 2 is fixed via a bonding material 4 such as silver paste, silicon paste, or gold foil, which is deposited to a thickness of approximately μm. Although detailed illustrations are omitted, a microprocessor, a logic circuit, etc. are formed on the upper layer of this semiconductor chip 2 through an oxidation/diffusion process using photoresist technology. To briefly explain the schematic structure of each layer inside the semiconductor chip 2, the thickness is 400 μm.
A silicon oxide film 2A2 with a thickness of about 0.45 μm is formed on the upper layer of the chip substrate 2AI made of silicon (Sl), which is formed at a thickness of about 1.5 μm. It is formed with a thickness. A passivation film 2B as a protective film is deposited on the uppermost layer to a thickness of about 1 to 2 μm, and a part of the passivation film 2B is opened, and a layer of aluminum (Aβ) with a thickness of 0 is partially provided in the lower layer. , 8 μm, and the upper surface of the external terminal 2C is exposed to the outside.

次に、本実施例によるワイヤボンディング手順について
説明する。なお以下の説明において第32図に図示され
た以外のワイヤボンディング装置の構造については上記
実施例1で説明した第3図のものと同様であるとする。
Next, the wire bonding procedure according to this embodiment will be explained. In the following description, it is assumed that the structure of the wire bonding apparatus other than that shown in FIG. 32 is the same as that shown in FIG. 3 described in the first embodiment.

まず、ボンディングツ−ル17のステージ面上の所定位
置でリードフレーム33Aが固定されると、ボンディン
グステージ17内に内蔵されたヒータ26の熱がリード
フレーム33Aに伝えられ、該リードフレーム33Aな
らびに半導体チップ2が所定のボンディング条件温度に
まで高められる。
First, when the lead frame 33A is fixed at a predetermined position on the stage surface of the bonding tool 17, the heat of the heater 26 built in the bonding stage 17 is transferred to the lead frame 33A, and the lead frame 33A and the semiconductor The chip 2 is heated to a predetermined bonding condition temperature.

続いて、XY子テーブル3が作動してボンディングヘッ
ド22を所定量移動してボンディングツール16がリー
ドフレーム33A上の半導体チップ2の直上となる位置
に停止される。
Subsequently, the XY child table 3 is operated to move the bonding head 22 by a predetermined amount, and the bonding tool 16 is stopped at a position directly above the semiconductor chip 2 on the lead frame 33A.

このとき、上記クランパ32は被覆ワイヤ5を側面から
挟持した状態となっており、被覆ワイヤ5はこれにより
位置を固定された状態となっている。
At this time, the clamper 32 is in a state where the covered wire 5 is clamped from the side, and the covered wire 5 is thereby in a state where its position is fixed.

続いて、第8図に示すように電気トーチ18Dにより、
第8図(ボール5A1 の形成原理を説明する模写構成
図)に示すように、被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金
ワイヤ5Aに近接させ、両者間にアークAcを発生させ
てボール5A1 が形成される。続いて、ボンディング
ツール16に対して超音波振動が印加され該ボンディン
グツール16の先端が上記半導体チップ2の外部端子2
Cに押圧されることにより、上記ヒータ26の加熱と超
音波振動との相乗効果で上記ボール5A1 が外部端子
2C上に接合される(1stボンデイング)。
Subsequently, as shown in FIG. 8, using an electric torch 18D,
As shown in FIG. 8 (reproduction diagram illustrating the formation principle of the ball 5A1), the ball 5A1 is formed by placing the coated wire 5 close to the gold wire 5A on the supply side tip side and generating an arc Ac between the two. It is formed. Subsequently, ultrasonic vibration is applied to the bonding tool 16 so that the tip of the bonding tool 16 touches the external terminal 2 of the semiconductor chip 2.
By being pressed by C, the ball 5A1 is bonded onto the external terminal 2C due to the synergistic effect of the heating of the heater 26 and the ultrasonic vibration (1st bonding).

次に、クランパ32におけるカム機構32Cが作動され
ると、互いのクランパアーム32 Al、 32A2 
は開かれた状態となり、被覆ワイヤ5はクランパ32か
ら開放される。
Next, when the cam mechanism 32C in the clamper 32 is activated, each clamper arm 32 Al, 32A2
is in an open state, and the covered wire 5 is released from the clamper 32.

このとき本実施例では一方のクランパチップ32E1の
吹出口32Fからの除電流体Gs2のブローによって他
方のクランパチップ32E2に帯電している静電気の除
去が確実に行われているため、従来技術における第38
図に示したような被覆ワイヤ5のカール状態を生じるこ
となく、当該被覆ワイヤ5をほぼ直線状態のままボンデ
ィングツールI6に挿通させることが可能となっている
At this time, in this embodiment, the static electricity charged on the other clamper chip 32E2 is reliably removed by blowing the current removing body Gs2 from the outlet 32F of one clamper chip 32E1.
It is possible to insert the covered wire 5 into the bonding tool I6 in a substantially straight state without causing the covered wire 5 to curl as shown in the figure.

この状態でボンディングヘッド22内の上下動ブロック
22BおよびXY子テーブル3がそれぞれの・方向に所
定量だけ移動されると、ボンディングツール16はその
先端より被覆ワイヤ5を送り出しながら、該被覆ワイヤ
5をループを描くようにして移動し、所定のインナーリ
ード33Bの直上で停止する(第39図参照)。このと
き、ボンディングツール16の先端より送り出される被
覆ワイヤ5は、ワイヤスプール11より供給され、エア
パックテンショナ31ならびにクランパ32を経てボン
ディングツール16に至っているが、この間、第33r
gJ、第35図に示すように、エアパックテンショナ3
1ならびにクランパ32において除電流体Gsの吹き付
け(ブロー〉が行われている。なおこの間、本実施例8
では実施例1に記載したようなボンディングツール16
に対する超音波振動の継続印加は行ってもよいし、ある
いは接合時以外は超音波振動の印加を停止していてもよ
い。
In this state, when the vertical movement block 22B and the XY child table 3 in the bonding head 22 are moved by a predetermined amount in their respective directions, the bonding tool 16 feeds out the covered wire 5 from its tip and removes the covered wire 5. It moves in a loop and stops right above a predetermined inner lead 33B (see FIG. 39). At this time, the coated wire 5 fed out from the tip of the bonding tool 16 is supplied from the wire spool 11, passes through the air pack tensioner 31 and the clamper 32, and reaches the bonding tool 16.
gJ, as shown in Figure 35, air pack tensioner 3
1 and the clamper 32. During this time, the current removing body Gs is being blown.
Now, the bonding tool 16 as described in Example 1
The application of ultrasonic vibrations may be continued, or the application of ultrasonic vibrations may be stopped except during bonding.

次に、上下動ブロック22Bが再度下方に移動されると
、被覆ワイヤ5をその先端から導出させた状態のままボ
ンディングツール16の先端がインナーリード33Bの
表面に着地する。
Next, when the vertically movable block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 lands on the surface of the inner lead 33B with the coated wire 5 led out from the tip.

続いて、上下動ブロック22Bが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ5をその先端から引き出した状襞の丈ま
ボンディングツール16の先端がインナーリード33B
の表面に着地する。ここで、超音波発振機構22Hが作
動され、再度ボンディング7−ル16の先端に対して超
音波振動が印加されると、ポンチ°イングッール16か
ら導出された被覆ワイヤ5の腹部において、被着された
被覆膜5Bの部分がインナーリード33Bの表面と摩擦
され、この超音波エネルギによって被y!M5Bの一部
が破壊・除去されて内部の金ワイヤ5Aがインナーリー
ド33Bの表面と接触状態となる。
Subsequently, when the vertical movement block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 reaches the inner lead 33B with the coated wire 5 pulled out from the tip.
land on the surface of Here, when the ultrasonic oscillation mechanism 22H is activated and ultrasonic vibration is again applied to the tip of the bonding 7-rule 16, the coated wire 5 is bonded at the abdomen of the coated wire 5 led out from the punch 7-rule 16. The portion of the coating film 5B rubbed against the surface of the inner lead 33B is exposed to y! by this ultrasonic energy. A part of M5B is destroyed and removed, and the gold wire 5A inside comes into contact with the surface of the inner lead 33B.

この状態てさらに超音波振動の印加が続けられることに
よって第39図に示すように、該金ワイヤ5Aとインナ
ーリード33Bとが接合される(2ndボンデイング)
By continuing to apply ultrasonic vibration in this state, the gold wire 5A and the inner lead 33B are bonded to each other as shown in FIG. 39 (second bonding).
.

次に、クランパ32が閉じられてボンディングツール1
6の上方において被覆ワイヤ5が挟持され、さらに上下
動ブロック22Bの上方への移動が行われると、上記被
覆ワイヤ5の接合部分とボンディングツール16との間
において被覆ワイヤ5が切断されて1サイクルのワイヤ
ボンディング作業が完了する。
Next, the clamper 32 is closed and the bonding tool 1
When the covered wire 5 is held above the bonding tool 6 and the vertical movement block 22B is moved upward, the covered wire 5 is cut between the bonding portion of the covered wire 5 and the bonding tool 16, and one cycle is completed. wire bonding work is completed.

上記のワイヤボンディング作業を、半導体チップ2上の
すべての外部端子2C(ポンディングパッド)とこれに
対応するインナーリード33Bとの間で所定サイクル繰
り返すことによって、本実施例のワイヤボンディング工
程が完了する。
The wire bonding process of this embodiment is completed by repeating the above wire bonding operation in a predetermined cycle between all the external terminals 2C (bonding pads) on the semiconductor chip 2 and the corresponding inner leads 33B. .

このように、本実施例8では、エアパックテンショナ3
1からの除電流体Gs2 による被覆ワイヤ5の除電、
ならびにクランパチップ32E2の除電を通じて被覆ワ
イヤ5の吸着、さらには吸着異物5D等の除去が行われ
ているため、ワイヤボンディング時における被覆ワイヤ
5の断線、ループ異常およびボンディングツールの目詰
まり等が確実に防止されている。
In this way, in the eighth embodiment, the air pack tensioner 3
static elimination of the covered wire 5 by the current elimination body Gs2 from 1;
In addition, the covered wire 5 is attracted and the adsorbed foreign matter 5D is removed through the neutralization of the clamper chip 32E2, so that breakage of the covered wire 5, loop abnormality, clogging of the bonding tool, etc. during wire bonding are reliably prevented. Prevented.

このように本実施例8では、被覆ワイヤ5を用いたワイ
ヤボンディングが実質的に実現可能となるため、第40
図においてaで示した部位におけるクロスボンディング
等も可能となり、高機能化・高集積化されたマイクロプ
ロセッサあるいは論理素子の実現が可能となっている。
In this way, in the eighth embodiment, wire bonding using the coated wire 5 can be practically realized.
Cross-bonding, etc. at the part indicated by a in the figure is also possible, making it possible to realize highly functional and highly integrated microprocessors or logic elements.

なお、第40図ではbで示される箇所において、被覆ワ
イヤ5がタブ吊りリード33Cを跨いだ状態でワイヤボ
ンディングされるため、上記被覆ワイヤ5とタブ吊りリ
ード33Cとが接触1gとなる可能性が高い。しかし、
たとえ被覆ワイヤ5がタブ吊りリード33Cと接触した
場合にも、本実施例8ではその被覆膜5Bがタブ吊りリ
ード33Cと接触するのみで電気的な短絡は防止される
In addition, at the location indicated by b in FIG. 40, wire bonding is performed with the covered wire 5 straddling the tab suspension lead 33C, so there is a possibility that the covered wire 5 and the tab suspension lead 33C come into contact with each other at 1g. expensive. but,
Even if the coated wire 5 comes into contact with the tab suspension lead 33C, in the eighth embodiment, the coating film 5B only comes into contact with the tab suspension lead 33C, thereby preventing an electrical short circuit.

このように、本実施例8では従来の裸線の金ワイヤでは
困難であったワイヤボンディングをも実現できる。
In this manner, in the eighth embodiment, wire bonding, which has been difficult with conventional bare gold wires, can be achieved.

上記のようなワイヤボンディング工程の完了後、上記リ
ードフレーム33Δは図示されない金型内に載置され、
この金型内に溶融状態の合成樹脂が高圧注入されること
により樹脂封止型半導体装置33のパッケージ本体33
E(第41図参照)が形成される。このとき、ボンディ
ングされた上記被覆ワイヤ5のループ形状にカール等の
異常がある場合には、合成樹脂の注入圧によって被覆ワ
イヤ5同士の接触(ワイヤル−プ)、被覆ワイヤ5とタ
ブ33Dとの接触(タブンヨート)等の不良を生じる可
能性が高くなる。しかし、本実施例によればワイヤボン
ディング工程において、前述の説明のようにエアパック
テンショナ31による被覆ワイヤ5の除電、ならびにク
ランパチップ32E2 の除電が行われ、これらにより
クランパ32等の各部の通過時における被覆ワイヤ5の
吸着ふよび異物の付着が有効に防止されているため、こ
れらに伴う断線等のボンディング不良並びにワイヤルー
プの形状異常が防止され、信頼性の高いワイヤボンディ
ングが実現されている。
After completing the wire bonding process as described above, the lead frame 33Δ is placed in a mold (not shown),
The package body 33 of the resin-sealed semiconductor device 33 is injected into the mold at high pressure by injecting molten synthetic resin into the mold.
E (see FIG. 41) is formed. At this time, if there is an abnormality such as curl in the loop shape of the bonded covered wire 5, the injection pressure of the synthetic resin may cause contact between the covered wires 5 (wire loop) or contact between the covered wire 5 and the tab 33D. There is a high possibility that defects such as contact (tabunyoto) will occur. However, according to this embodiment, in the wire bonding process, as described above, the air pack tensioner 31 removes the static electricity from the covered wire 5 and the clamper chip 32E2, so that when each part of the clamper 32 etc. passes through the Since adsorption of the covered wire 5 and adhesion of foreign matter are effectively prevented, bonding defects such as wire breakage and abnormalities in the shape of the wire loop due to these are prevented, and highly reliable wire bonding is realized.

以上のようにして、注入された合成樹脂が冷却硬化され
た後、パッケージ本体33Eの形成されたリードフレー
ム33Aが金型より取り出される。
After the injected synthetic resin is cooled and hardened as described above, the lead frame 33A on which the package body 33E is formed is taken out from the mold.

次にパッケージ本体33Eに突出されたアウターリード
33Gが電気的に分離・独立状態に加工され、さらに該
アウターリード33Gが所定角度に折曲されることによ
って、第41図に示される樹脂封止型半導体装置33が
得られる。
Next, the outer leads 33G protruding from the package body 33E are processed to be electrically separated and independent, and the outer leads 33G are further bent at a predetermined angle to form a resin-sealed type as shown in FIG. A semiconductor device 33 is obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施例1〜8に基
づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples 1 to 8 above, the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and various changes can be made without departing from the gist thereof. Needless to say.

たとえば、本発明は被覆ワイヤのみに限定されるもので
はなく、裸ワイヤのみからなるボンディングワイヤにも
適用でき、いずれの場合も、ボンディング温度はたとえ
ば160〜300℃である。
For example, the present invention is not limited to coated wires, but can also be applied to bonding wires consisting only of bare wires, and in either case, the bonding temperature is, for example, 160 to 300°C.

また、本発明を適用できる半導体装置は、第11図、第
12図、第40図、第41図の例に限られることはなく
、たとえば第42図、第43図、第44図に示すような
半導体装置などにも広く適用できる。
Furthermore, the semiconductor devices to which the present invention can be applied are not limited to the examples shown in FIGS. 11, 12, 40, and 41, but are, for example, as shown in FIGS. It can also be widely applied to semiconductor devices.

これらの各種の半導体装置の例において、第12図、第
42図、第43図に示すメモリ型半導体装置は勿論、第
40図および第41図に示すロジック型半導体装置にお
いても、ボンディングワイヤとして被覆ワイヤおよび環
ワイヤの両方を利用できる。
In the examples of these various semiconductor devices, not only the memory type semiconductor devices shown in FIGS. 12, 42, and 43 but also the logic type semiconductor devices shown in FIGS. Both wire and ring wire are available.

また、第11図および第44図に示すロジック型半導体
装置についてはワイヤショートの防止のためには被覆ワ
イヤが有利であるが、勿論、裸ワイヤを用いることもで
きる。
Further, in the logic type semiconductor devices shown in FIGS. 11 and 44, coated wires are advantageous in order to prevent wire shorts, but bare wires can of course also be used.

なお、ボンディングワイヤとして裸ワイヤを用いる場合
には、前記実施例における被覆材の吹き飛ばし用の流体
供給管31Cを省略できる。
In addition, when a bare wire is used as the bonding wire, the fluid supply pipe 31C for blowing off the covering material in the above embodiment can be omitted.

また、吹出口32Fからの除電流体GS2のブローは、
ワイヤボンディングの間、常時行う場合で説明したが、
ブローのサイクルを所定時間で制御して行うようにして
もよい。なお、装置のメンテナンス時において被覆ワイ
ヤ5をボンディングツール16に再挿入する際には、吹
出口32Fからの除電流体Gs2 のブローを停止する
ことはいうまでもない。
In addition, the blow of the current eliminating body GS2 from the air outlet 32F is as follows:
I explained that it is always done during wire bonding, but
The blowing cycle may be controlled and performed at predetermined time intervals. It goes without saying that when the coated wire 5 is reinserted into the bonding tool 16 during maintenance of the apparatus, the blowing of the current eliminating body Gs2 from the air outlet 32F is stopped.

なお、ブローを行う除電流体GS2 として、各実施例
ではコロナ放電によりイオン分離のなされたイオンガス
、あるいはN2 ガスを用いたものを説明したが、これ
らに限らず、除電効果のあるものとしては、α線あるい
はβ線による放射線の照射、紫外線の照射等があり、さ
らには水等の液体の吹き付けによっても帯電を除去でき
ることが知られおり、これらを用いた除電手段としたも
のであってもよい。
In each of the embodiments, ion gas separated by corona discharge or N2 gas was used as the current eliminating body GS2 for blowing, but the current eliminating body GS2 is not limited to these. It is known that static electricity can be removed by irradiation with α-rays or β-rays, irradiation with ultraviolet rays, and even by spraying liquid such as water, and static electricity removal methods using these methods may also be used. .

さらに、被覆膜5B、または5Cを形成するための材料
、たとえばポリオール成分、イソシアネート5テレフタ
ール酸1およびその化合物、さらには添加物の種類や組
成などは前記した例に限定されるものではない。
Furthermore, the materials for forming the coating film 5B or 5C, such as the polyol component, isocyanate 5 terephthalic acid 1 and its compound, as well as the types and compositions of additives, are not limited to the examples described above.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆる熱圧着と超音波接合と
の併用形のワイヤボンディング装置に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、たと
えば超音波接合形のワイヤボンディング装置にも適用で
きる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the field of application, which is a wire bonding device that combines thermocompression bonding and ultrasonic bonding, but the invention is not limited to this. For example, it can also be applied to an ultrasonic bonding type wire bonding device.

また、以上の説明では主として本発明者によってなされ
た発明をその利用分野である樹脂封止型半導体装置に適
用した場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、たとえばセラミック封止型半導体装置などの
様々な半導体装置およびその製造技術に広く適用できる
Furthermore, in the above description, the invention made by the present inventor is mainly applied to a resin-encapsulated semiconductor device, which is the field of application of the invention, but the invention is not limited to this, for example, a ceramic-encapsulated semiconductor device. The present invention can be widely applied to various semiconductor devices such as devices and their manufacturing techniques.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows.

(1)1本発明の半導体素子用ボンディングワイヤは、
0.03〜0.3重量%のゲルマニウムと、o、 o 
o 。
(1) 1 The bonding wire for semiconductor devices of the present invention is:
0.03-0.3% by weight of germanium and o, o
o.

5〜0.01重量%のカルシウムとが互いに、また9 
9、99重量%以上の高純度の金と共に、相乗的に作用
し合うことにより、金ワイヤの疲労寿命を有効に延ばす
ことができる。
5 to 0.01% by weight of calcium and each other and 9
By working synergistically with gold having a high purity of 9.99% by weight or more, the fatigue life of the gold wire can be effectively extended.

(2)、前記(1〕により、ボール形成時におけるネッ
ク部の結晶粒の粗大化を防止でき、ひいてはネック切れ
の発生を防止できる。
(2) According to (1) above, it is possible to prevent the crystal grains in the neck portion from becoming coarse during ball formation, and thereby to prevent neck breakage.

(3)、前記(1)により、金ワイヤの破断荷重などの
機械的特性、ボンディングの信頼性を向上させることが
できる。
(3) According to the above (1), the mechanical properties such as the breaking load of the gold wire and the reliability of bonding can be improved.

(4)5.tだ、ゲルマニウムとカルシウムの含有量を
それぞれ0.05〜0.15重量%と0.001〜0.
003重量%にすることにより、より良好な疲労寿命延
長効果および(または)ネック部結晶粒粗大化防止(ネ
ック切れ防止)効果などを得ることができる。
(4)5. The contents of germanium and calcium are 0.05 to 0.15% by weight and 0.001 to 0.0% by weight, respectively.
By setting the content to 0.003% by weight, it is possible to obtain a better fatigue life extension effect and/or a better effect of preventing neck portion crystal grain coarsening (preventing neck breakage).

(5)、また、本発明の半導体素子用ボンディングワイ
ヤを絶縁材で被覆することにより、ワイヤ同士の接触に
よるワイヤ間ショート、あるいはチップ端部との接触に
よるチップショート、さらにはタブとの接触によるタブ
ショートなどの不具合の発生を排除できる。
(5) Furthermore, by covering the bonding wire for semiconductor devices of the present invention with an insulating material, it is possible to prevent short-circuits between wires due to contact between wires or chip short-circuits due to contact with chip ends, and even short-circuits due to contact with tabs. It is possible to eliminate problems such as tab shorts.

(6)、前記〔5)により、長距離ボンディングや細線
化、スモールボール化などが可能となる。
(6) and [5] above enable long-distance bonding, thinning of wires, and formation of small balls.

(7〕、前記(5)、 (6)により、多ビン化(多端
子化)、ひいては半導体素子の高集積化が可能となる。
(7), (5), and (6) above make it possible to increase the number of bins (multiple terminals) and, in turn, increase the degree of integration of semiconductor devices.

(8〕、さらに、本発明の半導体素子用ボンディングワ
イヤは、15〜30 kg / am’ の破断荷重と
、10〜25%の伸び率を有することにより、機械的特
性が改善され、優れたボンディング性能を発揮すること
ができる。
(8) Furthermore, the bonding wire for semiconductor devices of the present invention has a breaking load of 15 to 30 kg/am' and an elongation rate of 10 to 25%, which improves mechanical properties and provides excellent bonding. performance.

(9)、また、本発明において金ワイヤの被覆のために
用いられる耐熱ポリウレタンは通常のワイヤボンディン
グ時の接合温度あるいは超音波振動エネルギでも、その
ウレタン結合が分解されて接合可能となるので、通常の
加熱による熱圧着と超音波振動との併用または超音波振
動で確実なボンディングを得ることができる。その場合
、ボンディング部位の局部加熱を併用すれば、さらに確
実なワイヤボンディングが可能となる。
(9) In addition, the heat-resistant polyurethane used to cover the gold wire in the present invention can be bonded even at the bonding temperature or ultrasonic vibration energy during normal wire bonding because the urethane bond is decomposed and bonding is possible. Reliable bonding can be achieved by a combination of thermocompression bonding by heating and ultrasonic vibration, or by ultrasonic vibration. In that case, if local heating of the bonding site is also used, more reliable wire bonding becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例であるボンディングワイヤを
用いた樹脂封止型半導体装置の半断面図、第2図はワイ
ヤボンディング部の概略的拡大断面図、 第3図は本発明に用いることのできるワイヤボンディン
グ装置の概略構成図、 第4図はその要部斜視図、 第5図は前記ワイヤボンディング装置の要部の具体的な
構成を示す部分断面図、 第6図は第5図の矢印■方向から見た平面図、第7図は
第6図の■−■切断線で切った断面図、第8図はボール
の形成原理を示す模写構成図、第9図は前記ワイヤボン
ディング装置のスプールの要部分解斜視図、 第10図は前記スプールの要部拡大斜視図、第11図は
ワイヤボンディングのための局部加熱部の概略平面図、 第12図はワイヤボンディングの一例を示す平面図、 第13図は被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断
面図、 第14図はそのチップタッチ状態を示す拡大部分断面図
、 第15図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、 第16図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、 第17図は本発明における温度サイクルに対する半導体
チップと被覆ワイヤとの短絡率を示す図、第18図は同
じく本発明における温度サイクルに対するタブと被覆ワ
イヤとの短絡率を示す図、第19図は本発明に用いられ
る被覆ワイヤの被覆膜の評価に使用される実験条件を示
すモデル図、第20図および第21図はそれぞれ本発明
における被覆膜の摩耗強度の比較実験の結果を示す図、
第22図は本発明における温度と劣化速度との関係につ
いての実験結果を示す図、 第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化速度すな
わち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤのセカンド
(2nd)ボンディングの剥がれ強度(右側の縦軸)と
の関係についての実験結果を示す図、 第24図は被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイク
ル寿命についての実験結果を示す図、第25図は被覆ワ
イヤの被覆膜への着色剤の添加の有無による劣化速度(
劣化率)への影響を示す図、 第26図〜第31図は本発明の実施例2〜7におけるワ
イヤボンディング状態を説明するための部分断面図、 第32図は本発明の実施例8によるワイヤボンディング
装置において、ワイヤスプールからボンディングツール
に至る被覆ワイヤの経路を示す説明図、 第33図は実施例8においてエアバックテンショナの構
造を示す一部を切り欠いた状態の斜視図、第34図は同
じ〈実施例3のエアバックテンショナの内周面形状を示
す側面図、 第35図は実施例8のクランパを示す概略断面図、 第36図は同じくクランパ近傍を示す拡大斜視図、 第37図は同じくクランパの駆動機構を示す概略平面図
、 第38図は上記第35図と比較するための従来技術にお
けるクランパの概略断面図、 第39図は実施例8におけるワイヤボンディング状態を
示す説明断面図、 第40図は実施例8によるワイヤボンディング状態を示
すリードフレームを示す平面説明図、第41図は実施例
8によって得られる樹脂封止型半導体装置の全体断面図
、 第42図〜第44図は本発明を適用できる半導体装置の
各種実施例を示す図、 第45図および第46図は本発明における金ワイヤの破
断荷重と伸び率の実験結果を示す図、第47図〜第49
図は本発明における金ワイヤの疲労強度試験の結果を示
す図である。 1・・・樹脂封止型半導体装置、2・・・半導体チップ
、2A・・・基板、2Δ1 ・・・チップ基板、シリコ
ン酸化膜2Δ2 2A3 ・・・PSG膜、2B・・・
バッンベーンヨン膜、2C・・・外部端子(ボンディン
グバッド)、3・・・リード、3A・・・タブ、3B・
・・インナーリード、4・・・接合材、5・・・被覆ワ
イヤ、5A・・・金ワイヤ、5A1 ・・・ボール、5
A11゜5AI2・・・1stボンディング部、5A2
.5A22=2ndボンディング部、5B、5Ba・・
・被覆膜、5c・・・第2の被覆膜、5D・・・吸着異
物、6・・・樹脂材、1o・・・ボンディング装置本体
、11・・・ワイヤスプール、11A・・・接続端子、
11Aa・・・絶縁体、11Ab・・・導電体、11A
c・・・接続用金属部、12・・・ボンディング部、1
3・・・テンショナ、14・・・スプロケット、15・
・・クランパ I6・・・ポンチ゛イングッール(牛ヤ
ピラリ)、16A・・・ボンディングアーム、16B・
・・貫通孔、16C・・・導電性物質、17・・・ボン
ディングア−ム、18A・・・被覆部材、18B・・・
ツール挿入口、18C・・・冷却流体吹付ノズル、18
D・・・電気トーチ(アーク電極)、18E・・・吸引
管、18F・・・挟持部材、18G・・・支持部材、1
8H・・・絶縁部材、181・・・クランク軸、18J
・・・シャフト、18K・・・駆動源、19・・・吸引
装置、20・・・アーク発生装置、21・・・スプール
ホルダ、21A・・・回転軸、22・・・ボンディング
ヘッド(デジタルボンディングヘッド)、22A・ ・
・ガイド部材、22B・・・上下動ブロック、22C・
・・雌ねじ部材、22D・・・雄ねじ部材、22E・・
・モータ、22F・・・回転軸、22G・・・弾性部材
、22H・・・超音波発振機構、23・・・XYテーブ
ル、24・・・基台、25・・・冷却流体吹付装置(流
体源)、25A・・・冷却装置、25B・・・流量計、
25C・・・流体搬送管、25D・・・断熱材、25E
・・・コロナ放電手段、26・・・ヒータ、26A・・
・給電線、31・・エアパックテンショナ、31A・・
・ガイド板、31B・・・突起、31C・・・流体供給
管、31D・・・アダプタ、31E・・・流体吹出口、
31F・・・スペーサ、31G・・・ワイヤ通路空間、
31H・・・流体供給源、31H1・・・コロナ放電手
段、32・・・クランパ、32 Al。 32A2 ・・・クランパアーム、32B・・・軸支部
、32C・・・カム機構、32D・・・ばね、32E1
 ・・・第1のクランパチップ、32E2・・・第2の
クランパチップ、32F・・・吹出口、32G・・・サ
ブアーム、32H・・・ねじ、32J・・・ストッパ、
33・・・樹脂封止型半導体装置、33A・・・リード
フレーム、33B・・・インナーリード、33C・・・
タブ吊りリード、33D・・・タブ、33E・・・パン
ケージ本体、33G・・・アウターリード、C1・コン
デンサ、C2・・・蓄積用コンデンサ、D・・・アーク
発生用サイリスク、R・・・抵抗、D、C・・・直流電
源、GND・・・基準電位、Gs・・・冷却流体、Gs
2  ・・・除電流体、■・・・電圧計、A・・・電流
計。 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第 図 19:吸引装置 第 図 ■ 18A:被覆部材 18E:吸引管 第 図 1A 第 図 第11 図 第13 図 第15 図 第16 図 第18 図 濡 度 サ イ ク 第17 図 濡 度 サ イ ク 第19図 第22 図 温 度 〔℃〕 (xlooHrs) 第24図 温度 サ イ ク ル振幅 (−55〜150℃) イ ド化率 第25図 濡 度 〔℃〕 (XI 0OHrs ) 第26図 第27 図 〇八 第29 図 第30図 ら 第32図 第31 図 第34図 第35図 第38図 第40図 33A 第42図 第 45図 金ワイヤ径:25μm 温 度(1) 第 図 温 度(℃) 第 図 繰り返し回数(N)
Fig. 1 is a half-sectional view of a resin-sealed semiconductor device using bonding wire, which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding part, and Fig. 3 is used in the present invention. FIG. 4 is a perspective view of the main parts thereof; FIG. 5 is a partial sectional view showing a specific structure of the main parts of the wire bonding apparatus; FIG. Fig. 7 is a cross-sectional view taken along the cutting line - - in Fig. 6, Fig. 8 is a schematic diagram showing the principle of ball formation, and Fig. 9 is a diagram showing the wire bonding. Fig. 10 is an enlarged perspective view of the main parts of the spool of the device; Fig. 11 is a schematic plan view of a local heating section for wire bonding; Fig. 12 shows an example of wire bonding. 13 is a partial sectional view showing the tip touch state of the covered wire; FIG. 14 is an enlarged partial sectional view showing the tip touch state; FIG. 15 is a partial sectional view showing the tab touch state of the covered wire; FIG. 16 is an enlarged partial sectional view showing the tab short circuit state, FIG. 17 is a diagram showing the short circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire with respect to the temperature cycle in the present invention, and FIG. 18 is a diagram showing the short circuit rate between the tab and the coated wire with respect to the temperature cycle in the present invention. 19 is a model diagram showing the experimental conditions used to evaluate the coating film of the covered wire used in the present invention, and FIGS. A diagram showing the results of a comparative experiment on the abrasion strength of the coating film,
Figure 22 is a diagram showing experimental results regarding the relationship between temperature and deterioration rate in the present invention. Figure 23 is a diagram showing the imidization rate of the coating film (horizontal axis), deterioration rate, or deterioration rate (vertical axis on the left). Figure 24 is a diagram showing the experimental results regarding the relationship between the second (2nd) bonding peeling strength (vertical axis on the right) of the coated wire, and Figure 24 is a diagram showing the experimental results regarding the temperature cycle amplitude and temperature cycle life of the coated wire. Figure 25 shows the deterioration rate (
Figures 26 to 31 are partial cross-sectional views for explaining the wire bonding states in Examples 2 to 7 of the present invention, and Figure 32 is according to Example 8 of the present invention. FIG. 33 is an explanatory diagram showing the route of the covered wire from the wire spool to the bonding tool in the wire bonding apparatus; FIG. 33 is a partially cutaway perspective view showing the structure of the airbag tensioner in Example 8; FIG. 34 35 is a schematic sectional view showing the clamper of Embodiment 8, FIG. 36 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the clamper, and 37 is the same. 38 is a schematic sectional view of the clamper in the prior art for comparison with FIG. 35, and FIG. 39 is an explanatory sectional view showing the wire bonding state in Example 8. 40 is an explanatory plan view showing a lead frame in a wire bonding state according to Example 8, FIG. 41 is an overall sectional view of a resin-sealed semiconductor device obtained according to Example 8, and FIGS. 42 to 44 45 and 46 are diagrams showing experimental results of breaking load and elongation rate of gold wire in the present invention, and FIGS. 47 to 49 are diagrams showing various embodiments of semiconductor devices to which the present invention can be applied.
The figure is a diagram showing the results of a fatigue strength test of gold wire in the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Resin-sealed semiconductor device, 2...Semiconductor chip, 2A...Substrate, 2Δ1...Chip substrate, silicon oxide film 2Δ2 2A3...PSG film, 2B...
Bangbanyon film, 2C...external terminal (bonding pad), 3...lead, 3A...tab, 3B...
... Inner lead, 4 ... Bonding material, 5 ... Covered wire, 5A ... Gold wire, 5A1 ... Ball, 5
A11゜5AI2...1st bonding part, 5A2
.. 5A22=2nd bonding part, 5B, 5Ba...
- Coating film, 5c... Second coating film, 5D... Adsorbed foreign matter, 6... Resin material, 1o... Bonding device main body, 11... Wire spool, 11A... Connection terminal,
11Aa...Insulator, 11Ab...Conductor, 11A
c... Connection metal part, 12... Bonding part, 1
3... Tensioner, 14... Sprocket, 15...
・・Clamper I6・・Punch Ingur (Cow Yapirari), 16A・Bonding arm, 16B・
...Through hole, 16C... Conductive material, 17... Bonding arm, 18A... Covering member, 18B...
Tool insertion port, 18C...Cooling fluid spray nozzle, 18
D... Electric torch (arc electrode), 18E... Suction tube, 18F... Holding member, 18G... Supporting member, 1
8H...Insulating member, 181...Crankshaft, 18J
... Shaft, 18K... Drive source, 19... Suction device, 20... Arc generator, 21... Spool holder, 21A... Rotating shaft, 22... Bonding head (digital bonding head), 22A...
・Guide member, 22B...Vertical movement block, 22C・
... Female thread member, 22D... Male thread member, 22E...
・Motor, 22F... Rotating shaft, 22G... Elastic member, 22H... Ultrasonic oscillation mechanism, 23... XY table, 24... Base, 25... Cooling fluid spray device (fluid source), 25A...cooling device, 25B...flow meter,
25C...Fluid conveyance pipe, 25D...Insulating material, 25E
...Corona discharge means, 26...Heater, 26A...
・Power line, 31... Air pack tensioner, 31A...
・Guide plate, 31B...Protrusion, 31C...Fluid supply pipe, 31D...Adapter, 31E...Fluid outlet,
31F... Spacer, 31G... Wire passage space,
31H... Fluid supply source, 31H1... Corona discharge means, 32... Clamper, 32 Al. 32A2... Clamper arm, 32B... Shaft support, 32C... Cam mechanism, 32D... Spring, 32E1
...First clamper chip, 32E2...Second clamper chip, 32F...Air outlet, 32G...Sub arm, 32H...Screw, 32J...Stopper,
33... Resin-sealed semiconductor device, 33A... Lead frame, 33B... Inner lead, 33C...
Tab suspension lead, 33D...Tab, 33E...Pan cage body, 33G...Outer lead, C1/capacitor, C2...Storage capacitor, D...Silisk for arc generation, R...Resistance , D, C...DC power supply, GND...Reference potential, Gs...Cooling fluid, Gs
2... Current removing body, ■... Voltmeter, A... Ammeter. Agent Patent Attorney Daiwa Tsutsui Figure 19: Suction device diagram ■ 18A: Covering member 18E: Suction pipe Figure 1A Figure 11 Figure 13 Figure 15 Figure 16 Figure 18 Figure Wetness cycle No. 17 Figure Wetness cycle Figure 19 Figure 22 Figure Temperature [℃] (xlooHrs) Figure 24 Temperature cycle amplitude (-55 to 150℃) Id conversion rate Figure 25 Wetness [℃] (XI 0OHrs) Figure 26 Figure 27 Figure 08 Figure 29 Figure 30 et al Figure 32 Figure 31 Figure 34 Figure 35 Figure 38 Figure 40 Figure 33A Figure 42 Figure 45 Gold wire diameter: 25 μm Temperature (1) Figure Temperature (°C) Number of figure repetitions (N)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、99.99重量%以上の高純度を有する金に、0.
03〜0.3重量%のゲルマニウムと、0.0005〜
0.01重量%のカルシウムとを含有してなることを特
徴とする半導体素子用ボンディングワイヤ。 2、0.05〜0.15重量%のゲルマニウムと、0.
001〜0.003重量%のカルシウムとを含有してな
ることを特徴とする請求項1記載の半導体素子用ボンデ
ィングワイヤ。 3、絶縁材よりなる被覆膜で被覆されていることを特徴
とする請求項1または2記載の半導体素子用ボンディン
グワイヤ。 4、前記絶縁材が耐熱ポリウレタン樹脂よりなることを
特徴とする請求項3記載の半導体素子用ボンディングワ
イヤ。 5、15〜30kg/mm^2の破断荷重と10〜25
%の伸び率を有することを特徴とする請求項1、2、3
または4記載の半導体素子用ボンディングワイヤ。
[Claims] 1. Gold having a high purity of 99.99% by weight or more, 0.
03-0.3% by weight of germanium and 0.0005-0.0005% by weight of germanium
A bonding wire for a semiconductor device, characterized in that it contains 0.01% by weight of calcium. 2, 0.05-0.15% by weight of germanium;
2. The bonding wire for a semiconductor device according to claim 1, further comprising 0.001 to 0.003% by weight of calcium. 3. The bonding wire for a semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the bonding wire is coated with a coating film made of an insulating material. 4. The bonding wire for a semiconductor device according to claim 3, wherein the insulating material is made of a heat-resistant polyurethane resin. 5. Breaking load of 15~30kg/mm^2 and 10~25
Claims 1, 2, and 3 characterized in that the elongation rate is %.
Or the bonding wire for semiconductor devices according to 4.
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