JPH08153758A - 超音波ワイヤボンディング装置及び方法 - Google Patents
超音波ワイヤボンディング装置及び方法Info
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- JPH08153758A JPH08153758A JP29284894A JP29284894A JPH08153758A JP H08153758 A JPH08153758 A JP H08153758A JP 29284894 A JP29284894 A JP 29284894A JP 29284894 A JP29284894 A JP 29284894A JP H08153758 A JPH08153758 A JP H08153758A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】多ピン、狭ピッチの半導体チップのワイヤボン
ディングを容易にし、かつ、不良率の低減を可能にす
る。 【構成】ホーン１の後部に発振周波数の異なる第一振動
子２ａと第二振動子２ｂを二重リング構造で取り付けた
構造とする。電極パッド側の第一ボンディングを行うと
き、第一振動子２ａを発振させ、高い周波数でワイヤボ
ンディングを行い、次に、リード側の第二ボンディング
を行うとき、第二振動子２ｂを発振させ、低い周波数で
第二ボンディングを行う。第一ボンディングは、ワイヤ
変形量を小さくでき、狭ピッチボンディングが可能とな
り、一方、第二ボンディングは、条件範囲が広いため、
調整が容易で、不良発生率の低いボンディングが可能と
なる。
ディングを容易にし、かつ、不良率の低減を可能にす
る。 【構成】ホーン１の後部に発振周波数の異なる第一振動
子２ａと第二振動子２ｂを二重リング構造で取り付けた
構造とする。電極パッド側の第一ボンディングを行うと
き、第一振動子２ａを発振させ、高い周波数でワイヤボ
ンディングを行い、次に、リード側の第二ボンディング
を行うとき、第二振動子２ｂを発振させ、低い周波数で
第二ボンディングを行う。第一ボンディングは、ワイヤ
変形量を小さくでき、狭ピッチボンディングが可能とな
り、一方、第二ボンディングは、条件範囲が広いため、
調整が容易で、不良発生率の低いボンディングが可能と
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップ上の電極
とリードとを超音波エネルギを用いてＡｌワイヤで接合
する超音波ワイヤボンディング装置及び方法に関する。
とリードとを超音波エネルギを用いてＡｌワイヤで接合
する超音波ワイヤボンディング装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波ワイヤボンディング装置と
しては、例えば特開平５−２３５１１６号公報がある。
図２にその構造を示す。ホーン１の先端にウェッギ３が
取り付けられており、ホーン１の後部にホーン取付部７
が取り付けられている。ホーン取付部７には超音波振動
子２が取り付けられている。この超音波振動子２に出力
トランス８から所定の高周波電力が印加されると一定の
周波数で振動が発生し、ホーン１を介してウェッジ３を
微小振動させ、ウェッジ３の先端でＡｌワイヤ（図示
略）を加圧振動させる。
しては、例えば特開平５−２３５１１６号公報がある。
図２にその構造を示す。ホーン１の先端にウェッギ３が
取り付けられており、ホーン１の後部にホーン取付部７
が取り付けられている。ホーン取付部７には超音波振動
子２が取り付けられている。この超音波振動子２に出力
トランス８から所定の高周波電力が印加されると一定の
周波数で振動が発生し、ホーン１を介してウェッジ３を
微小振動させ、ウェッジ３の先端でＡｌワイヤ（図示
略）を加圧振動させる。
【０００３】この加圧振動により、ワイヤとこのワイヤ
が当接する電極パッドまたはリードとの境界面の酸化膜
が破壊され、真相金属面接触が生じ、すべりによる摩擦
熱で金属拡散を促進し、これらの強固な接合が得られ
る。このとき、ワイヤに加わるせん断力によりワイヤは
塑性変形する。通常、Ａｌワイヤとして、直径２５〜４
０μｍの１％Ｓｉ−Ａｌワイヤが用いられ、超音波周波
数としては６０〜６５〔ＫＨZ 〕の超音波が用いられて
おり、ワイヤの変形は、ワイヤ径の１．７〜２．０倍
（直径３０μｍの場合、５０〜６０μｍ）になる。ワイ
ヤと電極パッドおよびワイヤとリードは同一周波数の超
音波でワイヤボンディングしている。
が当接する電極パッドまたはリードとの境界面の酸化膜
が破壊され、真相金属面接触が生じ、すべりによる摩擦
熱で金属拡散を促進し、これらの強固な接合が得られ
る。このとき、ワイヤに加わるせん断力によりワイヤは
塑性変形する。通常、Ａｌワイヤとして、直径２５〜４
０μｍの１％Ｓｉ−Ａｌワイヤが用いられ、超音波周波
数としては６０〜６５〔ＫＨZ 〕の超音波が用いられて
おり、ワイヤの変形は、ワイヤ径の１．７〜２．０倍
（直径３０μｍの場合、５０〜６０μｍ）になる。ワイ
ヤと電極パッドおよびワイヤとリードは同一周波数の超
音波でワイヤボンディングしている。
【０００４】近年、半導体チップの高機能化、高集積化
の進展に伴い、半導体チップ上の電極パッドの小型化、
狭ピッチ化が進み、ワイヤ変形が小さく、かつ、接合強
度の高いワイヤボンディング技術が必要になってきた。
この問題に対する解決策として、超音波の高周波化があ
る。電子通信学会技報ＩＣＤ９２−１２８（１９９２年
１２月）に１２０〔ＫＨZ 〕の超音波によるワイヤボン
ディングについて示されている。この文献によると、高
周波化により超音波エネルギの伝達効率がよくなり、ワ
イヤ変形量が少なくても良好な接合が得られることが示
されている。１２０〔ＫＨZ 〕の場合、変形量１．３以
上で十分な強度が得られる。
の進展に伴い、半導体チップ上の電極パッドの小型化、
狭ピッチ化が進み、ワイヤ変形が小さく、かつ、接合強
度の高いワイヤボンディング技術が必要になってきた。
この問題に対する解決策として、超音波の高周波化があ
る。電子通信学会技報ＩＣＤ９２−１２８（１９９２年
１２月）に１２０〔ＫＨZ 〕の超音波によるワイヤボン
ディングについて示されている。この文献によると、高
周波化により超音波エネルギの伝達効率がよくなり、ワ
イヤ変形量が少なくても良好な接合が得られることが示
されている。１２０〔ＫＨZ 〕の場合、変形量１．３以
上で十分な強度が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
超音波ワイヤボンディング装置を用いて、高周波で超音
波ワイヤボンディングを行うと以下のような問題があ
る。
超音波ワイヤボンディング装置を用いて、高周波で超音
波ワイヤボンディングを行うと以下のような問題があ
る。
【０００６】第一の問題点は、調整作業工数が増大する
点である。６０〔ＫＨZ 〕の低周波においては、超音波
パワー、ボンディング荷重、超音波発振時間等のボンデ
ィング条件の適用範囲が広いため、調整が容易である。
しかし、高周波化により、超音波エネルギの伝達効率が
向上する反面、ボンディング条件範囲が極めて狭くなる
ため、調整作業が困難になり、調整作業工数が大幅に増
大する。また、接合面の状態の影響を受け易くなるた
め、電極側、リード側の条件出しを、各々、行う必要が
あり、さらに、工数増になる。
点である。６０〔ＫＨZ 〕の低周波においては、超音波
パワー、ボンディング荷重、超音波発振時間等のボンデ
ィング条件の適用範囲が広いため、調整が容易である。
しかし、高周波化により、超音波エネルギの伝達効率が
向上する反面、ボンディング条件範囲が極めて狭くなる
ため、調整作業が困難になり、調整作業工数が大幅に増
大する。また、接合面の状態の影響を受け易くなるた
め、電極側、リード側の条件出しを、各々、行う必要が
あり、さらに、工数増になる。
【０００７】第二の問題点は、製品の品質のばらつきの
状態によっては、狭いボンディング条件内ではワイヤボ
ンディングできない場合が生じ、不良率が増加する点で
ある。
状態によっては、狭いボンディング条件内ではワイヤボ
ンディングできない場合が生じ、不良率が増加する点で
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波ワイヤボ
ンディング装置は、先端部にウェッジを設けたホーン
と、このホーンの後部に設けられた互いに発振周波数の
異なる第一振動子及び第二振動子と、前記ホーンを支持
するホルダとを備え、ホーンの後部は内側の軸端部を外
輪が囲んだ二重リング構造をなし、前記内側の軸端部に
第一振動子を取り付け、前記外輪に第二振動子を取り付
けた構造とすることができる。
ンディング装置は、先端部にウェッジを設けたホーン
と、このホーンの後部に設けられた互いに発振周波数の
異なる第一振動子及び第二振動子と、前記ホーンを支持
するホルダとを備え、ホーンの後部は内側の軸端部を外
輪が囲んだ二重リング構造をなし、前記内側の軸端部に
第一振動子を取り付け、前記外輪に第二振動子を取り付
けた構造とすることができる。
【０００９】本発明の超音波ワイヤボンディング方法
は、半導体チップ上の電極パッドヘワイヤをボンディン
グする第一ボンディングと、リードへワイヤをボンディ
ングする第二ボンディングとを異なる周波数の超音波を
用いて行うことを特徴とし、第一ボンディングは１２０
〔ＫＨZ 〕の高い周波数の超音波を用い、第二ボンディ
ングは６０〔ＫＨZ 〕の周波数の超音波を用いるように
できる。
は、半導体チップ上の電極パッドヘワイヤをボンディン
グする第一ボンディングと、リードへワイヤをボンディ
ングする第二ボンディングとを異なる周波数の超音波を
用いて行うことを特徴とし、第一ボンディングは１２０
〔ＫＨZ 〕の高い周波数の超音波を用い、第二ボンディ
ングは６０〔ＫＨZ 〕の周波数の超音波を用いるように
できる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明の一実施例の超音波ワイヤボ
ンディング装置の側面図である。ホーン１の後部に第一
振動子２ａと第二振動子２ｂを設ける。ホーン１の後部
は内側の軸端部を外輪が囲んだ二重リング構造をなして
おり、内輪側の軸端部に第一振動子２ａを、外輪に第二
振動子２ｂを取り付ける。ホーン１の先端には、ウェッ
ジ３を取り付ける。ホーン１は、ホルダ４を介して、支
点５に取り付ける。図には細かな構造を省略してある
が、ホルダ４とホーン１との間には緩衝用のプラスチッ
ク部材が設けられている。Ａｌワイヤ６はホーン１に設
けた穴とウェッジ３に設けた穴を通っている。第一振動
子２ａと第二振動子２ｂは、各々、異なる周波数で超音
波発振を行い、ウェッジ３の先端がπ／２または３π／
２の定在波となるようにウェッジ３までの距離を設定し
てある。本実施例では、第一振動子２ａの発振周波数を
１２０〔ＫＨZ 〕、第二振動子２ｂの発振周波数を６０
〔ＫＨZ 〕とした。
ンディング装置の側面図である。ホーン１の後部に第一
振動子２ａと第二振動子２ｂを設ける。ホーン１の後部
は内側の軸端部を外輪が囲んだ二重リング構造をなして
おり、内輪側の軸端部に第一振動子２ａを、外輪に第二
振動子２ｂを取り付ける。ホーン１の先端には、ウェッ
ジ３を取り付ける。ホーン１は、ホルダ４を介して、支
点５に取り付ける。図には細かな構造を省略してある
が、ホルダ４とホーン１との間には緩衝用のプラスチッ
ク部材が設けられている。Ａｌワイヤ６はホーン１に設
けた穴とウェッジ３に設けた穴を通っている。第一振動
子２ａと第二振動子２ｂは、各々、異なる周波数で超音
波発振を行い、ウェッジ３の先端がπ／２または３π／
２の定在波となるようにウェッジ３までの距離を設定し
てある。本実施例では、第一振動子２ａの発振周波数を
１２０〔ＫＨZ 〕、第二振動子２ｂの発振周波数を６０
〔ＫＨZ 〕とした。
【００１２】次に、本実施例の超音波ワイヤボンディン
グ装置を用いたワイヤボンディング方法について説明す
る。まず、ウェッジ３を半導体チップ上に移動させ、ウ
ェッジ３に所定のボンディング荷重が発生する状態でウ
ェッジ３を先端のＡｌワイヤ６が半導体チップの電極パ
ッドに接触するまで下げる。Ａｌワイヤ６が電極パッド
に接触したら第一振動子２ａを１２０〔ＫＨZ 〕で発振
させ、ウェッジ３でＡｌワイヤ６を加圧振動し、第一ボ
ンディングを行う。次に、ウェッジ３を上昇させ、Ａｌ
ワイヤ６をリード上のボンディング位置まで引き回し、
ウェッジ３を先端のＡｌワイヤ６がリード面に接触する
まで下げ、第二振動子２ｂを６０〔ＫＨZ 〕で発振さ
せ、ウェッジ３でＡｌワイヤ６を加圧振動し、第二ボン
ディングを行う。
グ装置を用いたワイヤボンディング方法について説明す
る。まず、ウェッジ３を半導体チップ上に移動させ、ウ
ェッジ３に所定のボンディング荷重が発生する状態でウ
ェッジ３を先端のＡｌワイヤ６が半導体チップの電極パ
ッドに接触するまで下げる。Ａｌワイヤ６が電極パッド
に接触したら第一振動子２ａを１２０〔ＫＨZ 〕で発振
させ、ウェッジ３でＡｌワイヤ６を加圧振動し、第一ボ
ンディングを行う。次に、ウェッジ３を上昇させ、Ａｌ
ワイヤ６をリード上のボンディング位置まで引き回し、
ウェッジ３を先端のＡｌワイヤ６がリード面に接触する
まで下げ、第二振動子２ｂを６０〔ＫＨZ 〕で発振さ
せ、ウェッジ３でＡｌワイヤ６を加圧振動し、第二ボン
ディングを行う。
【００１３】なお、ホーン１の後部を二重リング構造に
する代わりに他の構造、例えば、２本の軸端部に枝分か
れさせ、１本の軸端部に第一振動子２ａを取り付け、他
の軸端部に第二振動子２ｂを取り付けるようにしてもよ
い。
する代わりに他の構造、例えば、２本の軸端部に枝分か
れさせ、１本の軸端部に第一振動子２ａを取り付け、他
の軸端部に第二振動子２ｂを取り付けるようにしてもよ
い。
【００１４】
【発明の効果】本発明においては、半導体チップ上の電
極パッド側の第一ボンディングを例えば１２０〔ＫＨZ
〕の高い周波数で行い、リード側の第二ボンディング
を例えば６０〔ＫＨZ 〕で行っているため、両者とも高
い周波数でボンディングする場合に比べ、第二ボンディ
ングの調整作業が容易になり、コストが低減できると共
に、第二ボンディングの不良発生率を低減できるという
効果がある。しかも、半導体チップ上の電極パッドへの
ボンディングでは、ワイヤ変形を小さくでき、狭ピッチ
ボンディングが可能となる。
極パッド側の第一ボンディングを例えば１２０〔ＫＨZ
〕の高い周波数で行い、リード側の第二ボンディング
を例えば６０〔ＫＨZ 〕で行っているため、両者とも高
い周波数でボンディングする場合に比べ、第二ボンディ
ングの調整作業が容易になり、コストが低減できると共
に、第二ボンディングの不良発生率を低減できるという
効果がある。しかも、半導体チップ上の電極パッドへの
ボンディングでは、ワイヤ変形を小さくでき、狭ピッチ
ボンディングが可能となる。
【図１】本発明の一実施例の超音波ワイヤボンディング
装置の側面図である。
装置の側面図である。
【図２】従来の超音波ワイヤボディング装置の構成図で
ある。
ある。
１ ホーン ２ 超音波振動子 ２ａ 第一振動子 ２ｂ 第二振動子 ３ ウェッジ ４ ホルダ ５ 支点 ６ Ａｌワイヤ ７ ホーン取付部
Claims (4)
- 【請求項１】 先端部にウェッジを設けたホーンと、こ
のホーンの後部に設けられた互いに発振周波数の異なる
第一振動子及び第二振動子と、前記ホーンを支持するホ
ルダとを含むことを特徴とする超音波ワイヤボンディン
グ装置。 - 【請求項２】 半導体チップ上の電極パッドヘワイヤを
ボンディングする第一ボンディングと、リードへワイヤ
をボンディングする第二ボンディングとを異なる周波数
の超音波を用いて行うことを特徴とする超音波ワイヤボ
ンディング方法。 - 【請求項３】 ホーンの後部は内側の軸端部を外輪が囲
んだ二重リング構造をなし、前記内側の軸端部に第一振
動子を取り付け、前記外輪に第二振動子を取り付けた請
求項１記載の超音波ワイヤボンディング装置。 - 【請求項４】 第一ボンディングは１２０〔ＫＨZ 〕の
高い周波数の超音波を用い、第二ボンディングは６０
〔ＫＨZ 〕の周波数の超音波を用いる請求項２記載の超
音波ワイヤボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6292848A JP2576428B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 超音波ワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6292848A JP2576428B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 超音波ワイヤボンディング装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08153758A true JPH08153758A (ja) | 1996-06-11 |
| JP2576428B2 JP2576428B2 (ja) | 1997-01-29 |
Family
ID=17787154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6292848A Expired - Lifetime JP2576428B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 超音波ワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2576428B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007053130A (ja) * | 2005-08-15 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接合構造および接合方法 |
| JP2007220822A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接続構造体および接続構造体の製造方法 |
| US7523775B2 (en) | 2004-07-01 | 2009-04-28 | Fujitsu Limited | Bonding apparatus and method of bonding for a semiconductor chip |
| JP2020047876A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 超音波工業株式会社 | ウェッジボンディング装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184841A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-24 | Hitachi Ltd | ワイヤボンディング方法 |
| JPH03124039A (ja) * | 1989-10-06 | 1991-05-27 | Mitsubishi Electric Corp | ワイヤボンデイング方法 |
| JPH0555311A (ja) * | 1991-08-23 | 1993-03-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ボンデイング装置 |
| JPH0645411A (ja) * | 1992-07-22 | 1994-02-18 | Rohm Co Ltd | ワイヤーボンディング方法 |
-
1994
- 1994-11-28 JP JP6292848A patent/JP2576428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
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| US8012869B2 (en) | 2005-08-15 | 2011-09-06 | Panasonic Corporation | Bonded structure and bonding method |
| JP2007220822A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 接続構造体および接続構造体の製造方法 |
| JP2020047876A (ja) * | 2018-09-21 | 2020-03-26 | 超音波工業株式会社 | ウェッジボンディング装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2576428B2 (ja) | 1997-01-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960910 |