JPS6333831A - ボンデイングワイヤおよびワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ボンデイングワイヤおよびワイヤボンデイング方法

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JPS6333831A
JPS6333831A JP61177491A JP17749186A JPS6333831A JP S6333831 A JPS6333831 A JP S6333831A JP 61177491 A JP61177491 A JP 61177491A JP 17749186 A JP17749186 A JP 17749186A JP S6333831 A JPS6333831 A JP S6333831A
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JP
Japan
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bonding
wire
conductive material
outer cylinder
insulating outer
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JP61177491A
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English (en)
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Tosaku Kojima
東作 小島
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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
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、ボンディングワイヤおよびワイヤボンディン
グ方法に係り、特にボンディングワイヤの導電材を、導
電体電極へ確実に且つ容易に接合するに好適な、ボンデ
ィングワイヤおよび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、ボンディング
ワイヤを接合する場合には、たとえば、溶接技術（１９
８３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、その上ヘボンデイングワ
イヤを重ね、加熱したボンディングチップを押し当てて
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、ボンディングワイ
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℃で溶解するので、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、ボンディング
ワイヤを接合する場合でも、ボンディングチップの加熱
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コ 上記従来技術は、導電体電極ヘボンデイングワイヤを接
合する場合、高温に加熱されたボンディングチップによ
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、予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
電流を発生したりする点については配慮がされておらず
、接合上の不都合が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、接合
上の不都合がなく、導電体電極ヘボンデイングワイヤを
確実に、且つ容易に接合することができるボンディング
ワイヤと、このボンディングワイヤを使用するワイヤボ
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のボンディングワイ
ヤに係る構成は、導電材の外側へ絶縁外筒を被覆してな
るボンディングワイヤにおいて、絶縁外筒を、内径が導
電材の外径よりも大きく、熱収縮加工により前記導電材
と一体になるまで熱収縮する、熱収縮性のある合成樹脂
製の絶縁外筒にし、ボンディング部分とその近傍とを除
いて、前記絶縁外筒を熱収縮させたものである。
また、本発明のワイヤボンディング方法に係る構成は、
導電材の外側へ絶縁外筒を被覆してなるボンディングワ
イヤのボンディング部分を導電体電極上へ位置決めし、
ボンディングチップを使用して、前記ボンディング部分
を導電体電極へ接合するようにしたワイヤボンディング
方法において、ボンディングワイヤを、熱収縮性を有し
内径が導電材の外径よりも大きい合成樹脂製の絶縁外筒
で被覆され、且つボンディング部分とその近傍とを除い
て、前記絶縁外筒を熱収縮させて前記導電材と一体にし
てなるボンディングワイヤにし、前記ボンディング部分
を導電体電極上へ位置決めして、その上へボンディング
チップを押し当て、このボンディングチップへ超音波振
動を付加することにより、前記ボンディング部分の絶縁
外筒を破るとともに、露出した導電材を前記導電体電極
へ接合するようにしたものである。
さらに詳しくは、次の通りである。
外周部へ絶縁外筒を被せたボンディングワイヤにレーザ
等の加熱で熱収縮させる部分と、レーザ等を照射させな
いで熱収縮させない部分を設け、この熱収縮させない部
分の絶縁外筒へ超音波を付加し、その絶縁材を破り、導
電体電極と導電材とを超音波接合することにより、ワイ
ヤボンディングを行なうものである。
［作用］ ボンディング部分とその近傍とを除いて、絶縁外筒と導
電材とを一体にしてなるボンディングワイヤを使用し、
導電体電極上へ位置せしめたボンディング部へ超音波振
動を付加することにより、その部分の絶縁外筒を破り、
接合に必要な長さの導電材を露出させて、それを前記導
電体電極へ、超音波接合するようにしたので、接合上の
不都合を生ずることは全くなく、確実に且つ容易に接合
することができる。
［実施例］ 以下、本発明を実施例によって説明する。
まず、ボンディングワイヤの実施例を説明する。
第１図は、本発明のボンディングワイヤの一実施例を示
す部分断面図である。
この第１図において、１は、導電材（たとえば、直径２
０〜１００μｍの金、アルミニウム、銅などの導電材）
、２は、この導電材１の外側へ被覆されている絶縁外筒
であって、この絶縁外筒２は、その内径が導電材１の外
径よりも大きく、熱収縮加工（詳細後述）により導電材
１と一体になるまで熱収縮する、熱収縮性のある合成樹
脂製のもの。
たとえば、塩化ビニール系、ポリエチレン系、ポリエス
テル、エチレンプロピレン系、シリコン系。
ふっ素樹脂系、クロロプレン系などの絶縁外筒である。
そして、このボンディングワイヤ３は、ボンディング部
分３ａとその近傍とを除いて、絶縁外筒２を前記熱収縮
加工によって導電材１と一体になるまで熱収縮させてな
るものである。
前記熱収縮加工を１図面を用いて説明する。
第２図は、第１図に係るボンディングワイヤの熱収縮加
工方法を説明するための略示斜視図である。
この第２図において、第１図と同一番号を付したものは
同一部分である。そして、３２はレーザ光源、３０は、
このレーザ光源３２から照射されるレーザ光、３１は、
このレーザ光３０を反射させるためのミラーであり、こ
のミラー３１は、前記レーザ光源３２に対向して配設さ
れている。
このように構成されたものにおいて、巻線支持部（図示
せず）に巻回されているボンディングワイヤ素材３Ａ、
すなわち、絶縁外筒２の中へ導電材１を通してなるもの
を、左側から右側へ、矢印方向へ所定速度で供給すると
、レーザ光源３２が予め設定したタイミングでＯＮ−〇
ＦＦする。ボンディングワイヤ素材３Ａの、レーザ光３
０を照射された部分が熱収縮し、さらにミラー３１で反
射したレーザ光も照射されて、その熱収縮量が均一化さ
れる。このようにして、ボンディング部３ａとその近傍
とを除いて熱収縮した絶縁外筒２がその内側の導電材１
と一体になり、第１図に示すような、所望のボンディン
グワイヤ３が自動的に連続して得られる。
具体例を示す。
内径１００μｍ、厚さ１０μｍの絶縁外筒２（塩化ビニ
ル系樹脂製で、内径収縮率５０％、長さ収縮率１８％）
の中へ外径５ｏμｍの導電材１を通してなるボンディン
グワイヤ素材３Ａを、１ｍ／　ｍ　ｉ　ｎの移動速度で
供給しながら、出力５０ＷのＣＯ２レーザを０．２ｓ照
射したところ、所望のボンディングワイヤ３が得られた
。
以上説明した実施例のボンディングワイヤ３は。
そのボンディング部分３ａにおいて、導電材１を外側か
ら絶縁外筒２でカバーしているだけであるので、後述す
るワイヤボンディング方法により、そのボンディング部
分３ａの絶縁外筒２のみを、加熱することなく容易に破
り、接合に必要な長さの導電材だけを露出せしめること
ができる。したがって、前記した接合上の不都合を生ず
ることの−ないボンディングワイヤ３を提供することが
でき゛・１名という効果がある。
ノ、＝ごり１ 次に、ワイヤボンディング方法の実施例を説明する。
第３図は、本発明の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一例を示す略示正面
図、第４図〜７図は、第３図に係るワイヤボンディング
装置を使用するワイヤボンディング方法の一実施例を説
明するための要部部分断面図、第８図は、第４〜７図に
係るワイヤボンディング方法によって接合されたＩＣチ
ップを示す斜視図である。
このワイヤボンディング装置の構成を説明すると、第３
図において、２０は、チップ穴２１が穿説され、このチ
ップ穴２１でボンディングワイヤ３の先端を保持するこ
とができるボンディングチップであり、このポンデイジ
グチップ２ｏは、超音波発振器５２の超音波ホーン５０
の先端に取付けられている。超音波発振器５２は、ＸＹ
テーブル７０上に載置固定された昇降機構部５５に取付
けられており、この昇降機構部５５によって前記ボンデ
ィングチップ２０を上下動させることができ、一方、前
記ＸＹ子テーブルｏによって、このボンディングチップ
２０をＸＹ面内で移動させ、このボンディングチップ２
０によって保持されいるボンディングワイヤ３のボンデ
ィング部分３ａを、所定位置へ位置決めすることができ
るようになっている。３２はレーザ光源、３０は、この
レーザ光源３２から照射されるレーザ光、３１は、この
レーザ光を反射させるためのミラーであり、このミラー
３１は、前記レーザ光源３２に対向して配設されている
。６０は、ボンディングワイヤ素材３Ａが巻回されてい
る巻線支持部、４５は、この巻線支持部６０から繰り出
されたボンディングワイヤ素材３Ａの所定長さ範囲のみ
ヘレーザ光３０を照射するための加熱ビームマスク用遮
蔽物、４０．４０’は、レーザ光３ｏを照射されたボン
ディングワイヤ３をボンディングチップ２０側へ供給す
るためのワイヤ供給ローラ、２６は、このワイヤ供給ロ
ーラ４０，４０’　から供給されてきたボンディングワ
イヤを掴むことができるクランプである。７６は、回転
可能な回転ステージであす、この回転ステージ７６の上
に治具７５が載置固定されている。そして、との治具７
５上に、ボンディングワイヤ３が接合されるべき導電体
電極を有する回路板に係るＩＣチップ４，１４を載置固
定できるようになっている。
このように構成したワイヤボンディング装置を使用して
、本発明のワイヤボンディング方法の一実施例を説明す
る。
まず、巻線支持部６０にボンディングワイヤ素材３Ａを
必要量だけ巻回し、その先端をボンディングチップ２０
のチップ穴２１まで伸ばしておく。
治具７５上に、導電体電極に係るボンディングパット５
，１５をそれぞれ複数個ずつ有するＩＣチップ４，１４
を所定距離だけ離間して載置固定する。
ここでワイヤボンディング装置をＯＮにすると、巻線支
持部６０からボンディングワイヤ素材３Ａが繰り出され
、このボンディングワイヤ素材３Ａへ？−ザ光源３２か
らレーザ光３０が照射されて、ボン）ディングワイヤ３
が逐次製造され（この過程−−′ は前述した熱収縮加工と同一である）、ボンディングチ
ップ２０側へ供給される。昇降機構部５５によってボン
ディングチップ２０が下降を開始するとともに、ＸＹテ
ーブル７０によって、ボンディングチップ２ｏに保持さ
れたボンディングワイヤ３の最初のボンディング部３ａ
が、一方のＩＣチップ４のボンディングパット５上へ位
置決めされる。そして、昇降機構部５５によって、位置
決めされたボンディング部３ａへ所定圧力が加圧される
。超音波発振器５２（たとえば、出方２０Ｗ）がＯＮに
なり、超音波振動（たとえば、４０ｋＨｚの超音波振動
）が超音波ホーン５０を介してボ、ンデイングチップ２
０へ伝達され、第４図に示すように、このボンディング
チップ２０が振動方向２８へ振動する（たとえば、振幅
２μｍ）。このとき。
クランプ２６は、開方向２２へ開いている。０゜３Ｓ後
に、ボンディングチップ２０から超音波振動を付加され
ているボンディング部分３ａの絶縁外筒２が破れて導電
材１が露出し、さらに０．３Ｓ後に、その露出した導電
材１がボンディングパット５へ接合される。超音波発振
器５２がＯＦＦになり、ボンディングチップ２０が上昇
し、ボンディングワイヤ３を繰り出しながら、再び下降
し、次のボンディング部分３ａのほぼ長さ中心部を、他
方のボンディングパット１５上へ位置決めする。そして
、昇降機構部５５によって、位置決めされたボンディン
グ部３ａへ所定圧力が加圧される。再び超音波発振器５
２がＯＮになり、超音波振動がボンディングチップ２０
へ伝達され、第５図に示すように、このボンディングチ
ップ２０が振動方向２８へ振動し、０．３ｓ後に、ボン
ディングチップ２０から超音波振動を付加されているボ
ンディング部分３ａの絶縁外′ＷＪ２が破れて導電材１
が露出し、さらに０．３ｓ後に、その露出した導電材１
がボンディングパット１５へ接合される。次に、第６図
に示すように、クランプ２６が閉方向２３へ閉じ、昇降
機構部５５によってボンディングチップ２ｏが上昇する
と、ボンディングワイヤ３に引張力２４がかかり、この
ポンデイ・ングワイヤ３が前記接合されたボンディング
部分３ａのほぼ長さ中心で切れる。ボンディングチップ
２ｏがさらに上昇し、第７図に示すように、ボンディン
グ部分３ａの後半分が丁度ボンディングチップ２０の下
端へ来るまで繰り出される。次に、ＸＹテーブル７０に
よってボンディングチップ２０が前記ＩＣチップ４の他
のボンディングパット（図示せず）上へ位置決めされ、
クランプ２６が開方向２２へ開く。以降、さぎと同様の
動作が繰り返されて、所定個所の接合がすべて終了した
とき、このワイヤボンディング装置がＯＦＦになる。
以上説明した実施例によれば、このワイヤボンディング
方法に使用されるボンディングワイヤ３のボンディング
部分３ａは、導電材１を外側から絶縁外筒２でカバーし
ているだけで一体にはなっていないので、ボンディング
チップ２０へ超音波振動を付加することによって、その
絶縁外筒２を容易に破り、接合に必要な長さの導電材１
だけを露出せしめ、続けてその導電材１をボンディング
パット５，１５へ接合することができる。しだがって、
隣接した導電材同士が短絡したり、ボンディングパット
５，１５へ接触してリーク電流を発生したりするような
、接合上の不都合を生ずることはないという効果がある
。このため、ボンディングワイヤ３同士の交差や、飛び
越し配線なども容易に実施することができる。
また、第３図に係るワイヤボンディング装置は、ボンデ
ィングワイヤ素材３Ａを巻線支持部６０へ巻回しておき
さえすれば、このワイヤボンディング方法に使用される
ボンディングワイヤ３を自動的に製作し、このボンディ
ングワイヤ３をそのまま導電体電極への接合に供するこ
とができるという利点もある。
［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、接合上の不
都合がなく、導電体電極ヘボンデイングワイヤを確実に
、且つ容易に接合することができるボンディングワイヤ
と、このボンディングワイヤを使用するワイヤボンディ
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、本発明のボンディングワイヤの一実施例を示
す部分断面図、第２図は、第１図に係るボンディングワ
イヤの熱収縮加工方法を説明するための略示斜視図、第
３図は１本発明の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一例を示す略示正面図
、第４〜７図は、第３図に係るワイヤボンディング装置
を使用するワイヤボンディング方法の一実施例を説明す
るための要部部分断面図、第８図は、第４〜７図に係る
ワイヤボンディング方法によって接合されたＩＣチップ
を示す斜視図である。 １・・・導電材、２・・・絶縁外筒、３・・・ボンディ
ングワイヤ、３ａ・・・ボンディング部分、５，１５・
・・ボンディングパット、２０・・・ボンディングチッ
プ、３２・・・レーザ光源、５２・・・超音波発振器、
７０・・・ＸＹ子テーブル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、導電材の外側へ絶縁外筒を被覆してなるボンディン
    グワイヤにおいて、絶縁外筒を、内径が導電材の外径よ
    りも大きく、熱収縮加工により前記導電材と一体になる
    まで熱収縮する、熱収縮性のある合成樹脂製の絶縁外筒
    にし、ボンディング部分とその近傍とを除いて、前記絶
    縁外筒を熱収縮させたことを特徴とするボンディングワ
    イヤ。 ２、導電材の外側へ絶縁外筒を被覆してなるボンディン
    グワイヤのボンディング部分を導電体電極上へ位置決め
    し、ボンディングチップを使用して、前記ボンディング
    部分を導電体電極へ接合するようにしたワイヤボンデイ
    ング方法において、ボンディングワイヤを、熱収縮性を
    有し内径が導電材の外径よりも大きい合成樹脂製の絶縁
    外筒で被覆され、且つボンディング部分とその近傍とを
    除いて、前記絶縁外筒を熱収縮させて前記導電材と一体
    にしてなるボンディングワイヤにし、前記ボンディング
    部分を導電体電極上へ位置決めして、その上へボンディ
    ングチップを押し当て、このボンデイングチップへ超音
    波振動を付加することにより、前記ボンディング部分の
    絶縁外筒を破るとともに、露出した導電材を前記導電体
    電極へ接合するようにしたことを特徴とするワイヤボン
    ディング方法。
JP61177491A 1986-07-29 1986-07-29 ボンデイングワイヤおよびワイヤボンデイング方法 Pending JPS6333831A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1860697A3 (en) * 2006-05-11 2017-09-13 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

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EP1860697A3 (en) * 2006-05-11 2017-09-13 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device

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