JPH09330944A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤをボールボンディングした部分の接着
強度を容易に高めることができるワイヤボンディング方
法を提供する。 【解決手段】 第１の接続導体１にワイヤ６をウエッジ
ボンディングしてウエッジボンド部１１を形成すると同
時に、第１の接続導体１に粗面１２を形成する。この粗
面１２の上にワイヤ６をボールボンディングする。これ
によりボールボンド部の第１の接続導体１に対する固着
強度が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板又は半
導体基板の電極等の金属接続導体に対するワイヤボンデ
ィング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置又は電子回路装置等において
第１の接続導体と第２の接続導体とをワイヤボンディン
グ方法によってワイヤ（金属細線）で接続する際には、
ボールボンディングによってワイヤの一端を接続し、ウ
エッジボンディングによってワイヤの他端を接続する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ａｕ（金）
から成る接続導体に対してＡｕワイヤをボールボンディ
ングすると、Ａｕ−Ａｕ接合となるために合金化層が存
在せず、ボールボンド部分が下地の接続導体から剥離し
易い。これに対して、下地の接続導体がＡｌ（アルミニ
ウム）、ワイヤがＡｕの場合にはＡｕ−Ａｌ合金層が形
成され、ボールボンド部分の剥離が比較的生じ難くな
る。しかし、実際には、ボールボンディング時の接合部
分の加熱温度やボンディング時間の不足等によって合金
層の形成が不十分となり、十分な接合強度が得られない
ことがある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、ボールボンディ
ングによるボンド部分の接合強度を容易に向上させるこ
とができるワイヤボンディング方法を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、金属接続導体に対して金属ワイヤをボール
ボンディング法で接続する方法であって、前記金属接続
導体に対してワイヤボンディング装置のキャピラリを当
接させて凹部（好ましくは多数の凹部を有する粗面）を
形成する工程と、前記キャピラリから金属ワイヤを繰り
出し、この金属ワイヤにボール状部分を形成し、前記キ
ャピラリによって前記ボール状部分を前記金属接続導体
の前記凹部を含む表面上に押し当ててボールボンド部を
形成する工程とを有していることを特徴とするワイヤボ
ンディング方法に係わるものである。なお、請求項２に
示すように第１及び第２の金属接続導体間を金属ワイヤ
で接続する場合において、第１の金属接続導体にワイヤ
をウエッジボンディングすると同時に第１の金属接続導
体の表面にキャピラリで凹部を形成し、この凹部の上に
ボールボンド部分を形成することが望ましい。また、請
求項３に示すようにキャピラリの先端面を金属接続導体
の表面より粗い表面即ち粗面とすることが望ましい。
【０００６】
【発明の作用及び効果】各請求項の発明によれば、キャ
ピラリを使用して形成された接続導体の凹部を含む領域
にワイヤをボールボンディングするので、ボールボンド
部と凹部との噛み合いが生じ、ボールボンド部の接合強
度が大きくなり、ボールボンド部が剥離し難くなる。ま
た、キャピラリを接続導体に押し当てることによって凹
部を形成するので、凹部を形成するための特別な装置を
用意することが不要になる。この結果、コストの上昇及
び作業時間の増大をほとんど伴なわないでワイヤの接合
強度の向上を図ることができる。
【０００７】
【実施例】次に、図１〜図８を参照して本発明の実施例
に係わる電子回路装置におけるワイヤボンディング方法
を説明する。この実施例においては、Ａｕ（金）又はＡ
ｇ（銀）等の金属層又は金属板から成る第１及び第２の
接続導体１、２間を３０μｍ〜５０μｍの直径を有する
Ａｕ（金）又はＣｕ（銅）等の金属細線から成るワイヤ
で接続する。なお、電極又は端子としての第１の接続導
体１はセラミック等の絶縁基板３の上に配置されてい
る。第１の接続導体１に対するワイヤの接続を強固にす
るために周知のワイヤボンディング装置のキャピラリ４
のワイヤ押圧面即ち先端面５が粗面（多数の凹部を含む
微小凹凸面）になっている。この先端面５は第１の接続
導体１の表面よりも粗い表面（例えば１μｍ程度の深さ
の凹部及び高さの凸部を多数含む表面）であることが望
ましい。
【０００８】キャピラリ４は第１及び第２の接続導体
１、２よりも硬い金属で形成されており、周知のように
中心に金属ワイヤ６を挿通するための貫通孔７を有し、
先細（逆円錐状）に形成されている。また、図７及び図
８から明らかなようにキャピラリ４の先端面５は先細に
なるように貫通孔７に対して傾斜しており、貫通孔７に
近い部分で最も突出している。従って、キャピラリ４の
先端面５の内でワイヤ６を押圧しない部分は接続導体１
に当接する。ワイヤボンディング装置はキャピラリ４を
垂直方向（上下方向）及び水平方向（左右方向）に移動
し且つ加圧し且つ超音波振動するための移動、加圧及び
振動装置８を有する。
【０００９】第１の接続導体１に対してワイヤ６を接続
するためにまずキャピラリ４から繰り出し、ワイヤ６の
先端部分を図示が省略されている周知の放電電極（電気
ト−チ）による放電または水素トーチの火炎で溶融し、
図１に示すようにボール状部分９を形成する。
【００１０】次に、キャピラリ４を下方に移動して例え
ば２００℃〜３５０℃に加熱されている第１の接続導体
１に対してボール状部分９を押し当て且つキャピラリ４
に超音波振動を加えることによって、ボール状部分９を
押しつぶして図２に示すようにボールボンド部１０を形
成し、ワイヤ６のボールボンド部１０を第１の接続導体
１に対して固着する。
【００１１】次に、キャピラリ４を第１の接続導体１の
上方から一度離間させ、ワイヤ６を繰り出しながら引き
回すようにして第１の接続導体１のボールボンド部１０
から離れた領域に再びキャピラリ４を降下させ、図３及
び図８に示すようにワイヤ６をキャピラリ４の先端部に
よって径方向に押しつぶしてウエッジボンド部１１を形
成する。この際、キャピラリ４の粗面とされた先端面５
の一部分は第１の接続導体１に当接するので、第１の接
続導体１に粗面１２が形成される。なお、ウエッジボン
ディング時には第１の接続導体１を２００℃〜３５０℃
に加熱すると共にキャピラリ４に超音波振動を加える。
次に、ウエッジボンド部１１を形成した後にワイヤ６を
引き上げることによってウエッジボンド部１１からキャ
ピラリ４内のワイヤ６を切り離す。これにより、第１の
ワイヤ６ａが第１の接続導体１に接続された状態にな
る。この第１のワイヤ６ａは電気的接続には関与してい
ない。この第１のワイヤ６ａはウエッジボンディングに
よって粗面１２を能率的に形成するために生じたもので
ある。従って、第１のボールボンド部１０を設けない
で、ウエッジボンド部１１のみを設け、これにより粗面
１３を形成するように変更することができる。また、ワ
イヤ６のウエッジボンド部１１の形成を省いてキャピラ
リ４を第１の接続導体１の表面に移動及び加圧装置８に
よって押し当てて粗面１２を形成するように変更するこ
ともできる。
【００１２】次に、キャピラリ４を第１の接続導体１か
ら上方に離間させ、ワイヤ６をキャピラリ４から繰り出
し、放電電極（電気ト−チ）の放電又は水素トーチの火
炎によってワイヤ６の先端部分に図４に示すようにボー
ル状部分１３を形成する。次に、キャピラリ４を２００
℃〜３５０℃程度に加熱されている第１の接続導体１に
向って降下させてボール状部分１３の少なくとも一部が
粗面１２にかかるようにボール状部分１３をキャピラリ
４で押圧して図５に示すように第２のボールボンド部１
４を形成する。この時にキャピラリ４に超音波振動を加
える。第１の接続導体１に超音波を伴なって熱圧着され
たボールボンド部１４は第１のウエッジボンド部１１に
若干（５０μｍ程度）重なるものの、その大部分は粗面
１２の上に結合される。粗面１２は多数の微小凹凸を有
するので、ボールボンド部１４と粗面１２とは凹凸によ
る噛み合いで強固に結合される。
【００１３】次に、ワイヤ６を伴なってキャピラリ４を
第１の接続導体１の上方に移動し、しかる後に第２の接
続導体２の上方に移動し、周知のウエッジボンディング
方法に従ってワイヤ６を２００℃〜３５０℃程度に加熱
された第２の接続導体２に対してキャピラリ４で押し当
てることによってワイヤ６を第２の接続導体２に熱圧着
し、図６に示すように第２のウエッジボンド部１５を形
成する。この時、キャピラリ４に超音波振動を加える。
しかる後、ウエッジボンド部１５からワイヤ６を切り離
す。これにより第１及び第２の接続導体１、２間が第２
のワイヤ６ｂで接続される。
【００１４】第２のワイヤ６ｂの一端はボールボンド部
１４によって第１の接続導体１の粗面１２に固着されて
いるので、結合強度が比較的大きく、剥離し難い。ま
た、粗面１２は特別な器具を使用して形成されたもので
はなく、キャピラリ４を使用して形成したものである。
従って、電子回路装置の製造コストの上昇を抑えること
ができる。
【００１５】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 先端面５を粗面とするための凹凸の深さを第１
の接続導体１の表面よりも粗い範囲（例えば０．５〜２
μｍ）において変えることができる。 （２） セラミック基板３の代りに半導体基板が設けら
れている場合にも本発明を適用することができる。 （３） キャピラリ４の先端面５に特別に粗面が形成さ
れていない場合であっても、キャピラリ４を第１の接続
導体１に押し当てることにより凹部を形成することがで
きる。 （４） 超音波振動を加えないで熱圧着のみでボ−ルボ
ンディング及び／又はウエッジボンディングすることが
できる。 （５） ボ−ルボンディング及び／又はウエッジボンデ
ィングをキャピラリ４を２００℃〜３５０℃程度に加熱
することを伴って行うことができる。また、ボ−ルボン
ディング及び／又はウエッジボンディングを、接続導体
１、２とキャピラリ４とのいずれか一方のみを加熱して
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる電子回路装置のワイヤ
ボンディング部分及びワイヤボンダの一部を示す断面図
である。
【図２】第１のボールボンド部を形成した状態を示す断
面図である。
【図３】第１のウエッジボンド部を形成した状態を示す
断面図である。
【図４】第２のボールボンディングのためのボールを形
成した状態を示す断面図である。
【図５】第２のボールボンド部を形成した状態を示す断
面図である。
【図６】第２のウエッジボンド部を形成した状態を示す
断面図である。
【図７】キャピラリを拡大して示す断面図である。
【図８】図３の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１、２ 第１及び第２の接続導体 ４ キャピラリ ６ ワイヤ １２ 粗面 １４ ボールボンド部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属接続導体に対して金属ワイヤをボー
    ルボンディング法で接続する方法であって、 前記金属接続導体に対してワイヤボンディング装置のキ
    ャピラリを当接させて凹部を形成する工程と、 前記キャピラリから金属ワイヤを繰り出し、この金属ワ
    イヤにボール状部分を形成し、前記キャピラリによって
    前記ボール状部分を前記金属接続導体の前記凹部を含む
    表面上に押し当ててボールボンド部を形成する工程とを
    有していることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 第１の金属接続導体と第２の金属接続導
    体とを金属ワイヤで接続する方法であって、 ワイヤボンディング装置のキャピラリから繰り出された
    金属ワイヤを前記キャピラリで前記第１の金属接続導体
    に押し当てることによって第１のウエッジボンド部を形
    成すると同時に前記第１の金属接続導体の表面に前記キ
    ャピラリを当接させて凹部を形成する工程と、 前記キャピラリから金属ワイヤを繰り出し、この金属ワ
    イヤにボール状部分を形成し、前記キャピラリによって
    前記ボール状部分を前記第１の金属接続導体の前記凹部
    を含む表面上に押し当ててボールボンド部を形成する工
    程と、 前記ボールボンド部に接続されている金属ワイヤを伴な
    って前記キャピラリを前記第１の金属接続導体の上から
    前記第２の金属接続導体の上に移動して金属ワイヤを前
    記キャピラリで前記第２の金属接続導体に押し当てるこ
    とによって第２のウエッジボンド部を形成する工程とを
    有していることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 前記キャピラリの先端面は金属ワイヤを
    ボールボンディングする前記金属接続導体の表面よりも
    粗い表面であることを特徴とする請求項１又は請求項２
    記載のワイヤボンディング方法。
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JP2007504648A (ja) * 2003-08-29 2007-03-01 フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド 絶縁ワイヤのワイヤボンディング及びワイヤボンディングに用いるキャピラリ
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