JPS61208229A - ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法

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JPS61208229A
JPS61208229A JP60049785A JP4978585A JPS61208229A JP S61208229 A JPS61208229 A JP S61208229A JP 60049785 A JP60049785 A JP 60049785A JP 4978585 A JP4978585 A JP 4978585A JP S61208229 A JPS61208229 A JP S61208229A
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JP
Japan
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wire
ball
metal wire
tip
negative
Prior art date
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Application number
JP60049785A
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English (en)
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Saneyasu Hirota
弘田　実保
Kazumichi Machida
一道 町田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ＩＣやトランジスタなとの製造工程におい
て、金属細線を接続するワイヤボンディング方法、特に
ボールボンディング方法に関し、金属細線をボールボン
ディングするためのボールの形成方法に関するものであ
る。
（従来の技術〕 従来ボンディング用金属細線としては、金線が使用され
ているが、この場合、コストが高くつくこととシリコン
チップ上のアルミ電極との接合部の長期信頼性が低いと
いう欠点を有するため、金に代えて、銅、アルミニウム
、パラジウム又はそれらの合金からなるワイヤを用いる
ことが考えられる。
またボンディング工程においては、方向性をなくすため
、細線先端を球状化することが要求され、従来の金線に
おいては、ワイヤ先端と可動電極との間に高電圧を印加
し、放電させることによってワイヤの先端に入熱を与え
、溶融球状化している。
この場合、従来の全ての例において、絶縁破壊の容易さ
から、電極をプラス、ワイヤをマイナスとしている。
ここで、銅、アルミニウムなど、表面に数１０人程度の
自然酸化被膜を有しているワイヤに対して、従来の金線
に対するものと同様の方法でボール形成を行なった場合
の状況を第４図に模式的に示す。
図において、１は金属ワイヤ、２は放電電極、３はアー
ク、４は電源、５ばボンディングツールであるキャピラ
リチップ、６は電極が形成され、熱が投与される部分、
７はアルゴン等の不活性ガス雰囲気、８は溶融履歴を経
て形成された部分である。
この方法では、放電時、マイナス極側においては、熱電
子放出がより安定な仕事関数の小さい点（即ちわずかな
金属酸化膜）を求めてその電極領域を広げようとする物
理的性質がある。従ってワイヤ１がマイナスの場合には
、第４図（ａ）に示すようにワイヤｌの上方までアーク
３が形成され、ワイヤ１の表皮部から熱が投与される。
その結果、第４図（ｂ）に示すように、先端に芯、即ち
ワイヤ１の未溶融部１ａを残した欠陥ボール８を発生し
がちである。この欠陥ボール８は形状的に球状化してい
ても、その内部に未溶融部１ａを残し、シリコンチップ
上への接合の際に不良、即ちシリコンチップの微小クラ
ンク発生などの要因となる。
ただし、ワイヤが従来広く使用されていた金線の場合に
は、その表面に酸化物を形成しないので、このような問
題は全くないものであり、ただ放電の容易さから、専ら
上述のごときワイヤをマイナスにして用いていたもので
ある。
〔発明が解決しようとする間暉点〕
これに対し本件出願人は、銅、アルミニウム等の金属ワ
イヤ先端に、未溶融部を残さず、内部が完全に溶融履歴
を受けたボールを形成できる方法を既に開発し出願して
いる。これは、第５図に示すように、金属ワイヤ１をプ
ラス、放電電極２をマイナスとして両者間に直流電圧を
印加するようにしたものである。
この方法では、金属ワイヤ１をプラスとしたことから、
ワイヤマイナスの場合のように電極領域６が広がるとい
う現象は発生せず、放電電極２との距離が最も短いワイ
ヤ１先端部６に集中的に熱が投与され、ワイヤ先端部６
が完全溶融され、内部まで完全に溶融履歴を受けたボー
ル１８が形成され、その結果接合の際に微小クラック等
の不良が発生することがなく、良好な接合性が得られる
。
しかるに上述のボールの形成方法では、ボールが内部ま
で完全に溶融履歴を受けた結果、ボールとワイヤの境界
部分であるネック部の強度が低く、ボンディング時のボ
ール強度が確保できず、ボンディング中にワイヤが曲げ
られる（ルーピング）と、ワイヤがボールネック部で折
れ曲ってしまうおそれがある。
この発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので
、接合性とネック強度の双方を保証できるワイヤボンデ
ィング用ボールの形成方法を提供することを目的として
いる。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るワイヤボンディング用ボールの形成方法
は、金属ワイヤと放電電極との間にワイヤプラス時の印
加エネルギーがワイヤマイナス時の印加エネルギーより
大となる交番電圧を印加するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、ワイヤプラス時の印加エネルギー
がワイヤマイナス時のそれより大となる交番電圧を用い
ていることから、ワイヤプラスとする直流電圧を用いる
場合のように完全に溶融履歴を受けるということはなく
、ネック部に非溶融部をわずかに残したボールが形成さ
れることとなる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図ないし第３図は本発明の一実施例によるワイヤボ
ンディング用ボールの形成方法におけるボール形成状況
を模式的に示したものである。図において、第４．５図
と同一符号は同図と同一のものを示し、９は半導体チッ
プ、９ａは半導体チップ９の電極、１４は金属ワイヤ１
と放電電極２との間にワイヤプラス時の印加エネルギー
がワイヤマイナス時のそれより大となる交番電圧を印加
する電源、２８は溶融履歴を経て形成されたボール、２
８ａはネック部である。
本実施例の方法では、第１図（ａ）に示すように、金属
ワイヤ１と放電電極２との間に交番電圧を印加する。こ
のとき第３図（＋１）に示すように、金属ワイヤ１をプ
ラスとする時の印加電圧の大きさｖ１を、マイナスとす
る時の印加電圧の大きさｖ２より大きくするか、あるい
は第３図（ｂ）に示すように、金属ワイヤ１をプラスと
する時間幅ｔ１をマイナスとする時間＠ｔ２より長くし
てワイヤプラス時の印加エネルギーをワイヤマイナス時
の印加エネルギーより大きく、例えば両者の比を３：１
〜４：１に設定する。するとワイヤプラス時には金属ワ
イヤ１の先端部と放電電極２との間にアーク３が形成さ
れて（第１図の実線参照）、ワイヤ先端部に集中的に熱
が投与され、一方ワイヤマイナス時には金属ワイヤ１の
上方までアーク３が形成されて（第１図の一点鎖線参照
）、ワイヤ１の表皮部から熱が投与され、こうしてワイ
ヤ先端部に集中的に熱が投与される現象と、ワイヤ表皮
部から熱が投与される現象とが交互に繰り返され、ワイ
ヤ１先端部にはネック部２８ａに若干の未溶融部を残し
、かつ大部分が完全な溶融履歴を受けたボール２８が形
成される。なお溶融時に受ける酸化を防止する目的で、
放電領域にはアルゴン等の不活性ガス雰囲気を形成して
おくのが望ましい。
次にボンディング工程の状況を説明する。上述のように
して金属ワイヤ１の先端にボール２８が形成されると（
第２図（ａｌ参照）キャピラリチップ５が下方に移動し
、金属ワイヤ１のボール２８は半導体チンプ９の電極９
ａに押し付けられるとともにキャピラリチップ５によっ
て押圧され、ボール２８はワイヤ１の軸に対して対称な
形状に押しつぶされ（第２図（ｂｌ参照）、この状態で
ボール２８は電極９ａに圧着され、その後キャピラリチ
ップ５は上方に移動しく第２図（Ｃ）参照）、金属ワイ
ヤ１とリード（図示せず）とのボンディングが行なわれ
ることとなる。
以上のような本実施例の方法では、金属ワイヤにワイヤ
プラス時の印加エネルギーがワイヤマイナス時のそれよ
り大なる交番電圧を印加するようにしたので、ネック部
に若干の未溶融部を残し、大部分が完全溶融したボール
を形成でき、その結果接合性を向上できるとともに、ネ
ック部の強度を向上してボンディング時のワイヤ折れを
防止できる。
またこのように金属ワイヤの接合性とネック強度とが確
保できる結果、金に代えて銅、アルミニウム等の材料の
ワイヤを使用することが可能となった。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係るワイヤボンディング用ボー
ルの形成方法によれば、金属ワイヤと放電電極との間に
ワイヤプラス時の印加エネルギーがワイヤマイナス時の
印加エネルギーより大となる交番電圧を印加するように
したので、ボールの接合性とネック強度の双方を保証で
き、金に代えて銅、アルミニウム等のワイヤを使用する
ことが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）　（ｂ）は各々本発明の一実施例によりワ
イヤボンディング用ボールの形成方法におけるアーク放
電時及びボール形成時の模式図、第２図（ａ）〜（Ｃ）
は各々上記方法によるボールを形成した金属ワイヤのボ
ンディング工程における状況を示す図、第３図（ａ）　
（ｂｌは各々上記方法において使用される交番電圧を説
明するための電圧波形図、第４図（ａｌ　（ｂｌは各々
従来の方法におけるアーク放電時及びボール形成時の模
式図、第５図（ａ）　（ｂ）は各々本件出願人の開発に
係る方法におけるアーク放電時及びボール形成時の模式
図である。 １・・・金属ワイヤ、２・・・放電電極、９・・・半導
体チップ、９ａ・・・電極、２８・・・ボール。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属ワイヤを半導体チップの電極にボールボンデ
    ィングするためボールの形成方法であって、金属ワイヤ
    と放電電極との間にワイヤプラス時の印加エネルギーが
    ワイヤマイナス時の印加、エネルギーより大となる交番
    電圧を印加し、金属ワイヤの先端部を放電によって溶融
    させてボールを形成することを特徴とするワイヤボンデ
    ィング用ボールの形成方法。
JP60049785A 1985-03-01 1985-03-13 ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 Pending JPS61208229A (ja)

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US06/824,744 US4705204A (en) 1985-03-01 1986-01-31 Method of ball forming for wire bonding
GB8602740A GB2174032B (en) 1985-03-01 1986-02-04 Ball-type bonding wires for semiconductor devices and method for producing same
DE3645066A DE3645066C2 (ja) 1985-03-01 1986-02-26
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58118122A (ja) * 1982-01-06 1983-07-14 Hitachi Ltd 金属ワイヤのボ−ル形成法

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