JPH04334034A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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JPH04334034A
JPH04334034A JP3102990A JP10299091A JPH04334034A JP H04334034 A JPH04334034 A JP H04334034A JP 3102990 A JP3102990 A JP 3102990A JP 10299091 A JP10299091 A JP 10299091A JP H04334034 A JPH04334034 A JP H04334034A
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JP
Japan
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bonding
wire
capillary
reverse
tension
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3102990A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Kubota
昭弘 窪田
Mitsuhiro Oosawa
大澤　満洋
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤボンディング方
法に係り、特に、ワイヤを可動に貫通させて案内するキ
ャピラリを用い、キャピラリの押下と移動により第１及
び第２ボンディングを順次に行って、２点間にワイヤを
ループ状に架設するワイヤボンディングに関する。
【０００２】上記ワイヤボンディングは、半導体装置の
製造において半導体チップとリードフレームまたはパッ
ケージとの間のワイヤ接続に用いられている。昨今のＬ
ＳＩに代表される半導体装置は高集積化，高速化が著し
い。これに伴いパッケージ技術の分野でも、リードピッ
チ縮小化による小型化，高密度化が加速的に進み、多ピ
ン化の進展が目覚ましい。
【０００３】こうした状況の中でワイヤボンディングに
おいては、３〜７ｍｍといった従来に無いロングループ
（長スパンのルーピング）が要求されている。このため
、材料であるワイヤ自体の改良と共に、第１ボンディン
グから第２ボンディングに至るループコントロールが重
要な技術となってきている。
【０００４】
【従来の技術】図３は上記ワイヤボンディングを行うた
めの標準的なワイヤボンダの構成図である。
【０００５】図３において、１はワイヤ、２はワイヤ１
を可動に貫通させて案内するキャピラリ、１１はキャピ
ラリ２をＺ方向に移動してボンディングを実行するボン
ディングヘッド、１２はボンディングヘッド１１をＸＹ
方向に移動するＸＹテーブル、１３，１４，１５は前記
ＸＹＺ方向移動を駆動するＸモータ，Ｙモータ，Ｚモー
タ、１６はワイヤ架設部を撮像するＴＶカメラ、１７は
ＴＶモニタ、１８は画像認識回路、１９はボンディング
制御回路、２０はモータドライブ回路、２１はボンディ
ング対象物を搬送する搬送系、２２はワイヤ架設部を目
視観察するための顕微鏡、である。
【０００６】ワイヤボンディングは、ボンディング制御
回路１９に予めワイヤ架設のルーピングのためのキャピ
ラリ２移動プログラムを組み込んでおき、ＴＶカメラ１
６の信号から第１及び第２ボンディング点を見定め、そ
の位置に合うようにキャピラリ２を移動させて行う。
【０００７】図４及び図５は、ロングループにする場合
のワイヤボンディングの、第１ボンディングから第２ボ
ンディングに至る従来例のプロセス順を示す模式側面図
である。図中、３はキャピラリ２の上方に位置しキャピ
ラリ２と一緒に移動して適時にワイヤ１を挟持するクラ
ンパ、４はワイヤ１の先端を加熱によりボール５に成形
するための放電トーチ、６は半導体チップ、７は半導体
チップ５上に配設されて第１ボンディングの対象となる
電極、８は第２ボンディングの対象となるリード、であ
る。
【０００８】図４（ａ）　はボンディング開始時点の状
態を示し、キャピラリ２から突出するワイヤ１の先端に
はボール５が形成されており、クランパ３は開いている
。図４（ｂ）　は第１ボンディング時点の状態を示し、
クランパ３は開いたままである。この第１ボンディング
は、図６の拡大断面図に示すように、キャピラリ２の押
下によりボール５を電極７に圧着するネイルヘッドボン
ディングである。
【０００９】図４（ｃ）　〜図５（ｆ）　は第１ボンデ
ィングから第２ボンディングに至るキャピラリ２の移動
プロセスを示す。架設するワイヤ１のループコントロー
ルはこの移動プロセスによって行われる。即ち、図４（
ｃ）　は１次上昇、図４（ｄ）　は第２ボンディング点
と反対方向への水平移動、図４（ｅ）　はワイヤ１に曲
げ癖となる変曲点１ｂを設ける２次上昇、図５（ｆ）　
は円弧または直線軌道による第２ボンディング点への移
動である。そして、図５（ｆ）　の実線が第２ボンディ
ング時点の状態である。この第２ボンディングは、キャ
ピラリ２の押下によりワイヤ１の側面をリード８に圧着
するスティッチボンディングである。この間、クランパ
３は開いたままである。キャピラリ２の移動プロセスに
第２ボンディング点と反対方向への移動（リバース動作
）を含ませるボンディングをリバースボンディングと称
する。
【００１０】図５（ｇ）　は第２ボンディング後にキャ
ピラリ２が所定量上昇したところでクランパ３を閉じた
状態を示し、クランパ３を閉じたままキャピラリ２が更
に上昇してワイヤ１をリード８から切断する。
【００１１】図５（ｈ）　は上記切断に伴いキャピラリ
２から突出状態となるワイヤ１の先端を放電トーチ４に
よりボール５に成形した状態を示す。このボール５は、
ワイヤ１の先端が加熱により溶融し表面張力により形成
される。放電トーチ４の代わりにガストーチを用いる場
合もある。
【００１２】そして、これで一つのワイヤボンディング
が終了し、次のワイヤボンディングは図４（ａ）　に戻
って同じプロセスを繰り返す。一般にワイヤボンディン
グでは、架設したワイヤ１のループにショート不良の原
因となる異常な垂れや曲がりのないことが重要である。
【００１３】ところで上述のワイヤボンディングにおい
ては、第１ボンディングをネイルヘッドボンディングに
するためのボール５を加熱によって形成するので、ワイ
ヤ１にはボール５の近傍に変形し易い軟化部分が生ずる
。それは、ボール５直上（ネック部と称する）から上記
加熱の影響を受けた範囲が再結晶化して結晶粗大化を起
こし、強度，硬度ともに低下するからである。図６の１
ａはその軟化部分を示す。
【００１４】このため、ロングループにする場合は上述
のリバースボンディングが必要である。そして、ループ
長の増大につれてリバース量（リバース動作の移動量）
を増加、つまり支点となるワイヤネック部の屈曲角度を
大きくしなければならなくなっている。また、リバース
量を増加すると、ループが高くなり、パッケージをトラ
ンスファモールドで形成する場合に樹脂の注入から受け
る力が増大する。これらのことは、ワイヤ１の軟化して
いるネック部にかかる負荷を大きくさせている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従って従来例では、ル
ープの長大化に伴いリバース量を増加させていった際に
、ワイヤ１の材料特性により異なるが、或るリバース量
に達するとワイヤネック部の屈曲量が過大となり、その
ネック部が強度限界を越えて断面積減少やクラック発生
などを起こし、信頼性の低下を引き起こしていた。また
、キャピラリ２の移動軌跡が長くなるためボンディング
時間が増加し、生産性の低下を招いていた。
【００１６】また、ワイヤネック部の過負荷を回避する
ため、１次上昇量を大きく設定することによりリバース
角度を抑制して、リバース依存を小さくするループコン
トロールを行うことができるが、その場合には、ループ
が高くなるばかりではなく、ループの安定性や再現性が
低下するといった不安定なループコントロールになり、
トランスファモールド成形時のループ変形によるショー
ト不良を起こす危険性が増大する。
【００１７】そこで本発明は、上述したワイヤボンディ
ングに関し、ロングループに対するリバースボンディン
グのリバース依存を低減させ且つ安定なループコントロ
ールが可能なワイヤボンディング方法の提供を目的とす
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のワイヤボンディング方法は、ワイヤを可動
に貫通させて案内するキャピラリを用い、該キャピラリ
の押下と移動により第１及び第２ボンディングを順次に
行って、２点間にワイヤをループ状に架設するワイヤボ
ンディングにおいて、第１ボンディングは、該キャピラ
リから突出するワイヤ先端に該先端の加熱により形成す
るボールを設けて行うネイルヘッドボンディングであり
、第１ボンディング直後のワイヤに、該ボール近傍の該
加熱により生じた軟化部分が加工硬化して該ワイヤが破
断しない張力を印加することを特徴としている。
【００１９】そして、前記張力の印加は、前記キャピラ
リのボンディング側と反対側に設けたクランパにより、
第１ボンディング直後のワイヤを挟持して行うか、また
は、前記キャピラリのボンディング側と反対側に該キャ
ピラリからのワイヤを横方向に屈曲さるワイヤ支承部材
を設け、第１ボンディング直後のワイヤに該ワイヤ支承
部材の移動を与えて行うことが望ましい。
【００２０】
【作用】従来例においては、先の説明から理解されるよ
うに、上記軟化部分の存在がリバースボンディングのリ
バース依存を高めており、また、リバース依存を回避し
た際にループコントロールを不安定にさせている。
【００２１】従って、この軟化部分の強度及び硬度を高
めることができれば、リバース依存を低減させて然も安
定なループコントロールが可能となる。本発明はこの点
に着目したものであり、金属の加工硬化が強度及び硬度
を高めることを利用して、第１ボンディングから第２ボ
ンディングに移行する前に、ワイヤに上記張力を印加し
て上記軟化部分に加工硬化処理がほどこされるようにし
てある。
【００２２】そして、この加工硬化処理により上記軟化
部分の強度及び硬度が高まり、■　　リバース動作にお
ける屈曲に対しネック部が損傷を受けにくくなる。■　
　リバースによる変曲点（図４の変曲点１ｂ）形成に依
存しなくとも、ループの異常な垂れや曲がりが発生しに
くくなる。
【００２３】■　　トランスファモールド成形時のルー
プ変形が少なくなる。■　　樹脂パッケージの熱ストレ
スなどに対するネック部の耐久性が向上する。■　　リ
バース量を従来例の場合より小さくできる。といった具
合になり、ロングループに対するリバースボンディング
のリバース依存を低減させて然も安定なループコントロ
ールが可能となり、更に、ボンディン時間の短縮も可能
となる。
【００２４】上記張力の印加に関する上述の方法は、ワ
イヤを挟持する場合は従来例で述べたクランパ３をその
まま利用することができ、上記ワイヤ支承部材を設ける
場合でもワイヤボンダに該当する部材を有することが多
いのでそれを利用することができる。
【００２５】従って本方法は、ワイヤボンダの先に述べ
たボンディング制御回路１９に組み込むキャピラリ移動
プログラムを修正することで実行可能である。そして本
方法を採用すれば、第１ボンディングの接合が不完全な
場合にその接合が上記張力の印加により剥がれるので、
第１ボンディングの良否判別が極めて簡便になる利点も
生ずる。
【００２６】
【実施例】以下本発明の実施例について図１及び図２を
用いて説明する。図１は実施例のプロセス順を示す模式
側面図、図２は他の実施例の張力印加を示す模式側面図
、であり、全図を通し同一符号は同一対象物を示す。
【００２７】図１において、図１（ａ）　は従来例の図
４（ａ）　と同じくボンディング開始時点の状態を示し
、キャピラリ２から突出するワイヤ１の先端にはボール
５が形成されており、クランパ３は開いている。
【００２８】図１（ｂ）　は従来例の図４（ｂ）　と同
じく第１ボンディング時点の状態を示し、クランパ３は
開いたままである。この第１ボンディングは、従来例と
同じくネイルヘッドボンディングである。従って、ここ
までは従来例と変わらない。
【００２９】図１（ｃ）　は第１ボンディング直後のワ
イヤ１に先に述べた張力を印加する時点の状態を示し、
キャピラリ２が上昇する前にクランパ３を閉じている。 その状態からワイヤ１に所定の張力が加わるまでの移動
量でクランパ３を上昇させ、そこでクランパ３を開く。 クランパ３を閉じた上昇により、図６に示す軟化部分１
ａは加工硬化を起こして強度及び硬度が高まる。
【００３０】図１（ｄ），（ｅ）　はクランパ３を開い
てから第２ボンディングに至るキャピラリ２の移動プロ
セスを示し、従来例の図４（ｃ）　〜図５（ｆ）　の部
分に該当する。架設するワイヤ１のループコントロール
はこの移動プロセスによって行われる。この移動プロセ
スは、リバースボンディングであるが、図１（ｄ）　に
示す１次上昇を行った後のリバース量を図１（ｅ）　の
破線に示すように従来例の場合より小さくしてある。そ
して、図１（ｅ）　の実線が第２ボンディング時点の状
態である。この第２ボンディングは従来例と同じくステ
ィッチボンディングである。この間、クランパ３は開い
たままである。
【００３１】このリバースボンディングでは、ワイヤ１
の軟化部分１ａが加工硬化しているので、上述のように
リバース量を小さくしてリバース依存を低めても、ルー
プに異常な垂れや曲がりが生じない安定なループコント
ロールが可能である。また、キャピラリ２の移動軌跡が
短くなる分だけボンディング時間が短縮される。
【００３２】本発明者の実験によれば、そのリバース量
は、ループ長が７ｍｍの場合に従来例の１／２以下にす
ることができ、更に、ループ長が３ｍｍの場合には０に
することもできた。
【００３３】第２ボンディングの後は、従来例の図５（
ｇ），（ｈ）　で説明したのと同様に、ワイヤ１をリー
ド８から切断しボール５を形成して、一つのワイヤボン
ディングを終了する。そして、次のワイヤボンディング
は図１（ａ）　に戻って同じプロセスを繰り返す。
【００３４】上述した実施例の説明から理解されるよう
に、本発明の基本的な特徴は、第１ボンディング直後の
ワイヤ１に軟化部分１ａを加工硬化させる張力を印加す
る点にあり、それにより、リバースボンディングのリバ
ース依存を低減させて然も安定なループコントロールが
可能となり、更にボンディング時間の短縮も可能となっ
ている。
【００３５】図２は他の実施例の上記張力印加を示す模
式側面図である。図２において、この実施例における第
１ボンディング直後のワイヤ１への張力印加は、先の実
施例で用いたクランパ３の代わりに図示のテンション用
ロッド９を用いている。
【００３６】テンション用ロッド９は、キャピラリ２の
上方でクランパ３より上側に横向きに配置した円柱状の
ワイヤ支承部材であり、キャピラリ２からのワイヤ１を
円柱面で案内して横方向に屈曲させている。ワイヤ１の
その先はワイヤ供給用のワイヤスプール１Ａである。こ
のテンション用ロッド９は、図３で説明したワイヤボン
ダでは、キャピラリ２とワイヤスプール１Ａの配置関係
から既に配設されているのが普通である。
【００３７】そして、上述の張力印加は、第１ボンディ
ングの直後に、クランパ３を開いたままの状態でテンシ
ョン用ロッド９を所定量だけ上昇させて行う。その際、
ワイヤ１がテンション用ロッド９に対して滑りを起こす
場合には、ワイヤスプール１Ａをクランプすれば良い。
【００３８】なお、上述した実施例の何れの場合も、リ
バースボンディングのリバース量を小さくすることから
、上記張力印加後のキャピラリ２の移動プロセスは、一
次上昇とそれに続く水平移動を一緒にして最初から水平
移動の終了点へ斜めに直行する移動にしても構わない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
イヤを可動に貫通させて案内するキャピラリを用い、キ
ャピラリの押下と移動により第１及び第２ボンディング
を順次に行って、２点間にワイヤをループ状に架設する
ワイヤボンディングに関し、ロングループに対するリバ
ースボンディングのリバース依存を低減させ且つ安定な
ループコントロールが可能なワイヤボンディング方法が
提供されて、ワイヤボンディングのループ長大化を必要
とする半導体装置の多ピン化に対して、その展開への対
応とボンディング品質の確保を可能にさせる効果がある
。
【図面の簡単な説明】
【図１】　　実施例のプロセス順を示す模式側面図
【図
２】　　他の実施例の張力印加を示す模式側面図
【図３
】　　標準的なワイヤボンダの構成図
【図４】　　従来
例のプロセス順を示す模式側面図（その１）
【図５】　　従来例のプロセス順を示す模式側面図（そ
の２）
【図６】　　ネイルヘッドボンディング時点の拡大断面
図
【符号の説明】
１　　ワイヤ １ａ　　ワイヤの軟化部分 １ｂ　　ワイヤの変曲点 １Ａ　　ワイヤスプール ２　　キャピラリ ３　　クランパ ４　　放電トーチ ５　　ボール ６　　半導体チップ ７　　第１ボンディング対象の電極 ８　　第２ボンディング対象のリード ９　　テンション用ロッド（ワイヤを屈曲させるワイヤ
支承手段） １１　　ボンディングヘッド １２　　ＸＹテーブル １３　　Ｘモータ １４　　Ｙモータ １５　　Ｚモータ １６　　ＴＶカメラ １７　　ＴＶモニタ １８　　画像認識回路 １９　　ボンディング制御回路 ２０　　モータドライブ回路 ２１　　搬送系 ２２　　顕微鏡

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ワイヤ（１）　を可動に貫通させて案
    内するキャピラリ（２）　を用い、該キャピラリ（２）
    　の押下と移動により第１及び第２ボンディングを順次
    に行って、２点間にワイヤ（１）　をループ状に架設す
    るワイヤボンディングにおいて、第１ボンディングは、
    該キャピラリ（２）から突出するワイヤ（１）　先端に
    該先端の加熱により形成するボール（５）を設けて行う
    ネイルヘッドボンディングであり、第１ボンディング直
    後のワイヤ（１）　に、該ボール（５）　近傍の該加熱
    により生じた軟化部分（１ａ）が加工硬化して該ワイヤ
    （１）　が破断しない張力を印加することを特徴とする
    ワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】　　前記張力の印加は、前記キャピラリ（
    ２）　のボンディング側と反対側に設けたクランパ（３
    ）　により、第１ボンディング直後のワイヤ（１）　を
    挟持して行うことを特徴とする請求項１記載のワイヤボ
    ンディング方法。
  3. 【請求項３】　　前記張力の印加は、前記キャピラリ（
    ２）　のボンディング側と反対側に該キャピラリ（２）
    　からのワイヤ（１）　を横方向に屈曲さるワイヤ支承
    部材（９）　を設け、第１ボンディング直後のワイヤ（
    １）　に該ワイヤ支承部材（９）　の移動を与えて行う
    ことを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方
    法。
JP3102990A 1991-05-09 1991-05-09 ワイヤボンディング方法 Withdrawn JPH04334034A (ja)

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