JPS6218725A - 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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JPS6218725A
JPS6218725A JP60157733A JP15773385A JPS6218725A JP S6218725 A JPS6218725 A JP S6218725A JP 60157733 A JP60157733 A JP 60157733A JP 15773385 A JP15773385 A JP 15773385A JP S6218725 A JPS6218725 A JP S6218725A
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JP
Japan
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wire
bonding
capillary
wire bonding
laser light
Prior art date
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JP60157733A
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English (en)
Inventor
Ryuichiro Morinaka
隆一郎 森中
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
Original Assignee
Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co 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
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ この発明は半導体部品等に金線のワイヤ（以下Ａｕワイ
ヤと称す）をボンディングする方法に関する。
従来夏技孟 ＩＣなどの半導体装置の製造工程にリードフレームやセ
ラミック基板などに半導体ペレットをマウントする工程
、半導体ベレット上の電極等に金線やアルミニウムなど
のワイヤをボンディング接続する工程、半導体ベレット
の周辺を樹脂材などで封止する工程などがある。上記ワ
イヤボンディング工程で半導体ペレットの電極やこの電
極を外部に引出すリードにＡｕワイヤをボンディングす
る方法は現在主に、次の熱圧着法と熱・超音波併用圧着
法、及び超音波圧着法の三方法が使い分けられており、
この三方法を第４図乃至第７図を参照して説明すると次
の通りである。
第４図は熱圧着法を説明するためのもので、図面におい
て（１）は例えば金属板を打抜き加工した平板状のリー
ドフレーム、（２）はリードフレーム（１）のベレット
マウント部（１ａ）上にマウントされたＩＣなどの半導
体ベレットで、上面の複数箇所にアルミニウム膜等の被
ワイヤボンディング箇所（ポンディングパッド）（３）
（３）−・−を有する。（４）はリードフレーム（１）
を載置して加熱するヒータブロックで、ワイヤボンディ
ング時にヒータブロック（４）にてリードフレーム（１
）が加熱され、半導体ペレット（２）が加熱される。（
５）はＡｕワイヤ、（６）はＡｕワイヤ（５）が上下方
向に挿通されるキャピラリ、（７）はキャピラリ　（６
）を先端部で支持するホーン、（８）はホーン（７）の
先端部に取付けられて通電によりキャピラリ　（６）を
加熱するキャピラリヒータであるキャピラリ（６）の先
端から突出するＡｕワイヤ（５）の先端には水素トーチ
（図示せず）などで溶断された金球（５ａ）が形成され
る。
この第４図の装置によるワイヤボンディングはキャピラ
リヒータ（８）でキャピラリ　（６）を加熱することに
よりＡｕワイヤ（５）の金球（５ａ）を加熱しておいて
、ホーン（７）でキャピラリ　（６）を被ワイヤボンデ
ィング箇所（３）上に相対移動させて降下させ、キャピ
ラリ　（６）の先端でＡｕワイヤ（５）の加熱された金
球（５ａ）を、ヒータブロック（４）で加熱された被ワ
イヤボンディング箇所（３）上に押し付けて熱圧着させ
ることで行われる。このワイヤボンディングが完了する
と、キャピラリ　（６）はリードフレーム（１）の１つ
のリード（１ｂ）上まで移行して、このリード（１ｂ）
上にＡｕワイヤ（５）の一部を熱圧着する。その後、Ａ
ｕワイヤ（５）の溶断が行われて、キャピラリ（６）は
被ワイヤボンディング箇所（３）へのワイヤボンディン
グへと移行する。
第５図は熱・超音波併用圧着法を説明するためのもので
、この場合のキャピラリ　（６）を支持するのは超音波
振動源（９）から延びるホーン（１０）である、この場
合のワイヤボンディングはヒータブロック（４）でリー
ドフレーム（１）を介し半導体ベレット（２）を加熱し
ておいて、加熱手段を持たないホーン（１０）で支持さ
れたキャピラリ　（６）の先端でＡｕワイヤ（５）の金
球（５ａ）を被ワイヤボンディング箇所（３）に押し付
け、そのままの状態でホーン（１０）を介しキャピラリ
（６）に超音波振動を加え、この時の超音波エネルギー
で金球（５ａ）を被ワイヤボンディング箇所（３）に圧
着することで行われる。
第６図は超音波圧着法を説明するためのもので、この場
合のリードフレーム（１）はレールなどの加熱手段を持
たない台（１１）上に載置され、ワイヤボンディングは
第５図と同様なホーン（１０）に支持されたキャピラリ
（６）でＡｕワイヤ（５）の金球（５ａ）を被ワイヤボ
ンディング箇所（３）に押し付けて超音波振動を加えて
圧着することで行われる。
（”　しよ゛　　る　　占 上記第４図の熱圧着法は半導体ペレット（２）とキャピ
ラリ　（６）を高温加熱することで、ワイヤボンディン
グを十分良好に行うことができる。しかし、半導体ベレ
ット（２）と共にリードフレーム（１）が高温加熱され
るため、リードフレーム（１）がワイヤボンディング時
に反り、そのため半導体ベレット（２）にリードフレー
ム（１）の反りで機械的ストレスが加わって半導体ベレ
ット（２）が破損する問題があった。またこの熱圧着法
における半導体ベレットなどのワイヤボンディングされ
るワークは高温加熱されるので、耐熱性に優れたもので
ある制約があった。
また第５図の熱・超音波併用圧着法はワイヤボンディン
グに熱と超音波エネルギーを利用するので、超音波エネ
ルギーの分だけ半導体ペレット（２）の加熱温度は低く
てよ（、従って上記熱圧着法の問題はある程度解決され
る。しかし、ワイヤボンディングは加熱による熱エネル
ギーと超音波エネルギーの相乗作用で行うために、両エ
ネルギーの適切な配分が難しくて、ワイヤボンディング
性が不安定になる問題があった。
第６図の超音波圧着法は半導体ペレ７）（２）を加熱し
ないで超音波エネルギーのみでワイヤボンディングする
ので、半導体ベレットなどのワイヤボンディングされる
ワークの耐熱性が関係なく、ワークの適用範囲が広い利
点を有する。ところが、この超音波圧着法で良好にワイ
ヤボンディングを実行するためには、超音波エネルギー
を大きく設定する必要があり、そのためワイヤポンディ
ング時にキャピラリ　（６）の先端から半導体ベレット
（２）に局所的に加わる機械的ストレスが大きくて、半
導体ベレット（２）の被ワイヤボンディング箇所が傷付
くことや、キャピラリ　（６）の先端が左右に大きく振
動する時に被ワイヤボンディング箇所（３）に圧着され
たＡｕワイヤ（５）の根元部分の強度が低下しキャピラ
リ　（６）の先端で引張られて断線したりすることがあ
って、ワイヤボンディングの信頼性に未だ問題を残して
いた。
それ故に本発明の目的は半導体ペレットなどの被ワイヤ
ポンディグ部品のワークを加熱すること無く、このワー
クの被ワイヤボンディング箇所にＡｕワイヤを小さな超
音波エネルギーで十分良好に圧着させることにある。
、　　　°　るための 本発明の上記目的を達成する技術的手段は、被ワイヤボ
ンディング箇所をレーザ光でスポット照射し、局所加熱
した後に、この加熱された被ワイヤボンディング箇所に
金線のワイヤを超音波振動を加えて圧着することである
。
１且 この本発明による被ワイヤボンディング箇所へのＡｕワ
イヤの圧着は熱圧着と超音波圧着の相乗作用で行われる
が、熱圧着のための加熱はレーザスポット光照射による
局所加熱であるので、ワイヤポンディング時の加熱によ
る問題はほとんど解消され超音波圧着法による場合とほ
ぼ等しい。
また局所加熱による熱圧着の相乗作用で超音波圧着のた
めの超音波エネルギーは少なくて済み、超音波圧着法に
よるワイヤ断線などのトラブル発生が少な（なる。
１里班 以下本発明方法を第１図乃至第３図に示す具体的実施装
置例を参照して説明する。
第１図乃至第３図の第７図と同一のものには同一参照符
号を付して説明は省略する。相違点は従来の超音波圧着
法によるワイヤボンディング装置に次のレーザ光を使っ
た局所加熱手段（１２）を設けたことである。この局所
加熱手段（１２）は例えばレーザ光源ボックス（１３）
と、レーザ光源ボックス（１３）から延びるフレキシブ
ルな光ファイバ（１４）と、光ファイバ（１４）の先端
に連結された光学レンズボックス（１５）と、光学レン
ズボックス（１５）を上下動と左右揺動可能に支持する
アーム（１６）と、アーム（１６）を可動に支持する駆
動部（１７）とを有する。
レーザ光源ボックス（１３）は加熱に通した赤外線レー
ザ光（１８）を発射するレーザ光源（１９）を内蔵し、
レーザ光源（１９）から適当なタイミングで発射された
レーザ光（１８）は光ファイバ（１４）を伝って光学レ
ンズボックス（１５）に導入される。光学レンズボック
ス（１５）は光ファイバ（１４）からのレーザ光（１８
）を収束させて下方に放射する光学系（２０）を内蔵す
る。駆動部（１７）はソレノイドなどの駆動源を有し、
アーム（１６）を動かして光学レンズボックス（１５）
をキャピラリ　（６）の前玉の定位置と、キャピラリ（
６）の上下動を邪魔しない定位置の間で往復動させる。
次に上記局所加熱手段（１２）を有するワイヤポンディ
ング装置の動作を説明する。
先ずキャピラリ（６）が被ワイヤボンディング箇所（３
）の真上の上限位置に在る時に、キャピラリ　（６）と
被ワイヤボンディング箇所（３）の間の空間に第２図に
示すように光学レンズボックス（１５）が、この光学レ
ンズボックス（１５）の下面の光投射口（２１）の光軸
とキャピラリ　（６）の中心軸が合う定位置まで移動し
て停止する。この状態が一定時間保持されて、その間に
レーザ光源（１３）が作動してレーザ光（１８）が光フ
ァイバ（１４）を通り光学系（２０）で反射、収束され
て光投射口（２１）より被ワイヤボンディング箇所（３
）に照射される。光学系（２０）はレーザ光（１８）が
被ワイヤボンディング箇所（３）を５０μｍ〜１００μ
ｍの直径のスポットで局所加熱する程度にレーザ光（１
８）を収束する。被ワイヤボンディング箇所（３）がレ
ーザ光（１８）のパワーと照射時間、発振パルス幅で決
まる所定の温度に局所加熱されると、レーザ光源（１３
）が停止し、光学レンズボックス（１５）がキャピラリ
（６）の下から横の定位置に移動する。
この光学レンズボックス（１５）の移動と同時にキャピ
ラリ（６）とホーン（１０）が降下して、第３図に示す
ようにキャピラリ　（６）の下端がＡｕワイヤ（５）の
金球（５ａ）を被ワイヤボンディング箇所（３）の局所
加熱された部分に押し当て、そのまま超音波振動を加え
て圧着させる。この圧着のための超音波エネルギーは被
ワイヤボンディング箇所（３）が局所加熱されているの
で小さなものでもよく、従ってキャピラリ　（６）がＡ
ｕワイヤ（５）を切断する心配や、半導体ペレット（２
）を傷付ける心配が無くなり、ワイヤボンディング性が
安定する。また半導体ベレー／）（２）はその一部の被
ワイヤボンディング箇所（３）がレーザ光（１８）のス
ポットで局所加熱されるだけのために、半導体ペレット
（２）やこれを搭載するリードフレーム（１）はほとん
ど加熱されることが無く、従来のように熱圧着法に伴う
問題が解決される。
また上記キャピラリ　（６）はＡｕワイヤ（５）を被ワ
イヤボンディング箇所（３）にボンディングすると、リ
ード（１ｂ）上に移動して、リード（１ｂ）にＡｕワイ
ヤ（５）をボンディングするが、この時はリード（１ｂ
）を必ずしも局所加熱する必要は無い、またキャピラリ
（６）はリード（１ｂ）にＡｕワイヤ（５）をボンディ
ングすると上昇し、この上昇時にワイヤ溶断が行われる
が、このワイヤ溶断は例えばキャピラリ（６）の先端近
傍に電気トーチ（２２）を配置しておいて、電気トーチ
（２２）　とキャピラリ　（６）の各先端間でアーク放
電を生じせしめて、このアーク放電でＡｕワイヤ（５）
を溶断して金球（５ａ）を作るようにすればよい。
のＡｕワイヤのボンディングが熱圧着と超音波圧着の相
乗作用で行われるので、被ワイヤボンディング部品の熱
的、機械的損傷を少なくして良好なワイヤボンディング
が実行される。また被ワイヤボンディング部品はレーザ
光のスポットにて局所加熱されるだけのため、耐熱性に
劣るものでも熱的損傷を与えること無く十分にワイヤボ
ンディングができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法の具体的実施装置例を示すワイヤボ
ンディング装置の要部斜視図、第２図及び第３図は第１
図の装置の各動作時での正面図である。第４図乃至第６
図は従来のワイヤボンディング方法の三例を説明するた
めの各ワイヤボンディング装置の側面図である。 （３）　−被ワイヤボンディング箇所、（５）−・−ワ
イヤ（Ａｕワイヤ）、（１８）　−レーザ光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）被ワイヤボンディング箇所をレーザ光でスポット
    照射し、局所加熱した後に、この加熱された被ワイヤボ
    ンディング箇所に金線のワイヤを超音波振動を加えて圧
    着することを特徴とするワイヤボンディング方法。
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