JPS6153737A - 電子装置の組立法及び組立装置 - Google Patents

電子装置の組立法及び組立装置

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JPS6153737A
JPS6153737A JP59174961A JP17496184A JPS6153737A JP S6153737 A JPS6153737 A JP S6153737A JP 59174961 A JP59174961 A JP 59174961A JP 17496184 A JP17496184 A JP 17496184A JP S6153737 A JPS6153737 A JP S6153737A
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JP
Japan
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wire
bonding
laser beam
pad
wires
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JP59174961A
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English (en)
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Toshihiro Matsuda
松田　敏弘
Eiji Minamimura
南村　英二
Noboru Horie
昇 堀江
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子装置の組立の際のレーザ光を用いたワイヤ
ボンディング技術に関する。
〔背景技術〕
ＩＣやＬＳＩなどの半導体装置においては、半導体チッ
プの外端子と外部リードと接続（ポンディング）のため
にチップ周辺に金属からなる外部接続用端子部、すなわ
ちポンディングパッドを設け、このポンディングパッド
に対し金やアルミニウムなどの導電性ワイヤを接続する
。この方法としては、例えば工業調査会発行、伝田精−
著集櫃回路技術１４７項〜１４８項に示されるような、
キャピラリのネイルヘッドにより熱圧着する方法や、又
はワイヤ先端にボールをつくシ超音波ボンダによＦ）　
ハツトに押付けて摩擦加熱を行うことが従来より知られ
ている。
上記ポンディングパッドはワイヤポンディング時の位置
合せ余裕や、金ワイヤの場合はワイヤ先端の金ボールの
大きさ、あるいは超音波ポンディングの場合はアルミニ
ウムの超音波の振動方向の余裕等を考慮して、その寸法
及び周囲の素子のクリアランス路離を決めるようにして
いる。
したがってワイヤポンディングのため半導体チップに訃
いて、有効な素子を起立するための面積がかなシ制限さ
れてしまう。又、熱圧着や超音波振動等の手段によれば
ポンディング時の機械的衝５だが大きく、そのため、パ
ッドへの配線が切れたυパッド下の絶縁膜が破損して短
絡したりすることがあった。
〔発明の目的〕
本発明は上述した問題を克服するべくなされたものであ
る。
本発明の一つの目的は、ポンディングパッドに対して機
械的衝撃を与えることなく、パッド面積も小さくてすむ
ワイヤポンディング技術を提供することＫある。
本発明の他の一つの目的は、ポンディング時間を短縮し
、作業能率化できるワイヤポンディング装置を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、半導体チップ上のポンディングパッドに対し
てワイヤを接続するにあたって、両者を接触させた状態
でその部分にレーザ光を照射し、パッドとワイヤとの接
触部分の金属を合金させることによ逆接続させるもので
、これにより機械的衝撃もなくパッド面積が小さくてす
み、チップ上の有効素子面積金増やすことができ、前記
の発明の目的が達成できる。
〔実施例〕
第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すも　　　　
　　（のであって、このうち、第１図及び第２図はワイ
ヤボンディング時の半導体装置の一部拡大正面図である
。
（１）　　第１図において１はＩＣなどの半導体チップ
でその主面周辺にアルミニウムよりなるポンディングパ
ッド２が形成されている。
３はチップ１が取付けられたタブ、４はリードで、これ
らはこの段階では一体の銅系金属リードフレームとして
形成されている。
５は金（又はアルミニウム）からなるワイヤで、その一
端はリードフレーム４上にボンダ等を用いて、熱圧着ポ
ンディングすることにより接続され、その他端をボンダ
６によりチップ上方に引き出し、水素焔等により溶断し
て先端を小球（ボール）化してポンディングパッド２上
に接触ないし軽くポンディングした状態とする。
（２）　　このあと第２図に示すように、上方よシレー
ザ照射装置によシレーザ光をワイヤとパッドとの接触部
分に照射し、その部分７の金属を溶融して合金化するこ
とによりワイヤのパッドとを接続する。
第３図はワイヤポンディング完了後のワイヤの形態を示
す拡大斜面図である。
〔効果〕
以上実施例で説明した本発明によればワイヤとポンディ
ングパッドの接触部分をレーザ光照射によシ合会させる
のであるから、熱圧着や超音波の振動も不要でめり、金
ボールの大きさも小言ぐてよいから位置合せを正確にで
きる。
また、レーザ光照射のみであるから機械的衝撃もない。
したがって小さい寸法のポンディングパッドに対しても
ワイヤポンディングが可能となり、パッド間や周囲の素
子とのクリアランスも小さくてす゛むＯ たとえば、従来の熱圧着ポンディングの場合、パッドの
一辺の寸法を１２０μｍ、パッド間隔を４０μｍｆ少な
くとも必要としたが、本発明によればこれを１０％程度
低減することができた。
このような本発明のワイヤポンディング法を採用するこ
とにより、チップにおけるＩＣやＬＳＩの有効素子面積
を増やすことができ、又、ワイヤとバット部分のレーザ
照射は瞬間からに行えるからボンディング作業時間も短
縮される。
〔実施例２〕 第４図、第５図は本発明による他の一実施例を示すもの
であって、第４図はワイヤボンディング時の半導体装置
の全体平面図、第５図は第４図におけるＡ　−Ａ　　切
断断面図である。
この実施例では、第４図に示すように半導体チップ１を
複数のリード４が一体に形成されたリードフレーム上に
接続（ペレットボンディング）、一方、薄い金屈板から
複数のワイヤ部分８を小フレーム９によシ一体に形成し
たもの（ワイヤフレーム）を用い各ワイヤの内端をチッ
プのポンディングパッド２上に同時に位置決め接触（セ
ット）できるようになっている。
第５図に示すようにレーザ光照射を行い（矢印り、）各
組のパッドとワイヤ先端部を同時に合金化してワイヤボ
ンディング（○印）を行う。このあ゛と、又は同時に、
ワイヤの他部分とリードとの接触部分にもレーザ光照射
を行い（矢印Ｌｘ）、ワイヤボンディング（○印）を行
う。ワイヤボンディング後はＸ印の部分でレーザ光照射
り、によシ溶断することにより「ワイヤフレーム」の外
側の不要部（９）を取り除くことになる。
〔効果〕
実施例２で説明した本発明によれば実施例１で述べたよ
うな効果の他に、複数のワイヤ部分を一体のフレームと
して形成したものを使用することによシ、複数のポンデ
ィングパッドに対して、レーザ光照射し、極めて短時間
に能率よく一つのチップのワイヤボンディングを完了す
ることができる効果を有する。
〔実施例３〕 第６図は本発明の他の一実施例を示すものでありて、実
施例２で述べたワイヤボンディングを自動的に行うため
の半導体装置組立装置（ワイヤボンディング装置）の原
理的構成を示す一部断面図ブロック線図である。
１０はリードフレーム設置台でありて、この上　　　　
　　！にリードフレーム４を固定設置すると同時にそれ
自体が水平方向（Ｘ、Ｙ方向）に任意の路離だけ移動で
きる移動手段を有する。１１はワイヤ保持装置であって
、実施例２で説明した「ワイヤフレーム」をたとえば真
空吸引手段により吸着保持するとともにＸ、Ｙ、及び２
（垂直方向）方向に自ら移動してワイヤ位置決めをする
移動手段を有する。
１２はレーザ光照射装置であって、垂直方向にレーザ光
を照射するとともに、左、右方向に移動又はスイング（
振動）してボンディング個所に位置決めできる移動手段
を有する。このレーザ光照射装置はポンディングパッド
の数に対応して複数個設置してもよい。
１３は制御装置でありて、リードフレーム設置台１０、
ワイヤフレーム保持装置１１及びレーザ光照射装置１２
を相互に移動して位置決めさせるようにコントロールす
るとともＫ、位置決めができたところでレーザ光照射を
指令するものである。
このようなワイヤボンディング装置を用いて自動組立を
行うにあたっては、リードフレーム設置台１０上にリー
ドフレーム（３，４）を設置固定し、タブ３上に半導体
チップ１をペレットボンディング（図示されないペレッ
トボンダを使用する）を行ったのち、ワイヤフレーム保
持装置１１によりワイヤフレーム（第４図８．９）ｔ−
一端で保持して制御装置１３を動作して各ワイヤの先端
がチップの各パッド上に位置決めされるようにワイヤフ
レーム保持装置又はリードフレーム設置台を移動させる
。位置決めが完了したところでレーザ光照射装置を移動
させて、所定位置より各ボンディング点でレーザ光照射
を行ってワイヤとパッド、ワイヤとリードとの接続を行
う。さいごにワイヤフレームの周囲部分をレーザ光照射
して溶断する。
なお、レーザ光照射装置は制御装置よりの指令によって
、その角度を変える（スイングする）ことにより各ボン
ディング点に対するレーザ光照射を行うことができる。
〔効果〕
実施例３で説明した本発明によれは、実施例２で述べた
複数のワイヤ部分を一体のフレームとして形成したもの
ｔ用いて、複数のボンディング個所に対してレーザ光照
射を連続的に行い、自動的にボンディング作業を行うこ
とができる。
以上本発明によってなさｎた発明を実施例にもとづき具
体的に説明したが本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
めることはいうまでもない。
たとえは、実力市例１でのべた単独のワイヤの場合も実
施例３で述べた装置を用いて自動的にワイヤボンディン
グが可能である。
〔利用分野〕
本発明はワイヤを用いて、ボンディングを行う全ての半
導体装置の組立に適用することかできる。
【図面の簡単な説明】
第１図、第２図は本発明の一実施例を示すワイヤボンデ
ィング半導体装置の一部拡大正面図である。 第３図はワイヤボンディング完了後の形態を示す斜面図
である。 第４図は本発明の他の一実施例を示すワイヤボンディン
グ半導体装置の要部平面図である。 第５図は第４図におけるＡ−Ａ’　視断面図である。 第６図は本発明の他の一実施例を示す自動ワイヤボンデ
ィング装置の一部正面図、ブロック線図である。 １・・・半導体チップ、２・・・ボンディングバノド、
３・・・タブ、４・・・リード、５・・・ワイヤ、６・
・・ワイヤボンダ、７・・・合金された部分、８・・・
ワイヤフレームのワイヤ部分、９・・・ワイヤフレーム
のフレーム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体チップ上に形成された導電性物質からなる外
    部接続用パッドに対して金属からなるワイヤを接触させ
    た状態で、その部分にレーザ光を照射することにより、
    前記パッドとワイヤを接続させることを特徴とする電子
    装置の組立法。 ２、半導体チップ上に形成された導電性物質よりなる外
    部接続用パッドに対して導電性物質よりなるワイヤを接
    続させるにあたって、複数のワイヤをフレームにより一
    体化したものを使用し、これら複数のワイヤ先端を対応
    するパッド上に同時に接触させた状態でこの接触部分に
    対しレーザ光照射を行い前記パッドとワイヤを接続する
    ことを特徴とする電子装置の組立法。 ３、半導体チップの一主面上に形成された外部接続用パ
    ッドに対して導電性物質よりなるワイヤの一端を位置決
    めし、かつ接触を保つためのワイヤ保持装置と、上記パ
    ッドとワイヤの接触部分に対してレーザ光を照射するレ
    ーザ照射装置及び上記ワイヤ保持装置とレーザ照射装置
    の動作を連繋してコントロールする制御装置とからなる
    電子装置の組立装置。
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