JPH1041332A - ワイヤボンダ - Google Patents

ワイヤボンダ

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JPH1041332A
JPH1041332A JP19014496A JP19014496A JPH1041332A JP H1041332 A JPH1041332 A JP H1041332A JP 19014496 A JP19014496 A JP 19014496A JP 19014496 A JP19014496 A JP 19014496A JP H1041332 A JPH1041332 A JP H1041332A
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groove
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Mitsuhiko Endo
光彦 遠藤
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Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエッジ５のワイヤ７をガイドする溝５ｃの
両端部にワイヤ７の切削屑が付着してこれが成長して、
ボンディングされるワイヤ７を押圧しワイヤ７に微小凹
部が形成されると切断し易くなる。 【解決手段】 ウエッジ８を用いたワイヤボンダのウエ
ッジ８の溝９の幅をその両端部９ａ、９ｂから中間部９
ｃにかけて拡開形成しかつ、溝９の深さを両端部９ａ、
９ｂから中間部９ｃにかけて浅くなるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置などの製
造に用いられるワイヤボンダに関し、特にウエッジを用
いたワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は一般的に半導体ペレット上
の電極と外部引き出しリードとをワイヤにて電気的に接
続している。この接続作業に用いられるワイヤボンダの
一例を図３に示す。図において、１は半導体ペレット２
をマウントしたリードフレーム３をガイドするガイドレ
ールで、図示省略するがリードフレーム３を所定ピッチ
で移動させる送り機構とリードフレーム３を所定位置で
位置決めする位置決め機構とが付設されている。 ４は
ガイドレール１の側方からガイドレール１の上方に延び
るホーンで、中間部に斜め上下に貫通孔４ａが穿設さ
れ、一端部が上下動し超音波振動が付与される。５はホ
ーン４の一端部に固定され下方に延びるウエッジで、突
出高さの異なる脚片５ａ、５ｂを有し、長い脚片５ａの
下面にはホーン４の軸と平行に溝５ｃが形成され、短い
脚片５ｂにはホーン４の貫通穴４ａと溝５ｃに臨む穴５
ｄが穿設されている。６はワイヤ７を巻回したスプール
で、このスプール６から繰り出されたワイヤ７はホーン
４の貫通穴４ａを通り、ウエッジ５の穴５ｄを通って先
端部が溝５ｃの下方に位置している。この装置には、ワ
イヤ７をクランプする機構や、ワイヤ７を切断する機構
などが付設されるが図示省略する。この装置は、ワイヤ
７をウエッジ５の下面で溝５ｃに収容した状態で半導体
ペレット２の電極やリードフレーム３上のリード（図示
せず）などの被ボンディング物に押圧し超音波振動によ
り接続するもので、ウエッジ５の溝５ｃの方向にワイヤ
７を引き回すことができ、溝５ｃが露呈しているため、
太い径のワイヤにも対応することができる。この装置の
ウエッジ５は超硬工具鋼などの超硬材料が用いられ、ワ
イヤ７としてはアルミニウム、銅などの比較的安価な材
料が用いられ、電流容量に応じた線径のものが用いられ
る。ウエッジ５は半導体ペレット２上の電極とリードと
を接続する中間部分が湾曲したループを描くため、図４
に示すように溝５ｃの両端に面取り部５ｅを形成してワ
イヤ７の繰り出しをスムーズにしワイヤ７表面の切削を
防止している。またこのウエッジ５の溝５ｃの寸法はボ
ンディング状態が最良になるように設定され、例えばワ
イヤ径Ｄに対して、溝の幅を１．３Ｄ程度に、溝の深さ
をＤ／４程度に、溝の長さを（１．０〜４）Ｄにそれぞ
れ設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す
ウエッジ５を用いたワイヤボンダは、溝５ｃの両端に面
取り部分５ｅを形成してワイヤ７の挿通性を良好にし、
ワイヤ７の切削を防止するようにしているが、超音波振
動を付与した状態でボンディング作業を繰り返すうち
に、面取り部分５ｅにワイヤ７の切削屑が付着し、作業
回数が約１万回を越えると切削屑の付着高さが２０μｍ
程度に成長していた。この切削屑が付着する理由とし
て、ウエッジ５の傾斜した面取り部分５ｅではウエッジ
の加圧力と超音波振動の合成した力がワイヤ７と接離し
てウエッジ５とワイヤ７の間に隙を形成するが、この隙
に面取り部分５ｅ、５ｅ間で加圧され変形して押し出さ
れたワイヤ７の一部が圧入され高圧状態で面取り部分５
ｅと接触し、再度面取り部分５ｅとワイヤ７の間に隙が
できても高圧接触したワイヤ７の一部が面取り部分５ｅ
に残留することが考えられる。このようにウエッジ７の
面取り部分５ｅに切削屑が付着し成長してその付着高さ
が２０μｍを越えるようになると、この付着屑による突
起がボンディング接続されるワイヤに微小凹部を形成
し、この微小凹部に応力が集中して断線し易くなるとい
う問題があった。また、半導体ペレット２を含む主要部
分を樹脂で被覆した半導体装置では、リードと樹脂の界
面から侵入した水分や腐食性ガスがリードとワイヤの接
続部を腐食させ電気的接続を損なわせることがあるが、
ワイヤに微小凹部が形成されているとこの部分での腐食
が著しく、比較的短時間で半導体装置を不良にすること
があった。そのため定期的にウエッジ５の状態を検査し
て切削屑の付着が認められるものは除去しているが、作
業が煩雑で改善が望まれていた。
【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、下端にワイヤをガイド
する溝を形成し超音波振動が付与されるウエッジにてワ
イヤを被ボンディング物に押圧しボンディングするワイ
ヤボンダにおいて、上記ウエッジの溝の幅をその両端部
から中間部にかけて拡開形成しかつ、溝の深さを両端部
から中間部にかけて浅くなるように形成したことを特長
とするワイヤボンダを提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明によるワイヤボンダは、ウ
エッジの溝の幅をその両端部から中間部にかけて拡開形
成しかつ、溝の深さを両端部から中間部にかけて浅くな
るように形成したことを特長とする。このときウエッジ
に形成された溝の両端部と中間部のそれぞれの断面積
を、ほぼ等しく設定することにより、ワイヤの被ボンデ
ィング物とボンディングされた領域の接続強度を均一に
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３と同一物には同一符号を付し重複する
説明を省略する。本発明が従来装置と相違するのはウエ
ッジ８のみで、長い脚片８ａの下面に形成した溝９の平
面形状を図２に示すように両端９ａ、９ｂから中間部９
ｃに向かってその幅を拡開させ、側断面からみた溝９の
深さを両端部９ａ、９ｂから中間部９ｃに向かって浅く
なるように形成したことのみである。平面的に見た溝９
の開口曲率は溝両端部９ａ、９ｂ部分では急傾斜して形
成され、中央部は緩やかに形成されている。また、側断
面からみた溝９の深さは、両端部９ａ、９ｂは開口端か
ら急傾斜しており、中央部は平坦乃至緩やかな傾斜面に
形成されている。このウエッジ８を用いたボンダの動作
を説明する。先ず、ウエッジ８の前壁よりワイヤ７の先
端をやや突出させて、溝９位置にワイヤ７を位置させた
ウエッジ８を半導体ペレット２上の電極位置に降下させ
下面でワイヤ７を押圧し超音波振動を付与すると、ワイ
ヤ７はウエッジ８の加圧により圧潰されて、ワイヤ上半
面は溝９に収容され下半面は電極に密着する。この時、
溝９の中央部９ｃは幅広となっているが、この領域は浅
く設定されているため圧潰量が大きく、幅広の溝中間部
９ｃは押し広げられたワイヤで充填される。一方、溝両
端部９ａ、９ｂは溝が深く形成されているが幅狭である
ため、圧潰量は小さくとも溝９はワイヤで充填される。
このようにして、ウエッジ８による加圧がワイヤの接触
面全面に亙って均一となり、溝９を平面的に見た場合、
超音波振動方向の両端部が狭小な溝９の両端部９ａ、９
ｂで囲まれて超音波振動が付与されるため、ウエッジ５
から付与される超音波振動をワイヤ７と電極の接合面に
効率よく伝達でき、良好なボンディングができる。ここ
で、溝９の両端部９ａ、９ｂでは、開口幅が狭小である
のに対して深く設定されているため、溝中間部９ｃで加
圧され両端部９ａ、９ｂに押し出されるワイヤは外方に
向かって圧力が低下するため、溝両端部と圧潰されたワ
イヤとの間に十分な隙を確保でき、ワイヤとウエッジ８
との接触圧が小さくワイヤ材料の付着が抑えられる。そ
のため、ボンディングされたワイヤに微小凹部が形成さ
れず、断線や外部から侵入した水分などによる腐食の進
行を抑制でき、信頼性の高い半導体装置を実現できる。
また、切削屑が付着し成長したとしても、溝両端部９
ａ、９ｂの開口角度が大きいため付着した切削屑が従来
の数倍の高さに成長しても微小凹部の形成を防止でき
る。本発明によるワイヤボンダは、ウエッジに形成され
た溝の両端部と中間部のそれぞれの断面積を、ほぼ等し
く設定することにより、溝９内のワイヤ７の圧潰量と溝
９の容量とを一致させることができ、ウエッジ８によっ
て加圧されるワイヤ７の被ボンディング物との接触状態
を全面にわたって均一にでき、上記効果を顕著にでき
る。より具体的には、ワイヤ７の直径をＤとし、ウエッ
ジ８に形成された溝９の両端部９ａ、９ｂの幅をＷ１、
深さをＨ１とし、中間部９ｃの幅をＷ２、深さをＨ２と
したとき、Ｗ１をワイヤ径Ｄの１．１〜１．３倍、Ｈ１
をワイヤ径Ｄの１．１／４〜１．３／４倍、Ｗ２をワイ
ヤ径Ｄの１．３〜１．５倍、Ｈ２をワイヤ径Ｄの０．８
／４〜１．１／４倍にそれぞれ設定することにより、直
径１００〜５００μｍのアルミニウムワイヤで、超音波
振動を付与した状態での接続回数が１万回を越えても切
削屑の成長は１０μｍ以下に抑えられ、この切削屑が４
０μｍを越えるまで成長してもボンディングには何らの
支障も及ぼさなかった。このため、煩雑な洗浄作業を伴
う定期点検の周期を著しく延長できる。尚、本発明は個
別の半導体装置だけでなく、絶縁基板上に半導体ペレッ
トを含む電子部品本体をマウントした構造の半導体装置
など、ワイヤにて内部接続する半導体装置一般に適用で
きることはいうまでもない。
【０００７】
【発明の効果】以上のように、本発明によればワイヤの
ボンディング強度低下の原因となる微小凹部を形成しな
いため、ボンディング性が良好で、外部水分の侵入によ
る腐食に対する耐性も向上し、信頼性の良好な半導体装
置を実現できる。また、保守点検も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示すワイヤボンダの側断面
図
【図２】 図１装置に用いられるウエッジの三面図
【図３】 従来のワイヤボンダの一例を示す側断面図
【図４】 従来の改良されたウエッジを示す側断面図
【符号の説明】
７ ワイヤ ８ ウエッジ ９ 溝 ９ａ 両端部 ９ｂ 両端部 ９ｃ 中間部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下端にワイヤをガイドする溝を形成し超音
    波振動が付与されるウエッジにてワイヤを被ボンディン
    グ物に押圧しボンディングするワイヤボンダにおいて、 上記ウエッジの溝の幅をその両端部から中間部にかけて
    拡開形成しかつ、溝の深さを両端部から中間部にかけて
    浅くなるように形成したことを特長とするワイヤボン
    ダ。
  2. 【請求項２】ウエッジに形成された溝の両端部と中間部
    のそれぞれの断面積を、ほぼ等しく設定したことを特長
    とする請求項１に記載のワイヤボンダ。
  3. 【請求項３】ワイヤの直径をＤとし、ウエッジに形成さ
    れた溝の両端部の幅をＷ１、深さをＨ１とし、中間部の
    幅をＷ２、深さをＨ２としたとき、 Ｗ１＝（１．１〜１．３）Ｄ Ｈ１＝（１．１〜１．３）Ｄ／４ Ｗ２＝（１．３〜１．５）Ｄ Ｈ２＝（０．８〜１．１）Ｄ／４ に設定したことを特徴とする請求項２に記載のワイヤボ
    ンダ。
JP19014496A 1996-07-19 1996-07-19 ワイヤボンダ Pending JPH1041332A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012109479A (ja) * 2010-11-19 2012-06-07 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp リード線供給装置
JP2013135008A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Fuji Electric Co Ltd ワイヤボンディング用のウェッジツール、ボンディング装置、ワイヤボンディング方法、および半導体装置の製造方法
CN104425311A (zh) * 2013-09-10 2015-03-18 株式会社东芝 接合用具、接合装置以及半导体装置

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