JPH0422148A - 超音波ワイヤボンディング用ウェッジ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波振動を利用して微少径のワイヤを半導
体チップ等の電極に接合する超音波ワイヤボンディング
用ウェッジに関する。

〔従来の技術〕

一般に、ＩＣ等の半導体装置に半導体チップを組付ける
際には、半導体チップの電極と半導体装置の外部接続用
の電極を微細なワイヤにより接続する必要があり、この
ため超音波ワイヤボンディング用ウェッジが高速、かつ
信頼性の高いボンディング用ツールとして広く使用され
ている。一方、半導体装置の小型化、高密度化に伴い、
ボンディング用ワイヤのピッチは一層微細化される傾向
にあり、上述の超音波ワイヤボンディング用ウニ、７ジ
を・用いたウェッジボンディング法においても、他のボ
ンディング法、例えばポールボンディング法よりも優れ
てはいるものの、特にボンディング時のワイヤの潰れ変
形幅を小さくし、またボンディング位置の精度を向上す
る必要があり、これに対応して各種タイプの超音波ワイ
ヤボンディング用ウェッジが開発、提案されている。

従来のこの種の超音波ワイヤボンディング用ウェッジと
しては、例えば第３図に示すコンケープフットタイプの
ものが知られている。第３図（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ポンディング用ウェッジ１のワイヤ２に当接するウ
ェッジフット３には、ワイヤ２に対して浅い凹状のフッ
ト面３ａが形成され、ボンディング用ウェッジ１がフッ
ト面３ａを介してワイヤ２を基板４上の電極５に押圧し
、同時にボンディング用ウェッジ１に超音波振動が印加
されると、ワイヤ２がフット面３ａに沿い自動的にウェ
ッジフット３の中心部に移動して位置決めされる。そし
て、ワイヤ２は第３図（ｂ）に示すように、偏平状に潰
され、電極５の所定位置にボンディングされる。すなわ
ち、本従来例においては、フット面３ａの湾曲を利用し
てワイヤ２を位置決めし、ボンディング位置の精度の向
上を図るようにしている。

さらに、ボンディング位置の精度を向上させるものとし
て、例えば特開昭６１−２７６４７号公報に記載のもの
がある。このものは、ウェッジの胴部に設けられたワイ
ヤガイド孔をウェッジ先端のワイヤ加圧面（上述の従来
例におけるフット面３ａに相当）まで延設し、ワイヤを
ワイヤの先端から極めて近い位置で支持することにより
、ワイヤの遊びを少なくして上記の目的を達成しようと
するものである。

また、上述の２例の外にＬＥＤプリンタにおける微細ピ
ンチのＬＥＤチップとドライバＩＣの電極をウニ７ジボ
ンデイングにより接続した例（荒尾他“密度ワイヤボン
ディング技術を用いた４００ＤＰＩ　　ＬＥＤ　　プリ
ンタヘッド”ＣＰ　Ｍ２Ｓ−６３）もあるが、ウェッジ
そのものに特に新規の工夫が施されたものではない。な
お、ボンディング終了時のワイヤの変形幅は、上述の従
来例を含めてボンディング前のワイヤ径の１．８〜２．
０倍が一般的である。

〔発明が解決しようとする課即］ しかしながら、このような従来の超音波ワイヤボンディ
ング用ウェッジのうち、第３図に示すコンケープフット
タイプのものにあっては、フット面３ａの曲率が大きく
、ワイヤ２の位置規制効果が不充分であるため、第３図
（ａ）中仮想線で示すように、実線で示すワイヤ２の所
定位置に対して左右にずれを生じてボンディング時の位
置精度の低下を招くという不具合があった。また、特開
昭６１−２７６４７号公報記載のものにあっては、ワイ
ヤガイド孔によりワイヤ先端から極めて近い位置でワイ
ヤの遊びが規制されてはいるものの、ワイヤが片持ちの
状態であり、実際にボンディングされる加圧面ではフリ
ーであるため、第３図（ａ）において説明したようなず
れを生ずる恐れがあり、同様にボンディングの位置精度
が低下するというう不具合があった。さらに、上述の従
来例を含めた通常の超音波ワイヤボンディング用ウェッ
ジにあっては、前述のように、ボンディング後のワイヤ
の変形幅がボンディング前のワイヤ径の１．８〜２．０
倍と大きく、微細ピッチボンディングに対応してワイヤ
の変形幅を小さくしようとすると、必然的にワイヤ径が
小さくなり（例えば１８μｍ程度）、ワイヤの強度が低
下して使用時に断線等の不慮の事故を招くという不具合
があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術の課題を背景としてな
されたものであり、ウェッジの加圧面に設けられた弾性
部材の切欠きにワイヤを挿入し、ワイヤのボンディング
時に弾性部材が変形して、ワイヤを挟持するとともに、
ワイヤの変形に対抗する押圧力を加えることにより、ボ
ンディング時のワイヤのずれを防止してボンディングの
位置精度を向上し、同時にワイヤの変形幅を小さくして
、微細ピッチポンディングが可能な超音波ワイヤボンデ
ィング用ウェッジを提供することを目的としている。

〔発明の構成］ 本発明は、上記目的達成のため、ワイヤを接合部材に押
圧する加圧面を有し、超音波振動が印加されてワイヤを
接合部材に沿い変形させながら接合部材に接合する超音
波ワイヤボンディング用ウェッジにおいて、前記加圧面
にワイヤが挿入される切欠きが形成された弾性部材を設
け、ワイヤの接合時に、弾性部材が変形してワイヤを挟
持するとともにワイヤの変形に対抗する押圧力を加える
ようにしたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図および第２図は本発明に係る超音波ワイヤボンデ不
ング用ウェッジの一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）において、符号１１はボンディン
グ用ウェッジであり、ボンディング用ウェッジ１１は、
ワイヤ１２を半導体チップ１３に設けられた電極１４に
押圧する加圧面１１ａを有し、加圧面１１ａは、従来例
として第３図に示したコンケープフットタイプのフント
面３ａと同様にワイヤ１２ムこ対して浅い凹状に形成さ
れている。そして、加圧面１１ａを介してワイヤ１２を
押圧するボンディング用ウニ７ジ１１は図示は省略しで
あるが、超音波発振子に連結され、該発振子により超音
波振動が印加されて、ワイヤ１２を電極１４に沿い変形
させながら電極１４に接合、すなわちボンディングする
。なお、上述の電極１４は本発明における接合部材を構
成し、電極１４は半導体チップ１３に設けられたものに
限らず半導体チップ１３を載置する基板に設けられた外
部接続用の電極であっても差し支えない。

一方、第１図（ａ）、（ｂ）において、符号１５はボン
ディング用ウェッジ１１の加圧面１１ａに電極１４に向
かって突出して設けられた弾性部材であり、弾性部材１
５は高弾性のゴム素材からなり、さらに、加圧面１１ａ
の中央部にはワイヤ１２が挿入される溝状の切欠き１６
が形成され、ワイヤ１２の頭部が加圧面１１ａに直接に
当接するようになっている。なお、第１図（ａ）はワイ
ヤ１２のボンディング前の状態を示し、第り図（ｂ）は
ワイヤ１２のボンディング時の状態を示すものであり、
第１図（ａ）に示す弾性部材１５の突出高さおよび切欠
き１６の対向面１６ａ、１６ｂ間の距離の寸法はそれぞ
れ後述する弾性部材１５の機能を充分に発揮できるよう
に設定されている。そして、第１図（ａ）に示すように
、ワイヤ１２はボンディング前に切欠きＩ６の対向面１
６ａ、１６ｂに規制されて電極１４に沿った左右方向の
遊びが小さくなり、はぼボンディングの所定位置に位置
決めされる。次いで、第１図（ｂ）に示すように、ボン
ディング用ウェッジ１１が下降して、ワイヤ１２が加圧
面１１ａを介してボンディング用ウェッジ１１に押圧さ
れ、同時にボンディング用ウェッジ１１に超音波振動が
印加されると、ワイヤＩ２が潰されて電極１４に沿って
偏平状に変形する。同時に、弾性部材１５が電極１４Ｑ
こ当接して変形し、切欠き１６の対向面１６ａ、１６ｂ
が左右からワイヤ１２を挟持し、さらに、対向面１６ａ
、１６ｂがワイヤ１２の潰れ変形に対抗する押圧力を加
えてワイヤ１２の変形を妨げるように作用する。すなわ
ち、弾性部材１５ばワイヤ１２の接合時に弾性変形して
ワイヤ１２を挟持するとともにワイヤ１２の変形に対抗
する押圧力を加える機能を有している。そして、本実施
例においては、ボンディング時のワイヤ１２の潰れ変形
幅を小さくして、ワイヤ１２を電極１４にボンディング
することが可能である。なお、弾性部材１５を構成する
素材は上述のゴム素材に限らず、高弾性を有し、ボンデ
ィング時に弾性部材１５が電極１４に当接して変形し、
開放されたときに元の形状に復元するものであればゴム
素材以外のものであっても差し支えない。

次に、作用を説明する。

第１図（ａ）において、ボンディング用ウェッジ１１の
加圧面１１ａに設けられた弾性部材１５の切欠き１６に
ワイヤ１２が挿入され、ワイヤ１２の頭部が加圧面１１
ａに、またワイヤ１２の底部が電極１４に当接した状態
で、ボンディング用ウェッジ１１が下降を開始して加圧
面１１ａを介してワイヤ１２を切欠き１６に押圧し、同
時にボンディング用ウェッジ１１には図示しない超音波
発振子により超音波振動が印加される。なお、このとき
、ワイヤ１２は切欠き１６の対向・面１６ａ、１６ｂに
より電極１４に沿った遊びが規制され、さらに加圧面１
１ａの凹状効果も相まって加圧面１１ａの中央部の所定
ボンディング位置にほぼ位置決めされている。

次いで、ボンディング用ウェッジ１１がワイヤ１２に超
音波振動を伝達しながら下降し、ワイヤ１２は第１図（
ｂ）に示すように、潰されて電極１４に沿って横方向に
変形するが、同時に弾性部材１５が電極１４に当接して
弾性変形し、切欠き１６の対向面１６ａ、１６ｂがワイ
ヤ１２を挟持してワイヤ１２のずれを防止し、このため
ボンディングの位置精度を向上することができる。さら
に、ボンディング用ウェッジ１１の下降に伴い対向面１
６ａ、１６ｂが内方に湾曲してワイヤ１２の漬れ変形を
妨げるように作用し、このためワイヤ１２の潰れ変形幅
が小さな状態でワイヤ１２が電極１４にボンディングさ
れる。そして、ワイヤ１２のボンディング終了後、ボン
ディング用ウェッジ１１は上昇し１、弾性部材１５はそ
の高弾性により第１図（ａ）に示す当初の形状に復元し
、次回のワイヤ１２のボンディングに待機することが可
能である。

このように、本実施例においては、ボンディング用ウェ
ッジ１１の加圧面１１ａに設けられた弾性部材１５の切
欠き１６にワイヤ１２を挿入し、ワイヤ１２のボンディ
ング時に弾性部材１５が変形してワイヤ１２を挟持する
とともにワイヤ１２の変形に対抗する押圧力をワイヤ１
２に加えるようにしている。このため、ボンディング時
のワイヤのずれを防止してボンディングの位置精度を向
上することができ、併せてワイヤ１２の変形幅を小さく
することができ、その結果微細ピッチボンディングを的
確に実施することが可能である。

第２図（ａ）、（ｂ）は弾性部材１５と切欠き１６の他
の態様を示す図であり、第１図（ａ）に示すような対向
面１６ａ、１６ｂがほぼ平行なものに限らず、第２図（
ａ）に示すように、対向面１６ａおよび１６ｂを互いに
傾斜させたり、第２図（ｂ）に示すように、対向面１６
ａおよび１６ｂの突出端に丸味を持たせたりしてワイヤ
１２あるいは電極１４の材質、性状等に対応して弾性部
材１５の機能を確保することが可能である。

〔効果〕

本発明によれば、ウェッジの加工面に設けられた弾性部
材の切欠きにワイヤを挿入し、ワイヤのボンディング時
に弾性部材が変形してワイヤを挟持するとともにワイヤ
の変形に対抗する押圧力を加えているので、ボンディン
グ時にワイヤのずれを防止してボンディングの位置精度
を向上することができ、同時にワイヤの変形幅を小さく
することができる。したがって、本発明の目的とする微
細ピッチボンディングが可能な超音波ワイヤボンディン
グ用ウェッジを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る超音波ワイヤボン
ディング用ウェッジの一実施例を示す図であり、 第１図（ａ）はそのボンディング前の状態を示す正面図
、 第１図（ｂ）はそのボンディング時の状態を示す正面図
、 第２図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る超音波ワイヤボン
ディング用ウェッジにおける弾性部材の他の態様を示す
正面図である。 第３図（ａ）、（ｂ）は従来例を示す図であり、第３図
（ａ）はそのボンディング前の状態を示す正面図、 第３図（ｂ）はそのボンディング時の状態を示す正面図
である。 １１・・・・・・ボンディング用ウェッジ、１１ａ・・
・・・・加圧面、 １２・・・・・・ワイヤ、 １４・・・・−・電極（接合部材） １５・・・・・・弾性部材、 １６・−・−・−切欠き。 代 理 人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ワイヤを接合部材に押圧する加圧面を有し、超音波振
   動が印加されてワイヤを接合部材に沿い変形させながら
   接合部材に接合する超音波ワイヤボンディング用ウェッ
   ジにおいて、前記加圧面にワイヤが挿入される切欠きが
   形成された弾性部材を設け、ワイヤの接合時に、弾性部
   材が変形してワイヤを挟持するとともにワイヤの変形に
   対抗する押圧力を加えるようにしたことを特徴とする超
   音波ワイヤボンディング用ウェッジ。