KR101974844B1 - 본딩 캐필러리 - Google Patents

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유이치 시모하라
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Abstract

(과제) 높은 접합 강도를 얻을 수 있는 본딩 캐필러리를 제공한다.
(해결 수단) 축방향으로 연장되는 제 1 본체부와, 상기 제 1 본체부의 선단측에 설치되어 선단을 향해서 단면적이 작아지는 제 2 본체부와, 상기 제 2 본체부의 선단측에 설치된 보틀넥부와, 상기 축방향으로 연장되어 상기 제 1 본체부, 상기 제 2 본체부, 및 상기 보틀넥부를 관통하여 와이어의 삽입 통과를 가능하게 하는 삽입 통과 구멍을 구비하고, 상기 보틀넥부는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 선단측에 형성된 제 2 부분을 갖고, 상기 제 2 부분은 상기 와이어를 압압하는 압압면을 선단에 갖고, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 본체부의 접선보다 내측으로 함몰되며, 상기 제 2 부분의 최대의 단면적은 상기 제 1 부분의 최소의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리가 제공된다.

Description

본딩 캐필러리{BONDING CAPILLARY}
본 발명의 실시형태는 일반적으로 본딩 캐필러리에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 반도체 소자와 리드 프레임을 본딩 와이어(이하, 「와이어」라고 칭함)에 의해 접속하는 와이어 본딩이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3). 와이어 본딩에 있어서는 본딩 캐필러리를 사용하여 와이어의 일단을 반도체 소자의 전극(전극 패드)에 접합한다(퍼스트 본드). 이어서, 와이어를 끌어 와서 별도의 전극(리드)에 접합한다(세컨드 본드).
세컨드 본드에 있어서는, 예를 들면 와이어와 리드의 본접합부(스티치 본드)와, 와이어와 리드의 가접합부(테일 본드)가 형성된다. 이러한 세컨드 본드 후에 테일 본드로부터 연장되는 와이어가 분단(절단)된다. 그 후, 와이어로 접속된 반도체 소자와 리드 프레임을 밀봉 수지에 의해 밀봉함으로써 반도체 장치가 제조된다.
또한, 와이어 본딩에서는 본딩 캐필러리에 의해 와이어를 전극 패드나 리드에 압박하여 하중을 가하면서 본딩 캐필러리에 초음파를 인가하는 것이 행해져 있다. 이에 따라, 고속으로 접합을 행했을 경우에도 강고한 접합 강도를 얻을 수 있어 본딩 사이클을 단축할 수 있다.
그러나, 반도체 소자에 있어서는 배선 간격의 미세화나 층간 절연막의 박막화 등이 진행되어 있어 와이어 본딩 시에 반도체 소자에 가해지는 응력에 의해 반도체 소자를 손상시켜버릴 가능성이 높아지고 있다. 특히, 전극 패드의 바로 아래에 IC(Integrated Circuit)가 있는 BOAC(Bond Over Active Circuit) 디바이스에서는 전극 패드의 바로 아래의 ILD(Inter Layer Dielectric)층(층간 절연막)에 크랙이 생겨버릴 가능성이 높아지고 있다.
이 때문에 본딩 캐필러리에서는 반도체 소자에 가해지는 응력을 저감시키면서 높은 접합 강도가 얻어지도록 하는 것이 요망된다.
일본 특허공개 평 7-99202호 공보 일본 특허공표 2003-531729호 공보 3)일본 특허공개 2011-97042호 공보
본 발명은 상기 과제의 인식에 의거하여 이루어진 것이며,, 높은 접합 강도를 얻을 수 있는 본딩 캐필러리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 발명은 축방향으로 연장되는 제 1 본체부와, 상기 제 1 본체부의 선단측에 설치되어 선단을 향해서 단면적이 작아지는 제 2 본체부와, 상기 제 2 본체부의 선단측에 설치된 보틀넥부와, 상기 축방향으로 연장되어 상기 제 1 본체부, 상기 제 2 본체부, 및 상기 보틀넥부를 관통해서 와이어의 삽입 통과를 가능하게 하는 삽입 통과 구멍을 구비하고, 상기 보틀넥부는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 선단측에 형성된 제 2 부분을 가지며, 상기 제 2 부분은 상기 와이어를 압압하는 압압면을 선단에 갖고, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 본체부의 접선보다 내측으로 함몰되고, 상기 제 2 부분의 최대의 단면적은 상기 제 1 부분의 최소의 단면적보다 큰 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
와이어 본딩에 있어서는 반도체 소자를 가열하여 열과 초음파로 확산 접합을 행한다. 이때, 이 본딩 캐필러리에 의하면 제 2 본체부의 접선보다 내측으로 함몰된 제 1 부분 및 제 1 부분의 최소의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 제 2 부분을 보틀넥부에 형성함으로써 반도체 소자로부터 적절히 열을 받을 수 있음과 아울러, 제 1 부분이 가는 것과 더불어 제 2 부분에 적절하게 열을 저류할 수 있다. 이에 따라 와이어와 전극 간의 온도를 높게 하여 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 반도체 소자에 가해지는 응력을 저감시키면서 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서, 상기 제 1 부분의 최소의 단면적에 대한 상기 제 2 부분의 최대의 단면적의 비는 1.12 이상 2.79 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 제 1 부분의 최소의 단면적에 대한 제 2 부분의 최대의 단면적의 비가 1.12 이상임으로써 제 1 부분(21)의 최소의 단면적이 커지는 것이 억제되어 제 2 부분(22)에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워진다. 이에 따라 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 부분의 최소의 단면적에 대한 제 2 부분의 최대의 단면적의 비가 2.79 이하임으로써 제 1 부분(21)의 최소의 단면적이 작아지는 것이 억제되어 제 1 부분(21)의 강성이 향상된다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
제 3 발명은 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 2 부분의 최대의 단면적은 상기 제 2 본체부의 최소의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 제 2 부분이 과도하게 커지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면, 제 2 부분의 열용량이 커져 본딩 시에 와이어와 전극 간의 온도가 저하되어버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 보다 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
제 4 발명은 제 3 발명에 있어서, 상기 제 2 부분의 최대의 단면적에 대한 상기 제 2 본체부의 최소의 단면적의 비가 2.82 이상 5.98 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 제 2 부분의 최대의 단면적에 대한 제 2 본체부의 최소의 단면적의 비가 2.82 이상임으로써 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적이 작아지는 것이 억제되어 제 2 본체부(12)의 강성이 향상한다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 제 2 부분의 최대의 단면적에 대한 제 2 본체부의 최소의 단면적의 비가 5.98 이하임으로써 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적이 커지는 것이 억제되어 보틀넥부로부터 제 2 본체부로의 열의 전달을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
제 5 발명은 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 부분의 상기 축방향의 길이는 상기 제 2 부분의 상기 축방향의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 제 1 부분이 김으로써 열이 제 2 부분으로부터 제 1 부분을 통해 제 2 본체부로 전달하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
제 6 발명은 제 5 발명에 있어서, 상기 제 2 부분의 상기 축방향의 길이에 대한 상기 제 1 부분의 상기 축방향의 길이의 비는 3.20 이상 7.76 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 제 2 부분의 축방향의 길이에 대한 제 1 부분의 축방향의 길이의 비가 3.20 이상임으로써 제 1 부분이 짧아지는 것이 억제되고, 열이 제 2 부분으로부터 제 1 부분을 통해 제 2 본체부로 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 제 2 부분의 축방향의 길이에 대한 제 1 부분의 축방향의 길이의 비가 7.76 이하임으로써 제 1 부분이 길어지는 것이 억제되어 제 1 부분의 강성이 향상된다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
제 7 발명은 제 1 내지 제 6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 2 부분의 단면 형상에 있어서의 진원도 공차는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리이다.
이 본딩 캐필러리에 의하면, 와이어와 전극의 접합 강도에 방향의 의존성이 생기는 것을 억제하여 접합 강도의 불균일을 억제할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명의 실시형태에 의하면 높은 접합 강도를 얻을 수 있는 본딩 캐필러리가 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리의 선단 형상을 확대해서 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4는 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 6은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 7은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 8은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면 중 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명은 적당히 생략한다.
도 1은 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리를 나타내는 정면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이 본딩 캐필러리(10)는 제 1 본체부(11)와, 제 2 본체부(12)와, 보틀넥부(13)와, 삽입 통과 구멍(14)을 구비한다.
본딩 캐필러리(10)는, 예를 들면 볼 본딩에 사용된다. 보다 상세하게는 구리를 포함하는 와이어를 사용한 볼 본딩에 사용된다. 본딩 캐필러리(10)는, 예를 들면 구리선용의 본딩 캐필러리이다.
본딩 캐필러리(10)의 각 부에는, 예를 들면 세라믹이 사용된다. 제 1 본체부(11), 제 2 본체부(12), 보틀넥부(13), 및 삽입 통과 구멍(14)의 각 부는 동일 재료에 의해 일체적으로 설치된다. 본딩 캐필러리(10)의 재료는, 예를 들면 알루미나이다. 본딩 캐필러리(10)의 재료는, 예를 들면 알루미나, 산화지르코늄, 및 크로미아 중 적어도 어느 하나를 포함하는 복합 재료 등이어도 좋다.
제 1 본체부(11)는 축방향(Da)으로 연장된다. 제 1 본체부(11)의 축방향(Da)과 직교하는 단면에 있어서의 단면 형상은 원형상이다. 즉, 제 1 본체부(11)의 외형 형상은 원기둥형상이다. 제 1 본체부(11)의 단면 형상은 원형상에 한정되는 일 없이 타원형상이나 다각형상 등이어도 좋다. 제 1 본체부(11)의 외형 형상은 원기둥형상에 한정되는 일 없이 축방향(Da)으로 연장되는 임의의 형상이어도 좋다.
본딩 캐필러리(10)의 축방향(Da)의 길이는, 예를 들면 11㎜(7㎜ 이상 15㎜ 이하)이다. 제 1 본체부(11)의 직경(축방향(Da)과 직교하는 방향의 폭)은, 예를 들면 1.6㎜(1㎜ 이상 2㎜ 이하)이다. 또한, 제 1 본체부(11)에 있어서 「원형상」이란, 예를 들면 진원도 공차에 있어서 0.1㎜ 이하의 상태이다.
제 2 본체부(12)는 제 1 본체부(11)의 선단측(도 1에 있어서의 하측)에 설치된다. 이 예에 있어서, 제 2 본체부(12)는 제 1 본체부(11)의 선단에 연속해서 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 2 본체부(12)는 제 1 본체부(11)의 선단에 접하고 있다. 제 2 본체부(12)의 축방향(Da)과 직교하는 단면의 단면적은 선단을 향해서 작아진다. 제 2 본체부(12)의 외형 형상은 원뿔대형상이다. 따라서, 제 2 본체부(12)의 직경은 선단을 향해서 작아진다. 제 2 본체부(12)의 외형 형상은 타원 기둥형상이나 각뿔형상 등이어도 좋다. 제 2 본체부(12)의 단면 형상은, 예를 들면 제 1 본체부(11)의 단면 형상에 대응한 임의의 형상으로 좋다.
제 2 본체부(12)의 단면적은 선단을 향해서 연속적으로 감소한다. 제 2 본체부(12)의 외측면은 선단을 향해서 실질적으로 일정 경사로 경사진 경사면이다. 제 2 본체부(12)의 외측면은 상기에 한정되는 일 없이, 예를 들면 볼록 곡면형상 또는 오목 곡면형상으로 만곡되어 있어도 좋다. 제 2 본체부(12)의 단면적은 선단을 향해서 단계적으로 감소해도 좋다. 제 2 본체부(12)의 외측면은 계단형상의 형상을 갖고 있어도 좋다.
보틀넥부(13)는 제 2 본체부(12)의 선단측에 설치된다. 보틀넥부(13)는, 예를 들면 제 2 본체부(12)의 선단에 연속해서 설치된다. 「보틀넥부」란 본 실시형태에 의한 기술분야에 있어서, 전극 간 피치가 좁은 경우에 주로 인접 와이어와의 간섭의 회피나 초음파 전달성의 조정 등의 목적으로 제 2 본체부(12)의 하단(선단)측에 설치되는 축소부이다. 보틀넥부의 축방향의 길이는 0.1㎜ 이상 0.4㎜ 이하정도이다. 보틀넥부의 지름(예를 들면, 후술하는 제 1 부분의 지름)은 0.04㎜ 이상 0.35㎜ 이하 정도이다.
삽입 통과 구멍(14)은 축방향(Da)으로 연장된다. 삽입 통과 구멍(14)은 제 1 본체부(11), 제 2 본체부(12), 및 보틀넥부(13) 각각을 관통하고, 와이어의 삽입 통과를 가능하게 한다. 삽입 통과 구멍(14)은 축방향(Da)을 따라 일직선형상으로 연장되고, 제 1 본체부(11)의 기단면으로부터 보틀넥부(13)의 선단면까지 일직선형상으로 관통한다.
삽입 통과 구멍(14)의 축방향(Da)과 직교하는 단면의 단면 형상은, 예를 들면 원형상이다. 또한, 삽입 통과 구멍(14)의 중심축은 제 1 본체부(11), 제 2 본체부(12), 및 보틀넥부(13)의 각각의 중심축과 실질적으로 동축이다. 즉, 제 1 본체부(11)는 원통형상이며, 제 2 본체부(12)는 원뿔통형상이다. 제 1 본체부(11)는 바꾸어 말하면 원통부이다. 제 2 본체부(12)는 바꾸어 말하면 원뿔부(콘부)이다.
삽입 통과 구멍(14)의 직경은, 예를 들면 15㎛(마이크로미터) 이상 80㎛ 이하이다. 삽입 통과 구멍(14)의 직경은 삽입 통과되는 와이어의 직경보다 크게 설정된다. 예를 들면, 와이어의 직경이 25㎛인 경우, 삽입 통과 구멍(14)의 직경은 30㎛ 정도로 설정된다.
삽입 통과 구멍(14)의 단면 형상은 원형에 한정되는 일 없이 임의의 형상이어도 좋다. 삽입 통과 구멍(14)의 단면 형상은 제 1 본체부(11)의 단면 형상이나 제 2 본체부(12)의 단면 형상과 같아도 좋고, 달라도 좋다.
도 2는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리의 선단 형상을 확대해서 나타내는 확대 단면도이다.
도 2는 도 1의 A1-A2선 단면을 나타낸다. 즉, 도 2는 축방향(Da)과 평행이며 또한 각 부의 중심축을 통과하는 평면에서 절단한 본딩 캐필러리(10)의 단면을 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이 보틀넥부(13)는 제 1 부분(21)과, 제 2 부분(22)을 갖는다. 제 2 부분(22)은 제 1 부분(21)의 선단측에 설치된다. 바꾸어 말하면, 제 1 부분(21)은 제 2 본체부(12)와 제 2 부분(22) 사이에 설치된다. 제 1 부분(21)은, 예를 들면 제 2 본체부(12)의 선단에 연속해서 설치된다. 제 2 부분(22)은, 예를 들면 제 1 부분(21)의 선단에 연속해서 설치된다.
제 2 부분(22)은 와이어를 압압하는 압압면(22a)을 선단에 갖는다. 압압면(22a)은 바꾸어 말하면 보틀넥부(13)의 선단면이다. 삽입 통과 구멍(14)의 일단은 압압면(22a)에 형성된다.
본딩 캐필러리(10)에 있어서는 제 1 본체부(11)측으로부터 삽입 통과 구멍(14)에 와이어를 삽입 통과하여 보틀넥부(13)의 압압면(22a)로부터 와이어의 선단을 노출시킨다. 그리고, 방전 등에 의해 와이어 선단을 용융시킴으로써 와이어 선단에 볼을 형성한다. 이때, 볼의 직경은 삽입 통과 구멍(14)의 개구단의 직경보다 크게 한다. 본딩 캐필러리(10)는 압압면(22a)에서 볼을 전극에 압압하고, 열, 초음파, 압력에 의해 볼(와이어)을 전극에 접합한다. 이에 의해 와이어와 반도체 소자의 전극의 접합(퍼스트 본드)이 완료된다. 와이어의 직경이 25㎛일 경우 압압한 후의 볼의 직경은 50㎛ 정도이다.
제 1 부분(21)은 제 2 본체부(12)의 접선(TL)보다 내측으로 함몰되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 부분(21)은 제 2 본체부(12)의 연장선보다 내측으로 함몰되어 있다. 접선(TL)은, 예를 들면 축방향(Da)과 평행이며 또한 삽입 통과 구멍(14)의 중심축을 통과하는 평면에 있어서의 제 2 본체부(12)의 접선이다. 또한, 접선(TL)은, 예를 들면 제 2 본체부(12)의 외측면에 있어서 축방향(Da)의 위치의 변화에 대한 경사의 변화가 가장 작은 위치에 있어서의 접선이다. 접선(TL)은, 예를 들면 제 2 본체부(12)의 축방향(Da)의 중앙의 위치에 있어서의 접선이다. 제 1 부분(21)은, 예를 들면 축방향(Da)과 평행이며 또한 삽입 통과 구멍(14)의 중심축을 통과하는 평면에 있어서, 제 2 본체부(12)의 기단(후단)과 선단을 연결하는 선분의 연장선보다 내측으로 함몰되어 있는 것으로 해도 좋다.
제 1 부분(21)의 축방향(Da)과 직교하는 단면에 있어서의 단면 형상은 원형상이다. 제 2 부분(22)의 축방향(Da)과 직교하는 단면에 있어서의 단면 형상은 원형상이다. 제 1 부분(21) 및 제 2 부분(22)은 원통형상이다. 제 1 부분(21)의 단면 형상 및 제 2 부분(22)의 단면 형상은 원형상에 한정되는 일 없이 제 2 본체부(12)의 단면 형상 등에 따른 임의의 형상이어도 좋다. 또한, 제 1 부분(21)의 직경은 선단을 향해서 작아진다. 제 1 부분(21)의 외형 형상은 원뿔대형상이다.
축방향(Da)과 직교하는 단면에 있어서, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적은 제 1 부분(21)의 최소의 단면적보다 크다. 이 예에서는 제 2 부분(22)의 최대의 직경(R2)이 제 1 부분(21)의 최소의 직경(R1)보다 크다. 따라서, 상술한 바와 같이, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적이 제 1 부분(21)의 최소의 단면적보다 커진다. 제 2 부분(22)의 최대의 단면적은, 예를 들면 제 2 부분(22)의 기단의 축방향(Da)에 대하여 수직인 단면의 형상에 있어서 외곽 면적(외주로 둘러싸인 면적)으로부터 내곽 면적(내주로 둘러싸인 면적)을 뺀 면적이다. 제 1 부분(21)의 최소의 단면적은, 예를 들면 제 1 부분(21)의 선단의 축방향(Da)에 대하여 수직인 단면의 형상에 있어서 외곽 면적으로부터 내곽 면적을 뺀 면적이다. 예를 들면, 압압면(22a)의 면적은 제 1 부분(21)의 최소의 단면적보다 크다.
또한, 축방향(Da)과 직교하는 단면에 있어서, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적은 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적보다 작다. 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적은, 예를 들면 제 2 본체부(12)의 선단의 축방향(Da)에 대하여 수직인 단면의 형상에 있어서 외곽 면적으로부터 내곽 면적을 뺀 면적이다.
제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1)는 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2)보다 길다. 제 1 부분(21)의 길이(L1)는, 예를 들면 제 2 부분(22)의 길이(L2)의 2배 이상 20배 이하이다.
보틀넥부(13)의 축방향(Da)의 길이(L1＋L2)는, 예를 들면 150㎛(100㎛ 이상 400㎛ 이하)이다. 제 1 부분(21)의 길이(L1)는, 예를 들면 125㎛(100㎛ 이상 350㎛ 이하)이다. 제 2 부분(22)의 길이(L2)는, 예를 들면 25㎛(15㎛ 이상 50㎛ 이하)이다.
제 1 부분(21)의 직경(R1)은, 예를 들면 60㎛(40㎛ 이상 350㎛ 이하)이다. 제 2 부분(22)의 직경(R2)은, 예를 들면 100㎛(60㎛ 이상 400㎛ 이하)이다. 제 2 부분(22)의 직경(R2)은, 예를 들면 제 1 부분(21)의 직경(R1)의 1.5배(1.05배 이상 2.0배 이하)이다. 제 1 부분(21) 및 제 2 부분(22)에 있어서 「원형상」이란, 예를 들면 진원도 공차에 있어서 20㎛ 이하의 상태이다.
도 3은 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이 시뮬레이션에서는 도 1 및 도 2에 관해서 설명한 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)와, 참고예 1 및 참고예 2의 본딩 캐필러리(REF1, REF2)에 대하여 특성의 비교 검토를 행했다.
참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1)는 보틀넥부가 제 2 부분(22)을 갖고 있지 않다. 참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1)에서는 보틀넥부의 직경이 선단을 향해서 연속적으로 작아진다. 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)의 보틀넥부(13)에 있어서, 제 1 부분(21)의 직경은 본딩 캐필러리(REF1)의 보틀넥부의 같은 부분의 직경보다 작다. 그리고, 제 2 부분(22)의 직경은 본딩 캐필러리(REF1)의 보틀넥부의 같은 부분의 직경보다 크다. 참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1)의 다른 부분의 구성은 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)의 구성과 실질적으로 같다.
참고예 2의 본딩 캐필러리(REF2)는 제 1 본체부의 부분에 홈(GR)을 갖는다. 바꾸어 말하면, 본딩 캐필러리(REF2)는 제 1 본체부와 제 2 본체부 사이의 부분에 홈(GR)을 갖는다. 참고예 2의 본딩 캐필러리(REF2)의 다른 형상 등은 참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1)와 실질적으로 같다.
시뮬레이션은 CAE(Computer Aided Engineering) 해석에 의해 행했다. 이 시뮬레이션에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10), 참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1), 및 참고예 2의 본딩 캐필러리(REF2)에 대해서 같은 압력으로 볼을 압압하고, 같은 강도의 초음파를 인가했을 때에 전극과 볼 사이에 발생하는 온도를 구했다. 시뮬레이션에서는 와이어(볼)에 구리선을 사용했다.
도 3에 나타낸 바와 같이 참고예의 본딩 캐필러리(REF1 및 REF2)에서는 전극과 볼 사이에 발생하는 온도가 140.6℃이었다. 이에 대하여 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 전극과 볼 사이에 발생하는 온도가 189.3℃이었다.
이와 같이, 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 참고예의 본딩 캐필러리(REF1 및 REF2)에 비해 전극과 볼 사이에 발생하는 온도를 높게 할 수 있다. 이에 따라 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 참고예의 본딩 캐필러리(REF1 및 REF2)에 비해 확산 접합을 촉진하여 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
와이어 본딩 시에는 반도체 소자를 가열하고, 이 열과 초음파에서 확산 접합을 행한다. 열은 본딩 캐필러리를 통해 확산해 간다. 이때, 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 와이어에 간섭하지 않는 범위에서 단면적이 커지고 있는 제 2 부분(22)에 대하여 제 1 부분(21)의 단면적을 작게 함으로써 열의 확산을 억제하여 전극과 볼 사이에 열을 저류시킬 수 있는 것으로 추찰된다. 따라서, 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 참고예의 본딩 캐필러리(REF1 및 REF2)에 비해 전극과 볼 사이에 발생하는 온도를 높게 할 수 있었던 것으로 추찰된다.
도 4는 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 설명도이다.
이 시뮬레이션에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)와 참고예 3의 본딩 캐필러리(REF3)에 대하여 상기와 마찬가지로 전극과 볼 사이에 발생하는 온도를 구했다.
참고예 3의 본딩 캐필러리(REF3)는 보틀넥부와 제 2 본체부 사이에 중간부(MP)를 갖는다. 중간부(MP)는 보틀넥부의 최대의 단면적보다 크며, 또한 제 2 본체부의 최소의 단면적보다 작은 단면적을 갖는다. 참고예 3의 본딩 캐필러리(REF3)에서는 중간부(MP)를 형성함으로써 보틀넥부의 과도한 휨(경사)을 억제한다. 참고예 3의 본딩 캐필러리(REF3)의 다른 형상 등은 참고예 1의 본딩 캐필러리(REF1)와 실질적으로 같다.
도 4에 나타낸 바와 같이 참고예 3의 본딩 캐필러리(REF3)에서는 전극과 볼 사이에 발생하는 온도가 142.7℃이었다. 이와 같이, 본원발명자는 보틀넥부와 제 2 본체부 사이에 보틀넥부보다 큰 단면적을 갖는 부분(중간부(MP))을 형성했다고 해도 전극과 볼 사이에 발생하는 온도에는 그다지 기여하지 않는 것을 발견했다.
이상, 설명한 바와 같이 와이어 본딩에 있어서는 반도체 소자를 가열하여 열과 초음파로 확산 접합을 행한다. 이때, 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리(10)에서는 제 1 부분(21)의 최소의 단면적보다 큰 단면적을 갖는 제 2 부분(22)을 보틀넥부(13)에 형성함으로써 반도체 소자로부터 적절하게 열을 받을 수 있음과 아울러, 제 1 부분(21)이 가는 것과 더불어 제 2 부분(22)에 적절하게 열을 저류할 수 있다. 이에 따라 와이어와 전극 간의 온도를 높게 하여 접합 강도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 반도체 소자에 가해지는 응력을 저감시키면서, 반도체 소자에 가해지는 응력을 저감시키면서 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
또한, 본딩 캐필러리(10)에서는 제 2 부분(22)의 최대의 단면적이 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적보다 작다. 이에 따라 제 2 부분(22)이 과도하게 커지는 것을 억제할 수 있다. 예를 들면, 제 2 부분(22)의 열용량이 커져 본딩 시에 와이어와 전극 사이의 온도가 저하해버리는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 보다 높은 접합 강도를 얻을 수 있다.
또한, 본딩 캐필러리(10)에서는 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1)가 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2)보다 길다. 이에 따라 제 1 부분(21)이 과도하게 짧아지는 것이 억제되어 열이 제 1 부분(21)을 통해 제 2 부분(22)으로부터 제 2 본체부(12)로 전달하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분(22)에 열을 보다 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본딩 캐필러리(10)에서는 제 2 부분(22)의 최대의 직경이 제 1 부분(21)의 최소의 직경보다 크다. 이에 따라 반도체 소자에 가해지는 응력이나, 와이어와 전극 간의 온도의 분포에 방향의 의존성이 생기는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 어느 방향으로도 실질적으로 같은 품질의 본딩이 가능하다.
도 5는 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
이 평가에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리에 대해서 제 1 부분(21) 및 제 2 부분(22)의 형상을 변화시킴으로써 실시예 1~24의 본딩 캐필러리를 준비했다. 도 5에 나타낸 바와 같이 실시예 1~24의 본딩 캐필러리는 제 1 부분(21)의 최소의 단면적(S21(㎛2))에 대한 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22(㎛2))의 비(=S22/S21)에 있어서 서로 상이하다.
실시예 1~8은, 예를 들면 65㎛의 BPP(본드 패드 피치)에 대응한 본딩 캐필러리이다. BPP란 2개의 인접하는 본드 패드의 중심 간 거리이다. 예를 들면, BPP의 크기에 따라 본딩 캐필러리의 선단의 사이즈(길이나 지름)를 설계할 수 있다. 실시예 1~8에 있어서는 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22)을 3809(㎛2)로 하여 제 1 부분(21)의 최소의 단면적(S21)을 변화시키고 있다.
실시예 9~16은, 예를 들면 85㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22)을 9644(㎛2)로 하여 제 1 부분(21)의 최소의 단면적(S21)을 변화시키고 있다.
실시예 17~24는, 예를 들면 300㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 최대의 단면적(S22)을 88483(㎛2)으로 하여 제 1 부분(21)의 최소의 단면적(S21)을 변화시키고 있다.
실시예 1~24의 본딩 캐필러리 각각에 관하여 복수회의 본딩을 행하여 그 접합 강도(전단 강도)를 측정했다. 각 실시예의 본딩 캐필러리에 관하여 접합 강도의 공정 능력 지수(Cpk)를 산출했다.
도 5(및 후술하는 도 6~도 8)의 평가에 있어서, 접합 강도의 공정 능력 지수(Cpk)는 다음 식에 의해 산출된다.
Cpk=(Ave.-LSL)/3σ
여기에서, Ave.는 측정된 접합 강도의 평균값이며, σ는 측정된 접합 강도의 표준 편차이다. LSL은 하한 규격값이다. 65㎛의 BPP의 경우 LSL=10그램중(gf)으로 하고, 85㎛의 BPP의 경우 LSL=15(gf)로 하고, 300㎛의 BPP의 경우 LSL=40(gf)으로 했다.
또한, 도 5(및 후술하는 도 6~도 8)에 있어서 「◎」는 2.33≤Cpk를 나타내고, 「○」는 2.0≤Cpk＜2.33을 나타내고, 「△」는 1.67≤Cpk＜2.0을 나타내고, 「×」는 Cpk＜1.67을 나타낸다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 어느 BPP에 있어서도 1.12≤S22/S21≤2.79일 때 Cpk는 「△」이며, 1.23≤S22/S21≤1.95일 때 Cpk는 「○」이며, 1.31≤S22/S21≤1.77일 때 Cpk는 「◎」이다.
따라서, 실시형태에 있어서는 제 1 부분(21)의 최소의 단면적에 대한 제 2 부분(22)의 최대의 단면적의 비(S22/S21)는 1.12 이상이며 또한 2.79 이하인 것이 바람직하다. S22/S21이 1.12 이상인 경우, 제 1 부분(21)의 최소의 단면적이 커지는 것이 억제되어 제 2 부분(22)에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워진다. 이에 의해 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. S22/S21이 2.79 이하인 경우, 제 1 부분(21)의 최소의 단면적이 작아지는 것이 억제되어 제 1 부분(21)의 강성이 향상된다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있어 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
제 1 부분(21)의 최소의 단면적에 대한 제 2 부분(22)의 최대의 단면적의 비(S22/S21)는 1.23 이상이며 또한 1.95 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.31 이상이며 또한 1.77 이하인 것이 더욱 바람직하다.
도 6은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
이 평가에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리에 대하여 제 2 부분(22) 및 제 2 본체부(12)의 형상을 변화시킴으로써 실시예 25~48의 본딩 캐필러리를 준비했다. 도 6에 나타낸 바와 같이 실시예 25~48의 본딩 캐필러리는 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22(㎛2))에 대한 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적(S12(㎛2))의 비(=S12/S22)에 있어서 서로 상이하다.
실시예 25~32는, 예를 들면 65㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22)을 3809(㎛2)로 하여 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적(S12)을 변화시키고 있다.
실시예 33~40은, 예를 들면 85㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22)을 9644(㎛2)로 하여 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적(S12)을 변화시키고 있다.
실시예 41~48은, 예를 들면 300㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 최대의 단면적(S22)을 88483(㎛2)로 하여 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적(S12)을 변화시키고 있다.
실시예 25~48의 본딩 캐필러리 각각에 관하여 복수회의 본딩을 행하고, 그 접합 강도(전단 강도)를 측정했다. 각 실시예의 본딩 캐필러리에 관하여 접합 강도의 공정 능력 지수(Cpk)를 산출했다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 어느 BPP에 있어서도 2.82≤S12/S22≤5.98일 때의 Cpk는 「△」이며, 4.18≤S12/S22≤5.59일 때의 Cpk는 「○」이며, 4.39≤S12/S22≤5.30일 때의 Cpk는 「◎」이다.
따라서, 실시형태에 있어서는 제 2 부분(22)의 최대의 단면적에 대한 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적의 비(S12/S22)는 2.82 이상이며 또한 5.98 이하인 것이 바람직하다. S12/S22이 2.82 이상일 경우, 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적이 작아지는 것이 억제되어 제 2 본체부(12)의 강성이 향상된다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있어 접합 강도를 향상시킬 수 있다. S12/S22가 5.98 이하일 경우, 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적이 커지는 것이 억제되어 보틀넥부(13)로부터 제 2 본체부(12)로의 열의 전달을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
제 2 부분(22)의 최대의 단면적에 대한 제 2 본체부(12)의 최소의 단면적의 비(S12/S22)는 4.18 이상이며 또한 5.59 이하인 것이 보다 바람직하고, 4.39 이상이며 또한 5.30 이하인 것이 더욱 바람직하다.
도 7은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
이 평가에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리에 대하여 제 1 부분(21) 및 제 2 부분(22)의 형상을 변화시킴으로써 실시예 49~72의 본딩 캐필러리를 준비했다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 실시예 49~72의 본딩 캐필러리는 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2(㎛))에 대한 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1(㎛))의 비(=L1/L2)에 있어서 서로 상이하다.
실시예 49~56은, 예를 들면 65㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2)를 33(㎛)로 하여 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1)를 변화시키고 있다.
실시예 57~64는, 예를 들면 85㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2)를 39(㎛)로 하여 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1)를 변화시키고 있다.
실시예 65~72는, 예를 들면 300㎛의 BPP에 대응한 본딩 캐필러리이며, 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이(L2)를 45(㎛)로 하여 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이(L1)를 변화시키고 있다.
실시예 49~72의 본딩 캐필러리 각각에 관해서 복수회의 본딩을 행하여 그 접합 강도(전단 강도)를 측정했다. 각 실시예의 본딩 캐필러리에 관해서 접합 강도의 공정 능력 지수(Cpk)를 산출했다.
도 7에 나타낸 바와 같이 어느 BPP에 있어서도 3.20≤L1/L2≤7.76일 때 Cpk는 「△」이며, 4.31≤L1/L2≤7.15일 때 Cpk는 「○」이며, 4.69≤L1/L2≤6.47일 때 「◎」이다.
따라서, 실시형태에 있어서는 제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이에 대한 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이의 비(L1/L2)는 3.20 이상이며 또한 7.76 이하인 것이 바람직하다. L1/L2이 3.20 이상일 경우, 제 1 부분(21)이 짧아지는 것이 억제되어 열이 제 2 부분(22)으로부터 제 1 부분(21)을 통해 제 2 본체부(12)로 전달하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라 제 2 부분(22)에 열을 보다 적절하게 저류하기 쉬워져 접합 강도를 보다 향상시킬 수 있다. L1/L2이 7.76 이하일 경우, 제 1 부분(21)이 길어지는 것이 억제되어 제 1 부분(21)의 강성이 향상된다. 이에 따라 초음파 전달 효율을 향상시킬 수 있고, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
제 2 부분(22)의 축방향(Da)의 길이에 대한 제 1 부분(21)의 축방향(Da)의 길이의 비(L1/L2)는 4.31 이상이며 또한 7.15 이하인 것이 보다 바람직하고, 4.69 이상이며 또한 6.47 이하인 것이 더욱 바람직하다.
도 8은 본딩 캐필러리의 평가 결과를 나타내는 표이다.
이 평가에서는 본 실시형태에 의한 본딩 캐필러리에 대하여 제 2 부분(22)의 형상을 변화시킴함으로써 실시예 73~81의 본딩 캐필러리를 준비했다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 실시예 73~81의 본딩 캐필러리는 제 2 부분(22)의 진원도 공차(㎛)에 있어서 서로 상이하다.
또한, 제 2 부분(22)의 진원도 공차란 축방향(Da)에 대하여 수직인 단면에 있어서의 제 2 부분(22)의 외곽형상(외주의 형태)에 대한 진원도이다. 예를 들면, JIS B 0621에 의거하여 산출된 진원도를 사용할 수 있다.
실시예 73~81의 본딩 캐필러리 각각에 관하여 복수회의 본딩을 행하여 그 접합 강도(전단 강도)를 측정했다. 각 실시예의 본딩 캐필러리에 관하여 접합 강도의 공정 능력 지수(Cpk)를 산출했다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 제 2 부분(22)의 진원도 공차가 20㎛ 이하일 때 Cpk는 「△」이다. 제 2 부분(22)의 진원도 공차가 10㎛ 이하일 때 Cpk는 「○」이다. 제 2 부분(22)의 진원도 공차가 5㎛ 이하일 때 Cpk는 「◎」이다.
따라서, 실시형태에 있어서는 제 2 부분(22)의 진원도 공차는 0㎛ 이상이며 또한 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 제 2 부분(22)의 진원도 공차를 20㎛ 이하로 함으로써 와이어와 전극의 접합 강도에 방향의 의존성이 발생하는 것을 억제하여 접합 강도의 불균일을 억제할 수 있다.
제 2 부분(22)의 진원도 공차는 0㎛ 이상이며 또한 10㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0㎛ 이상이며 또한 5㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 기술에 한정되는 것은 아니다. 상술한 실시형태에 관하여 당업자가 적당히 설계 변경을 추가한 것도 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 본딩 캐필러리(10) 등이 구비하는 각 요소의 형상, 치수, 재질, 배치 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며, 적당히 변경할 수 있다.
또한, 상술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는 기술적으로 가능한 한에 있어서 조합할 수 있고, 이들을 조합시킨 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10 : 본딩 캐필러리 11 : 제 1 본체부
12 : 제 2 본체부 13 : 보틀넥부
14 : 삽입 통과 구멍 21 : 제 1 부분
22 : 제 2 부분

Claims (10)

  1. 축방향으로 연장되는 제 1 본체부와,
    상기 제 1 본체부의 선단측에 설치되어 선단을 향해서 단면적이 작아지는 제 2 본체부와,
    상기 제 2 본체부의 선단측에 설치된 보틀넥부와,
    상기 축방향으로 연장되어 상기 제 1 본체부, 상기 제 2 본체부, 및 상기 보틀넥부를 관통하여 와이어의 삽입 통과를 가능하게 하는 삽입 통과 구멍을 구비하고,
    상기 보틀넥부는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 선단측에 형성된 제 2 부분을 갖고,
    상기 제 2 부분은 상기 와이어를 압압하는 압압면을 선단에 갖고,
    상기 제 1 부분은 상기 제 2 본체부의 접선보다 내측으로 함몰되고,
    상기 제 2 부분의 최대의 단면적은 상기 제 1 부분의 최소의 단면적보다 크고,
    상기 제 1 부분의 직경은 선단을 향해서 작아지고,
    상기 제 1 부분의 외형 형상은 원뿔대 형상인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부분의 최소의 단면적에 대한 상기 제 2 부분의 최대의 단면적의 비는 1.12 이상 2.79 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 최대의 단면적은 상기 제 2 본체부의 최소의 단면적보다 작은 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 최대의 단면적에 대한 상기 제 2 본체부의 최소의 단면적의 비가 2.82 이상 5.98 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 부분의 상기 축방향의 길이는 상기 제 2 부분의 상기 축방향의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 상기 축방향의 길이에 대한 상기 제 1 부분의 상기 축방향의 길이의 비는 3.20 이상 7.76 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 단면 형상에 있어서의 진원도 공차는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 부분의 상기 축방향의 길이는 상기 제 2 부분의 상기 축방향의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 단면 형상에 있어서의 진원도 공차는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 단면 형상에 있어서의 진원도 공차는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 본딩 캐필러리.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114309920A (zh) * 2021-12-23 2022-04-12 潮州三环（集团）股份有限公司 一种陶瓷劈刀及制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4020543A (en) * 1975-06-26 1977-05-03 Sola Basic Industries, Inc. Two-piece capillary tip bonding tool
CN1034463A (zh) * 1988-01-18 1989-08-02 雷伊化学公司 电子元件的互连
JPH01201933A (ja) * 1988-02-08 1989-08-14 Mitsubishi Electric Corp ワイヤボンディング方法及びその装置
JP3022151B2 (ja) 1993-04-30 2000-03-15 松下電器産業株式会社 ワイヤボンディング装置用のキャピラリー及びそのキャピラリーを用いた電気的接続バンプの形成方法
US5421503A (en) * 1994-08-24 1995-06-06 Kulicke And Soffa Investments, Inc. Fine pitch capillary bonding tool
JPH1092861A (ja) * 1996-09-10 1998-04-10 Sony Corp ワイヤーボンディング用キャピラリー
US6065667A (en) * 1997-01-15 2000-05-23 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for fine pitch wire bonding
JP3532439B2 (ja) * 1999-03-02 2004-05-31 アルプス電気株式会社 磁気ヘッド
US6321969B1 (en) * 2000-04-28 2001-11-27 Kulicke & Soffa Investments Efficient energy transfer capillary
KR20090005903A (ko) * 2007-07-10 2009-01-14 에스티에스반도체통신 주식회사 캐필러리에 열을 공급하는 와이어 본딩장치
CN201226353Y (zh) * 2008-07-08 2009-04-22 科威（肇庆）半导体有限公司 加大留金角度的超声波焊接劈刀
JP2011097042A (ja) 2009-09-30 2011-05-12 Toto Ltd ボンディングキャピラリー
KR101482597B1 (ko) * 2012-09-26 2015-01-14 토토 가부시키가이샤 본딩 캐필러리
JP6126144B2 (ja) * 2014-06-30 2017-05-10 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ

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