JPH088286A - 半導体装置のワイヤボンディング方法及びボンディングワイヤ - Google Patents

半導体装置のワイヤボンディング方法及びボンディングワイヤ

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JPH088286A
JPH088286A JP6138453A JP13845394A JPH088286A JP H088286 A JPH088286 A JP H088286A JP 6138453 A JP6138453 A JP 6138453A JP 13845394 A JP13845394 A JP 13845394A JP H088286 A JPH088286 A JP H088286A
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JP
Japan
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wire
bonding
insulating film
integrated circuit
semiconductor integrated
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JP6138453A
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Norihito Nara
則人 那良
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
Miyazaki Oki Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属ワイヤに絶縁皮膜を施し、また、その絶
縁皮膜は、ワイヤボンディング時には燃焼させて吹き飛
ばすことにより、ボンディングパッドへ確実にワイヤボ
ンディングできる半導体装置のワイヤボンディング方法
及びボンディングワイヤを提供する。 【構成】 超音波ボンダのツール３１のヘッド部３１ａ
から絶縁皮膜２３を有するボンディングワイヤ２１を引
き出し、加熱装置３２により溶融させるとともに、前記
絶縁皮膜２３を燃焼させる工程と、前記溶融したボンデ
ィングワイヤ２１の球形からなるワイヤ先端部２１ｂを
半導体集積回路チップのボンディングパッド４１に圧着
して接合する工程とを施す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置（半導体集
積回路装置）のワイヤボンディング方法及びそれに用い
るボンディングワイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体装置に使用される半導体集
積回路チップのボンディングパッドと、リードフレーム
のリード部の接続に使用する金属ワイヤによるワイヤボ
ンディングは、例えば、図８に示すように、基板１に実
装されている半導体集積回路チップ２のボンディングパ
ッド３と、リードフレーム４のボンディング部５間に金
属ワイヤ６によってワイヤボンディングが行われる。
【０００３】そのワイヤボンディング工程を図９を用い
て説明する。まず、図９（ａ）に示すように、ボンディ
ングツール１１の先端から金属ワイヤ６の先端部６ａが
突出し、図９（ｂ）に示すように、加熱装置１２によ
り、その金属ワイヤ６の先端部６ａが加熱溶融されて、
金球６ｂが形成される。そこで、図９（ｃ）に示すよう
に、その金球６ｂを半導体集積回路チップのボンディン
グパッド３上に、超音波ボンダのツール１１により圧接
して、超音波振動により、ボンディングパッド３に金属
ワイヤ６の先端部６ａを圧着接合するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤボンディング方法によれば、金属ワイヤ６は、図
１０に示すように、隣接する金属ワイヤ６間で接触した
り、図１１に示すように、金属ワイヤ６が半導体集積回
路チップ２の端部２ａに接触すると、リーク電流が流れ
たり、ワイヤ・チップ間接触により生じる配線間ショー
トが生じるといった問題があった。
【０００５】また、後工程のモールド材の圧力にて接触
してもショートする恐れがある。更に、多ピンパッケー
ジになると、金属ワイヤ間の距離が小さくなると、その
危険はますます大きくなり、また、金属ワイヤのクロス
などを行う、ワイヤ同士の重ね配線は困難であり、その
ボンディング形態は制約されたものであった。本発明
は、上記問題点を解決するために、金属ワイヤに絶縁皮
膜を施し、また、その絶縁皮膜は、ワイヤボンディング
時には燃焼させて吹き飛ばすことにより、ボンディング
パッドへ確実にワイヤボンディングできる半導体装置の
ワイヤボンディング方法及びボンディングワイヤを提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ワイヤボンディングツールの先端から絶
縁皮膜を有するボンディングワイヤを引き出し、加熱装
置により溶融させるとともに、前記絶縁皮膜を燃焼させ
る工程と、前記溶融したボンディングワイヤを接続部に
圧着して接合する工程とを施すようにしたものである。
【０００７】また、半導体装置のワイヤボンディングを
行うためのボンディングワイヤにおいて、金属ワイヤ
と、この金属ワイヤの表面に形成される被覆材からな
る、電気的絶縁性と可燃焼性を有する絶縁皮膜とを設け
るようにしたものである。
【０００８】
【作用】本発明によれば、上記したように構成したの
で、金属ワイヤの表面に熱反応によって焼却される絶縁
物質からなる絶縁皮膜を形成し、ボンディング時にボン
ディングワイヤ先端に熱を加えて球形にした時、先端部
分のみ絶縁皮膜がなくなるようにして、従来の超音波ボ
ンダによって、半導体集積チップのパッド部にボンディ
ングすることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す半導
体装置のワイヤボンディング工程断面図、図２はそのワ
イヤボンディングに用いるボンディングワイヤの構造を
示す図であり、図２（ａ）はそのボンディングワイヤの
斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ部断面図、図３は
そのボンディングワイヤによる半導体集積回路チップと
アウタリード部との接続状態を示す図、図４はそのボン
ディングワイヤの重なりによる接触状態を示す図であ
る。
【００１０】まず、本発明の実施例を示すボンディング
ワイヤについて説明する。図２に示すように、本発明の
ボンディングワイヤ２１は、通常の金属細線からなる金
属ワイヤ（例えば、金、Ａｌあるいはそれらの合金等）
２２上に、絶縁性を有し、かつ燃焼性を有する被覆材
〔例えば、油性エナメル、合成樹脂エナメル（ポリビニ
ルホルマール、テレフタール酸系ポリエステル、ポリウ
レタン等）〕がコーティングされた絶縁皮膜２３を有す
る。
【００１１】以下、半導体装置のワイヤボンディング方
法について図１を用いて説明する。まず、図１（ａ）に
示すように、絶縁皮膜２３が形成されたボンディングワ
イヤ２１は、超音波ボンダのツール３１のヘッド部３１
ａを通した状態で、加熱装置３２により加熱する。つま
り、ボンディングワイヤ２１の先端部２１ａに放電等の
火花３３を当てる。
【００１２】すると、図１（ｂ）に示すように、前工程
の火花３３により、ボンディングワイヤ２１の先端２１
ａは溶融し、体積を小さくするように球形になり、球形
からなるワイヤ先端部２１ｂが形成される。このワイヤ
先端部２１ｂの溶融時に、ボンディングワイヤ２１の絶
縁皮膜２３は燃焼して吹き飛ばされ、球形からなるワイ
ヤ先端部２１ｂには残留しないように、前記被覆材〔例
えば、油性エナメル、合成樹脂エナメル（ポリビニルホ
ルマール、テレフタール酸系ポリエステル、ポリウレタ
ン等）〕は燃焼性を有する。
【００１３】ここで、球形からなるワイヤ先端部２１ｂ
の絶縁皮膜２３の燃焼時は、該ワイヤ先端部２１ｂは、
超音波ボンダのツール３１のヘッド部３１ａで自然冷却
され、また、酸素の供給が小であるため、球形からなる
ワイヤ先端部２１ｂ上部より上側の部分で止まり、絶縁
皮膜２３は超音波ボンダのツール３１のヘッド部３１ａ
の内部に残留することになる。
【００１４】次に、図１（ｃ）に示すように、球形から
なるワイヤ先端部２１ｂを半導体集積回路チップのボン
ディングパッド４１と超音波ボンダのツール３１のヘッ
ド部３１ａにて圧着し、更に、超音波振動によって、球
形からなるワイヤ先端部２１ｂとボンディングパッド４
１が接合される。すると、球形からなるワイヤ先端部２
１ｂは潰れ、広い接合面積を得ることができる。
【００１５】このように、絶縁皮膜２３を有するボンデ
ィングワイヤ２１を、超音波ボンダに装着し、半導体集
積回路チップのボンディングパッド４１にボンディング
する。このようにして、図３に示すように、絶縁皮膜２
３を有するボンディングワイヤ２１により、半導体集積
回路チップのボンディングパッド４１と、外部に取り出
すリードフレーム４２のリード部４３間に配線すること
ができる。
【００１６】ここで、ボンディングワイヤ２１は、接合
部分のみ絶縁皮膜２３がないが、他の部分は絶縁皮膜２
３が残ったままである。このように構成することによ
り、図４に示すように、ボンディングワイヤ２１がクロ
ス配線され、ボンディングワイヤ２１がクロス部２５で
接触しても、電気的な絶縁上の問題はない。
【００１７】更に、図５に示すように、基板５１上に半
導体集積回路チップ５２を搭載し、この半導体集積回路
チップ５２上にボンディングパッド５３を２重に配列
し、絶縁皮膜を有するボンディングワイヤ５６により、
そのボンディングパッド５３とリードフレーム５４上の
ボンディング部５５間を超音波ボンダで接続する。これ
を側面より見ると、図６に示すように、ボンディングワ
イヤ５６は重なりを生じるが、このボンディングワイヤ
５６が絶縁皮膜２３により絶縁されているため、後工程
のモールド材の圧力にて接触してもショートすることは
ない。
【００１８】なお、図５に示す半導体集積回路チップ上
のボンディングパッド５３を、従来のようにチップ周辺
に並べると、４辺の大きさはそれぞれ約２倍のものにな
り、それを配置する半導体集積回路チップサイズは４倍
ほどの面積を必要とするものになる。これは、チップサ
イズ増大を招き、製品製造歩留まりの低下、また、半導
体集積回路チップを収めるパッケージの大型化につなが
る。
【００１９】更に、図７に示すように、本発明の絶縁皮
膜を有するボンディングワイヤ５６を用いることによ
り、配線の自由度を拡大することができる。すなわち、
半導体集積回路チップ５２の中央のボンディングパッド
５７に電源電圧を加えることにより、半導体集積回路チ
ップ５２内への電源電圧の供給に均等の距離を置いた
り、また、特殊な信号の入出力（例えば、寄生容量を極
度に小さくしたい高周波信号）に使用する。
【００２０】また、絶縁皮膜を有するボンディングワイ
ヤ５９で接続する内部パッド５８は、アナログ系回路の
抵抗の調整容量の調整、内部回路の電圧調整等に使用し
た場合を示す。これは、試作段階の半導体集積回路への
利用、半導体集積回路を構成する素子特性に合わせた回
路変更を初期量産対応に緊急に製品を出荷する場合に利
用することができる。なお、６１はリードフレーム、６
２はリードフレーム６１のリード部、６３は絶縁皮膜を
有するボンディングワイヤである。
【００２１】このように、ボンディングワイヤは絶縁性
を有し、しかもボンディング時には燃焼させるようにし
たので、半導体集積回路チップ上のボンディングパッド
の配置の自由度が大きくなり、特に、多ピン型の半導体
集積回路チップの配線、クロス配線や多重配線に好適で
ある。なお、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、
それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）絶縁皮膜をしたボンディングワイヤを用いること
により、ボンディングのボンディングワイヤ間のショー
トの危険性がなくなるので、半導体集積回路チップ上の
ボンディングパッドの配置の自由度が大きくなり、チッ
プサイズの縮小を図ることができる。
【００２３】（２）半導体集積回路のボンディングワイ
ヤ間の接触又はボンディングワイヤと半導体集積回路チ
ップとの接触による動作不良を防ぐことができる。 （３）ボンディングワイヤのクロス配線が可能であり、
配線の方法の自由度が増す。 （４）多重配線が可能となり、半導体集積回路に使用す
るリードフレームのさらなる集積化が実現できる。
【００２４】（５）従来のワイヤボンディング装置と、
そのワイヤボンディング手法を、そのまま利用すること
ができる。つまり、本発明の実施にあたり、新たなワイ
ヤボンディング装置を用意する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す半導体装置のワイヤボン
ディング工程断面図である。
【図２】本発明の実施例を示す半導体装置のワイヤボン
ディングに用いるボンディングワイヤの構造を示す図で
ある。
【図３】本発明のボンディングワイヤによる半導体集積
回路チップとアウタリード部との接続状態を示す図であ
る。
【図４】本発明のボンディングワイヤの重なりによる接
触状態を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示すボンディングワイヤによ
る多重配線状態を示す図である。
【図６】図５における多重配線状態の断面図である。
【図７】本発明の実施例を示すボンディングワイヤによ
る特殊配線例を示す図である。
【図８】従来のボンディングワイヤによる配線例を示す
図である。
【図９】従来のワイヤボンディング工程断面図である。
【図１０】従来のワイヤボンディングの問題点（その
１）を示す図である。
【図１１】従来のワイヤボンディングの問題点（その
２）を示す図である。
【符号の説明】
２１，５６，５９，６３ ボンディングワイヤ ２１ａ ワイヤ先端部 ２１ｂ 球形からなるワイヤ先端部 ２２ 金属ワイヤ ２３ 絶縁皮膜 ２５ クロス部 ３１ 超音波ボンダのツール ３１ａ ヘッド部 ３２ 加熱装置 ４１，５３，５７ 半導体集積回路チップのボンディ
ングパッド ４２，５４，６１ リードフレーム ４３，６２ リード部 ５１ 基板 ５２ 半導体集積回路チップ ５５ ボンディング部 ５８ 内部パッド

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）ワイヤボンディングツールの先端か
    ら絶縁皮膜を有するボンディングワイヤを引き出し、加
    熱装置により溶融させるとともに、前記絶縁皮膜を燃焼
    させる工程と、 （ｂ）前記溶融したボンディングワイヤを接続部に圧着
    して接合する工程とを施すことを特徴とする半導体装置
    のワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 半導体装置のワイヤボンディングを行う
    ためのボンディングワイヤにおいて、（ａ）金属ワイヤ
    と、（ｂ）該金属ワイヤの表面に形成される被覆材から
    なる、電気的絶縁性と可燃焼性を有する絶縁皮膜とを具
    備するボンディングワイヤ。
  3. 【請求項３】 前記絶縁皮膜は、油性エナメル又は合成
    樹脂性エナメルである請求項２記載のボンディングワイ
    ヤ。
JP6138453A 1994-06-21 1994-06-21 半導体装置のワイヤボンディング方法及びボンディングワイヤ Withdrawn JPH088286A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6323552B1 (en) 1998-11-13 2001-11-27 Seiko Epson Corporation Semiconductor device having bumps
US6689679B2 (en) 1998-11-13 2004-02-10 Seiko Epson Corporation Semiconductor device having bumps

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Effective date: 20010904