JPH0530059B2 - - Google Patents
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- JPH0530059B2 JPH0530059B2 JP59239487A JP23948784A JPH0530059B2 JP H0530059 B2 JPH0530059 B2 JP H0530059B2 JP 59239487 A JP59239487 A JP 59239487A JP 23948784 A JP23948784 A JP 23948784A JP H0530059 B2 JPH0530059 B2 JP H0530059B2
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- bonding
- capillary
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- noble metal
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- H10W72/551—Materials of bond wires
- 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〕
この発明は非貴金属ワイヤボンデイング方法に
関する。
関する。
半導体工業の急速な発展にともない工程の自動
化が実行されているが、そのうちワイヤボンデイ
ングはまさにその主流となつている。この現在実
用されているワイヤボンデイング装置は金線を用
いたものが主流であるが、大量生産になると、金
線の価格がコストに大きく影響する。そのため金
代替ワイヤの開発が古くから行なわれている。し
かし、金線のような接合性のよい金代替ワイヤ用
の高速ワイヤボンダはまだ開発されていないのが
現状である。これは、ボール形成時の雰囲気、ボ
ンデイング時の雰囲気が問題であるとして、これ
らの雰囲気を還元性ガス或いは不活性ガス雰囲気
にするなどの提案が多数なされている例えば特開
昭54−160540号、特開昭55−123198号、実開昭55
−74044号、特開昭50−140062号、特開昭57−
169918号、特開昭58−199563号、特開昭57−
13747号などに開示されている通りである。
化が実行されているが、そのうちワイヤボンデイ
ングはまさにその主流となつている。この現在実
用されているワイヤボンデイング装置は金線を用
いたものが主流であるが、大量生産になると、金
線の価格がコストに大きく影響する。そのため金
代替ワイヤの開発が古くから行なわれている。し
かし、金線のような接合性のよい金代替ワイヤ用
の高速ワイヤボンダはまだ開発されていないのが
現状である。これは、ボール形成時の雰囲気、ボ
ンデイング時の雰囲気が問題であるとして、これ
らの雰囲気を還元性ガス或いは不活性ガス雰囲気
にするなどの提案が多数なされている例えば特開
昭54−160540号、特開昭55−123198号、実開昭55
−74044号、特開昭50−140062号、特開昭57−
169918号、特開昭58−199563号、特開昭57−
13747号などに開示されている通りである。
しかしながら、上記のような技術を用いて非貴
金属ワイヤをボンデイングしても安定して接合が
得られず、歩留り、信頼性などが悪く実用的でな
い。特に非貴金属ワイヤとして銅（Cu）ワイヤ
を用いたボンデイングの場合、被接合物例えばリ
ードフレームや半導体素子のボンデイング部をヒ
ータステージ上に載置して例えば150℃〜350℃程
度の加熱状態で加圧し、超音波ワイヤボンデイン
グする必要があるため、この熱の上昇気流中即ち
この温度雰囲気にCuワイヤが晒されると酸化反
応の大きいCuワイヤ表面はたちまち酸化され、
これがボール形成性及び接合性を低下させる原因
と判つた。上記ヒータによる高熱の影響はキヤピ
ラリ内やさらにクランパ側でも反応する場合があ
る。従つて酸化したワイヤがキヤピラリー先端に
導びかれ、ここで電気トーチにより放電させても
酸化したワイヤの場合には不活性又は還元性ガス
雰囲気中で放電時ワイヤ先端が溶融しにくく、ボ
ール形成性が著しく牴下しボンデイング不良とな
ることが判つた。さらに2ndボンデイングでウエ
ツジボンデイングを実行しても、ワイヤ表面が酸
化していると、被接合面例えばリードフームの銀
メツキ面との接合強度が小さいという問題があつ
た。
金属ワイヤをボンデイングしても安定して接合が
得られず、歩留り、信頼性などが悪く実用的でな
い。特に非貴金属ワイヤとして銅（Cu）ワイヤ
を用いたボンデイングの場合、被接合物例えばリ
ードフレームや半導体素子のボンデイング部をヒ
ータステージ上に載置して例えば150℃〜350℃程
度の加熱状態で加圧し、超音波ワイヤボンデイン
グする必要があるため、この熱の上昇気流中即ち
この温度雰囲気にCuワイヤが晒されると酸化反
応の大きいCuワイヤ表面はたちまち酸化され、
これがボール形成性及び接合性を低下させる原因
と判つた。上記ヒータによる高熱の影響はキヤピ
ラリ内やさらにクランパ側でも反応する場合があ
る。従つて酸化したワイヤがキヤピラリー先端に
導びかれ、ここで電気トーチにより放電させても
酸化したワイヤの場合には不活性又は還元性ガス
雰囲気中で放電時ワイヤ先端が溶融しにくく、ボ
ール形成性が著しく牴下しボンデイング不良とな
ることが判つた。さらに2ndボンデイングでウエ
ツジボンデイングを実行しても、ワイヤ表面が酸
化していると、被接合面例えばリードフームの銀
メツキ面との接合強度が小さいという問題があつ
た。
この発明は上記点に鑑みなされたもので、非貴
金属ワイヤにより良好な信頼性あるボンデイング
が得られる非貴金属ワイヤボンデイング方法を提
供するものである。
金属ワイヤにより良好な信頼性あるボンデイング
が得られる非貴金属ワイヤボンデイング方法を提
供するものである。
すなわち、本願発明は、スプールに巻装された
非貴金属ワイヤをボンデイングツール中に挿通さ
せ、このボンデイングツールを通過したワイヤを
被ボンデイング位置にボンデイングするに際し、
上記非貴金属ワイヤに還元作用を施した後ボンデ
イングすることを特徴とする非貴金属ワイヤボン
デイング方法を得るものである。
非貴金属ワイヤをボンデイングツール中に挿通さ
せ、このボンデイングツールを通過したワイヤを
被ボンデイング位置にボンデイングするに際し、
上記非貴金属ワイヤに還元作用を施した後ボンデ
イングすることを特徴とする非貴金属ワイヤボン
デイング方法を得るものである。
次に本発明方法の実施例を図面を参照して説明
する。非貴金属（卑金属）ワイヤ例えばCu，Al，
およびこれらの合金などのうちCuワイヤを用い
たワイヤボンデイングについて説明する。
する。非貴金属（卑金属）ワイヤ例えばCu，Al，
およびこれらの合金などのうちCuワイヤを用い
たワイヤボンデイングについて説明する。
Cuワイヤ１の走行路のボンデイングツール例
えばキヤピラリ２内にワイヤ１が滞在している時
にCuワイヤ１の少なくとも表面を還元したCuワ
イヤ１の先端に金属球３を作り、この金属球３を
ボンデイング部例えばICのボンデイングパツド
４にボールボンデイングする場合の実施例を説明
する。
えばキヤピラリ２内にワイヤ１が滞在している時
にCuワイヤ１の少なくとも表面を還元したCuワ
イヤ１の先端に金属球３を作り、この金属球３を
ボンデイング部例えばICのボンデイングパツド
４にボールボンデイングする場合の実施例を説明
する。
すなわち、スプール（図示せず）に巻装された
Cuワイヤ１はクランパ５を介してキヤピラリ２
に挿通される。このキヤピラリ２には、このキヤ
ピラリ２内にCuワイヤ１が滞在している期間中
又は所定期間、Cuワイヤ１の少なくとも表面を
還元するように構成されている。例えばキヤピラ
リ２のCuワイヤ１の入口側には、還元ガス例え
ば高温に加熱された水素混合ガスをキヤピラリ１
内に導入するためのノズル６が結合され、このノ
ズル６の側壁には上記還元ガスを予め定めた流量
キヤピラリ１に導入する如く入口管７が結合され
ている。即ち、この入口管７から供給した還元ガ
スがノズル６を介してキヤピラリ２に導入し、キ
ヤピラリ２の先端から適宜導出される如く構成さ
れている。この導出されるガスは勢いよく下方に
流出されると、そのガスが金属球３を形成する後
述するシールド雰囲気１３をこわす。従つてキヤ
ピラリ２の先端からガスが殆んど流出しない程度
の充満状態雰囲気となるように入口管２からの流
量を抑える必要がある。
Cuワイヤ１はクランパ５を介してキヤピラリ２
に挿通される。このキヤピラリ２には、このキヤ
ピラリ２内にCuワイヤ１が滞在している期間中
又は所定期間、Cuワイヤ１の少なくとも表面を
還元するように構成されている。例えばキヤピラ
リ２のCuワイヤ１の入口側には、還元ガス例え
ば高温に加熱された水素混合ガスをキヤピラリ１
内に導入するためのノズル６が結合され、このノ
ズル６の側壁には上記還元ガスを予め定めた流量
キヤピラリ１に導入する如く入口管７が結合され
ている。即ち、この入口管７から供給した還元ガ
スがノズル６を介してキヤピラリ２に導入し、キ
ヤピラリ２の先端から適宜導出される如く構成さ
れている。この導出されるガスは勢いよく下方に
流出されると、そのガスが金属球３を形成する後
述するシールド雰囲気１３をこわす。従つてキヤ
ピラリ２の先端からガスが殆んど流出しない程度
の充満状態雰囲気となるように入口管２からの流
量を抑える必要がある。
上記水素混合ガスは例えば水素濃度10％を含む
アルゴン（Ar）混合ガスを温度例えば300℃に加
熱したガスを用いる。この高温ガスはキヤピラリ
２内で形成されればよく、例えば入口管７から常
温のガスを供給し、キヤピラリ２を加熱して、こ
のキヤピラリ２の温度によりキヤピラリ２内の還
元性ガスを高温にする方法でもよい。キヤピラリ
１に供給する還元性ガスはキヤピラリ１の先端か
ら流出してボール形成部およびボンデイング部に
空気が流入しないように還元性ガスの流量やキヤ
ピラリ２の先端構造を構成するとよい。さらにワ
イヤボンデイング時、キヤピラリ２内をCuワイ
ヤ１が出たり入つたりするが、そのCuワイヤの
進退運動により、キヤピラリ２先端の細い穴から
空気が入り込まないように還元ガスを供給する。
キヤピラリ２の先端から突出したCuワイヤ１の
先端近傍に金属球３を形成するための電気トーチ
のトーチ棒８が設置され、このトーチ棒８は周知
のように金属球３をCuワイヤ１の先端に形成す
る時、Cuワイヤ１の先端近傍に位置するように
予め記憶されたプログラムで操作される。この金
属球３を形成する雰囲気特にキヤピラリ下端から
Cuワイヤ１先端までの雰囲気を不活性ガス、還
元性ガス、の少なくとも一方の雰囲気にするよう
にノズル９が設けられる。この雰囲気は、完全に
シールドガスで大気と遮断されるが、空気を巻き
込むと球形の金属球３ができにくくなり、表面が
酸化され、接合性が著るしく低下する。シールド
ガスは勢いよく流出するとスパークさせても金属
球３が形成できなくなるため最適（流量）範囲が
ある。さらにボンデイングパツド４をボンデイン
グ時温度例えば150℃乃至350℃程度に保持する如
くヒータステージ１０上にリードフレーム１１に
固定されたIC１２が設けられる。即ち、Cuワイ
ヤ１はキヤピラリ２内で少なくとも表面が還元さ
れて、活性な表面を有するCuワイヤがキヤピラ
リ１の先端を突出し、この位置でトーチ棒８が
Cuワイヤ１先端に誘導され、高圧パルスが印加
され、トーチ棒８とCuワイヤ１の先端との間で
放電し、金属球３が形成される。この雰囲気は上
記したようにノズル９からの不活性ガスの雰囲気
に保持され、良好な金属球３が形成され、この状
態でボンデイングパツド４上に金属球３がボンデ
イングされる。この金属球３は表面が酸化されて
ないので良好なボンデイングが安定して得られ
る。この金属球３のボンデイング後リードフーム
１１の予め定められたボンデイング位置に2ndボ
ンデイングを実行する。この場合もキヤピラリ２
で還元されて活性化されたCuワイヤ１を用いて
不活性ガス雰囲気中でウエツジボンデイングする
ため、このボンデイングも良好なボンデイングが
安定して得られる。
アルゴン（Ar）混合ガスを温度例えば300℃に加
熱したガスを用いる。この高温ガスはキヤピラリ
２内で形成されればよく、例えば入口管７から常
温のガスを供給し、キヤピラリ２を加熱して、こ
のキヤピラリ２の温度によりキヤピラリ２内の還
元性ガスを高温にする方法でもよい。キヤピラリ
１に供給する還元性ガスはキヤピラリ１の先端か
ら流出してボール形成部およびボンデイング部に
空気が流入しないように還元性ガスの流量やキヤ
ピラリ２の先端構造を構成するとよい。さらにワ
イヤボンデイング時、キヤピラリ２内をCuワイ
ヤ１が出たり入つたりするが、そのCuワイヤの
進退運動により、キヤピラリ２先端の細い穴から
空気が入り込まないように還元ガスを供給する。
キヤピラリ２の先端から突出したCuワイヤ１の
先端近傍に金属球３を形成するための電気トーチ
のトーチ棒８が設置され、このトーチ棒８は周知
のように金属球３をCuワイヤ１の先端に形成す
る時、Cuワイヤ１の先端近傍に位置するように
予め記憶されたプログラムで操作される。この金
属球３を形成する雰囲気特にキヤピラリ下端から
Cuワイヤ１先端までの雰囲気を不活性ガス、還
元性ガス、の少なくとも一方の雰囲気にするよう
にノズル９が設けられる。この雰囲気は、完全に
シールドガスで大気と遮断されるが、空気を巻き
込むと球形の金属球３ができにくくなり、表面が
酸化され、接合性が著るしく低下する。シールド
ガスは勢いよく流出するとスパークさせても金属
球３が形成できなくなるため最適（流量）範囲が
ある。さらにボンデイングパツド４をボンデイン
グ時温度例えば150℃乃至350℃程度に保持する如
くヒータステージ１０上にリードフレーム１１に
固定されたIC１２が設けられる。即ち、Cuワイ
ヤ１はキヤピラリ２内で少なくとも表面が還元さ
れて、活性な表面を有するCuワイヤがキヤピラ
リ１の先端を突出し、この位置でトーチ棒８が
Cuワイヤ１先端に誘導され、高圧パルスが印加
され、トーチ棒８とCuワイヤ１の先端との間で
放電し、金属球３が形成される。この雰囲気は上
記したようにノズル９からの不活性ガスの雰囲気
に保持され、良好な金属球３が形成され、この状
態でボンデイングパツド４上に金属球３がボンデ
イングされる。この金属球３は表面が酸化されて
ないので良好なボンデイングが安定して得られ
る。この金属球３のボンデイング後リードフーム
１１の予め定められたボンデイング位置に2ndボ
ンデイングを実行する。この場合もキヤピラリ２
で還元されて活性化されたCuワイヤ１を用いて
不活性ガス雰囲気中でウエツジボンデイングする
ため、このボンデイングも良好なボンデイングが
安定して得られる。
上記実施例では非貴金属ワイヤの還元をボンデ
イングツールで行つた例について説明したが、ワ
イヤ走行路であれば、クランパを含む位置にも還
元雰囲気を形成しても同様な効果が得られる。又
ワイヤ先端にボールを形成しない非貴金属ワイヤ
のウエツジボンデイングについても良好な効果が
得られる。
イングツールで行つた例について説明したが、ワ
イヤ走行路であれば、クランパを含む位置にも還
元雰囲気を形成しても同様な効果が得られる。又
ワイヤ先端にボールを形成しない非貴金属ワイヤ
のウエツジボンデイングについても良好な効果が
得られる。
さらに、上記実施例ではCuワイヤについて説
明したが、非貴金属ワイヤであればCuを含む合
金ワイヤ、Alワイヤ、Alを含む合金ワイヤなど
何れのワイヤボンデイングに適用してもよい。
明したが、非貴金属ワイヤであればCuを含む合
金ワイヤ、Alワイヤ、Alを含む合金ワイヤなど
何れのワイヤボンデイングに適用してもよい。
以上説明したように本発明方法によれば非貴金
属ワイヤに還元作用を施した後金属球を形成する
ボンデイング方法を得ることができるので、良好
な金属球を形成することができると共に還元され
たワイヤ表面をボンデイングするので、安定して
強固なボールボンデイングウエツジボンデイング
を得ることができる。
属ワイヤに還元作用を施した後金属球を形成する
ボンデイング方法を得ることができるので、良好
な金属球を形成することができると共に還元され
たワイヤ表面をボンデイングするので、安定して
強固なボールボンデイングウエツジボンデイング
を得ることができる。
第１図は本発明方法の実施例を説明するための
図、第２図は第１図のキヤピラリ部を拡大して示
めす説明図である。 １……非貴金属ワイヤ、２……キヤピラリ、３
……金属球、６，９……ノズル、７……入口管、
８……トーチ棒。
図、第２図は第１図のキヤピラリ部を拡大して示
めす説明図である。 １……非貴金属ワイヤ、２……キヤピラリ、３
……金属球、６，９……ノズル、７……入口管、
８……トーチ棒。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ スプールに巻装された非貴金属ワイヤをボン
デイングツール中に挿通させ、このボンデイング
ツールを通過したワイヤを被ボンデイング位置に
ボンデイングするに際し、上記非貴金属ワイヤに
還元作用を施した後ボンデイングすることを特徴
とする非貴金属ワイヤボンデイング方法。 ２ 上記非貴金属ワイヤに還元作用を施す手段
は、上記非貴金属ワイヤの走行路に形成される加
熱された還元性ガス雰囲気であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の非貴金属ワイヤボ
ンデイング方法。 ３ 上記非貴金属ワイヤに還元作用を施す手段
は、上記ボンデイングツール内を上記非貴金属ワ
イヤが走行中に行うものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の非貴金属ワイヤボン
デイング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239487A JPS61119052A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 非貴金属ワイヤボンデイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239487A JPS61119052A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 非貴金属ワイヤボンデイング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119052A JPS61119052A (ja) | 1986-06-06 |
| JPH0530059B2 true JPH0530059B2 (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=17045506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239487A Granted JPS61119052A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 非貴金属ワイヤボンデイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119052A (ja) |
Families Citing this family (1)
| 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 |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP59239487A patent/JPS61119052A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61119052A (ja) | 1986-06-06 |
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