JPH0689928A - ワイヤボンディングにおけるボール圧着方法 - Google Patents

ワイヤボンディングにおけるボール圧着方法

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JPH0689928A
JPH0689928A JP4265399A JP26539992A JPH0689928A JP H0689928 A JPH0689928 A JP H0689928A JP 4265399 A JP4265399 A JP 4265399A JP 26539992 A JP26539992 A JP 26539992A JP H0689928 A JPH0689928 A JP H0689928A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボール圧着径および密着強度のバラツキを小
さくできるワイヤボンディングにおけるボール圧着方法
を提供する。 【構成】 半導体チップ上の接続電極とインナリードと
をワイヤにて接続するワイヤボンディングにおいて、ま
ずボンディングツールから突出したワイヤの先端にボー
ルを形成する。次いでボンディングツールを所定速度で
降下させるとともに、そのボンディングツールに第1の
ボンディング荷重G1を加えてボールを接続電極または
インナリードに圧接する。続いてボンディングツールに
第1のボンディング荷重G1よりも小さい第2のボンデ
ィング荷重G2を加えてボールを接続電極またはインナ
リードに圧着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップ上の接続
電極とインナリードとをワイヤにて接続するワイヤボン
ディングに係わり、特に、ワイヤの先端に形成されるボ
ールを接続電極またはインナリードに圧着するためのワ
イヤボンディングにおけるボール圧着方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の組立工程の中には、半導体
チップ上の接続電極と、外部引き出し用として半導体チ
ップの周辺に配置されるインナリードとをワイヤにて接
続する、いわゆるワイヤボンディング工程と呼ばれるも
のがある。
【0003】このワイヤボンディング工程では、まずボ
ンディングツールから突出したワイヤの先端に放電エネ
ルギーによってボールを形成する。次に、ボンディング
ツールを高速で降下させ、サーチレベルに達すると同時
に低速(サーチスピード)に切り換えてボンディングツ
ールの先端を静かに半導体チップ上に着地させる。この
時、ボンディングツールには所定のボンディング荷重
(通常は50〜60gf)が加えられており、このボン
ディング荷重を一定に保持したまま上記ボールは接続電
極に圧接される。さらにボールと接続電極の接合部分に
は超音波や熱またはその両方が与えられ、これによって
ボールが接続電極に圧着される。以上述べたように従来
は、ワイヤ先端に形成したボールを一定のボンディング
荷重をもって接続電極に圧着していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来方法
においては、上記ボンディング荷重だけでワイヤの先端
に形成したボールを十分に押しつぶすことができず、そ
の後、超音波や熱を与えながらさらにボールを押しつぶ
すことになるため、これによって形成されるボールの圧
着径や、接続電極との密着強度に大きなバラツキが生じ
るといった問題があった。このような理由から従来で
は、端子数の増加に伴う接続電極の縮小化がきわめて困
難になり、また同時に半導体装置としての電気的信頼性
の低下を招いていた。
【0005】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、ボール圧着径および密着強度のバラツキを
小さくできるワイヤボンディングにおけるボール圧着方
法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、半導体チップ上の接続電
極とその半導体チップの周辺に配置されたインナリード
とをワイヤにて接続するワイヤボンディングにおいて、
まずボンディングツールから突出したワイヤの先端にボ
ールを形成し、次いでボンディングツールを所定速度で
降下させるとともに、そのボンディングツールに第1の
ボンディング荷重を加えて上記ボールを接続電極または
インナリードに圧接し、続いてボンディングツールに第
1のボンディング荷重よりも小さい第2のボンディング
荷重を加えてボールを接続電極またはインナリードに圧
着するようにしたワイヤボンディングにおけるボール圧
着方法である。
【0007】
【作用】本発明のワイヤボンディングにおけるボール圧
着方法においては、第1のボンディング荷重をボンディ
ングツールに加えてワイヤ先端に形成したボールを接続
電極またはインナリードに圧接し、続いて上記第1のボ
ンディング荷重よりも小さい第2のボンディング荷重を
ボンディングツールに加えてボールを接続電極またはイ
ンナリードに圧着することにより、ボールは十分に押し
つぶされた状態で接続電極またはインナリードに圧着さ
れるようになるため、これによってボール圧着径および
密着強度のバラツキを小さくすることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明のワイヤボンディングにおけ
るボール圧着方法を説明するための図であり、図2およ
び図3はワイヤボンディングの工程説明図である。本実
施例においては、ワイヤボンディングの工程を順に述べ
ながらボール圧着方法についての説明を加える。
【0009】まず第1の工程では、図2(a)に示すよ
うに半導体チップ1の上方に所定の距離を隔てて配置さ
れたボンディングツール、すなわちキャピラリ2の先端
に極細のワイヤ3を繰り出す。次いで、ボール形成用の
装置例えば電気トーチの放電エネルギーによって、キャ
ピラリ2から突出したワイヤ3の先端に所定の大きさの
ボール3aを形成する。
【0010】次に第2の工程では、図2(b)に示すよ
うにキャピラリ3を高速で降下させていき、半導体チッ
プ1を基準としたキャピラリ2の高さがサーチレベルH
(通常50〜200μm)に達すると同時にキャピラリ
2の降下速度を高速から低速に切り換える。キャピラリ
2の降下速度が高速から低速に切り換わるまではキャピ
ラリ2自体にかなり大きな荷重(例えば200〜300
gf)が加えられており、降下速度が低速に切り換わっ
た時点で第1のボンディング荷重(例えば100〜12
0gf)がキャピラリ2に加えられる。このようにすれ
ば降下速度の切り換わりに伴うキャピラリ2の振動が抑
えられる。
【0011】続いて第3の工程では、図3(a)に示す
ようにキャピラリ2を低速で降下させながら静かにキャ
ピラリ2の先端を半導体チップ1上に着地させ、同時
に、上記第1のボンディング荷重をもってワイヤ3先端
のボール3aを半導体チップ1上の図示せぬ接続電極に
圧接する。本実施例では、第1のボンディング荷重(例
えば100〜120gf)が通常のボンディング荷重
(例えば50〜60gf)よりも大きく設定されてお
り、これによってワイヤ3先端のボール3aが接続電極
上において十分に押しつぶされる。
【0012】次いで第4の工程では、図3(a)に示す
状態のまま上記第1のボンディング荷重よりも小さい第
2のボンディング荷重(例えば50〜60gf)をキャ
ピラリ2に加えるとともに、その接合部分に例えば超音
波や熱を与えてボール3aを接続電極(不図示)に圧着
する。
【0013】ここで、上記第3及び第4の工程につい
て、さらに図1を参照しながら説明を加える。まず、キ
ャピラリ2が半導体チップ1上に着地した時間T1にお
いては、ボンディングツールであるキャピラリ2に第1
のボンディング荷重G1が加えられる。この第1のボン
ディング荷重G1が加えられたまま一定時間(通常は数
msec)が経過して時間T2になると、キャピラリ2
に加えられるボンディング荷重は第1のボンディング荷
重G1よりも小さい第2のボンディング荷重G2に切り
換えられる。さらに、第2のボンディング荷重G2に保
持される時間T2から時間T3までの間はその接合部分
に超音波や熱などが与えられてボール3aが接続電極に
圧着される。
【0014】以降の工程では、キャピラリ2が図3
(b)に示すようにループポジションPまで上昇し、次
いで図3(c)に示すようにインナリード4に向けて移
動する。ここで所定のループ形状を描いたキャピラリ2
はさらに図3(d)に示すように降下してワイヤ3の他
端をインナリード4上に接合する。以上の工程によって
半導体チップ1上の接続電極(不図示)とインナリード
4とがワイヤ3によって接続(結線)される。なお、ボ
ンディング荷重の可変手段としては、既存のワイヤボン
ディング装置の中にボンディング荷重の可変機能を備え
たものが各種メーカから提供されているため、これを用
いるようにすればよい。
【0015】このように本実施例のボール圧着方法にお
いては、まず第1のボンディング荷重G1をキャピラリ
2に加えてワイヤ3先端に形成したボール3aを接続電
極(不図示)に圧接し、続いて第1のボンディング荷重
G1よりも小さい第2のボンディング荷重G2をキャピ
ラリ2に加えてボール3aを接続電極に圧着することに
より、ボール3aは十分に押しつぶされた状態で接続電
極に圧着されるようになるため、これによってボール圧
着径および密着強度のバラツキを従来よりも小さくする
ことができる。
【0016】ここで、本発明による方法(ボンディング
荷重2段階切り換え)と従来方法(ボンディング荷重一
定)との比較データを表1および表2に示す。
【表1】
【表2】 表1は圧着後のボールサイズの比較データである。表1
に示す通り、ボールサイズの縦幅、横幅とも従来は偏差
4.5μm、7.3μmとかなりバラツキが大きくなっ
ているのに対して、本発明の場合は偏差2.2μm、
2.1μmと非常にバラツキが小さくなっている。ま
た、縦幅と横幅の値についても従来は平均値で14μm
の差があるのに対して、本発明の場合は平均値が同値と
なっていることからボール全体のつぶれ方も非常に均一
になっている。さらに、ボールの厚みについても従来は
偏差1.8μmであるのに対して、本発明では偏差0.
8μmと非常にバラツキが小さくなっている。
【0017】一方、表2は密着強度の比較データであ
る。表2に示す通り、圧着強度においても従来は偏差
5.28gfとなっているのに対して、本発明では偏差
3.38gfとバラツキが小さくなっている。また、圧
着強度の大きさを比べた場合、最大、最小、平均のいず
れをとっても本発明の方が上回っている。因みに、表1
および表2に記載されたデータは、圧着時間約15ms
ec、超音波設定値70、ワイヤ径30μmの条件下で
行ったものであり、これらの条件または他の条件(加熱
温度、ワイヤ材質など)によっては変動する値である。
【0018】なお、本実施例の説明では、半導体チップ
1上の接続電極側を第1ボンドとして説明したが、本発
明はこれに限定されることなく、インナリード4側を第
1ボンドとした、いわゆる逆ボンド方式の場合にも同様
に適用することができる。
【0019】また、ボール3aが設けられない第2ボン
ド側においても本実施例の場合と同様に第1のボンディ
ング荷重を加えた後に第2のボンディング荷重をボンデ
ィングツール(キャピラリ2)に加えてワイヤ3の他端
を接合するようにしてもよい。因みに、通常は第2ボン
ド(ステッチボンド)側のボンディング荷重が第1ボン
ド(ボールボンド)側よりも若干大きめに設定される。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
ボール圧着径および密着強度のバラツキを従来よりも小
さくすることができるため、その分、より適正なボンデ
ィング条件の設定を行うことが可能となる。その結果、
接続電極が小さくなってもそこからはみ出すことなくボ
ールを圧着できるようになるため、端子数の増加に伴う
接続電極の縮小化が容易に実現可能となる。さらに、圧
着強度のバラツキが小さくなることからワイヤの接続強
度がより安定したものとなり、半導体装置としての電気
的信頼性の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤボンディングにおけるボール圧
着方法を説明するための図である。
【図2】ワイヤボンディングの工程説明図(その1)で
ある。
【図3】ワイヤボンディングの工程説明図(その2)で
ある。
【符号の説明】
1 半導体チップ 2 キャピラリ(ボンディングツール) 3 ワイヤ 4 インナリード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ上の接続電極と該半導体チ
    ップの周辺に配置されたインナリードとをワイヤにて接
    続するワイヤボンディングにおいて、 まずボンディングツールから突出したワイヤの先端にボ
    ールを形成し、次いで前記ボンディングツールを所定速
    度で降下させるとともに、そのボンディングツールに第
    1のボンディング荷重を加えて前記ボールを前記接続電
    極または前記インナリードに圧接し、続いて前記ボンデ
    ィングツールに前記第1のボンディング荷重よりも小さ
    い第2のボンディング荷重を加えて前記ボールを前記接
    続電極または前記インナリードに圧着することを特徴と
    するワイヤボンディングにおけるボール圧着方法。
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