JPH07105411B2 - ベアーボンディング方法 - Google Patents

ベアーボンディング方法

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JPH07105411B2
JPH07105411B2 JP62261394A JP26139487A JPH07105411B2 JP H07105411 B2 JPH07105411 B2 JP H07105411B2 JP 62261394 A JP62261394 A JP 62261394A JP 26139487 A JP26139487 A JP 26139487A JP H07105411 B2 JPH07105411 B2 JP H07105411B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はトランジスタやICのワイヤボンディング工程に
おけるメッキレスのリードフレームにベアーボンディン
グするためのベアーボンディング方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、この種のベアーボンディングとしては、第３図，
第４図に示すようにリードフレームにガス供給口５から
還元ガス４を吹き付けて極力無酸化状態でしかも汚れの
ない状態に保持してリードフレームが酸化まで到らない
温度に加熱し、キャピラリー２に通したワイヤ３にボー
ル６を形成してアイランド８上のチップ７のパッド９に
USホーン１でボールボンディングし接合強度を得ようと
していた。10はリード、11は配線ワイヤである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のベアーボンディング方法はリードフレー
ムが前工程のマウント工程における高温加熱又は搬送、
作業者のハンドリング、工程内での保管等によってワイ
ヤボンディング工程を流れる際にリードフレームがかな
り酸化しているので、ボンディング工程での還元雰囲気
が充分でないと、ワイヤとリードとの接合状態が弱くな
ってしまうという欠点がある。またマウント工程でのソ
ルダにはAuソルダ、半田等があるが、半田等のソフトソ
ルダを使用する場合には、ボンディング工程における加
熱温度をソルダの融点未満の低い温度に設定するため、
ワイヤとリードとの接合状態はUSを使用した場合でも弱
くなるという欠点があった。一方、リード側に比べてパ
ッド側はAuやCu線などのワイヤでボールを成形すること
は還元ガスを吹き付けていれば簡単にでき、Al等のパッ
ドへの接着は一般のボンダでも簡単にできる。これによ
りメッキレスベアーボンディングを行い、ワイヤ引張試
験を行うと、チップ上のパッドとワイヤの接合強度は充
分であるのに対し、ワイヤとリードの接合強度が弱く、
リード上でワイヤが切れることが多い。
従来のボンディング技術には、スクラブやリード上で、
キャピラリーを設定時間停止状態にすることが可能であ
るがリード上でスクラブをかけると、第５図に示すよう
にワイヤ切れが起きたり、リード上でキャピラリーを設
定時間停止状態にすると、リード側を接合した後のテー
ル12の先端が第６図に示すようにつぶれてしまい、電気
トーチ13でスパークさせても真円のボールができなくな
る。
本発明の目的はCuワイヤ等の金属ワイヤをメッキレスリ
ードフレームにベアーボンディングするベアーボンディ
ング方法を提供することにある。
〔発明の従来技術に対する相違点〕
上述した従来のベアーボンディング方法に対し、本発明
は製品の組立方法としてパッドとリードの位置をベアー
ボンディングにおけるステッチ側のワイヤ接合強度を得
られるように配置するという点で独創的内容を有する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のベアーボンディング方法は、ボールボンディン
グ工程とステッチボンディング工程とを行い、メッキレ
スのリードフレームのアイランド上に搭載された半導体
素子のパッドと、該半導体素子の周囲に設けられたメッ
キレスリードフレームのリードとを金属ワイヤにより電
気的に接続するベアーボンディング方法であって、ボー
ルボンディング工程は、前記半導体素子のパッドに金属
ワイヤの一端をボールボンディングする処理であり、ス
テッチボンディング工程は、前記パッドにボールボンデ
ィングされた金属ワイヤの他端を前記メッキレスリード
フレームのリードにUSホーンによるスクラブで接合する
処理であり、半導体素子の複数のパッドと複数のメッキ
レスリードフレームの接合点とは、ボンディングに先立
て予め特定の位置関係に配置され、半導体素子の複数の
パッドは、USホーンのスクラブ方向とは直行する方向に
配列されて設けられ、複数のメッキレスリードフレーム
の接合点は、前記半導体素子の複数のパッドに対向した
位置に設けられたものであり、前記複数のパッドにボー
ルボンディングされた全ての金属ワイヤの引き出し方向
をUSホーンのスクラブ方向と一致する方向に規制し、US
ホーンのスクラブを金属ワイヤの配線方向と一致させて
作用させることにより、金属ワイヤの他端をリードに接
合することを特徴とする。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例を示す工程図である。
第１図において、まず、USホーン１にキャピラリ２を取
り付け、金属ワイヤ３を通し、還元ガス４をガス供給口
５からワイヤとリードフレームに供給し、ボール６を成
形してボンディングを行う。還元ガス４を供給する限
り、AuやCu等の金属ワイヤのボール６は酸化させず簡単
にボール６を成形することが可能になる。
しかしながら、工程内のリードフレームとチップ７にベ
アーボンディングしようとすると、ワイヤ強度に弱い部
分がある。第８図はワイヤ強度を方向別に測定した結果
である。Ｘ方向はUSホーンと垂直な方向、Ｙ方向はUSホ
ーンと平行な方向である。本実験ではCuワイヤφ30μを
使用している。リードフレームの加熱温度を300℃以上
に設定した場合には、ボンディング方向が任意の位置で
あってもある程度のワイヤ強度が得られるが、第７図に
示すようにソフトソルダを使用したマウントチップ品に
対して設定する250℃近くではボンディング方向を任意
に行うと、ワイヤ強度は極端に弱くなる。しかも、接合
強度が弱い場合は、ほとんどが引張試験においてリード
上で破壊されることから、ベアーボンディングを行うた
めにはワイヤとリードの接合強度を強くすることが重要
であることが分かる。第７図においては温度設定が300
℃であっても接合強度の最小値としては低い値が出てい
ることも分かる。温度が300℃を超えると接合強度は上
がるが、リードフレームや金属ワイヤが酸化しやすくな
ってしまう。
そこで、本発明は以上の実験結果に基づいてベアーボン
ディングを行うものであり、第１図において、ボールボ
ンディング工程とステッチボンディング工程とを行い、
メッキレスのリードフレームのアイランド８上に搭載さ
れたトランジスタやダイオード等の半導体素子（以下、
チップという）７のパッド９と、チップ７の周囲に設け
られたメッキレスリードフレームのリード10とを金属ワ
イヤ３により電気的に接続するものである。
ボールボンディング工程は、チップ７のパッド９に金属
ワイヤ３の一端をボールボンディングする処理であり、
ステッチボンディング工程は、パッド９にボールボンデ
ィングされたワイヤ３の他端をメッキレスリードフレー
ムのリード10にUSホーン１によるスクラブで接合する処
理である。11は配線処理後の配線ワイヤである。
本発明においては、チップ７のパッド９とメッキレスリ
ードフレームのリード10とは第１図に示すように、ボン
ディングに先立って予め特定の位置関係に配置され、チ
ップ７のパッド９は、USホーン１のスクラブ方向（第１
図では上下（縦）方向）とは直交する方向（第１図では
横方向）に配列されて設けられ、メッキレスリードフレ
ームのリード10は、USホーン１のスクラブ方向とは平行
な方向に配列されて設けられている。
本発明は、前記パッド９にボールボンディングされた全
ての金属ワイヤ３の引き出し方向をUSホーン１のスクラ
ブ方向と一致する方向に規制し、USホーン１のスクラブ
を金属ワイヤ３の配線方向と一致させて作用させること
により、金属ワイヤ３の他端をリードに接合させるもの
である。これにより第４図に示すチップ７へのUSホーン
１の発振により最も接合強度が得られる方向でワイヤボ
ンディングすることができる。
（実施例２） 第２図は本発明の第２の実施例を示す工程図である。こ
こでチップ７はICチップである。本実施例はパッド９を
USホーン１と垂直の方向に複数配置し、リード10をUSホ
ーン１と平行にワイヤボンディングできるように配置し
ている。
第１図，第２図ともワイヤ３はAu又はCu等の金属ワイヤ
である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、半導体素子のパッドとリ
ードとの位置をボンディングに先立って設定することに
より、パットにボールボンディングされた全ての金属ワ
イヤの引き出し方向をUSホーンのスクラブ方向と一致す
る方向に規制し、USホーンのスクラブを金属ワイヤの配
線方向と一致させて作用させることにより、金属ワイヤ
をメッキレスリードフレームにステッチボンディングす
るため、金属ワイヤにUSホーンのスクラブによる無理な
力が加わらず、ワイヤ切れを防止することができ、しか
もCuワイヤ等の金属ワイヤとメッキレスのCuリードフレ
ーム等に接合強度の高いベアーボンディングを実施する
ことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例を示す工程図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す工程図、第３図は従来例を
示す工程図、第４図はUSホーンによるボンディング状態
を示す図、第５図は従来装置のスクラブをかけている状
態を示す図、第６図は従来装置のキャピラリーの設定時
間停止させた状態を示す図、第７図はCuベアーボンディ
ング時の温度別接合強度の実験結果を示す図、第８図は
Cuベアーボンディング時の方向別接合強度の実験結果を
示す図である。 １……USホーン、２……キャピラリー ３……ワイヤ、４……還元ガス ５……ガス供給口、６……ボール ７……チップ、８……アイランド ９……パッド、10……リード 11……配線ワイヤ、12……テール 13……電気トーチ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボールボンディング工程とステッチボンデ
    ィング工程とを行い、メッキレスのリードフレームのア
    イランド上に搭載された半導体素子のパッドと、該半導
    体素子の周囲に設けられたメッキレスリードフレームの
    リードとを金属ワイヤにより電気的に接続するベアーボ
    ンディング方法であって、 ボールボンディング工程は、前記半導体素子のパッドに
    金属ワイヤの一端をボールボンディングする処理であ
    り、 ステッチボンディング工程は、前記パッドにボールボン
    ディングされた金属ワイヤの他端を前記メッキレスリー
    ドフレームのリードにUSホーンによるスクラブで接合す
    る処理であり、 半導体素子の複数のパッドと複数のメッキレスリードフ
    レームの接合点とは、ボンディングに先立て予め特定の
    位置関係に配置され、 半導体素子の複数のパッドは、USホーンのスクラブ方向
    とは直行する方向に配列されて設けられ、複数のメッキ
    レスリードフレームの接合点は、前記半導体素子の複数
    のパッドに対向した位置に設けられたものであり、 前記複数のパッドにボールボンディングされた全ての金
    属ワイヤの引き出し方向をUSホーンのスクラブ方向と一
    致する方向に規制し、USホーンのスクラブを金属ワイヤ
    の配線方向と一致させて作用させることにより、金属ワ
    イヤの他端をリードに接合することを特徴とするベアー
    ボンディング方法。
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