JPH07263477A - 被覆ボンディング細線接合用キャピラリー - Google Patents

被覆ボンディング細線接合用キャピラリー

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JPH07263477A
JPH07263477A JP6047308A JP4730894A JPH07263477A JP H07263477 A JPH07263477 A JP H07263477A JP 6047308 A JP6047308 A JP 6047308A JP 4730894 A JP4730894 A JP 4730894A JP H07263477 A JPH07263477 A JP H07263477A
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宏平 巽
Norio Nitta
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路のような半導体装置の電極部とリー
ドとを、被覆ボンディング細線で接合するに際し、ステ
ィッチボンディングの接合不良および接合強度を改善す
るとともに、細線のテイル切れを起こさず、連続接合性
を安定して改善する。 【構成】 被覆ボンディング細線が引き出されるキャピ
ラリー先端の小穴の縁部を円弧状にするとともに、該円
弧の曲率半径ＩＲを該小穴の最小径部の直径Ｈの１／６
以上２／３以下としたことを特徴とする。 【効果】 テイル切れを起こすことなく、接合部に被覆
材が残存しないように超音波出力および押付け圧力を高
めることができ、被覆ボンディング細線の実用化が可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路のような半導
体装置の電極部とリードとを、ボンディング細線で接合
するためのキャピラリーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の電極部とリードとのボンデ
ィング細線による接合は、図２のようにして行われる。
まず図２（ａ）のように、キャピラリー１の先端の小穴
よりわずかに出ているボンディング細線６を加熱して、
溶融状態のボール７を形成し、このボール７を電極部１
２上のボンディングパッド８に乗せて、（ｂ）のように
キャピラリー１で圧着する。この電極部１２とボンディ
ング細線６の接合は、ボールボンディングあるいは第１
ボンディングと呼ばれる。
【０００３】つぎに、（ｃ）のようにキャピラリー１を
上昇させた後、破線で示すようにボンディング細線６を
クランパー９で把持させ、ループを形成しながらリード
１３の表面に移動させる。このときボンディング細線６
は、テンショナー１０を経てスプール１１から巻き出さ
れる。そして、キャピラリー１をリード１３に押付け、
超音波を併用した熱圧着により接合する。このリード１
３とボンディング細線６の接合はスティッチボンディン
グあるいは第２ボンディングと呼ばれる。
【０００４】スティッチボンディング後、クランパー９
は開いており、キャピラリー１を僅かに上方に移動させ
て先端の小穴からボンディング細線６が出た状態とす
る。クランパー９を閉じ、さらにキャピラリー１を上昇
させると、（ｄ）のようにボンディング細線６がリード
１３から切り離される。そして、（ａ）のようにキャピ
ラリー１の先端から出ている細線６を溶融してボール７
を形成し、ボールボンディングを行う。
【０００５】従来のキャピラリー１は、図３に示すよう
に、小穴２の縁に、先端面のフェイスアングルＦＡと小
穴２のチャンファアングルＣＡによりエッジ５が形成さ
れている。ボンディング細線６は、リード１３に熱圧着
されたときは図３のように繋がっているので、キャピラ
リー１を上昇させると小穴２から出た状態となり、クラ
ンパーを閉じてキャピラリー１を上昇させると、エッジ
５の部分で細線６が切れ、図２（ｄ）のようになる。
【０００６】ボンディング細線は、ほぼ１８〜５０μｍ
前後の直径を有する金などの金属裸線が用いられ、前記
のように、ボールボンディングとスティッチボンディン
グの間には、一定のループを形成しているが、このルー
プがたるんで素子とショートを起こすことがある。特
に、最近ではＬＳＩ、超ＬＳＩのように集積回路が大規
模化、高密度化するとともに、素子自体が小型化するこ
とに伴い、多ピン接合となっている。すなわち、接合ス
パンを長尺にしたり、接合部のピッチがより狭くなって
いる。このような傾向は、ループのたるみや、狭いピッ
チで隣接する細線同士の接触が起こりやすい構造とな
り、ショートによる半導体装置の電気的不良を起こす機
会を多くしている。
【０００７】このようなボンディング細線の接触による
ショートを防ぐために、表面に絶縁樹脂被覆をした被覆
ボンディング細線、たとえば絶縁性の高分子樹脂材料で
被覆されたものが提案されている。ところが、図２およ
び図３のような、従来一般に使用されているボンディン
グ装置や接合治具では、被覆ボンディング細線の十分信
頼性のある接合が行えず、実用化に至っていないのが現
状である。
【０００８】被覆ボンディング細線の接合においては、
特にリード側の接合スティッチボンディングに問題があ
った。すなわち、超音波を併用した熱圧着では、接合界
面の被覆材を完全に除去することが困難なため、接合不
良や接合強度の低下といった問題が生じた。接合強度が
低いと、ボンディング後の搬送工程や樹脂封止（モール
ディング）工程等において接合部が破断したり、使用中
の熱サイクルにより破断したりする危険性が高くなる。
ボンディング細線の接合する部分の被覆をあらかじめ除
去することにより、接合性の改善を図ることも提案され
ているが、複雑な装置を必要とする上、十分な生産性を
確保するための高速ボンディングが困難である。
【０００９】本発明者等は、このような問題を解決する
ために、特願平３−６８６２６号により、キャピラリー
の押付け面を拡大することを提案している。なお、ボー
ルボンディングにおいては、適切な被覆樹脂および被覆
厚さを選定することにより、裸線と同等の接合性を得る
ことが可能である。これはボール形成時の熱で樹脂が分
解し、ボール表面にはほとんど残らないからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記特願平３−６８６
２６号により提案した技術によれば、被覆ボンディング
細線のスティッチボンディングにおいて、接合不良や接
合強度の改善には顕著な効果が認められた。しかし、被
覆材が接合部に残存しないように、キャピラリーをリー
ドに強く押付ける必要があるため、テイル切れについて
は、安定した連続接合性を得るには至らなかった。テイ
ル切れとは、図３の熱圧着状態からキャピラリー１を上
昇させるとき、既にボンディング細線６が切れているこ
とで、これにより、図２（ｄ）のような細線６の端部が
キャピラリー１の先端から出た状態にならず、次工程の
ボールボンディング用のボールを形成することができな
くなるので、作業が中断する。
【００１１】本発明は、集積回路のような半導体装置の
電極部とリードとを、被覆ボンディング細線で接合する
に際し、スティッチボンディングの接合不良および接合
強度を改善するとともに、細線のテイル切れを起こさ
ず、連続接合性を安定して改善し、信頼性の高い接合を
行うことのできるキャピラリーを提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、被覆ボンディング細線をボール・スティッ
チボンディングするために使用するキャピラリーにおい
て、被覆ボンディング細線が引き出されるキャピラリー
先端の小穴の縁部を円弧状にするとともに、該円弧の曲
率半径ＩＲを該小穴の最小径部の直径Ｈの１／６以上２
／３以下としたことを特徴とする被覆ボンディング細線
接合用キャピラリーである。
【００１３】
【作用】本発明のキャピラリーは、図１に示す例のよう
に、キャピラリー１先端の小穴２の縁部３を円弧状にし
ており、その曲率半径ＩＲを、小穴２の最小径部の直径
Ｈの１／６以上２／３以下にしている。このため、ステ
ィッチボンディングを行う際、テイル切れを起こすこと
なく、接合部に被覆材が残存しないように超音波出力お
よび押付け圧力を高めることができる。また、ボンディ
ング後はボンディング細線が確実に切断されて、連続接
合性が安定して大幅に改善され、被覆ボンディング細線
の実用化が可能となる。
【００１４】縁部３の円弧の曲率半径ＩＲが最小径部の
直径Ｈの１／６よりも小さいと、テイル切れが発生し、
２／３よりも大きいと、図２（ｄ）のようにボンディン
グ細線６をクランパー９で把持して上昇させたとき、細
線６が切断されず、接合部が剥離するおそれが生じる。
いずれの場合もボンディング作業が中断されて、連続接
合性が阻害される。
【００１５】なお、このような本発明キャピラリーは、
ボールボンディングにおいては従来装置と同様に使用す
ることができ、接合性等の問題はない。本発明キャピラ
リーは、ボールボンディングおよびスティッチボンディ
ング双方に使用することのできる、すなわちボール・ス
ティッチボンディングするために使用できるキャピラリ
ーである。また、図１のキャピラリー１において、小穴
２の最小径部は平行なガイド部４を形成しており、この
ガイド部４によりボンディング細線は、円滑に安定して
供給される。
【００１６】
【実施例】直径３０μｍの金線に、厚さ０．８μｍの絶
縁性高分子樹脂からなる被覆を施した被覆ボンディング
細線を使用し、各種キャピラリーにより、図２のように
して連続接合を行った結果を表１に示す。表１におい
て、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８は図１の小穴最小径部の直径
Ｈ、押付け面外周直径Ｔ，小穴縁部３の曲率半径ＩＲ、
およびフェイスアングルＦＡを変化させたものであり、
Ｎｏ．９およびＮｏ．１０は図３のように、小穴２の縁
部にチャンファを設け、チャンファアングルＣＡを９０
°および１２０°としたものであり、エッジ５が形成さ
れている。なお、押付け面外周直径Ｔは、図１のよう
に、外形テーパーの延長線と、押付け面の延長線の交線
の直径である。
【００１７】表１から明らかなように、本発明の条件を
満足するものは、いずれもテイル切れおよび接合部剥離
を起こすことなく、１００００回あたりの不良発生回数
が０回であった。比較例のＮｏ．１はＩＲが小さく、１
００００回あたり１７回のテイル切れが発生した。比較
例のＮｏ．７はＩＲが大きく、キャピラリー上昇時ボン
ディング細線の切断が不安定で、１００００回あたり１
３回のトラブルが発生した。比較例のＮｏ．９およびＮ
ｏ．１０は、エッジによるテイル切れが多発した。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】本発明のキャピラリーは、キャピラリー
先端の小穴の縁部を円弧状にしており、その曲率半径Ｉ
Ｒを、小穴最小径部の直径Ｈの１／６以上２／３以下に
しているので、集積回路のような半導体装置のスティッ
チボンディングに際して、テイル切れを起こすことな
く、接合部に被覆材が残存しないように超音波出力およ
び押付け圧力を高めることができる。また、ボンディン
グ後はボンディング細線が確実に切断される。したがっ
て、接合不良および接合強度が改善されるとともに、連
続接合性が安定して大幅に改善され、被覆ボンディング
細線の実用化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明キャピラリーの例を示す断面図である。
【図２】ボンディング工程の説明図である。
【図３】従来のキャピラリーの例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：キャピラリー ２：小穴 ３：縁部 ４：ガイド部 ５：エッジ ６：ボンディング細線 ７：ボール ８：ボンディングパッド ９：クランパー １０：テンショナー １１：スプール １２：電極部 １３：リード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被覆ボンディング細線をボール・スティ
    ッチボンディングするために使用するキャピラリーにお
    いて、被覆ボンディング細線が引き出されるキャピラリ
    ー先端の小穴の縁部を円弧状にするとともに、該円弧の
    曲率半径ＩＲを該小穴の最小径部の直径Ｈの１／６以上
    ２／３以下としたことを特徴とする被覆ボンディング細
    線接合用キャピラリー。
JP6047308A 1994-03-17 1994-03-17 被覆ボンディング細線接合用キャピラリー Pending JPH07263477A (ja)

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JP6047308A JPH07263477A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 被覆ボンディング細線接合用キャピラリー

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JP6047308A JPH07263477A (ja) 1994-03-17 1994-03-17 被覆ボンディング細線接合用キャピラリー

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100565960B1 (ko) * 1999-07-14 2006-03-30 삼성전자주식회사 와이어 본딩 장치
CN113926956A (zh) * 2021-09-15 2022-01-14 潮州三环（集团）股份有限公司 一种焊接劈刀和焊接设备

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