JPH07169797A - ボンディング方法及びボンディング構造 - Google Patents
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- Power Engineering (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ボンディング時に端子基板２や金属ワイヤ１
０に何等損傷を与えず、ボンディング後に接合不良を発
生させないボンディング方法を提供する。 【構成】 ボンディングツ−ル５を用い、接続端子１に
バンプ７を圧着した後、バンプ７の表面を平坦にし、表
面を平坦にしたバンプ７に金属ワイヤ１０を加圧ボンデ
ィングするボンディング方法において、バンプ７の材質
は、金属ワイヤ１０の硬度に略等しいかそれよりも低い
硬度を有するものが選ばれ、表面を平坦にしたバンプ７
は、金属ワイヤ１０の直径よりも大きな直径と大きな厚
みを有するような形状に形成され、金属ワイヤ１０は、
ボンディング部分が常温による超音波加圧ボンディング
によってバンプ７の平坦な表面に埋め込まれるようにし
て接合される。
０に何等損傷を与えず、ボンディング後に接合不良を発
生させないボンディング方法を提供する。 【構成】 ボンディングツ−ル５を用い、接続端子１に
バンプ７を圧着した後、バンプ７の表面を平坦にし、表
面を平坦にしたバンプ７に金属ワイヤ１０を加圧ボンデ
ィングするボンディング方法において、バンプ７の材質
は、金属ワイヤ１０の硬度に略等しいかそれよりも低い
硬度を有するものが選ばれ、表面を平坦にしたバンプ７
は、金属ワイヤ１０の直径よりも大きな直径と大きな厚
みを有するような形状に形成され、金属ワイヤ１０は、
ボンディング部分が常温による超音波加圧ボンディング
によってバンプ７の平坦な表面に埋め込まれるようにし
て接合される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボンディング方法及び
ボンディング構造に係わり、特に、ボンディング領域、
バンプ、金属ワイヤを構成する導電材料の選択及びボン
ディング状態の改良を行ったボンディング方法及びボン
ディング構造に関する。
ボンディング構造に係わり、特に、ボンディング領域、
バンプ、金属ワイヤを構成する導電材料の選択及びボン
ディング状態の改良を行ったボンディング方法及びボン
ディング構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属ワイヤをボンディング領域に
ボンディングさせるボンディング手段には、ボンディン
グツ−ルに挿入装着させた金属ワイヤの先端に、放電等
の熱を利用して金属ボ−ルを形成し、この金属ボ−ル
を、ボンディングツ−ルで抑えながら熱圧着、熱超音波
接合、超音波接合のいずれかの手段により、ボンディン
グ領域に圧着させるボ−ルボンディング方法、及び、ボ
ンディングツ−ルに挿入装着させた金属ワイヤの先端
を、ボンディングツ−ルによって直接抑え、熱あるいは
超音波を加えてボンディング領域に圧着させるウェッジ
ボンディング方法の２つの手段が知られている。
ボンディングさせるボンディング手段には、ボンディン
グツ−ルに挿入装着させた金属ワイヤの先端に、放電等
の熱を利用して金属ボ−ルを形成し、この金属ボ−ル
を、ボンディングツ−ルで抑えながら熱圧着、熱超音波
接合、超音波接合のいずれかの手段により、ボンディン
グ領域に圧着させるボ−ルボンディング方法、及び、ボ
ンディングツ−ルに挿入装着させた金属ワイヤの先端
を、ボンディングツ−ルによって直接抑え、熱あるいは
超音波を加えてボンディング領域に圧着させるウェッジ
ボンディング方法の２つの手段が知られている。
【０００３】これらボンディング手段の対象となるボン
ディング領域は、薄膜技術あるいは厚膜技術によって形
成された微小面積の膜からなる部分であって、そのボン
ディング領域の導電材質には、デバイスや基板の配線に
用いられる材料と同じ材料、または金属ワイヤとの接合
性に優れた材料が選択される。例えば、ボンディング領
域が、半導体デバイスや薄膜デバイスにおける接続端子
であるときには、接続端子の表面部分にアルミニウム
（Ａｌ）または金（Ａｕ）の蒸着膜が用いられ、一方、
リ−ドフレ−ムや配線基板における接続端子であるとき
には、接続端子の表面部分にアルミニウム（Ａｌ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）
の蒸着膜またはめっき膜が用いられている。
ディング領域は、薄膜技術あるいは厚膜技術によって形
成された微小面積の膜からなる部分であって、そのボン
ディング領域の導電材質には、デバイスや基板の配線に
用いられる材料と同じ材料、または金属ワイヤとの接合
性に優れた材料が選択される。例えば、ボンディング領
域が、半導体デバイスや薄膜デバイスにおける接続端子
であるときには、接続端子の表面部分にアルミニウム
（Ａｌ）または金（Ａｕ）の蒸着膜が用いられ、一方、
リ−ドフレ−ムや配線基板における接続端子であるとき
には、接続端子の表面部分にアルミニウム（Ａｌ）、金
（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）
の蒸着膜またはめっき膜が用いられている。
【０００４】また、近年になって、材料コストの低減を
図るため、ボンディング領域を特別な構造の接続端子に
せずに、銅（Ｃｕ）系の素材によって構成し、この接続
端子に直接金属ワイヤをボンディングするボンディング
手段も見られるようになった。しかし、いずれのボンデ
ィング手段も、ボンディング領域となる接続端子は、薄
膜技術あるいは厚膜技術で形成された接続端子であっ
て、そこに金属ワイヤを直接ボンディングさせる構造の
ものである。
図るため、ボンディング領域を特別な構造の接続端子に
せずに、銅（Ｃｕ）系の素材によって構成し、この接続
端子に直接金属ワイヤをボンディングするボンディング
手段も見られるようになった。しかし、いずれのボンデ
ィング手段も、ボンディング領域となる接続端子は、薄
膜技術あるいは厚膜技術で形成された接続端子であっ
て、そこに金属ワイヤを直接ボンディングさせる構造の
ものである。
【０００５】これに対し、最近になって、ボンディング
領域（ボンディングパッド）上に圧着したバンプを介し
て、リードを前記ボンディングパッドにボンディングさ
せるボンディング手段が開発され、その一例とし、特開
平５−５５２９７号公報に開示のものがある。
領域（ボンディングパッド）上に圧着したバンプを介し
て、リードを前記ボンディングパッドにボンディングさ
せるボンディング手段が開発され、その一例とし、特開
平５−５５２９７号公報に開示のものがある。
【０００６】前記開示によるボンディング手段は、ボン
ディングツ−ルに挿入保持させた金属ワイヤの先端を加
熱溶融し、ボンディングパッド上にボールバンプを形成
圧着させた後に、金属ワイヤを切断し、次いで、ボンデ
ィングツ−ルの先端の平坦部を用いて前記ボールバンプ
の上部を平坦化し、ＴＡＢテープを用いて前記バンプと
銅箔リードとの位置合わせを行い、その後、この銅箔リ
ードを前記バンプに圧着させてボンディングを行う第１
のボンディング手段、及び、この第１のボンディング手
段を改良したもので、ボンディングツ−ルに挿入保持さ
せた金属ワイヤの先端を加熱溶融し、ボンディングパッ
ド上にボールバンプを形成圧着させた後に、金属ワイヤ
を切断し、次いで、ボンディングツ−ルの先端の平坦部
を用いて前記ボールバンプの上部を平坦化し、この上部
を平坦化したバンプの表面全体にに低融点の金属層を形
成し、前と同様にＴＡＢテープを用いて前記低融点の金
属層を形成させたバンプと銅箔リードとの位置合わせを
行い、その後、この銅箔リードを前記低融点の金属層に
熱圧着させてボンディングを行う第２のボンディング手
段からなるものである。
ディングツ−ルに挿入保持させた金属ワイヤの先端を加
熱溶融し、ボンディングパッド上にボールバンプを形成
圧着させた後に、金属ワイヤを切断し、次いで、ボンデ
ィングツ−ルの先端の平坦部を用いて前記ボールバンプ
の上部を平坦化し、ＴＡＢテープを用いて前記バンプと
銅箔リードとの位置合わせを行い、その後、この銅箔リ
ードを前記バンプに圧着させてボンディングを行う第１
のボンディング手段、及び、この第１のボンディング手
段を改良したもので、ボンディングツ−ルに挿入保持さ
せた金属ワイヤの先端を加熱溶融し、ボンディングパッ
ド上にボールバンプを形成圧着させた後に、金属ワイヤ
を切断し、次いで、ボンディングツ−ルの先端の平坦部
を用いて前記ボールバンプの上部を平坦化し、この上部
を平坦化したバンプの表面全体にに低融点の金属層を形
成し、前と同様にＴＡＢテープを用いて前記低融点の金
属層を形成させたバンプと銅箔リードとの位置合わせを
行い、その後、この銅箔リードを前記低融点の金属層に
熱圧着させてボンディングを行う第２のボンディング手
段からなるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるワイ
ヤボンディング手段においては、要求される性能によっ
て異なるものの、以下に述べるような種々の課題が存在
することが判明した。
ヤボンディング手段においては、要求される性能によっ
て異なるものの、以下に述べるような種々の課題が存在
することが判明した。
【０００８】第１の課題は、ボンディング領域となる接
続端子の狭ピッチ化や金属ワイヤの機械的剛性を低下を
図るワイヤの細径化に起因する課題であり、第２の課題
は、異種金属の界面部分に成長する脆い金属間化合物に
基づく強度劣化に起因する課題である。第３の課題は、
リ−ドフレ−ムの非めっき化や厚膜印刷配線基板への裸
チップの搭載に基づく接合不良に起因する課題であり、
第４の課題は、金属ワイヤと接続端子の下地基材との熱
膨張差に基づく熱疲労破壊に起因する課題である。
続端子の狭ピッチ化や金属ワイヤの機械的剛性を低下を
図るワイヤの細径化に起因する課題であり、第２の課題
は、異種金属の界面部分に成長する脆い金属間化合物に
基づく強度劣化に起因する課題である。第３の課題は、
リ−ドフレ−ムの非めっき化や厚膜印刷配線基板への裸
チップの搭載に基づく接合不良に起因する課題であり、
第４の課題は、金属ワイヤと接続端子の下地基材との熱
膨張差に基づく熱疲労破壊に起因する課題である。
【０００９】まず、前記第１の課題について見ると、加
熱温度に制約がある超音波ウェッジボンディングの場合
は、十分な接合強度を得るためのワイヤ変形率がワイヤ
の細径化に伴って大きくなり、ワイヤの変形の増大によ
ってワイヤネック部の強度が低下する。このワイヤネッ
ク部の強度の低下は、ワイヤと接続端子の接合性が悪い
こと、及び、接続端子の厚みが薄くさらにその硬度がワ
イヤに比べて高いこと等により、ワイヤの変形を大きく
しないと十分な接合強度が得られないことに基づいてい
る。即ち、常温の超音波ボンディングは、接合表面に化
学的あるいは物理的に吸着している汚染物質や酸化膜
を、摩擦という機械的な手段により界面から除去し、清
浄な金属面同士を密着させて接合させるものであるた
め、両者の材質の硬度が異なり、特に、ワイヤの硬度が
接続端子の硬度に比べて低い場合には、硬い接続端子側
で清浄面が得られるようにすると、軟かいワイヤの変形
が過大となり、ワイヤネック部の強度が著しく低下する
ようになる。このワイヤネック部の強度を上げるには、
ワイヤの変形を小さくすればよいが、接続端子の変形が
少ないときにはワイヤと接続端子との接触面積が少なく
なり、さらに清浄面が少ない範囲で形成されるために接
合率（真実接合面積／見かけの接合面積）も少なくな
り、界面強度を向上することができない。また、ボ−ル
ボンディングの場合は、接合時の荷重を２０ｇ以下に下
げることが困難で、ボンディングが高荷重になるばかり
か、荷重印加開始時のボ−ル変形が大きくなり、それに
伴い大きな超音波パワ−を必要とするため、接続端子の
下地を損傷させる割合が増大する。即ち、小ボ−ルボン
ディングにおける接続端子の下地の損傷は、ボンディン
グツール上の制約から、ボ−ルサイズに合わせて接合荷
重を小さくすることができず、単位面積当りの応力が高
くなるためである。
熱温度に制約がある超音波ウェッジボンディングの場合
は、十分な接合強度を得るためのワイヤ変形率がワイヤ
の細径化に伴って大きくなり、ワイヤの変形の増大によ
ってワイヤネック部の強度が低下する。このワイヤネッ
ク部の強度の低下は、ワイヤと接続端子の接合性が悪い
こと、及び、接続端子の厚みが薄くさらにその硬度がワ
イヤに比べて高いこと等により、ワイヤの変形を大きく
しないと十分な接合強度が得られないことに基づいてい
る。即ち、常温の超音波ボンディングは、接合表面に化
学的あるいは物理的に吸着している汚染物質や酸化膜
を、摩擦という機械的な手段により界面から除去し、清
浄な金属面同士を密着させて接合させるものであるた
め、両者の材質の硬度が異なり、特に、ワイヤの硬度が
接続端子の硬度に比べて低い場合には、硬い接続端子側
で清浄面が得られるようにすると、軟かいワイヤの変形
が過大となり、ワイヤネック部の強度が著しく低下する
ようになる。このワイヤネック部の強度を上げるには、
ワイヤの変形を小さくすればよいが、接続端子の変形が
少ないときにはワイヤと接続端子との接触面積が少なく
なり、さらに清浄面が少ない範囲で形成されるために接
合率（真実接合面積／見かけの接合面積）も少なくな
り、界面強度を向上することができない。また、ボ−ル
ボンディングの場合は、接合時の荷重を２０ｇ以下に下
げることが困難で、ボンディングが高荷重になるばかり
か、荷重印加開始時のボ−ル変形が大きくなり、それに
伴い大きな超音波パワ−を必要とするため、接続端子の
下地を損傷させる割合が増大する。即ち、小ボ−ルボン
ディングにおける接続端子の下地の損傷は、ボンディン
グツール上の制約から、ボ−ルサイズに合わせて接合荷
重を小さくすることができず、単位面積当りの応力が高
くなるためである。
【００１０】次いで、前記第２の課題について見ると、
例えば、アルミニウム（Ａｌ）の接続端子と、金（Ａ
ｕ）や銅（Ｃｕ）製の金属ワイヤとの組合せ、アルミニ
ウム（Ａｌ）製の金属ワイヤと銅（Ｃｕ）のフレ−ムと
の組合せ等に場合は、百数十℃の温度下でそれらの接合
界面に金属間化合物が簡単に形成されるようになり、原
子拡散に伴うボイドの発生と相俟って強度が初期強度の
数分の１以下に低下し、熱応力の発生時に前記接合界面
が剥離破断して断線不良を生じる。これは、接続端子の
材質とワイヤの材質とを任意に選択できないためであっ
て、実製品、例えば、半導体パッケ−ジ等においては、
ＬＳＩの内部配線がアルミニウム（Ａｌ）合金であるた
め、ＬＳＩの製造プロセス上、接続端子の材質も同様の
アルミニウム（Ａｌ）合金が用いられ、一方、パッケ−
ジ組立に用いられる配線ワイヤは、接合性や耐食性、電
気的特性等の点から金（Ａｕ）のワイヤが用いられる。
この場合、アルミニウム（Ａｌ）と金（Ａｕ）との組合
せを用いると、それらの接合部に１５０乃至２００℃の
比較的低い温度で簡単にパ−プルプレ−グと呼ばれる脆
くて弱い金属間化合物が成長し、高温環境下で、高信頼
性が要求される自動車搭載用パッケ−ジとして、実用上
支障をきたしている。また、この実製品において、接続
端子の材質やワイヤの材質を変更させようすれば、製造
設備の変更やプロセス工程数の増加を招き、製品のコス
トアップになって実用上困難である。
例えば、アルミニウム（Ａｌ）の接続端子と、金（Ａ
ｕ）や銅（Ｃｕ）製の金属ワイヤとの組合せ、アルミニ
ウム（Ａｌ）製の金属ワイヤと銅（Ｃｕ）のフレ−ムと
の組合せ等に場合は、百数十℃の温度下でそれらの接合
界面に金属間化合物が簡単に形成されるようになり、原
子拡散に伴うボイドの発生と相俟って強度が初期強度の
数分の１以下に低下し、熱応力の発生時に前記接合界面
が剥離破断して断線不良を生じる。これは、接続端子の
材質とワイヤの材質とを任意に選択できないためであっ
て、実製品、例えば、半導体パッケ−ジ等においては、
ＬＳＩの内部配線がアルミニウム（Ａｌ）合金であるた
め、ＬＳＩの製造プロセス上、接続端子の材質も同様の
アルミニウム（Ａｌ）合金が用いられ、一方、パッケ−
ジ組立に用いられる配線ワイヤは、接合性や耐食性、電
気的特性等の点から金（Ａｕ）のワイヤが用いられる。
この場合、アルミニウム（Ａｌ）と金（Ａｕ）との組合
せを用いると、それらの接合部に１５０乃至２００℃の
比較的低い温度で簡単にパ−プルプレ−グと呼ばれる脆
くて弱い金属間化合物が成長し、高温環境下で、高信頼
性が要求される自動車搭載用パッケ−ジとして、実用上
支障をきたしている。また、この実製品において、接続
端子の材質やワイヤの材質を変更させようすれば、製造
設備の変更やプロセス工程数の増加を招き、製品のコス
トアップになって実用上困難である。
【００１１】続いて、第３の課題について見ると、非め
っき化リ−ドフレ−ムは、通常、容易に酸化する銅（Ｃ
ｕ）合金からなるため、保管環境状態や保管時間の経過
に応じて表面の酸化が進行し、その酸化皮膜の厚さが数
十Åを超えると、急激に接合特性が劣化して未接合型不
良を生じるようになる。また、有機配線基板に裸チップ
とパッケ−ジを混載実装するモジュ−ルやＩＣカ−ド
は、パッケ−ジを予め半田付けして搭載させ、その後、
チップの接続端子と基板上の接続端子をワイヤボンディ
ングで接続して組み立てを行うが、この半田付けの際に
基板上の接続端子がフラックス等で汚され、ワイヤボン
ディング時に接合不良が生じる。これら接合不良の原因
となる保管環境時の接合部表面の酸化やボンディング工
程以前の組立てプロセスにおける接続端子表面の有機物
や無機物による汚染は、ボンディングの直前に接合部を
クリ−ニングすればその原因を除去できるが、クリ−ニ
ング工程を設けることは、製造設備のコスト高を招き、
実用的でない。
っき化リ−ドフレ−ムは、通常、容易に酸化する銅（Ｃ
ｕ）合金からなるため、保管環境状態や保管時間の経過
に応じて表面の酸化が進行し、その酸化皮膜の厚さが数
十Åを超えると、急激に接合特性が劣化して未接合型不
良を生じるようになる。また、有機配線基板に裸チップ
とパッケ−ジを混載実装するモジュ−ルやＩＣカ−ド
は、パッケ−ジを予め半田付けして搭載させ、その後、
チップの接続端子と基板上の接続端子をワイヤボンディ
ングで接続して組み立てを行うが、この半田付けの際に
基板上の接続端子がフラックス等で汚され、ワイヤボン
ディング時に接合不良が生じる。これら接合不良の原因
となる保管環境時の接合部表面の酸化やボンディング工
程以前の組立てプロセスにおける接続端子表面の有機物
や無機物による汚染は、ボンディングの直前に接合部を
クリ−ニングすればその原因を除去できるが、クリ−ニ
ング工程を設けることは、製造設備のコスト高を招き、
実用的でない。
【００１２】最後に、第４の課題について見ると、アル
ミニウム（Ａｌ）の蒸着膜を有するシリコン（Ｓｉ）チ
ップの接続端子に太径の金属ワイヤが接合された場合等
においては、動作時の発熱によって金属ワイヤとシリコ
ン（Ｓｉ）チップとの間に熱歪が生じ、前記接合部に熱
疲労によるクラックが成長して最終的に破壊に至る。こ
のクラックの発生は、主として、ワイヤと接続基板との
間の熱膨張差が大きく、両者の接合部の長さが長いため
に生じる。
ミニウム（Ａｌ）の蒸着膜を有するシリコン（Ｓｉ）チ
ップの接続端子に太径の金属ワイヤが接合された場合等
においては、動作時の発熱によって金属ワイヤとシリコ
ン（Ｓｉ）チップとの間に熱歪が生じ、前記接合部に熱
疲労によるクラックが成長して最終的に破壊に至る。こ
のクラックの発生は、主として、ワイヤと接続基板との
間の熱膨張差が大きく、両者の接合部の長さが長いため
に生じる。
【００１３】そして、これらの課題は、前記従来のボン
ディング手段及び前記開示によるボンディング手段のい
ずれにおいても、何等、考慮が払われていなかったこと
である。
ディング手段及び前記開示によるボンディング手段のい
ずれにおいても、何等、考慮が払われていなかったこと
である。
【００１４】本発明は、前記各課題を解決するために案
出されたもので、その目的は、ボンディング時にボンデ
ィング領域や金属ワイヤに何等損傷を与えず、ボンディ
ング後に接合不良を発生させないボンディング方法及び
ボンディング構造を提供することにある。
出されたもので、その目的は、ボンディング時にボンデ
ィング領域や金属ワイヤに何等損傷を与えず、ボンディ
ング後に接合不良を発生させないボンディング方法及び
ボンディング構造を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、ボンディングツ−ルを用い、ボンディン
グ領域にボール部を圧着した後、そのボール部の表面を
平坦にして形成したバンプに金属ワイヤを加圧ボンディ
ングするボンディング方法において、前記バンプの材質
は、前記金属ワイヤの硬度に略等しいかそれよりも低い
硬度を有するものが選ばれ、前記表面を平坦にしたバン
プは、前記金属ワイヤの直径よりも大きな直径と大きな
厚みを有するような形状に形成され、前記金属ワイヤ
は、ボンディング部分が常温による超音波加圧ボンディ
ングによって前記バンプの平坦な表面に埋め込まれる第
１の手段を備える。
に、本発明は、ボンディングツ−ルを用い、ボンディン
グ領域にボール部を圧着した後、そのボール部の表面を
平坦にして形成したバンプに金属ワイヤを加圧ボンディ
ングするボンディング方法において、前記バンプの材質
は、前記金属ワイヤの硬度に略等しいかそれよりも低い
硬度を有するものが選ばれ、前記表面を平坦にしたバン
プは、前記金属ワイヤの直径よりも大きな直径と大きな
厚みを有するような形状に形成され、前記金属ワイヤ
は、ボンディング部分が常温による超音波加圧ボンディ
ングによって前記バンプの平坦な表面に埋め込まれる第
１の手段を備える。
【００１６】また、前記目的の達成のために、本発明
は、ボンディングツ−ルを用い、ボンディング領域にボ
ール部を圧着した後、そのボール部の表面を処理して形
成したバンプの表面に第２の金属ワイヤを加圧ボンディ
ングするボンディング方法において、前記バンプの材質
は、前記ボンディング領域の導電材質との間で金属間化
合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選
ばれ、前記バンプは、第２の金属ワイヤとの接合面の整
形加工を行い、次いで、その接合面に蒸発除去、物理的
なエッチング除去、機械的な擦り付けのいずれかの手段
を用いてクリ−ニングし、ボンディングツ−ルを用いて
前記クリ−ニングした接合面に前記金属ワイヤに連結さ
れた第２のバンプを加圧ボンディングさせる第２の手段
を備える。
は、ボンディングツ−ルを用い、ボンディング領域にボ
ール部を圧着した後、そのボール部の表面を処理して形
成したバンプの表面に第２の金属ワイヤを加圧ボンディ
ングするボンディング方法において、前記バンプの材質
は、前記ボンディング領域の導電材質との間で金属間化
合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選
ばれ、前記バンプは、第２の金属ワイヤとの接合面の整
形加工を行い、次いで、その接合面に蒸発除去、物理的
なエッチング除去、機械的な擦り付けのいずれかの手段
を用いてクリ−ニングし、ボンディングツ−ルを用いて
前記クリ−ニングした接合面に前記金属ワイヤに連結さ
れた第２のバンプを加圧ボンディングさせる第２の手段
を備える。
【００１７】さらに、前記目的の達成のために、本発明
は、導電材質からなるボンディング領域と、前記ボンデ
ィング領域上に圧着され、表面が平坦にされたバンプ
と、前記バンプの平坦な表面に超音波加圧ボンディング
された金属ワイヤとからなるボンディング構造におい
て、前記バンプの材質は、前記ボンディング領域の導電
材質及び前記金属ワイヤの材質に略等しいかまたはそれ
よりも低い硬度のものからなり、かつ、前記金属ワイヤ
は、ボンディング部分の大部分が前記バンプの中に埋め
込まれている第３の手段を備える。
は、導電材質からなるボンディング領域と、前記ボンデ
ィング領域上に圧着され、表面が平坦にされたバンプ
と、前記バンプの平坦な表面に超音波加圧ボンディング
された金属ワイヤとからなるボンディング構造におい
て、前記バンプの材質は、前記ボンディング領域の導電
材質及び前記金属ワイヤの材質に略等しいかまたはそれ
よりも低い硬度のものからなり、かつ、前記金属ワイヤ
は、ボンディング部分の大部分が前記バンプの中に埋め
込まれている第３の手段を備える。
【００１８】この他にも、前記目的の達成のために、本
発明は、導電材質からなるボンディング領域と、前記ボ
ンディング領域上に圧着され、表面が平坦かつ清浄化に
された第１のバンプと、前記バンプの平坦な清浄化表面
に金属ワイヤに連結された第２のバンプを加圧ボンディ
ングされてなるボンディング構造において、前記バンプ
の材質は、前記ボンディング領域の導電材質との間で金
属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いも
のが選ばれ、かつ、前記第１のバンプの清浄化された接
合面のほぼ全域に前記第２のバンプの接合面が接合され
ている第４の手段を備える。
発明は、導電材質からなるボンディング領域と、前記ボ
ンディング領域上に圧着され、表面が平坦かつ清浄化に
された第１のバンプと、前記バンプの平坦な清浄化表面
に金属ワイヤに連結された第２のバンプを加圧ボンディ
ングされてなるボンディング構造において、前記バンプ
の材質は、前記ボンディング領域の導電材質との間で金
属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いも
のが選ばれ、かつ、前記第１のバンプの清浄化された接
合面のほぼ全域に前記第２のバンプの接合面が接合され
ている第４の手段を備える。
【００１９】
【作用】前記第１の手段においては、ボンディング領域
にボール部を圧着し、そのボール部の表面を平坦にして
形成したバンプに金属ワイヤを加圧ボンディングするに
際して、バンプの材質として金属ワイヤの硬度に略等し
いかそれよりも低い硬度を有するものを選び、表面を平
坦にしたバンプを金属ワイヤの直径よりも大きな直径と
大きな厚みを有する形状に形成し、金属ワイヤのボンデ
ィング部分を常温による超音波加圧ボンディングによっ
てバンプの平坦な表面に埋め込むようにした方法、即
ち、ボンディング領域に、予めワイヤボンディング手段
を用いて金属ワイヤに等しいかそれよりも低い硬度を有
する大型、厚肉のバンプを形成し、そのバンプ上に金属
ワイヤをボンディングするボンディング方法を用いてい
る。
にボール部を圧着し、そのボール部の表面を平坦にして
形成したバンプに金属ワイヤを加圧ボンディングするに
際して、バンプの材質として金属ワイヤの硬度に略等し
いかそれよりも低い硬度を有するものを選び、表面を平
坦にしたバンプを金属ワイヤの直径よりも大きな直径と
大きな厚みを有する形状に形成し、金属ワイヤのボンデ
ィング部分を常温による超音波加圧ボンディングによっ
てバンプの平坦な表面に埋め込むようにした方法、即
ち、ボンディング領域に、予めワイヤボンディング手段
を用いて金属ワイヤに等しいかそれよりも低い硬度を有
する大型、厚肉のバンプを形成し、そのバンプ上に金属
ワイヤをボンディングするボンディング方法を用いてい
る。
【００２０】この第１の手段によれば、バンプの材質と
して、金属ワイヤに等しいかそれよりも低い硬度のもの
を選んでいるので、ボ−ルボンディングにより形成され
るバンプは、肉厚が数１０乃至数１００μｍのものが容
易に得られ、その材質もワイヤに加工できる金属であれ
ばいずれのものも選択できて、ボンディング領域の材質
と金属ワイヤ材質との多くの組合せが可能になる。そし
て、このバンプに金属ワイヤを常温による超音波加圧ボ
ンディングしているので、バンプの変形により金属ワイ
ヤがバンプに埋め込まれるた状態で接合され、しかも、
金属ワイヤを変形させることなくそれらの接触面積、即
ち、接合率を増大させることができる。さらに、バンプ
の変形が大きいために、バンプ側の清浄面が確実かつ容
易に得られる。その他に、このバンプは、厚肉状態に形
成されるため、ボ−ルバンプからボンディング領域に加
わる集中荷重や超音波振動によって発生する歪がバンプ
内で分散緩和され、ボンディング領域の下地の損傷を大
幅に低減できる。このように、前記第１の課題である金
属ワイヤにおけるワイヤネック部の強度の低下やボンデ
ィング領域の下地のダメ−ジの発生を未然に防ぐことが
可能になる。
して、金属ワイヤに等しいかそれよりも低い硬度のもの
を選んでいるので、ボ−ルボンディングにより形成され
るバンプは、肉厚が数１０乃至数１００μｍのものが容
易に得られ、その材質もワイヤに加工できる金属であれ
ばいずれのものも選択できて、ボンディング領域の材質
と金属ワイヤ材質との多くの組合せが可能になる。そし
て、このバンプに金属ワイヤを常温による超音波加圧ボ
ンディングしているので、バンプの変形により金属ワイ
ヤがバンプに埋め込まれるた状態で接合され、しかも、
金属ワイヤを変形させることなくそれらの接触面積、即
ち、接合率を増大させることができる。さらに、バンプ
の変形が大きいために、バンプ側の清浄面が確実かつ容
易に得られる。その他に、このバンプは、厚肉状態に形
成されるため、ボ−ルバンプからボンディング領域に加
わる集中荷重や超音波振動によって発生する歪がバンプ
内で分散緩和され、ボンディング領域の下地の損傷を大
幅に低減できる。このように、前記第１の課題である金
属ワイヤにおけるワイヤネック部の強度の低下やボンデ
ィング領域の下地のダメ−ジの発生を未然に防ぐことが
可能になる。
【００２１】また、第１の手段において、バンプ材質と
して、金属ワイヤ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）との
間で脆い金属間化合物を形成しない金属を選択し、その
金属のバンプをボ−ルボンディング手段によりボンディ
ング領域に圧着させれば、接合面に脆い金属間化合物が
形成されることがなく、前記第２の課題である異種金属
接合界面に成長する金属間化合物に基づく接合部の強度
低下を防げる。
して、金属ワイヤ、例えば、アルミニウム（Ａｌ）との
間で脆い金属間化合物を形成しない金属を選択し、その
金属のバンプをボ−ルボンディング手段によりボンディ
ング領域に圧着させれば、接合面に脆い金属間化合物が
形成されることがなく、前記第２の課題である異種金属
接合界面に成長する金属間化合物に基づく接合部の強度
低下を防げる。
【００２２】さらに、第１の手段において、バンプ材質
として金属ワイヤよりも硬度の低い金属として、特に、
前記金属として材料入手直後の表面が清浄な酸化しない
金（Ａｕ）を選び、その金（Ａｕ）のバンプの形成後、
迅速に金属ワイヤをボンディングさせれば、接合部に接
合不良を生じないボンディングが可能になり、特に、前
述のように厚肉状態に形成したバンプに金属ワイヤをボ
ンディングする際のバンプの大きな変形による清浄面の
形成と相俟って、接合部における接合不良の発生を防止
でき、前記第３の課題である非めっきリ−ドや配線基板
における接合不良の発生を防げる。
として金属ワイヤよりも硬度の低い金属として、特に、
前記金属として材料入手直後の表面が清浄な酸化しない
金（Ａｕ）を選び、その金（Ａｕ）のバンプの形成後、
迅速に金属ワイヤをボンディングさせれば、接合部に接
合不良を生じないボンディングが可能になり、特に、前
述のように厚肉状態に形成したバンプに金属ワイヤをボ
ンディングする際のバンプの大きな変形による清浄面の
形成と相俟って、接合部における接合不良の発生を防止
でき、前記第３の課題である非めっきリ−ドや配線基板
における接合不良の発生を防げる。
【００２３】この他に、第１の手段において、バンプ材
質として、熱膨張係数がボンディング領域の形成材質と
金属ワイヤの形成材質の中間にある金属を選択すれば、
ボンディング領域と金属ワイヤとの間に生じる熱歪を小
さくでき、接合部の疲労寿命を延ばすことができる。さ
らに、金属ワイヤとボンディング領域との間の熱歪も、
それらの中間にあるバンプによって緩和され、金属ワイ
ヤとバンプとの間に発生する熱疲労破壊を防ぐことがで
き、前記第４の課題である金属ワイヤとボンディング領
域との間の熱疲労破壊の発生を低減させることが可能に
なる。
質として、熱膨張係数がボンディング領域の形成材質と
金属ワイヤの形成材質の中間にある金属を選択すれば、
ボンディング領域と金属ワイヤとの間に生じる熱歪を小
さくでき、接合部の疲労寿命を延ばすことができる。さ
らに、金属ワイヤとボンディング領域との間の熱歪も、
それらの中間にあるバンプによって緩和され、金属ワイ
ヤとバンプとの間に発生する熱疲労破壊を防ぐことがで
き、前記第４の課題である金属ワイヤとボンディング領
域との間の熱疲労破壊の発生を低減させることが可能に
なる。
【００２４】次に、前記第２の手段においては、ボンデ
ィング領域にボール部を圧着した後、そのボール部を変
形してバンプを形成し、そのバンプの接合面に金属ワイ
ヤを加圧ボンディングするに際して、バンプの材質とし
て、ボンディング領域の導電材質との間で金属間化合物
を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選ば
れ、しかも、バンプの金属ワイヤとの接合面は、整形加
工の後でクリ−ニングを行ない、ボンディングツ−ルを
用いてこのクリ−ニングしたバンプの接合面に金属ワイ
ヤに連結された第２のバンプを加圧ボンディングする方
法、即ち、ボンディング領域に、予めワイヤボンディン
グ手段を用いて金属ワイヤと間で脆い金属間化合物を形
成しない金属あるいはその形成の遅い金属によるバンプ
を形成し、そのバンプにおける金属ワイヤとの接合面を
処理した後、この接合面に金属ワイヤを連結した第２の
バンプをボンディングするボンディング方法を用いてい
る。
ィング領域にボール部を圧着した後、そのボール部を変
形してバンプを形成し、そのバンプの接合面に金属ワイ
ヤを加圧ボンディングするに際して、バンプの材質とし
て、ボンディング領域の導電材質との間で金属間化合物
を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選ば
れ、しかも、バンプの金属ワイヤとの接合面は、整形加
工の後でクリ−ニングを行ない、ボンディングツ−ルを
用いてこのクリ−ニングしたバンプの接合面に金属ワイ
ヤに連結された第２のバンプを加圧ボンディングする方
法、即ち、ボンディング領域に、予めワイヤボンディン
グ手段を用いて金属ワイヤと間で脆い金属間化合物を形
成しない金属あるいはその形成の遅い金属によるバンプ
を形成し、そのバンプにおける金属ワイヤとの接合面を
処理した後、この接合面に金属ワイヤを連結した第２の
バンプをボンディングするボンディング方法を用いてい
る。
【００２５】前記第２の手段によれば、バンプの材質と
して、ボンディング領域の導電材質との間で脆い金属間
化合物を形成しない金属あるいはその形成が遅い金属を
選んでいるので、ボンディング領域とバンプとの間には
脆い金属間化合物が形成される率がきわめて少なくな
り、それら接合部間の強度低下を生じることがなくな
る。また、バンプの金属ワイヤとの接合面は、整形加工
やクリーニング等の処理が行われた後、第２のバンプが
ボンディングされるので、バンプと第２のバンプ（金属
ワイヤ）との間の接合が確実に行われ、それらの間の接
合不良の発生もきわめて少なくなる。
して、ボンディング領域の導電材質との間で脆い金属間
化合物を形成しない金属あるいはその形成が遅い金属を
選んでいるので、ボンディング領域とバンプとの間には
脆い金属間化合物が形成される率がきわめて少なくな
り、それら接合部間の強度低下を生じることがなくな
る。また、バンプの金属ワイヤとの接合面は、整形加工
やクリーニング等の処理が行われた後、第２のバンプが
ボンディングされるので、バンプと第２のバンプ（金属
ワイヤ）との間の接合が確実に行われ、それらの間の接
合不良の発生もきわめて少なくなる。
【００２６】さらに、前記第３の手段においては、導電
材質からなるボンディング領域と、ボンディング領域上
に圧着され、表面が平坦なバンプと、バンプの平坦な表
面に超音波加圧ボンディングされた金属ワイヤとからな
るボンディング構造を得るに際して、バンプの材質とし
てボンディング領域の導電材質及び金属ワイヤの材質に
略等しいかまたはそれよりも低い硬度のものを用い、金
属ワイヤのボンディング部分の大部分をバンプの中に埋
め込んだ形状にしている。
材質からなるボンディング領域と、ボンディング領域上
に圧着され、表面が平坦なバンプと、バンプの平坦な表
面に超音波加圧ボンディングされた金属ワイヤとからな
るボンディング構造を得るに際して、バンプの材質とし
てボンディング領域の導電材質及び金属ワイヤの材質に
略等しいかまたはそれよりも低い硬度のものを用い、金
属ワイヤのボンディング部分の大部分をバンプの中に埋
め込んだ形状にしている。
【００２７】前記第３の手段によれば、バンプの材質と
して、ボンディング領域の導電材質及び金属ワイヤに等
しいかそれよりも低い硬度を有するものを選び、かつ、
金属ワイヤがバンプに埋め込まれた状態で接合されてい
るので、前記第１の手段で述べたと同様に、金属ワイヤ
の変形がなく、バンプとの接触面積、即ち、接触率を増
大させたボンディング構造が得られるだけでなく、バン
プを厚肉状態に形成したことにより、ボンディング領域
の下地の損傷を低減させたボンディング構造が得られ
る。
して、ボンディング領域の導電材質及び金属ワイヤに等
しいかそれよりも低い硬度を有するものを選び、かつ、
金属ワイヤがバンプに埋め込まれた状態で接合されてい
るので、前記第１の手段で述べたと同様に、金属ワイヤ
の変形がなく、バンプとの接触面積、即ち、接触率を増
大させたボンディング構造が得られるだけでなく、バン
プを厚肉状態に形成したことにより、ボンディング領域
の下地の損傷を低減させたボンディング構造が得られ
る。
【００２８】また、前記第４の手段においては、導電材
質からなるボンディング領域と、ボンディング領域上に
圧着され、接合面を清浄化したバンプと、このバンプの
清浄化した接合面に加圧ボンディングされた金属ワイヤ
に連なる第２のバンプとからなるボンディング構造を得
るに際して、バンプの材質としてボンディング領域の導
電材質との間で脆い金属間化合物を形成しない金属ある
いはその形成が遅い金属が選ばれ、しかも、バンプの清
浄化された接合面のほぼ全域に第２のバンプの接合面が
接合された状態に形状になっている。
質からなるボンディング領域と、ボンディング領域上に
圧着され、接合面を清浄化したバンプと、このバンプの
清浄化した接合面に加圧ボンディングされた金属ワイヤ
に連なる第２のバンプとからなるボンディング構造を得
るに際して、バンプの材質としてボンディング領域の導
電材質との間で脆い金属間化合物を形成しない金属ある
いはその形成が遅い金属が選ばれ、しかも、バンプの清
浄化された接合面のほぼ全域に第２のバンプの接合面が
接合された状態に形状になっている。
【００２９】前記第４の手段によれば、バンプの材質と
してボンディング領域の導電材質との間で脆い金属間化
合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選
ばれ、しかも、バンプの清浄化された接合面のほぼ全域
に第２のバンプの接合面が接合されているので、前記第
２の手段で述べたと同様に、ボンディング領域とバンプ
との接合部に脆い金属間化合物が形成されることがな
く、前記接合部の高温時の信頼性を大幅に向上させたボ
ンディング構造が得られるだけでなく、バンプと第２の
バンプ（金属ワイヤ）との接合不良を大幅に低減させた
ボンディング構造が得られる。この場合、バンプの材質
として、ボンディング領域との間に脆い金属間化合物が
形成され難い金属として、プラチナ（Ｐｔ）やニッケル
（Ｎｉ）等の金属を選択すれば、製品コストはやや上昇
するものの、前記接合部の高温時の信頼性を飛躍的に向
上させたボンディング構造が得られる。
してボンディング領域の導電材質との間で脆い金属間化
合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選
ばれ、しかも、バンプの清浄化された接合面のほぼ全域
に第２のバンプの接合面が接合されているので、前記第
２の手段で述べたと同様に、ボンディング領域とバンプ
との接合部に脆い金属間化合物が形成されることがな
く、前記接合部の高温時の信頼性を大幅に向上させたボ
ンディング構造が得られるだけでなく、バンプと第２の
バンプ（金属ワイヤ）との接合不良を大幅に低減させた
ボンディング構造が得られる。この場合、バンプの材質
として、ボンディング領域との間に脆い金属間化合物が
形成され難い金属として、プラチナ（Ｐｔ）やニッケル
（Ｎｉ）等の金属を選択すれば、製品コストはやや上昇
するものの、前記接合部の高温時の信頼性を飛躍的に向
上させたボンディング構造が得られる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００３１】図１（ａ）乃至（ｅ）は、本発明に係わる
ボンディング方法の第１の実施例を示す工程図であり、
その中で、図１（ｅ）は図１（ｄ）に示すＡ−Ａ’線部
分の断面図である。
ボンディング方法の第１の実施例を示す工程図であり、
その中で、図１（ｅ）は図１（ｄ）に示すＡ−Ａ’線部
分の断面図である。
【００３２】図１（ａ）乃至（ｅ）において、１は接続
端子、２は端子基板、３は第１の金属ワイヤ（バンプ形
成用ワイヤ）、４はボ−ル部、５はキャピラリタイプの
ボンディングツ−ル、６は切断部、７はバンプ、８は端
面が平坦な治具、９は超音波、１０は第２の金属ワイヤ
（配線リード用ワイヤ）、１１はウェッジボンディング
ツ−ルである。
端子、２は端子基板、３は第１の金属ワイヤ（バンプ形
成用ワイヤ）、４はボ−ル部、５はキャピラリタイプの
ボンディングツ−ル、６は切断部、７はバンプ、８は端
面が平坦な治具、９は超音波、１０は第２の金属ワイヤ
（配線リード用ワイヤ）、１１はウェッジボンディング
ツ−ルである。
【００３３】そして、端子基板２は、接続端子１の下地
になるもので、接続端子１と端子基板２とによってボン
ディング領域が構成される。第１の金属ワイヤ３は、ボ
ンディングツ−ル５の細孔部に挿通保持され、第１の金
属ワイヤ３の先端を加熱することにより、そこにボ−ル
部４が形成される。切断部６は、第１の金属ワイヤ３と
ボ−ル部４との間に設けられるもので、端面が平坦な治
具８は、ボ−ル部４を押圧することにより表面の平坦な
バンプ７を形成させる。ウェッジボンディングツ−ル１
１は、先端に滑り止め加工が施され、バンプ７内に第２
の金属ワイヤ１０を埋め込ませる。超音波９は、端面が
平坦な治具８がボ−ル部４を押圧する際及びウェッジボ
ンディングツ−ル１１がバンプ７を押圧する際に、ボ−
ル部４及びバンプ７に加えられる。
になるもので、接続端子１と端子基板２とによってボン
ディング領域が構成される。第１の金属ワイヤ３は、ボ
ンディングツ−ル５の細孔部に挿通保持され、第１の金
属ワイヤ３の先端を加熱することにより、そこにボ−ル
部４が形成される。切断部６は、第１の金属ワイヤ３と
ボ−ル部４との間に設けられるもので、端面が平坦な治
具８は、ボ−ル部４を押圧することにより表面の平坦な
バンプ７を形成させる。ウェッジボンディングツ−ル１
１は、先端に滑り止め加工が施され、バンプ７内に第２
の金属ワイヤ１０を埋め込ませる。超音波９は、端面が
平坦な治具８がボ−ル部４を押圧する際及びウェッジボ
ンディングツ−ル１１がバンプ７を押圧する際に、ボ−
ル部４及びバンプ７に加えられる。
【００３４】前記構成における第１の実施例に係わるボ
ンディング方法は、以下の各工程を経て、所定のボンデ
ィングが行われる。
ンディング方法は、以下の各工程を経て、所定のボンデ
ィングが行われる。
【００３５】始めに、図１（ａ）に示されるように、端
子基板２に設けられた接続端子１上に、ボンディングツ
−ル５の細孔部に挿通保持した第１の金属ワイヤ（バン
プ形成用ワイヤ）３の先端部を加熱し、その加熱によっ
て形成したボ−ル部４を載置させ、このボ−ル部４を接
続端子１に熱圧着させるか、あるいは超音波併用熱圧着
させることにより、接続端子１上に圧着固定する。この
場合、第１の金属ワイヤ３の材質は、前記接続端子１の
導電材質及び第２の金属ワイヤ（配線リード用ワイヤ）
１０の材質の硬度に比べ、ほぼ等しいかあるいは低い硬
度を有するものが選択され、また、接続端子１上に圧着
固定されるボ−ル部４は、既知のこの種のワイヤボンデ
ィングによって圧着固定されるボール部に比べて大きな
径になるように形成される。
子基板２に設けられた接続端子１上に、ボンディングツ
−ル５の細孔部に挿通保持した第１の金属ワイヤ（バン
プ形成用ワイヤ）３の先端部を加熱し、その加熱によっ
て形成したボ−ル部４を載置させ、このボ−ル部４を接
続端子１に熱圧着させるか、あるいは超音波併用熱圧着
させることにより、接続端子１上に圧着固定する。この
場合、第１の金属ワイヤ３の材質は、前記接続端子１の
導電材質及び第２の金属ワイヤ（配線リード用ワイヤ）
１０の材質の硬度に比べ、ほぼ等しいかあるいは低い硬
度を有するものが選択され、また、接続端子１上に圧着
固定されるボ−ル部４は、既知のこの種のワイヤボンデ
ィングによって圧着固定されるボール部に比べて大きな
径になるように形成される。
【００３６】次に、図１（ｂ）に示されるように、ボン
ディングツ−ル５とともに第１の金属ワイヤ３を上側に
引き上げ、第１の金属ワイヤ３を強度的に弱いボ−ル部
４の付け根付近（切断部６）において破断させ、接続端
子１上に切断部６を有するボ−ル部４を圧着残留させ
る。
ディングツ−ル５とともに第１の金属ワイヤ３を上側に
引き上げ、第１の金属ワイヤ３を強度的に弱いボ−ル部
４の付け根付近（切断部６）において破断させ、接続端
子１上に切断部６を有するボ−ル部４を圧着残留させ
る。
【００３７】続いて、図１（ｃ）に示されるように、下
部端面の平坦な治具８を用いて、切断部６を有するボ−
ル部４を上面から押圧し、平坦な表面のバンプ７になる
ように変形させる。このボ−ル部４の押圧時に、ボール
部４に超音波９及び／または熱を加えると、少ない押圧
荷重により平坦な表面のバンプ７を形成することができ
る。すなわち、かかる超音波９及び／または熱の印加を
併用した押圧を行えば、バンプ７に低硬度の材質を採用
したことと相俟って、端子基板２に対する応力が低減さ
れ、端子基板２の損傷を少なくできる。なお、この場合
においても、前記バンプ７は、既知のこの種のワイヤボ
ンディングによって形成されるバンプに比べて大きな径
を有し、かつ、第２の金属ワイヤ（配線リード用ワイ
ヤ）１０の直径よりも大きな厚みを有するような形状に
形成している。
部端面の平坦な治具８を用いて、切断部６を有するボ−
ル部４を上面から押圧し、平坦な表面のバンプ７になる
ように変形させる。このボ−ル部４の押圧時に、ボール
部４に超音波９及び／または熱を加えると、少ない押圧
荷重により平坦な表面のバンプ７を形成することができ
る。すなわち、かかる超音波９及び／または熱の印加を
併用した押圧を行えば、バンプ７に低硬度の材質を採用
したことと相俟って、端子基板２に対する応力が低減さ
れ、端子基板２の損傷を少なくできる。なお、この場合
においても、前記バンプ７は、既知のこの種のワイヤボ
ンディングによって形成されるバンプに比べて大きな径
を有し、かつ、第２の金属ワイヤ（配線リード用ワイ
ヤ）１０の直径よりも大きな厚みを有するような形状に
形成している。
【００３８】次いで、図１（ｄ）及び（ｅ）に示される
ように、平坦な表面のバンプ７の上側に第２の金属ワイ
ヤ（配線リード用ワイヤ）１０のボンディング部を載置
させ、その載置した第２の金属ワイヤ１０のボンディン
グ部の上に、端面に滑り防止処理を施したウェッジボン
ディングツ−ル１１を押し当て、同時に常温状態で超音
波９を印加しつつ、第２の金属ワイヤ１０のボンディン
グ部をバンプ７内に押し込む。この結果、ボンディング
後には、第２の金属ワイヤ１０は、それよりも軟らかな
バンプ７内に埋め込まれ、第２の金属ワイヤ１０が殆ん
ど変形されない状態でバンプ７との間に十分な接合面積
を持って結合され、接続端子１上にバンプ７を介した第
２の金属ワイヤ１０のボンディングが行われるものであ
る。
ように、平坦な表面のバンプ７の上側に第２の金属ワイ
ヤ（配線リード用ワイヤ）１０のボンディング部を載置
させ、その載置した第２の金属ワイヤ１０のボンディン
グ部の上に、端面に滑り防止処理を施したウェッジボン
ディングツ−ル１１を押し当て、同時に常温状態で超音
波９を印加しつつ、第２の金属ワイヤ１０のボンディン
グ部をバンプ７内に押し込む。この結果、ボンディング
後には、第２の金属ワイヤ１０は、それよりも軟らかな
バンプ７内に埋め込まれ、第２の金属ワイヤ１０が殆ん
ど変形されない状態でバンプ７との間に十分な接合面積
を持って結合され、接続端子１上にバンプ７を介した第
２の金属ワイヤ１０のボンディングが行われるものであ
る。
【００３９】前記ボンディング方法により得られたボン
ディング構造は、端子基板２の破損を殆んど生じない状
態で、接続端子１上に大径で、厚みの厚いバンプ７が圧
着固定されたもので、しかも、図１（ｅ）に示されるよ
うに、大径で、厚みの厚いバンプ７中に第２の金属ワイ
ヤ１０のボンディング部の殆んど全体が埋め込まれたも
のになっている。
ディング構造は、端子基板２の破損を殆んど生じない状
態で、接続端子１上に大径で、厚みの厚いバンプ７が圧
着固定されたもので、しかも、図１（ｅ）に示されるよ
うに、大径で、厚みの厚いバンプ７中に第２の金属ワイ
ヤ１０のボンディング部の殆んど全体が埋め込まれたも
のになっている。
【００４０】ところで、本実施例のボンディング方法及
びボンディング構造においては、接続端子１、第１の金
属ワイヤ３（バンプ７）、第２の金属ワイヤ１０に用い
られる各材質としては、次に述べるような組合せのもの
を選択することが好ましい。
びボンディング構造においては、接続端子１、第１の金
属ワイヤ３（バンプ７）、第２の金属ワイヤ１０に用い
られる各材質としては、次に述べるような組合せのもの
を選択することが好ましい。
【００４１】ただし、これらの組合せは、本発明を実施
する場合における好適な材質の組合せを示すものではあ
るが、本発明は、それら組合せに用いられる材質ものに
限定されるものではなく、各材質間に特性の変更を生じ
ない限り、他の材質を用いた組合せを採用できることは
勿論である。
する場合における好適な材質の組合せを示すものではあ
るが、本発明は、それら組合せに用いられる材質ものに
限定されるものではなく、各材質間に特性の変更を生じ
ない限り、他の材質を用いた組合せを採用できることは
勿論である。
【００４２】まず、第１の組合せは、接続端子１の材質
がアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）系
合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の材
質としてアルミニウム（Ａｌ）よりも硬度の低い純金
（Ａｕ）を選択する。次に、第２の組合せは、接続端子
１の導電材質が金（Ａｕ）または金（Ａｕ）系合金であ
るとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の材質として
金（Ａｕ）よりも硬度の低い純アルミニウム（Ａｌ）を
選択する。続く、第３の組合せは、接続端子１の材質が
銅（Ｃｕ）系または金（Ａｕ）系の金属あるいはそれら
の合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の
材質としてチタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、鉛（Ｐｄ）、ニッケル
（Ｎｉ）のいずれかをベ−スとした金属あるいはそれら
の合金を選択し、第２の金属ワイヤ１０の材質としてア
ルミニウム（Ａｌ）を選択する。さらに、第４の組合せ
は、接続端子１の材質がアルミニウム（Ａｌ）系の金属
あるいはその合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バ
ンプ７）の材質としてアルミニウム（Ａｌ）と金属間化
合物を形成しない金属あるいは２００℃以下の温度下で
の２０００時間の保持時間により形成される金属間化合
物の厚さが０．５μｍ以下である金属、例えば、錫（Ｓ
ｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、あるいは、アルミニウム
（Ａｌ）化合物の成長速度が遅いチタン（Ｔｉ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、鉛
（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかをベ−スとする
金属あるいはそれらの合金のいずれかを選択し、第２の
金属ワイヤ１０として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃ
ｕ）のいずれかを選択する。続いで、第５の組合せは、
接続端子１の材質がアルミニウム（Ａｌ）系の金属ある
いはその合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ
７）の材質としてアルミニウム（Ａｌ）あるいは金（Ａ
ｕ）よりも降伏強度もしくはヤング率が低い金属または
その合金、例えば、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれかを
選択し、第２の金属ワイヤ１０としてアルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）のいずれかを選択する。
がアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）系
合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の材
質としてアルミニウム（Ａｌ）よりも硬度の低い純金
（Ａｕ）を選択する。次に、第２の組合せは、接続端子
１の導電材質が金（Ａｕ）または金（Ａｕ）系合金であ
るとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の材質として
金（Ａｕ）よりも硬度の低い純アルミニウム（Ａｌ）を
選択する。続く、第３の組合せは、接続端子１の材質が
銅（Ｃｕ）系または金（Ａｕ）系の金属あるいはそれら
の合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ７）の
材質としてチタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル
（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、鉛（Ｐｄ）、ニッケル
（Ｎｉ）のいずれかをベ−スとした金属あるいはそれら
の合金を選択し、第２の金属ワイヤ１０の材質としてア
ルミニウム（Ａｌ）を選択する。さらに、第４の組合せ
は、接続端子１の材質がアルミニウム（Ａｌ）系の金属
あるいはその合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バ
ンプ７）の材質としてアルミニウム（Ａｌ）と金属間化
合物を形成しない金属あるいは２００℃以下の温度下で
の２０００時間の保持時間により形成される金属間化合
物の厚さが０．５μｍ以下である金属、例えば、錫（Ｓ
ｎ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、あるいは、アルミニウム
（Ａｌ）化合物の成長速度が遅いチタン（Ｔｉ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、鉛
（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかをベ−スとする
金属あるいはそれらの合金のいずれかを選択し、第２の
金属ワイヤ１０として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃ
ｕ）のいずれかを選択する。続いで、第５の組合せは、
接続端子１の材質がアルミニウム（Ａｌ）系の金属ある
いはその合金であるとき、第１の金属ワイヤ３（バンプ
７）の材質としてアルミニウム（Ａｌ）あるいは金（Ａ
ｕ）よりも降伏強度もしくはヤング率が低い金属または
その合金、例えば、錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれかを
選択し、第２の金属ワイヤ１０としてアルミニウム（Ａ
ｌ）、金（Ａｕ）のいずれかを選択する。
【００４３】かかる本実施例のボンディング方法によれ
ば、次に挙げるような幾つかの特有な作用効果が期待で
きるものである。
ば、次に挙げるような幾つかの特有な作用効果が期待で
きるものである。
【００４４】．バンプ７の材質として、第２の金属ワ
イヤ１０に等しいかそれよりも低い硬度のものを選んで
いるので、ボ−ル部４の押圧により形成されるバンプ７
は、肉厚が数１０乃至数１００μｍのものを容易に形成
することができる。そして、バンプ７の材質も、ワイヤ
加工できる金属であり、かつ、前述の特性を有するもの
であれば種々のものが選択でき、接続端子１の形成材質
に対する、バンプ７の材質と第２の金属ワイヤ１０の材
質の選択も、同様に種々のものの選択が可能になる。
イヤ１０に等しいかそれよりも低い硬度のものを選んで
いるので、ボ−ル部４の押圧により形成されるバンプ７
は、肉厚が数１０乃至数１００μｍのものを容易に形成
することができる。そして、バンプ７の材質も、ワイヤ
加工できる金属であり、かつ、前述の特性を有するもの
であれば種々のものが選択でき、接続端子１の形成材質
に対する、バンプ７の材質と第２の金属ワイヤ１０の材
質の選択も、同様に種々のものの選択が可能になる。
【００４５】．バンプ７と第２の金属ワイヤ１０との
接合には、常温による超音波加圧ボンディングを利用し
ているので、バンプ７の変形によって、第２の金属ワイ
ヤ１０がバンプ７内に埋め込まれるように接合され、第
２の金属ワイヤ１０を変形させずに、バンプ７との接触
面積を増大させることができる。また、バンプ７の変形
が大きいため、バンプ７側の清浄面を確実かつ容易に得
ることができ、第２の金属ワイヤ１０の変形が小さい状
態で、バンプ７との接合率を大きくできる。
接合には、常温による超音波加圧ボンディングを利用し
ているので、バンプ７の変形によって、第２の金属ワイ
ヤ１０がバンプ７内に埋め込まれるように接合され、第
２の金属ワイヤ１０を変形させずに、バンプ７との接触
面積を増大させることができる。また、バンプ７の変形
が大きいため、バンプ７側の清浄面を確実かつ容易に得
ることができ、第２の金属ワイヤ１０の変形が小さい状
態で、バンプ７との接合率を大きくできる。
【００４６】．ボ−ル部４の押圧によって形成される
バンプ７は、大径、かつ、厚肉状態に形成されるもので
あるため、端子基板２に加わる集中荷重が軽減され、超
音波振動によって発生する歪もバンプ７内で分散緩和さ
れて、端子基板２に加わる応力が小さくなり、端子基板
２の損傷を低減できる。
バンプ７は、大径、かつ、厚肉状態に形成されるもので
あるため、端子基板２に加わる集中荷重が軽減され、超
音波振動によって発生する歪もバンプ７内で分散緩和さ
れて、端子基板２に加わる応力が小さくなり、端子基板
２の損傷を低減できる。
【００４７】．バンプ７の材質として、第２の金属ワ
イヤ１０（配線リード用金属ワイヤで、例えば、アルミ
ニウム（Ａｌ）からなる）との間で脆い金属間化合物を
形成しない金属、例えば、錫（Ｓｎ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）等を選択し、このアルミニウム（Ａｌ）からな
る第２の金属ワイヤ１０のボンディング前に、前記金属
のバンプ７をボ−ルボンディング手段により形成させれ
ば、ボ−ルボンディング手段によるバンプ７の形成は、
既知の製造設備がそのまま用いられ、コストアップを最
小限に留めた状態で、異種金属接合界面に成長する脆い
金属間化合物に基づく接合部の強度低下が防げる。
イヤ１０（配線リード用金属ワイヤで、例えば、アルミ
ニウム（Ａｌ）からなる）との間で脆い金属間化合物を
形成しない金属、例えば、錫（Ｓｎ）、ゲルマニウム
（Ｇｅ）等を選択し、このアルミニウム（Ａｌ）からな
る第２の金属ワイヤ１０のボンディング前に、前記金属
のバンプ７をボ−ルボンディング手段により形成させれ
ば、ボ−ルボンディング手段によるバンプ７の形成は、
既知の製造設備がそのまま用いられ、コストアップを最
小限に留めた状態で、異種金属接合界面に成長する脆い
金属間化合物に基づく接合部の強度低下が防げる。
【００４８】．バンプ７の材質として、材料入手直後
の表面が清浄な酸化しない金（Ａｕ）を選び、その金
（Ａｕ）のバンプ７を形成した後に、迅速に第２の金属
ワイヤ１０をボンディングさせれば、長期保管を行った
ものまたははんだ付け等の組立て工程を経たものと同様
のプロセスを用いて、接合部の接合不良を生じないボン
ディングが可能になり、その上に、前述のように厚肉状
態に形成したバンプ７に第２の金属ワイヤ１０をボンデ
ィングしているので、バンプ７の変形が大きく、それに
よりバンプ７の表面の汚れや酸化膜等が除去されて、簡
単かつ確実に清浄面が得られる機能と相俟って、接合部
における接合不良の発生を防止できる。
の表面が清浄な酸化しない金（Ａｕ）を選び、その金
（Ａｕ）のバンプ７を形成した後に、迅速に第２の金属
ワイヤ１０をボンディングさせれば、長期保管を行った
ものまたははんだ付け等の組立て工程を経たものと同様
のプロセスを用いて、接合部の接合不良を生じないボン
ディングが可能になり、その上に、前述のように厚肉状
態に形成したバンプ７に第２の金属ワイヤ１０をボンデ
ィングしているので、バンプ７の変形が大きく、それに
よりバンプ７の表面の汚れや酸化膜等が除去されて、簡
単かつ確実に清浄面が得られる機能と相俟って、接合部
における接合不良の発生を防止できる。
【００４９】．バンプ７の材質として、熱膨張係数が
接続端子１の形成材質と第２の金属ワイヤ１０の形成材
質との中間の金属を選択すれば、接続端子１と第２の金
属ワイヤ１０との間に生じる大きな熱歪は、バンプ７に
より緩和されることになる。また、接続端子１とバンプ
７との間の接合部の接合面形状を真円に近い形状にすれ
ば、最短の接合部長により、最大の接合面積が得られ、
接合欠陥が少ない状態で接合部の疲労寿命を延ばすこと
ができ、かつ、バンプ７と第２の金属ワイヤ１０との間
に発生する熱疲労破壊が防げる。
接続端子１の形成材質と第２の金属ワイヤ１０の形成材
質との中間の金属を選択すれば、接続端子１と第２の金
属ワイヤ１０との間に生じる大きな熱歪は、バンプ７に
より緩和されることになる。また、接続端子１とバンプ
７との間の接合部の接合面形状を真円に近い形状にすれ
ば、最短の接合部長により、最大の接合面積が得られ、
接合欠陥が少ない状態で接合部の疲労寿命を延ばすこと
ができ、かつ、バンプ７と第２の金属ワイヤ１０との間
に発生する熱疲労破壊が防げる。
【００５０】一方、本実施例によるボンディング構造に
よっても、次に挙げるような特有な作用効果が期待でき
るものである。
よっても、次に挙げるような特有な作用効果が期待でき
るものである。
【００５１】．バンプ７の材質として、接続端子１の
導電材質及び第２の金属ワイヤ１０の材質の硬度に等し
いかそれよりも低い硬度を有するものを選んでおり、か
つ、第２の金属ワイヤ１０がバンプ７に埋め込まれるよ
うな状態で接合されているので、前記ボンディング方法
で述べたと同様に、第２の金属ワイヤ１０の変形がな
く、バンプ７との接触面積が増大したボンディング構造
が得られる。
導電材質及び第２の金属ワイヤ１０の材質の硬度に等し
いかそれよりも低い硬度を有するものを選んでおり、か
つ、第２の金属ワイヤ１０がバンプ７に埋め込まれるよ
うな状態で接合されているので、前記ボンディング方法
で述べたと同様に、第２の金属ワイヤ１０の変形がな
く、バンプ７との接触面積が増大したボンディング構造
が得られる。
【００５２】．バンプ７の大きな変形により、バンプ
７側に清浄面を得た状態で、バンプ７と第２の金属ワイ
ヤ１０との間の接合部の接合率の大きなボンディング構
造が得られる。
７側に清浄面を得た状態で、バンプ７と第２の金属ワイ
ヤ１０との間の接合部の接合率の大きなボンディング構
造が得られる。
【００５３】．バンプ７を厚肉状態に形成したことに
より、ボンディング時に生じる端子基板２の損傷を低減
させボンディング構造が得られる。
より、ボンディング時に生じる端子基板２の損傷を低減
させボンディング構造が得られる。
【００５４】次に、図２は、図１に図示されたボンディ
ング方法を、薄膜磁気ヘッドの信号用リ−ド線の接続に
適用した際の接続状態を示す斜視図である。
ング方法を、薄膜磁気ヘッドの信号用リ−ド線の接続に
適用した際の接続状態を示す斜視図である。
【００５５】図２において、１２はセラミック製のスラ
イダ−、１３は薄膜プロセスで形成した磁気センサ−、
１４−１は第１の信号端子、１４−２は第２の信号端
子、１４−３は第３の信号端子、１４−４は第４の信号
端子、１５−１は第１の信号端子１４−１に形成された
第１のバンプ、１５−２は第２の信号端子１４−２に形
成された第２のバンプ、１５−３は第３の信号端子１４
−３に形成された第３のバンプ、１５−４は第４の信号
端子１４−４に形成された第４のバンプ、１６−１は第
１の信号端子１４−１に取付けられる第１の被覆リ−ド
線、１６−２は第２の信号端子１４−２に取付けられる
第２の被覆リ−ド線、１７−１は第１の被覆リ−ド線１
６−１の内部導体、１７−２は第２の被覆リ−ド線１６
−２の内部導体、１８−１は第１の被覆リ−ド線１６−
１の被覆、１８−２は第２の被覆リ−ド線１６−２の被
覆である。
イダ−、１３は薄膜プロセスで形成した磁気センサ−、
１４−１は第１の信号端子、１４−２は第２の信号端
子、１４−３は第３の信号端子、１４−４は第４の信号
端子、１５−１は第１の信号端子１４−１に形成された
第１のバンプ、１５−２は第２の信号端子１４−２に形
成された第２のバンプ、１５−３は第３の信号端子１４
−３に形成された第３のバンプ、１５−４は第４の信号
端子１４−４に形成された第４のバンプ、１６−１は第
１の信号端子１４−１に取付けられる第１の被覆リ−ド
線、１６−２は第２の信号端子１４−２に取付けられる
第２の被覆リ−ド線、１７−１は第１の被覆リ−ド線１
６−１の内部導体、１７−２は第２の被覆リ−ド線１６
−２の内部導体、１８−１は第１の被覆リ−ド線１６−
１の被覆、１８−２は第２の被覆リ−ド線１６−２の被
覆である。
【００５６】そして、スライダ−１２の上側には、第１
乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４が並置され、
第２の信号端子１４−２と第３の信号端子１４−３との
間に磁気センサ−１３が配置されている。この場合、第
１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４は、薄膜プ
ロセスによって形成された金属の多層膜からなり、最表
面に金（Ａｕ）の膜が設けられる。第１乃至第４の信号
端子１４−１乃至１４−４上には、それぞれ第１乃至第
４のバンプ１５−１乃至１５−４が固着され、第１のバ
ンプ１５−１及び第２のバンプ１５−２上に、それぞれ
第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド線１
６−２の各内部導体１７−１、１７−２が接合されてい
る。
乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４が並置され、
第２の信号端子１４−２と第３の信号端子１４−３との
間に磁気センサ−１３が配置されている。この場合、第
１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４は、薄膜プ
ロセスによって形成された金属の多層膜からなり、最表
面に金（Ａｕ）の膜が設けられる。第１乃至第４の信号
端子１４−１乃至１４−４上には、それぞれ第１乃至第
４のバンプ１５−１乃至１５−４が固着され、第１のバ
ンプ１５−１及び第２のバンプ１５−２上に、それぞれ
第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド線１
６−２の各内部導体１７−１、１７−２が接合されてい
る。
【００５７】前記構成において、薄膜磁気ヘッドに信号
用リ−ド線を接続する際の順序は、次のとおりである。
用リ−ド線を接続する際の順序は、次のとおりである。
【００５８】始めに、ボンディングツ−ル（図示なし）
に金（Ａｕ）からなる第１の金属ワイヤを装着させ、第
１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４の上に、１
００℃以下の低温度で各別にボ−ルボンディングを行
い、それぞれボール部を形成固着させる。次いで、ボン
ディングツ−ルとともに第１の金属ワイヤを引き上げ、
第１の金属ワイヤからボール部を切断除去し、第１乃至
第４のバンプ１５−１乃至１５−４を形成させる。この
ボンディングに当って、第１乃至第４の信号端子１４−
１乃至１４−４の接合面を、レ−ザ、プラズマ、イオン
ビ−ムのいずれかを用いるか、あるいは機械的な手段を
用いるかしたクリ−ニングを行い、その後で、ボ−ル部
に超音波を加えながら荷重を加え、ボ−ル部を第１乃至
第４の信号端子１４−１乃至１４−４の接合面に接合さ
せている。なお、ボ−ル部の寸法は、接合された後の第
１乃至第４のバンプ１５−１乃至１５−４の直径が対応
する第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４上に
収まるぎりぎりの大きさになるように設定する。続い
て、第１乃至第４のバンプ１５−１乃至１５−４の上
に、第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド
線１６−２の各被覆１８−１、１８−２を除去すること
により露出させた内部導体１７−１、１７−２を、位置
決めした後横向きなるように載置させ、この内部導体１
７−１、１７−２の上からウェッジボンディングツ−ル
を所定の荷重で押し付け、常温下において超音波を加え
ながら第１及び第２のバンプ１５−１、１５−２と内部
導体１７−１、１７−２とを接合したものである。
に金（Ａｕ）からなる第１の金属ワイヤを装着させ、第
１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４の上に、１
００℃以下の低温度で各別にボ−ルボンディングを行
い、それぞれボール部を形成固着させる。次いで、ボン
ディングツ−ルとともに第１の金属ワイヤを引き上げ、
第１の金属ワイヤからボール部を切断除去し、第１乃至
第４のバンプ１５−１乃至１５−４を形成させる。この
ボンディングに当って、第１乃至第４の信号端子１４−
１乃至１４−４の接合面を、レ−ザ、プラズマ、イオン
ビ−ムのいずれかを用いるか、あるいは機械的な手段を
用いるかしたクリ−ニングを行い、その後で、ボ−ル部
に超音波を加えながら荷重を加え、ボ−ル部を第１乃至
第４の信号端子１４−１乃至１４−４の接合面に接合さ
せている。なお、ボ−ル部の寸法は、接合された後の第
１乃至第４のバンプ１５−１乃至１５−４の直径が対応
する第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４上に
収まるぎりぎりの大きさになるように設定する。続い
て、第１乃至第４のバンプ１５−１乃至１５−４の上
に、第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド
線１６−２の各被覆１８−１、１８−２を除去すること
により露出させた内部導体１７−１、１７−２を、位置
決めした後横向きなるように載置させ、この内部導体１
７−１、１７−２の上からウェッジボンディングツ−ル
を所定の荷重で押し付け、常温下において超音波を加え
ながら第１及び第２のバンプ１５−１、１５−２と内部
導体１７−１、１７−２とを接合したものである。
【００５９】本例のボンディング方法によれば、初期時
に、第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４に予
め最適な条件でボ−ルボンドによる第１乃至第４のバン
プ１５−１乃至１５−４を形成しているので、第１乃至
第４のバンプ１５−１乃至１５−４を形成する際の接合
ダメ−ジを防ぎながら、第１乃至第４のバンプ１５−１
乃至１５−４と第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１
４−４との接合強度を十分高くすることができ、数１０
μｍ程度の厚さの金（Ａｕ）の第１乃至第４のバンプ１
５−１乃至１５−４を低コストの量産プロセスにより簡
単に形成することができる。
に、第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１４−４に予
め最適な条件でボ−ルボンドによる第１乃至第４のバン
プ１５−１乃至１５−４を形成しているので、第１乃至
第４のバンプ１５−１乃至１５−４を形成する際の接合
ダメ−ジを防ぎながら、第１乃至第４のバンプ１５−１
乃至１５−４と第１乃至第４の信号端子１４−１乃至１
４−４との接合強度を十分高くすることができ、数１０
μｍ程度の厚さの金（Ａｕ）の第１乃至第４のバンプ１
５−１乃至１５−４を低コストの量産プロセスにより簡
単に形成することができる。
【００６０】また、本例のボンディング方法によれば、
これら第１及び第２のバンプ１５−１、１５−２の上
に、第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド
線１６−２の内部導体１７−１、１７−２をウェッジボ
ンディングしているので、第１及び第２のバンプ１５−
１、１５−２を大きく変形させ、内部導体１７−１、１
７−２の変形を小さくした状態で接合でき、内部導体１
７−１、１７−２のネック強度の低下を防ぐことが可能
になる。
これら第１及び第２のバンプ１５−１、１５−２の上
に、第１の被覆リ−ド線１６−１及び第２の被覆リ−ド
線１６−２の内部導体１７−１、１７−２をウェッジボ
ンディングしているので、第１及び第２のバンプ１５−
１、１５−２を大きく変形させ、内部導体１７−１、１
７−２の変形を小さくした状態で接合でき、内部導体１
７−１、１７−２のネック強度の低下を防ぐことが可能
になる。
【００６１】一般には、薄膜磁気ヘッドに用いるリ−ド
は、線径が５０μｍ以下、とりわけ３０乃至２０μｍと
細くなる傾向にあるが、本例のボンディング方法を用い
れば、前記接合強度をワイヤ強度の８０％以上に引き上
げることが可能になり、組立て時のハンドリングによる
断線を低減させ、組立て時の歩留まりの大幅な向上を図
ることが可能になる。
は、線径が５０μｍ以下、とりわけ３０乃至２０μｍと
細くなる傾向にあるが、本例のボンディング方法を用い
れば、前記接合強度をワイヤ強度の８０％以上に引き上
げることが可能になり、組立て時のハンドリングによる
断線を低減させ、組立て時の歩留まりの大幅な向上を図
ることが可能になる。
【００６２】続いて、図３（ａ）乃至（ｆ）は、本発明
に係わるボンディング方法の第２の実施例を示す工程図
であって、半導体チップに対するリードワイヤの接続に
適用した例を示しているものである。
に係わるボンディング方法の第２の実施例を示す工程図
であって、半導体チップに対するリードワイヤの接続に
適用した例を示しているものである。
【００６３】図３（ａ）乃至（ｆ）において、１９は集
光レンズ、２０はレーザビーム、２１は第２の金属ワイ
ヤ、２２は第２のボール部、２３はボンディングツー
ル、２４は第２のバンプであり、その他、図１（ａ）乃
至（ｅ）に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符
号を付けている。
光レンズ、２０はレーザビーム、２１は第２の金属ワイ
ヤ、２２は第２のボール部、２３はボンディングツー
ル、２４は第２のバンプであり、その他、図１（ａ）乃
至（ｅ）に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符
号を付けている。
【００６４】そして、レーザビーム２０は、集光レンズ
１９により集束され、バンプ７の接合面（上面）に照射
される。第２の金属ワイヤ２１は、ボンディングツ−ル
２３の細孔部に挿通保持され、第２の金属ワイヤ２１の
先端を加熱することにより、そこに第２のボ−ル部２２
が形成される。このボ−ル部２２は、ボンディングツ−
ル２３の端面の押圧によって、第２のバンプ２４に変形
される。この場合、バンプ７の材質は、接続端子１の導
電材質との間で脆い金属間化合物を形成しない金属ある
いはその形成が遅い金属、具体的には、自動車用ＩＣに
おける安全率の基準である１７５℃以下の温度下で２０
００時間の保持時間を経ても金属間化合物の厚さが０．
５μｍ以下である金属を選択するようにしている。
１９により集束され、バンプ７の接合面（上面）に照射
される。第２の金属ワイヤ２１は、ボンディングツ−ル
２３の細孔部に挿通保持され、第２の金属ワイヤ２１の
先端を加熱することにより、そこに第２のボ−ル部２２
が形成される。このボ−ル部２２は、ボンディングツ−
ル２３の端面の押圧によって、第２のバンプ２４に変形
される。この場合、バンプ７の材質は、接続端子１の導
電材質との間で脆い金属間化合物を形成しない金属ある
いはその形成が遅い金属、具体的には、自動車用ＩＣに
おける安全率の基準である１７５℃以下の温度下で２０
００時間の保持時間を経ても金属間化合物の厚さが０．
５μｍ以下である金属を選択するようにしている。
【００６５】前記構成による第２の実施例に係わるボン
ディング方法は、以下の各工程を経て、所定のボンディ
ングが行われる。
ディング方法は、以下の各工程を経て、所定のボンディ
ングが行われる。
【００６６】始めに、図３（ａ）に示されるように、端
子基板２に設けた接続端子１上に、ボンディングツ−ル
５の細孔部に挿通保持した第１の金属ワイヤ３の先端部
を加熱し、その加熱によって形成したボ−ル部４を載置
させ、このボ−ル部４を接続端子１に熱圧着させるか、
あるいは超音波併用熱圧着させることにより、接続端子
１上に圧着固定する。この場合、端子基板２がアルミニ
ウム（Ａｌ）で構成されているときには、第１の金属ワ
イヤ３の材質は、アルミニウム（Ａｌ）と金属間化合物
を形成しない錫（Ｓｎ）合金もしくは２５０℃以下の温
度で金属間化合物の形成が遅いプラチナ（Ｐｔ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）もしくはニオブ（Ｎｂ）等が選択され、第
２の金属ワイヤ２１の材質は、金（Ａｕ）が選択され
る。
子基板２に設けた接続端子１上に、ボンディングツ−ル
５の細孔部に挿通保持した第１の金属ワイヤ３の先端部
を加熱し、その加熱によって形成したボ−ル部４を載置
させ、このボ−ル部４を接続端子１に熱圧着させるか、
あるいは超音波併用熱圧着させることにより、接続端子
１上に圧着固定する。この場合、端子基板２がアルミニ
ウム（Ａｌ）で構成されているときには、第１の金属ワ
イヤ３の材質は、アルミニウム（Ａｌ）と金属間化合物
を形成しない錫（Ｓｎ）合金もしくは２５０℃以下の温
度で金属間化合物の形成が遅いプラチナ（Ｐｔ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）もしくはニオブ（Ｎｂ）等が選択され、第
２の金属ワイヤ２１の材質は、金（Ａｕ）が選択され
る。
【００６７】次に、図３（ｂ）に示されるように、ボン
ディングツ−ル５とともに第１の金属ワイヤ３を上側に
引き上げ、第１の金属ワイヤ３を強度的に弱いボ−ル部
４の付け根付近（切断部６）において破断させ、接続端
子１上に切断部６を有するボ−ル部４を圧着残留させ
る。
ディングツ−ル５とともに第１の金属ワイヤ３を上側に
引き上げ、第１の金属ワイヤ３を強度的に弱いボ−ル部
４の付け根付近（切断部６）において破断させ、接続端
子１上に切断部６を有するボ−ル部４を圧着残留させ
る。
【００６８】続いて、図３（ｃ）に示されるように、下
部端面の平坦な治具８を用いて、切断部６を有するボ−
ル部４を上面から押圧し、同時にボ−ル部４に超音波９
を加えて平坦な接合面を持つ（第１の）バンプ７になる
ように変形させる。
部端面の平坦な治具８を用いて、切断部６を有するボ−
ル部４を上面から押圧し、同時にボ−ル部４に超音波９
を加えて平坦な接合面を持つ（第１の）バンプ７になる
ように変形させる。
【００６９】次いで、図３（ｄ）に示されるように、
（第１の）バンプ７の平坦な接合面に、集光レンズ１９
により集束されたレーザビーム２０を照射し、その平坦
な接合面をクリーニングして清浄化する。この際のクリ
−ニングとして、レーザビーム２０照射に代えて、プラ
ズマ照射、イオン照射または機械的研削等の手段を用い
てもよい。
（第１の）バンプ７の平坦な接合面に、集光レンズ１９
により集束されたレーザビーム２０を照射し、その平坦
な接合面をクリーニングして清浄化する。この際のクリ
−ニングとして、レーザビーム２０照射に代えて、プラ
ズマ照射、イオン照射または機械的研削等の手段を用い
てもよい。
【００７０】次に、図３（ｅ）に示されるように、ボン
ディングツ−ル２３の細孔部に挿通保持した第２の金属
ワイヤ２１、例えば、金（Ａｕ）のワイヤの先端部を加
熱し、その加熱によって形成した第２のボ−ル部２２を
（第１の）バンプ７の平坦な接合面上に載置させる。
ディングツ−ル２３の細孔部に挿通保持した第２の金属
ワイヤ２１、例えば、金（Ａｕ）のワイヤの先端部を加
熱し、その加熱によって形成した第２のボ−ル部２２を
（第１の）バンプ７の平坦な接合面上に載置させる。
【００７１】続いて、図３（ｆ）に示されるように、ボ
ンディングツ−ル２３の端面の平坦部を用い、第２のボ
−ル部２２を第２のバンプ２４に変換した後で、この第
２のボ−ル部２２を前記平坦な接合面に熱圧着させるか
あるいは超音波併用熱圧着させ、前記平坦な接合面上に
圧着固定する。
ンディングツ−ル２３の端面の平坦部を用い、第２のボ
−ル部２２を第２のバンプ２４に変換した後で、この第
２のボ−ル部２２を前記平坦な接合面に熱圧着させるか
あるいは超音波併用熱圧着させ、前記平坦な接合面上に
圧着固定する。
【００７２】この第２の実施例は、半導体チップにおけ
るボンディング手段に用いて好適なものであるが、勿
論、半導体チップ以外の他の素子のボンディング手段に
用いることが可能である。
るボンディング手段に用いて好適なものであるが、勿
論、半導体チップ以外の他の素子のボンディング手段に
用いることが可能である。
【００７３】この第２の実施例によれば、第１の金属ワ
イヤ３の材質として、接続端子１の導電材質との間で脆
い金属間化合物を形成しないかその形成の速度が遅い金
属を選んでいるので、接続端子１と第１のバンプ４との
間には脆い金属間化合物が形成される確率がきわめて少
なく、それら接合部間の強度低下が生じない。また、第
１のバンプ４における第２のボール部２２との接合面
は、整形加工やクリーニング等の処理が行われた後、第
２のバンプ２４がボンディングされるので、第１のバン
プ４と第２のバンプ２４との間の接合が確実になり、そ
れらの間の接合不良の発生もきわめて少ない。
イヤ３の材質として、接続端子１の導電材質との間で脆
い金属間化合物を形成しないかその形成の速度が遅い金
属を選んでいるので、接続端子１と第１のバンプ４との
間には脆い金属間化合物が形成される確率がきわめて少
なく、それら接合部間の強度低下が生じない。また、第
１のバンプ４における第２のボール部２２との接合面
は、整形加工やクリーニング等の処理が行われた後、第
２のバンプ２４がボンディングされるので、第１のバン
プ４と第２のバンプ２４との間の接合が確実になり、そ
れらの間の接合不良の発生もきわめて少ない。
【００７４】さらに、この第２の実施例を、半導体チッ
プのボンディング手段に用いれば、半導体チップにおけ
る既知の製造プロセスを変更せずに、低コストで量産性
のあるプロセスにより、接合部の高温時の長期信頼性を
向上させることができる。また、このとき、第１の金属
ワイヤ３の材質に錫（Ｓｎ）合金を用いる代わりに、プ
ラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等を用
いれば、製品コストは上がるものの高温時の長期信頼性
を飛躍的に向上させることが可能となる。
プのボンディング手段に用いれば、半導体チップにおけ
る既知の製造プロセスを変更せずに、低コストで量産性
のあるプロセスにより、接合部の高温時の長期信頼性を
向上させることができる。また、このとき、第１の金属
ワイヤ３の材質に錫（Ｓｎ）合金を用いる代わりに、プ
ラチナ（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｄ）、ニオ
ブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等を用
いれば、製品コストは上がるものの高温時の長期信頼性
を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００７５】続く、図４は、大規模集積回路（ＬＳＩ）
パッケージに２種以上のボンディング方法を適用する場
合の一例を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ’ライン部分の断面図である。
パッケージに２種以上のボンディング方法を適用する場
合の一例を示す説明図であって、（ａ）は上面図、
（ｂ）はそのＡ−Ａ’ライン部分の断面図である。
【００７６】図４（ａ）、（ｂ）において、２５はシリ
コン（Ｓｉ）チップ、２６はアクティブエリア、２７は
接続端子、２８は第１のバンプである。
コン（Ｓｉ）チップ、２６はアクティブエリア、２７は
接続端子、２８は第１のバンプである。
【００７７】そして、シリコン（Ｓｉ）チップ２５は、
中央にアクティブエリア２６が形成され、その周辺にア
ルミニウム（Ａｌ）合金からなる複数の接続端子２７が
形成される。これら複数の接続端子２７において、その
中の特定のものだけには、金（Ａｕ）からなる第１の金
属ワイヤ３によって形成された第１のバンプ２８が圧着
され、残りのものには、なにも取付けられていない。こ
の場合、第１のバンプ２８が圧着されている接続端子２
７については、前述の第２の実施例の方法のように、第
１のバンプ２８上に第２のバンプ２４を接合させること
により第２の金属ワイヤ２１を接続させ、一方、なにも
圧着されていない接続端子２７については、前述の第１
の実施例の方法のように、接続端子２７にバンプ４を圧
着させ後で、金属ワイヤ１０をそのバンプ４内に埋め込
み接続させるか、その他の方法によって金属ワイヤを接
続するようにしている。
中央にアクティブエリア２６が形成され、その周辺にア
ルミニウム（Ａｌ）合金からなる複数の接続端子２７が
形成される。これら複数の接続端子２７において、その
中の特定のものだけには、金（Ａｕ）からなる第１の金
属ワイヤ３によって形成された第１のバンプ２８が圧着
され、残りのものには、なにも取付けられていない。こ
の場合、第１のバンプ２８が圧着されている接続端子２
７については、前述の第２の実施例の方法のように、第
１のバンプ２８上に第２のバンプ２４を接合させること
により第２の金属ワイヤ２１を接続させ、一方、なにも
圧着されていない接続端子２７については、前述の第１
の実施例の方法のように、接続端子２７にバンプ４を圧
着させ後で、金属ワイヤ１０をそのバンプ４内に埋め込
み接続させるか、その他の方法によって金属ワイヤを接
続するようにしている。
【００７８】この例によれば、チップ製造における既知
のプロセスを変更することなしに、特定接続端子２７に
選択的に任意の材質からなる第１のバンプ２８を低コス
トで形成することが可能となり、特定接続端子２７、例
えば、チップの角にあって高い応力が発生する接続端子
２７の耐腐食性の向上、信頼性の向上、過負荷条件時に
断線して２次災害を起さない高機能パッケ−ジを、量産
性の高いプロセスにより、かつ、低コストで製造するこ
とが可能になる。
のプロセスを変更することなしに、特定接続端子２７に
選択的に任意の材質からなる第１のバンプ２８を低コス
トで形成することが可能となり、特定接続端子２７、例
えば、チップの角にあって高い応力が発生する接続端子
２７の耐腐食性の向上、信頼性の向上、過負荷条件時に
断線して２次災害を起さない高機能パッケ−ジを、量産
性の高いプロセスにより、かつ、低コストで製造するこ
とが可能になる。
【００７９】なお、本例において、接続端子２７がセラ
ミック基板上に厚膜印刷後に焼成により形成された材質
である場合には、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）系の金属
あるいはそれらの合金からなる金属ワイヤ３を用いて第
１のバンプ２８を形成し、その第１のバンプ２８に金
（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）系の金属ワイヤ１０をボン
ディングするようにすれば、接合部の剥離の発生を防ぐ
ことが可能になる。
ミック基板上に厚膜印刷後に焼成により形成された材質
である場合には、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）系の金属
あるいはそれらの合金からなる金属ワイヤ３を用いて第
１のバンプ２８を形成し、その第１のバンプ２８に金
（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）系の金属ワイヤ１０をボン
ディングするようにすれば、接合部の剥離の発生を防ぐ
ことが可能になる。
【００８０】続いて、図５（ａ）乃至（ｄ）は、非めっ
きリ−ドフレ−ムの接合部に本発明によるボンディング
方法を適用する際の接続工程の一例を示す説明図であ
る。
きリ−ドフレ−ムの接合部に本発明によるボンディング
方法を適用する際の接続工程の一例を示す説明図であ
る。
【００８１】図５（ａ）乃至（ｄ）において、２９は銅
（Ｃｕ）系金属からなる非めっきリ−ドフレ−ム、３０
は同じく銅（Ｃｕ）系金属からなるダイ、３１はシリコ
ン（Ｓｉ）チップ、３２は接続端子、３３はチャック、
３４はダイボンド部、３５は第２のボンディングツー
ル、３６は第３のボール部であり、その他、図１に示さ
れた構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてい
る。
（Ｃｕ）系金属からなる非めっきリ−ドフレ−ム、３０
は同じく銅（Ｃｕ）系金属からなるダイ、３１はシリコ
ン（Ｓｉ）チップ、３２は接続端子、３３はチャック、
３４はダイボンド部、３５は第２のボンディングツー
ル、３６は第３のボール部であり、その他、図１に示さ
れた構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付けてい
る。
【００８２】前記構成による金属ワイヤの接続工程は、
次のとおりである。
次のとおりである。
【００８３】まず、図５（ａ）に示されるように、非め
っきリードフレーム２９のボンディング面において、金
（Ａｕ）からなる金属ワイヤ３をキャピラリツ−ル５の
細孔部に挿通させ、その先端にボ−ル部４を形成した
後、このボ−ル部４をキャピラリツ−ル５により前記ボ
ンディング面上に押え付け、同時に、熱及び超音波９を
加えて圧着させる。
っきリードフレーム２９のボンディング面において、金
（Ａｕ）からなる金属ワイヤ３をキャピラリツ−ル５の
細孔部に挿通させ、その先端にボ−ル部４を形成した
後、このボ−ル部４をキャピラリツ−ル５により前記ボ
ンディング面上に押え付け、同時に、熱及び超音波９を
加えて圧着させる。
【００８４】次に、図５（ｂ）に示されるように、チャ
ック３３を閉じてキャピラリツ−ル５を上方に引き上
げ、金属ワイヤ３とボ−ル部４との境界を破断し、切断
部６を有するボール部４を前記ボンディング面上に残留
させる。
ック３３を閉じてキャピラリツ−ル５を上方に引き上
げ、金属ワイヤ３とボ−ル部４との境界を破断し、切断
部６を有するボール部４を前記ボンディング面上に残留
させる。
【００８５】続いて、図５（ｃ）に示されるように、表
面が平坦な治具１１を用いてボ−ル部４の上表面に荷重
を加えて平坦にし、表面が平坦なバンプ７を形成させ
る。
面が平坦な治具１１を用いてボ−ル部４の上表面に荷重
を加えて平坦にし、表面が平坦なバンプ７を形成させ
る。
【００８６】次いで、図５（ｄ）に示されるように、シ
リコン（Ｓｉ）チップ３１をダイ３０上にダイボンド部
３４を介して取り付ける。そして、ウエッジボンディン
グツール１１を用いて、表面が平坦なバンプ７上に金
（Ａｕ）からなる第２の金属ワイヤ１０を埋め込んでウ
エッジボンディングさせ、さらに、第２のボンディング
ツール３５を用いて第２の金属ワイヤ１０の先端に第３
のボール部３６を形成した後、その第３のボール部３６
をシリコン（Ｓｉ）チップ３１に設けられた接続端子３
６上に押し付けて圧着させ、非めっきリードフレーム２
９のボンディング面と接続端子３６との間のリード接続
を行っている。
リコン（Ｓｉ）チップ３１をダイ３０上にダイボンド部
３４を介して取り付ける。そして、ウエッジボンディン
グツール１１を用いて、表面が平坦なバンプ７上に金
（Ａｕ）からなる第２の金属ワイヤ１０を埋め込んでウ
エッジボンディングさせ、さらに、第２のボンディング
ツール３５を用いて第２の金属ワイヤ１０の先端に第３
のボール部３６を形成した後、その第３のボール部３６
をシリコン（Ｓｉ）チップ３１に設けられた接続端子３
６上に押し付けて圧着させ、非めっきリードフレーム２
９のボンディング面と接続端子３６との間のリード接続
を行っている。
【００８７】この例において、非めっきリ−ドフレ−ム
２９の入荷直後における、その接合表面の清浄状態がよ
く、かつ、接合性がよい時に、前記ボンディング面に表
面が平坦なバンプ７を形成しておけば、製品の製造調整
により保管期間が長くなった時でも、バンプ４と非めっ
きリ−ドフレ−ム２９との接合面の接合性が良好である
ため、保存期間あるいは保存環境に関係なく、前記接合
面に接合不良を生じさせることがなくなる。
２９の入荷直後における、その接合表面の清浄状態がよ
く、かつ、接合性がよい時に、前記ボンディング面に表
面が平坦なバンプ７を形成しておけば、製品の製造調整
により保管期間が長くなった時でも、バンプ４と非めっ
きリ−ドフレ−ム２９との接合面の接合性が良好である
ため、保存期間あるいは保存環境に関係なく、前記接合
面に接合不良を生じさせることがなくなる。
【００８８】次に、図６は、パワ−トランジスタの実装
に、本発明に係わるボンディングを適用する際の一例を
示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＡ
−Ａ’ライン部分の断面図である。
に、本発明に係わるボンディングを適用する際の一例を
示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＡ
−Ａ’ライン部分の断面図である。
【００８９】図６（ａ）、（ｂ）において、３７はリー
ドフレームのダイ、３８は信号取出しリ−ド、３９はレ
ジンモールド、４０はダイボンド部、４１はトランジス
タチップ、４２は錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）からなる低融
点バンプ、４３はアルミニウム（Ａｌ）からなる金属ワ
イヤ、４４は接続端子である。
ドフレームのダイ、３８は信号取出しリ−ド、３９はレ
ジンモールド、４０はダイボンド部、４１はトランジス
タチップ、４２は錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）からなる低融
点バンプ、４３はアルミニウム（Ａｌ）からなる金属ワ
イヤ、４４は接続端子である。
【００９０】そして、ダイ３７は、ダイボンド部４０を
介してトランジスタチップ４１が接着されており、この
トランジスタチップ４１上に２つの接続端子４４が設け
られている。この２つの接続端子４４と信号取出しリー
ド３８は、それぞれ金属ワイヤ４３を介して接続され、
一方の金属ワイヤ４３の信号取出しリード３８との接続
部は低融点バンプ４２を介して接続されている。ダイ３
７、トランジスタチップ４１金属ワイヤ４３、信号取出
しリード３８の接続部は、ともにレジンモ−ルド３９さ
れ、全体としてパワ−トランジスタパッケ−ジが構成さ
れている。
介してトランジスタチップ４１が接着されており、この
トランジスタチップ４１上に２つの接続端子４４が設け
られている。この２つの接続端子４４と信号取出しリー
ド３８は、それぞれ金属ワイヤ４３を介して接続され、
一方の金属ワイヤ４３の信号取出しリード３８との接続
部は低融点バンプ４２を介して接続されている。ダイ３
７、トランジスタチップ４１金属ワイヤ４３、信号取出
しリード３８の接続部は、ともにレジンモ−ルド３９さ
れ、全体としてパワ−トランジスタパッケ−ジが構成さ
れている。
【００９１】ところで、既知のこの種のパワ−トランジ
スタパッケ−ジにおいては、信号取出しリード３８と金
属ワイヤ４３との接続部に、低融点バンプ４２を有して
いなかったため、過負荷時、即ち、過電流が流れた時に
アルミニウム（Ａｌ）の赤熱によりレジンが炭化し、発
火に至ることがあったのに対し、本例のパワ−トランジ
スタパッケ−ジは、過電流が流れてレジンが炭化して
も、レジンの発火前に低融点バンプ４２が溶融して断線
を生じ、パワ−トランジスタパッケ−ジの発火が防げ
る。また、本例のパワ−トランジスタパッケ−ジは、低
融点バンプ４２の電流通流経路が短く、正常動作時にお
けるオン抵抗を既知のものと同等にできるので、既知の
ものと同等の性能を持ち、しかも、ヒュ−ズ機能の付加
により安全対策を施したパワ−トランジスタパッケ−ジ
を、低コストで製造することが可能になる。
スタパッケ−ジにおいては、信号取出しリード３８と金
属ワイヤ４３との接続部に、低融点バンプ４２を有して
いなかったため、過負荷時、即ち、過電流が流れた時に
アルミニウム（Ａｌ）の赤熱によりレジンが炭化し、発
火に至ることがあったのに対し、本例のパワ−トランジ
スタパッケ−ジは、過電流が流れてレジンが炭化して
も、レジンの発火前に低融点バンプ４２が溶融して断線
を生じ、パワ−トランジスタパッケ−ジの発火が防げ
る。また、本例のパワ−トランジスタパッケ−ジは、低
融点バンプ４２の電流通流経路が短く、正常動作時にお
けるオン抵抗を既知のものと同等にできるので、既知の
ものと同等の性能を持ち、しかも、ヒュ−ズ機能の付加
により安全対策を施したパワ−トランジスタパッケ−ジ
を、低コストで製造することが可能になる。
【００９２】続く、図７は、パワ−モジュ−ルの実装
に、本発明に係わるボンディングを適用する際の一例を
示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＡ
−Ａ’ライン部分の断面図である。
に、本発明に係わるボンディングを適用する際の一例を
示す説明図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）はそのＡ
−Ａ’ライン部分の断面図である。
【００９３】図７（ａ）、（ｂ）において、４５は放熱
基板、４６は絶縁層、４７は導体層、４８はシリコン
（Ｓｉ）からなるパワ−デバイス、４９、５３は接続端
子、５０は純タンタル（Ｔａ）からなる軸対象に近い形
状のバンプ、５１はアルミニウム（Ａｌ）からなる太線
の金属ワイヤ、５２はダイオードチップ、５４は金属ワ
イヤである。
基板、４６は絶縁層、４７は導体層、４８はシリコン
（Ｓｉ）からなるパワ−デバイス、４９、５３は接続端
子、５０は純タンタル（Ｔａ）からなる軸対象に近い形
状のバンプ、５１はアルミニウム（Ａｌ）からなる太線
の金属ワイヤ、５２はダイオードチップ、５４は金属ワ
イヤである。
【００９４】そして、放熱基板４５は、その上に絶縁層
４６が形成され、その絶縁層４６上には、略コ字型の導
体層４７、パワ−デバイス４８、ダイオードチップ５２
等が搭載されている。このパワ−デバイス４８は、複数
個の接続端子４９を有し、これら接続端子４９は、太線
の金属ワイヤ５１を介して導体層４７に接続される。こ
の場合、接続端子４９と太線の金属ワイヤ５１との接続
は、接続端子４９上に超音波ボンディングされたバンプ
５０を介して行われる。ダイオードチップ５２は、同じ
く接続端子５３を有し、この接続端子５３は、金属ワイ
ヤ５４を介して導体層４７に接続され、パワ−モジュ−
ルが構成されている。
４６が形成され、その絶縁層４６上には、略コ字型の導
体層４７、パワ−デバイス４８、ダイオードチップ５２
等が搭載されている。このパワ−デバイス４８は、複数
個の接続端子４９を有し、これら接続端子４９は、太線
の金属ワイヤ５１を介して導体層４７に接続される。こ
の場合、接続端子４９と太線の金属ワイヤ５１との接続
は、接続端子４９上に超音波ボンディングされたバンプ
５０を介して行われる。ダイオードチップ５２は、同じ
く接続端子５３を有し、この接続端子５３は、金属ワイ
ヤ５４を介して導体層４７に接続され、パワ−モジュ−
ルが構成されている。
【００９５】本例によれば、アルミニウム（Ａｌ）から
なる太線の金属ワイヤ５１とパワ−デバイス４８の接続
端子４９との間に、熱膨張係数がアルミニウム（Ａｌ）
とシリコン（Ｓｉ）との中間の値を有する金属、例え
ば、純タンタル（Ｔａ）を用いてバンプ５０を形成して
いるため、接続端子４９と太線の金属ワイヤ５１との間
に生じる接合界面の熱歪を低減させることが可能とな
り、パワーモジュ−ルのパワ−サイクルや温度サイクル
寿命を大幅に増加させることができる。
なる太線の金属ワイヤ５１とパワ−デバイス４８の接続
端子４９との間に、熱膨張係数がアルミニウム（Ａｌ）
とシリコン（Ｓｉ）との中間の値を有する金属、例え
ば、純タンタル（Ｔａ）を用いてバンプ５０を形成して
いるため、接続端子４９と太線の金属ワイヤ５１との間
に生じる接合界面の熱歪を低減させることが可能とな
り、パワーモジュ−ルのパワ−サイクルや温度サイクル
寿命を大幅に増加させることができる。
【００９６】なお、本例において、パワ−デバイスの接
続端子４９上に太線の金属ワイヤ５１と同じ熱膨張係数
を有する純アルミニウム（Ａｌ）からなる真円に近い形
状のバンプ５０を形成し、そのバンプ５０上にアルミニ
ウム（Ａｌ）からなる太い金属ワイヤ５１をウェッジボ
ンディングさせるようにすれば、接合面積が同じであっ
ても、太い金属ワイヤ５１を直接接続端子４９上にウェ
ッジボンディングした場合に比べて接合面の最大長さを
短縮でき、長さに比例して歪量を小さくできるため、モ
ジュ−ルのパワ−サイクルや温度サイクル寿命を大幅に
増加させることが可能となる。
続端子４９上に太線の金属ワイヤ５１と同じ熱膨張係数
を有する純アルミニウム（Ａｌ）からなる真円に近い形
状のバンプ５０を形成し、そのバンプ５０上にアルミニ
ウム（Ａｌ）からなる太い金属ワイヤ５１をウェッジボ
ンディングさせるようにすれば、接合面積が同じであっ
ても、太い金属ワイヤ５１を直接接続端子４９上にウェ
ッジボンディングした場合に比べて接合面の最大長さを
短縮でき、長さに比例して歪量を小さくできるため、モ
ジュ−ルのパワ−サイクルや温度サイクル寿命を大幅に
増加させることが可能となる。
【００９７】次いで、図８は、液晶モジュ−ルに、本発
明に係わるボンディングを適用する際の一例を示す説明
図である。
明に係わるボンディングを適用する際の一例を示す説明
図である。
【００９８】図８において、５５は配線基板、５６は接
続端子、５７は金（Ａｕ）からなる第１のバンプ、５８
は第１のガラス板、５９は第２のガラス板、６０は液晶
モジュール、６１はチタン（Ｔｉ）からなる第２のバン
プ、６２は金（Ａｕ）からなる金属リード、６３は液晶
駆動用電子回路素子である。
続端子、５７は金（Ａｕ）からなる第１のバンプ、５８
は第１のガラス板、５９は第２のガラス板、６０は液晶
モジュール、６１はチタン（Ｔｉ）からなる第２のバン
プ、６２は金（Ａｕ）からなる金属リード、６３は液晶
駆動用電子回路素子である。
【００９９】そして、配線基板５５上には、接続端子５
６、２枚のガラス板５８、５９からなる液晶モジュール
６０、液晶駆動用電子回路素子６３等が搭載される。こ
の液晶モジュ−ル６０には、導電性酸化物からなる透明
電極端子上に第２のバンプ６１がボ−ルボンディングに
よって形成され、配線基板５５には、接続端子５６上に
第１のバンプ５７がボ−ルボンディングによって形成さ
れている。第１のバンプ５７には金属リード６２の一端
が埋め込まれてそれらが接続され、第２のバンプ６１に
は金属リード６２の他端に形成された第３のバンプを介
してそれらが接続され、液晶モジュ−ルが構成されてい
る。
６、２枚のガラス板５８、５９からなる液晶モジュール
６０、液晶駆動用電子回路素子６３等が搭載される。こ
の液晶モジュ−ル６０には、導電性酸化物からなる透明
電極端子上に第２のバンプ６１がボ−ルボンディングに
よって形成され、配線基板５５には、接続端子５６上に
第１のバンプ５７がボ−ルボンディングによって形成さ
れている。第１のバンプ５７には金属リード６２の一端
が埋め込まれてそれらが接続され、第２のバンプ６１に
は金属リード６２の他端に形成された第３のバンプを介
してそれらが接続され、液晶モジュ−ルが構成されてい
る。
【０１００】本例によれば、導電性酸化物との接合可能
な活性金属、例えば、チタン（Ｔｉ）を用いることによ
って、導電性酸化物からなる透明電極端子の上に第２の
バンプ６１をボンディングにより直接形成できるので、
接合のための金属化膜の形成を省略することができ、製
造コストを低減させることができる。また、配線基板５
５には、接続端子５６上に、ワイヤボンディング性の良
好な金（Ａｕ）からなる第１のバンプ５７を予め形成す
るようにしているため、ワイヤボンディング前の半田付
け工程において、接合表面がフラックス等の有機物で汚
染された場合においても、接合不良を生じることなく、
ワイヤボンディングによる組立てを行うことができ、歩
留まり向上によって、製造コストの低減を図ることがで
きる。
な活性金属、例えば、チタン（Ｔｉ）を用いることによ
って、導電性酸化物からなる透明電極端子の上に第２の
バンプ６１をボンディングにより直接形成できるので、
接合のための金属化膜の形成を省略することができ、製
造コストを低減させることができる。また、配線基板５
５には、接続端子５６上に、ワイヤボンディング性の良
好な金（Ａｕ）からなる第１のバンプ５７を予め形成す
るようにしているため、ワイヤボンディング前の半田付
け工程において、接合表面がフラックス等の有機物で汚
染された場合においても、接合不良を生じることなく、
ワイヤボンディングによる組立てを行うことができ、歩
留まり向上によって、製造コストの低減を図ることがで
きる。
【０１０１】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、接続端子１にボール部４を圧着し、ボール
部４の表面を平坦にして形成したバンプ７に金属ワイヤ
１０を加圧ボンディングするに際し、バンプ７の材質と
して、金属ワイヤ１０に等しいかそれよりも低い硬度の
ものを選んでいるので、ボ−ル部４の押圧により形成さ
れるバンプ７は、肉厚が数１０乃至数１００μｍのもの
を容易に形成できる。そして、バンプ７の材質も、ワイ
ヤ加工できる金属であり、かつ、前述の硬度特性を満た
すものであれば種々のものが選択でき、接続端子１の材
質に対する、バンプ７の材質と金属ワイヤ１０の材質の
選択も、種々のものの選択が可能になるという効果があ
る。
明によれば、接続端子１にボール部４を圧着し、ボール
部４の表面を平坦にして形成したバンプ７に金属ワイヤ
１０を加圧ボンディングするに際し、バンプ７の材質と
して、金属ワイヤ１０に等しいかそれよりも低い硬度の
ものを選んでいるので、ボ−ル部４の押圧により形成さ
れるバンプ７は、肉厚が数１０乃至数１００μｍのもの
を容易に形成できる。そして、バンプ７の材質も、ワイ
ヤ加工できる金属であり、かつ、前述の硬度特性を満た
すものであれば種々のものが選択でき、接続端子１の材
質に対する、バンプ７の材質と金属ワイヤ１０の材質の
選択も、種々のものの選択が可能になるという効果があ
る。
【０１０２】また、請求項１に記載の発明によれば、バ
ンプ７と第２の金属ワイヤ１０との接合に、常温による
超音波加圧ボンディングを利用しているので、バンプ７
の変形によって、金属ワイヤ１０がバンプ７内に埋め込
まれるように接合され、金属ワイヤ１０を変形させず
に、バンプ７との接触面積を増大させることができる。
そして、バンプ７の変形が大きいため、バンプ７側の清
浄面を確実かつ容易に得ることができ、金属ワイヤ１０
の変形が小さい状態で、バンプ７との接合率を大きくで
きるという効果がある。
ンプ７と第２の金属ワイヤ１０との接合に、常温による
超音波加圧ボンディングを利用しているので、バンプ７
の変形によって、金属ワイヤ１０がバンプ７内に埋め込
まれるように接合され、金属ワイヤ１０を変形させず
に、バンプ７との接触面積を増大させることができる。
そして、バンプ７の変形が大きいため、バンプ７側の清
浄面を確実かつ容易に得ることができ、金属ワイヤ１０
の変形が小さい状態で、バンプ７との接合率を大きくで
きるという効果がある。
【０１０３】さらに、請求項１に記載の発明によれば、
ボ−ル部４の押圧によって形成されるバンプ７は、大
径、かつ、厚肉状態のものであるため、端子基板２に加
わる集中荷重が軽減され、超音波振動によって発生する
歪もバンプ７内で分散緩和されて、端子基板２に加わる
応力が小さくなり、端子基板２の損傷を低減できるとい
う効果がある。
ボ−ル部４の押圧によって形成されるバンプ７は、大
径、かつ、厚肉状態のものであるため、端子基板２に加
わる集中荷重が軽減され、超音波振動によって発生する
歪もバンプ７内で分散緩和されて、端子基板２に加わる
応力が小さくなり、端子基板２の損傷を低減できるとい
う効果がある。
【０１０４】次に、請求項２に記載の発明によれば、接
続端子１にボール部４を圧着した後、ボール部４を変形
してバンプ７を形成し、そのバンプ７の接合面に金属ワ
イヤ２１を加圧ボンディングするに際し、バンプ７の材
質として、接続端子１の導電材質との間で金属間化合物
を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選ばれ
ているので、接続端子１とバンプ７との間の異種金属接
合界面に成長する脆い金属間化合物を形成される確率が
きわめて小さくなり、その脆い金属間化合物の形成に基
づく接合部の強度低下を防ぐことができるという効果が
ある。
続端子１にボール部４を圧着した後、ボール部４を変形
してバンプ７を形成し、そのバンプ７の接合面に金属ワ
イヤ２１を加圧ボンディングするに際し、バンプ７の材
質として、接続端子１の導電材質との間で金属間化合物
を形成しないか金属間化合物の成長が遅いものが選ばれ
ているので、接続端子１とバンプ７との間の異種金属接
合界面に成長する脆い金属間化合物を形成される確率が
きわめて小さくなり、その脆い金属間化合物の形成に基
づく接合部の強度低下を防ぐことができるという効果が
ある。
【０１０５】また、請求項２に記載の発明によれば、バ
ンプ７における金属ワイヤ１０との接合面は、整形加工
やクリーニング等の処理が行われた後、第２のバンプ２
４がボンディングされるので、バンプ７と第２のバンプ
（金属ワイヤ）２４との間の接合が確実に行われ、それ
らの間の接合不良の発生をきわめて少なくすることがで
きるという効果がある。
ンプ７における金属ワイヤ１０との接合面は、整形加工
やクリーニング等の処理が行われた後、第２のバンプ２
４がボンディングされるので、バンプ７と第２のバンプ
（金属ワイヤ）２４との間の接合が確実に行われ、それ
らの間の接合不良の発生をきわめて少なくすることがで
きるという効果がある。
【０１０６】続いて、請求項５に記載の発明によれば、
接続端子１と、接続端子１上に圧着され、表面が平坦な
バンプ７と、バンプ７の平坦な表面に超音波加圧ボンデ
ィングされた金属ワイヤ１０とからなるボンディング構
造を得るに際し、バンプ７の材質として、接続端子１の
導電材質及び金属ワイヤ１０に等しいかそれよりも低い
硬度を有するものを選び、かつ、金属ワイヤ１０がバン
プ７に埋め込まれた状態で接合されているので、金属ワ
イヤ１０の変形が少ない状態で、バンプ７と金属ワイヤ
１０との接触面積、即ち、接触率を増大させたボンディ
ング構造が得られ、しかも、バンプ７を厚肉状態に形成
したことにより、端子基板２の損傷を低減させたボンデ
ィング構造が得られるという効果がある。
接続端子１と、接続端子１上に圧着され、表面が平坦な
バンプ７と、バンプ７の平坦な表面に超音波加圧ボンデ
ィングされた金属ワイヤ１０とからなるボンディング構
造を得るに際し、バンプ７の材質として、接続端子１の
導電材質及び金属ワイヤ１０に等しいかそれよりも低い
硬度を有するものを選び、かつ、金属ワイヤ１０がバン
プ７に埋め込まれた状態で接合されているので、金属ワ
イヤ１０の変形が少ない状態で、バンプ７と金属ワイヤ
１０との接触面積、即ち、接触率を増大させたボンディ
ング構造が得られ、しかも、バンプ７を厚肉状態に形成
したことにより、端子基板２の損傷を低減させたボンデ
ィング構造が得られるという効果がある。
【０１０７】さらに、請求項６に記載の発明によれば、
接続端子１と、接続端子１上に圧着され、接合面を清浄
化したバンプ７と、このバンプ７の清浄化した接合面に
加圧ボンディングされた２１金属ワイヤに連なる第２の
バンプ２４とからなるボンディング構造を得るに際し、
バンプ７の材質として、接続端子１の導電材質との間で
脆い金属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長が
遅いものが選ばれ、しかも、バンプ７の清浄化された接
合面のほぼ全域に第２のバンプ２４の接合面が接合され
ているので、接続端子１とバンプ７との接合部に脆い金
属間化合物が形成されることがなく、その接合部の高温
時の信頼性を大幅に向上させたボンディング構造が得ら
れ、しかも、バンプ７と第２のバンプ（金属ワイヤ）２
４との接合不良を大幅に低減させたボンディング構造が
得られるという効果がある。
接続端子１と、接続端子１上に圧着され、接合面を清浄
化したバンプ７と、このバンプ７の清浄化した接合面に
加圧ボンディングされた２１金属ワイヤに連なる第２の
バンプ２４とからなるボンディング構造を得るに際し、
バンプ７の材質として、接続端子１の導電材質との間で
脆い金属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長が
遅いものが選ばれ、しかも、バンプ７の清浄化された接
合面のほぼ全域に第２のバンプ２４の接合面が接合され
ているので、接続端子１とバンプ７との接合部に脆い金
属間化合物が形成されることがなく、その接合部の高温
時の信頼性を大幅に向上させたボンディング構造が得ら
れ、しかも、バンプ７と第２のバンプ（金属ワイヤ）２
４との接合不良を大幅に低減させたボンディング構造が
得られるという効果がある。
【図１】本発明に係わるボンディング方法の第１の実施
例を示す工程図である。
例を示す工程図である。
【図２】図１に図示されたボンディング方法を、薄膜磁
気ヘッドの信号用リ−ド線の接続に適用した際の接続状
態を示す斜視図である。
気ヘッドの信号用リ−ド線の接続に適用した際の接続状
態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係わるボンディング方法の第２の実施
例を示す工程図である。
例を示す工程図である。
【図４】大規模集積回路（ＬＳＩ）パッケージに２種以
上のボンディング方法を適用する場合の一例を示す説明
図である。
上のボンディング方法を適用する場合の一例を示す説明
図である。
【図５】非めっきリ−ドフレ−ムの接合部に本発明によ
るボンディング方法を適用する際の接続工程の一例を示
す説明図である。
るボンディング方法を適用する際の接続工程の一例を示
す説明図である。
【図６】パワ−トランジスタの実装に、本発明に係わる
ボンディングを適用する際の一例を示す説明図である。
ボンディングを適用する際の一例を示す説明図である。
【図７】パワ−モジュ−ルの実装に、本発明に係わるボ
ンディングを適用する際の一例を示す説明図である。
ンディングを適用する際の一例を示す説明図である。
【図８】液晶モジュ−ルに、本発明に係わるボンディン
グを適用する際の一例を示す説明図である。
グを適用する際の一例を示す説明図である。
１ 接続端子 ２ 端子基板 ３ 第１の金属ワイヤ（バンプ形成用ワイヤ） ４ ボ−ル部 ５ キャピラリタイプのボンディングツ−ル ６ 切断部 ７ バンプ ８ 端面が平坦な治具 ９ 超音波 １０ 第２の金属ワイヤ（配線リード用ワイヤ） １１ ウェッジボンディングツ−ル １２ セラミック製のスライダ− １３ 薄膜プロセスで形成した磁気センサ− １４−１ 第１の信号端子 １４−２ 第２の信号端子 １４−３ 第３の信号端子 １４−４ 第４の信号端子 １５−１ 第１の信号端子１４−１に形成された第１の
バンプ １５−２ 第２の信号端子１４−２に形成された第２の
バンプ １５−３ 第３の信号端子１４−３に形成された第３の
バンプ １５−４ 第４の信号端子１４−４に形成された第４の
バンプ １６−１ 第１の信号端子１４−１に取付けられる第１
の被覆リ−ド線 １６−２ 第２の信号端子１４−２に取付けられる第２
の被覆リ−ド線 １７−１ 第１の被覆リ−ド線１６−１の内部導体 １７−２ 第２の被覆リ−ド線１６−２の内部導体 １８−１ 第１の被覆リ−ド線１６−１の被覆 １８−２ 第２の被覆リ−ド線１６−２の被覆 １９ 集光レンズ ２０ レーザビーム ２１ 第２の金属ワイヤ ２２ 第２のボール部 ２３ ボンディングツール ２４ 第２のバンプ
バンプ １５−２ 第２の信号端子１４−２に形成された第２の
バンプ １５−３ 第３の信号端子１４−３に形成された第３の
バンプ １５−４ 第４の信号端子１４−４に形成された第４の
バンプ １６−１ 第１の信号端子１４−１に取付けられる第１
の被覆リ−ド線 １６−２ 第２の信号端子１４−２に取付けられる第２
の被覆リ−ド線 １７−１ 第１の被覆リ−ド線１６−１の内部導体 １７−２ 第２の被覆リ−ド線１６−２の内部導体 １８−１ 第１の被覆リ−ド線１６−１の被覆 １８−２ 第２の被覆リ−ド線１６−２の被覆 １９ 集光レンズ ２０ レーザビーム ２１ 第２の金属ワイヤ ２２ 第２のボール部 ２３ ボンディングツール ２４ 第２のバンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 和弥 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 羽鳥 和夫 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 山田 富男 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 丸田 稔 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内
Claims (15)
- 【請求項１】 ボンディングツ−ルを用い、ボンディン
グ領域にボール部を圧着した後、そのボール部の表面を
平坦にして形成したバンプに金属ワイヤを加圧ボンディ
ングするボンディング方法において、前記バンプの材質
は、前記金属ワイヤの硬度に略等しいかそれよりも低い
硬度を有するものが選ばれ、前記表面を平坦にしたバン
プは、前記金属ワイヤの直径よりも大きな直径と大きな
厚みを有するような形状に形成され、前記金属ワイヤ
は、ボンディング部分が常温による超音波加圧ボンディ
ングによって前記バンプの平坦な表面に埋め込まれるこ
とを特徴とするボンディング方法。 - 【請求項２】 ボンディングツ−ルを用い、ボンディン
グ領域にボール部を圧着した後、そのボール部の表面を
処理して形成したバンプの表面に第２の金属ワイヤを加
圧ボンディングするボンディング方法において、前記バ
ンプの材質は、前記ボンディング領域の導電材質との間
で金属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長が遅
いものが選ばれ、前記バンプは、第２の金属ワイヤとの
接合面の整形加工を行い、次いで、その接合面に蒸発除
去、物理的なエッチング除去、機械的な擦り付けのいず
れかの手段を用いてクリ−ニングし、ボンディングツ−
ルを用いて前記クリ−ニングした接合面に前記金属ワイ
ヤに連結された第２のバンプを加圧ボンディングさせる
ことを特徴とするボンディング方法。 - 【請求項３】 前記ボンディング領域の導電材質がアル
ミニウム（Ａｌ）であるとき、前記バンプの材質は、ア
ルミニウム（Ａｌ）と化合物を形成しない錫（Ｓｎ）、
ゲルマニウム（Ｇｅ）、あるいは、アルミニウム（Ａ
ｌ）化合物の成長速度が遅いチタン（Ｔｉ）、ニオブ
（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、鉛
（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかをベ−スとする
金属あるいはそれらの合金であることを特徴とする請求
項２に記載のボンディング方法。 - 【請求項４】 前記接合の蒸発除去は、プレス、研削、
超音波加工、溶融加工のいずれかの手段であり、前記蒸
発除去は、レーザ照射による表面層の除去であり、前記
物理的なエッチング除去は、プラズマ、イオン、アトム
照射であることを特徴とする請求項２に記載のボンディ
ング方法。 - 【請求項５】 導電材質からなるボンディング領域と、
前記ボンディング領域上に圧着され、表面が平坦にされ
たバンプと、前記バンプの平坦な表面に超音波加圧ボン
ディングされた金属ワイヤとからなるボンディング構造
において、前記バンプの材質は、前記ボンディング領域
の導電材質及び前記金属ワイヤの材質に略等しいかまた
はそれよりも低い硬度のものからなり、かつ、前記金属
ワイヤは、ボンディング部分の大部分が前記バンプの中
に埋め込まれていることを特徴とするボンディング構
造。 - 【請求項６】 導電材質からなるボンディング領域と、
前記ボンディング領域上に圧着され、表面が平坦かつ清
浄化にされた第１のバンプと、前記バンプの平坦な清浄
化表面に、金属ワイヤに連結された第２のバンプを加圧
ボンディングされてなるボンディング構造において、前
記バンプの材質は、前記ボンディング領域の導電材質と
の間で金属間化合物を形成しないか金属間化合物の成長
が遅いものが選ばれ、かつ、前記第１のバンプの清浄化
された接合面のほぼ全域に前記第２のバンプの接合面が
接合されていることを特徴とするボンディング構造。 - 【請求項７】 前記ボンディング領域の導電材質がアル
ミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）系合金で
あるとき、前記バンプの材質は、前記ボンディング領域
の導電材質よりも硬度の低い純金（Ａｕ）が選ばれるこ
とを特徴とする請求項５に記載のボンディング構造。 - 【請求項８】 前記ボンディング領域の導電材質が金
（Ａｕ）または金（Ａｕ）系合金であるとき、前記バン
プの材質は、前記ボンディング領域の導電材質よりも硬
度の低い純アルミニウム（Ａｌ）が選ばれることを特徴
とする請求項５に記載のボンディング構造。 - 【請求項９】 前記ボンディング領域の導電材質が銅
（Ｃｕ）系または金（Ａｕ）系の金属あるいはそれらの
合金であるとき、前記バンプの材質は、チタン（Ｔ
ｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ
（Ｐｔ）、鉛（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）のいずれかを
ベ−スとした金属あるいはそれらの合金が選ばれ、前記
金属ワイヤの材質は、アルミニウム（Ａｌ）が選ばれる
ことを特徴とする請求項５に記載のボンディング構造。 - 【請求項１０】 前記ボンディング領域の導電材質がア
ルミニウム（Ａｌ）系の金属あるいはその合金であると
き、前記バンプの材質は、アルミニウム（Ａｌ）と金属
間化合物を形成しない金属あるいは２００℃以下の温度
下での２０００時間の保持時間により形成される金属間
化合物の厚さが０．５μｍ以下である金属が選ばれ、前
記金属ワイヤの材質は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅
（Ｃｕ）のいずれかが選ばれることを特徴とする請求項
５に記載のボンディング構造。 - 【請求項１１】 前記ボンディング領域の導電材質がア
ルミニウム（Ａｌ）系の金属あるいはその合金であると
き、前記バンプの材質は、アルミニウム（Ａｌ）あるい
は金（Ａｕ）よりも降伏強度もしくはヤング率が低い金
属またはその合金が選ばれ、前記金属ワイヤの材質は、
アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）のいずれかが選ばれ
ることを特徴とする請求項５に記載のボンディング構
造。 - 【請求項１２】 前記バンプの材質に選ばれた金属は、
錫（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ）のいずれかの金属であることを特徴と
する請求項１１に記載のボンディング構造。 - 【請求項１３】 前記ボンディング領域の導電材質が厚
膜印刷後に焼成により形成された材質であるとき、前記
バンプの材質は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）系のいずれか
の金属あるいはそれらの合金が選ばれ、前記金属ワイヤ
の材質は、金（Ａｕ）系あるいは銀（Ａｇ）系の金属が
選ばれることを特徴とする請求項５に記載のボンディン
グ構造。 - 【請求項１４】 前記ボンディング領域の導電材質が酸
化物系の材質であるとき、前記バンプの材質は、活性金
属が選ばれ、前記金属ワイヤの材質は、金（Ａｕ）系あ
るいはアルミニウム（Ａｌ）系の金属が選ばれることを
特徴とする請求項５に記載のボンディング構造。 - 【請求項１５】 前記ボンディング領域は、薄膜磁気デ
ィスク装置の薄膜磁気ヘッドの接続端子であるとき、前
記バンプの材質は、金（Ａｕ）系の金属が選ばれ、前記
金属ワイヤの材質は、金（Ａｕ）めっきされた銅（Ｃ
ｕ）の極細線が選ばれていることを特徴とする請求項５
に記載のボンディング構造。
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