JPH03285337A - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法

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JPH03285337A
JPH03285337A JP2083003A JP8300390A JPH03285337A JP H03285337 A JPH03285337 A JP H03285337A JP 2083003 A JP2083003 A JP 2083003A JP 8300390 A JP8300390 A JP 8300390A JP H03285337 A JPH03285337 A JP H03285337A
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Masaaki Kurihara
正明 栗原
Toru Tanigawa
徹 谷川
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の組立の際に使用されるワイヤボ
ンディング装置及びかかる装置を用いたワイヤボンディ
ング方法に関するもので、特にダイレクトボンディング
を行なう場合に好適な装置及方法に関するものである。
［従来の技術］ ＩＣやトランジスタ等の半導体装置は、一般に次のよう
な工程で組み立てられている。
まず、リードフレームのインナーリード部、アクタ−リ
ード部及びアイランド部に＾ＵやＡｇ等の貴金属メツキ
が施こされ、次にアイランド部に半導体チップ（Ｓｔチ
ップ）がＡｇペースト等を用いてダイボンディングされ
る。その後、半導体チップ上のＡＩ電極とリードフレー
ムのインナーリード部とがＡＵ線等からなるワイヤを介
して接続（ワイヤボンディング）され、しかる後、半導
体チップ及びインナーリード部がエポキシ樹脂等でモー
ルドされる。
ところが、最近ではコストダウンを目的として省貴金属
化の動きが活発化しており、具体的には、ボンディング
ワイヤの素材をＡｕからＣｕに変えたり、Ｃｕ系リード
フレームの貴金属メツキを省いてボンディングワイヤを
リードフレーム素材に直接接続するいわゆるダイレクト
ボンディング（又はペアボンディング）等が行なわれて
いる。
しかし、Ｃｕ系リードフレームに貴金属メツキを施さな
いと、ダイボンディング後の導電性ペーストの硬化やワ
イヤボンディングの際加熱により、インナーリード部が
酸化してしまうという事態が生じる。この酸化膜は、ダ
イレクトボンディングの際の良好な接続を阻害する大齢
な要因となり、生産性を極端に悪くするばかりでなく、
半導体装置の信頼性も低下させてしまう。このため、ダ
イレクトボンディングを行なう装置においては、ボンデ
ィング部の周囲を不活性ガスや還元性ガスでシールドで
きる構造が必要不可欠となる。
第２図は、従来用いられているワイヤホンディング装置
の要部概念図である。図において、半導体チップ＋０１
とリードフレーム１０２は、半導体チップ１０１がリー
ドフレーム１０２のアイランド部にダイボンディングさ
れた状態で、搬送部１０８からボンディング部１０９に
送られてくる。ボンディング部１０９には、温度制御手
段１０５を備えたヒーターブロック（加熱手段）１０４
が配置されており、半導体チップ１０１とリードフレー
ム１０２を下面から所定の温度に加熱できる構成となっ
ている。
また、搬送部１０８．ボンディング部１０９の上面には
ガスシールド用の天板１０６が設けられており、茸導体
チップｌｏｔとり一トフし・−ム１０２の周囲を不活性
ガスや３元＋１ガスでシールドできるよ″）になってい
る。天板１０６は、ボンディング部！０９上において一
部開口されており、この開口からワイヤを挟持したキャ
ピラリか下降し、所定の温度に加熱されたず導体チップ
！０１のＴＬ極とり−トフレーム＋０２とかワイヤによ
って接続（加熱加圧溶接）される。ダイレクトボンディ
ングの際には、一般に天板１０６の下に還元性ガスを流
して、ボンディング部１０９でインナーリード部を還元
しながら接続を行なうという方法がとられる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のような従来の技術において、ボンデイン
クが行なわれる矩い時間のうちに酸化膜を還元すること
は困難であることが多い。そこで、ボンディング部での
還元能力を高めるために加熱温度を高くすることが名犬
らねるが、ボンディング時の温度が高いと、ワイヤと半
導体チップ八ｌ電極との接続部に脆弱な拡散層か成長し
易く、半導体装置のｆ３頼性の低下を引き起こす。
また５ワイヤボンデイングを行ｆＪう＋ｊｉｉに、モめ
リードフレームを還元＋１−雰開気の加夕さ炉に入れて
酸化膜を３元してしまうという工程を設けることも提案
されている。しかし、この力ｌ去では、半導体装置の組
立工程が１工程増えてしまうことになり、生産性が上ら
ないばかりか、コスト高になってしまう。
この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、生
産性を低下させることなく、外部端子（リードフレーム
のインナーリート部等）の酸化膜を除去して、良好なダ
イレクトボンディングを行なうことのできるワイヤボン
ディング装置及びかかる装置を用いたワイヤボンディン
グ方法を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明のワイヤボンディング装置は、半導体チップの電
極と外部端子とをワイヤを介して接続するボンディング
部と、このボンディング部に前記半導体チップと外部端
子とを搬送する搬送部とを有してなり、上記の課題を達
成するために、前記ボンディング部及び搬送部の周囲を
ガスでシールドするガスシールド手段と、前記搬送部及
びボンディング部にそれぞれ配置され、前記半導体チッ
プと外部端子を加熱する第１及び第２の加熱手段と、こ
の第１及び第２の加熱手段をそれぞれ独立に温度制御す
る温度制御手段とが設けられたものである。
また、かかる装置を用いて、ダイレクトボンディングを
行なうに際しては、前記第１の加熱手段を前記第２の加
熱手段よりも高い温度に設定し、前記搬送部において、
還元性雰囲気中で前記半導体チップと外部端子とを予め
ボンディングの際の加熱温度よりも高い温度で加熱した
後、還元性雰囲気中で所定の温度に加熱しながらボンデ
ィングを行なうという方法がとられる。
［作用］ 本発明においては、ボンディング部前段の搬送部で予備
加熱がなされるので、リードフレーム（外部端子）がボ
ンディング部に運ばれるまでの間に酸化膜の還元が進行
し、大略除去される。そして、リードフレームは、更に
ボンディング部においても還元され、ワイヤとリードフ
レームは界面に酸化膜のない状態での良好な接続が行な
われる。
ボンディング部での加熱温度は、拡散層の成長を抑える
等の理由からボンディングに通した所定の温度以上に高
く設定することは好ましくないが、本発明では、搬送部
での加熱温度をボンディング部での加熱温度よりも高く
設定することにより、ボンディング部におけるよりも速
い速度で酸化膜を還元することが可能である。
また、本発明における予備加熱は、別工程で行なわれる
のではなく、リードフームと半導体チップがボンディン
グ部に運ばれるまでの間に行なわれるので、従来通りの
速度でリードフームを送ることができ、生産性を低下さ
せることがない。
［実施例］ 第１図は本発明実施例で用いたワイヤボンディング装置
の要部を示す概念図である。
本実施例においては、顕川株式会社製のワイヤホンディ
ング装置（ＳＷＢ−ＦＡ−ＣＵＢ−１０型）のフィダ一
部を改造し、図に示されるように、搬送部８とボンディ
ング部９にそれぞれ別々にヒータブロック（第１及び第
２の加熱手段）３．４を設けた。これらのヒータブロッ
ク３．４は温度制御手段５ａ、５ｂによって、独立して
温度制御が行なえるようになっている。また、搬送部８
及びボンディング部９の上面にはガスシールド用の天板
６が設けられている。この天板６は、ワイヤを挟持した
キャピラリが下降できるように、ボンディング部９にお
いて一部開口されている。
かかる装置において、搬送部８及びボンディング部９の
周囲に還元性ガスを流してガスシールドするとともに、
ヒーターブロック３．４をそれぞれ所定の温度に設定し
、半導体チップ１がダイポンデイグされたリードフレー
ム２を紙面左から右方向に所定の速度で移動させて順次
ワイヤボンデインクを行なった。また、比較のために、
ヒーターブロック３による予備加熱を行なわずに、ボン
ディング部９での加熱温度だけを変えてワイヤボンデイ
ンクを行なった。
なお、本実施例で用いたソートフレームは、Ｃｕ−２，
４３Ｆｅ　−０，０３Ｐの組成の２２ビン、デイツプタ
イプであり、ダイボンディング後の硬化工程において、
１５０℃×２時間の大気中での加熱が施されている。ま
た、ワイヤとしては田中電子株式会社製のＦＡ−２５（
２５μｍφ）を用いた。ボンディング条件は、荷重５０
ｇ１時間２０ｍ５ｅｃ、　Ｕ、Ｓ出力５０ｍＷとした。
このようにしてワイヤボンディングを行なった各サンプ
ルについて、それぞれ引張試験を行なった。試験は、各
サンプルともワイヤ１００本について行ない、引張強度
及びセカンドボンディング部（ワイヤと外部端子の接続
部）の剥蹄数（Ｅ破断数）を測定した。これらの結果を
第１表に示す。
第１表 第１表の結果から明らかなように、搬送部８において予
備加熱を行なった実施例の場合は、ボンディング前に酸
化膜がほとんど還元されてしまうので、低いボンディン
グ温度でも充分な引張強度が得られ、インナーリート部
との接合部からワイヤが！！Ｊｌｌ！！するＥ切断も１
本も発生していない。
これに対し、予備加熱を行なわない従来の方法（比較例
）では、ボンディング温度を高く設定しても、酸化膜の
還元が充分に行なわれず、引張強度が低く、Ｅ切断も非
常に多くなっており、信頼性が低いと言える。
なお、上記の説明では、半導体チップのＴＬ棒をリード
フレームのインナーリード部に接続する場合について説
明したが、本発明における外部端子は特に限定されるも
のではなく、本発明の装置及び方法は、回路基板の導体
パターンと半導体チップの電極とを直接ワイヤボンディ
ングする場合等にも適用できることは言うまてもない。
し発明の効果］ 以上のように、本発明では、リートフレー１３等の外部
端子をボンディング部に運ぶ搬送部において、還元性雰
囲気中で予備加熱することにより、ボンディング前に外
部端子の酸化膜をほとんど還元してしまうので、外部端
子に貴金属メツキが施されていなくとも、良好なワイヤ
ボンディングを行なうことができる。予備加熱の温度は
、ホンディング部の温度とは別に高く設定できるのて、
拡散層の成長等の不都合を引き起こすことなく、酸化膜
の還元速度を速めることが可能である。
また、本発明においては、予備加熱を別工程で行なうの
ではなく、リードフレーム等がボンディング部に運ばれ
るまでの間に行なわれるので、従来の組立工程を変更す
る必要がなく、生産性の而でも優れている。
このような本発明のワイヤボンディング装置を用いてダ
イレクトボンディングを行なえば、安価でかつ信頼性の
高い半導体装置を得ることができ、工業上、極めて有利
である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例で用いたワイヤボンディング装置
の要部概念図、第２図は従来のワイヤボンディング装置
の要部概念図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・・・・・・・・・・・・・半導体チップ２・・
・・・・・・・・・・・・・リードフレーム（外部端子
）３・・・・・・・・・・・・・・・ヒータブロック（
第１の加熱手段）４・・・・・・・・・・・・・・・ヒ
ータブロック（第２の加熱手段）５ａ、５ｂ・・・温度
制御手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体チップの電極と外部端子とをワイヤを介し
    て接続するボンディング部と、このボンディング部に前
    記半導体チップと外部端子とを順次搬送する搬送部とを
    有してなるワイヤボンディング装置において、 前記ボンディング部及び搬送部の周囲をガスでシールド
    するガスシールド手段と、前記搬送部及びボンディング
    部にそれぞれ配置され、前記半導体チップと外部端子を
    加熱する第１及び第２の加熱手段と、この第１及び第２
    の加熱手段をそれぞれ独立に温度制御する温度制御手段
    とを備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. （２）半導体チップの電極と外部端子とをワイヤを介し
    て接続するボンディング部と、このボンディング部に前
    記半導体チップと外部端子とを供給する搬送部とを有し
    、かつ、前記ボンディング部及び搬送部の周囲をガスで
    シールドするガスシールド手段と、前記搬送部及びボン
    ディング部にそれぞれ配置され、前記半導体チップと外
    部端子を加熱する第１及び第２の加熱手段と、この第１
    及び第２の加熱手段をそれぞれ独立に温度制御する温度
    制御手段とを備えたワイヤボンディング装置を用い、還
    元性雰囲気中で半導体チップと外部端子を所定の温度に
    加熱しながら両者の接続を行なうワイヤボンディング方
    法であって、 前記第１の加熱手段を前記第２の加熱手段よりも高い温
    度に設定し、前記搬送部において、還元性雰囲気中で前
    記半導体チップと外部端子とを接続の際の加熱温度より
    も高い温度で加熱することを特徴とするワイヤボンディ
    ング方法。
JP2083003A 1990-03-31 1990-03-31 ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 Pending JPH03285337A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100690244B1 (ko) * 2000-06-23 2007-03-12 삼성전자주식회사 추가의 가열수단이 구비된 본딩부를 포함하는 와이어 본딩장치
TWI385727B (zh) * 2009-01-16 2013-02-11 Marketech Int Corp Applied to the photovoltaic industry, the semiconductor industry, the vacuum environment with high temperature temperature control zone temperature control heater

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KR100690244B1 (ko) * 2000-06-23 2007-03-12 삼성전자주식회사 추가의 가열수단이 구비된 본딩부를 포함하는 와이어 본딩장치
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