JPH05251494A - 半導体装置および半導体装置製造用キャピラリー - Google Patents
半導体装置および半導体装置製造用キャピラリーInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、ファインピッチおよび酸化しや
すい表面材料を有するインナーリードに十分な接合強度
で安定して金属ワイヤをステッチボンドできる半導体装
置および半導体装置製造用キャピラリーを得ることを目
的とする。 【構成】 キャピラリーを通じて振動エネルギおよび荷
重を印加して、Ａｇメッキ層３が施されたインナーリー
ド２とＡｕの金属ワイヤ１とがステッチボンドされてい
る。金属ワイヤ１の接合部は、Ａｕ−Ａｇの金属間化合
物４上の平坦部と凹曲面とからなる塑性変形部１１が形
成されている。この平坦部の幅Ｆ1は金属ワイヤ１のワ
イヤ径の１／２以下、５μｍ以上で形成され、凹曲面の
曲率半径ＯＲ1は金属ワイヤ１の２倍以下で形成されて
いる。
すい表面材料を有するインナーリードに十分な接合強度
で安定して金属ワイヤをステッチボンドできる半導体装
置および半導体装置製造用キャピラリーを得ることを目
的とする。 【構成】 キャピラリーを通じて振動エネルギおよび荷
重を印加して、Ａｇメッキ層３が施されたインナーリー
ド２とＡｕの金属ワイヤ１とがステッチボンドされてい
る。金属ワイヤ１の接合部は、Ａｕ−Ａｇの金属間化合
物４上の平坦部と凹曲面とからなる塑性変形部１１が形
成されている。この平坦部の幅Ｆ1は金属ワイヤ１のワ
イヤ径の１／２以下、５μｍ以上で形成され、凹曲面の
曲率半径ＯＲ1は金属ワイヤ１の２倍以下で形成されて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ファインピッチのイ
ンナーリードあるいは酸化しやすい表面材料を有するイ
ンナーリードに金属ワイヤを接合してなる半導体装置お
よびこの半導体装置の接合を実現するキャピラリーに関
するものである。
ンナーリードあるいは酸化しやすい表面材料を有するイ
ンナーリードに金属ワイヤを接合してなる半導体装置お
よびこの半導体装置の接合を実現するキャピラリーに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３および図４はそれぞれ従来の半導体
装置におけるインナーリードと金属ワイヤとの接合状態
を示す断面図および平面図である。図において、１はＡ
ｕもしくはＡｕ合金からなる金属ワイヤ、２はＣｕ合金
もしくはＦｅ−Ｎｉ合金からなるインナーリード、３は
このインナーリード２上に形成されたＡｇメッキ層、４
は金属ワイヤ１がインナーリード２上で塑性変形され、
Ａｇメッキ層３と接合された際に形成されるＡｕ−Ａｇ
の金属間化合物である。１１はインナーリード２との接
合により形成される金属ワイヤ１の塑性変形部であり、
この塑性変形部１１は、曲率半径ＯＲ2の凹曲面１１ａ
と幅Ｆ2の平坦面１１ｂとからなる。
装置におけるインナーリードと金属ワイヤとの接合状態
を示す断面図および平面図である。図において、１はＡ
ｕもしくはＡｕ合金からなる金属ワイヤ、２はＣｕ合金
もしくはＦｅ−Ｎｉ合金からなるインナーリード、３は
このインナーリード２上に形成されたＡｇメッキ層、４
は金属ワイヤ１がインナーリード２上で塑性変形され、
Ａｇメッキ層３と接合された際に形成されるＡｕ−Ａｇ
の金属間化合物である。１１はインナーリード２との接
合により形成される金属ワイヤ１の塑性変形部であり、
この塑性変形部１１は、曲率半径ＯＲ2の凹曲面１１ａ
と幅Ｆ2の平坦面１１ｂとからなる。
【０００３】図５および図６は従来の半導体装置製造用
のキャピラリーの一例を示す側面図および要部拡大断面
図である。図において５はキャピラリーであり、このキ
ャピラリー５は例えば直径Ｄが１．５８５ｍｍ、長さＬ
が１１．１ｍｍで、その先端部が円錐角３０°の円錐形
状に構成されている。５１はキャピラリー５の軸心に金
属ワイヤ１を通すために設けられた穴径Ｈの挿通穴、５
２は金属ボールを塑性変形させるためにキャピラリー５
の先端内周端面に形成されたインナー曲面である円錐台
のインサイドチャンファー、５３は金属ボールまたは金
属ワイヤ１に荷重を印加するためにキャピラリー５の先
端端面に軸に直交して形成された幅Ｆを有する平坦な荷
重面、５４は金属ワイヤ１を塑性変形させるためにキャ
ピラリー５の先端外周端面に形成された曲率半径ＯＲの
アウター凸曲面である。
のキャピラリーの一例を示す側面図および要部拡大断面
図である。図において５はキャピラリーであり、このキ
ャピラリー５は例えば直径Ｄが１．５８５ｍｍ、長さＬ
が１１．１ｍｍで、その先端部が円錐角３０°の円錐形
状に構成されている。５１はキャピラリー５の軸心に金
属ワイヤ１を通すために設けられた穴径Ｈの挿通穴、５
２は金属ボールを塑性変形させるためにキャピラリー５
の先端内周端面に形成されたインナー曲面である円錐台
のインサイドチャンファー、５３は金属ボールまたは金
属ワイヤ１に荷重を印加するためにキャピラリー５の先
端端面に軸に直交して形成された幅Ｆを有する平坦な荷
重面、５４は金属ワイヤ１を塑性変形させるためにキャ
ピラリー５の先端外周端面に形成された曲率半径ＯＲの
アウター凸曲面である。
【０００４】αはキャピラリー５の先端の円錐角、Ｔは
荷重面５３とキャピラリー５の先端側面との交点間の距
離、ＩＣはインサイドチャンファー５２の円錐底面の半
径、ＣＤ＝Ｈ＋２ＩＣである。
荷重面５３とキャピラリー５の先端側面との交点間の距
離、ＩＣはインサイドチャンファー５２の円錐底面の半
径、ＣＤ＝Ｈ＋２ＩＣである。
【０００５】ここで、荷重面５３の幅Ｆ、アウター凸曲
面５４の曲率半径ＯＲが決定すれば、半導体素子のパッ
ド間距離やインナーリード２の平坦面１１ｂの設計寸
法、金属ワイヤ１の直径に対応して、次式からＴ、ＣＤ
を決定している。 （Ｔ−ＣＤ）／２＝Ｆ＋ＯＲ／ｔａｎ｛（９０°＋α／２）／２｝ 従来、キャピラリー５のアウター凸曲面５４の曲率半径
ＯＲは金属ワイヤ１のワイヤ径の２倍以上で、かつ荷重
面５３の幅Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以上で
構成されている。
面５４の曲率半径ＯＲが決定すれば、半導体素子のパッ
ド間距離やインナーリード２の平坦面１１ｂの設計寸
法、金属ワイヤ１の直径に対応して、次式からＴ、ＣＤ
を決定している。 （Ｔ−ＣＤ）／２＝Ｆ＋ＯＲ／ｔａｎ｛（９０°＋α／２）／２｝ 従来、キャピラリー５のアウター凸曲面５４の曲率半径
ＯＲは金属ワイヤ１のワイヤ径の２倍以上で、かつ荷重
面５３の幅Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以上で
構成されている。
【０００６】つぎに、従来の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。まず、金属ワイヤ１をキャピラリー５の
挿通穴５１に通し、金属ワイヤ１の先端を溶融して金属
ボールを形成する。その後、金属ボールを半導体素子基
板の所望の電極（Ａｌ）上に位置させ、キャピラリー５
に所定の荷重および振動（例えば、６０ｋＨｚ）を加え
るとともに、半導体素子基板に熱を加える。金属ワイヤ
１の先端の金属ボールは、キャピラリー５のインサイド
チャンファー５２と荷重面５３とで加圧されて塑性変形
する。また、金属ボールと電極との境界面には、半導体
素子基板に加えられている熱エネルギとキャピラリー５
を介して印加されている振動エネルギとにより、Ａｕ−
Ａｌの金属間化合物が生成され、金属ワイヤ１と電極と
が接合される。
いて説明する。まず、金属ワイヤ１をキャピラリー５の
挿通穴５１に通し、金属ワイヤ１の先端を溶融して金属
ボールを形成する。その後、金属ボールを半導体素子基
板の所望の電極（Ａｌ）上に位置させ、キャピラリー５
に所定の荷重および振動（例えば、６０ｋＨｚ）を加え
るとともに、半導体素子基板に熱を加える。金属ワイヤ
１の先端の金属ボールは、キャピラリー５のインサイド
チャンファー５２と荷重面５３とで加圧されて塑性変形
する。また、金属ボールと電極との境界面には、半導体
素子基板に加えられている熱エネルギとキャピラリー５
を介して印加されている振動エネルギとにより、Ａｕ−
Ａｌの金属間化合物が生成され、金属ワイヤ１と電極と
が接合される。
【０００７】ついで、キャピラリー５をその先端から金
属ワイヤ１を繰り出しながら、リードフレーム上の所望
のインナーリード２まで移動させ、再度キャピラリー５
に所定の荷重および振動（例えば、６０ｋＨｚ）を加え
るとともに、インナーリード２に熱を加える。インナー
リード２上の金属ワイヤ１は、アウター凸曲面５４と荷
重面５３とで加圧されて塑性変形され、金属ワイヤ１と
Ａｇメッキ層３との境界面には、インナーリード２に加
えられている熱エネルギとキャピラリー５を介して印加
されている振動エネルギとにより、図３に示すように、
Ａｕ−Ａｇの金属間化合物４が生成され、金属ワイヤ１
とＡｇメッキ層３とが接合される。
属ワイヤ１を繰り出しながら、リードフレーム上の所望
のインナーリード２まで移動させ、再度キャピラリー５
に所定の荷重および振動（例えば、６０ｋＨｚ）を加え
るとともに、インナーリード２に熱を加える。インナー
リード２上の金属ワイヤ１は、アウター凸曲面５４と荷
重面５３とで加圧されて塑性変形され、金属ワイヤ１と
Ａｇメッキ層３との境界面には、インナーリード２に加
えられている熱エネルギとキャピラリー５を介して印加
されている振動エネルギとにより、図３に示すように、
Ａｕ−Ａｇの金属間化合物４が生成され、金属ワイヤ１
とＡｇメッキ層３とが接合される。
【０００８】このようにして、半導体素子基板上の電極
に金属ワイヤ１の一端がボールボンドされ、リードフレ
ーム上のインナーリード２に金属ワイヤ１の他端がステ
ッチボンドされ、半導体装置が製造される。
に金属ワイヤ１の一端がボールボンドされ、リードフレ
ーム上のインナーリード２に金属ワイヤ１の他端がステ
ッチボンドされ、半導体装置が製造される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように、アウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲが金属
ワイヤ１のワイヤ径の２倍以上、かつ、荷重面５３の幅
Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以上のキャピラリ
ー５を用いてボンディングしているので、インナーリー
ド２上で金属ワイヤ１を多量に塑性変形させることが必
要となり、インナーリード２の幅や表面材料に応じて、
金属ワイヤ１とインナーリード２との接合性が大きく変
化してしまうという課題があった。
上のように、アウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲが金属
ワイヤ１のワイヤ径の２倍以上、かつ、荷重面５３の幅
Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以上のキャピラリ
ー５を用いてボンディングしているので、インナーリー
ド２上で金属ワイヤ１を多量に塑性変形させることが必
要となり、インナーリード２の幅や表面材料に応じて、
金属ワイヤ１とインナーリード２との接合性が大きく変
化してしまうという課題があった。
【００１０】この発明の第１の発明は、上記のような課
題を解決するためになされたもので、ファインピッチの
インナーリード、あるいはＣｕメッキ等が施され酸化し
やすい表面となっている通常ピッチのインナーリードと
金属ワイヤとがインナーリードからはみ出すことなく、
十分強固な接合強度でステッチボンドされた半導体装置
を得ることを目的とする。
題を解決するためになされたもので、ファインピッチの
インナーリード、あるいはＣｕメッキ等が施され酸化し
やすい表面となっている通常ピッチのインナーリードと
金属ワイヤとがインナーリードからはみ出すことなく、
十分強固な接合強度でステッチボンドされた半導体装置
を得ることを目的とする。
【００１１】また、この発明の第２の発明は、ファイン
ピッチのインナーリード、あるいはＣｕメッキ等が施さ
れ酸化しやすい表面の通常ピッチのインナーリードと金
属ワイヤとがインナーリードからはみ出すことなく、十
分強固な接合強度でステッチボンドされた半導体装置を
安定して製造できるキャピラリーを得ることを目的とす
る。
ピッチのインナーリード、あるいはＣｕメッキ等が施さ
れ酸化しやすい表面の通常ピッチのインナーリードと金
属ワイヤとがインナーリードからはみ出すことなく、十
分強固な接合強度でステッチボンドされた半導体装置を
安定して製造できるキャピラリーを得ることを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る半導体装置は、半導体素子基板と、リードフレーム
と、一端が半導体素子基板の電極に接合され、他端がリ
ードフレームのインナーリードに接合された金属ワイヤ
とを備えた半導体装置において、インナーリードとの接
合部における金属ワイヤの塑性変形部が凹曲面と平坦面
とを有し、凹曲面の曲率半径を金属ワイヤの直径の２倍
以下とし、平坦面の幅を金属ワイヤの直径の１／２以
下、５μｍ以上とするものである。
係る半導体装置は、半導体素子基板と、リードフレーム
と、一端が半導体素子基板の電極に接合され、他端がリ
ードフレームのインナーリードに接合された金属ワイヤ
とを備えた半導体装置において、インナーリードとの接
合部における金属ワイヤの塑性変形部が凹曲面と平坦面
とを有し、凹曲面の曲率半径を金属ワイヤの直径の２倍
以下とし、平坦面の幅を金属ワイヤの直径の１／２以
下、５μｍ以上とするものである。
【００１３】また、この発明の第２の発明に係る半導体
装置製造用キャピラリーは、軸心に形成された金属ワイ
ヤの挿通穴と、先端端面に軸心と直交するように形成さ
れた荷重面と、先端内周端面に形成されたインナー曲面
と、先端外周端面に形成されたアウター凸曲面とを備え
た半導体装置製造用キャピラリーにおいて、荷重面の幅
は、金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以上に形成
されるとともに、アウター凸曲面は、金属ワイヤの直径
の２倍以下の曲率半径で形成されているものである。
装置製造用キャピラリーは、軸心に形成された金属ワイ
ヤの挿通穴と、先端端面に軸心と直交するように形成さ
れた荷重面と、先端内周端面に形成されたインナー曲面
と、先端外周端面に形成されたアウター凸曲面とを備え
た半導体装置製造用キャピラリーにおいて、荷重面の幅
は、金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以上に形成
されるとともに、アウター凸曲面は、金属ワイヤの直径
の２倍以下の曲率半径で形成されているものである。
【００１４】
【作用】この発明においては、キャピラリーのアウター
凸曲面の曲率半径が金属ワイヤの直径の２倍以下に形成
され、荷重面の幅が金属ワイヤの直径の１／２以下、５
μｍ以上に形成されているので、金属ワイヤの塑性変形
量が少量となり、キャピラリー下の金属ワイヤのつぶれ
厚を容易に薄くでき、キャピラリーを通じてインナーリ
ードと金属ワイヤとの接合面に印加される振動エネルギ
の伝達効率を高めるように作用し、インナーリードと金
属ワイヤとの接合を強固にする。
凸曲面の曲率半径が金属ワイヤの直径の２倍以下に形成
され、荷重面の幅が金属ワイヤの直径の１／２以下、５
μｍ以上に形成されているので、金属ワイヤの塑性変形
量が少量となり、キャピラリー下の金属ワイヤのつぶれ
厚を容易に薄くでき、キャピラリーを通じてインナーリ
ードと金属ワイヤとの接合面に印加される振動エネルギ
の伝達効率を高めるように作用し、インナーリードと金
属ワイヤとの接合を強固にする。
【００１５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．ＯＲ：３８μｍ、Ｆ：８μｍのキャピラリー
５を作製し、ファインピッチ（リードピッチ：２００μ
ｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッキ）および通常ピ
ッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード幅：２００μ
ｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリード２に対して
直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボンディング
し、金属ワイヤ１とインナーリード２とのステッチボン
ドのボンディング特性を評価し、その結果を表１に示
す。
る。 実施例１．ＯＲ：３８μｍ、Ｆ：８μｍのキャピラリー
５を作製し、ファインピッチ（リードピッチ：２００μ
ｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッキ）および通常ピ
ッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード幅：２００μ
ｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリード２に対して
直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボンディング
し、金属ワイヤ１とインナーリード２とのステッチボン
ドのボンディング特性を評価し、その結果を表１に示
す。
【００１６】実施例２．ＯＲ：３０μｍ、Ｆ：６μｍの
キャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピッ
チ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッキ）
および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード
幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリー
ド２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボ
ンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２とのス
テッチボンドのボンディング特性を評価し、その結果を
表１に示す。
キャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピッ
チ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッキ）
および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード
幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリー
ド２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボ
ンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２とのス
テッチボンドのボンディング特性を評価し、その結果を
表１に示す。
【００１７】実施例３．ＯＲ：５８μｍ、Ｆ：１０μｍ
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
【００１８】比較例１．ＯＲ：６１μｍ、Ｆ：１８μｍ
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
【００１９】比較例２．ＯＲ：６１μｍ、Ｆ：１５μｍ
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
【００２０】比較例３．ＯＲ：９０μｍ、Ｆ：２０μｍ
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍＡｇメッキ）
および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード
幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリー
ド２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボ
ンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２とのス
テッチボンドのボンディング特性を評価し、その結果を
表１に示す。
のキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リードピ
ッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍＡｇメッキ）
および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リード
幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナーリー
ド２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッチボ
ンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２とのス
テッチボンドのボンディング特性を評価し、その結果を
表１に示す。
【００２１】比較例４．ＯＲ：２００μｍ、Ｆ：１５μ
ｍのキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リード
ピッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
ｍのキャピラリー５を作製し、ファインピッチ（リード
ピッチ：２００μｍ、リード幅：１００μｍ、Ａｇメッ
キ）および通常ピッチ（リードピッチ：４００μｍ、リ
ード幅：２００μｍ、Ｃｕメッキ）の２種類のインナー
リード２に対して直径３０μｍの金属ワイヤ１をステッ
チボンディングし、金属ワイヤ１とインナーリード２と
のステッチボンドのボンディング特性を評価し、その結
果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１の結果から、金属ワイヤ１とインナー
リード２とのステッチボンドのボンディング特性につい
て説明する。
リード２とのステッチボンドのボンディング特性につい
て説明する。
【００２４】上記実施例１では、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合部は、図１および図２に示すよう
に、曲率半径ＯＲ1がほぼ３８μｍの凹曲面１１ａ、幅
Ｆ1がほぼ８μｍの平坦面１１ｂを有する塑性変形部１
１を形成しており、ファインピッチのインナーリード２
における金属ワイヤ１のはみ出しもなく、ステッチボン
ドの初期ハガレの発生もなく、良好なボンディング特性
が得られた。このことは、金属ワイヤ１の塑性変形量が
少なく、つぶれ幅が小さく、かつ、キャピラリー５の下
の金属ワイヤ１のつぶれ厚さが薄くなり、金属ワイヤ１
とインナーリード２との間への振動エネルギの伝達効率
が向上し、Ａｕ−Ａｇの金属間化合物４の厚みが厚く形
成されることに起因すると考えられる。
ーリード２との接合部は、図１および図２に示すよう
に、曲率半径ＯＲ1がほぼ３８μｍの凹曲面１１ａ、幅
Ｆ1がほぼ８μｍの平坦面１１ｂを有する塑性変形部１
１を形成しており、ファインピッチのインナーリード２
における金属ワイヤ１のはみ出しもなく、ステッチボン
ドの初期ハガレの発生もなく、良好なボンディング特性
が得られた。このことは、金属ワイヤ１の塑性変形量が
少なく、つぶれ幅が小さく、かつ、キャピラリー５の下
の金属ワイヤ１のつぶれ厚さが薄くなり、金属ワイヤ１
とインナーリード２との間への振動エネルギの伝達効率
が向上し、Ａｕ−Ａｇの金属間化合物４の厚みが厚く形
成されることに起因すると考えられる。
【００２５】上記実施例２では、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ1がほぼ３０μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ1がほぼ６μｍの平坦面１１ｂ
を有する塑性変形部１１を形成しており、上記実施例１
と同様に、ファインピッチのインナーリード２における
金属ワイヤ１のはみ出しもなく、ステッチボンドの初期
ハガレの発生もなく、良好なボンディング特性が得られ
た。
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ1がほぼ３０μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ1がほぼ６μｍの平坦面１１ｂ
を有する塑性変形部１１を形成しており、上記実施例１
と同様に、ファインピッチのインナーリード２における
金属ワイヤ１のはみ出しもなく、ステッチボンドの初期
ハガレの発生もなく、良好なボンディング特性が得られ
た。
【００２６】上記実施例３では、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ1がほぼ５８μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ1がほぼ１０μｍの平坦面１１
ｂを有する塑性変形部１１を形成しており、ファインピ
ッチのインナーリード２における金属ワイヤ１のはみ出
しもなく、ステッチボンドの初期ハガレの発生もなく、
良好なボンディング特性が得られた。
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ1がほぼ５８μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ1がほぼ１０μｍの平坦面１１
ｂを有する塑性変形部１１を形成しており、ファインピ
ッチのインナーリード２における金属ワイヤ１のはみ出
しもなく、ステッチボンドの初期ハガレの発生もなく、
良好なボンディング特性が得られた。
【００２７】一方比較例１では、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ2がほぼ６１μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ2がほぼ１８μｍの平坦面１１
ｂを有する塑性変形部１１を形成しており、通常ピッチ
のインナーリード２に対しては、良好なボンディング特
性が得られた。しかし、ファインピッチのインナーリー
ド２に対しては、キャピラリー５を通じて印加する振動
エネルギを強くするとインナーリード２の共振が起こ
り、振動エネルギを低くするとＡｕ−Ａｇの金属間化合
物４の十分な厚みが得られず、ステッチボンドの初期ハ
ガレが発生し、良好なボンディング特性が得られなかっ
た。
ーリード２との接合部は、曲率半径ＯＲ2がほぼ６１μ
ｍの凹曲面１１ａ、幅Ｆ2がほぼ１８μｍの平坦面１１
ｂを有する塑性変形部１１を形成しており、通常ピッチ
のインナーリード２に対しては、良好なボンディング特
性が得られた。しかし、ファインピッチのインナーリー
ド２に対しては、キャピラリー５を通じて印加する振動
エネルギを強くするとインナーリード２の共振が起こ
り、振動エネルギを低くするとＡｕ−Ａｇの金属間化合
物４の十分な厚みが得られず、ステッチボンドの初期ハ
ガレが発生し、良好なボンディング特性が得られなかっ
た。
【００２８】比較例２では、金属ワイヤ１とインナーリ
ード２との接合部は、曲率半径ＯＲ2がほぼ６１μｍの
凹曲面１１ａ、幅Ｆ2がほぼ１５μｍの平坦面１１ｂを
有する塑性変形部１１を形成しており、通常ピッチのイ
ンナーリード２に対しては、良好なボンディング特性が
得られた。しかし、比較例１と同様に、ファインピッチ
のインナーリード２に対しては、ステッチボンドの初期
ハガレが発生し、良好なボンディング特性が得られなか
った。
ード２との接合部は、曲率半径ＯＲ2がほぼ６１μｍの
凹曲面１１ａ、幅Ｆ2がほぼ１５μｍの平坦面１１ｂを
有する塑性変形部１１を形成しており、通常ピッチのイ
ンナーリード２に対しては、良好なボンディング特性が
得られた。しかし、比較例１と同様に、ファインピッチ
のインナーリード２に対しては、ステッチボンドの初期
ハガレが発生し、良好なボンディング特性が得られなか
った。
【００２９】比較例３、４については、特にキャピラリ
ー５のアウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲが大きく形成
されているので、金属ワイヤ１の塑性変形量が一層多
く、荷重を重くしてもキャピラリー５の下の金属ワイヤ
１のつぶれ厚さが容易に薄くならず、振動エネルギの伝
達効率が低下してしまい、また、ファインピッチのイン
ナーリード２では、振動エネルギを強くすると共振が起
こり、一方、通常ピッチのインナーリード２では、Ｃｕ
メッキ層の酸化膜が厚く形成され、Ａｕ−Ａｇ（Ｃｕ）
の金属間化合物が薄く形成されてしまい、ステッチボン
ドの初期ハガレが発生し、良好なボンディング特性が得
られなかった。
ー５のアウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲが大きく形成
されているので、金属ワイヤ１の塑性変形量が一層多
く、荷重を重くしてもキャピラリー５の下の金属ワイヤ
１のつぶれ厚さが容易に薄くならず、振動エネルギの伝
達効率が低下してしまい、また、ファインピッチのイン
ナーリード２では、振動エネルギを強くすると共振が起
こり、一方、通常ピッチのインナーリード２では、Ｃｕ
メッキ層の酸化膜が厚く形成され、Ａｕ−Ａｇ（Ｃｕ）
の金属間化合物が薄く形成されてしまい、ステッチボン
ドの初期ハガレが発生し、良好なボンディング特性が得
られなかった。
【００３０】このように、実施例１乃至３および比較例
１乃至４の結果から、アウター凸曲面５４の曲率半径Ｏ
Ｒが金属ワイヤ１のワイヤ径の２倍以下で、荷重面５３
の幅Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以下のキャピ
ラリー５を用いて、インナーリード２に金属ワイヤ１を
ステッチボンドすることにより、良好なボンディング特
性の半導体装置を製造することができる。ここで、荷重
面５３の幅Ｆを５μｍ未満とすると、接合する際に、金
属ワイヤ１のつぶし厚が薄くなりすぎて、ワイヤの切断
等の問題が発生してしまい、荷重面５３の幅Ｆは５μｍ
以上あることが望ましい。
１乃至４の結果から、アウター凸曲面５４の曲率半径Ｏ
Ｒが金属ワイヤ１のワイヤ径の２倍以下で、荷重面５３
の幅Ｆが金属ワイヤ１のワイヤ径の１／２以下のキャピ
ラリー５を用いて、インナーリード２に金属ワイヤ１を
ステッチボンドすることにより、良好なボンディング特
性の半導体装置を製造することができる。ここで、荷重
面５３の幅Ｆを５μｍ未満とすると、接合する際に、金
属ワイヤ１のつぶし厚が薄くなりすぎて、ワイヤの切断
等の問題が発生してしまい、荷重面５３の幅Ｆは５μｍ
以上あることが望ましい。
【００３１】また、金属ワイヤ１の接合部における塑性
変形部１１の形状は、キャピラリー５の形状に依存する
ことから、塑性変形部１１が、ワイヤ径の２倍以下の曲
率半径ＯＲ1とする凹曲面１１ａ、ワイヤ径の１／２以
下、５μｍ以上の幅Ｆ1とする平坦面１１ｂを有するよ
うに、金属ワイヤ１とインナーリード２とを接合するこ
とにより、良好なボンディング特性の半導体装置が得ら
れる。
変形部１１の形状は、キャピラリー５の形状に依存する
ことから、塑性変形部１１が、ワイヤ径の２倍以下の曲
率半径ＯＲ1とする凹曲面１１ａ、ワイヤ径の１／２以
下、５μｍ以上の幅Ｆ1とする平坦面１１ｂを有するよ
うに、金属ワイヤ１とインナーリード２とを接合するこ
とにより、良好なボンディング特性の半導体装置が得ら
れる。
【００３２】ついで、上記実施例１、２において、初期
接合不良がなく、十分な接合強度を持ち、安定接合でき
るボンディング条件をファインピッチおよび通常ピッチ
について測定し、その結果をそれぞれ図７および図８に
示す。ここで、加熱温度は、ファインピッチの場合２８
０℃、通常ピッチの場合２００℃としている。
接合不良がなく、十分な接合強度を持ち、安定接合でき
るボンディング条件をファインピッチおよび通常ピッチ
について測定し、その結果をそれぞれ図７および図８に
示す。ここで、加熱温度は、ファインピッチの場合２８
０℃、通常ピッチの場合２００℃としている。
【００３３】図７および図８から、キャピラリー５のア
ウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲ、荷重面５３の幅Ｆが
小さい程（図中、実施例１のキャピラリー５の場合を
Ａ、実施例２のキャピラリーの場合をＢで示す）、安定
接合できるボンディング条件の安定域が広がることがわ
かる。
ウター凸曲面５４の曲率半径ＯＲ、荷重面５３の幅Ｆが
小さい程（図中、実施例１のキャピラリー５の場合を
Ａ、実施例２のキャピラリーの場合をＢで示す）、安定
接合できるボンディング条件の安定域が広がることがわ
かる。
【００３４】これは、アウター凸曲面５４の曲率半径Ｏ
Ｒ、荷重面５３の幅Ｆが小さい程、初期に塑性変形させ
るワイヤ量が少なくなるので、荷重を小さくしても、キ
ャピラリー５の下のつぶれ厚を容易に薄くでき、金属ワ
イヤ１とインナーリード２との接合面への振動エネルギ
の伝達効率が向上し、印加する振動エネルギを小さくし
ても、Ａｕ−Ａｇ（Ｃｕ）の金属間化合物が厚く形成さ
れて接合強度が確保できることに起因する。しかも、金
属ワイヤ１のつぶれ幅も小さくなり、金属ワイヤ１のは
み出しもなくなる。
Ｒ、荷重面５３の幅Ｆが小さい程、初期に塑性変形させ
るワイヤ量が少なくなるので、荷重を小さくしても、キ
ャピラリー５の下のつぶれ厚を容易に薄くでき、金属ワ
イヤ１とインナーリード２との接合面への振動エネルギ
の伝達効率が向上し、印加する振動エネルギを小さくし
ても、Ａｕ−Ａｇ（Ｃｕ）の金属間化合物が厚く形成さ
れて接合強度が確保できることに起因する。しかも、金
属ワイヤ１のつぶれ幅も小さくなり、金属ワイヤ１のは
み出しもなくなる。
【００３５】ここで、キャピラリー５を通じて印加され
る振動エネルギにより共振するファインピッチのインナ
ーリード２に対しては、印加する振動エネルギを低く
し、インナーリード２の共振を抑えて接合でき、十分な
接合強度で安定してボンディングすることができる。
る振動エネルギにより共振するファインピッチのインナ
ーリード２に対しては、印加する振動エネルギを低く
し、インナーリード２の共振を抑えて接合でき、十分な
接合強度で安定してボンディングすることができる。
【００３６】また、通常ピッチのインナーリード２で
は、キャピラリー５を通じて印加される振動エネルギに
より共振することはないが、加熱によりＣｕメッキ層の
酸化膜はＡｇメッキ層に比べて厚く形成されてしまい、
そこでＣｕの新生面を出現させて、Ａｕ−Ｃｕの金属間
化合物を生成させてる必要があり、また半導体素子とリ
ードフレームとをエポキシ樹脂で接着しているので、加
熱によるエポキシ樹脂の劣化を抑制する必要がある。し
かし、塑性変形させるワイヤ量が少なく、キャピラリー
５の下のつぶれ厚を容易に薄くでき、金属ワイヤ１とイ
ンナーリード２との接合面への振動エネルギの伝達効率
が向上しているので、Ｃｕメッキ層の酸化膜厚を薄くす
るように加熱温度を低くしても、十分な接合強度で安定
してボンディングすることができ、さらにエポキシ樹脂
の劣化を抑えることができる。
は、キャピラリー５を通じて印加される振動エネルギに
より共振することはないが、加熱によりＣｕメッキ層の
酸化膜はＡｇメッキ層に比べて厚く形成されてしまい、
そこでＣｕの新生面を出現させて、Ａｕ−Ｃｕの金属間
化合物を生成させてる必要があり、また半導体素子とリ
ードフレームとをエポキシ樹脂で接着しているので、加
熱によるエポキシ樹脂の劣化を抑制する必要がある。し
かし、塑性変形させるワイヤ量が少なく、キャピラリー
５の下のつぶれ厚を容易に薄くでき、金属ワイヤ１とイ
ンナーリード２との接合面への振動エネルギの伝達効率
が向上しているので、Ｃｕメッキ層の酸化膜厚を薄くす
るように加熱温度を低くしても、十分な接合強度で安定
してボンディングすることができ、さらにエポキシ樹脂
の劣化を抑えることができる。
【００３７】このように、ボンディング条件の安定域を
広範囲とすることができるので、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合作業性が向上するとともに、十分な
接合強度で安定して半導体装置を製造することができ
る。
広範囲とすることができるので、金属ワイヤ１とインナ
ーリード２との接合作業性が向上するとともに、十分な
接合強度で安定して半導体装置を製造することができ
る。
【００３８】ここで、キャピラリー５のアウター凸曲面
５４の曲率半径ＯＲと荷重面５３の幅Ｆから、（Ｔ−Ｃ
Ｄ）／２＝Ｆ＋ＯＲ／ｔａｎ｛（９０°＋α／２）／
２｝の関係式の基づいてＴ、ＣＤを決定し、インサイド
チャンファー５２を形成してキャピラリー５を作製する
ことができる。
５４の曲率半径ＯＲと荷重面５３の幅Ｆから、（Ｔ−Ｃ
Ｄ）／２＝Ｆ＋ＯＲ／ｔａｎ｛（９０°＋α／２）／
２｝の関係式の基づいてＴ、ＣＤを決定し、インサイド
チャンファー５２を形成してキャピラリー５を作製する
ことができる。
【００３９】なお、上記各実施例では、金属ワイヤ１と
してＡｕを主成分としたワイヤを用いて説明している
が、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば
Ｃｕを主成分としたワイヤを用いてもよい。
してＡｕを主成分としたワイヤを用いて説明している
が、この発明はこれに限定されるものではなく、例えば
Ｃｕを主成分としたワイヤを用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４１】この発明の第１の発明によれば、インナー
リードとの接合部における金属ワイヤの塑性変形部が凹
曲面と平坦面とを有し、凹曲面の曲率半径を金属ワイヤ
の直径の２倍以下とし、平坦面の幅を金属ワイヤの直径
の１／２以下、５μｍ以上としているので、十分強固な
接合強度でステッチボンドされた半導体装置が得られ
る。
リードとの接合部における金属ワイヤの塑性変形部が凹
曲面と平坦面とを有し、凹曲面の曲率半径を金属ワイヤ
の直径の２倍以下とし、平坦面の幅を金属ワイヤの直径
の１／２以下、５μｍ以上としているので、十分強固な
接合強度でステッチボンドされた半導体装置が得られ
る。
【００４２】また、この発明の第２の発明によれば、荷
重面の幅を、金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以
上に形成し、アウター凸曲面を、金属ワイヤの直径の２
倍以下の曲率半径で形成してキャピラリーを作製してい
るので、十分強固な接合強度でステッチボンドされた半
導体装置を安定して製造することができる。
重面の幅を、金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以
上に形成し、アウター凸曲面を、金属ワイヤの直径の２
倍以下の曲率半径で形成してキャピラリーを作製してい
るので、十分強固な接合強度でステッチボンドされた半
導体装置を安定して製造することができる。
【図１】この発明の一実施例を示す半導体装置における
インナーリードと金属ワイヤとの接合状態の断面図であ
る。
インナーリードと金属ワイヤとの接合状態の断面図であ
る。
【図２】この発明の一実施例を示す半導体装置における
インナーリードと金属ワイヤとの接合状態の平面図であ
る。
インナーリードと金属ワイヤとの接合状態の平面図であ
る。
【図３】従来の半導体装置におけるインナーリードと金
属ワイヤとの接合状態を示す断面図である。
属ワイヤとの接合状態を示す断面図である。
【図４】従来の半導体装置におけるインナーリードと金
属ワイヤとの接合状態を示す平面図である。
属ワイヤとの接合状態を示す平面図である。
【図５】従来の半導体装置製造用キャピラリーの一例を
示す側面図である。
示す側面図である。
【図６】従来の半導体装置製造用キャピラリーの要部拡
大断面図である。
大断面図である。
【図７】ファインピッチのインナーリードと金属ワイヤ
との接合部のボンディング特性における荷重と振動エネ
ルギとの関係を表すグラフである。
との接合部のボンディング特性における荷重と振動エネ
ルギとの関係を表すグラフである。
【図８】通常ピッチのインナーリードと金属ワイヤとの
接合部のボンディング特性における荷重と振動エネルギ
との関係を表すグラフである。
接合部のボンディング特性における荷重と振動エネルギ
との関係を表すグラフである。
１ 金属ワイヤ ２ インナーリード ５ キャピラリー １１ 塑性変形部 １１ａ 凹曲面 １１ｂ 平坦面 ５１ 挿通穴 ５２ インサイドチャンファー（インナー曲面） ５３ 荷重面 ５４ アウター凸曲面
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体素子基板と、リードフレームと、
一端が前記半導体素子基板の電極に接合され、他端が前
記リードフレームのインナーリードに接合された金属ワ
イヤとを備えた半導体装置において、前記インナーリー
ドとの接合部における前記金属ワイヤの塑性変形部が凹
曲面と平坦面とを有し、前記凹曲面の曲率半径を前記金
属ワイヤの直径の２倍以下とし、前記平坦面の幅を前記
金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以上としたこと
を特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 軸心に形成された金属ワイヤの挿通穴
と、先端端面に前記軸心と直交するように形成された荷
重面と、先端内周端面に形成されたインナー曲面と、先
端外周端面に形成されたアウター凸曲面とを備えた半導
体装置製造用キャピラリーにおいて、前記荷重面の幅
は、前記金属ワイヤの直径の１／２以下、５μｍ以上に
形成されるとともに、前記アウター凸曲面は、前記金属
ワイヤの直径の２倍以下の曲率半径で形成されているこ
とを特徴とする半導体装置製造用キャピラリー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4050492A JP2980447B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 半導体装置および半導体装置製造用キャピラリー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4050492A JP2980447B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 半導体装置および半導体装置製造用キャピラリー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251494A true JPH05251494A (ja) | 1993-09-28 |
| JP2980447B2 JP2980447B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=12860429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4050492A Expired - Lifetime JP2980447B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 半導体装置および半導体装置製造用キャピラリー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980447B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156100A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Kyocera Corp | アルミニウム線用超音波接合治具 |
| GB2362510B (en) * | 1999-12-20 | 2003-07-02 | Lucent Technologies Inc | Wire bonding method for copper interconnects in semiconductor devices |
| KR20110027608A (ko) * | 2009-09-09 | 2011-03-16 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치 |
| JP2011249724A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2024028421A (ja) * | 2019-08-30 | 2024-03-04 | Ｉ－Ｐｅｘ株式会社 | 電気コネクタ |
-
1992
- 1992-03-09 JP JP4050492A patent/JP2980447B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001156100A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Kyocera Corp | アルミニウム線用超音波接合治具 |
| GB2362510B (en) * | 1999-12-20 | 2003-07-02 | Lucent Technologies Inc | Wire bonding method for copper interconnects in semiconductor devices |
| US6790757B1 (en) | 1999-12-20 | 2004-09-14 | Agere Systems Inc. | Wire bonding method for copper interconnects in semiconductor devices |
| KR20110027608A (ko) * | 2009-09-09 | 2011-03-16 | 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치 |
| JP2011249724A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2024028421A (ja) * | 2019-08-30 | 2024-03-04 | Ｉ－Ｐｅｘ株式会社 | 電気コネクタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2980447B2 (ja) | 1999-11-22 |
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