JPS5932142A - ワイヤボンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤポンダに関し、特にアルミニウム線等の
細線を熱圧着法でボンディングできるようにしたワイヤ
ポンダに関するものでおる。

半導体装置の製造工程のひとつに素子ペレットの電極バ
ッドとパッケージ側のリードとをワイヤにて接続するワ
イヤボンディング工程があり、現在では金線（Ａｕワイ
ヤ）を用いた熱圧着法と、アルミニウムＩｗ！（Ａｔワ
イヤ）を用いた超音波法が多く使用されている。ＡＩ、
ワイヤの熱圧Ｍ法は９因なボンディングを可能にすると
共にボンディングの方向性が存在しないという利点全壱
するものの、ボンディング部位がベレット電極バンドの
ようなアルミニウＪ、利のときにはパープルプレーブ現
象が生じてボンディング強度が低下したり、金価格の高
謄に１つでコスト高になる等の問題がある。一方、Ａｔ
ワイヤの超音波法は低価格にできるという利点４有する
ものの、ボンディングの方向性がイｒ存するためにワイ
ヤボンダの構造が複雑になると４１、にボンゲインクス
ビードが低すという問題がある。

このため、近年では両ボンディング法の夫々の利点ケ生
かし得るように、Ａ７．ツイヤを用す几熱Ｆ、Ｆ着法、
１−１１ちＡｔワイヤの先端にボールを形成し一〇ネイ
ルー、ンドボンディングケ行なう方法が考えらｉしてい
る。しかじなスバら、Ａリワイヤを使用しでいる従来の
ワイヤボンダｔ−ｔの筒筐用いてＡ　／−ワイヤでネイ
ル−・ラドボンデインクを行なってもＡｔワイヤの先端
に艮ＯＪ・なボールに形１ｊｌ　＊−ることｔまできず
、したがってｔ％（＾軸性のワイヤボンディング全行な
うことは困４’ｌｌ　１’ある。

１−１ｊち、本発明者が第１図ｖｃｙｒ、ｆＬうに、Ａ
ｊワイヤｌと放電用の１１Ｌ極２の間に高電圧臨３の高
電位を加λ、かつＡｔワイヤ先端忙Ａ１−カス拌囲気に
保った状態で両渚間（こ放電アークを発生烙−してＡ４
のボール全形成したところ、形ｂｙ、をれたボールの〕
Ｌ球度が極めで悪いものＫなった。このため、このよう
な状態でワイヤボンティングを行なうと圧Ｍ妊ｎたボー
ルの円形状が悪（かつｉＥＬい位置へのボンディングが
困雅になると共に前述したくびれの部分から断線され易
くなり、結果的にボンディングの信頼性が低下される。

このようＶＣ，Ａｔワイヤのボールの真球度が悪くなる
原因としては、ＡｔボールはＡｔ純先端の溶融状態での
界面張力によって球形を構成するが、このとき溶融状態
から冷却固化筐でが極短時間であると溶融部分の全六回
において均等な表面張力が作用せ１、この表面張力のば
らつきによって真球形状が得られ々くなるものと考えら
れている。

したがって本発明の目的はＡｔ線に良好な球形のボール
を形成することができるワイヤボンダ？提供することに
ある。

この、ｌ：うな目的を達成するために本発明は、Ａｔワ
イヤの先端？：、ＩＩｊＩ元性および不活性のガス雰囲
気に１呆つと同時にこれを高１１１１１囲気に保つよう
にしたものである。

以下、本発明ヲ図Ｉ示の実施例にエリ説明する。

第２図は本発明のワイヤボンダの概略構成図であり、Ｘ
Ｙテーブル１０上に搭載したボンディング−ラド１１に
はボンディングアーム１２はその基端において枢支し、
キャピラリ１３金固般した先端全図外のカム機構によっ
て上下に揺動できるようにしている。前記ボンディング
アーム１２の上側には、例えば電磁ソレノイド１４にて
作動される一対のクランパアーム１５，１６’ｉｉ設置
し、これらアーム１５．１．６の各先端を前記キャピラ
リ１３の直上位置に配設してクランパ１７全形成して−
る。また、Ａｔワイヤ１ｔｒｉ図外のスプールから引き
出場れ、ガイド１８を挿通した後はクランパ１７１）１
１　ｋ　通ってキャピラリ１３に挿通される。

）５、Ｌ９＃−ｉボンディングステージであり、被ボン
デイング体としての半導体構体２０を載置し、前記キャ
ピラリ１３の上下動によってリードフレーム２１と素子
ベレット２２との間ＫＡＬＡｔワイ全接続させる。

更に、２３は放Ｎ電極部であり、前Ｎｔキャビラ１Ｊ１
３の近傍圧独立して設けている。この放市屯極部２３は
、第３図および第４図に合わせて示すように、全体を・
略り字状に形成した中空の１１Ｌ極２４を有し、その上
側の端部に一体的に設は定損１ｌＩＩ２５を装置固定部
２Ｇに軸支芒ぜることに」：す、電極２４全体を図示矢
印方向に揺動でき、これにより電極２４の下側部２４ａ
　ｆ前記キャピラリ１３の下方位置、つまりＡ４ワイヤ
１の先端の直下位置とキャピラリ１３の側方位Ｗ（退避
位置）との間で移動させることができる。この場合、前
記枢軸２５の一部にクランク２７全形成し、このクラン
ク２７と新たに設けた電磁ソレノイド２８とを連結杆２
９Ｖこで連結することにより、ソレノイド２８の在世移
動を電極２４の前記した揺動に変化できる。史に、前記
電極２４の下１１１部２４ａ土而にはｒＩ数個の透孔３
０を形成して七の中空内部と連通させると共に、この下
（１１１１部２４ａｉ包囲するようにして円筒状のカバ
−３１ｉ取着し７ている。このカバー３１は上側一部に
略円周の４分の１の切欠＠３２全形成し、電極２４が下
方処揺動したときにＡｔワイヤの先端がこの切欠＠３２
全通してカバー３１内に侵入位１ｉ１されるようにして
いる。一方、前ｄｃ覗極２４の基端には中空内部に連通
ずるグユーブ３３を連設置−２このデユープ３３全通し
て前記電極２４内に後述するガス全供給する。また、カ
バー３１内の一部、本例でＶｉ電極２４上には温度セン
”Ｉ’３５食配股し配設バー３１内、つまりＡ　Ａワイ
ヤ１先端部の雰＋１Ｊ３気温度全検出し得るようにし１
いる。

なお、前記屯（Ｅ２４とクランパ１７との間には電源回
路３４を接続し、これによりクランパ１７、即ちと、れ
にシｑ−＋ＲされるＡｔワイヤ１と電極２４との間に放
電ｒ−り７生成させるようにしている。

史に、本実施例においては前記したガスとしてＨ，、Ｃ
！０　、　ＮＩＯ、ＯＨ４等の還元作用のあるガスと、
■（θ、Ａｔ・、Ｎ２等の不活性ないし不活性匠点のガ
ス會ガス源３６から加熱器３７ケ弁装した前記チコーー
ブ３３を通して前Ｂ己１ｔ４執２４にブ入り、仁の下側
部２４ａの透孔３０からカバー３１内に噴出嘱せてカバ
ー内、つ１すｍｊワイヤと電極との間全還元性と不活性
のガスの混合ガス袢囲気に保つようにしている。前記加
熱器３７けヒータ等全内蔵してヂューフ３３内を通加す
るガス金高流（４００Ｃ〜）に加熱できる。また、この
加熱器３７には温度制御回路３８を介して前記幅度十ン
ザ３５奮接続しており、フィードバック制ｔｉｌ′Ｉｌ
紮行なうループを形成している。

以上の構成によれは、最初に￥Ｌ磁ノンレノイド２８伸
長作用によってクランク２７および枢ｆｎｌ１２５を揺
動・ｊ−れば、奄７極下仙１都２４日は−Ｆ方へ揺動し
でＡｔワイヤ１のＩＩ！１．１位置に揺動位置され、Ａ
ｔ’）イヤ１の先端乞・カバー３１内に侵入嘔ゼる。セ
しで、弔ＪＲ２４の中空内部を通して透孔３０から噴出
された還元性および不活性々ガスの混合ガスにより、プ
Ｊバー３１内葡このガス雰囲気に保持しか９同ｌＩＳに
懸世十ンリ゛３５、湯度制御回路３Ｂ、加熱器３７０作
用に裏って雰曲器全４００℃以上の高温に保持さセ“る
。この上で電源回路３４全オン作動ずれは、Ａｔワイヤ
１と電極２４との間で放電アークが発生し、このアーク
のエネルギに工ってＡｔワイヤ１先端が溶融してボール
が形成されることになる。このとき、Ａｔワイヤｌｉｄ
前述の高瀞ガス雰囲包でボール形成が行なわれる定め、
Ａｔワイヤがアークエネルギに裏って溶融これた後に固
化する際には従来エリも長一時間が必要とされ、Ａｌワ
イヤ先端は内部および表面の全体が均一に溶融され友状
態金保ちながら徐々に固化きれることになる。これにエ
リ均一な表面張力状態で固化され真球度の高いボールが
形成されるのである。このとき、固化が比較的ゆっくり
と行なわれるのでＡｔワイヤボール部の吸蔵ガスの放出
も充分に行なわれ真球度の向上に有効となる。

ボールの形成後は、電磁ソレノイド２８の短縮によって
枢軸２５および１１１ｆｔＳ２４は上方へ向かって揺動
され、ｍ極下側部２４ａはＡｔワイヤ１の直下位置から
退避される。したがって、ボンディングアーム１２の揺
動に伴なってキャピラリ１３葡下動させればＡｔワイヤ
１′１１ｆ：半導体構体２０のベレット２２上に熱圧漸
垢せることができるのでおり、形成したボールの真球度
の向上によって信頼性の高いワイヤボンディング金石な
うことができるのである。

以上のようにして】ヒ成芒ｉまた生導体装置の−ｆｉｌ
ｔ第５図Ｖで示す。この半導体装１ｍ４０けす、−１’
フレーム２１上匠ペレツト２２２Ａｕ−８Ｌ共晶４１等
にてｔｉ！；１着した上で、Ａ４ワイヤ１にてペレット
２２のバッド４２とリードフレーム２１のインナリード
４３をワイヤ接続し、レジン４４にてモールド側ｔｌ：
、　ｔ、ている。Ａｔワイヤ１は前述のようにボール形
成した上で熱圧着Ｋｊ：り接続金貸なう。

また、Ａｔワイヤ１とインナリード４３との接続を良好
なものにするためにインナリード４３の表面にＡｇまた
はＡｌｌのめっき層４５を形成している。

この半導体装置では、Ａｕワイヤに代えてＡｔワイヤを
使用するので低価格に製作できる。また、熱圧着矢金用
いているのでボンディングの方向性がなく、ワイヤボン
ダ全体における構成（特にボンディングステージやボン
ディングヘッドの構成）全簡単化することができ、かつ
ボンゲインゲスビードが向上できる。筐た、ボールの真
球度が向上し之ことｋこより、ボンディングの信頼性葡
向上することもできる。

ここで、Ａｆｆ記加熱器３７ｔｒｉカバー３１内や電極
２４に、付設してもよく、またガス熱量が大きくてガス
簡の低下が少なＩ／−１場合には温度センサ３５等によ
るフィードバック制御構成を省略してもよ−。

以上のように本発明のワイヤボンダＶＣＪこれば、ワイ
ヤと電極とのＩＵＩ、更に言えばワイヤ先端の雰囲気ｋ
ｌｌｉ１５’ｒ＝件と不活性のガスの混合ガス雰囲気に
保つと共に烏温状態に保って放電アークによりボール全
形成するようにしているので、Ａｔ等のワイヤの先端に
形成するボールの真球度ケ向上し、ワイヤボンディング
の信頼性全向上することができるとｂう効釆會奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一部の概略摺成図、第２図は本発明
のワイヤボンダの一部の止面図、第３１はその要部の拡
大斜視図、 第４図は第３図のＡＡ線断面図、 第５図は半導体装置の断面図でおる。 ■・・・Ａｔワイヤ、１０・・・ＸＹテーブル、１１・
・・ボンディングヘッド、１２・・ボンディングアーム
、１３・・・キャピラリ、１７・・・クランパ、１９・
・・ボンディングステージ、２０・・・半導体溝体、２
１・・リードフレーム、２２・・・ペレット、２４・・
［ｌｔｒ＆、２４ａ・・・下側部、３０・・・透孔、３
１・・・カバー、３２・・・切欠き、３４・・・電源回
路、３５・・・温度センサ、３６・・・ガス源、３７・
・・加熱器、３８・・・棉度制呻１１１１路。 第　　３　　図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ワイヤの先端に放電アークを利用してボールを形
   成し、このボールを被ボンデイング体に熱圧着してワイ
   ヤの接続を行なうようにしたワイヤポンダにおいて、前
   記ワイヤの先端と、これに対向配置される散策用の電極
   との間の雰囲気全還元性ガスお工び不活性なガスの混合
   ガス雰囲気に保持できるように構成すると共に、前記混
   合ガス金高淵状態に保持する加熱手段を設けたこと金行
   徴とするワイヤポンダ。 ２、加熱手段を混合ガスの供給通路に弁装し几加熱器に
   てｍｒｙ、シてなる特許請求の範囲第１項記載のワイヤ
   ポンダ。 ３　ワイヤ先端部の近傍に温度センサ４設け、このｆｆ
   ｌ［センサによる混合ガス湯度の検出出力により前記加
   熱器を制御し得るよう１ｔ１成り、てなる精ｒ１梢求の
   範囲第２Ｍ１ＩＣ戦のワイヤポンダ。 ４、混合ガス金４００℃以上に保持してなる待ｍ′ｌ′
   請求の範囲第１項ないし第３項のいす）１かに記載のワ
   イヤポンダ。