JPH0325020B2 - - Google Patents
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- gas
- reducing gas
- bonding
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- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
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- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は卑金属ワイヤを用いたワイヤボンデイ
ング方法およびこれを実施する装置に関する。
ング方法およびこれを実施する装置に関する。
ICやLSIなどの半導体装置の製造工程には、例
えば半導体素子とリードとをワイヤで接続するる
ワイヤボンデイング工程がある。この作業は近時
自動装置により極めて高い能率で遂行されてお
り、金ワイヤを用いた方法が実用化されている。
このワイヤの材料も半導体素子の低コスト化に伴
いコスト高の要因となり金代替ワイヤを用いてボ
ンデイングすることが要望されている。その代表
的なものに銅ワイヤやアルミニウムワイヤを用い
ることが試みられているが、未だ実用化されてい
ない。特に銅などの卑金属ワイヤを用いた場合、
素子やリードフレームなどの被接合部材を載置す
るワークステージを加熱し、これらを200℃〜350
℃程度に昇温する必要があるため、この熱により
ワイヤが酸化され、ワイヤの先端と放電電極との
間でスパークしにくく、良好なボールが形成され
にくいことがあり、またウエツジボンデイングの
場合、被接合面に接合されにくく、いずれも接合
強度が不十分であるなど、ボール形成不良や、接
合不良の問題があつた。
えば半導体素子とリードとをワイヤで接続するる
ワイヤボンデイング工程がある。この作業は近時
自動装置により極めて高い能率で遂行されてお
り、金ワイヤを用いた方法が実用化されている。
このワイヤの材料も半導体素子の低コスト化に伴
いコスト高の要因となり金代替ワイヤを用いてボ
ンデイングすることが要望されている。その代表
的なものに銅ワイヤやアルミニウムワイヤを用い
ることが試みられているが、未だ実用化されてい
ない。特に銅などの卑金属ワイヤを用いた場合、
素子やリードフレームなどの被接合部材を載置す
るワークステージを加熱し、これらを200℃〜350
℃程度に昇温する必要があるため、この熱により
ワイヤが酸化され、ワイヤの先端と放電電極との
間でスパークしにくく、良好なボールが形成され
にくいことがあり、またウエツジボンデイングの
場合、被接合面に接合されにくく、いずれも接合
強度が不十分であるなど、ボール形成不良や、接
合不良の問題があつた。
本発明は上述の不都合を除去するためになされ
たもので、卑金属ワイヤを用いてもボール形成性
および接合性の良好な半導体装置のワイヤボンデ
イング方法および装置を提供することを目的とす
る。
たもので、卑金属ワイヤを用いてもボール形成性
および接合性の良好な半導体装置のワイヤボンデ
イング方法および装置を提供することを目的とす
る。
本発明はワイヤ繰出し部からキヤピラリまでの
間においてワイヤを還元性ガス雰囲気中で加熱し
て還元し、活性化する還元処理を行なうことを特
徴とする卑金属ワイヤを用いたワイヤボンデイン
グ方法およびこれを実施するための装置である。
間においてワイヤを還元性ガス雰囲気中で加熱し
て還元し、活性化する還元処理を行なうことを特
徴とする卑金属ワイヤを用いたワイヤボンデイン
グ方法およびこれを実施するための装置である。
以下本発明方法および装置の詳細を第１図〜第
３図を参照しながら実施例により説明する。なお
本実施例は銅ワイヤを用いた電気トーチ法による
ワイヤボンデイングに適用したものであるが、こ
の電気トーチ法による全自動ワイヤボンデイング
装置は当業者において周知であるから、本発明に
直接関係する要部についてのみ説明する。
３図を参照しながら実施例により説明する。なお
本実施例は銅ワイヤを用いた電気トーチ法による
ワイヤボンデイングに適用したものであるが、こ
の電気トーチ法による全自動ワイヤボンデイング
装置は当業者において周知であるから、本発明に
直接関係する要部についてのみ説明する。
第１図は本発明を実施した第１の実施例として
のワイヤボンデイング装置のワイヤ経路系１を示
す。ボンデイング用ワイヤ、例えば銅ワイヤがワ
イヤ繰出し部、例えばワイヤスプール１ａに巻装
されてボンデイング装置に設置される。このワイ
ヤスプール１ａから導出された銅ワイヤ２は、ワ
イヤガイド３を経てクランパ、例えば第１のクラ
ンパ４、第２のクランパ５を走行し、キヤピラリ
６を挿通して、銅ワイヤ２の先端がキヤピラリ６
から突出した状態で導かれる。この銅ワイヤ２の
突出した先端近傍には電気トーチ棒７が設置さ
れ、銅ワイヤ２の生端にボールを形成する時のみ
銅ワイヤ２の先端との間で放電を発生させるよう
に相対的に移動、例えばトーチ棒７を移動させて
ボール８を形成する。この際、電気トーチ棒７と
ワイヤ２近傍は酸化防止のためにノズル７ａから
流出する不活性ガスや還元性ガスなどで覆われて
いる。このボール８の下方には被接合部材、例え
ば集積回路（1C）９が取着されたリードフレー
ム１０を設置するワークステージ１１が設けられ
ている。このワークステージ１１にはヒータ１２
が組み込まれており、銅ワイヤ２のボンデイング
を良好に促進させるように温度、例えば200℃に
ワークステージ１１は保たれる。上述したワイヤ
経路系１は、ワークステージ１１とは別のX6−
Ｙ駆動テーブル（図示せず）上に設置されるが、
さらにキヤピラリー６をボンデイングアーム６ａ
を介して上下方向（Ｚ軸方向）にも駆動するよう
にそれぞれ直接リニアモータ（図示せず）に接続
される。
のワイヤボンデイング装置のワイヤ経路系１を示
す。ボンデイング用ワイヤ、例えば銅ワイヤがワ
イヤ繰出し部、例えばワイヤスプール１ａに巻装
されてボンデイング装置に設置される。このワイ
ヤスプール１ａから導出された銅ワイヤ２は、ワ
イヤガイド３を経てクランパ、例えば第１のクラ
ンパ４、第２のクランパ５を走行し、キヤピラリ
６を挿通して、銅ワイヤ２の先端がキヤピラリ６
から突出した状態で導かれる。この銅ワイヤ２の
突出した先端近傍には電気トーチ棒７が設置さ
れ、銅ワイヤ２の生端にボールを形成する時のみ
銅ワイヤ２の先端との間で放電を発生させるよう
に相対的に移動、例えばトーチ棒７を移動させて
ボール８を形成する。この際、電気トーチ棒７と
ワイヤ２近傍は酸化防止のためにノズル７ａから
流出する不活性ガスや還元性ガスなどで覆われて
いる。このボール８の下方には被接合部材、例え
ば集積回路（1C）９が取着されたリードフレー
ム１０を設置するワークステージ１１が設けられ
ている。このワークステージ１１にはヒータ１２
が組み込まれており、銅ワイヤ２のボンデイング
を良好に促進させるように温度、例えば200℃に
ワークステージ１１は保たれる。上述したワイヤ
経路系１は、ワークステージ１１とは別のX6−
Ｙ駆動テーブル（図示せず）上に設置されるが、
さらにキヤピラリー６をボンデイングアーム６ａ
を介して上下方向（Ｚ軸方向）にも駆動するよう
にそれぞれ直接リニアモータ（図示せず）に接続
される。
さらに上記テーブルにはボンデイング位置を視
覚認識するためのカメラ（図示せず）も設置さ
れ、出力をコンピユータ（図示せず）に入力し
て、このコンピユータによりボンデイング位置制
御を行なうようになつている。
覚認識するためのカメラ（図示せず）も設置さ
れ、出力をコンピユータ（図示せず）に入力し
て、このコンピユータによりボンデイング位置制
御を行なうようになつている。
さらにまたワイヤガイド３と第１のクランパ４
との間および第１のクランパ４と第２のクランパ
５との間および第２のクランパ５とキヤピラリア
ーム６ａとの間にはワイヤ２の走行路を囲んでシ
ールドダクト１３，１４，１５が設けられてい
て、これらには図示しない導入管により不活性ガ
スまたは還元性ガスが流入しており、上述したよ
うにヒータ１２による熱のために銅ワイヤ２が酸
化されるのを防止している。本発明の装置は上述
の装置にさらに還元用ダクト２１がワイヤスプー
ル１ａとワイヤガイド３との間に設けられてい
る。
との間および第１のクランパ４と第２のクランパ
５との間および第２のクランパ５とキヤピラリア
ーム６ａとの間にはワイヤ２の走行路を囲んでシ
ールドダクト１３，１４，１５が設けられてい
て、これらには図示しない導入管により不活性ガ
スまたは還元性ガスが流入しており、上述したよ
うにヒータ１２による熱のために銅ワイヤ２が酸
化されるのを防止している。本発明の装置は上述
の装置にさらに還元用ダクト２１がワイヤスプー
ル１ａとワイヤガイド３との間に設けられてい
る。
すなわち、還元用ダクト２１は、透明な耐熱ガ
ラスで形成された両端開口した筒状部材であるダ
クト本体２２に一端から順次ガス流入口２３，２
４，２５を設け、ダクト本体２２を支持体２６で
支持して構成されている。そしてガス流入口２
３，２５はそれぞれ両端開口側に傾けて取付けら
れていて、窒素または不活性ガス、例えばアルゴ
ンガスが流入する。また中間の流入口２４からは
図示しない加熱装置により加熱された高温の還元
性ガス、例えば10％の水素を混合したアルゴンガ
スが流入している。
ラスで形成された両端開口した筒状部材であるダ
クト本体２２に一端から順次ガス流入口２３，２
４，２５を設け、ダクト本体２２を支持体２６で
支持して構成されている。そしてガス流入口２
３，２５はそれぞれ両端開口側に傾けて取付けら
れていて、窒素または不活性ガス、例えばアルゴ
ンガスが流入する。また中間の流入口２４からは
図示しない加熱装置により加熱された高温の還元
性ガス、例えば10％の水素を混合したアルゴンガ
スが流入している。
次に上述の装置の使用態様とともに、本発明方
法につき述べる。常法に従い、銅ワイヤ２を繰出
し部であるスプール１ａから繰出し、還元用ダク
ト２１のダクト本体２２を通し、シールドダクト
１３、第１のクランパ４、シールドダクト１４、
第２のクランパ５、シールドダクト１５およびキ
ヤピラリ６を通して銅ワイヤ２を突出させた状態
に準備してボンデイン装置は作動を開始する。こ
れにより一般公知の順序に従つてノズル７ａから
流出する不活性ガスの中で電気トーチ棒７により
放電して銅ワイヤ２の先端にボール８が形成さ
れ、Ｘ−Ｙステージにより移動されて、同時に上
下動してボンデイング作業が続行される。この間
スプール１ａから繰出された銅ワイヤ２は、ダク
ト本体２２に入ると150℃〜400℃の高温に加熱さ
れて流入口２４からダクト本体２２内に流入する
還元性ガスにより加熱されるとともに還元して活
性化され、出口端近傍において流入口２５から流
入する低温の不活性ガスにより十分冷却され還元
用ダクト２１を出ても酸化することなく、次のシ
ールドダクト１３に入る。このようにして還元活
性化されて順次クランパ、シールドダクトを経て
キヤピラリ６に至り、その間酸化されることなく
活性を保つたままボール８が形成され、ボンデイ
ングされる。
法につき述べる。常法に従い、銅ワイヤ２を繰出
し部であるスプール１ａから繰出し、還元用ダク
ト２１のダクト本体２２を通し、シールドダクト
１３、第１のクランパ４、シールドダクト１４、
第２のクランパ５、シールドダクト１５およびキ
ヤピラリ６を通して銅ワイヤ２を突出させた状態
に準備してボンデイン装置は作動を開始する。こ
れにより一般公知の順序に従つてノズル７ａから
流出する不活性ガスの中で電気トーチ棒７により
放電して銅ワイヤ２の先端にボール８が形成さ
れ、Ｘ−Ｙステージにより移動されて、同時に上
下動してボンデイング作業が続行される。この間
スプール１ａから繰出された銅ワイヤ２は、ダク
ト本体２２に入ると150℃〜400℃の高温に加熱さ
れて流入口２４からダクト本体２２内に流入する
還元性ガスにより加熱されるとともに還元して活
性化され、出口端近傍において流入口２５から流
入する低温の不活性ガスにより十分冷却され還元
用ダクト２１を出ても酸化することなく、次のシ
ールドダクト１３に入る。このようにして還元活
性化されて順次クランパ、シールドダクトを経て
キヤピラリ６に至り、その間酸化されることなく
活性を保つたままボール８が形成され、ボンデイ
ングされる。
なお、本実施例においては、ダクト本体２２を
一体形成したが、適宜、例えば３分割で構成して
もよいことは云うまでもないことである。
一体形成したが、適宜、例えば３分割で構成して
もよいことは云うまでもないことである。
次に第２の実施例につき、第３図を参照して説
明する。この実施例は第１図に示した第１の実施
例とはその還元用ダクト２１の部分だけが相違し
ているので、他の部分については説明を省略す
る。第３図において還元用ダクト３１は一端が閉
じられ他端が開口した耐熱ガラスからなる透明な
筒状部材であるダクト本体３２に、その両端近傍
にガスを流入する流入口３３，３４を設けるとと
もに、端壁３５にワイヤ２を挿通する挿通孔３６
を形成し、さらにダクト本体３２の中央部外側に
ワイヤ２を加熱する加熱装置３７（本実施例にお
いては電気ヒータ）を取付けて構成されている。
そして加熱装置３７でダクト本体３２内を加熱す
ることにより、挿通孔３６を通つて銅ワイヤ２を
加熱する。
明する。この実施例は第１図に示した第１の実施
例とはその還元用ダクト２１の部分だけが相違し
ているので、他の部分については説明を省略す
る。第３図において還元用ダクト３１は一端が閉
じられ他端が開口した耐熱ガラスからなる透明な
筒状部材であるダクト本体３２に、その両端近傍
にガスを流入する流入口３３，３４を設けるとと
もに、端壁３５にワイヤ２を挿通する挿通孔３６
を形成し、さらにダクト本体３２の中央部外側に
ワイヤ２を加熱する加熱装置３７（本実施例にお
いては電気ヒータ）を取付けて構成されている。
そして加熱装置３７でダクト本体３２内を加熱す
ることにより、挿通孔３６を通つて銅ワイヤ２を
加熱する。
一方流入口３３から還元性ガスとしてアルゴン
＋10％水素のガスを流入させ、流入口３４から冷
却用ガスとしてアルゴンガスを流入させる。これ
らにより還元性ガス中で加熱されて還元され、活
性化された銅ワイヤ２は冷却され、酸化が防止さ
れた状態でキヤピラリ６の方に送られて行く。
＋10％水素のガスを流入させ、流入口３４から冷
却用ガスとしてアルゴンガスを流入させる。これ
らにより還元性ガス中で加熱されて還元され、活
性化された銅ワイヤ２は冷却され、酸化が防止さ
れた状態でキヤピラリ６の方に送られて行く。
なお、各実施例においては、加熱装置３７とし
て電気ヒータを用いたが、ガスその他発熱装置な
らば何でもよい。また還元用ダクト２１はワイヤ
繰出し部１ａからキヤピラ６までの間のワイヤ経
路系１のいずれの部位に設けてもよい。さらにま
た、使用する卑金属ワイヤとして銅ワイヤを用い
たが、銅合金ワイヤ、アルミニウムワイヤ、アル
ミニウム合金ワイヤなどいずれを用いてもよい。
て電気ヒータを用いたが、ガスその他発熱装置な
らば何でもよい。また還元用ダクト２１はワイヤ
繰出し部１ａからキヤピラ６までの間のワイヤ経
路系１のいずれの部位に設けてもよい。さらにま
た、使用する卑金属ワイヤとして銅ワイヤを用い
たが、銅合金ワイヤ、アルミニウムワイヤ、アル
ミニウム合金ワイヤなどいずれを用いてもよい。
以上詳述したように、本発明のワイボンデイン
グ方法は、ワイヤ繰出し部からキヤピラリまでの
間にワイヤを加熱しながら還元性ガスの中を通す
還元処理を施すので卑金属ワイヤを用いても十分
還元され、活性化されるため、良好なボールを得
ることができ、また接合性も向上するので、高品
質な安定したボンデイングを行なうことができ
る。
グ方法は、ワイヤ繰出し部からキヤピラリまでの
間にワイヤを加熱しながら還元性ガスの中を通す
還元処理を施すので卑金属ワイヤを用いても十分
還元され、活性化されるため、良好なボールを得
ることができ、また接合性も向上するので、高品
質な安定したボンデイングを行なうことができ
る。
さらにまた、本発明のワイヤボンデイング装置
はワイヤ経路系中に、還元用ダクトを設け、ダク
ト本体に還元性ガスの流入口および出口側に冷却
用ガスの流入口を設けさらに加熱装置を設けて構
成したので、十分加熱されてワイヤは還元される
とともに、出口において冷却されるから、活性化
が保持されたままボンデイングすることができる
ので本発明方法の効果を一層発揮する効果を奏す
るものである。
はワイヤ経路系中に、還元用ダクトを設け、ダク
ト本体に還元性ガスの流入口および出口側に冷却
用ガスの流入口を設けさらに加熱装置を設けて構
成したので、十分加熱されてワイヤは還元される
とともに、出口において冷却されるから、活性化
が保持されたままボンデイングすることができる
ので本発明方法の効果を一層発揮する効果を奏す
るものである。
第１図は本発明装置の実施例の要部を示す構成
図、第２図は同じく第１の実施例の要部（還元用
ダクト）を示す断面図、第３図は同じく第２の実
施例の要部（還元用ダクト）を示す断面図であ
る。 １……ワイヤ経路系、１ａ……ワイヤ繰出し
部、スプール、２……卑金属ワイヤ、４，５……
クランパ、６……キヤピラリ、９，１０……被接
合部材（集積回路リードフレーム）、２２，２３
……筒状部材、ダクト本体、２４，３３……流入
口（還元用）、２５，３４……流入口（冷却用）、
３７……加熱装置。
図、第２図は同じく第１の実施例の要部（還元用
ダクト）を示す断面図、第３図は同じく第２の実
施例の要部（還元用ダクト）を示す断面図であ
る。 １……ワイヤ経路系、１ａ……ワイヤ繰出し
部、スプール、２……卑金属ワイヤ、４，５……
クランパ、６……キヤピラリ、９，１０……被接
合部材（集積回路リードフレーム）、２２，２３
……筒状部材、ダクト本体、２４，３３……流入
口（還元用）、２５，３４……流入口（冷却用）、
３７……加熱装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 卑金属ワイヤをワイヤ繰出し部から導出しク
ランパを介しキヤピラリに挿通して被接合部材に
圧着してボンデイングする半導体装置のワイヤボ
ンデイング方法において、上記ワイヤ繰出し部か
ら上記キヤピラリまでの間において上記ワイヤを
加熱して還元処理を行なうことを特徴とするワイ
ヤボンデイング方法。 ２ 還元性ガスで卑金属ワイヤを加熱することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤボ
ンデイング方法。 ３ 還元処理はワイヤを還元後還元性ガスまたは
不活性ガスによる冷却を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第１項または第２項記載のワイヤボ
ンデイング方法。 ４ 加熱用の還元性ガスは150℃〜400℃の温度で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれかに記載のワイヤボンデイング
方法。 ５ 卑金属ワイヤをワイヤ繰出し部から導出しク
ランパを介してキヤピラリに挿通するワイヤ経路
系を有する半導体装置のワイヤボンデイング装置
において、上記ワイヤ経路系は上記ワイヤを挿通
する筒状部材と、この筒状部材に還元性ガスを流
入するガス流入口および還元後のワイヤを冷却す
る還元性ガスまたは不活性ガスを流入するガス流
入口と、上記筒状部材内のワイヤを加熱する加熱
装置とを具備したことを特徴とするワイヤボンデ
イング装置。 ６ 加熱装置は筒状部材に流入する還元性ガスを
加熱してワイヤを加熱するものであることを特徴
とする特許請求の範囲第５項記載のワイヤボンデ
イング装置。 ７ 加熱装置は筒状部材を外側から加熱してワイ
ヤを加熱するものであることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載のワイヤボンデイング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60000187A JPS61159743A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | ワイヤボンディング方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60000187A JPS61159743A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | ワイヤボンディング方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159743A JPS61159743A (ja) | 1986-07-19 |
| JPH0325020B2 true JPH0325020B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=11466988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60000187A Granted JPS61159743A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | ワイヤボンディング方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61159743A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5152450A (en) * | 1987-01-26 | 1992-10-06 | Hitachi, Ltd. | Wire-bonding method, wire-bonding apparatus,and semiconductor device produced by the wire-bonding method |
| ATE109387T1 (de) * | 1988-02-23 | 1994-08-15 | F&K Delvotec Bondtechnik Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur gesteuerten zuführung eines bonddrahtes zum wedge oder zur kapillare eines bondkopfes. |
| DE3915472C2 (de) * | 1988-06-02 | 1995-11-30 | Samsung Electronics Co Ltd | Bondvorrichtung |
-
1985
- 1985-01-07 JP JP60000187A patent/JPS61159743A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61159743A (ja) | 1986-07-19 |
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