JPS63239959A - ワイヤボンデイング用キヤピラリ - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ワイヤボンディング用キャピラリに関するも
のである。

（従来の技術） 第２図（ａ）は、従来の普通のピッチのワイヤボンディ
ング用キャピラリ（ツール）を示す。このキャピラリ（
ツール）１は、ルビーあるいはアルミナ等のＡ　ｌ　２
０　ａ糸材料によって構成されている。そして、軸心部
分に、金、アルミニウムあるいは銅等により構成したワ
イヤ２を挿通させるワイヤ挿通孔１ａが形設されている
。外周面１ｂはほぼ円錐面状に構成され、それにより周
壁１ｃの肉厚が基端から先端に向って連続的に薄くなる
ようにし、全体として作業に必要なだけの強度を保持さ
せるようにしている。このようなキャピラリ１により、
チップ４上のポンディングパッド５にワイヤ２のボンデ
ィングが行われる。

」二足構成のキャピラリ１によっては、ボンディングビ
ッチｐを第２図（ａ）よりも狭めることができない。即
ち、第２図（ａ）、（ｂ）に示すように、先の工程でボ
ンディングし終ったワイヤ３は、その材質及び径等に起
因するループ高さＨを有する。このループ高さＨを有す
るワイヤ３の隣りに、上記キャピラリ１によってワイヤ
２をボンディングするには、キャピラリ１の外周面１ｂ
がワイヤ３の頂部３ａに接する第２図（ａ）に示した位
置よりも、キャピラリ１をワイヤ３に近付けることがで
きない。この第２図（ａ）に示すピッチｐが、このキャ
ピラリ１によってボンディング可能な最短ピッチである
。

上記ピッチｐをより短くするには、キャピラリ１の先端
の角度αを小さくして、周壁１Ｃの肉厚を薄くすればよ
い。これにより、キャピラリ１がワイヤ３により近づく
ことができる。しかしながら、現在用いられているＡ　
ｌ　２０　ａ糸材料によるキャピラリ１においては、周
壁ＩＣの肉厚の薄いものを作るとしても、肉厚を薄くす
るには限度があり、極端に薄いものは作ることができな
い。また、上記の如く、キャピラリ１の先端の角度αを
小さくすると、ワイヤ３に当接する先端側部分のみなら
ず、ワイヤ３のループ高さＨよりも基端側も肉厚の薄い
ものとなり、キャピラリとしての十分な強度が得られな
い。

また、上記キャピラリ１によるボンディングにおいて、
ワイヤ２のパッド５に対する付きを良くして強度を上げ
るため、キャピラリ１に超音波を加えることも行われて
いる。超音波はキャピラリ１の図示しない基端側部分に
加えられる。超音波によりキャピラリ１の基端側部分が
振動し、その振動が先端側部分に伝わる。先端側部分が
振動することから、ワイヤ２はポンディングパッド５に
良好にボンディングされる。

しかしながら、キャピラリ１として第２図（ａ）に示し
た形状のものを用いた場合には、超音波の効果が十分に
得られず、良好なボンディングが行なわれないことも少
なくない。即ち、キャピラリ１における基端側部分の超
音波による振動は、先端側部分に向けて伝わる。基端側
部分の振動成分中には、必ずしもボンディングにおいて
効果的に作用する成分のみではなく、弊害となる成分も
含まれている。この弊害となる成分も、キャピラリ１が
先端に向けて連続的に薄くなる形状を有することから、
はとんどそのまま先端に達する。このため、キャピラリ
１の先端の振動は、必ずしもボンディングに好適なもの
とはならず、ボンディングが良好に行なわれるとは限ら
ない。

（発明が解決しようとする問題点） このように、第２図（ａ）に示した従来の材質及び形状
のキャピラリを用いた場合には、ボンディングピッチを
狭めることができないだけでなく、超音波による効果を
十分に得ることができない。

本発明の目的は、強度が十分にして、微細ピッチのボン
ディングを行うことができ、ｎつ超音波による効果を十
分に得ることのできるキャピラリを提供することにある
。

〔発明の構成〕

（間ｍ点を解決するための手段） 本発明のワイヤボンディング用キャピラリは、軸心部分
にワイヤを挿通するワイヤ挿通孔を有し、外周面を円周
面状としたワイヤボンディング用キャピラリにおいて、
素材としてジルコニアを用いて構成し、先端側部分にお
ける外周面に、その外周面と先の工程においてボンディ
ングしたワイヤとの当接を回避するためのワイヤ収容四
部を形設することにより、前記先端側部分を肉厚が薄く
外径の小さなものとすると共に、前記先端側部分と基端
側部分との間に、前記基端側部分から前記先端側部分へ
伝搬しようとする超音波振動の一部を反射させて、残り
の部分の振動のみを前記先端側部分へ伝搬させるｑ部を
形設したものとして構成される。

（作　用） ワイヤ収容凹部の形設により、先端側部分は肉厚が薄く
外径の小さなものとして構成され、且つ先端側部分と基
端側部分との間に超音波振動の一部を反射する肩部が構
成される。先端側部分の外径が小さく、外周面にワイヤ
収容四部が形設されていることから、ボンディングピッ
チを小さくしても、先の工程でボンディングされたワイ
ヤはワイヤ収容空間に位置し、先端側部分の外周面と当
接することはなく、これにより微細ピッチでのボンディ
ングが可能となる。基端側部分に超音波をかけると、そ
れに基づく振動の一部は反射し、残部のみが基端側部分
から先端側部分に達する。このようにして、超音波によ
る振動が調節されて、先端側部分は適正に振動し、ボン
ディングも適正に行われる。

（実施例） 第１図において、１１は本発明の一実施例としてのキャ
ピラリ（ツール）を示す。このキャピラリ］は、ジルコ
ニアによって構成されている。このジルコニアとしては
、密度５．５〜６．１、弾性率２　Ｘ　１０’　ｋｇ［
’　／ｍｍＲＴ　（室温）　、ＨｖＲＴ（室温での硬さ
）１１００〜１３００のものが好ましい。そして、軸心
部分にワイヤ２を挿通させるワイヤ挿通孔ＩＬａが形設
されている。基端側部分１１ｂの外周面１１ｂ′はほぼ
円錐面状に構成されている。先端側部分１１ｃの外周面
１１０′は、内側に窪んだ弓形状の湾曲周面に構成され
ている。この外周面１１ｃ′は、鎖線■で示す円錐面体
に、内側へ向うボンディング済ワイヤ収容四部ｌｉｄを
形設することにより構成されるものである。そのワイヤ
収容四部１１ｄに、先の工程でボンディングしたワイヤ
３を位置させ、ワイヤ３と外周面１１ｃ′とが当接しな
いようにしている。さらに、上記ワイヤ収容凹部１１ｄ
の形設により、先端側部分１１ｃの肉厚Ｗは極めて薄い
ものとして構成され、外周面１１ｃ′は肩部１１ｅを有
するものとして構成される。この肩部ｌｉｅは、基端側
部分１１ｂから先端側部分１１ｃへ伝搬しようとする超
音波振動中の雑音成分が、先端側部分１１ｃへ達するの
を阻止するものとして機能する。上記先端側部分１１ｃ
の肉厚Ｗは約２０μｍとして構成される。この肉厚は、
素材としてジルコニアを用いることによってはじめて達
成される。

上記構成のキャピラリ１１を用いたワイヤボンディング
は、例えば、以下のようにして行われる。

ワイヤとしては２０〜３０μｍの径のものを用いる。そ
のワイヤとして銅ワイヤを用いる場合には、ビッカース
硬さ３０〜５０、伸び率１０％、破壊荷重１０％程度の
ものが好適である。

」１記ワイヤの先端に、電気トーチによりボールを形成
する。このボールの大きさは、７０μｍのバットサイズ
に対して、５０μｍ程度の直径とするのが望ましい。上
記ボールの形状を球状のものとし、ゴルフクラブ状のも
のとなるのを避けるには、Ａｒガス等の不活性ガスの雰
囲気中で加熱するのが良い。

ボンディングヒータ温度は２００〜３５０℃、加重は上
記ボールサイズで３０〜１３０ｇｒ程度が望ましい。

接合強度を上げるためには、超音波をかけることができ
る。超音波としては、６０　Ｋ　Ｈｚのものを５〜２５
ｍ５ｃｃ間程度加える。

ポンディングパッド５としては、縦横３０〜７０μｍの
大きさのものを用いることができる。

超音波をかけると、それに基づいた超音波振動が基端側
部分１１ｂから先端側部分１１ｃに伝搬しようとする。

基端側部分１１ｂと先端側部分１１Ｃとの間には、肩部
１１ｅが形設されている。

基端側部分１１　ｂから先端側部分１１ｃへ伝搬しよう
とする超音波振動の一部は上記肩部１１ｅで反射され、
先端側部分１１ｃへは伝搬しない。先端側部分１１ｃへ
は、反射されなかった残りの超音波振動が達する。これ
により、先端側部分１１Ｃの超音波振動を調節して、先
端側部分を適正に振動させて、ワイヤボンディングを適
正に行うことができる。

キャピラリ１１をジルコニアで作ったことから、この点
からしてもキャピラリ１１、即ち、その先端側部分を適
正に振動させることができる。即ち、一般に、振動数υ
は、 Ｅ：ヤング率 ｐ：密度 に：定数 として表わされる。この式から、キャピラリをジルコニ
アで作った場合とアルミナで作った場合との振動数の比
を求めると、１：１．４となる。これより、ジルコニア
で作った場合にはアルミナで作った場合よりも振動数を
少ないものとして、ワイヤボンディングをより効果的に
行うことができる。

また、順次ボンディングを行う場合においては、先の工
程でボンディングされたワイヤ３は、キャピラリ１１の
ワイヤ収容凹部１１ｄに位置する。

これにより、ボンディングピッチｐ′を狭いものとして
も、ワイヤ３とキャピラリ１１とが接触するのは回避さ
れる。

」二を己キャピラリ１１をジルコニアでイ乍るよう（こ
したことから、それに基づく効果も当然前ることができ
る。即ち、ジルコニアはＡ　Ｉ　２０３系材料に比して
軟らかい。そのため、パッド下にクレータクラックが発
生するのが防止される。クレータクラックは、パッドを
小さなのもとすることにより生じやすい。上述のキャピ
ラリはボンディングピッチの微細化を目的として使用さ
れる。そのピッチの微細化のためにはパッドも小さなも
のとする必要がある。よって、上述のキャピラリはボン
ディングピッチの微細化において特にを用である。

さらに、ジルコニアは軟らかいことから、ワイヤのつぶ
れ過ぎという事態を回避することができる。

また、ワイヤとして全以外のものを用いた場合には、そ
のワイヤの硬さに起因して、パッド下にクレータクラッ
クが発生することかある。しかしながら、ジルコニアの
キャピラリを用いた場合には、その軟かさに基づいて、
バンド下にクレータクラックが発生するのも極力防止す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、素材としてジルコニアを用い、先端側
部分の外周面にワイヤ収容凹部を形設することにより、
外径を小さなものとすると共に、基端側部分から先端側
部分に向う超音波振動の一部を反射する肩部を構成する
ようにしたので、微細ピッチでのワイヤボンディングが
可能であると共に、基端側部分に達する超音波振動を調
節してより適正にワイヤボンディングを行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の一部を示す断面図、第２図（
ａ）は従来のキャピラリの一部を示す断面図、同図（ｂ
）はボンディング済のワイヤを示す側面図である。 ２．３・・・ワイヤ、ｌｌａ・・・ワイヤ挿通孔、１１
ｂ・・・基端側部分、ｌｌｃ・・・先端側部分、１１０
′・・・外周面、ｌｌｄ・・・ワイヤ収容凹部、１１ｅ
・・・肩部。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 馬　１　囚 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）昆２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　軸心部分にワイヤを挿通するワイヤ挿通孔を有し、外
   周面を円周面状としたワイヤボンディング用キャピラリ
   において、素材としてジルコニアを用いて構成し、先端
   側部分における外周面に、その外周面と先の工程におい
   てボンディングしたワイヤとの当接を回避するためのワ
   イヤ収容凹部を形設することにより、前記先端側部分を
   肉厚が薄く外径の小さなものとすると共に、前記先端側
   部分と基端側部分との間に、前記基端側部分から前記先
   端側部分へ伝搬しようとする超音波振動の一部を反射さ
   せて、残りの部分の振動のみを前記先端側部分へ伝搬さ
   せる肩部を形設したことを特徴とするワイヤボンディン
   グ用キャピラリ。