JPS61114541A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング方法

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JPS61114541A
JPS61114541A JP59236165A JP23616584A JPS61114541A JP S61114541 A JPS61114541 A JP S61114541A JP 59236165 A JP59236165 A JP 59236165A JP 23616584 A JP23616584 A JP 23616584A JP S61114541 A JPS61114541 A JP S61114541A
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speed
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wire
bonding
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Kazuhide Sato
和秀 佐藤
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置の製造工程にＩＩｌするもので、特
に基板の導体部とペレットの電極部との間のワイヤボン
ディングに使用されるものである。
〔発明の技術的背景〕
半導体装置の製造工程では、ペレットのダイボンディン
グに続いて、基板導体部とペレット電極部の閣のワイヤ
ボンディングがなされる。このワイヤボンディング法に
は熱圧着法、超音波ボンディング法等があり、またワイ
ヤを電極部に圧接させる方式としてはポールボンディン
グ法、ステッチボンディング法等がある。
以下、超音波振動エネルギーによりワイヤと電極部を接
合させる方式のポールボンディング法を例にして説明す
る。添付図面の第４図は従来方法の一例に係るツールの
動作の説明図である。ツールの先端がペレットの電極部
近傍に来る前には、ツールは比較的高速で下降し、その
後は比較的低速（サーチスピード）で下降する。このよ
うに電極部近傍で降下速度を低速にするのは、ボンディ
ング速度全体を高速に維持しながらペレットに対する衝
撃を少なくするためである。
ツールの先端レベルが電極部表面レベル（４１ｏ）に達
した後、すなわちツール先端のワイヤが電極部表面の酸
化液゛膜に接触した後もツールはサーチスピードで下降
させられ、所定のしずみ込みレベル（Ｊｌ）に達したと
ころで停止する。その後、時点ｔ１〜ｔ２の間に超音波
振動エネルギー等によってワイヤ先端のボールとペレッ
トの電極部の新生面が接合させられる。
〔背景技術の問題点〕
ところで近年、半導体技術の進歩に伴って半導体装置が
小型化、高集積化し、そのためパッドサイズ（電極部の
大きさ）が小型化し、ボンディング速度の高速化も要求
されてきている。しかしこれらを上記の如き従来のボン
ディング方法で実現しようとすると、下記の如き問題を
生じる。
■　ボンディング速度を高めるためにサーチスピードを
高めると、ツールが電極面に当ったときのペレットに対
する衝撃が大きくなる。このため、ペレットにクラック
を生じる可能性が高まり、半導体装置の歩留り、信頼性
を低下する。
■　集積度を高めるためにパッドサイズを縮小すると、
それにつれて単位面積あたりの衝撃が大きくなる。特に
パッドサイズを現在の１００μ雇Ｘ１００μｍ程度から
８０μｍ×８０μｍにすると、ペレットにクラックを生
じやすくなるなどの不都合がある。このため、従来方法
でパッドサイズを縮小しようとすると、ボンディング速
度（特にサーチスピード）を低下せざるをえなくなる。
■　コストを下げるためにワイヤを現在の金（Ａｕ　）
から銅ｃａｌ＋　）に変えると、ワイヤの硬度が高くな
るためペレットの電極部に与える単位面積あたりの衝撃
が大きくなる。このため、従来方法によってＣｕワイヤ
をボンディングしようとすると、サーチスピードを低下
せざるをえず、ボンディングの高速化が困難であった。
■　上記■〜■の問題点を解決するために、従来からソ
フトボンディング法と呼ばれる技術が知られている。こ
れは、ツールに取り付けた加重設定ばねとボイスコイル
の付勢力（特に静加重）を所定の値に制御し、ワイヤを
ボンディングするものである。しかしながら、この技術
では動加重（衝撃力）の緩和は非常に困難なため、これ
によってペレットにクラックを生じることが多かった。
■　またツールに静加重を大きくしすぎると衝撃（動加
重）が大きくなってペレットにクラックを生じやすくな
り、静加重を小さくしすぎるとツールのジャンピングを
招いてしまうという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は上記の従来技術の欠点を克服するためになされ
たもので、半導体ペレットにクラック等を生じさせるこ
となしにボンディングを高速化することができるワイヤ
ボンディング方法を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するため本発明は、ツールの先端レベ
ルが半導体ペレットの電極部の表面レベルを越えた後、
ツールがしずみ込みレベルに到達するまでのサーチスピ
ードを可変にしたワイヤボンディング方法を提供するも
のである。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面の第１図乃至第３図を参照して本発明の
いくつかの実施例を説明する。第１図は一実施例に係る
ツールの動作の説明図であり、第２図（ａ）〜（ｅ）は
それぞれ第１図中のａ−ｅにおけるツールとペレットの
関係の説明図である。
第２図（ａ）に示す如くツールの先端のキャピラリ３お
よびボール４がペレット１の電極部２の近傍に来る前に
は、ツールは第１図に符号ａで示すように比較的＾速で
下降する。
次いで、ツールの先端が電極部２に近接すると、下降速
度は第１図に示す如くより低速のサーチスピードに変化
する。サーチスピードによる下降が続くとツールの高さ
くツールの先端レベル）は第１図の、ｌＩｏ　（半導体
ベレン１−１の゛電極部２の表面レベル）になり、図示
しないセンサによってペレット面検出がなされる。この
とき、ツールを構成するキャピラリ３の先端から出たボ
ール４は、電極部２の新生面上に形成されている酸化被
膜５に到達する。なお、酸化被膜５の厚さは電極部２が
アルミニウムの場合には数十〜数百オングストロームで
ある。
ボール４が酸化液ＩＩ！５に到達した後（ツールの先端
レベルが電極部２の表面レベルに達した後）もツールを
サーチスピードで下降させると、ボール４は遂には第２
図（Ｃ）の如く酸化被膜５を突き破って電極部２の新生
面とボール４が直接に接合するようになる。このように
電極部（例えばアルミニウム）２の表面の酸化被膜（例
えばアルミナ）５をボール（例えば金ボール）４で突き
破るためには、ある程度以上の衝撃が必要であるが、突
き破った後はペレット１のクラック等を防止するために
衝撃を小さくすることが望ましい。
そこで、ツールの高さが第１図の１２になったところで
（酸化被膜５がボール４で突き破られたところで）、ツ
ールの下降速度をサーチスピード以下に低下させる。そ
して、サーチスピード以下の下降速度でツールをしずみ
込みレベル（第１図のＪｌｌ）まで降下させる。このし
ずみ込み量は、通常は数十〜数百ミクロンであるが、ツ
ールの先＠（キャピラリ３）の実際の下降速度はツール
からの作用とペレット１からの反作用によってオーブン
ループで定まるため、またボール４は第２図（ｃ）、（
ｄ）に示す如くつぶされるため、ボール４が数十〜数百
ミクロンにわたってペレット１にしずみ込むわけではな
い。さらにこのしずみ込み量は、ホーンなどの灘械系の
たわみ吸収と超音波振動を有効に接合のために働かせう
るように、換言すればボンディング加重を有効に働かせ
うるように設定される。
ツールがしずみ込みレベルｊ１まで降下したときは第２
図（ｄ）の如くなっており、第１図の時点ｔ　−ｔｌに
おいて超音波振動エネルギーを加えることによって、例
えば金のボール４と例えばアルミニウムの電極部２の新
生面は接合させられる。なお、ペレット面検出の時点（
ツールの高さが１０になった時点）からＩＩＡ音波発振
の時点（第１図のｔｌ）までは数ミリ秒ないし数十ミリ
秒あればよい。
接合が完了するとツールは第１図および第２図（ｅ）に
示すように急速に上昇する。これによってボンディング
ワイヤ６と１４１部２の新生面は電気的に接続される。
なお、上記の実施例におけるペレット面検出は光学セン
サ等によって行うことができ、ツールの下降速度の制御
はカム等を用いたり、あるいはマイクロコンピュータを
用いて行うことができる。
第３図は本発明の他の実施例に係るツールの動作の説明
図である。第１図に示す実施例と異なる点は、ツールの
高さがレベル１２になったとき（ボールが酸化被膜を突
き破ったとき）にツールの下降が停止し、その後、しず
み込みレベルｊ１まで下降していることである。なお、
このツール−の下降を停止させる時間は１〜３ミリ秒程
度でよいので、ボンディング時間にはほとんど影響がな
い。また、レベル１２から１１までの下降速度をサーチ
スピードに比べて大きくするか、小さくするかあるいは
等しくするかは、接合強度、ボンディング速度等から設
定する。
なお上記の実施例では、ボールボンディング（ネイルヘ
ッドボンディング）を例にして説明したが、これに限定
されるものではなく例えばステッチボンディング等にも
応用することができる。
またワイヤの材料は金に限定されず、銅の如きローコス
トワイヤであってもよく、また電極部の材料もアルミニ
ウムに限定されない。
〔発明の効果〕
上記の如く本発明では、ツールの先端レベルが半導体ペ
レットの電極部の表面レベルを越えた後（ツール先端の
ワイヤが電極部上の酸化被膜に達した侵）、ツールが所
定のしずみ込みレベルに達するまでのサーチスピードを
可変にしたので、半導体ペレットにクラック等を生じさ
せることなしにボンディングを高速化することができる
ワイヤボンディング方法を得ることができる。
また本発明では、バットサイズを縮小したり、硬度の高
い銅ワイヤを用いたりしてもペレットにクラックを生じ
さＵることがない。また、ツールの下降速度を閉ループ
によって制御し、サーチスピードを最適に制御すること
ができ、酸化被膜の厚さやペレットの厚さに応じて衝撃
力を制御することもできる。さらに、ヘッドの軽量化と
ジャンピング防止を両立させることもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係るツール動作の説明図、
第２図は同実施例におけるツールとペレットの関係の説
明図、第３図は本発明の他の実施例に係るツール動作の
説明図、第４図は従来方法に係るツール動作の説明図で
ある。 １・・・半導体ペレット、２・・・電極部、３・・−キ
ャピラリ、４・・・ボール、５・・・酸化被膜、６・・
・ボンディングワイヤ、ｊ。・・・電極部の表面レベル
、ｐｌ・・・しずみ込みレベル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、基板の導体部と、この基板に搭載されている半導体
    ペレットの電極部の新生面とを、ツールを用いてワイヤ
    により電気的に接続するワイヤボンディング方法におい
    て、 前記ツールの先端レベルが前記半導体ペレットの電極部
    の表面レベルを越えた後、該ツールがしずみ込みレベル
    に到達するまでのサーチスピードを可変にしたことを特
    徴とするワイヤボンディング方法。 ２、前記サーチスピードは複数の段階に分けて設定され
    ている特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンディング
    方法。 ３、前記ツール先端のワイヤはボール状になっている特
    許請求の範囲第１項もしくは第２項記載のワイヤボンデ
    ィング方法。
JP59236165A 1984-11-09 1984-11-09 ワイヤボンデイング方法 Pending JPS61114541A (ja)

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JP59236165A JPS61114541A (ja) 1984-11-09 1984-11-09 ワイヤボンデイング方法

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63211640A (ja) * 1987-02-27 1988-09-02 Hitachi Ltd ワイヤボンデイング方法およびワイヤボンデイング装置ならびにワイヤボンデイング装置を使用した半導体装置の製造方法
WO2002033749A1 (de) * 2000-10-14 2002-04-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum schutz elektronischer oder mikromechanischer bauteile
JP2011060940A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2011249724A (ja) * 2010-05-31 2011-12-08 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2015233032A (ja) * 2014-06-09 2015-12-24 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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