JPH0563038A - ワイヤボンデイング用電極 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超音波ボンディングによって金属製ワイヤと
接合するワイヤボンディング用電極に関し、溶着部の面
積を大きく取ることによってワイヤの塑性変形を小さく
し、ワイヤボンディングピッチの高密度化を図ることを
目的とする。 【構成】 基板上にアルミニウム薄膜からなる電極を形
成し、このアルミニウム薄膜のワイヤとの接合面の表面
粗さを、0.05〜0.30μm となるように構成する。
接合するワイヤボンディング用電極に関し、溶着部の面
積を大きく取ることによってワイヤの塑性変形を小さく
し、ワイヤボンディングピッチの高密度化を図ることを
目的とする。 【構成】 基板上にアルミニウム薄膜からなる電極を形
成し、このアルミニウム薄膜のワイヤとの接合面の表面
粗さを、0.05〜0.30μm となるように構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は超音波ボンディングに
よって金属製ワイヤと接合するワイヤボンディング用電
極に関し、絶縁基板上の金属配線と半導体基板上の金属
配線とをワイヤボンディングする際に好適なものであ
る。
よって金属製ワイヤと接合するワイヤボンディング用電
極に関し、絶縁基板上の金属配線と半導体基板上の金属
配線とをワイヤボンディングする際に好適なものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ワイヤボンディング技術は金属配線どう
しを電気的に接続するために一般的に用いられている技
術である。半導体製造工程におけるアルミニウム電極と
リードとをワイヤで結ぶワイヤボンディング作業では、
超音波エネルギーを利用して振動圧着を行う超音波ボン
ディングが多用されている。
しを電気的に接続するために一般的に用いられている技
術である。半導体製造工程におけるアルミニウム電極と
リードとをワイヤで結ぶワイヤボンディング作業では、
超音波エネルギーを利用して振動圧着を行う超音波ボン
ディングが多用されている。
【0003】超音波ボンディングは一定の加重の下でツ
ールを通してアルミニウム製のワイヤに超音波振動を加
え、ワイヤに高温下の加圧と同様の塑性流動を生じさせ
て溶着するものである。この塑性流動には、マクロ的な
線材の変形と同時に超音波による波動的流動を伴ってい
るため、両金属界面の酸化膜が破壊されて新生面の接触
による原子的結合がなされる。
ールを通してアルミニウム製のワイヤに超音波振動を加
え、ワイヤに高温下の加圧と同様の塑性流動を生じさせ
て溶着するものである。この塑性流動には、マクロ的な
線材の変形と同時に超音波による波動的流動を伴ってい
るため、両金属界面の酸化膜が破壊されて新生面の接触
による原子的結合がなされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した超
音波ボンディングでは、図5に示すように、基板10上
に形成したアルミニウム電極11とアルミニウム製のワ
イヤ12との間の溶着が接合面13の全面にではなく変
形部の周辺にドーナツ状に生じ、中央部は溶着されない
状態になる。したがって、一定のボンディング強度を得
るには、加重、超音波出力および時間の各接合パラメー
タを大きく取る必要がある。しかし、その結果、ワイヤ
12の塑性変形が増大し、ワイヤボンディングピッチの
高密度化が困難になるという不都合が生じる。
音波ボンディングでは、図5に示すように、基板10上
に形成したアルミニウム電極11とアルミニウム製のワ
イヤ12との間の溶着が接合面13の全面にではなく変
形部の周辺にドーナツ状に生じ、中央部は溶着されない
状態になる。したがって、一定のボンディング強度を得
るには、加重、超音波出力および時間の各接合パラメー
タを大きく取る必要がある。しかし、その結果、ワイヤ
12の塑性変形が増大し、ワイヤボンディングピッチの
高密度化が困難になるという不都合が生じる。
【0005】接合面13の中心部が溶着されず周辺部が
ドーナツ状に溶着される原因は、図6に示すワイヤボン
ディング時の断面図から明らかなように、ワイヤ12の
中央部がボンディングツール14で強く押し付けられ、
中央部の接触圧(加重)が高くなりワイヤ12およびア
ルミニウム電極11間に超音波振動によるスリップが生
じず、新生面が生成されないため溶着に到らないものと
考えられている。これに対して周辺部は接触圧が低いた
め、スリップが生じて新生面が生成され溶着が起こるも
のと考えられている。図7に、ワイヤ中心からの距離と
接触圧との関係を示す。
ドーナツ状に溶着される原因は、図6に示すワイヤボン
ディング時の断面図から明らかなように、ワイヤ12の
中央部がボンディングツール14で強く押し付けられ、
中央部の接触圧(加重)が高くなりワイヤ12およびア
ルミニウム電極11間に超音波振動によるスリップが生
じず、新生面が生成されないため溶着に到らないものと
考えられている。これに対して周辺部は接触圧が低いた
め、スリップが生じて新生面が生成され溶着が起こるも
のと考えられている。図7に、ワイヤ中心からの距離と
接触圧との関係を示す。
【0006】そこで、この発明では、接合面の中央部に
生じる非溶着部の面積を小さくし、周辺部に生じる溶着
部の面積を大きく取ることによってワイヤの塑性変形を
小さくし、ワイヤボンディングピッチの高密度化を図る
ことを目的とする。
生じる非溶着部の面積を小さくし、周辺部に生じる溶着
部の面積を大きく取ることによってワイヤの塑性変形を
小さくし、ワイヤボンディングピッチの高密度化を図る
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明によるワイヤボ
ンディング用電極は、基板上にアルミニウム薄膜からな
る電極を形成し、このアルミニウム薄膜のワイヤとの接
合面の表面粗さを、0.05〜0.30μm となるように構
成する。
ンディング用電極は、基板上にアルミニウム薄膜からな
る電極を形成し、このアルミニウム薄膜のワイヤとの接
合面の表面粗さを、0.05〜0.30μm となるように構
成する。
【0008】
【作用】この発明においては、アルミニウム薄膜の接合
面の表面粗さを、従来の表面粗さ(0.03μm 以下)に
比べて粗い0.05〜0.30μm とすることにより、従来
なら溶着が発生しなかった中央部においても接触圧が低
下する部分が生じ、スリップによる新生面が生起されて
溶着が起こるようになる。このため、中央部に生じる溶
着部の面積が大きくなり、加重、超音波出力および時間
の各接合パラメータの条件を弱めに設定することがで
き、ワイヤの塑性変形を小さくしてワイヤボンディング
ピッチの高密度化することができる。また、塑性変形後
のワイヤ幅はワイヤの直径の2倍が適当と考えられてお
り、表面粗さが0.05〜0.30μm のときに塑性変形後
のワイヤ幅が直径の2倍以下となることが確かめられて
いる。
面の表面粗さを、従来の表面粗さ(0.03μm 以下)に
比べて粗い0.05〜0.30μm とすることにより、従来
なら溶着が発生しなかった中央部においても接触圧が低
下する部分が生じ、スリップによる新生面が生起されて
溶着が起こるようになる。このため、中央部に生じる溶
着部の面積が大きくなり、加重、超音波出力および時間
の各接合パラメータの条件を弱めに設定することがで
き、ワイヤの塑性変形を小さくしてワイヤボンディング
ピッチの高密度化することができる。また、塑性変形後
のワイヤ幅はワイヤの直径の2倍が適当と考えられてお
り、表面粗さが0.05〜0.30μm のときに塑性変形後
のワイヤ幅が直径の2倍以下となることが確かめられて
いる。
【0009】
【実施例】図1は、この発明によるワイヤボンディング
用電極の一実施例を示す構成図で、図(a) は平面図、図
(b) はそのA−A線上の断面図である。この実施例で
は、基板1上にアルミニウム電極2を形成し、ワイヤと
の接合面3に溝部4および平面部5を形成する。そし
て、接合面3の表面粗さを、0.05〜0.30μm となる
ように形成する。この場合、前述したボンディングツー
ルの先端の振幅は接合最大1μm 程度と考えられている
ので、溝部3および平面部4の幅はそれぞれ2μm 以下
とするのが望ましく、溝ピッチは4μm 以下とするのが
望ましい。
用電極の一実施例を示す構成図で、図(a) は平面図、図
(b) はそのA−A線上の断面図である。この実施例で
は、基板1上にアルミニウム電極2を形成し、ワイヤと
の接合面3に溝部4および平面部5を形成する。そし
て、接合面3の表面粗さを、0.05〜0.30μm となる
ように形成する。この場合、前述したボンディングツー
ルの先端の振幅は接合最大1μm 程度と考えられている
ので、溝部3および平面部4の幅はそれぞれ2μm 以下
とするのが望ましく、溝ピッチは4μm 以下とするのが
望ましい。
【0010】図2は、この発明の他の実施例を示す構成
図で、アルミニウム電極2の接合面3上に多数の微細孔
6を形成したワイヤボンディング用電極である。この場
合も接合面3の表面粗さは0.05〜0.30μm となるよ
うに形成する。また、微細孔6のピッチは4μm 以下と
するのが望ましく、直径はピッチの半分とする。
図で、アルミニウム電極2の接合面3上に多数の微細孔
6を形成したワイヤボンディング用電極である。この場
合も接合面3の表面粗さは0.05〜0.30μm となるよ
うに形成する。また、微細孔6のピッチは4μm 以下と
するのが望ましく、直径はピッチの半分とする。
【0011】図3は、この発明のさらに他の実施例を示
す構成図で、基板1上に結晶粒0.7μm 以下のアルミニ
ウム膜7を形成したワイヤボンディング用電極である。
アルミニウム膜7は柱状に結晶成長させ、表面粗さは平
均膜厚1μm 、成長時0.05〜0.30μm となってい
る。このアルミニウム膜7の形成条件としては、例え
ば、基板温度300°C以上、成膜速度4〔オングスト
ローム/sec 〕の高温低速成膜により達成できる。
す構成図で、基板1上に結晶粒0.7μm 以下のアルミニ
ウム膜7を形成したワイヤボンディング用電極である。
アルミニウム膜7は柱状に結晶成長させ、表面粗さは平
均膜厚1μm 、成長時0.05〜0.30μm となってい
る。このアルミニウム膜7の形成条件としては、例え
ば、基板温度300°C以上、成膜速度4〔オングスト
ローム/sec 〕の高温低速成膜により達成できる。
【0012】次に、図4に示す特性図を参照して接合面
3の表面粗さを0.05〜0.30μmとする理由について
説明する。この特性図は直径25μm のアルミニウム製
ワイヤを用いて表面粗さが異なるアルミニウム電極面上
に超音波ウェッジボンディングを行ったときの接合を評
価する引張試験のワイヤ破断モードとなるときの表面粗
さと塑性変形後のワイヤ幅との関係を示す特性図であ
る。図中、横軸は接合面の表面粗さ、縦軸は塑性変形後
のワイヤ幅である。
3の表面粗さを0.05〜0.30μmとする理由について
説明する。この特性図は直径25μm のアルミニウム製
ワイヤを用いて表面粗さが異なるアルミニウム電極面上
に超音波ウェッジボンディングを行ったときの接合を評
価する引張試験のワイヤ破断モードとなるときの表面粗
さと塑性変形後のワイヤ幅との関係を示す特性図であ
る。図中、横軸は接合面の表面粗さ、縦軸は塑性変形後
のワイヤ幅である。
【0013】一般に塑性変形後のワイヤ幅はワイヤの直
径Dの2倍(2D)が適当と考えられている。直径25
μm のワイヤでは、2D=50μm となるので、図中の
2D(=50μm )の箇所にラインLを引いてある。こ
の特性図から明らかなように、表面粗さが0.05〜0.3
0μmのときに塑性変形後のワイヤ幅は2D以下とな
り、塑性変形の小型化によるワイヤボンディングピッチ
の高密度化に有利な範囲であることが分かる。
径Dの2倍(2D)が適当と考えられている。直径25
μm のワイヤでは、2D=50μm となるので、図中の
2D(=50μm )の箇所にラインLを引いてある。こ
の特性図から明らかなように、表面粗さが0.05〜0.3
0μmのときに塑性変形後のワイヤ幅は2D以下とな
り、塑性変形の小型化によるワイヤボンディングピッチ
の高密度化に有利な範囲であることが分かる。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、アルミニウム薄膜の
ワイヤとの接合面の表面粗さを0.05〜0.30μm とし
たので、一般的なアルミニウム薄膜の表面粗さ(0.03
μm 以下)と比べて表面に凹凸が生じ、従来なら溶着が
発生しなかった中央部においても接触圧が低下する部分
が生じてスリップによる新生面が生起されて溶着が起こ
る。
ワイヤとの接合面の表面粗さを0.05〜0.30μm とし
たので、一般的なアルミニウム薄膜の表面粗さ(0.03
μm 以下)と比べて表面に凹凸が生じ、従来なら溶着が
発生しなかった中央部においても接触圧が低下する部分
が生じてスリップによる新生面が生起されて溶着が起こ
る。
【0015】また、平面形状では表面の酸化膜が破壊さ
れてもその酸化膜の逃げ場所がないため、酸化膜が新生
面の溶着を妨げるが、この発明によれば、窪みの部分に
酸化膜の一部が追い込まれるため、新生面の溶着が容易
になる。こうして中央部に溶着が出来ることにより、加
重、超音波出力および時間の各接合パラメータの条件を
弱めに設定することができ、ワイヤの塑性変形を小さく
してワイヤボンディングピッチの高密度化を図ることが
可能となる。
れてもその酸化膜の逃げ場所がないため、酸化膜が新生
面の溶着を妨げるが、この発明によれば、窪みの部分に
酸化膜の一部が追い込まれるため、新生面の溶着が容易
になる。こうして中央部に溶着が出来ることにより、加
重、超音波出力および時間の各接合パラメータの条件を
弱めに設定することができ、ワイヤの塑性変形を小さく
してワイヤボンディングピッチの高密度化を図ることが
可能となる。
【図1】この発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の他の実施例を示す構成図である。
【図3】この発明のさらに他の実施例を示す構成図であ
る。
る。
【図4】表面粗さと塑性変形後のワイヤ幅との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図5】ワイヤボンディングしたワイヤを接合面から剥
離した図である。
離した図である。
【図6】ワイヤボンディング時の断面配置図である。
【図7】ワイヤ中心からの距離と接触圧との関係を示す
特性図である。
特性図である。
1 基板 2 アルミニウム電極 3 接合面 4 溝部 5 平面部 6 微細孔 7 アルミニウム電極(柱状粒)
Claims (4)
- 【請求項1】 基板上にアルミニウム薄膜からなる電極
を形成し、上記アルミニウム薄膜のワイヤとの接合面の
表面粗さを、0.05〜0.30μmとなるように構成する
ことを特徴とするワイヤボンディング用電極。 - 【請求項2】 前記アルミニウム薄膜の接合面に格子状
の溝を設けることを特徴とする請求項1記載のワイヤボ
ンディング用電極。 - 【請求項3】 前記アルミニウム薄膜の接合面に複数の
微細孔を設けることを特徴とする請求項1記載のワイヤ
ボンディング用電極。 - 【請求項4】 前記アルミニウム薄膜は結晶粒0.7μm
以上、膜厚1μm 以上の柱状に結晶成長させたものであ
ることを特徴とする請求項1記載のワイヤボンディング
用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22405791A JP3283548B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 超音波ワイヤボンディング用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22405791A JP3283548B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 超音波ワイヤボンディング用電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0563038A true JPH0563038A (ja) | 1993-03-12 |
JP3283548B2 JP3283548B2 (ja) | 2002-05-20 |
Family
ID=16807905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22405791A Expired - Fee Related JP3283548B2 (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 超音波ワイヤボンディング用電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3283548B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183588A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Fujikura Ltd | 接合体およびその製造方法 |
JP2005183451A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujikura Ltd | 接合体およびその製造方法 |
US7367108B2 (en) | 2005-12-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Limited | Method of bonding flying leads |
US7582553B2 (en) | 2005-12-20 | 2009-09-01 | Fujitsu Limited | Method of bonding flying leads |
JP2019096643A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社 日立パワーデバイス | 半導体チップおよびパワーモジュールならびにその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP22405791A patent/JP3283548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005183451A (ja) * | 2003-12-16 | 2005-07-07 | Fujikura Ltd | 接合体およびその製造方法 |
JP4526813B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2010-08-18 | 株式会社フジクラ | 接合体の製造方法 |
JP2005183588A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Fujikura Ltd | 接合体およびその製造方法 |
JP4526814B2 (ja) * | 2003-12-18 | 2010-08-18 | 株式会社フジクラ | 接合体の製造方法 |
US7367108B2 (en) | 2005-12-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Limited | Method of bonding flying leads |
US7582553B2 (en) | 2005-12-20 | 2009-09-01 | Fujitsu Limited | Method of bonding flying leads |
JP2019096643A (ja) * | 2017-11-17 | 2019-06-20 | 株式会社 日立パワーデバイス | 半導体チップおよびパワーモジュールならびにその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3283548B2 (ja) | 2002-05-20 |
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