JPS6114732A - 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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JPS6114732A
JPS6114732A JP59134855A JP13485584A JPS6114732A JP S6114732 A JPS6114732 A JP S6114732A JP 59134855 A JP59134855 A JP 59134855A JP 13485584 A JP13485584 A JP 13485584A JP S6114732 A JPS6114732 A JP S6114732A
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JP
Japan
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wire
width
deforming
bonding
ratio
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Pending
Application number
JP59134855A
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English (en)
Inventor
Zensaku Watanabe
渡辺　善作
Hitoshi Chiyoma
仁 千代間
Kuniaki Kida
木田　国明
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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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〕 この発明は、金融機器等に用いられる密着型イメージセ
ンサやファクシミリ等に用いられるサーマルプリンティ
ングへ、ド等のワイヤボンディング方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般ＫＡｕ細線を用いたサーモソニック方式ワイヤデン
ディングは、？ンディング時の低温化や、第１接続点と
なるＡｕｙｔｒ−ル作製の容易さから高密度実装を必要
とする密着型イメージセンサやサーマルプリンティング
ヘツドに多用されている。
ここでは、金融機器としての紙幣鑑査機に用いられてい
る密着型イメージセンサについて説明するが、この密着
型イメージセンサは第１図に示すように構成されている
。
即ち、第１図中、１はガラス基板等の高抵抗基板上に膜
技術によって一列に高密度に並べた複数の光電変換素子
であり、２は上記光電変換素子１からの光電変換信号に
応答し、信号処理回路等からなる光電変換素子駆動用集
積回路である。３は光電変換素子１の一端ＪＯを共通接
続した共通電極、４は光電変換素子１を集積回路２を通
じて選択的に通電し読取りをするための入力信号群であ
る。尚、光電変換素子１の矢印は、光信号を意味する。
又、上記光電変換素子１の他端１１は、選択的に出力さ
れる集積回路２の出力端子２１に対応するように接続さ
れている。５は集積回路２の出力信号用端子、６は集積
回路２への電源である。このようにして紙幣鑑査機の読
取りは、所望の光電変換素子１を選択的に通電させて行
なわれる。
このような密着型イメージセンサでは、光電変換素子の
数が数百から数十個と多数であるため、駆動回路の集積
化を図り、外部周辺回路の低減を図っている。この場合
に問題となるのは、使用される集積回路の出力が多いた
め、その周辺全ての辺（４辺）に入出力取出し用デンデ
ィング・母、ドを配置しなければならないことである。
これに伴ない光電変換素子１と接続される配線２２は、
集積回路２の出力端子２１に対応した位置に、ワイヤデ
ンディングの第２接続点が配置されることになる。尚、
ワイヤデンディングはその修繕が容易さ等による自由度
の高い実装技術であることから、一般的に用いられてい
る。又、集積回路２のメンディングツマット側をワイヤ
はンディング時の第１接続点にするのは、集積回路２へ
の機械的ダメージを与えないために、通常一般的に採用
されている。又、出力端子２ノの数は、経済性を考慮し
て８〜１２８の出力数のものを使用している。従って、
上記光電変換素子１は８〜１２８個単位にて集積回路２
の出力端子２ノと接続されることになる。
さて、第２図（、）は、第１図の密着型イメージセンサ
の回路構成の集積回路２周辺の一部を拡大した平面図で
ある。図中、３１は集積回路２上に設けられた入力信号
用ぜンディング・ぐラドであり、３２も同様に設けられ
た出力信号用ゲンディングパッドである。又、３３は入
力信号用厚膜導体・母ターン３３′に設けられた厚膜導
体のデンディング・ぐラドであり、３４も同様で出力信
号用厚膜導体・母ターン３４′に設けられたボンディン
グ／？、ｙドである。更に３５は集積回路２のゼンディ
ングノ４　ラドＪＪ　、３２と入出力信号用デンディン
グ・ぐ、ド３３，３４との結線に用いるＡｕ細線である
。尚、厚膜導体はその生産性が高いことから入出力信号
用配線材料とじて多用されている。
次に第２図（ｂ）は（ａ）の断面図であシ、３６は厚膜
導体３４’、３７が印刷されたアルξす基板、３ｒは集
積回路２載置用ダイ”ツ）、３Ｂは集積回路２を上記ダ
イ／？ッド３７上に接着取付けるための接着材、である
。尚、図示していないが、上記入出力信号以外に電源用
・量、ド、配線も同時に設けられている。更に、このよ
うに結線された後、やはり図示していないが、高分子系
材料によるＡｕ細線、集積回路及び厚膜導体の機械的像
ａを兼ねた・母ツシペーシ、ン及び耐湯構造がとられて
密着型イメージセンサは構成されている。
ところで従来、ワイヤーンディング方法としては、接着
材及び集積回路等への熱的ストレスを与えないため、低
温化が可能なサーモソニ。
タ方式ワイヤボンディング方法が採用されている。しか
し、この方法は超音波振動の発生源として厚み縦振動を
利用した圧電素子を用いていることから、機械的振動そ
のもの罠指向性があり、この作業は作業者による経験及
び超音波ホーン軸方向の一軸でのがンディング条件が採
用されるなど、又、極端々場合はボンディング不良（デ
ンディング強度が弱い、ゼンド部剥離等）が発生した時
点で、作業者が経験によりそのゼンディング条件を変え
て実装組立てを行なっているのが実状である。
このようなことから、数百から数千率にわたってワイヤ
デンディングされた密着型イメージセンサは、ポンディ
ング不良に起因する不良が多発し、初期不良（厚膜導体
側の？ラド剥離、デンディング強度が弱い）を含め信頼
性の低いものであった。又、このような状態でパターン
認識技術を搭載したフルオートポンダを利用しても、そ
の不良が発生するたびにポンダが停止するので、機械稼
動率が低いという問題があった。更にデンディング強度
が低いため、後工程等での作業に慎重さが要求され、生
産性が悪いことは説明するまでもない。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、厚膜導
体上でのポンド剥離が発生せず、がンディング強度が向
上し、信頼性高く、フルオートカンダに適した極めて生
産性の高いワイヤボンディング方法を提供することであ
る。
〔発明の概要〕
発明者らは、サーモソニ、り方式がンダの超音波出力及
び印加時間を種々変えて、超音波ホーン軸方向及びこれ
に直角方向にワイヤリングしてぎンディング強度に最も
大きく影響を与える七カンドゴンド部のワイヤ変形量、
がンディング強度、セカンドポンド剥離のポンドリフト
の発生具合等について検討し、上記この発明の目的を達
成すべく鋭意研究した結果、超音波ホーン軸の直角方向
については、ワイヤ変形幅Ｗｒ（ワイヤ変形幅／ワイヤ
直径）が３．５　＜Ｗｒ≦４．５、ホーン軸方向につい
てはワイヤ変形長Ｌｒ（ワイヤ変形長／ワイヤ直径）が
３．０・＜Ｌｒ≦３．５の範囲内であれば、上記目的が
達成されることを見い出し、この発明を完成した。
即ち、この発明のワイヤボンディング方法は、超音波ホ
ーン軸と、これに直角方向へワイヤリングするものであ
るばかりでなく、どちらが一方向軸へワイヤリングする
ものであってもよい。
又、ワイヤデンディングのセカンド部に着目したのは、
ファストポンド側はＡｕが−ルの大きな接着面積（通常
、Ａｕ＆−ルは水素トーチや電子トーチの放電圧より作
られ、ワイヤ径の２〜３倍程度の大きさを有し、ポンド
状態では３〜４倍になってポンドされる）が得られ、更
にその近傍もワイヤ形状を保ってワイヤリングされるた
め、この部分での破断は少ない。ところが、セカンドが
７ド側＃ｉ♂ンド部は勿論のこと、その近傍においても
ワイヤが超音波出力、印加時間によって大きく変形させ
られながらキャピラリ先端によって押圧がンドされるた
め、ワイヤリングされたワイヤの最も弱い部分を形成す
るからである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明のワイヤゲンディング方法ヲ実施例及び
参考例によって詳述するが、第３図は発明者がこの方法
の実験に用いたサーモソニック方式がンダ（型名８ＷＢ
−ＦＡ−ＵＴＣ−７（株）折用製）の概略平面図である
。図中、５１は超音波ホーン５２を移動ならしめるＸ−
Ｙ移動台である。
この超音波ホーン５２のＸ−Ｙ移動台５ノ端側圧は、図
示していないが、厚み縦振動を利用した圧電素子が取付
けられており、これより発生した超音波振動は超音波ホ
ーン５２を伝導し、その先端に設けられているワイヤ圧
接工具（以下キャピラリと呼ぶ）５３に伝えられる。又
、５４はワイヤデンディングされる試料を載置搬送可能
なフィーダである。尚、この試料は、図示していないが
、ボンディング時に超音波振動等により動かないように
、ホールダにより機械的にフィーダ上面に固定されてい
る。ここで圧電素子で発生した超音波振動が伝導される
方向、即ち超音波ホーン軸方向’ｔＹ−Ｙ軸とし、これ
に垂直方向をＸ−Ｘ方向とする。
次に第４図はセカンド？ンド部の概略説明図である。図
中、６ＪＶｉＡｕ線の外観を保っている部分、６２はキ
ャピラリ５３によって抑圧ポンドされた所で、♂ンディ
ング強度にはさほど影響を与えない部分、６３はこの変
形度合により昶ンデインク強度に大きく与えるセカンド
がンドネック部である。又、Ｗは上記変形度合を表わす
ために用いた変形幅領域を示し、Ｌはその変形長さを表
わすために用いた領域を示している。以下、このＷ、Ｌ
’ｉワイヤ径にて除し、基準化したものをそれぞれワイ
ヤ変形幅、ワイヤ変形長と呼ぶ。
１Ｎ開昭６１−１４７３２（７） さて、実験結果を数多くの実施例及び参考例について示
すと、上記第１表乃至第４表のようになるが、先ず実施
例１〜９及び参考例１〜２５について説明する。
即ち、Ａｇ／Ｐｄ／Ｐｔ　系導体ペースト（４０９３、
デュポン製）を９６％アルミナ基板にスクリーン印刷し
、乾燥後、最高温度８５０℃、保持時間１０分の連続炉
にて焼成し、導体幅０．５＋ｍ。
導体間スペース０．５ｍの厚膜導体基板を得て、ワイヤ
デンディング用試料とした。この試料に直径３０μｍＡ
ｕ線（ＦＡタイプ、田中電子工業（株）製）を先端角度
３０°のキャピラリ（型名１５７２−２０−４３７Ｐ％
がイザ製）を用い、サーモソニック方式がンダブＸ−Ｘ
方向、Ｙ−Ｙ方向に？ンド間距離１ｍのワイヤボンディ
ングを行なった。
このとき、ファスト側デンディング条件はセカンド側の
超音波出力、印加時間のがンデ４ング条件が種々変化し
てもプント剥離等の初期不良が発生しないように充分大
きな超音波出力１１ｖ１印加時間２０ｍ５ｅｃ　に設定
した。又、プント荷重はテンションゲージにて測定１．
．３０〜４０ｇ、試料のステージ温度は１６０℃一定に
て行なった。
第１表及び第２表、中はどまでにＸ−Ｘ方向に超音波出
力１０〜２０Ｖ、印加時間１５〜３５ｍ　ｓｅｃまで種
々変化させて得られた試料群３４種類を示す。セカンド
部？ンディングがされない割合は、がンディング終了直
後に顕微鏡観察にて数え、総ワイヤリング数で除して算
出した。
同時にワイヤ変形量は幅Ｗと長さＬを測長器（型名ＳＲ
Ｃ−１６１０Ｍ　、三豊工業（株）製）を用い、顕微鏡
下１００倍にて測定し、ワイヤ直径にて除して基準化し
た。更にがンディング強度は、メンディング後、２４時
間自然放置したものを引張試験機（型名ｗ−■、ユニチ
ック製）を用いて、ポンド間の中央位置を引張り測定し
た。同時にセカンドプント部のＡｕ線と厚膜導体界面か
ら剥離するメンドリフトを数え、引張りワイヤ総数で除
してその割合を算出した。尚、メンディング強度比率は
、Ａｕ線の平均破断荷重１６９で除した比率である。こ
れらの測定結果を第１表及び第２表の中はどに示す。
次に実施例１０〜３７及び参考例２６〜５２について説
明する。
上記と同様に、Ｙ−Ｙ方向についても超音波出力６〜１
５Ｖ１印加時間５〜３５　ｍ５ｅｃ　　まで種々変化さ
せ、同一方法にて評価した。この結果を第２表の中はど
から第４表に示す。ここでＸ−Ｘ方向、Ｙ−Ｙ方向で超
音波出力及び印加時間の相違は、上記に説明してきたよ
うに超音波出力に指向性があり、Ｘ−Ｘ方向はポンディ
ングされ難く、Ｙ−Ｙ方向はデンディングされ易いこと
を示す。
又、第５図及び第６図には、それぞれＸ−Ｘ方向、Ｙ−
Ｙ方向のワイヤ変形量について横軸を変形幅、縦軸を変
形長として示す。図中・印は第１表から第４表において
デンディングされない割合、がンドリフトの割合がそれ
ぞれ零のものであることを示し、Ｏ印は両者がどちらか
一方に上記不良現象が現われたことを示す。これらの図
から判るようにＸ−Ｘ方向のワイヤリングにおいては、
そのセカンドプント部のワイヤ変形量は幅方向、即ち、
超音波出力の指向性の強い側に大きく変形［２、Ｙ−Ｙ
方向については逆にその長さ方向に大きく変形している
。又、Ｘ−Ｘ方向については変形長、Ｙ−Ｙ方向につい
ては変形幅がそれぞれ２．５前後に集中し、超音波出力
の指向性が弱い方向はキャピラリ先端のワイヤ抑圧部寸
法（約６５μｍ）にだけ依存していることである。
又、第７図はＸ−Ｘ方向の変形幅を横軸、デンディング
強度比率を縦軸に、第８図にはＹ−Ｙ方向の変形長を横
軸、デンディング強度比率を縦軸としてそれぞれ示す。
尚、図中・印、Ｏ印の内容は上記第５図、第６図と同じ
である。
第７図よ１６ｘ−Ｘ方向のデンディング強度比率は変形
幅に依存し、変形幅が小さいとデンディングされなかっ
たり、がンドリフトが現われ、逆に変形幅が大き過ぎる
と極度にデンディング強度が低下する。このことより、
Ｘ−Ｘ方向については、がンディング強度が大きく、カ
ンディングされないなどの初期不良及びボンドリフトが
発生しない変形幅Ｗｒ領領域３．５　＜Ｗｒ≦４，５と
なる。
又、第８図よりＹ−Ｙ軸のデンディング強度比率は変形
長Ｌｒに依存し、Ｘ−Ｘ方向と同様の傾向があり、その
最適範囲は３．０　＜Ｌｒ≦３．５である。但し、Ｘ−
Ｘ方向のがンディング強度比率がＹ−Ｙ方向に比較して
小さく現われるのは、上記に説明してきているように超
音波出力の指向性の大きい方向にワイヤの直径方向があ
り、キャピラリ先端へのワイヤ接触が不足するからであ
る。
以上説明してきたように、発明者らの実験によれば、密
着型イメージセンサのように４辺にカンディング・母ツ
ドを有する集積回路を使用するものにおいては、各辺の
ポンディング条件を変えてＸ−Ｘ方向についてはワイヤ
の変形幅、Ｙ−Ｙ方向については変形長を管理すればよ
い。
又、Ｘ−Ｘ方向のカンディング強度比率がＹ−Ｙ方向に
比較し幾分小さく現われるが、実用上は問題ないもので
ある。
〔発明の効果〕
この発明によれば、超音波ホーン軸に直角方向（Ｘ−Ｘ
方向）、ホーン軸方向（Ｙ−Ｙ方向）別々にワイヤリン
グされたワイヤの最も弱い部分であるセカンドメンド部
の幅及び長さを管理することにより、厚膜導体上への極
めて高信頼にてぜンディングできるばかりでなく、ボン
ダを停止させることもなく生産性の向上を計ることがで
きる。
又、この発明によれば、近年ワイヤリングの進歩により
ワイヤ１本１本個別にポンディング条件が設定できるも
のが多くなってきたが、製品品質の安定したものが得ら
れる。
更にこの発明は、従来、作業者の勘及び熟練により行々
われていたワイヤデンディングを改善したものであり、
極めて高い信頼性のワイヤメンディング実装された製品
が得られ、その工業的価値は極めて大である。
尚、上記実施例では厚膜導体としてＡｇ／Ｐｄ／ｐｔ　
系のものを用いたが、他の厚膜導体に適応しても同様効
果が望めることは言う迄もない。
【図面の簡単な説明】
第１図は密着型イメージセンサを説明する回路図、第２
図は密着゛型イメージセンサに使用させる集積回路近傍
の一部拡大図、第３図はサーモソニック方式ボンダの概
略説明図、第４図はセカンドボンド部を説明する概略図
、第５図はボンダの超音波ホーン軸に直角方向のセカン
ドメンド部のワイヤ変形幅と変形長の関係を示す特性図
、第６図はぎン〆の超音波ホーン軸方向のセカンドボン
ド部のワイヤ変形幅と変形長の関係を示す特性図、第７
図はボンダの超音波ホーン軸に直角方向のセカンドボン
ド部の変形幅とボンディング強度比率の関係を示す特性
図、第８図はカン〆の超音波ホーン軸方向のセカンドメ
ンド部の変形長とメンデインダ強度比率の関係を示す特
性図である。 第２図 （ａ） （ｂ） ３４、３５２　　３５３．。 ′Ｍ３図 ■ 第４図 ３７．３３７３６３ム 第７図 ノＬ゛〉テ１ン８東Ａ芝ｐし俸（’／、）変形幅 第８図 Ａτ〉テンンク臘崖ｒ乙孝（’／、　）変形長

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 　厚膜導体へのＡｕ細線サーモソニック方式ワイヤボン
    ディング方法において、 超音波ホーン軸に直角方向にワイヤリングする第２接続
    部のワイヤ変形幅／ワイヤ直径なる比Ｗｒが３．５＜Ｗ
    ｒ≦４．５、ホーン軸方向のワイヤ変形長／ワイヤ直径
    なる比Ｌｒが３．０＜Ｌｒ≦３．５であることを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103845A (ja) * 1987-10-16 1989-04-20 Nec Corp ベアーボンディングの組立方法
JPH0260424A (ja) * 1988-08-26 1990-02-28 Hitachi Ltd スポツトネツトワークシステム

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JPH01103845A (ja) * 1987-10-16 1989-04-20 Nec Corp ベアーボンディングの組立方法
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