JPH08330349A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JPH08330349A
JPH08330349A JP8111033A JP11103396A JPH08330349A JP H08330349 A JPH08330349 A JP H08330349A JP 8111033 A JP8111033 A JP 8111033A JP 11103396 A JP11103396 A JP 11103396A JP H08330349 A JPH08330349 A JP H08330349A
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spool
covered wire
bonding
covered
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被覆ワイヤを使用するボンディング技術にお
いて、ボールボンディングを確実に行うことが可能な技
術を提供する。 【解決手段】 スプール１には絶縁体により被覆された
被覆ワイヤ２が巻き付けられ、このスプール１には被覆
ワイヤ２の巻き始め端部に電気的に接続された接続端子
が設けられている。被覆ワイヤ２をその供給側から繰り
出して半導体チップ１２Ａの外部端子とリード１２Ｄと
の間に金属線を接続するボンディングツール７を有し、
被覆ワイヤ２の供給側先端部にボールを形成するアーク
電極１０はアーク発生回路１１に接続されている。スプ
ール１はスプールホルダ８に回転自在に支持され、この
スプールホルダ８は基準電位端子に電気的に接続されて
おり、被覆ワイヤ２は接続端子とスプールホルダとを介
して基準電位端子に接続されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボンディング技術
に関し、特に、金属線表面が絶縁体で被覆された被覆ワ
イヤを使用するワイヤボンディング技術に適用して有効
な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】樹脂封止型半導体装置の半導体チップと
リードとの接続には、ワイヤが使用されている。ワイヤ
の接続は、ワイヤボンディング装置により行われてい
る。
【０００３】ワイヤは、ボンディング装置に取り付けら
れたスプールに巻き回されており、このスプールからテ
ンショナ、ワイヤクランパ、ボンディングツール等を通
して、ボンディング部分に供給される。ボンディング装
置は、供給側先端部にボールを形成したワイヤを半導体
チップの外部端子（ボンディングパット）に接続した
後、所定長さの後端側のワイヤをリードに接続するよう
に構成されている。この種のボンディング方法は所謂ボ
ールボンディング法と称されている。前記ワイヤの供給
側の先端部のボールは、アーク電極を近接させ、アーク
を発生させることで形成している。
【０００４】前記ワイヤとしては、被覆ワイヤが使用さ
れる傾向にある。被覆ワイヤは、金，Ｃｕ等の金属線表
面をウレタン樹脂，ポリイミド樹脂，金属酸化膜等の絶
縁体で被覆したものである。この被覆ワイヤは、樹脂封
止した際に、ワイヤ間の接触不良やワイヤと半導体チッ
プとの接触不良等を防止することができるという特徴が
ある。なお、被覆ワイヤについては、例えば、特開昭６
１−１９４７３５号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前述の被覆ワイヤのボンディング試験ならびにそ
の検討の結果、次の問題点が生じることを見い出した。
【０００６】前記被覆ワイヤの金属線は、その表面が絶
縁体で覆われているので、スプールからの供給経路にお
いて接地（基準電位、例えば０〔Ｖ〕）させることがで
きない。このため、被覆ワイヤの供給側の先端部にボー
ルを形成する際に、アークが発生しづらく、充分なボー
ルを形成することができないので、ボールボンディング
が行えなくなる。
【０００７】また、前述のように、被覆ワイヤの金属線
を接地させることができないので、被覆ワイヤの供給側
の先端部にボールを形成する際に、被覆ワイヤの浮遊容
量に電荷がチャージアップする。このため、半導体チッ
プの外部端子に被覆ワイヤを接続した時に、前記浮遊容
量の電荷がデスチャージし、半導体チップの入出力回路
に静電気破壊を生じる。
【０００８】本発明の目的は、被覆ワイヤを使用するボ
ンディング技術において、ボールボンディングを確実に
行うことが可能な技術を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用す
るボンディング技術において、半導体装置に静電気破壊
が生じることを防止することが可能な技術を提供するこ
とにある。
【００１０】本発明の他の目的は、前記夫々の目的を達
成することが可能なボンディング装置を提供することに
ある。
【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１３】本発明のボンディング装置は、半導体チッ
プの外部端子とインナリード部とをワイヤにより電気的
に接続するボンディング装置であって、絶縁体により被
覆された被覆ワイヤが巻き付けられ、前記被覆ワイヤの
巻き始め端部に電気的に接続された接続端子を有するス
プールと、前記被覆ワイヤをその供給側から繰り出して
前記外部端子と前記インナーリード部との間に金属線を
接続するボンディングツールと、アーク発生回路に接続
され、前記被覆ワイヤの供給側先端部にボールを形成す
るアーク電極と、前記スプールを回転自在に支持し、前
記接続端子に電気的に接続されるとともに、基準電位端
子に電気的に接続されるスプールホルダとを有し、前記
被覆ワイヤを前記接続端子と前記スプールホルダとを介
して前記基準電位端子に接続するようにしたことを特徴
とする。
【００１４】上述した手段によれば、前記被覆ワイヤの
金属線をスプールホルダを介して基準電位にすることが
できるので、ボール形成時にアークの発生を良好にし、
被覆ワイヤの供給側の先端部に確実にボールを形成する
ことができる。また、被覆ワイヤを基準電位にすること
ができるので、被覆ワイヤの浮遊容量に電荷がチャージ
アップすることを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について、実
施の形態とともに説明する。
【００１６】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【００１７】（実施の形態１）本発明の実施の形態１で
あるボンディング装置の概略構造を示すと、図１の通り
であり、ボンディング装置は、図１に示すように、スプ
ール１に巻き回された被覆ワイヤ２をボンディング部分
３に供給するように構成されている。被覆ワイヤ２の供
給は、テンショナ４、ワイヤ案内部材５、ワイヤクラン
パ６、ボンディングツール７の夫々を通してボンディン
グ部分３に供給されている。
【００１８】前記ボンディング部分３には、図２（断面
図）及び図３（要部断面図）で示すように構成される、
樹脂封止前の樹脂封止型半導体装置（以下、半導体装置
という）１２が配置されている。半導体装置１２は、接
続金属膜１２Ｂを介してタブ部１２Ｃ上に搭載された半
導体チップ１２Ａと、リード１２Ｄのインナーリード部
とを樹脂封止部材１２Ｅで樹脂封止して構成されてい
る。半導体チップ１２Ａとリード１２Ｄとは、前記被覆
ワイヤ２で接続されている。被覆ワイヤ２の一端部は、
半導体チップ１２Ａのパッシベーション膜１２Ａｂの開
口部から露出する外部端子（ボンディングパット）１２
Ａａに接続されている。被覆ワイヤ２の他部は、リード
１２Ｄのインナーリード部に接続されている。
【００１９】前記被覆ワイヤ２は、図３に詳細に示すよ
うに、金属線２Ａの表面に絶縁体２Ｂを被覆して構成さ
れている。金属線２Ａは、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃ
ｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等で形成する。絶縁体２Ｂ
は、例えばウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、金属酸化膜
（ＣｕＯ，Ｃｕ2 Ｏ，Ａｌ2 Ｏ2)で形成する。
【００２０】前記ボンディングツール７の先端部に位置
する、被覆ワイヤ２の供給側の先端部には、ボール２Ａ
ａが形成されるようになっている。ボール２Ａａは、ボ
ンディングツール７に近接した位置に設けられたアーク
電極１０で形成される。つまり、ボール２Ａａは、被覆
ワイヤ２の供給側の先端部の金属線２Ａとアーク電極１
０との間にアークを発生することで形成される。アーク
電極１０は、アーク発生回路１１に接続されている。
【００２１】アーク発生回路１１は、主に、コンデンサ
Ｃ1 、蓄積用コンデンサＣ2 、トリガーで作動するサイ
リスタＤ、抵抗Ｒで構成されている。ＤＣは数千〔Ｖ〕
の電圧を供給する直流電源、ＧＮＤは基準電位（例えば
接地電位＝０〔Ｖ〕、Ｖは電圧計、Ａは電流計である。
【００２２】前記被覆ワイヤ２が巻き回された前記スプ
ール１は、図１及び図４（要部斜視図）で示すように、
例えば、アルミニウム金属の表面にアルマイト処理を施
して構成する。アルマイト処理は、機械的強度の向上や
キズの発生を防止するために施す。このスプール１は、
前述のように、アルマイト処理が施されているので絶縁
性を有する。
【００２３】前記スプール１は、スプールホルダ８に取
り付けられ、このスプールホルダ８の回転軸８Ａによっ
てボンディング装置の本体９に取り付けられている。
【００２４】スプールホルダ８は、少なくともその一部
に導電性を有するように、例えば、ステンレス鋼で構成
されている。
【００２５】このように構成されるボンディング装置
は、図４及び図５（要部拡大斜視図）で示すように、ス
プール１に接続端子１Ａが設けられている。接続端子１
Ａは、スプールホルダ８の導電性を有する部分と接触す
る、スプール１の側面部部粉（鍔部）に、点形状で設け
られている。
【００２６】接続端子１Ａは、図５に示すように、絶縁
体１Ａａの上部に導電体１Ａｂを設け、この導電体１Ａ
ｂの上部に接続用金属部１Ａｃを設けて構成している。
絶縁体１Ａａはスプール１と電気的に分離し、しかも、
スプールホルダ８に接続用金属部１Ａｃを確実に当接で
きる適度な弾性力を有するように、例えばポリイミド樹
脂で形成する。導電体１Ａｂは、被覆ワイヤ２の金属線
２Ａを接続する接続用金属部１Ａｃと、スプールホルダ
８に接触する接続用金属部１Ａｃとを確実に接続できる
ように、例えば、Ｃｕ箔で形成する。接続用金属部１Ａ
ｃは、導電性ペースト、半田、接着テープ等で形成す
る。
【００２７】この接続端子１Ａには、スプール１の側面
（鍔部）に形成された切り欠き部を通して、ボンディン
グ部分３に供給される側と反対側の被覆ワイヤ２の端部
の金属線２Ａ、すなわち被覆ワイヤ２の巻き始め端部の
金属線２Ａを接続するように構成されている。この金属
線２Ａは、接続端子１Ａの接続用金属部１Ａｃによって
接続される。被覆ワイヤ２の巻き始めの金属線２Ａの表
面の絶縁体２Ｂは、加熱或いは化学的に除去する。接続
端子１Ａつまり被覆ワイヤ２の金属線２Ａは、スプール
ホルダ８、その回転軸８Ａ及び本体９を通して基準電位
ＧＮＤに接続されている。基準電位ＧＮＤは、前記アー
ク発生回路１１の基準電位ＧＮＤと同様の電位である。
【００２８】このように、前記スプール１に基準電位Ｇ
ＮＤに接続するための接続端子１Ａを設け、この接続端
子に被覆ワイヤ２の巻き始め端部の金属線２Ａを接続す
ることにより、スプールホルダ８等を通して基準電位Ｇ
ＮＤに接続することができるので、被覆ワイヤ２の金属
線２Ａを基準電位ＧＮＤに接続することができる。
【００２９】また、被覆ワイヤ２の金属線２Ａは、スプ
ール１の接続端子１Ａに被覆ワイヤ２の巻き始め端部の
金属線２Ａを接続するだけで基準電位ＧＮＤに接続する
ことができるので、被覆ワイヤ２の金属線２Ａを基準電
位ＧＮＤに接続するための作業を簡単にすることができ
る。
【００３０】また、前記接続端子１Ａを有するスプール
１を用いたボンディング装置は、前記被覆ワイヤ２の金
属線２Ａが基準電位ＧＮＤに接続されているので、ボー
ル形成時に、アーク電極１０と供給側の被覆ワイヤ２の
金属線２Ａとの間の電位差を充分に確保し、アークの発
生を良好にすることができるので、被覆ワイヤ２の供給
側の先端部の金属線２Ａに確実にボールを形成すること
ができる。
【００３１】また、被覆ワイヤ２の金属線２Ａを基準電
位ＧＮＤにすることができるので、被覆ワイヤ２の金属
線２Ａの浮遊容量に電荷がチャージアップすることを防
止することができる。つまり、半導体チップ１２Ａの外
部端子１２Ａａに、ボールが形成された被覆ワイヤ２の
供給側の先端部の金属線２Ａを接続するファーストボン
ディングの際に、過大電圧が半導体チップ１２Ａの入出
力回路に流入することを防止できるので、静電気破壊を
防止することができる。
【００３２】なお、前述の被覆ワイヤ２は、金属線２Ａ
の表面に絶縁体２Ｂが存在するか否かを明確にするため
に、いずれかを着色してもよい。
【００３３】（実施の形態２）本実施の形態２は、スプ
ールに設けられる接続端子の形状を変えた、本発明の他
の実施の形態である。
【００３４】本発明の実施の形態２であるボンディング
装置に使用されるスプールを図６（要部斜視図）で示
す。
【００３５】本実施の形態２のスプール１は、図６に示
すように、側面部分にリング形状の接続端子１Ａを設け
ている。この接続端子１Ａは、スプール１が回転した場
合であっても、基準電子ＧＮＤとの接続部材９Ａを通し
て、被覆ワイヤ２の金属線２Ａを確実に基準電位ＧＮＤ
に接続することができるように構成されている。
【００３６】このように、スプール１にリング形状の接
続端子１Ａを設けることにより、前記実施の形態１と略
同様の効果を得ることができる。
【００３７】（実施の形態３）本実施の形態のスプール
は、図６の端子１Ａにかわって、この部分のアルマイト
表面処理を取り除いた結果、表面が露出するアルミニウ
ム本体を接続端子とするものである。すなわち、アルミ
ニウム本体の全表面をアルマイト処理したスプールにお
いて、スプールの側壁外側のアルマイトの一部を除去し
てアルミニウム本体表面を露出してなり、露出されたこ
のアルミニウム地層領域を被覆ワイヤの金属線を基準電
位に接続するための接続端子としてなり、該接続端子に
被覆ワイヤの巻き始め端部の被覆膜が除去された金属線
を接続したことを特徴とするスプールである。
【００３８】なお、前記接続端子は、点形状、リング形
状等で構成されているものである。したがって、このス
プールは、前記実施の形態２のスプールと略同様な効果
を奏することができる。
【００３９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【００４０】例えば、本発明は前記基準電位ＧＮＤを、
アーク電極１０に印加される電圧を変化させることで必
ずしも０〔Ｖ〕にしなくてもよい。
【００４１】また、本発明は、被覆ワイヤを使用する超
音波ボンディング技術に適用することができる。
【００４２】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００４３】被覆ワイヤが巻き回されたスプールにおい
て、前記被覆ワイヤの金属線をスプールホルダを介して
基準電位に接続することができる。
【００４４】被覆ワイヤを使用するボンディング装置に
おいて、確実にボールボンディングを行うことができ、
又半導体装置の静電気破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１であるボンディング装置
の概略構成図である。
【図２】前記ボンディング装置に配置された半導体装置
の断面図である。
【図３】図２に示す半導体装置の要部断面図である。
【図４】図１に示すボンディング装置に設けられたスプ
ールの要部斜視図である。
【図５】図４に示すスプールの要部拡大斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２であるボンディング装置
に使用されるスプールの要部斜視図である。
【符号の説明】
１ スプール １Ａ 接続端子 ２ 被覆ワイヤ ２Ａ 金属線 ２Ｂ 絶縁体 ７ ボンディングツール ８ スプールホルダ １０ アーク電極 １１ アーク発生回路 １２ 半導体装置 １２Ａ 半導体チップ １２Ｄ リード ＧＮＤ 基準電位

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップの外部端子とインナーリー
    ド部とをワイヤにより電気的に接続するボンディング装
    置であって、 絶縁体により被覆された被覆ワイヤが巻き付けられ、前
    記被覆ワイヤの巻き始め端部に電気的に接続された接続
    端子を有するスプールと、 前記被覆ワイヤをその供給側から繰り出して前記外部端
    子と前記インナーリード部との間に金属線を接続するボ
    ンディングツールと、 アーク発生回路に接続され、前記被覆ワイヤの供給側先
    端部にボールを形成するアーク電極と、 前記スプールを回転自在に支持し、前記接続端子に電気
    的に接続されるとともに、基準電位端子に電気的に接続
    されるスプールホルダとを有し、 前記被覆ワイヤを前記接続端子と前記スプールホルダと
    を介して前記基準電位端子に接続するようにしたことを
    特徴とするボンディング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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