JPH09148358A - ワイヤボンディングダメージ防止用キャピラリー - Google Patents

ワイヤボンディングダメージ防止用キャピラリー

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JPH09148358A
JPH09148358A JP7299844A JP29984495A JPH09148358A JP H09148358 A JPH09148358 A JP H09148358A JP 7299844 A JP7299844 A JP 7299844A JP 29984495 A JP29984495 A JP 29984495A JP H09148358 A JPH09148358 A JP H09148358A
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ball
wire bonding
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Masatoshi Takemura
正俊 竹村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールボンディング時の半導体チップのチッ
プダメージおよびボール径の拡がりを防ぎ、ウエッジボ
ンディング時のワイヤとリードフレームとの圧着性が良
好なワイヤボンディングダメージ防止用キャピラリーを
提供する。 【解決手段】 キャピラリー2の下端の内周縁17に面
取部19を形成し、そのキャピラリー2の中空部16に
ワイヤ1を挿通してワイヤボンディングを行うワイヤボ
ンディングダメージ防止用キャピラリーにおいて、上記
面取部19に凹部を形成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップのワ
イヤボンディング装置に係り、特に半導体チップにワイ
ヤをボンディングするためのワイヤボンディングダメー
ジ防止用キャピラリーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体チップのワイヤボンディングは、
ボールボンディングとウエッジボンディングとの二つの
ボンディング工程からなっている。
【0003】ボールボンディングとは、半導体チップに
対して垂直方向に伸長されたキャピラリーに保持された
ワイヤの下端部を放電電極によって溶融し、溶融形成さ
れたボールを半導体チップの電極にボンディングするも
のである。
【0004】ウエッジボンディングとは、ボールが半導
体チップの電極にボールボンディングされたワイヤを、
半導体チップが積載されているリードフレームにボンデ
ィングするものである。
【0005】図6は、従来のキャピラリーによるボンデ
ィングの模式図を示したものである。図6(A)はボー
ルボンディングを、図6(B)はウエッジボンディング
を示している。
【0006】キャピラリー22の中空部41と下端平面
部24との境界の内周縁には、テーパ加工が施された面
取部23が形成され、ボールボンディング時において
は、この面取部23でボール25を半導体チップ26の
電極に押付けている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
(A)に示すように、内周縁に設けられた面取部23で
形成される容積は、ボール25を押さえ込むには小さい
ため、面取部23に納まりきれないボール25は、ボー
ルボンディング時に面取部23からキャピラリー22の
下端平面部24に食み出して、ボール食み出し部27を
形成する。
【0008】面取部23と下端平面部24との角度θ3
は通常40〜45°のため、面取部23におけるボール
25の押付け力は大きくないが、キャピラリー22の下
端平面部24は半導体チップ26とほぼ平行であるた
め、キャピラリー22の下端平面部24の局部におい
て、押付け力が大きくなり、半導体チップ26にチップ
ダメージが発生する。
【0009】さらに、キャピラリー22の下端平面部2
4で押付けられたボール25のボール食み出し部27が
押し拡げられることによって、ボールボンディング後の
ボール径を大きくし、半導体チップ26の電極の小型化
を阻む一因となっている。
【0010】また、図6(B)に示すように、ウエッジ
ボンディングにおいては、面取部23と下端平面部24
との角度θ3 が40〜45°の場合、キャピラリー22
の下端平面部24と面取部23との境界部28でワイヤ
21がリードフレーム29から剥離し易く、ウエッジボ
ンディング不良の原因となっていた。
【0011】そこで、本発明は、上記課題を解決し、ボ
ールボンディング時における半導体チップのチップダメ
ージおよびボールボンディング後のボール径の拡がりを
防ぎ、ウエッジボンディング時におけるワイヤとリード
フレームとの圧着性が良好なワイヤボンディングダメー
ジ防止用キャピラリーを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、キャピラリー下端の内周縁に面取
部を形成し、そのキャピラリーの中空部にワイヤを挿通
してワイヤボンディングを行うワイヤボンディングダメ
ージ防止用キャピラリーにおいて、上記面取部に凹部を
形成したものである。
【0013】請求項2の発明は、上記凹部と上記中空部
間の面取部に、テーパ開口角度θ1 が40〜120°の
内側テーパ面を形成したものである。
【0014】請求項3の発明は、上記凹部と上記キャピ
ラリー下端の下端平面部間の面取部に、テーパ開口角度
θ2 が120〜170°の外側テーパ面を形成したもの
である。
【0015】請求項4の発明は、上記面取部の凹部は、
逆R加工を施した逆R部からなるものである。
【0016】上記の構成によると、キャピラリーの中空
部と下端平面部との境界の内周縁に設けた面取部に逆R
加工を施した凹部である逆R部を設けることにより、キ
ャピラリー下端内径の容積が大きくなり、ボールボンデ
ィングの場合には、ボールを半導体チップの電極に押付
ける際に、逆R部全体に押付け力が分散するため、局部
的に大きな力がボールに負荷されなくなり、半導体チッ
プのチップダメージを防ぐことができる。また、ボール
を半導体チップの電極に押付ける際に、面取部全体でボ
ールを押さえ込むため、ボールボンディング後のボール
径の拡がりを防ぐことができる。
【0017】逆R部の曲率半径は、ボール径の1.1〜
1.3倍が望ましい。1.1倍以下の場合、ボールの収
納が難しく、1.3倍以上の場合、キャピラリー下端平
面部が半導体チップに当接するおそれがある。
【0018】また、逆R部と中空部間の面取部に、テー
パ開口角度θ1 が40〜120°、テーパ長さが4〜2
0μmの内側テーパ面を形成することにより、ボールの
キャピラリー中央への位置精度が良好になる。
【0019】ウエッジボンディングの場合には、逆R部
とキャピラリー下端の下端平面部間の面取部に、テーパ
開口角度θ2 が120〜170°、テーパ長さが5〜2
0μmの外側テーパ面を形成することにより、ワイヤが
リードフレームから剥離するのを防ぐことができる。
【0020】外側テーパ面のテーパ開口角度θ2 が大き
ければ、ワイヤはキャピラリー下端部付近で強い力で押
付けられるが、キャピラリー下端部から遠ざかるにつ
れ、押付け力は急激に低下し、ワイヤはリードフレーム
から剥離しやすくなる。
【0021】外側テーパ面のテーパ開口角度θ2 が12
0°より小さいとワイヤがリードフレームに強く押付け
られる範囲が狭くなり、170°より大きいとワイヤの
つぶれにより引張強度が小さくなる。また、外側テーパ
面の長さは5μmより短いとワイヤとリードフレームと
の圧着面積が狭くなるため、ワイヤとリードフレームと
の接合強度が小さくなり、20μmより長いとキャピラ
リー底面に占める開口部の面積が大きくなり過ぎる。
【0022】
【発明の実施の形態】先ず、図4により、ワイヤボンデ
ィング装置の全体構成を説明する。
【0023】図4に示すように、半導体チップ5に対し
て垂直方向に伸長され、かつワイヤ1を挿通するキャピ
ラリー2は、XYテーブル8に支持されたキャピラリー
可動アーム31に支持される。また、XYテーブル8に
支持されたワイヤ送りアーム32はワイヤ送り装置33
を支持し、ワイヤ送り装置33がワイヤ1をキャピラリ
ー2側に移送する。
【0024】また、キャピラリー2に保持されたワイヤ
1の下部に放電を生じさせるための放電電極4を設け、
図示しない可動装置を備えた放電電極4の上部は交流電
圧に接続されている。交流電圧のもう一端はワイヤ送り
装置33に接続されており、放電電極4およびワイヤ1
の下端部に電圧を付加する。
【0025】半導体チップ5を積載したリードフレーム
6がフィーダー7によって、ボンディングステージに供
給されると、放電電極4によってワイヤ1の下端部に放
電を生じさせ、ボール3が溶融形成される。溶融形成さ
れたボール3は、半導体チップ5の電極にボールボンデ
ィングされる。
【0026】半導体チップ5の電極にボールボンディン
グされたワイヤ1は、次にリードフレーム6にウエッジ
ボンディングされた後、リードフレーム6から切り離さ
れてワイヤボンディングが完了する。
【0027】図5はワイヤボンディングして作製した半
導体製品の一例を示している。
【0028】図5に示すように、リードフレーム6上に
半導体チップ5をAgペースト34にて固着し、ワイヤ
1を介して接続されている半導体チップ5とリードフレ
ーム6は、レジン35でモールド封止されて、半導体製
品36に形成される。
【0029】以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0030】図1(A)は、本発明のキャピラリーを示
しており、図1(B)は、図1(A)の下端部分Cの拡
大図を示している。
【0031】図1(A)に示すように、キャピラリー2
は半導体チップ5に対して垂直方向に伸長され、かつワ
イヤ1を挿通する中空部16を有し、表面下部にテーパ
加工を施して先細りにした尖端部18を有し、尖端部1
8の下端に下端平面部15を有してなっている。図1
(A)の下端部分Cの拡大図を図1(B)に示すよう
に、キャピラリー2の中空部16と下端平面部15との
境界の内周縁17には面取部19が形成され、その面取
部19に逆R加工を施した凹部である逆R部10を形成
している。逆R部10の曲率半径は、図4で説明したボ
ール3の直径の1.1〜1.3倍とする。
【0032】逆R部10と中空部間の面取部19には、
テーパ開口角度θ1 が40〜120°、テーパ長さが4
〜20μmの内側テーパ面11が形成される。
【0033】また、逆R部10とキャピラリー2の下端
の下端平面部15間の面取部19には、テーパ開口角度
θ2 が120〜170°、テーパ長さが5〜20μmの
外側テーパ面12が形成される。
【0034】次に、本発明の作用を説明する。
【0035】図2は、本発明のキャピラリーによるボン
ディングの模式図を示したものである。図2(A)はボ
ールボンディングを、図2(B)はウエッジボンディン
グを示している。
【0036】図2(A)に示すように、キャピラリー2
の下降によってワイヤ1の下端部のボール3は、キャピ
ラリー2の面取部19に押付けられて半導体チップ5の
電極にボールボンディングされる。
【0037】ボール3を半導体チップ5の電極に押付け
る際に、キャピラリー2の下端の内周縁17に設けた面
取部19の凹部である逆R部10全体に押付け力が分散
するため、ボール3に局部的に大きな力が負荷されず、
半導体チップ5のチップダメージを防ぐことができる。
【0038】さらに、ボール3が半導体チップ5に押付
けられる際、面取部19全体でボール3を押さえ込むた
め、ボールボンディング後のボール径が拡がるのを防ぐ
ことができる。
【0039】また、逆R部10と中空部16間の面取部
19に形成された内側テーパ面11により、ボール3の
キャピラリー2中央への位置精度が良好になる。
【0040】図2(B)に示すように、キャピラリー2
は、ボールボンディング後、半導体チップ5から離れ、
リードフレーム6上に移動かつ下降し、ワイヤ1をリー
ドフレーム6にウエッジボンディングする。
【0041】逆R部10とキャピラリー2の下端の下端
平面部15間の面取部19に形成された外側テーパ面1
2により、ワイヤ1とワイヤ圧着部13の境界部14に
おけるワイヤ1の剥離を防ぐことができる。
【0042】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。
【0043】図3は本発明のキャピラリーの他の実施の
形態を示している。
【0044】上述した本発明においては、キャピラリー
2の下端の内周縁17に面取部19を形成し、その面取
部19に逆R加工を施した凹部である逆R部10を形成
したが、本実施の形態においては、図3に示すように、
適宜、多段のテーパ加工を施したテーパ部20からなる
凹部を形成したものである。本実施の形態の場合、図1
の本発明と比較して、面取部19の加工が容易になる。
【0045】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0046】(1) キャピラリーの下端の内周縁の面
取部に逆R加工を施した凹部である逆R部を形成するこ
とにより、ボールボンディング時における半導体チップ
のチップダメージを軽減することができるため、金ワイ
ヤより硬い銅ワイヤの使用が可能となる。
【0047】(2) キャピラリーの下端の内周縁の面
取部に逆R加工を施した凹部である逆R部を形成するこ
とにより、ボールボンディング後におけるボール径の拡
がりを防ぐため、半導体チップの電極を小さくすること
ができ、電極数の多い大容量の半導体チップを小サイズ
化できる。
【0048】(3) 逆R部とキャピラリー下端の下端
平面部間の面取部に外側テーパ面を形成することによ
り、ウエッジボンディング時におけるワイヤとリードフ
レームとの圧着性が向上し、ワイヤとリードフレームと
の圧着性に問題のあるメッキレスフレームへの適用、あ
るいは銅ワイヤの使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のキャピラリーを示した図である。
【図2】本発明のキャピラリーによるボンディングの模
式図である。
【図3】本発明のキャピラリーを変形した他の実施の形
態を示した図である。
【図4】ワイヤボンディング装置の全体図である。
【図5】ワイヤボンディングして作製した半導体製品の
一例を示した図である。
【図6】従来のキャピラリーによるボンディングの模式
図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ 2 キャピラリー 10 逆R部 11 内側テーパ面 12 外側テーパ面 15 下端平面部 16 中空部 17 内周縁 19 面取部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャピラリー下端の内周縁に面取部を形
    成し、そのキャピラリーの中空部にワイヤを挿通してワ
    イヤボンディングを行うワイヤボンディングダメージ防
    止用キャピラリーにおいて、上記面取部に凹部を形成し
    たことを特徴とするワイヤボンディングダメージ防止用
    キャピラリー。
  2. 【請求項2】 上記凹部と上記中空部間の面取部に、テ
    ーパ開口角度θ1 が40〜120°の内側テーパ面を形
    成した請求項1記載のワイヤボンディングダメージ防止
    用キャピラリー。
  3. 【請求項3】 上記凹部と上記キャピラリー下端の下端
    平面部間の面取部に、テーパ開口角度θ2 が120〜1
    70°の外側テーパ面を形成した請求項1記載のワイヤ
    ボンディングダメージ防止用キャピラリー。
  4. 【請求項4】 上記面取部の凹部は、逆R加工を施した
    逆R部からなる請求項1記載のワイヤボンディングダメ
    ージ防止用キャピラリー。
JP7299844A 1995-11-17 1995-11-17 ワイヤボンディングダメージ防止用キャピラリー Pending JPH09148358A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6065667A (en) * 1997-01-15 2000-05-23 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for fine pitch wire bonding
WO2009148450A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Bonding tool with improved working face

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US6065667A (en) * 1997-01-15 2000-05-23 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for fine pitch wire bonding
WO2009148450A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Bonding tool with improved working face

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