JPH0732173B2 - 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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JPH0732173B2 JP60050327A JP5032785A JPH0732173B2 JP H0732173 B2 JPH0732173 B2 JP H0732173B2 JP 60050327 A JP60050327 A JP 60050327A JP 5032785 A JP5032785 A JP 5032785A JP H0732173 B2 JPH0732173 B2 JP H0732173B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はワイヤボンディング方法に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕
ワイヤボンディング手段には、熱圧着による熱圧着ボン
ディング、超音波ワイヤボンディングなどがある。現
在、超音波併用した熱圧着併用超音波ワイヤボンディン
グが主流となって実用されている。しかしながら、この
ワイヤボンディングを実行していると、ボンディングパ
ッドの構造、材質、半導体ペレットの材質によって、ボ
ンディングパッドの破壊やペレットにクラックが入る場
合があるなどの問題がしばしば発生した。例えばAlボン
ディングパッドの下層がダメージに弱い場合、例えばGa
Asのペレットの場合、Auボール超音波ボンディングした
時Alパッドの下層にクラックが入り、ペレット不良とな
る。
この原因について詳査した結果超音波によるものである
ことが判った。
この点に対処して本件出願人はすでに特願昭59−135946
号で超音波の印加のタイミングをコントロールしたもの
をすでに出願している。
この方法は良好なボンディングが得られ、ボンディング
による破壊やクラックに対しては良好な改善策であっ
た。しかし、ボンディング速度の高速化が要求される
と、この方法では限界があり、高速化に対応できボンデ
ィング面の保護の可能なボンディング方法が要望されて
いた。
〔発明の目的〕
この発明は上記点に対処してなされたもので超音波を用
いたワイヤボンディング時のペレットへのダメージを軽
減し高速化が可能なワイヤボンディング方法を提供する
ものである。
〔発明の概要〕
すなわち本発明は、ワイヤを超音波ボンディングするに
際し、各ボンディング箇所において複数種類の超音波出
力を印加しながらワイヤボンディングする方法を得るも
のである。
〔発明の実施例〕
次にこの発明方法の実施例を第１図を参照して説明す
る。
超音波熱圧着ワイヤボンディング装置は当業者において
周知であるから、その説明を省略する。
（実施例１） ボンディングアームの先端に取着されたキャピラリ（図
示せず）のボンディングパッド（１）への移送軌跡
（２）を第１図（Ａ）に示す。このキャピラリの移送軌
跡（２）においてワイヤ例えばAuワイヤ（３）の先端に
形成されているボール（４）の変形の状態は例えば第１
図（Ａ）に示す通りである。第１図（Ｂ）はボール
（４）がボンディングパッド（１）（第１の被接合面）
へ接触した状態を示し、黒丸はボンディングパッド
（５）との接触面積（６）を示す。第１図（Ｃ）はボン
ディングパッド（１）へのワイヤボンディングに際して
の超音波の出力の包絡線波形を示し、ボール（４）がボ
ンディングパッド（１）に接触すると同時に超音波出力
を大きくし、初期間例えば５ミリ秒間大きいパワーを継
続した後、超音波出力を２乃至４割小さくした超音波出
力を後期間例えば５ミリ秒間キャピラリに印加する状態
を示している。第１図（Ｄ）は、ボンディングアームな
どに内蔵される超音波発振源（図示せず）の超音波出力
を第１図（Ｃ）の出力に制御するための波形図である。
すなわち、ボンディングパッド例えばAl（アルミニウ
ム）電極パッドに金ボール（４）がランディングすると
同時にボンディングアームの制御により熱圧着が行われ
るが、並行して超音波発振源を制御して超音波出力を大
きくして出力する。この過程でボール（４）は加圧変形
を受けると共に超音波出力によりAl電極パッド（１）面
との接合部に合金層を急速に成長させる。この期間は上
記したように、この実施例では5mSecである。
次に超音波出力を２乃至３割低下させ、接合部の上記し
た合金層が所望の大きさに拡大成長するまで、例えば５
ミリ秒間印加する。このような過程を径ることによりボ
ンディング面を保護した状態で強固なワイヤボンディン
グが得られる。
このボンディング方法は、ボール加圧時に、ボールが変
形されながら超音波を印加すると接合部での合金層の成
長が速くなり、そのタイミングでかなり大きな超音波出
力を印加する上記実施例は合金層の成長に有効である。
この期間は長過ぎると、逆に接合強度が低下する。次に
超音波出力を低下させて、有効な合金層領域（６）を、
さらに大きく成長させるものである。
この方法によれば、接合時間の短縮が得られ、所望の接
合強度が得られると共にボンディング面のクラックなど
の現象を軽減できる。
（実施例２） 次に、実施例１のボンディングインク条件と逆に第２図
（Ａ）（Ｂ）に示す如く、超音波出力を、ボンディング
過程の初期においては弱く、後期において強くした例で
ある。この実施例は特にボンディングパッドやボンディ
ングパッドの下地である例えば半導体ペレットが加圧に
よるダメージを特に受けやすい場合に適用して好適であ
る。すなわち、ボンディング過程の初期例えばボール
（４）がボンディングパッド（１）に接触後約４ミリ秒
間は超音波出力をペレットにダメージが生じない大きさ
の超音波出力をキャピラリを介してボール（１）に印加
する。この初期過程において、加圧によりボール（１）
を押しつぶし、弱い超音波出力により圧着面積をかなり
拡大する。ボール（１）とボンディングパッド（１）面
との圧着面積が拡大したのち、超音波出力を増大させ、
上記圧着面積部に合金層を形成して強固な接合を得る。
この期間は例えば５ミリ秒間である。
このように弱い超音波で圧着面積を拡大したのち、超音
波出力を増大してボンディングするので、ボンディング
ダメージを受けやすいペレットおよびペレット構造に極
めて有効なボンディングを高速に実行できる効果があ
る。
上記の超音波出力波形をコントロールする手段として
は、予め所望する波形をプログラムしてコンピュータに
より、超音波出力の大きさ、時間、波形の変化回数など
を自動制御できる。
上記実施例では超音波出力を２段階の例について説明し
たが、超音波出力の制御手段は上記のほかパルスコント
ロールしてもよいし、上記実施例のように断続的でなく
連続的に変化するような超音波出力を用いてもよい。
上記実施例では、ボールボンディングについて説明した
が、超音波併用熱圧着ワイヤボンディングであれば、第
２の被接合面のウエッジボンディングでも同様に実施で
きる。さらに上記実施例ではAuワイヤについて説明した
が、金代替ワイヤ例えばAlワイヤ、Cuワイヤ、これらの
合金ワイヤなどにも実用でき、同様な効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明方法によれば、ボンディング
面へのダメージを軽減し高速ボンディングが可能である
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は本発明方法の実施例
を説明するための図、第２図（Ａ）（Ｂ）は第１図の他
の実施例を説明するための図である。 １…ボンディングパッド、２…キャピラリーの移送軌
跡、３…ワイヤ、４…ボール、５…ボールの外形、６…
合金層。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボンディングアームの先端に設けられたキ
    ャピラリに挿通されたワイヤを半導体ペレットに設けら
    れた第１の被接合面にボンディングし、その後上記第１
    の被接合面と異なる位置に設けられた第２の被接合面に
    ボンディングするワイヤボンディング方法において、上
    記ワイヤが上記第１の被接合面へ接触したのに基づい
    て、所定の大きさに設定された複数種類の超音波出力を
    所定時間印加することにより上記第１の被接合面へ上記
    ワイヤをボンディング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】ボンディングアームの先端に設けられたキ
    ャピラリに挿通されたワイヤを半導体ペレットに設けら
    れた第１の被接合面にボンディングし、その後上記第１
    の被接合面と異なる位置に設けられた第２の被接合面に
    ボンディングするワイヤボンディング方法において、上
    記ワイヤが上記第２の被接合面へ接触したのに基づい
    て、所定の大きさに設定された複数種類の超音波出力を
    所定時間印加することにより上記第２の被接合面へ上記
    ワイヤをボンディングすることを特徴とするワイヤボン
    ディング方法。
  3. 【請求項３】ボンディングアームの先端に設けられたキ
    ャピラリに挿通されたワイヤを半導体ペレットに設けら
    れた第１の被接合面にボンディングし、その後上記第１
    の被接合面と異なる位置に設けられた第２の被接合面に
    ボンディングするワイヤボンディング方法において、上
    記ワイヤが上記第１の被接合面へ接触したのに基づい
    て、所定の大きさに設定された複数種類の超音波出力を
    所定時間印加することにより上記第１の被接合面へ上記
    ワイヤをボンディングし、その後キャピラリを移動させ
    ることにより上記ワイヤが上記第２の被接合面へ接触し
    たのに基づいて、所定の大きさに設定された複数種類の
    超音波出力を所定時間印加することにより上記第２の被
    接合面へ上記ワイヤをボンディングすることを特徴とす
    るワイヤボンディング方法。
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