JPH1032230A - 半導体装置にワイヤ相互接続部をボンディングする方法と装置 - Google Patents

半導体装置にワイヤ相互接続部をボンディングする方法と装置

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JPH1032230A
JPH1032230A JP9042449A JP4244997A JPH1032230A JP H1032230 A JPH1032230 A JP H1032230A JP 9042449 A JP9042449 A JP 9042449A JP 4244997 A JP4244997 A JP 4244997A JP H1032230 A JPH1032230 A JP H1032230A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度の影響を受け易い装置においても短時間
で十分なボンディングを行う。 【解決手段】 室温で、ワイヤ（１０４）を集積回路
（１１０）、リードフレーム及びパッケージのボンド箇
所（１０８）にボンディングする装置（３０４）及び方
法を提供した。好ましい実施例では、金のワイヤ（１０
４）のボール端（１０６）をアルミニウムのボンド・パ
ッド（１０８）にボンディングする。装置（３０４）
は、２００ｋＨｚより高い周波数の超音波エネルギを供
給するように設計された高周波超音波エネルギ源（３０
６）を含む。超音波エネルギがキャピラリ管（３０２）
を介してボンディングの界面に伝達される。こうしてボ
ール端（１０６）及びボンディング箇所（１０８）の間
に丈夫なボンドが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は集積回路（ＩＣ）の相
互接続部の分野に関する。更に具体的に言えば、この発
明は高周波超音波エネルギを利用したＩＣの相互接続
部、特に、高周波超音波エネルギを利用した室温でのＩ
Ｃの相互接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】半導体装置に対する回路の相互
接続部を作る標準的な方法は、ワイヤ、典型的には金又
はアルミニウム合金のワイヤを、半導体ダイの上にある
アルミニウム合金のボンド・パッドにボンディングする
事である。金のワイヤの場合、ボンドは最終的には、時
間及び温度に応じて、そして拡散の挙動によって定めら
れる通りに幾つかの相をとり得る金属間化合物構造にな
る。ボンドの最大の強度は、ボール・ボンドの下を覆う
金属間化合物を最大にする事によって達成される。
【０００３】きれいな表面、高い温度、及び適正な量の
圧力並びに機械的なスクラッビングが、ワイヤ及びボン
ド・パッドにある金及びアルミニウム金属の間に最適の
反応を行なわせるのに寄与する。非常に短いボンディン
グ時間を使って、これらの表面の間に金属間結合部を作
る事が理想的である。典型的な多くの半導体装置に対す
る満足し得る方法が開発されているが、熱音響形（サー
モソニック）ボンド方法の名前で知られるこの全ての方
法は、ボンディング過程の間、半導体装置の温度を高く
する事に頼っている。都合の悪い事に、ディジタル・マ
イクロミラー装置（ＤＭＤ）のような微小機械式装置で
は、従来のＩＣワイヤ・ボンディング方法によって必要
とされる高い温度を許す事が出来ない。その為、ＤＭＤ
のような温度の影響を受け易い装置を、この温度の受け
易い構造を損なわずに製造する事が出来るようにする室
温でのワイヤ・ボンディング方法が必要になっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用】上に述べた問題
が、この発明の方法と装置により、大部分解決される。
即ち、この発明は、周囲温度で十分丈夫なボンドが形成
されるようなワイヤ・ボンディング方法を提供する。こ
の発明は、最適にしたキャピラリ管と共に高周波超音波
エネルギを利用して、こういう利点を提供する。一実施
例では、ここに開示する装置は、２００ｋＨｚより高い
周波数、好ましくは２３５−２４５ｋＨｚ、更に好まし
くは２３７ｋＨｚでキャピラリ管を振動させる超音波源
を提供し、この間、キャピラリ管の中に保持されたワイ
ヤはボンディング箇所に圧接しておく。
【０００５】全体的に言うと、この発明はワイヤ・ボン
ドを形成する方法を提供する。この方法は、キャピラリ
管を用いて半導体装置にワイヤ相互接続部を圧接し、２
００ｋＨｚより高い周波数でキャピラリ管を振動させ
て、ワイヤ相互接続部及び半導体装置のパッドの間に金
属間結合部を形成する工程を含む。この発明並びにその
利点が更に完全に理解されるように、次に図面について
説明する。
【０００６】
【実施例】熱音響形ボンド方法は、金のワイヤのような
ワイヤ相互接続部と、半導体装置のボンド・パッドの間
に良好なボンドを達成する広く用いられている方法であ
る。一般的に、この方法は６０ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚ
の低い周波数及び約１７５℃乃至３００℃の温度を用い
る。この発明は、高いボンディング周波数（２００ｋＨ
ｚより高い）及び低い温度（１００℃未満）を用いて、
ワイヤ相互接続部と半導体のボンド・パッドの間に十分
なボンドを得る方法を提供する。ここで説明する装置
は、ボンディング温度を最低にしながら、形成される金
属間結合部を最大にするように最適にされている。この
方法と装置を使うと、室温又は周囲温度（１０℃乃至５
０℃）で丈夫なボンドが形成される。更に、ここで説明
する低温ボンディング方法は、ボンディング過程の間に
加わる粒子の数を最小限に押える。これは、ＤＭＤのよ
うに可動部分を持つ微小機械式装置を処理する時、特に
重要である。
【０００７】次に図面全般について、特に図１について
説明すると、従来の典型的なワイヤ・ボンダ１００が略
図で示されている。ボンダが、ボンド・ワイヤ１０４を
保持するキャピラリ管１０２を含む。ボンド・ワイヤは
金が典型的である。ボール・ボンドを形成する為、典型
的には、ワイヤの端を火花に露出する事により、ワイヤ
の端を溶融させてボール１０６を形成する。その後、ボ
ールを圧力源１１２により、半導体装置又はＩＣ １１
０のボンド・パッド又はボンド箇所１０８に圧接する。
ボール１０６をボンド・パッド１０８に圧接する間、キ
ャピラリ管１０２、ワイヤ１０４及びキャピラリ管１０
２に保持されたワイヤ・ボール１０６を超音波変換器１
１４によって低い周波数で振動させる。この変換器は、
超音波源１１６によって駆動される。ワイヤ・ボール１
０６がボンド・パッド１０８に圧接されるのと同時に、
パッケージ又はリードフレーム１１９に取付けられたＩ
Ｃ１１０及びボンダ１００が加熱ブロック１２０によっ
て加熱される。別の熱源である加熱素子１２２が変換器
１１４を介してキャピラリ管１０２を加熱する。圧力、
超音波振動及び熱の組合せにより、ワイヤ・ボールは、
界面１２４でボンド・パッドに結合される。ボンダの残
りの部分がブロック１２６で表わされている。
【０００８】ＩＣ １１０は、その上にボンド・パッド
１０８が作られている任意の種類の半導体装置である。
任意の種類のＩＣ １１０が適しているが、ここに開示
した方法は、ＤＭＤ又はその他の微小機械式装置のよう
に、１８０℃の典型的なボンディング温度に耐える事が
出来ないＩＣ １１０をボンディングする為に最適にし
てある。典型的なＩＣ １１０は何れも、その上に種々
のメタライズ層をデポジットした単結晶基板を有する。
ボンド・パッド１０８又はボンディング箇所は、典型的
には、ＩＣの周辺にあって、ＩＣ １１０上に作られた
回路と電気的に接触している小さな金属領域であるのが
典型的である。典型的には、ボンド・パッド１０８は実
質的にアルミニウム合金、特に、約２％の銅を含むアル
ミニウム合金で作られるが、事実上この他の任意の金属
でも働く。
【０００９】ワイヤ１０４は９９．９９％金であるのが
典型的である。金のワイヤが好ましいのは、この他の室
温方法のアルミニウム・ワイヤの超音波ウェッジ・ボン
ディングは、ワイヤ・ボンディング過程の間、一層多く
の粒子の汚染を生ずる傾向があるからである。試験によ
ると、室温に於けるアルミニウムのウェッジ・ボンディ
ングに比べて、室温に於ける金のボールのボンディング
を使うと、粒子の汚染が１０ｘ減少する事が分った。更
に、一層柔らかい金のワイヤは、金属間化合物の形成が
進む為に、一層丈夫なボンドを形成する。しかし、一層
硬い金のワイヤにすると、ワイヤ・ループの輪郭の制御
が一層良くなる。従って、最適の金のワイヤの種類は、
柔らかい種類及び硬い種類の間の兼ね合いである。実際
に選ばれるワイヤは、特定のパッケージ及び使われる集
積回路の関数である事がある。これは、こういう因子が
必要なワイヤ・ループの長さを決定する為である。典型
的には、ワイヤ・ループの輪郭の適切な制御が出来るよ
うな範囲内で、最も柔らかい金のワイヤを使う。
【００１０】図２はワイヤ１０４を除いたワイヤ・ボン
ディング用キャピラリ管１０２の断面図を示す。キャピ
ラリ管の本体２０２は、酸化ベリリウム又はセラミック
材料であるのが典型的であるが、その縦軸線２０３に沿
って内側導管又は中孔２０４を取囲んでおり、ボンディ
ング・ワイヤ１０４（図２には示してない）がその中を
通り抜ける。キャピラリ管の本体２０２は、円錐角２１
０と呼ばれる角度で面２０６迄テーパがついている。図
２に示すキャピラリ管は真直ぐなテーパを持ち又は円錐
であるが、ボトルネックと呼ばれる複雑なテーパを持つ
キャピラリ管も利用し得る。円錐形のキャピラリ管が好
ましいが、ボトルネック形キャピラリ管も使う事が出来
る。キャピラリ管の面２０６は、軸線２０３に対して垂
直な平面に対して角度を持っているのが典型的である。
実験によると、室温ボンディング方法にとって最適の面
の角度２０７は４℃乃至１１℃である。更に具体的に言
うと、８℃の面の角度２０７が望ましい。
【００１１】キャピラリ管は面２０６及び中孔２０４の
間の交差部に面取り２０８を有する。面取り２０８及び
面２０６の表面が交差すると、ＩＣ １１０上のボンデ
ィング・パッド１０８とリードフレーム又はセラミック
・パッケージ上の同様なボンディング・パッドの間にワ
イヤ１０４を張った時のワイヤの抗力が減少する。更
に、面取り２０８及び面２０６の交差によって形成され
た縁は、リードフレーム上にステッチ又はウェッジ・ボ
ンドが形成された後、ワイヤ１０４を切断するのに役立
つ。
【００１２】試験によると、面取りの角度とステッチ・
ボンドの尾部の間に強い相互作用がある事が分った。室
温ボンディングには一層高い超音波周波数が必要である
為、キャピラリ管の振動の振幅は、高い温度に於けるボ
ンドに伴う振動よりもずっと大きい。振動の振幅が増加
した事により、丈夫なステッチ・ボンドが完成する前に
ワイヤが時期尚早に切断される事がある。試験による
と、１つの一層大きな面取りの角度は、ステッチ・ボン
ドの尾部を時期尚早に切断する惧れが一層小さい事が分
った。表１に、５種類の試験されたキャピラリ管及び夫
々の種類を使う事から生じたボンドの特性の要約が示さ
れている。
【００１３】
【表１】 寸 法 種類１ 種類２ 種類３ 種類４ 種類５ テーパ角（度） ２０／ ２０／ ２０／ ３０／ ２０／ 円錐 ボトル 円錐 円錐 ボトル ネック ネック 先端直径（ミル） ９．０ ６．０ ９．４ ８．０ ８．０ 外側半径（ミル） １．５ １．５ １．８ １．５ １．５ 孔の直径（ミル） − − − １．５ １．５ 面の角度（度） ８．０ ４．０ ８．０ ８．０ １１．０ 仕上げの種類 研 磨 研 磨 研 磨 つや消し つや消し 面取り１直径（ミル） ３．５ ２．５ ３．３ ２．６ ３．０ 角度（度） １２０ ９０ １５０ １５０ １２０ 仕上げの種類 研 磨 研 磨 研 磨 つや消し つや消し 面取り２直径（ミル） ｎ／ａ ｎ／ａ ２．８ ２．０ ２．８ 角度（度） ｎ／ａ ｎ／ａ ６０ ６０ ６０ 仕上げの種類 ｎ／ａ ｎ／ａ 研 磨 研 磨 研 磨 調査結果／観察（０＝不可、１＝可） ボール直径 ０ １ ０ １ １ ステッチ面積 １ ０ １ １ １ カット・ステッチ １ ０ ０ ０ ０
【００１４】表１に纏めた試験は、１１６ｋＨｚの超音
波源及び６０℃のボンディング温度を用いて実施され
た。ボンディング温度を周囲温度迄下げる為に、キャピ
ラリ管の材料、キャピラリ管の形状、リード線のめっき
のメタライズ組成及びパッケージ清浄化手順のボンド強
度に対する影響を判断する為に、別の調査を実施した。
最も重要な因子は、超音波周波数を２００ｋＨｚより高
くする効果である。更に、周波数がキャピラリ管の先端
に於ける機械的な振動の振幅に反比例するから、一層高
い周波数のボンディングにすると、キャピラリ管の面取
りの角度が一層小さくても、ステッチ・ボンディングの
際に時期尚早の切断が起らないようにする余裕が大きく
なる。更に、キャピラリ管の先端が小さい事は、キャピ
ラリ管の先端に於ける超音波振動の実効的な振幅を拡大
するように思われる。
【００１５】セラミックキャピラリ管の結晶粒の寸法も
ボンディング過程に影響した。試験によると、セラミッ
クのキャピラリ管の結晶粒の寸法が減少するにつれて、
ボンド強度が増加する事が分った。最適のキャピラリ管
は１５℃の円錐角を持つが、２０℃乃至１０℃の円錐角
を持つキャピラリ管でもうまく働く。好ましいキャピラ
リ管はスモール・プレシジョン・トゥールズ・インコー
ポレイテッド社によって製造されているが、この他のキ
ャピラリ管も使う事が出来る。
【００１６】テキサス州ダラスのテキサス・インスツル
メンツ・インコーポレーテッド社によって製造されるア
バカスIII ボンダ又はクリッケ・アンド・ソファ・イン
ダストリーズ・インコーポレーテッド社によって製造さ
れたＫ／Ｓ １４８４ボンダのような現存のワイヤ・ボ
ンダは、ここで説明しているボンディング方法を実施す
る事が出来るように容易に変更する事が出来る。図３は
変更した後のアバカスIII ボンダ３０４の略図を示す。
最適の性能を得る為には、１０℃乃至２０℃の円錐角、
５乃至８ミル、好ましくは６．０乃至６．５ミルの先端
の直径、２ミル未満の孔の直径、４℃乃至８℃の面の角
度、２．５乃至３．０ミルの面取りの直径、及び７０℃
乃至９０℃の面取りの角度を持つセラミックのキャピラ
リ管３０２を使う。２００ｋＨｚより高い周波数、面に
具体的に言うと、２３５乃至２４５ｋＨｚの範囲内の周
波数、理想的には２３７ｋＨｚの周波数でキャピラリ管
を振動させる事が出来る超音波源３０６を使う。
【００１７】変更したボンダ３０４を使ってワイヤ・ボ
ンドを形成する過程は、従来の方法と同様であるが、一
層高い超音波周波数、ボンドの力又は圧力、超音波エネ
ルギ及び一層長いボンド時間を用いる。図４はこれに関
連する工程を示すフローチャートである。ブロック４０
０で、ＩＣ及びパッケージ又はリードフレーム上のボン
ディング箇所をプラズマ清浄化過程にかける。ブロック
４０２で、電気火花を用いて、ボンド・ワイヤの端にボ
ールを形成する。その後、ブロック４０４で、３０乃至
４０グラムの静的な力で、ボールをボンド・パッドに圧
接する。２９０℃のボンディング温度を用いる従来のボ
ンド方法に比べて、圧力は３０％減少する。その後、ブ
ロック４０６で、超音波源をターンオンし、１．０乃至
１．３ワットのエネルギを用いる。２９０℃の従来のボ
ンド方法に比べると、超音波エネルギは７５％増加す
る。十分なボンド時間、普通は６乃至１０ミリ秒で、こ
れは２９０℃の温度を用いる従来のボンド方法の時間よ
り４０％長いが、この時間の後、超音波源をターンオフ
し、ボール・ボンドが完成する。
【００１８】ボール・ボンドを形成した後、ボール・ボ
ンドの箇所と、その上にステッチ・ボンドを形成する箇
所の間にワイヤ・ループを形成する（ブロック４０
８）。ブロック４１０で、キャピラリ管から引きずり出
したワイヤを、今度はリードフレーム又はパッケージ上
のボンディング箇所にもう一度圧接する。ステッチ・ボ
ンドでは、ボンド圧力は、従来の２９０℃のステッチ・
ボンドに必要な圧力より３３％増加して、４０乃至５０
グラムにする。ワイヤをボンディング箇所に圧接しなが
ら、ブロック４１２に示すように、超音波源をターンオ
ンして１．２乃至１．４ワットのエネルギ・レベルを用
いる。これは従来の２９０℃のステッチ・ボンドに使わ
れるレベルより７０％高い。ステッチ・ボンド工程４１
２は３０ミリ秒かかるが、これは従来のステッチ・ボン
ドの場合より５０％長い。その後、超音波源をターンオ
フし、ブロック４１４に示すように、この時ボンディン
グ・ワイヤを切断したキャピラリ管を引っ込め、後に完
成されたステッチ・ボンドを残す。ＩＣのボンディング
箇所にあるボール・ボンド及びパッケージのボンディン
グ箇所にあるステッチ・ボンドが好ましいが、相互接続
部の一方又は両方の端でステッチ・ボンドを使う事が出
来る。
【００１９】これ迄、室温でワイヤ・ボンディングを行
なう方法の特定の実施例並びにその為の装置を説明して
来たが、このように具体的な場合について説明した事
が、特許請求の範囲に定める事項以外に、この発明の範
囲に対する制約と考えてはならない。更に、この発明を
特定の実施例に関連して説明したが、当業者にはこの他
の変更が容易に考えられる事は勿論であるから、このよ
うな全ての変更もこの発明の範囲内に含まれる事を承知
されたい。
【００２０】以上の説明に関連して、さらに次の項を開
示する。 （１） 半導体装置にワイヤ相互接続部をボンディング
する方法に於いて、キャピラリ管を用いて前記ワイヤ相
互接続部を前記半導体装置に圧接し、２００ｋＨｚより
高い周波数で前記キャピラリ管を振動させて、前記ワイ
ヤ相互接続部及び前記半導体装置の間に金属間結合部を
形成する工程を含む方法。 （２） 請求項１記載の方法に於いて、前記キャピラリ
管を振動させる工程が、２０℃未満の円錐角を持つキャ
ピラリ管を用いて実施される方法。 （３） 請求項１記載の方法に於いて、前記キャピラリ
管を振動させる工程が、２０℃乃至１０℃の円錐角を持
つキャピラリ管を用いて実施される方法。 （４） 請求項１記載の方法に於いて、前記キャピラリ
管を振動させる工程が、１５℃の円錐角を持つキャピラ
リ管を用いて実施される方法。 （５） 請求項１記載の方法に於いて、前記キャピラリ
管を振動させる工程が、両極限を含めて２３５乃至２４
５ｋＨｚの範囲内の周波数で実施される方法。
【００２１】（６） 請求項１記載の方法に於いて、前
記キャピラリ管を振動させる工程が、２３７ｋＨｚの周
波数で実施される方法。 （７） 請求項１記載の方法に於いて、前記キャピラリ
管を振動させる工程が６乃至１０ミリ秒の期間の間実施
される方法。 （８） 請求項１記載の方法に於いて、前記半導体装置
にワイヤ相互接続部を圧接する工程が、３０乃至４０グ
ラムの静的な力を用いて実施される方法。 （９） 請求項１記載の方法に於いて、ワイヤを振動さ
せる工程が、１．０乃至１．３ワットのエネルギを用い
て実施される方法。 （１０） 請求項１記載の方法に於いて、更に、前記キ
ャピラリ管を用いてパッケージ・リード線に前記ワイヤ
相互接続部を圧接し、２００ｋＨｚより高い周波数で前
記キャピラリ管を振動させて、前記ワイヤ相互接続部及
び前記パッケージ・リード線の間に金属間結合部を形成
する工程を含む方法。
【００２２】（１１） 請求項１０記載の方法に於い
て、ワイヤ・パッケージに前記ワイヤ相互接続部を圧接
する工程が、４０乃至５０グラムの静的な力を用いて実
施される方法。 （１２） 請求項１０記載の方法に於いて、前記キャピ
ラリ管を振動させて前記ワイヤ相互接続部及び前記パッ
ケージ・リード線の間に金属間結合部を形成する工程
が、２３７ｋＨｚの周波数で実施される方法。 （１３） 請求項１０記載の方法に於いて、前記キャピ
ラリ管を振動させて、前記ワイヤ相互接続部及び前記パ
ッケージ・リード線の間に金属間結合部を形成する工程
が、１．２乃至１．４ワットのエネルギを用いて実施さ
れる方法。 （１４） 半導体装置にワイヤ相互接続部をボンディン
グする装置に於いて、その中にワイヤ相互接続部を通す
ことが出来る縦方向通路を持つキャピラリ管と、該キャ
ピラリ管に２００ｋＨｚより高い振動を加える高周波変
換器と、前記半導体装置に向って前記キャピラリ管を圧
接する圧力源とを有する装置。 （１５） 請求項１４記載の装置に於いて、前記キャピ
ラリ管が２０℃未満の円錐角を持つ装置。
【００２３】（１６） 請求項１４記載の装置に於い
て、前記キャピラリ管が２０℃乃至１０℃の円錐角を持
つ装置。 （１７） 請求項１４記載の装置に於いて、前記キャピ
ラリ管が１５℃の円錐角を持つ装置。 （１８） 請求項１４記載の装置に於いて、前記変換器
が、両極限を含めて、２３５乃至２４５ｋＨｚの範囲内
の振動を前記キャピラリ管に加える装置。 （１９） 請求項１４記載の装置に於いて、前記変換器
が、２４０ｋＨｚより高い振動を前記キャピラリ管に加
える装置。 （２０） 請求項１４記載の装置に於いて、前記キャピ
ラリ管がセラミックである装置。
【００２４】（２１） 室温で、ワイヤ（１０４）を集
積回路（１１０）、リードフレーム及びパッケージのボ
ンド箇所（１０８）にボンディングする装置（３０４）
及び方法を提供した。好ましい実施例では、金のワイヤ
（１０４）のボール端（１０６）をアルミニウムのボン
ド・パッド（１０８）にボンディングする。装置（３０
４）は、２００ｋＨｚより高い周波数の超音波エネルギ
を供給するように設計された高周波超音波エネルギ源
（３０６）を含む。超音波エネルギがキャピラリ管（３
０２）を介してボンディングの界面に伝達される。こう
してボール端（１０６）及びボンディング箇所（１０
８）の間に丈夫なボンドが形成される。この装置及び方
法は、周囲温度でも、十分短いボンディング時間内に十
分な剪断強度を持つボンドを作る事が出来るようにし、
こうして微小機械式構造のような温度の影響を受け易い
装置を効率よく製造する事が出来るようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の方法でワイヤを微小電子式集積回路にボ
ンディングする為に使われるボンディング装置の略図。
【図２】ボンディング・ワイヤに使われる従来のキャピ
ラリ管の断面図。
【図３】この発明に従って室温でワイヤを微小電気式集
積回路にボンディングする為に使われる改良されたボン
ディング装置の略図。
【図４】図３の改良されたボンディング装置を用いて室
温でのボンドを作るのに必要な工程を示すフローチャー
ト。
【符号の説明】
１０４ ワイヤ １０８ ボンド・パッド ３０２ キャピラリ管 ３０６ 高周波超音波エネルギ源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体装置にワイヤ相互接続部をボンデ
    ィングする方法に於いて、 キャピラリ管を用いて前記ワイヤ相互接続部を前記半導
    体装置に圧接し、 ２００ｋＨｚより高い周波数で前記キャピラリ管を振動
    させて、前記ワイヤ相互接続部及び前記半導体装置の間
    に金属間結合部を形成する工程を含む方法。
  2. 【請求項２】 半導体装置にワイヤ相互接続部をボンデ
    ィングする装置に於いて、 その中にワイヤ相互接続部を通すことが出来る縦方向通
    路を持つキャピラリ管と、 該キャピラリ管に２００ｋＨｚより高い振動を加える高
    周波変換器と、 前記半導体装置に向って前記キャピラリ管を圧接する圧
    力源とを有する装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6135341A (en) * 1998-05-27 2000-10-24 Texas Instruments Incorporated Room temperature gold wire wedge bonding process

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6169331B1 (en) 1998-08-28 2001-01-02 Micron Technology, Inc. Apparatus for electrically coupling bond pads of a microelectronic device
US6158647A (en) * 1998-09-29 2000-12-12 Micron Technology, Inc. Concave face wire bond capillary
US20060261132A1 (en) * 1999-02-25 2006-11-23 Reiber Steven F Low range bonding tool
US7124927B2 (en) * 1999-02-25 2006-10-24 Reiber Steven F Flip chip bonding tool and ball placement capillary
US7389905B2 (en) * 1999-02-25 2008-06-24 Reiber Steven F Flip chip bonding tool tip
US20070131661A1 (en) * 1999-02-25 2007-06-14 Reiber Steven F Solder ball placement system
US20080197172A1 (en) * 1999-02-25 2008-08-21 Reiber Steven F Bonding Tool
US6278191B1 (en) * 1999-05-28 2001-08-21 National Semiconductor Corporation Bond pad sealing using wire bonding
JP3474132B2 (ja) 1999-09-28 2003-12-08 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ワイヤボンディング方法および装置
US20030006267A1 (en) 2001-06-14 2003-01-09 Chen Kim H. Room temperature gold wire bonding
US6910612B2 (en) 2001-07-17 2005-06-28 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Capillary with contained inner chamfer
US6715658B2 (en) * 2001-07-17 2004-04-06 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Ultra fine pitch capillary
US6500760B1 (en) * 2001-08-02 2002-12-31 Sandia Corporation Gold-based electrical interconnections for microelectronic devices
JP3681676B2 (ja) * 2001-11-16 2005-08-10 松下電器産業株式会社 バンプボンディング方法及び装置
JP3765778B2 (ja) * 2002-08-29 2006-04-12 ローム株式会社 ワイヤボンディング用キャピラリ及びこれを用いたワイヤボンディング方法
US6786383B2 (en) * 2002-11-14 2004-09-07 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Ultrasonic horn assembly with fused stack components
US6858943B1 (en) * 2003-03-25 2005-02-22 Sandia Corporation Release resistant electrical interconnections for MEMS devices
US7407080B2 (en) * 2004-04-02 2008-08-05 Chippac, Inc. Wire bond capillary tip
US20070085085A1 (en) * 2005-08-08 2007-04-19 Reiber Steven F Dissipative pick and place tools for light wire and LED displays
DE102005038755B4 (de) * 2005-08-17 2016-03-10 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
CN101996993A (zh) * 2009-08-13 2011-03-30 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 利用单一金属化的焊盘下的器件
US8767351B1 (en) * 2013-01-31 2014-07-01 Seagate Technology Llc Ambient temperature ball bond
WO2020122809A1 (en) 2018-12-12 2020-06-18 Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. Process for electrically connecting contact surfaces of electronic components

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4974767A (en) * 1988-04-25 1990-12-04 Texas Instruments Incorporated Double cone wire bonding capillary
US5186378A (en) * 1991-09-30 1993-02-16 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for transducer heating in low temperature bonding
US5244140A (en) * 1991-09-30 1993-09-14 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic bonding process beyond 125 khz
US5201453A (en) * 1991-09-30 1993-04-13 Texas Instruments Incorporated Linear, direct-drive microelectronic bonding apparatus and method
US5201454A (en) * 1991-09-30 1993-04-13 Texas Instruments Incorporated Process for enhanced intermetallic growth in IC interconnections
US5660319A (en) * 1995-01-17 1997-08-26 Texas Instruments Incorporated Ultrasonic bonding process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6135341A (en) * 1998-05-27 2000-10-24 Texas Instruments Incorporated Room temperature gold wire wedge bonding process

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