JPH05109808A - ワイヤボンデイング方法およびその装置 - Google Patents

ワイヤボンデイング方法およびその装置

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JPH05109808A
JPH05109808A JP3264642A JP26464291A JPH05109808A JP H05109808 A JPH05109808 A JP H05109808A JP 3264642 A JP3264642 A JP 3264642A JP 26464291 A JP26464291 A JP 26464291A JP H05109808 A JPH05109808 A JP H05109808A
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wire
capillary
bonding
bonded
tip
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Noriyasu Kashima
規安 加島
Mutsumi Suematsu
睦 末松
Yoichiro Maehara
洋一郎 前原
Tetsuo Ando
鉄男 安藤
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 キャピラリ４に挿通されたワイヤ３をペレッ
ト１の電極パッド１ａおよびリード部５に押し付けて上
記電極パッド１ａとリード部５との結線を行うワイヤボ
ンディング装置であって、ペレット１の電極パッド１ａ
とワイヤ３の接合部Ａ、あるいはリード部５とワイヤ３
の接合部Ｂに加熱光Ｌを照射する光源１６を有すると共
に、上記リード部５とワイヤ３を接合する際には上記ワ
イヤ３をリード部５に押し付けつつワイヤ３を繰り出し
ながら上記キャピラリ４をリード部５にそって矢印
（イ）で示す方向に移動させるものである。 【効果】 キャピラリの先端部を大きくせず、かつ低温
ボンディングにより十分な接合強度を得ることを実現す
ることができるので、近年の半導体装置の微細化、高機
能化に有効に対応することができるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、半導体装置
の組み立て工程において、ＩＣペレットの電極パッドと
リードフレームのリードとをワイヤ接続するワイヤボン
ディング方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、集積回路の組み立てに用いられ
るワイヤボンディング装置は、図４に示すように、ペレ
ット１をリードフレームのダイパッド２上にダイボンデ
ィングした後、ワイヤ３が挿通されたキャピラリ４で、
上記ワイヤ３の先端部に形成されたボール（図４に示す
３ａ）を第１のボンディング点Ａであるペレット１の電
極パッド１ａに押し付けてボンディングする。
【０００３】そして、上記ワイヤボンディング装置は、
上記キャピラリ４を上下方向およびＸＹ方向に移動させ
てワイヤ３を繰出し、第２のボンディング点Ｂであるリ
ードフレームのリード部５にボンディングし、しかるの
ち上記キャピラリ４を上昇させてワイヤ３を切断する動
作を繰り返すことによって上記電極パッド１ａとリード
部５の結線を行う。
【０００４】また、上記ワイヤボンディング装置は、ボ
ンディングステージ６内に図示しない加熱ヒータを供え
ている。この加熱ヒータは上記ペレット１の電極パッド
１ａおよび上記リード部５をボンディングに適した温度
に加熱し保温するようになっている。
【０００５】加熱温度はボンディングの良否を決定する
上で特に重要な条件である。十分な接合強度を得るには
キャピラリ４に超音波振動を印加しながらボンディング
を行う熱圧着超音波併用方式においては約２００度、超
音波を印加せず熱圧着のみでボンディングを行う熱圧着
方式においては約３４０度に上記ペレット１およびリー
ド部５を加熱する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体装置の高機能化や微細化に伴い、ワイヤボンディング
装置には、細いワイヤでかつ低温でボンディングを行う
ことが求められている。半導体装置の微細化に伴い、電
極パッド１ａ…間の距離が狭くなり、また、高機能化に
伴い、ペレット１を高温（約１５０度以上）で熱するこ
とができなくなっているからである。
【０００７】しかし、低温（約１５０度以下）でボンデ
ィングを行う場合、従来のキャピラリ４では接合面積が
小さいため十分な接合強度が得られないという不具合が
ある。すなわち、図５に示すように、リード部５におい
ては、上記キャピラリ４の先端面の形状によりその接合
長さＨ（図５に示す）が決まってしまう。
【０００８】この不具合は、上記キャピラリ４の先端部
を大型化して接合面を大きくすれば改善されるが、この
場合、上記キャピラリ４の先端部の直径が大きくなるた
め半導体素子１の電極１ａ…間の距離を大きくしなけれ
ばならず上述の微細化に対応できないという問題があ
る。
【０００９】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたもので、キャピラリの先端部を大型化することな
く、低温でも十分な接合強度が得られるワイヤボンディ
ング方法およびその装置を提供することを目的とするも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の第１手段は、
キャピラリに挿通されたワイヤを被ボンディング部材に
押し付けて上記被ボンディング部材と上記ワイヤとを接
続するワイヤボンディング方法において、上記キャピラ
リで上記ワイヤを被ボンディング部材に押し付けつつワ
イヤを繰り出しながらこのキャピラリを被ボンディング
部材に沿って移動させる工程を有することを特徴とす
る。
【００１１】また、第２の手段は、キャピラリ挿通され
たワイヤを被ボンディング部材に接合するワイヤボンデ
ィング装置において、被ボンディング部材とワイヤの接
合部に加熱光を照射する加熱光照射手段を具備すること
を特徴とする。
【００１２】
【作用】第１の手段によれば、上記キャピラリの先端部
を大型化することがなく、接合面積を拡大することが可
能である。また、第２の手段によれば、被ボンディング
部材を必要以上に熱することなく、上記接合部のみをボ
ンディング温度に加熱することが可能である。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図３を参
照して説明する。なお、従来と同一の構成要素には同一
符号を付してその説明は省略する。
【００１４】図１はこの発明のワイヤボンディング装置
の概略構成図である。このワイヤボンディング装置はボ
ンダ１０を有する。このボンダ１０はＸＹステージ１１
と、このＸＹステージ１１に取り付けられＸＹ方向に位
置決め駆動される本体１２とからなる。
【００１５】上記本体１２内には、図示しない超音波振
動源が設けられていると共に、この超音波振動源には、
自由端部を上記本体１２の一側面から水平に突出させた
ボンディングアーム１３（超音波ホーン）が取り付けら
れている。
【００１６】このボンディングアーム１３の自由端部に
は、ワイヤボンディングを行う針状のキャピラリ４が軸
線を垂直にした状態で取り付けられている。このキャピ
ラリ４には軸線にそって上下方向に貫通する貫通孔が設
けられ、この貫通孔には図示しないワイヤスプールから
繰り出されたワイヤ３が挿入されている。
【００１７】すなわち、このキャピラリ４は上記ＸＹス
テージ１１が作動することによって、ＸＹ方向に駆動さ
れるようになっていて、さらに、上記超音波発振源が作
動することによって先端部（下端部）を超音波域で振動
させることができるように構成されている。
【００１８】また、上記本体１２の上部には、ワイヤボ
ンディングが行われる部位（キャピラリ４の先端部）に
加熱光Ｌを照射する光源１６が保持アーム１７を介して
取り付けられている。この光源１６は、図２に示すよう
に、ハロゲンランプ１６ａ（以下「ランプ」と略す）
と、このランプ１６ａからの加熱光Ｌを上記キャピラリ
４の先端部の下降位置に集光するように調整されたレン
ズ群１６ｂとから構成されている。
【００１９】すなわち、上記ランプ１６ａがＯＮされる
ことで、加熱光Ｌは上記レンズ群１６ｂによって上記キ
ャピラリ４の先端部の下降位置に集光され、上記ワイヤ
３がボンディングされる部位（接合部）、すなわち第１
のボンディング点Ａである上記ペレット１の電極１ａお
よび第２のボンディング点Ｂである上記リードフレーム
のリード部５を局所的に加熱することができる。
【００２０】また、図１に示すように、上記ボンダ１０
および上記光源１６はそれぞれ、制御装置１９に接続さ
れている。この制御装置１９は、上記キャピラリ４の駆
動経路や上記超音波振動源の作動あるいは上記光源１６
のＯＮ、ＯＦＦ等の指令をあらかじめ入力されたプログ
ラムに基づいて上記ボンダ１０あるいは光源１６に発す
るようになっている。
【００２１】なお、ボンディングステージ６内には、図
示しないが従来例と同様に加熱ヒータが設けられてい
る。この加熱ヒータは上記ボンディングステージ６の上
面に載置されたペレット１およびリード部５を約１５０
度に加熱するようになっている。次に、このワイヤボン
ディング装置の動作（制御）を説明する。
【００２２】上記ワイヤボンディング装置は、まず、上
記ワイヤ３の先端部に図示しない電気トーチを近付け、
この電気トーチとワイヤ３の先端部間で放電をおこさせ
ることにより上記ワイヤ３の先端部を溶融し、ボール
（図２に示す３ａ）を形成する。
【００２３】ついで、このワイヤボンディング装置は、
上記ボンダ１０のＸＹステージ１１を作動させると共
に、上記キャピラリ４に超音波振動を印加して上記ボー
ル３ａを上記ペレット１の電極パッド１ａに押し付け
る。
【００２４】このとき、上記ワイヤボンディング装置
は、上記光源１６をＯＮ状態にして、上記ランプ１６ａ
からの加熱光Ｌを上記第１のボンディング点Ａに集光さ
せる。（図２に一点鎖線で示す）
【００２５】このことで、上記電極パッド１ａと上記ボ
ール３ａは、上記ボンディングステージ６内の加熱ヒー
タの熱エネルギ（１５０度以下）、上記ランプ１６ａに
よる局所的な加熱エネルギおよび上記キャピラリ４によ
る超音波エネルギとによって溶融し接合する。
【００２６】ついで、上記ワイヤボンディング装置は、
上記光源１６ａをＯＮ状態にしたままで上記キャピラリ
４をＸＹＺ方向に駆動すると共に、図示しないワイヤス
プールからワイヤ３を繰出し、このワイヤ３を第２のボ
ンディング点Ｂであるリード部５に押し付け超音波エネ
ルギを印加する。
【００２７】上記ワイヤボンディング装置は、この状態
（キャピラリで加圧した状態）で上記ＸＹステージ１１
を作動させ、ワイヤ３を繰出しながら上記キャピラリ４
を上記リード部５に沿って図に矢印（イ）に示す方向に
駆動する。このときの駆動量はあらかじめ上記制御装置
１９に入力されていて、上記ワイヤ３の径や材質、上記
リード部５の形状や材質によって定められるものであ
る。
【００２８】このことで、上記ワイヤ３とリード部５
は、加熱ヒータおよび光源１６とによる熱エネルギとキ
ャピラリ４による超音波エネルギとにより溶融し接合す
る。そして、上記ワイヤ３とリード部５の接合長さＨ´
（図４に示す）は上記キャピラリ４の先端部の大きさと
上記キャピラリ４のＸＹ方向の移動量とによって定ま
る。
【００２９】ついで、このワイヤボンディング装置は、
上記光源１６をＯＦＦにすると共に、上記ワイヤ３を上
記接合部の直上で切断する。そして、これと同時に、上
記キャピラリ４を上昇駆動する。
【００３０】このことで、図４に示すように、上記ペレ
ット１の電極パッド１ａのうちの一つとこれに対応する
リード部５の結線がなされる。このワイヤボンディング
装置は、上記ペレット１のすべての電極パッド１ａ…に
ついて上述と同じ動作を繰り返し、上記ペレット１のす
べての電極パッド１ａを上記リード部５と結線する。
【００３１】このような構成によれば、上記ワイヤ３を
上記リード部５に押し付けた状態で上記キャピラリ４を
ＸＹ方向に駆動することにより、上記キャピラリ４の先
端部の大きさを変えずに接合面積を大きくすることがで
きる。
【００３２】また、第１、第２のボンディング点Ａ、Ｂ
を上記光源１６により局所的に加熱することにより、そ
の分上記ボンディングステージ６内に設けられた図示し
ない加熱ヒータの温度を低くすることができるので（約
１５０度以下）、上記ペレット１を必要以上に熱して素
子を破損させることは少ない。
【００３３】これらのことによりキャピラリ４の先端部
を大きくせずに、十分な接合面積が得られ、またボンデ
ィング点Ａ、Ｂ（接合部）のみを局所的に加熱すること
ができるので、低温ボンディングにより十分な接合強度
を得ることを実現することができ、近年の微細化、高機
能化に十分対応することができる。なお、この発明は上
記一実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変
更しない範囲で種々変形可能である。
【００３４】例えば、上記一実施例では、上記キャピラ
リ４の第２のボンディング点Ｂでは、キャピラリ４のＸ
Ｙ方向の移動と、上記光源１６による加熱とを併用した
が、上記リード部５を加熱する加熱ヒータの加熱能力の
みを高くして、上記光源１６による加熱を省略するよう
にしても良い。
【００３５】また、上記一実施例では、上記キャピラリ
４が第１のボンディング点Ａから第２のボンディング点
Ｂに移動する間、上記光源１６はＯＮのままであった
が、移動の間はＯＦＦにするように制御するようにして
も良い。
【００３６】
【発明の効果】以上のべたように、この発明は第１に、
キャピラリに挿通されたワイヤを被ボンディング部材に
押し付けて上記被ボンディング部材と上記ワイヤとを接
続するワイヤボンディング方法において、上記キャピラ
リで上記ワイヤを被ボンディング部材に押し付けつつワ
イヤを繰り出しながらこのキャピラリを被ボンディング
部材に沿って移動させる工程を有するものである。
【００３７】また、この発明は第２に、キャピラリ挿通
されたワイヤを被ボンディング部材に接合するワイヤボ
ンディング装置において、被ボンディング部材とワイヤ
の接合部に加熱光を照射する加熱光照射手段を具備する
ものである。第１の手段によれば、上記キャピラリの先
端部を大型化することがなく、接合面積を拡大すること
が可能である。また、第２の手段によれば、被ボンディ
ング部材を必要以上に熱することなく、上記接合部のみ
をボンディング温度に加熱することが可能である。
【００３８】したがって、上記第１、第２の手段によれ
ば、キャピラリの先端部を大きくせずに低温ボンディン
グにより十分な接合強度を得ることを実現することがで
きるので、近年の半導体装置の微細化、高機能化に有効
に対応することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す概略斜視図。
【図２】同じく、動作を示す拡大縦断面図。
【図３】同じく、ボンディング状態を示す拡大縦断面
図。
【図４】従来例の動作を示す縦断面図。
【図５】同じく、ボンディング状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…ペレット（被ボンディング部材）、３…ワイヤ、４
…キャピラリ、５…リード部（被ボンディング部材）、
１０…ボンダ、１１…ＸＹステージ、１２…本体、１６
…光源（加熱光照射手段）、Ｌ…加熱光、イ…キャピラ
リの移動方向。
フロントページの続き (72)発明者 安藤 鉄男 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャピラリに挿通されたワイヤを被ボン
    ディング部材に押し付けて上記被ボンディング部材と上
    記ワイヤとを接続するワイヤボンディング方法におい
    て、上記キャピラリで上記ワイヤを被ボンディング部材
    に押し付けつつワイヤを繰り出しながらこのキャピラリ
    を被ボンディング部材に沿って移動させる工程を有する
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 キャピラリに挿通されたワイヤを被ボン
    ディング部材に接合するワイヤボンディング装置におい
    て、被ボンディング部材とワイヤの接合部に加熱光を照
    射する加熱光照射手段を具備することを特徴とするワイ
    ヤボンディング装置。
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