JPS63208236A - 絶縁被覆ワイヤのワイヤボンデイング方法 - Google Patents

絶縁被覆ワイヤのワイヤボンデイング方法

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JPS63208236A
JPS63208236A JP62040168A JP4016887A JPS63208236A JP S63208236 A JPS63208236 A JP S63208236A JP 62040168 A JP62040168 A JP 62040168A JP 4016887 A JP4016887 A JP 4016887A JP S63208236 A JPS63208236 A JP S63208236A
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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〕 本発明は、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法に
係り、特に、半導体装置やプリント板などで絶縁被覆ワ
イヤを使用する配線において、該絶縁被覆ワイヤの導電
材を、導電体電極へ確実に且つ容易に接合するに好適な
ワイヤボンディング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、半導体装置の回路板などの電極へ、絶縁被覆ワイ
ヤを接合する場合には、たとえば、溶接技術（１９８３
年３月号、２３〜２７頁）に記載のように、予め電極に
半田めっきを施しておき、その上へ絶縁被覆ワイヤを重
ね、加熱したキャピラリを押し当てて前記半田を融解す
ることにより、リフローソルダリング法によって接合し
ていた。
この場合、絶縁被覆ワイヤの絶縁被覆としてポリウレタ
ンなどを使用しておけば、これが約３００℃で融解する
ので、電極面の半田が導電材へ乗り移り、容易に接合を
行なうことができる。
ところで、半導体装置の内部配線のように、導電体電極
、すなわち、金、銀、アルミニウム、銅などの電極、あ
るいは、アルミナセラミックスの上にタングステン層を
、その上にニッケル層を、さらにその上に金、アルミニ
ウムなどの金属をめっきしてなる電極へ、絶縁被覆ワイ
ヤを接合する場合でも、キャピラリの加熱温度をさらに
高くし、電極表面の金属を融解せしめることにより、前
記同様にして、接合を実施することができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、導電体電極へ絶縁被覆ワイヤを接合す
る場合、高温に加熱されたキャピラリにより、これと直
接触れない、接合に関与しない部分の絶縁被覆までも溶
けて、余計な長さの導電材が露出し、隣接した導電材同
士が短絡したり、電極面へ接触してリーク電流を発生し
たり、また、融解した絶縁被覆材が導電体電極へ付着し
てその接合を妨害するなどの点については配慮されてお
らず、接合上の不都合を生ずるという問題点があった。
本発明は、上記した従来技術の問題点を改善して、絶縁
被覆ワイヤから電極面へリーク電流が流れたり、絶縁被
覆ワイヤ同士が短絡したり、また。
融解した絶縁被覆材が接合を妨害するという、接合上の
不都合がなく、導電体電極へ絶縁被覆ワイヤを確実に、
且つ容易に接合することができる。
絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法の提供を、そ
の目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するための本発明に係る。絶縁被覆ワ
イヤのワイヤボンディング方法の構成は、導電材の外側
へ絶縁被覆を被覆してなる絶縁被覆ワイヤをキャピラリ
のスルーホール内に繰り出し可能に挿入することにより
該絶縁被覆ワイヤを保持し、この絶縁被覆ワイヤの先端
を、前記キャピラリによって第１のボンデイングパッド
へ位置決めして接合（第１ボンデイング）し、次に該絶
縁被覆ワイヤの途中部分を、前記キャピラリによって第
２のボンデイングパッドへ位置決めして接合（第２ボン
デイング）したのち、該絶縁被覆ワイヤを、その他端側
へ引張力を加えて前記第２のボンデイングパッドから切
り離すことにより、前記第１．第２のボンデイングパッ
ド間を前記絶縁被覆ワイヤで配線するようにした、絶縁
被覆ワイヤのワイヤボンディング方法において、アーク
電源の陽極側へ絶縁被覆ワイヤの導電材を、陰極側へ放
電トーチを、それぞれ接続し、不活性ガス雰囲気中で、
アーク放電を行なって前記絶縁被覆ワイヤの先端にボー
ルを形成し、キャピラリによって、そのボールを第１の
ボンデイングパッドへ位置決めするとともに、該ボール
へ所定の圧力を加えながら超音波振動を付加することに
より第１ボンデイングを行ない、前記キャピラリによっ
て、前記絶縁被覆ワイヤの途中部分を、該ワイヤの絶縁
被覆のガラス転移温度以上にまで加熱された第２のボン
デイングパッドへ位置決めするとともに、該途中部分へ
所定の圧力を加えながら超音波振動を付加することによ
り第２ボンデイングを行なうようにしたものである。
さらに詳しくは、絶縁被覆ワイヤを陽極側に給電し、放
電トーチを陰極側に給電し、アルゴンもしくは窒素雰囲
気中でアーク放電を行ない、前記ワイヤの先端に前記放
電トーチからのアークを集中させることにより、該ワイ
ヤの先端に、酸化物のない真球のボールを形成し、且つ
絶縁被覆を酸化分解できなく熱分解して該絶縁被覆の溶
は上がりを生ぜず、しかも″こぶ”を作らずに、第１ボ
ンデイングを実施する。次に、第２のボンデイングパッ
ドを加熱することにより、絶縁被覆をガラス転位温度以
上の温度にしてこれを流動状態にし、これに超音波振動
を付加して、溶けた絶縁被覆材を除去しながら、第２ボ
ンデイングを実施するようにしたものである。
〔作用〕
第１ボンデイングにおいては、絶縁被覆の溶は上がりが
なくボールを形成し、このボールを第１のボンデイング
パッドへ接合し、第２ボンデイングにおいては、絶縁被
覆ワイヤの途中部分の絶縁被覆を流動状態にまで加熱し
、当該部分の導電材を第２のボンデイングパッドへ接合
することにより、従来の問題点を改善し、すなわち、■
リーク電流を発生せず、■絶縁被覆ワイヤ同士が短絡せ
ず、■溶けた絶縁被覆材が接合を妨害することなく、前
記第１．第２のボンデイングパッド間を、前記絶縁被覆
ワイヤによって、確実に且つ容易に接合することができ
る。
〔実施例〕
実施例の説明に入るまえに、本発明に係る基本的事項を
、第６〜９図を用いて説明する。
第６〜９図は、本発明に係る基本的事項を説明−するた
めのものであり、第６図は、第１ボンデイングにおける
ボールの形成手段を示す略示構成図、第７図は、この第
６図に係る手段によって形成されたボールを示す正面図
、第８図は１本発明とは異なり、第６図に係るものと逆
の電極接続をしたボール形成手段を示す略示構成図、第
９図は、この第８図に係る手段によって形成されたボー
ルを示す正面図である。
キャピラリのスルーホール内に繰り出し可能に挿入され
た絶縁被覆ワイヤの先端を、前記キャピラリによって導
電体電極に係る第１のボンデイングパッドへ位置決めし
て、その先端を該ボンデイングパッドへ接合する第１ボ
ンデイングにおいて、本発明では、予め、前記先端の導
電材を融解してその表面張力によって導電材のボールを
形成しく詳細後述）、このボール部分以外では絶縁被覆
が溶けることなく、すなわち溶は上がりがなく。
絶縁被覆によって導電材を被覆し、キャピラリによって
、そのボールを第１のボンデイングパッドへ位置決めし
たのち、そのボールへ所定の圧力を加えながら超音波振
動を付加して当該ボンデイングパッドへ接続するように
した。
ボールの形成方法を、第６図を用いて説明すると、３は
、導電材１の外側へ絶縁被覆２を被覆してなる絶縁被覆
ワイヤ、５はアーク電源、４は、このアーク電源５の陰
極側に接続された放電トーチであり、絶縁被覆ワイヤ３
の導電材１は、アーク電源５の陽極側に接続されている
。そして、少なくとも、絶縁被覆ワイヤ３と放電トーチ
４との間は、不活性ガス雰囲気中にある。
このように構成した手段において、アーク電源５をＯＮ
にすると、アーク６の電子が最短距離で到達できる導電
材１の先端１ａに集中する。このため、絶縁被覆２は熱
分解するが、その溶は上がり量は最小であり、しかも導
電材１の先端１ａを安定に融解し、第７図に示すような
真球のボール７を形成することができる。したがって、
余計な長さの導電材１が露出することはなく、隣接した
絶縁被覆ワイヤ３同士が接触しても互いに短絡すること
はなく、導電材１の電極面への接触も防止することがで
きる。また、先端１ａ近傍の！＠縁被被覆２熱分解して
しまうので、接合を妨害することもない。
これに対して、第８図に示すように、アーク電源５の陽
極側に放電トーチ４を、陰極側に絶縁被覆ワイヤ３の導
電材１を、それぞれ接続してアーク放電を行なうと、こ
のアーク放電の初期において、絶縁被覆２から熱電子を
放出し、アーク８が絶縁被覆２の反光端側へ這い上がり
、熱が表皮部から投入される。このため、第９図に示す
ように。
絶縁被覆２は溶は上がり量αだけ余計に溶け、その分だ
け導電材１が露出する。また、溶は上がり端部にこぶ９
が発生する。したがって、隣接した絶縁被覆ワイヤ３同
士の短絡、導電材１の電極面への接触を生ずるのみなら
ず、こぶ９によってキャピラリ１０のスルーホール て、絶縁被覆ワイヤ３の繰り出しを不可能にするおそれ
がある。
本発明に係るボールの形成方法は、前述したように、絶
縁被覆ワイヤの導電材１を陽極側に、放電トーチ４を陰
極側に、それぞれ接続するようにしたので、絶縁被覆２
の溶は上がり量はほとんどなく、また、こぶも発生する
ことはない。
本発明は、上記基本的事項に基づいてなされたものであ
り、以下実施例によって説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る。絶縁被覆ワイヤの
ワイヤボンディング方法によって配線された第１．第２
のボンデイングパッドを示す斜視図、第２図は、この第
１図に係るワイヤボンディング方法によって、絶縁被覆
ワイヤの先端のボールを第１のボンデイングパッドに接
合している状態を示す正面図、第３図は、前記絶縁被覆
ワイヤの途中部分を第２のボンデイングパッドに接合し
ている状態を示す正面図、第４図は、第１図に係るワイ
ヤボンディング方法の実施に使用されるワイヤボンディ
ング装置の要部を示す略示図、第５図は、この第４図に
係るワイヤボンディング装置によって配線したのち、樹
脂封止されたＩＣパッケージを示す斜視図である。
まず、ワイヤボンディング装置の構成を説明する。
第４図において、５はアーク電源であり、このアーク電
源５は、コンデンサ１１と、このコンデンサ１１へ充電
させ、放電電流を供給することができる蓄積用コンデン
サ１２と、この容積用コンデンサ１２をトリガするサイ
リスタ１４と、このサイリスタ１４と直列に接続された
抵抗１３とを有している。
４は、このアーク電源５の陰極側に接続された放電トー
チ、１０は、そのスルーホール内に絶縁被覆ワイヤ３を
繰り出し可能に挿入することができるキャピラリであっ
て、このキャピラリ１ｏは、超音波発振器（図示せず）
の超音波ホーンの先端に取付けられている。前記超音波
発振器は、ＸＹテーブル（図示せず）上に載置固定され
た昇降機構部（図示せず）に取付けられており、この昇
降機構部によってキャピラリ１０を上下動させることが
できる。また、前記ＸＹテーブルによって、キャピラリ
１ｏをＸＹ面内で移動させ、このキャピラリ１０のスル
ーホールに挿入されている絶縁被覆ワイヤ３の接合部分
を、所定の接合位置へ位置決めすることができるように
なっている。
絶縁被覆ワイヤ３の他端側は巻線支持部（図示せず）に
巻回されており、絶縁被覆ワイヤ３は、この巻線支持部
から逐次繰り出されて、途中に設けられた開閉可能なり
ランプ（図示せず）を経て開閉式把持電極１５（詳細後
述）、キャピラリ１ｏへ至る。前記開閉式把持電極１５
は、アーク電源５の陽極側に接続されており、閉じたと
きには、絶縁被覆ワイヤ３を把持し、その針状プローブ
（図示せず）が絶縁被覆２を貫通して導電材１と接触し
、開いたときは、絶縁被覆ワイヤ３から離れるようにな
っている。１６は、内部に、前記放電トーチ４．キャピ
ラリ１０．これから配線すべき未配線ＩＣパッケージ（
詳細後述）を収納することができるカプセルであって、
このカプセル１６の中に不活性ガスに係るアルゴン１７
が封入されている。
前記未配線ＩＣパッケージは、導電体電極に係る。第１
のボンデイングパッド１８．第３のボンデイングパッド
（図示せず）、・・・を有するＩＣチップ１９と、導電
体電極に係る第２のボンデイングパッド２０を有する第
１リード部２１．導電体電極に係る第４のボンデイング
パッド（図示せず）を有する第２リード部（図示せず）
、・・・を具備してなるものである。
上記のように構成したワイヤボンディング装置を使用し
て、本発明の一実施例に係る、絶縁被覆ワイヤのワイヤ
ボンディング方法を説明する。
この実施例は、前記未配線ＩＣパッケージのＩＣチップ
と各リード部とを絶縁被覆ワイヤ３によって配線するも
のである。
まず、前記巻線支持部にＩｌ！ｍ被覆ワイヤ３．たとえ
ば直径２０μｍの金の導電材１をポリウレタンの絶縁被
覆２で被覆してなるものを必要量だけ巻回し、その一端
側を、前記クランプを通して、キャピラリ１０のスルー
ホールへ挿入し、先端がキャピラリ１０から所定長さだ
け突出するようにしておく。このとき１、開閉式把持電
極１５は開になっているが、閉にすれば、絶縁被覆ワイ
ヤ３を把持して導電材１との導通がとれるようになって
いる。
カプセル１６内の治具（図示せず）上の所定位置に前記
未配線ＩＣパッケージを載置固定する。
このパッケージの前記各リード部は、ヒータ（図示せず
）によって、＃＠縁被被覆ワイヤ３絶縁被覆２のガラス
転位温度以上（たとえば７５℃）にまで加熱することが
できるようになっている。
ここでワイヤボンディング装置をＯＮにすると、前記ヒ
ータがＯＮになり、全リード部が所定温度まで加熱され
る。前記ＸＹテーブル、昇降機構部によって絶縁被覆ワ
イヤ３の先端３ａが放電トーチ４から所定の距離だけ離
間した位置に位置決めされる。開閉式把持電極１５が閉
になり、アーク電源５がＯＮになり（たとえばＤＣに一
１０００Ｖを印加する）　、０．１２ｍ５　　という短
時間で、導電材１と放電トーチ４との間で放電が行なわ
れ、第７図に示すようなボール７が形成される。開閉式
把持電極１５が開になり、前記ＸＹテーブルによって、
ボール７がＩＣチップ１９の第１のボンデイングパッド
１８上へ位置決めされる。そして、前記昇降機構部によ
って、位置決めされたボール７へ所定圧力が加圧される
。前記超音波発振器がＯＮになり、超音波振動（たとえ
ば４０ＫＨｚ）がキャピラリ１０へ伝達され、第２図に
示すように、ボール７が矢印方向へ振動する（たとえば
振幅２μｍ）、そして０．３ｓ　後に、そのボール７が
ボール圧縮部７ａとなって第１のボンデイングパッド１
８へ接合され、前記超音波発振器がＯＦＦになる。絶縁
被覆ワイヤ３を繰り出しながらキャピラリ１０が上昇し
、再び下降して、該ワイヤ３の所定の途中部分を、第１
リード部２１の第２のボンデイングパッド２０上へ位置
決めする。そして、前記昇降機構部によって、位置決め
された途中部分へ所定圧力が加圧され、さらに、第２の
ボンデイングパッド２ｏを介して第１リード部２１から
加熱され、当該部分の絶縁被覆２が流動状態になる。再
び前記超音波発振器がＯＮになり、超音波振動が前記途
中部分へ伝達され、第３図に示すように、この途中部分
が矢印方向へ振動し、０．３　ｓ　　後に、導電材１が
露出してなるウェッジ部２２が第２のボンデイングパッ
ド２０へ接合される１次に、前記クランプが閉じ、前記
昇降機構部によってキャピラリ１０が上昇すると、絶縁
被覆ワイヤ３に引張力がかかり、この絶縁被覆ワイヤ３
がウェッジ部２２の端で切れる。これにより、第１のボ
ンデイングパッド１８と第２のボンデイングパッド２０
とが絶縁被覆ワイヤ３で配線される。キャピラリ１０が
さらに移動して、絶縁被覆ワイヤ３の端、すなわち先端
３ａが放電トーチ４から所定の距離だけ離間した位置へ
位置決めされる。
以降、さきと同様の動作が繰り返されて、第３のボンデ
イングパッドと第４のボンデイングパッドとが配線され
るなどして、すべての接合が終了したとき、このワイヤ
ボンディング装置がＯＦＦになり、前記未配線ＩＣパッ
ケージの配線を完了する。そして、これを樹脂２３で封
止することにより、第５図に示すような、所望のＩＣパ
ッケージ２４が得られる。
以上説明した実施例によれば、第１ボンデイング、第３
ボンデイング、・・・においては、絶縁被覆２の溶は上
がりがなくボール７を形成し、このボール７を第１のボ
ンデイングパッド１８．第３のボンデイングパッド、・
・・へ接合し、また、第２ボンデイング、第４ボンデイ
ング、・・・においては、ウェッジ部２２となる絶縁被
覆２の途中部分のみを、リード部からの加熱によって流
動状態にし、当該部分の導電材１を第２のボンデイング
パッド２０、第４のボンデイングパッド、・・・へ接合
するようにしたので、従来のように、絶縁被覆ワイヤ３
の露出した導電材がＩＣチップの外周上端に接触してリ
ーク電流を発生したり、交差する＃＠林被被覆ワイヤ３
導電材同士が短絡したり、溶けた絶縁被覆材がボンデイ
ングパッドへ付着して接合を妨害したりするなどの不都
合がなく、また、各ボンデイングパツド１８，２０、・
・・へ絶縁被覆ワイヤ３を確実に、且つ容易に接合する
ことができるという効果がある。
なお、本実施例においては、金の導電材１をポリウレタ
ンの絶縁被覆２で被覆した絶縁被覆ワイヤ３を使用した
ワイヤボンディング方法について説明したが、金のほか
、たとえばアルミニウム、銅などの導電材を、ポリエス
テル、ポリイミドなどの絶縁被覆で被覆した絶縁被覆ワ
イヤを使用したワイヤボンディングにも同様に適用でき
るものである。
さらに９本実施例においては、カプセル１６内にアルゴ
ンを封入するようにしたが、アルゴンに限らず、不活性
ガス、すなわち、絶縁被覆ワイヤ３のアーク放電時に、
接合に悪影響を与える酸化物を生成せず、絶縁被覆２を
熱分解によって除去することを可能にするもの、たとえ
ば窒素などを封入するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によれば、絶縁被覆ワ
イヤから電極面へリーク電流が流れたり、絶縁被覆ワイ
ヤ同士が短絡したり、また、融解した絶縁被覆材が接合
を妨害するという、接合上の不都合がなく、導電体電極
へ絶縁被覆ワイヤを確実に、且つ容易に接合することが
できる。絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明の一実施例に係る、絶縁被覆ワイヤの
ワイヤボンディング方法によって配線された第１．第２
のボンデイングパッドを示す斜視図、第２図は、この第
１図に係るワイヤボンディング方法によって、絶縁被覆
ワイヤの先端のボールを第１のボンデイングパッドに接
合している状態を示す正面図、第３図は、前記絶縁被覆
ワイヤの途中部分を第２のボンデイングパッドに接合し
ている状態を示す正面図、第４図は、第１図に係るワイ
ヤボンディング方法の実施に使用されるワイヤボンディ
ング装置の要部を示す略示図、第５図は、この第４図に
係るワイヤボンディング装置によって配線したのち、樹
脂封止されたＩＣパッケージを示す斜視図、第６図〜第
９図は、本発明に係る基本的事項を説明するためのもの
であり。 第６図は、第１ボンデイングにおけるボールの形成手段
を示す略示構成図、第７図は、この第６図に係る手段に
よって形成されたボールを示す正面図、第８図は、本発
明とは異なり、第６図に係るものと逆の電極接続をした
ボール形成手段を示す略示構成図、第９図は、この第８
図に係る手段によって形成されたボールを示す正′面図
である。 １・・・導電材、２・・・絶縁被覆、３・・・絶縁被覆
ワイヤ、４・・・放電トーチ、５・・・アーク電源、７
・・・ボール、１０・・・キャピラリ、１０ａ・・・ス
ルーホール、１７・・・アルゴン、１８・・・第１のボ
ンデイングパッド、２０・・・第２のボンデイングパッ
ド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、導電材の外側へ絶縁被覆を被覆してなる絶縁被覆ワ
    イヤをキャピラリのスルーホール内に繰り出し可能に挿
    入することにより該絶縁被覆ワイヤを保持し、この絶縁
    被覆ワイヤの先端を、前記キャピラリによつて第１のボ
    ンデイングパッドへ位置決めして接合（第１ボンディン
    グ）し、次に該絶縁被覆ワイヤの途中部分を、前記キャ
    ピラリによつて第２のボンデイングパツドへ位置決めし
    て接合（第２ボンディング）したのち、該絶縁被覆ワイ
    ヤを、その他端側へ引張力を加えて前記第２のボンディ
    ングパッドから切り離すことにより、前記第１、第２の
    ボンディングパッド間を前記絶縁被覆ワイヤで配線する
    ようにした、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディング方法
    において、アーク電源の陽極側へ絶縁被覆ワイヤの導電
    材を、陰極側へ放電トーチを、それぞれ接続し、下活性
    ガス雰囲気中で、アーク放電を行なつて前記絶縁被覆ワ
    イヤの先端にボールを形成し、キャピラリによつて、そ
    のボールを第１のボンデイングパツドへ位置決めすると
    ともに、該ボールへ所定の圧力を加えながら超音波振動
    を付加することにより第１ボンディングを行ない、前記
    キャピラリによつて、前記絶縁被覆ワイヤの途中部分を
    、該ワイヤの絶縁被覆のガラス転移温度以上にまで加熱
    された第２のボンデイングパッドへ位置決めするととも
    に、該途中部分へ所定の圧力を加えながら超音波振動を
    付加することにより第２ボンディングを行なうようにし
    たことを特徴とする、絶縁被覆ワイヤのワイヤボンディ
    ング方法。
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JP2007504648A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド 絶縁ワイヤのワイヤボンディング及びワイヤボンディングに用いるキャピラリ
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