JPS5994837A - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

ワイヤボンデイング装置

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JPS5994837A
JPS5994837A JP57205735A JP20573582A JPS5994837A JP S5994837 A JPS5994837 A JP S5994837A JP 57205735 A JP57205735 A JP 57205735A JP 20573582 A JP20573582 A JP 20573582A JP S5994837 A JPS5994837 A JP S5994837A
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JP
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ball
wire
wire bonding
inert gas
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Atsushi Kamijo
敦 上條
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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】 本発明はワイヤボンディング装置に関し、主としてネイ
ルヘッドワイヤボンディング装置に関する。
ネイルヘッドワイヤボンティングは以下の工程に従って
行なわれる結線方法である。第１図に示すように、水平
方向に可動なステージに取シ付けられだ上下方向に動く
アーム１に固定されたキャピラリー２から金属細線３を
導出させ、水素トーチあるいは電気トーチ４によシ金属
細綜３の先端を溶かしボールを作る（ポールアップ）。
次に第２図のようにアーム１を降ろしリードフレームに
ダイボンディングされた半導体チップ上の電極パッド５
と前記ボールを熱圧着させる。次に第３図に示すように
アーム１を上けながらアーム全体を外部リード６上に移
動させ、再度アーム１を降ろしリードと金属細線を熱圧
着する。次に第４図のようにアーム１を上げて金属細線
を切断し、以下上記の工程を繰シ返す。
従来から一般的に用いられている水素トーチは、高速化
するにしたがい炎がトーチの移動に追随できなくなるた
め最近の高速自動ボンディング装置では電気トーチが主
に用いられている。
′電気トーチは＠１図あるいは第５図に示すように、金
属細線３を一方の電極とし、対極４が金属細線の直下に
来た時両極間にパルス電圧を印加し、放電を起こさせこ
の放電によって金ｔｌｓ　＋＋ＩＩＩ線の先端を溶かし
表面張力によってボールを形成するものである。
さて、従来金属細線としてはその化学的安置性のために
純金線が用いられている。近年生産性を向上させるため
に高速かつ自動のボンディング装置が実用化されている
が、従来の純金線ではワイヤの引張り強度が小さいため
にボンディング作業中にワイヤ切れ等の問題がでてきた
。そこでボンディング性をそこなわない範囲で各種の元
素を微量添加し、ワイヤの引張シ強度を大きくした金線
が用いられている。
上記の不純吻を添加した金竹をポールアップしてみると
ボール表面に添加不純物の酸化物が析出する。添加不純
物として酸化しやすい元素例えばヘリリウム（Ｂｅ）、
マグネシウム（Ｍｇ）　、カルシウム（Ｃａ）、チタン
（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）マンガン（Ｍｎ）など
を含む場合は、これらの酸化物の析出した状態のボール
が半導体素子上の電極パッドに熱圧着されるために電極
とボール間の接合強度が減少してしまう。
一方、近年の金価格の高騰にともない全以外のボンディ
ングワイヤを用いようとする試みがなされている。例え
ば銀は金と同程度の物理的特性を持っているが、ボール
アップ時に酸化しやすいため窒素あるいは不活性ガス雰
囲気中でボールアップしなければならない。
不純物添加の金ワイヤにおける不純１勿元素の酸化およ
び酸化物の析出を防止するために、あるいは、銀ワイヤ
などのボールアップ時に酸化さり、やすいワイヤを簡単
な方法で実用に供するために第５図に示すように電気ト
ーチ４の横に墾素あるいは不活性ガスが吹きつけられる
ようなノズル７を設け、ポールアップを窒素あるいは不
活性ガス気流中で行なった。ここでノズル７はアーム１
が取シ付けられている水平方向に可動なステージに固定
され、墾素あるいは不活性ガスが確実にボールアップ位
置に吹きつけられるようにした。
このようなガス気流中でのポールアップでは、窒素ある
いは不活性ガス雰囲気をつくるだめにはある程度以上の
ガス流量が必要である。逆にガス流量が多すぎるとボー
ルの形成が不安定になシボール寸法が−足しなくなった
シ、場合によってはボールが形成されないことがあシ、
ガス流量のコントロールが蛙かしいという欠点を有して
いることが明らかとなった。
第５図に示すような横方向からの窒素あるいは不活性ガ
スの吹きつけによるホール形成の不安定性の原因は気流
によってもたらされる横風によるものである。前記した
ように電気トーチはワイヤを一方の電極とし、対極との
間に放電を起こしボールを作るものであるから放電は鉛
直方向に生ずる。すなわち放電の方向と窒素あるいは不
活性ガスによる横風が直交するためにボール形成が不安
定になるものと考えられる。
また特に銀ワイヤを用いた場合、第５図のような方法で
は、窒素あるいは不活性ガスによる雰囲気が不完全であ
ることがわかった。すなわち銀ワイヤに対してＱコ１、
ノズルの先端とボール形成位置との間が非常に接近して
いないと雰囲気保穫をしたことならず、キャピラリー等
の運動のさまたげにならないようなノズル配置では、ど
うしても銀ボール表面が酸化してしまう。
本発明の目的は、時に銀ワイヤのようにボールアップ時
に酸化しやすいワイヤを用いて、安定したボール形成の
行なえる、つまυ高速のボンディング装置を提供するこ
とにある− すなわち本発明は水平方向に可動なステージと、該ステ
ージに取付けられ、上下方向に動くアームと、該アーム
に取付けられたキャピラリーと、電気トーチ用対極とを
有するワイヤボンディング装置において、キャピラリー
から導出される金属細線の先端部で、放電によってボー
ル状になる部分の近傍に窒素又は不活性ガスを供給する
第１の手段と該近傍の周囲に窒素又は不活性ガスを供給
する第２の手段とを具備することを％ａとするワイヤボ
ンディング装置である。
以下本発明について第６〜８図に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。
第６図は本発明による一実施例であシ、窒素あるいは不
活性ガス気流の方向と電気トーチによる放電の方向とが
平行になるようなノズル８と、これをとシ囲むノズル９
から成っている。
ボール形成位置直上にあるノズル８は、放電方向と平行
なガス気流を作るために安定したボール形成が行なえる
。ノズル９は、中心のノズル８の周囲にさらに保護雰囲
気を形成し、ボール形成位置の雰囲気をノズル８単独の
場合よシ完全にする。
ノズル８だけでは、キャピラリーの上下運動が速いだめ
に大気中の酸素の拡散を完全には阻止することができ寿
い。そこでノズル９を設け、ボール形成位置を二重に保
護することによって雰囲気の完全性をはかるものである
。
第６図は、中心のノズルをキャピラリーに対し同軸落射
的に設けた実施例であるが、第７図におるように電気ト
ーチ対極側から窒素あるい部子活性ガスを吹きつけるこ
とによってＰ′３側の雰囲気を形成してもよい。この場
合対極の表面に小孔を多数あけ、ここから窒素あるいは
不活性ガスを吹きつけるものとする。
上記２つの実施例は、Ｖ３側の雰囲気が、放電方向と平
行になるよう吹きつけられている例であるが、第８図の
ように内側の雰囲気を作るノズル８をボールアップ位置
をはさんで両側に配置し、同一流量の窒素あるいは不活
性ガスを吹きつければ、安定したボールアップが行なえ
るのでこれを内側の雰囲気としてもよい。
以上のように本発明によれは、ボールアップ位置が保護
雰囲気によって二重に包まれているために、銀ワイヤの
ようにボールアンプ時に酸化されやすいワイヤでも信頼
性のあるボンディングが可能である。また、内側の窒素
あるいは不活性ガス気流は放電の方向と平行であるため
、ボール形成は安定゛して行なえ、ボンディングの高速
化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図から第４図はネイルヘッドワイヤボンディングの
工程説明図。′ｇ５図は従来のワイヤボンディング装置
の概略図。第６図から第８図は本発明のワイヤボンディ
ング装置実施例の概略図である。 １・・・アーム、２・・・キャピラリー、３・・・金属
細線、４・・・電気トーチ（対極）、５・・・半導体チ
ップ電極パッド、６・・・外部リード、７・・・ガス吹
きつけノズル、８・・・内側雰囲気用ガス吹きつけノズ
ル、９・・・外側序囲気用ガス吹きつけノズル、１０・
・・リードフレームおさえ オ　ｌ　閑　　　　　　　オ　２　図 第５−［ｐ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （リ　水平方向に可動なステージと、該ステージに取付
    けられ、上下方向に動くアームと、該アームに取付けら
    れたキャピラリーと、電気トーチ用対極とを有するワイ
    ヤボンディング装置において、キャピラリーから導出さ
    れる金属細線の先端部で、放電によってボール状になる
    部分の近傍に窒素又は不活性ガスを供給する第１の手段
    と該近傍の周囲に窒素又は不活性ガスを供給する第２の
    手段とを具備することを特徴とするワイヤボンディング
    装置。 （２）第１の手段は金属、ｆｌｌＩ線の先端部の近傍に
    設けられ、しかもステージに取付けられている複数のノ
    ズルである特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンディ
    ング装置。 （３）第１の手段はキャビシリ−を包むように、アーム
    に取付けられたノズルである特許請求の範囲第１項記載
    のワイヤボンディング装置。 （４）第１の手段は電気トーチ用対極であって、その内
    部に中空部が形成され、該中空部と連結している小孔が
    該電気トーチ対極の上向きの位置、又は上向きの位置か
    ら移動方向前方に向いた位置までの範囲に複数個形成さ
    れているものである特許請求の範囲第１項記載のワイヤ
    ボンティング装置。 （５）第２の手段は金属細線の先端部の近傍の周囲に設
    けられ、しかもステージに数句けられている複数のノズ
    ルである特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンティン
    グ装置。
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