JPH05121495A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング方法

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JPH05121495A
JPH05121495A JP3279423A JP27942391A JPH05121495A JP H05121495 A JPH05121495 A JP H05121495A JP 3279423 A JP3279423 A JP 3279423A JP 27942391 A JP27942391 A JP 27942391A JP H05121495 A JPH05121495 A JP H05121495A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】熱と超音波を併用して行うワイヤボンディング
方法において、ヒータープレートの温度を部分的に変え
ることができるようにし、半導体素子のボンディングパ
ッドおよび内部リードとＡｕ線ワイヤとの密着性を向上
させる。 【構成】リードフレームを載置するヒータープレートを
断熱材８を介してヒーター１２を有するアイランド部ヒ
ータープレート７とヒーター１１を有する内部リード部
ヒータープレート９とに分離し、それぞれのヒータープ
レート７及び９の温度制御を行って半導体素子１上の表
面温度と内部リード４上の表面温度とを異なるようにし
てワイヤボンディングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造におけ
るワイヤボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立工程において、リード
フレームに半導体素子を搭載したのち半導体素子上のボ
ンディングパッドとリードフレームの内部リードとをワ
イヤーにより接続し電気的に導通をとる工程がある。ボ
ンディングパッドにＡｌを主体とする素材を用い、ワイ
ヤーにＡｕを主体とする素材を用いるとき、この接続に
は熱と超音波とを併用する方法が広く用いられている。
この方法によると、Ａｌ線の先に放電によりボールを作
り、このボールをボンディングパッド部へ押し付けてパ
ッド部のＡｌとボールのＡｕとが相互拡散することによ
り接合される。また、内部リード部の表面は、ＡｕやＡ
ｇなどでめっきされており、これにワイヤーを押し付け
て金属間化合物を形成して接合する。この接合エネルギ
ーとして超音波と熱とを併用している。
【０００３】図３は従来のワイヤボンダーの構成図であ
り、図４（ａ）は図３のワイヤボンディング部の部分平
面図、図４（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図、図４（ｃ）は
Ｘ−Ｘ線における表面温度分布図である。図３のよう
に、アイランド３と内部リード４とを有するリードフレ
ームを加熱するヒータープレート１４は連続した一枚の
金属かセラミック等で作られており、このヒータープレ
ート１４上にリードフレームをクランプ１０で固定し、
半導体素子１上のボンディングパッド２にワイヤー５の
先端のボンディングボール６を接続する。また、アイラ
ンド３に搭載した半導体素子１と内部リード４の表面上
の温度は、図４（ｃ）のように２００〜２６０℃間の一
定温度に設定できるように制御されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在、半導体素子の配
線の微細化によるマイグレーション対策として配線材は
ＡｌＳｉからＡｌＳｉＣｕへの変更されているが、この
とき、ボンディングパッドも配線と同一工程で作るため
ＡｌＳｉからＡｕＳｉＣｕへと変更されている。ＡｌＳ
ｉＣｕは、従来のＡｌＳｉに比べＡｕ線との密着性が低
下し、密着性を向上させるためには、１）温度を上げ
る、２）超音波出力を上げる、の二つの方法が特に有効
となる。しかし、これらの条件を上げるとボンディング
パッド上のボンディングボールの変形量が大きくなり、
パッドピッチの小さな半導体素子ではボンディングボー
ル同士が接触するという問題が発生する。
【０００５】温度と超音波とで密着性におよぼす影響力
を比較すると超音波による影響が大となるため、ボンデ
ィングボールの変形量をおさえて密着性を向上させるた
めには、温度を低くして超音波出力を上げることが有効
な方法となる。しかしながら、Ａｕ線と内部リードとの
接合では、超音波出力を上げると結線したワイヤーが曲
がったり、超音波によりワイヤーが切れたりするため、
超音波エネルギーを大きくすることができない。そのた
め、温度を上げて行う方がより安定した接合が可能とな
る。
【０００６】このように、ボンディングパッド上での接
合は、温度を低くし超音波出力を大きくした方が良く、
内部リード側での接合は、温度を高くして超音波出力を
小さくした方が良いという相反する条件が要求される
が、従来技術ではヒータープレートの温度が一定であっ
たため、温度条件を半導体素子側と内部リード側とのい
ずれもが理想とする条件で設定することはできなかっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のボンディング方
法は、リードフレームを載置するヒータープレートを断
熱材を介してアイランド部領域と内部リード部領域とに
分離し、それぞれの領域部分にヒーターを内蔵させて温
度制御可能なワイヤボンダーを使用し、ワイヤボンディ
ング時に半導体素子上の表面温度とリードフレームの内
部リード上の表面温度とが異なるように温度設定する方
法である。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を説明する図で、同図
（ａ）はボンディング部の部分平面図で、同図（ｂ）は
同図（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）
のＸ−Ｘ線の表面温度分布を表わす図である。半導体素
子の表面温度が内部リード表面より低い温度でワイヤボ
ンディングが可能となるように、ヒータープレートはア
イランド部ヒーター１２を有するアイランド部ヒーター
プレート７と内部リード部ヒーター１１を有する内部リ
ード部ヒータープレート９とを持ち、これらの間には断
熱材８を介して別々に温度設定できるようにしている。
【０００９】半導体素子表面の温度を低くしすぎると、
ボールの変形量は小さいがボールが硬い状態で超音波を
作用させることになるためボンディングパッドの下層に
ダメージを与え、下層の構造によってはクラックが発生
することがある。また、素子表面温度が１７０℃未満に
なると温度エネルギーの密着性に及ぼす効果が急激に小
さくなる。また、温度が２２０℃以上になるとボールの
変形量が大きくなるため、変形量をおさえてボンディン
グパッドとの密着性を上げるためには、２２０℃以下と
することが効果的であるということが実験的に得られて
いる。従って、半導体素子表面上の温度は１７０〜２２
０℃の範囲で設定すると良い。
【００１０】また、内部リード側は温度が高いほど接合
しやすくなるが、温度が高くなるとリードフレームの熱
膨張が大きくなり、リードフレームが変形するためボン
ディング作業がしにくくなる。また、リード部の温度を
高くしすぎると内部リードと半導体素子部とは接近（通
常１．５〜５ｍｍ）しているため、半導体素子表面の温
度が下がらなくなる。これらの制約があるため、リード
部の温度は２５０〜３００℃の範囲が効果的であること
が実験的に確認できる。
【００１１】図２は本発明を実施するための第２の実施
例を説明する図で、同図（ａ）はワイヤボンディング部
の部分断面図、同図（ｂ）はその断面部の表面温度分布
を表わす図である。この実施例では、クランプ１０にク
ランプ部ヒーター１３を取り付けたことにより、クラン
プ１０からも熱エネルギーを内部リード４に伝えられる
ためより効果的に本発明のボンディング方法を実現でき
るようにしている。このように本発明を実施するに当
り、熱エネルギーはヒータプレートのみから与えるとい
う必要はない。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体素
子表面と内部リード表面とを別々の温度とすることによ
り、半導体素子上のボンディングパッドとワイヤー及び
内部リードとワイヤーとの接合が強くなり接合の信頼性
を高めることができる。また、半導体素子上の温度設定
が低くできるので、ボールの変形量を小さくした条件で
も密着性を上げられるため、変形量を小さくできる分、
ボンディングパッド間隔を小さくでき、また、ボンディ
ング中心から半導体素子上の内部配線間距離も小さくで
きるため半導体素子の設計の自由度を増すことができ
る。さらに、内部リードとワイヤーとの接合が温度を上
げることによって超音波出力を小さくしても可能なた
め、超音波によるボンディングパッドと内部リードとの
間に結線したワイヤーの変形を小さくできるとともにボ
ンディング可能なワイヤーの長さを長くでき、半導体装
置の設計の自由度を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を説明する図で、同図
（ａ）はワイヤボンディング部の部分平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線の断面図、同図（ｃ）は
そのＸ−Ｘ線部の表面温度分布図である。
【図２】本発明の第２の実施例を説明する図で、同図
（ａ）はワイヤボンディング部の部分断面図、同図
（ｂ）はその断面部の表面温度分布図である。
【図３】ワイヤーボンダーの構成図である。
【図４】従来のワイヤボンディング方法を説明する図
で、同図（ａ）はワイヤボンディング部の部分平面図、
同図（ｂ）は同図（ａ）のＹ−Ｙ線の断面図、同図
（ｃ）はそのＹ−Ｙ線部の表面温度分布図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ２ ボンディングパッド ３ アイランド ４ 内部リード ５ ワイヤ ６ ボンディングボール ７ アイランド部ヒータープレート ８ 断熱材 ９ 内部リード部ヒータープレート １０ クランプ １１ 内部リード部ヒーター １２ アイランド部ヒーター １３ クランプ部ヒーター １４ ヒータープレート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子上のボンディングパッドとリ
    ードフレームの内部リードとを金属細線により接続する
    際に熱と超音波エネルギーとを並用して行うワイヤボン
    ディング方法において、半導体素子上の表面温度と内部
    リード上の表面温度とが異なるように温度設定すること
    を特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 前記半導体素子上の表面温度を１７０〜
    ２２０℃とし、内部リード上の表面温度は２５０〜３０
    ０℃とすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
JP3279423A 1991-10-25 1991-10-25 ワイヤボンデイング方法 Pending JPH05121495A (ja)

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JP3279423A JPH05121495A (ja) 1991-10-25 1991-10-25 ワイヤボンデイング方法

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JP3279423A JPH05121495A (ja) 1991-10-25 1991-10-25 ワイヤボンデイング方法

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