JPH10242195A - 半導体装置及びワイヤボンダ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャピラリ５を用いたワイヤボンディングで
は、金属ボール３ａ近傍のワイヤ３が硬く亀裂を生じ易
いため、ループ高さを低くすることに限界があり、薄
型、小型化に限界があった。 【解決手段】 半導体装置は、キャピラリ６を用い先端
に金属ボール３ａを形成したワイヤ３を半導体ペレット
１の電極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部
に接続した半導体装置において、金属ボール加圧部３ｂ
から伸びるワイヤの基部３ｃの軸をワイヤ３の引き回し
方向に傾斜させたことを特徴とする。また、ワイヤボン
ダは、キャピラリ６下端の少なくとも金属ボール３と当
接するワイヤ挿通孔６ａ周縁に金属ボール３を非対称に
加圧する加圧部６ｂを形成したことを特徴とする。
は、金属ボール３ａ近傍のワイヤ３が硬く亀裂を生じ易
いため、ループ高さを低くすることに限界があり、薄
型、小型化に限界があった。 【解決手段】 半導体装置は、キャピラリ６を用い先端
に金属ボール３ａを形成したワイヤ３を半導体ペレット
１の電極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部
に接続した半導体装置において、金属ボール加圧部３ｂ
から伸びるワイヤの基部３ｃの軸をワイヤ３の引き回し
方向に傾斜させたことを特徴とする。また、ワイヤボン
ダは、キャピラリ６下端の少なくとも金属ボール３と当
接するワイヤ挿通孔６ａ周縁に金属ボール３を非対称に
加圧する加圧部６ｂを形成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属ワイヤにより内
部の電気的接続を行った半導体装置及び電気的接続をす
るためのワイヤボンダに関する。
部の電気的接続を行った半導体装置及び電気的接続をす
るためのワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂モールド型半導体装置の一例を図９
から説明する。図において、１は半導体ペレットで、上
面に多数の電極（図示せず）を形成している。２は半導
体ペレット１をマウントするマウント部２ａと一端がマ
ウント部２ａの近傍に配置された多数本のリード２ｂと
から構成されたリードフレームで、マウント部２ａにマ
ウントされた半導体ペレット１表面とリード２ｂのボン
ディング面とがほぼ面一となるようにマウント部２ａと
リード２ｂとの間には段差が形成され、それぞれフレー
ム（図示せず）に連結され一体化されている。３は半導
体ペレット１上の電極とリードフレーム２のリード２ｂ
とを電気的に接続する金属ワイヤ、４は半導体ペレット
１を含むリードフレーム２上の主要部分を被覆し半導体
ペレット１や金属ワイヤ３を外力や腐食性ガスから保護
する樹脂を示す。このリードフレーム２上を樹脂被覆し
た半導体装置の中間構体は、樹脂から露呈したリードフ
レームの不要部分が切断されて各リードが独立され個々
の半導体装置が製造される。この半導体装置は他の電子
部品とともに印刷配線基板に実装され電子機器を構成す
る。最近では電子機器の高機能、高性能化とともに小型
軽量化の要求が強く、これに組み込まれる電子部品も小
型、薄型化して対応している。具体的には、図９電子部
品において樹脂４の厚みを可及的に薄くするために金属
ワイヤ３を接続し引き回すキャピラリの下端移動軌跡を
低くして金属ワイヤ３のループ高さを低くしている。こ
れを図１０から説明する。図において５は長尺の金属ワ
イヤ３を挿通し下端より突出させたキャピラリで、図示
省略するが水平方向に延びるホーンに固定され上下動し
超音波振動が付与される。キャピラリ５の下端から突出
した金属ワイヤ３は水素炎や放電により溶融され金属ボ
ール３ａが形成され、キャピラリ５への引き込みが防止
される。この状態からキャピラリ５を図１１に示すよう
に半導体ペレット１の電極上に移動させ金属ボール３ａ
をキャピラリ５の下端で接続予定部に押圧し金属ボール
３ａを変形させつつ超音波振動を付与して接続する。そ
して図１２に示すようにキャピラリ５を上昇させ下端か
ら金属ワイヤ３を繰り出しつつキャピラリ５を水平動さ
せ、金属ワイヤ３の中間部をリード２ｂ上に位置させ、
図１３に示すようにキャピラリ５の下端で金属ワイヤ３
の中間部を加圧し超音波振動を付与しつつ接続して圧潰
部から金属ワイヤ３を切断し接続を完了する。上記動作
を他の電極とリードに対して連続して行い、一つの半導
体ペレット１に対するワイヤボンデイング作業を完了す
る。このボンデイング作業でのキャピラリ５の移動軌跡
によってワイヤ３のループ形状が決定されるが、薄型を
目的とする場合には、金属ボール３ａを接続した直後
に、キャピラリ５をわずかに上昇させた後、キャピラリ
５を水平動させワイヤ３の立ち上がり基部からワイヤを
曲げるようにしている。
から説明する。図において、１は半導体ペレットで、上
面に多数の電極（図示せず）を形成している。２は半導
体ペレット１をマウントするマウント部２ａと一端がマ
ウント部２ａの近傍に配置された多数本のリード２ｂと
から構成されたリードフレームで、マウント部２ａにマ
ウントされた半導体ペレット１表面とリード２ｂのボン
ディング面とがほぼ面一となるようにマウント部２ａと
リード２ｂとの間には段差が形成され、それぞれフレー
ム（図示せず）に連結され一体化されている。３は半導
体ペレット１上の電極とリードフレーム２のリード２ｂ
とを電気的に接続する金属ワイヤ、４は半導体ペレット
１を含むリードフレーム２上の主要部分を被覆し半導体
ペレット１や金属ワイヤ３を外力や腐食性ガスから保護
する樹脂を示す。このリードフレーム２上を樹脂被覆し
た半導体装置の中間構体は、樹脂から露呈したリードフ
レームの不要部分が切断されて各リードが独立され個々
の半導体装置が製造される。この半導体装置は他の電子
部品とともに印刷配線基板に実装され電子機器を構成す
る。最近では電子機器の高機能、高性能化とともに小型
軽量化の要求が強く、これに組み込まれる電子部品も小
型、薄型化して対応している。具体的には、図９電子部
品において樹脂４の厚みを可及的に薄くするために金属
ワイヤ３を接続し引き回すキャピラリの下端移動軌跡を
低くして金属ワイヤ３のループ高さを低くしている。こ
れを図１０から説明する。図において５は長尺の金属ワ
イヤ３を挿通し下端より突出させたキャピラリで、図示
省略するが水平方向に延びるホーンに固定され上下動し
超音波振動が付与される。キャピラリ５の下端から突出
した金属ワイヤ３は水素炎や放電により溶融され金属ボ
ール３ａが形成され、キャピラリ５への引き込みが防止
される。この状態からキャピラリ５を図１１に示すよう
に半導体ペレット１の電極上に移動させ金属ボール３ａ
をキャピラリ５の下端で接続予定部に押圧し金属ボール
３ａを変形させつつ超音波振動を付与して接続する。そ
して図１２に示すようにキャピラリ５を上昇させ下端か
ら金属ワイヤ３を繰り出しつつキャピラリ５を水平動さ
せ、金属ワイヤ３の中間部をリード２ｂ上に位置させ、
図１３に示すようにキャピラリ５の下端で金属ワイヤ３
の中間部を加圧し超音波振動を付与しつつ接続して圧潰
部から金属ワイヤ３を切断し接続を完了する。上記動作
を他の電極とリードに対して連続して行い、一つの半導
体ペレット１に対するワイヤボンデイング作業を完了す
る。このボンデイング作業でのキャピラリ５の移動軌跡
によってワイヤ３のループ形状が決定されるが、薄型を
目的とする場合には、金属ボール３ａを接続した直後
に、キャピラリ５をわずかに上昇させた後、キャピラリ
５を水平動させワイヤ３の立ち上がり基部からワイヤを
曲げるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ボ
ール３ａは金属ワイヤ３をその融点以上の温度に加熱し
て溶融させているため、金属ボール３ａが冷却固化する
際に金属ボール３ａ近傍の金属ワイヤは再結晶し硬度が
大きくなっており、ワイヤ３の繰り出し時にこの部分に
キャピラリ５によって過大な力が加えられると、微小な
亀裂を生じ断線し易くなるという問題があった。この金
属ワイヤの接続強度はワイヤボンディングが完了した半
導体装置中間構体を抜き取り検査し、そのワイヤループ
中間を引き上げて所定の荷重に耐えられるかどうかで良
否判定されが、この検査で良判定されても、樹脂外装時
に流動する樹脂４によって金属ワイヤが押圧され、亀裂
部分の亀裂を拡大させ、接続強度を低下させることがあ
った。また、金属ワイヤ３の主要金属である金や銅に添
加する微量元素の種類や量を適宜選択して金属ワイヤ３
の再結晶領域を可及的に短くするようにしているが、完
全に無くすことはできず、ワイヤ立上り部分の高さを再
結晶領域以下の高さにできないため、ループ高さを低く
することには限界があった。またこの再結晶領域の上端
から鋭角方向にワイヤを引き回すことはできず、湾曲し
て引き出し、ワイヤ中間部を低く引き回してループ高さ
を低くしようとすると、ワイヤがたるみ易く半導体ペレ
ット１の角部やマウント部２ｂなどの不所望部分に近接
あるいは接触し、耐電圧低下、短絡などの電気的特性を
劣化させ不良を生じるという問題があった。一方、電子
部品はコストダウンの要求もあり、半導体装置では、半
導体ペレットが多数個一括して作り込まれる半導体ウエ
ハ（図示せず）のサイズを例えば５インチから８インチ
へ大口径化してして、半導体ペレット一個当たりの単価
を引き下げるようにしている。しかしながら、半導体ウ
エハはその中に半導体素子を作り込む過程で熱処理され
膨張、伸縮するため、反り易くなり、歩留まりが低下す
るため、その厚さを厚くして強度を向上させている。例
えば口径５インチのウエハでは厚さが２１０μｍに設定
されていたものが口径６インチでは厚さ２８０μｍに、
口径８インチでは２８０μｍ以上に厚くして反りを生じ
させないようにしている。またマウント部２ａとリード
２ｂとの間には段差が形成されて半導体ペレット１の表
面とリード２ｂのボンデイング面とが面一となるように
しているが、図９にて点線で示すように半導体ペレット
１の厚みが７０μｍ増加すると、従来のリードフレーム
ではワイヤ３のループ高さがそれだけ高くなり、ループ
高さ自体に１５〜３０μｍのばらつきがあるため、樹脂
４の被覆厚さを変えなくてもワイヤ３からみた被覆厚さ
は薄くなる。そのため、半導体装置の信頼性を決定する
一つの要素である耐湿性の面からみれば半導体ウエハの
厚みが増加した分、樹脂４の厚みも図示点線で示すよう
に増加させる必要があり電子部品の小型化とは相反する
対応が必要であった。また、厚みが増したことにより半
導体ペレット１とリード２ｂとの間の段差が大きくなる
と、ワイヤ３を引き回す際にワイヤの再結晶部分に張力
がかかり易くなりワイヤに亀裂が生じ易くなるという問
題もあった。そのためボンディング面を揃えたリードフ
レームを新たに作ればよいが、一時的にコストが上昇
し、資材管理も煩雑となりコストダウンの面からも好ま
しくなかった。
ール３ａは金属ワイヤ３をその融点以上の温度に加熱し
て溶融させているため、金属ボール３ａが冷却固化する
際に金属ボール３ａ近傍の金属ワイヤは再結晶し硬度が
大きくなっており、ワイヤ３の繰り出し時にこの部分に
キャピラリ５によって過大な力が加えられると、微小な
亀裂を生じ断線し易くなるという問題があった。この金
属ワイヤの接続強度はワイヤボンディングが完了した半
導体装置中間構体を抜き取り検査し、そのワイヤループ
中間を引き上げて所定の荷重に耐えられるかどうかで良
否判定されが、この検査で良判定されても、樹脂外装時
に流動する樹脂４によって金属ワイヤが押圧され、亀裂
部分の亀裂を拡大させ、接続強度を低下させることがあ
った。また、金属ワイヤ３の主要金属である金や銅に添
加する微量元素の種類や量を適宜選択して金属ワイヤ３
の再結晶領域を可及的に短くするようにしているが、完
全に無くすことはできず、ワイヤ立上り部分の高さを再
結晶領域以下の高さにできないため、ループ高さを低く
することには限界があった。またこの再結晶領域の上端
から鋭角方向にワイヤを引き回すことはできず、湾曲し
て引き出し、ワイヤ中間部を低く引き回してループ高さ
を低くしようとすると、ワイヤがたるみ易く半導体ペレ
ット１の角部やマウント部２ｂなどの不所望部分に近接
あるいは接触し、耐電圧低下、短絡などの電気的特性を
劣化させ不良を生じるという問題があった。一方、電子
部品はコストダウンの要求もあり、半導体装置では、半
導体ペレットが多数個一括して作り込まれる半導体ウエ
ハ（図示せず）のサイズを例えば５インチから８インチ
へ大口径化してして、半導体ペレット一個当たりの単価
を引き下げるようにしている。しかしながら、半導体ウ
エハはその中に半導体素子を作り込む過程で熱処理され
膨張、伸縮するため、反り易くなり、歩留まりが低下す
るため、その厚さを厚くして強度を向上させている。例
えば口径５インチのウエハでは厚さが２１０μｍに設定
されていたものが口径６インチでは厚さ２８０μｍに、
口径８インチでは２８０μｍ以上に厚くして反りを生じ
させないようにしている。またマウント部２ａとリード
２ｂとの間には段差が形成されて半導体ペレット１の表
面とリード２ｂのボンデイング面とが面一となるように
しているが、図９にて点線で示すように半導体ペレット
１の厚みが７０μｍ増加すると、従来のリードフレーム
ではワイヤ３のループ高さがそれだけ高くなり、ループ
高さ自体に１５〜３０μｍのばらつきがあるため、樹脂
４の被覆厚さを変えなくてもワイヤ３からみた被覆厚さ
は薄くなる。そのため、半導体装置の信頼性を決定する
一つの要素である耐湿性の面からみれば半導体ウエハの
厚みが増加した分、樹脂４の厚みも図示点線で示すよう
に増加させる必要があり電子部品の小型化とは相反する
対応が必要であった。また、厚みが増したことにより半
導体ペレット１とリード２ｂとの間の段差が大きくなる
と、ワイヤ３を引き回す際にワイヤの再結晶部分に張力
がかかり易くなりワイヤに亀裂が生じ易くなるという問
題もあった。そのためボンディング面を揃えたリードフ
レームを新たに作ればよいが、一時的にコストが上昇
し、資材管理も煩雑となりコストダウンの面からも好ま
しくなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、キャピラリに挿通され
てその下端より突出させた金属ワイヤの先端に溶融金属
ボールを形成し、このワイヤ先端部とキャピラリから繰
り出されたワイヤ中間部とをそれぞれ半導体ペレットの
電極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部にキ
ャピラリ下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続
し、第１、第２のボンディング予定部間を金属ワイヤに
て電気的に接続した半導体装置において、上記第１ボン
ディング予定部で加圧変形した変形ボール部から伸びる
ワイヤの基部の軸を、キャピラリからワイヤを繰り出す
のに先立ってワイヤの引き回し方向に傾斜させたことを
特徴とする半導体装置を提供する。また本発明は、超音
波振動が付与されるキャピラリに挿通した金属ワイヤの
先端を溶融させて金属ボールを形成し、この金属ボール
を第１のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ
下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続した後、キ
ャピラリをその下端より金属ワイヤを繰り出しつつ第２
のボンデイング予定部上に移動させ、金属ワイヤの中間
部を第２のボンディング予定部上に位置させてキャピラ
リ下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続し、第
１、第２のボンディング予定部間を電気的に接続するワ
イヤボンダにおいて、上記キャピラリ下端の少なくとも
金属ボールと当接するワイヤ挿通孔周縁に金属ボールを
非対称に加圧する加圧部を形成したことを特徴とするワ
イヤボンダをも提供する。
を目的として提案されたもので、キャピラリに挿通され
てその下端より突出させた金属ワイヤの先端に溶融金属
ボールを形成し、このワイヤ先端部とキャピラリから繰
り出されたワイヤ中間部とをそれぞれ半導体ペレットの
電極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部にキ
ャピラリ下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続
し、第１、第２のボンディング予定部間を金属ワイヤに
て電気的に接続した半導体装置において、上記第１ボン
ディング予定部で加圧変形した変形ボール部から伸びる
ワイヤの基部の軸を、キャピラリからワイヤを繰り出す
のに先立ってワイヤの引き回し方向に傾斜させたことを
特徴とする半導体装置を提供する。また本発明は、超音
波振動が付与されるキャピラリに挿通した金属ワイヤの
先端を溶融させて金属ボールを形成し、この金属ボール
を第１のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ
下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続した後、キ
ャピラリをその下端より金属ワイヤを繰り出しつつ第２
のボンデイング予定部上に移動させ、金属ワイヤの中間
部を第２のボンディング予定部上に位置させてキャピラ
リ下端で加圧しつつ超音波振動を付与して接続し、第
１、第２のボンディング予定部間を電気的に接続するワ
イヤボンダにおいて、上記キャピラリ下端の少なくとも
金属ボールと当接するワイヤ挿通孔周縁に金属ボールを
非対称に加圧する加圧部を形成したことを特徴とするワ
イヤボンダをも提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、キャ
ピラリに挿通されてその下端より突出させた金属ワイヤ
の先端に溶融金属ボールを形成し、半導体ペレットの電
極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部のう
ち、第１ボンディング予定部で金属ボールをキャピラリ
により加圧して変形させるとともに変形ボール部から伸
びるワイヤ基部の軸をワイヤの引き回し方向に傾斜さ
せ、キャピラリに超音波振動を付与して接続し、キャピ
ラリから繰り出されたワイヤ中間部を第２ボンディング
予定部上に位置させ、キャピラリ下端で加圧しつつ超音
波振動を付与して接続し、第１、第２のボンディング予
定部間を金属ワイヤにて電気的に接続したものである
が、ワイヤ基部をワイヤの引き回し方向に傾斜させるた
めには金属ボールをキャピラリ下端で非対称に加圧すれ
ばよい。また本発明によるワイヤボンダは、超音波振動
が付与されるキャピラリに挿通した金属ワイヤの先端を
溶融させて金属ボールを形成し、この金属ボールを第１
のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ下端で
加圧しつつ超音波振動を付与して接続した後、キャピラ
リをその下端より金属ワイヤを繰り出しつつ第２のボン
デイング予定部上に移動させ、金属ワイヤの中間部を第
２のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ下端
で加圧しつつ超音波振動を付与して接続し、第１、第２
のボンディング予定部間を電気的に接続するワイヤボン
ダにおいて上記キャピラリ下端の少なくとも金属ボール
と当接するワイヤ挿通孔周縁に金属ボールを非対称に加
圧する加圧部を形成したことを特徴とするが、このキャ
ピラリ下端面の加圧は階段状に形成することができる
し、キャピラリの軸とキャピラリ下端のなす面に対する
垂線とを非平行にすることによっても実現できる。
ピラリに挿通されてその下端より突出させた金属ワイヤ
の先端に溶融金属ボールを形成し、半導体ペレットの電
極パッドを含む第１、第２のボンデイング予定部のう
ち、第１ボンディング予定部で金属ボールをキャピラリ
により加圧して変形させるとともに変形ボール部から伸
びるワイヤ基部の軸をワイヤの引き回し方向に傾斜さ
せ、キャピラリに超音波振動を付与して接続し、キャピ
ラリから繰り出されたワイヤ中間部を第２ボンディング
予定部上に位置させ、キャピラリ下端で加圧しつつ超音
波振動を付与して接続し、第１、第２のボンディング予
定部間を金属ワイヤにて電気的に接続したものである
が、ワイヤ基部をワイヤの引き回し方向に傾斜させるた
めには金属ボールをキャピラリ下端で非対称に加圧すれ
ばよい。また本発明によるワイヤボンダは、超音波振動
が付与されるキャピラリに挿通した金属ワイヤの先端を
溶融させて金属ボールを形成し、この金属ボールを第１
のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ下端で
加圧しつつ超音波振動を付与して接続した後、キャピラ
リをその下端より金属ワイヤを繰り出しつつ第２のボン
デイング予定部上に移動させ、金属ワイヤの中間部を第
２のボンディング予定部上に位置させてキャピラリ下端
で加圧しつつ超音波振動を付与して接続し、第１、第２
のボンディング予定部間を電気的に接続するワイヤボン
ダにおいて上記キャピラリ下端の少なくとも金属ボール
と当接するワイヤ挿通孔周縁に金属ボールを非対称に加
圧する加圧部を形成したことを特徴とするが、このキャ
ピラリ下端面の加圧は階段状に形成することができる
し、キャピラリの軸とキャピラリ下端のなす面に対する
垂線とを非平行にすることによっても実現できる。
【０００６】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１から説明する。
図において図９と同一物には同一符号を付し重複する説
明を省略する。本発明による半導体装置は、ワイヤ３の
先端に形成した金属ボールをキャピラリによって半導体
ペレット１の電極（第１のボンディング予定部）に押し
付けて接続し、キャピラリから繰り出したワイヤの中間
部をリード（第２のボンディング予定部）２ｂ上に位置
させキャピラリによって接続したものであるが、本発明
の特徴は、第１ボンディング予定部で加圧変形した変形
ボール部から伸びるワイヤの基部の軸を、キャピラリか
らワイヤを繰り出すのに先立ってワイヤの引き回し方向
に傾斜させたことを特徴とする。即ち、図２に示すよう
に変形ボール部３ｂは球形の金属ボールが非対称に変形
し、この変形により金属ボール形成時に溶融して固化す
る際に再結晶したワイヤ基部３ｃがワイヤの引き回し方
向に傾斜している。この結果、第１ボンディング予定部
でのボンデイング作業を完了した後、ワイヤ３を再結晶
したワイヤ基部の傾斜方向に繰り出してもワイヤ３には
ほぼ軸方向の張力がかかり、再結晶部分に亀裂を生じる
ことはないから接続強度の低下もない。そのため、ルー
プ高さが低くなるようにワイヤ３を引き回すことがで
き、再結晶部分は硬度が高くワイヤの引き回し角度を浅
くしても、ワイヤ基部の垂れ下がりが防止され、ループ
高さのばらつきも小さくできるため、ワイヤたわみによ
って従来発生していた半導体ペレット１角部やマウント
部２ａへの接触短絡や耐電圧低下が防止される。また、
ワイヤ基部からループ高さを低く設定できるため、半導
体ペレット１とリード２ｂとの間に段差が形成され、半
導体ペレットが高い位置にあってもワイヤの引き回しに
支障がないため、従来の半導体ペレットで最適設計され
たリードフレームを流用することができ、半導体ウエハ
の大口径化によるコストダウンを図りつつ樹脂４の厚み
を薄くすることができ小型化することができる。この半
導体装置を製造するワイヤボンダの一例を図３から説明
する。図において、６は長尺の金属ワイヤ３を挿通し下
端より突出させたキャピラリで、図示省略するが水平方
向に延び両端が上下に揺動するホーンの一端に固定され
て上下動し超音波振動が付与される。このキャピラリ６
のワイヤ挿通孔６ａはその軸方向中間部から下端開口部
に向かって径大な加圧部６ｂが形成されている。キャピ
ラリ６の下端開口部はから突出した金属ワイヤ３は図示
しないが水素炎や放電により溶融され金属ボール３ａが
形成され、キャピラリ６への引き込みが防止される。７
は上昇位置にあるキャピラリ６の下端周縁を囲む環状体
で、内周面の直交位置に吸引孔７ａを開口し、各吸引孔
７ａは切り換え可能に負圧源（図示せず）に接続されて
いる。キャピラリ６は環状体７内を上下動し、キャピラ
リ６と環状体７は連動して水平動する。以下にこの装置
の動作を説明する。まず、キャピラリ６の下端からワイ
ヤ３の先端を突出させた状態で、キャピラリ６の下端を
環状体７より下方位置に下げ、ワイヤ３の先端に金属ボ
ール３ａを形成する。次に図３に示すように金属ボール
３ａが環状体７内に位置するようにキャピラリ６を上昇
させ、ワイヤ３の引き回し方向と対向する一つの吸引孔
７ａから吸引すると金属ボール３ａはこの吸引孔側に吸
引され、図４に示すように金属ボール３ａは吸引孔７ａ
からの吸引を停止した状態でその中心がキャピラリ６の
軸から外れてキャピラリ６内に引き込まれて金属ボール
３ａがキャピラリ６の開口端の加圧部６ｂに係合しワイ
ヤ３の中間部がキャピラリ６のワイヤ挿通孔６ａと密着
して摩擦により引き込みが停止されその状態を保つ。こ
の状態で金属ボール３ａを第１ボンディング予定部に加
圧すると、図５に示すように金属ボールはキャピラリ６
の加圧部６ｂによって押しつぶされ、ワイヤ挿通孔６ａ
の径大な開口部内で金属ボール３ａは潰されつつワイヤ
挿通孔６ａの傾斜した内壁によって押圧されワイヤ基部
３ｃは移動し傾斜する。そのためワイヤ３をワイヤ基部
３ｃの傾斜方向にキャピラリ６から繰り出すと、ループ
高さを低くした状態でワイヤを引き回すことができる。
この装置は、環状体７による吸引により４方向のうち任
意の方向にワイヤを引き回すことができる。また本発明
の他のワイヤボンダの実施例を図６に示すキャピラリ部
分から説明する。このキャピラリ８はワイヤ挿通孔８ａ
が開口する下端に金属ボール３ｃを非対称に加圧する段
部（加圧部）８ｂ、８ｃを形成している。このキャピラ
リ８は金属ボール３ａを形成したワイヤ３を引き込むと
突出した段部８ａに金属ボール３ａが当接し、この段部
８ａが先に金属ボール３ａの中心からずれた位置を加圧
する。この時、高い位置にある段部８ｃ部分は自由状態
であるため、金属ボール３ｃは加圧変形の際にボンデイ
ング予定部との接触点を中心に回転して、図７に示すよ
うに再結晶したワイヤ基部３ｃが傾斜し、その弾性によ
りキャピラリ８の挿通孔８ａ内壁に接触する。図７状態
からキャピラリ８を斜め上方に移動させると、ワイヤ３
がキャピラリ８から繰り出されるが、ワイヤ基部３ｃは
もともと傾斜しているためワイヤ３はスムーズに繰り出
され、また段部８ｃはワイヤ３の繰り出しには支障がな
いためワイヤの再結晶部分に亀裂を生じることがなく、
ループ高さを低く形成することができる。また本発明の
他のワイヤボンダの実施例を図８に示すキャピラリ部分
から説明する。このキャピラリ９はワイヤ挿通孔９ａの
軸と下端面に対する垂線とを非平行にしたことを特徴と
する。これにより図６キャピラリと同様の段部（加圧
部）９ａ、９ｂが形成され図６に示すキャピラリと同様
の動作をさせることができる。図６、図８に示すキャピ
ラリ８、９を備えたワイヤボンダは方向性があるため、
一方向にしかボンデイングできないが、付属装置が不要
で確実に動作させることができる。また第２ボンディン
グ予定部でのワイヤボンディングが完了すると、ワイヤ
を引き切る必要があるが、段部の段差をワイヤ径の１／
２以下とすることにより支障なく切断することができ
る。
図において図９と同一物には同一符号を付し重複する説
明を省略する。本発明による半導体装置は、ワイヤ３の
先端に形成した金属ボールをキャピラリによって半導体
ペレット１の電極（第１のボンディング予定部）に押し
付けて接続し、キャピラリから繰り出したワイヤの中間
部をリード（第２のボンディング予定部）２ｂ上に位置
させキャピラリによって接続したものであるが、本発明
の特徴は、第１ボンディング予定部で加圧変形した変形
ボール部から伸びるワイヤの基部の軸を、キャピラリか
らワイヤを繰り出すのに先立ってワイヤの引き回し方向
に傾斜させたことを特徴とする。即ち、図２に示すよう
に変形ボール部３ｂは球形の金属ボールが非対称に変形
し、この変形により金属ボール形成時に溶融して固化す
る際に再結晶したワイヤ基部３ｃがワイヤの引き回し方
向に傾斜している。この結果、第１ボンディング予定部
でのボンデイング作業を完了した後、ワイヤ３を再結晶
したワイヤ基部の傾斜方向に繰り出してもワイヤ３には
ほぼ軸方向の張力がかかり、再結晶部分に亀裂を生じる
ことはないから接続強度の低下もない。そのため、ルー
プ高さが低くなるようにワイヤ３を引き回すことがで
き、再結晶部分は硬度が高くワイヤの引き回し角度を浅
くしても、ワイヤ基部の垂れ下がりが防止され、ループ
高さのばらつきも小さくできるため、ワイヤたわみによ
って従来発生していた半導体ペレット１角部やマウント
部２ａへの接触短絡や耐電圧低下が防止される。また、
ワイヤ基部からループ高さを低く設定できるため、半導
体ペレット１とリード２ｂとの間に段差が形成され、半
導体ペレットが高い位置にあってもワイヤの引き回しに
支障がないため、従来の半導体ペレットで最適設計され
たリードフレームを流用することができ、半導体ウエハ
の大口径化によるコストダウンを図りつつ樹脂４の厚み
を薄くすることができ小型化することができる。この半
導体装置を製造するワイヤボンダの一例を図３から説明
する。図において、６は長尺の金属ワイヤ３を挿通し下
端より突出させたキャピラリで、図示省略するが水平方
向に延び両端が上下に揺動するホーンの一端に固定され
て上下動し超音波振動が付与される。このキャピラリ６
のワイヤ挿通孔６ａはその軸方向中間部から下端開口部
に向かって径大な加圧部６ｂが形成されている。キャピ
ラリ６の下端開口部はから突出した金属ワイヤ３は図示
しないが水素炎や放電により溶融され金属ボール３ａが
形成され、キャピラリ６への引き込みが防止される。７
は上昇位置にあるキャピラリ６の下端周縁を囲む環状体
で、内周面の直交位置に吸引孔７ａを開口し、各吸引孔
７ａは切り換え可能に負圧源（図示せず）に接続されて
いる。キャピラリ６は環状体７内を上下動し、キャピラ
リ６と環状体７は連動して水平動する。以下にこの装置
の動作を説明する。まず、キャピラリ６の下端からワイ
ヤ３の先端を突出させた状態で、キャピラリ６の下端を
環状体７より下方位置に下げ、ワイヤ３の先端に金属ボ
ール３ａを形成する。次に図３に示すように金属ボール
３ａが環状体７内に位置するようにキャピラリ６を上昇
させ、ワイヤ３の引き回し方向と対向する一つの吸引孔
７ａから吸引すると金属ボール３ａはこの吸引孔側に吸
引され、図４に示すように金属ボール３ａは吸引孔７ａ
からの吸引を停止した状態でその中心がキャピラリ６の
軸から外れてキャピラリ６内に引き込まれて金属ボール
３ａがキャピラリ６の開口端の加圧部６ｂに係合しワイ
ヤ３の中間部がキャピラリ６のワイヤ挿通孔６ａと密着
して摩擦により引き込みが停止されその状態を保つ。こ
の状態で金属ボール３ａを第１ボンディング予定部に加
圧すると、図５に示すように金属ボールはキャピラリ６
の加圧部６ｂによって押しつぶされ、ワイヤ挿通孔６ａ
の径大な開口部内で金属ボール３ａは潰されつつワイヤ
挿通孔６ａの傾斜した内壁によって押圧されワイヤ基部
３ｃは移動し傾斜する。そのためワイヤ３をワイヤ基部
３ｃの傾斜方向にキャピラリ６から繰り出すと、ループ
高さを低くした状態でワイヤを引き回すことができる。
この装置は、環状体７による吸引により４方向のうち任
意の方向にワイヤを引き回すことができる。また本発明
の他のワイヤボンダの実施例を図６に示すキャピラリ部
分から説明する。このキャピラリ８はワイヤ挿通孔８ａ
が開口する下端に金属ボール３ｃを非対称に加圧する段
部（加圧部）８ｂ、８ｃを形成している。このキャピラ
リ８は金属ボール３ａを形成したワイヤ３を引き込むと
突出した段部８ａに金属ボール３ａが当接し、この段部
８ａが先に金属ボール３ａの中心からずれた位置を加圧
する。この時、高い位置にある段部８ｃ部分は自由状態
であるため、金属ボール３ｃは加圧変形の際にボンデイ
ング予定部との接触点を中心に回転して、図７に示すよ
うに再結晶したワイヤ基部３ｃが傾斜し、その弾性によ
りキャピラリ８の挿通孔８ａ内壁に接触する。図７状態
からキャピラリ８を斜め上方に移動させると、ワイヤ３
がキャピラリ８から繰り出されるが、ワイヤ基部３ｃは
もともと傾斜しているためワイヤ３はスムーズに繰り出
され、また段部８ｃはワイヤ３の繰り出しには支障がな
いためワイヤの再結晶部分に亀裂を生じることがなく、
ループ高さを低く形成することができる。また本発明の
他のワイヤボンダの実施例を図８に示すキャピラリ部分
から説明する。このキャピラリ９はワイヤ挿通孔９ａの
軸と下端面に対する垂線とを非平行にしたことを特徴と
する。これにより図６キャピラリと同様の段部（加圧
部）９ａ、９ｂが形成され図６に示すキャピラリと同様
の動作をさせることができる。図６、図８に示すキャピ
ラリ８、９を備えたワイヤボンダは方向性があるため、
一方向にしかボンデイングできないが、付属装置が不要
で確実に動作させることができる。また第２ボンディン
グ予定部でのワイヤボンディングが完了すると、ワイヤ
を引き切る必要があるが、段部の段差をワイヤ径の１／
２以下とすることにより支障なく切断することができ
る。
【０００７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体装
置の電気的接続を行うワイヤのループ高さを可及的に低
くできるため電子部品の薄型、小型化を実現できる。
置の電気的接続を行うワイヤのループ高さを可及的に低
くできるため電子部品の薄型、小型化を実現できる。
【図１】 本発明による半導体装置の一例を示す側断面
図
図
【図２】 図１に示す半導体装置の要部拡大側断面図
【図３】 本発明によるワイヤボンダの要部を示す拡大
側断面図
側断面図
【図４】 本発明によるワイヤボンダの他の実施例を示
す要部拡大側断面図
す要部拡大側断面図
【図５】 図４装置の動作を説明する要部側断面図
【図６】 本発明によるワイヤボンダの他の実施例を示
すキャピラリの要部拡大側断面図
すキャピラリの要部拡大側断面図
【図７】 図６装置の動作を説明する要部側断面図
【図８】 本発明によるワイヤボンダの他の実施例を示
すキャピラリの要部拡大側断面図
すキャピラリの要部拡大側断面図
【図９】 半導体装置の一例を示す側断面図
【図１０】 図９半導体装置のワイヤボンディング作業
を説明するキャピラリの要部部分断面図
を説明するキャピラリの要部部分断面図
【図１１】 金属ポールを半導体ペレットに接続する状
態を示す要部部分断面図
態を示す要部部分断面図
【図１２】 ワイヤの引き回し状態を示す側面図
【図１３】 ワイヤボンデイングの完了状態を示す要部
側面図
側面図
１ 半導体ペレット ３ 金属ワイヤ ３ａ 金属ボール ３ｂ 変形ボール部 ３ｃ ワイヤ基部 ６ キャピラリ ８ キャピラリ ９ キャピラリ
Claims (5)
- 【請求項１】キャピラリに挿通されてその下端より突出
させた金属ワイヤの先端に溶融金属ボールを形成し、こ
のワイヤ先端部とキャピラリから繰り出されたワイヤ中
間部とをそれぞれ半導体ペレットの電極パッドを含む第
１、第２のボンデイング予定部にキャピラリ下端で加圧
しつつ超音波振動を付与して接続し、第１、第２のボン
ディング予定部間を金属ワイヤにて電気的に接続した半
導体装置において、 上記第１ボンディング予定部で加圧変形した変形ボール
部から伸びるワイヤの基部の軸を、キャピラリからワイ
ヤを繰り出すのに先立ってワイヤの引き回し方向に傾斜
させたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】金属ボールをキャピラリ下端で非対称に加
圧しワイヤ基部をワイヤの引き回し方向に傾斜させたこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】超音波振動が付与されるキャピラリに挿通
した金属ワイヤの先端を溶融させて金属ボールを形成
し、この金属ボールを第１のボンディング予定部上に位
置させてキャピラリ下端で加圧しつつ超音波振動を付与
して接続した後、キャピラリをその下端より金属ワイヤ
を繰り出しつつ第２のボンデイング予定部上に移動さ
せ、金属ワイヤの中間部を第２のボンディング予定部上
に位置させてキャピラリ下端で加圧しつつ超音波振動を
付与して接続し、第１、第２のボンディング予定部間を
電気的に接続するワイヤボンダにおいて、 上記キャピラリ下端の少なくとも金属ボールと当接する
ワイヤ挿通孔周縁に金属ボールを非対称に加圧する加圧
部を形成したことを特徴とするワイヤボンダ。 - 【請求項４】キャピラリ下端面に階段状の段差を形成し
たことを特徴とする請求項３に記載のワイヤボンダ。 - 【請求項５】キャピラリの軸とキャピラリ下端のなす面
に対する垂線とを非平行にしたことを特徴とする請求項
３に記載のワイヤボンダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038665A JPH10242195A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体装置及びワイヤボンダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9038665A JPH10242195A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体装置及びワイヤボンダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242195A true JPH10242195A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12531576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9038665A Pending JPH10242195A (ja) | 1997-02-24 | 1997-02-24 | 半導体装置及びワイヤボンダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242195A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250539B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-06-26 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire bonding method |
-
1997
- 1997-02-24 JP JP9038665A patent/JPH10242195A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250539B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-06-26 | Kabushiki Kaisha Shinkawa | Wire bonding method |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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