JPS5832427A - ボ−ルボンデイングの為のアルミニウムボ−ルを形成する装置及び方法 - Google Patents

ボ−ルボンデイングの為のアルミニウムボ−ルを形成する装置及び方法

Info

Publication number
JPS5832427A
JPS5832427A JP57135071A JP13507182A JPS5832427A JP S5832427 A JPS5832427 A JP S5832427A JP 57135071 A JP57135071 A JP 57135071A JP 13507182 A JP13507182 A JP 13507182A JP S5832427 A JPS5832427 A JP S5832427A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tip
aluminum
aluminum wire
ball
wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57135071A
Other languages
English (en)
Inventor
ジエ−ムス・ア−ル・ピ−タ−ソン
エドワ−ド・エム・メジヤ−ズ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of JPS5832427A publication Critical patent/JPS5832427A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • B23K20/005—Capillary welding
    • B23K20/007—Ball bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/01—Manufacture or treatment
    • H10W72/015—Manufacture or treatment of bond wires
    • H10W72/01551—Changing the shapes of bond wires
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/0711—Apparatus therefor
    • H10W72/07141—Means for applying energy, e.g. ovens or lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H10W72/07511—Treating the bonding area before connecting, e.g. by applying flux or cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071—Connecting or disconnecting
    • H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
    • H10W72/07531—Techniques
    • H10W72/07532—Compression bonding, e.g. thermocompression bonding
    • H10W72/07533—Ultrasonic bonding, e.g. thermosonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/541—Dispositions of bond wires
    • H10W72/5449—Dispositions of bond wires not being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/551—Materials of bond wires
    • H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5522—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/551—Materials of bond wires
    • H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
    • H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/753—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between laterally-adjacent chips
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
    • Y10T29/49139—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by inserting component lead or terminal into base aperture
    • Y10T29/4914—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by inserting component lead or terminal into base aperture with deforming of lead or terminal
    • Y10T29/49142—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by inserting component lead or terminal into base aperture with deforming of lead or terminal including metal fusion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポールボンデイングの為にアルミニウムボール
を形成する装置及び方法に問する。さらに詳しくは、本
発明はボール形成領域に対し水蒸気を含むアルゴンガス
を供給することによってアルミニウムワイヤからポール
ボンデイングの為のアルミニウムボールを形成する装置
及び方法に関する。
基本的なポールボンデイング技術は、１９７２年２月１
５日にアダムズその他に対し発行された「半導体装置用
自動ボンデイング装置を用いたポールボンデイング法」
と表題のついた米国特許第３．６４１．６６０号に示さ
れている。アダムズは、ワイヤの端にボールを形成し圧
着用アームで第１のボンデイングパツドにボンデイング
する方法を示し説明している。圧看用アームは、キャビ
ラリチュ−１のキャビラリ内にすべるように配置された
アルミニウムワイヤが付属するキャビラリを有している
。更に、圧着用アームは第２のボンデイングバツドに移
りワイヤーが伸びてきて供給ざれ、ｓ２のパッドにステ
ッチ・ボンドされる。
この技術は、様々な半導体装置（例えば集積回路）の入
力／出力ボンデイングパッドから例えばチップキャリア
のリードフレームといったもののボンデイングバツドへ
の接続に利用される。
圧着用アーム及びキャビラリチューブを通して圧着し、
ボンデイングバツドとボールの間に結合《ボンド》を形
成する。追加されるエネルギー、例えば超音波又は熱が
ボンデイング領域に与えられる。
ボールの形成後、圧着用アームがボールを集積回路のボ
ンデイングパッドに接触するように動かし、下方向への
圧力をキャビラリチューブに与える。圧力及びエネルギ
ーをキャビラリチューブを通してボンデイングバツドに
加えて、前もってワイヤの先端に形成されたボールとボ
ンデイングバツドの間にボンドを形成する。圧着用アー
ムは次にキャビラリチューブをリードフレームのボンデ
イングバツドの方に移動させ、一方、ワイヤはキャビラ
リチュープを通って先の穴から押し出され、ワイヤのル
ープが形成される。圧力及びエネルギーが再度キャビラ
リチューブを通してボンデイング領域に加えられ、ワイ
ヤとリードフレームのボンデイングパッドの問にボンド
を形成する。次にキャビラリチューブが圧着用アームに
よってボンデイングバツドから引きはなされる。キャビ
ラリチューブは移動してボンデイングバツドから離れ、
キャビラリチュープを通って伸びるワイヤはしつかり接
着しているので、キャビラリチュープを通しボンデイン
グパッドからのびるワイヤ部分をボンデイングパツドか
ら分離することができる。これによって、集積回路のボ
ンデイングバツドからリードフレームのボンデイングパ
ツドまで伸びているワイヤのループのみを残すことがで
きる。更にもう１つのボールがキャビラリチューブから
伸びるワイヤの先端に形成される。
もともとポールボンデイングの為のボールの形成に使用
されるワイヤは金であった。金の価格は劇的に１２たた
め、金の代わりに他の金属で代用することが望ましいこ
とがわかっている。アルミニウムはポールボンデイング
を行う目的に有効であることがわかっている金属である
。しかしながら、アルミニウムワイヤの縦軸にボールの
中央をあわせてアルミニウムのボールを形成することは
困難であることがわかっている。もともと金のワイヤ上
に作る金のボールは、火炎を使って形成されていた。し
かし、この技術はアルミニウ“ムワイヤを使用する時に
は、望ましくないことがわかっていた。金及びアルミニ
ウムワイヤの両方からボールを作ることのできるもう１
つの方法は、キャビラリチューブから伸びるワイヤの先
端を電極とスパークギャップを作り電気的なポテンシャ
ルを与えスパークギャップにわたってスパークを発生さ
せることによって高熱にさらすものである。これによっ
てアルミニウムから作られるボールの質は改良されたが
、アルミニウムボールをアルミニウムワイヤの縦軸に中
央をあわせて形廣することはできなかった。ボールを形
成すべき領域に対し不活性ガスを用いることは有効であ
ることがわがっている。しかしながら、いくつかの改良
を行うことができ形成されるボールも適当な形状を作る
ようになったが、アルミニウムボールがアルミニウムワ
イヤの縦軸からずれるという問題はそのままであった。
ボールがずれないようにする為、力を与えることによっ
てボール及びワイヤの形を変えるので、ボールはワイヤ
の縦軸のほぼ中央をあわせて形成できるようになる。も
う１つの方法はワイヤに張力を与えてボールをキャビラ
リと隣接するキャビラリチューブの先端の斜面に接触す
るようにひっぱりこむ方法である。この斜面によってボ
ールの中心はワイヤの縦軸の方へと動かされる。更に、
いくつかの応用例では、振動によって力をワイヤに与え
ることができる。じがしながらのこれらの技術ではボー
ルとワイヤの間の遷移領域に応力が加えられてしまう。
ここで生まれる応力は、多数の例においてボールとワイ
ヤの間の遷移領域を弱くする為、望ましいものではない
。さらにこの応力がボンデイングパッド間に形成された
ワイヤループの質に影響を与える。追加的にこの発明の
背景となる情報は１９７８年７月４日エドソンその他に
付与された［ボンデイング方法及び装置」と表題のつく
米国特許第４，０９８，４４７号から得ることができる
。
このように従来のポールボンデイングの為にアルミニウ
ムボールを形成する方法及び構造で水蒸気を含むアルゴ
ンガスの利用を示し又は説明しているものは１つもない
。
本発明はポールボンディングを行う目的でアルミニウム
ワイヤからアルミニウムボールを形成する装置及び方法
に関する。アルゴンガスの供給源は既知の圧力でアルゴ
ンガスを供給する。アルゴンガスはシールされた給湿器
を通過してガスに水蒸気を満たす。次にガスは、ガスの
温度をほぼ１００″Ｆ（″−＝３７．８℃）に維持する
温度制御装置を通過する。
アルミニウムワイヤは圧着用アームに付属する硬質のキ
ャビラリチューブを通って伸びている。
圧着用アームは移動可能でキャビラリチューブのキャピ
ラリ先端に圧力やエネルギーを与える機能を持つ。圧着
用アームは、キャビラリチューブを電極と接近する位置
まで移動する機能も有している。特に、キャピラリチュ
ーブを通ってキャビラリチュープから出て伸びているア
ルミニウムワイヤの先端は電極に接近した位置にまで運
ばれる。
故にキャビラリチツプから伸びるアルミニウムの先端と
電極との閤にスパークギャップが形成される。電極とキ
ャビラリチツプから伸びるアルミニウムにワイヤの方に
向けられたノズルによって、ヒーターから水蒸気を含む
アルゴンガスが与えられる。スパークギャップにおいて
起こる電子によるアーク形成を含めたスパークによる効
果によって、アルミニウムの先端が加熱される。そこで
アルミニウムワイヤはとけて表面張力によってボール状
の形をとる。ボールのサイズは変えることができるが、
ボールはボールを作る為に用意したアルミニウムワイヤ
の直径のほぼ２倍の直径を一般に持つことになる。アル
ミニウムワイヤの先端が電極の近くまで接近し、しかし
そこから空周のある位胃にあるようにキャビラリが配置
された場合、制御装置が作動してワイヤと電極の間に電
気的なポテンシャルを発生する。アルミニウムワイヤの
方へは、比較的負極のポテンシャルを与え電極の方へは
、比較的正極のポテンシャルを与えると有効であること
がわかっている。また、水蒸気を含むアルゴンガスをほ
ぼ１００下（約３７．８℃）まで加熱することも有効で
あることがわがっている。しかしもし望むならこの手間
は省くことができる。
本発明の目的は、アルミニウムのワイヤの縦軸にボール
の中心があうように、アルミニウムワイりの先端にポー
ルボンデイングの為にアルミニウムボールを形成するこ
とである。
本発明の第２の目的は、ずれたボールが形成された後で
ボールを硬化させることによって予めあまり応力を加え
るということなく、ワイヤの軸に中央をあわせてアルミ
ニウムワイヤの先端にボー１レボンデイングを行う目的
でアルミニウムのボールを形成することである。
本発明の第３の目的は、集積回路のボンデイングパッド
とリードフレームの間に適当なワイヤーループを作りだ
す為、アルミニウムワイヤの先端にアルミニウムワイヤ
の縦軸に中央をあわせて、ポールボンデイングを行う為
アルミニウムボールを形成することである。
第１図に示されるシステム２０は、アルゴンガス供給部
２２を有している。アルゴシガス供給部２２は圧力が加
えられたアルゴンガスをガス管２６を通してガス圧力調
整器２８に提供するタンク２４を有している。既知の圧
力に安定させている調整器２８からでてくるガスは、ガ
ス管３０を通して密封シールされている給湿器３２に接
続される。ガス調整器２８からの出口は竜アルゴンガス
供給部２２からの出力でもある。調整器２８から出てく
るアルゴンガスは給湿器３２内の水面下まで伸びるチュ
ーブ３４の中を通って供給される。
これによって、ガス管３０からでたアルゴンガスは水中
で泡となって故にアルゴンガスを水蒸気で飽和させる。
水蒸気を含むアルゴンガスは給湿器３２内の水面より上
まで伸びるチューブ３日によって集められて、さらにガ
ス管３８の中へと入ってゆく。給湿器３２内の水は、適
正なアルゴンガスの飽和が起こるほほ７５゜Ｆ（２３．
９℃》から８５下（２９．４℃）の範囲内の周囲の室温
にすることができる。チューブ３Ｂはガス管３８の１つ
と接続される。給湿器３２は、密封シールされた容器４
０を有していてこめ中をチューブ３４及び３６が通って
いる。容器４０内の内側の空間４２は、アルゴンガスを
飽和させる水を有している。
ガス管３８を通ってきた水蒸気を含むアルゴンガスは、
温度制御装置４４を通過してガス管４６内へ入る。ノズ
ル４日（第４図に示す）は、望みの方向に水蒸気を含む
アルゴンガスに向けるようにガス管４Ｂの先端に備えつ
けてある。ノズル４日は、水蒸気を含むアルゴンガスを
ある方向に供給する為に便利な形ならどんな形でもよく
、ガス管４日の出口であってもよい。濃度調整器４４は
、ガス管３８及び４Ｂの間に設けられ、これによって少
くとも９５下（３５℃）及び好ましくはほぼ１００下（
３７．８℃）の温度にアルゴンガスを維持する。タンク
２４から出力されたアルゴンガスは、ガス調整！！２８
を通過し、ガス管３０，給湿器３２、ガス管３Ｂ、温度
制御装置４４及びガス管４Ｂ内の低い圧力の区域ｋ入る
につれ温度が下がるので、温度調整装置は、一般的には
ヒーターである。換言すれば、ガスの圧力を低くするこ
とによってアルゴンガスの温度は低くなる。温度制御装
置４４は、もし所望される場合は省いても良い。
固いキャビラリチューブ５１は、内部を員通する小さな
孔（第５図で参照番号８８で示される。）を通してキャ
ビラリチツプの方にぬけるアルミニウムワイヤ５３を有
している。キ÷ピラリチューブ５１は、圧着用アーム（
図示せず）によって位置あわせが行なわれるので、アル
ミニウムワイヤ５３の先端５７（第５図）は、電極５Ｂ
の近くまで接近する位置に配置される。電極５Ｂは、線
６１によって制御器６３（第１図》に接続される。
制御器８３｝よまた線６５によってワイヤ５３とも接続
される。馴御器６３は、線６１及び６５に対する出力に
電気的ポテンシャルを与えるように作られている。与え
られた電気的ポテンシャルは、スパークが起こるのに充
分な齢を持つ。即ち、ワイヤ５３の先端５７《第５図》
と電極５Ｂの間のスパークギャップ６７《第５図）にわ
たって電子が流れるのに充分な量である。ウイヤ５３と
電極５９の間に電子が流れることによって、先端５７の
温痕が上袢し、さらにこのことによってワイヤ５３の先
端付近のアルミニウムが充分量融解してワイヤ５３の先
端にアルミニウムのボールが形成される。信号によって
作動すると制御器６３は線６１及び６５に適当なポテン
シャルを与えワイヤ５３の先端５７を充分に加熱する。
これによって所望のサイズのアルミニウムのボールが形
成されることになる。
ポールボンデイングシステムを含む様々な、構成装置の
一搬的な説明は、１９７８年７月４日発行、エドソンそ
の他による［ボンディング方法及び装置］と表題のつい
た米国特許第 ４，０９８，４４７号：１９７２年２月１５日発行アダ
ムスその他による「半導体装置用自動ボンデイング装置
を用いたポールボンデイング法」と表題のついた米国特
許第３，６４１．６６０号；１９８１年３月３０日出願
ランデスによる「自己開始機能を持つ電流制御放電ボン
ディングワイヤボール製造装置」と表題のつく米国出願
番号第２５０．６２３号及び１９７９年７月２日出願パ
ンルバニーその他による「検流計型モーターを持つマイ
クロエレクトロニクスボンデイング装１」と表題のつく
米国出願番号第０５４．３２４号に示されている。尚こ
れらは参照としてここに示す。
電極５日はキャビラリチューブ５・１の下に位置し、ワ
イヤ５３は一般的に下方向に電極に向かって伸びている
。故に、ワイヤの縦軸がスパークギャップ６７をわたる
電子の流れと実質上平行になるように、ワイヤ５３の下
に接近させてＮ極を配置する。
第２図にはアルミニウムの先端に形成されるアルミニウ
ムボール７０が示されている。ボール７０は、ドライア
ルゴンガスを使って形成された。
ワイヤ７２の縦軸７４は、ボールのほぼ中心と合ってい
ない。言い換えれば、ボール７０はワイヤ７２の中心を
通る縦軸７４からずれているということである。
アルミニウムワイヤ５３の先端にある（第３図の）アル
ミニウムボール７８は、ワイヤ５３の縦軸８０と中心が
あっている。縦軸８０は、ボール７８のほぼ中央８２を
通っている。重力、熱及びその他の力学的影響によって
、ボール７８は完全な球ではないので、８２はほぼ中央
の点である。
ボール７Ｂは第１図のシステム２０によって供給される
水蒸気を含む加熱されたアルゴンガスの雰囲気の中で形
成されたものである。ボール７Ｂの表面には複数の穴８
４が存在する。アルゴンガスの温度が少くとも９５゜Ｆ
《３５℃》に達していない場合、穴はもつと広く広範囲
にわたり、水蒸気を含むアルゴンガスを用いて形成され
たボールの内部的な多孔性は、増加する。
穴８４は一般的には、ボール７８の下方２／３の部分に
発生するが、ボンデイングパッドとの間に形成される結
合の強さ及び遷移領域の強さに影響を与えないことがわ
かった。
第４図で示すように、ノズル４９は水蒸気を含むアルゴ
ンガスをキャビラリ５１の九端５５、ワイヤ５３の先端
５７及び電極５９の方へ向けて供給するように設けられ
ている。故に第５図のスパークギャップ６７は、それに
向って流れる水蒸気を含むアルゴンガスの流れを有して
いる。周囲の空気とアルゴンガスがいくらか混合される
ことが予想されるが本発明に従ってアルミニウムボール
を形成する工程にはあまり影響を与えないことが、わか
った。
第５図において、キャビラリチューブ５１のキャビラリ
チツブ５５及びワイヤ５３の断面図が示され、第６図及
び第７図も同じものを示す。電極５９は、ワイヤ５３の
先端５７の下の非常に接近した位置にあることがさらに
詳しく示してある。
このように、先端５７と電極５”９の上部の平らな表面
８６の閣に小さなスパークギャップが残してある。キャ
ピラリチューブ５１内のシリンダー状の孔８８は、その
中に摺設されたワイヤ５３を有している。シリンダ状の
孔８８は角をとってすりばち状の形になった開口９０で
キャビラリチップ５５とつながる。
アルミニウムボールが付属しているアルミニウムワイヤ
の縦軸からアルミニウムボール９４がずれている例を第
６図が示す。ボール９４のようにずれているボールの位
置を直す為の方法としては、ボールが斜めになった開口
であるベベル９０と接触するように引っぱりながら娠動
を与える方法がある。第７図に示すようにベベル９０は
、ワイヤ９８の縦軸９Ｂにほぼ合うようにボール９４に
力を与える。しかしながら、ボール９４及びワイヤ９８
の間の遷移領域１００に応力が発生する。この応力によ
ってひびが発生したり、その他の応力による問題が起こ
る。
ボンデイングを行う前にボールに応力を与えることから
発生する問題点が第８図に示されている。
集積回路１０４はこの回路へ接続する１１０から１１２
までのワイヤーループを有している。接続は形成された
アルミニウムボールを使ってまず第１に集積回路１０４
上の接続パッドに形成される。
さらにワイヤールーブが作られて接続パッドへの第２の
接続が行われる。１１０から１１２までのループは、１
１５から１１７までの接続パッドにそれぞれ接続される
。集積回路１０４上の接続パッドは、小さすぎるので第
８図に見やすいように示すことはできない。ワイヤルー
プ１１１と集積回路１０４の接続を形成する為に使用さ
れたアルミニウムボールは予め応力が加えられているた
為これによってループ１１１はワイヤルーブ１１０の方
へ曲がった形で伸びてしまう。・ルユプと集積回路を接
続する為に予めアルミニウムボールに応力がかけられる
ことによてルーブ１１０がループ１１１の方向八曲っだ
形状を持つ場合、ループ１１０と１１１が接触すること
がありうるのでこれによって、ショートを起こすことに
なる。その結果、集積回路はパツケツジに入れられた後
不良品と判断される。オペレーション上は、ガス供給部
２２が、アルゴンガスを既知の圧力で供給し、給湿器３
２に対しほぼ１リットル／分の流出率となる。給湿器３
２はドライアルゴンガスを水蒸気で飽和させているので
水蒸気を含んだアルゴンガスがガスがガス管３８を通っ
て温度制智装１４４に与えられる。温度制御装置４４は
水蒸気を含んだアルゴンガスの温度をほぼ１００″Ｆ（
３７．８℃）に維持している。温度調節された水蒸気を
含むアルゴンガスはノズル４９から供給され、キャビラ
リ５１の先端、ワイヤ５３の先端５７及び電極部５日に
向けて与えられる。特に、アルゴンガスはシリンダー状
の孔８８から伸びるワイヤ５３の一部及びスパークギャ
ップの間に向かって供給される。スパークギャップは２
から６ミル＜５０．８ミクＯンから１５２．４ミクロン
）でなくてはならない。ＩＩＩ御器６３が与えられる負
の最大ポテンシャルを持つ電気的ポテンシャルを線６５
を通しワイヤ５３に与え、比較的正のポテンシャルを電
極５９に与える。これによってスパークギャップ６７に
わたってアークが形成されるので、さらにこのことによ
ってワイヤ５３の先端５７がとけて第３図のアルミニウ
ムボール７８のようなアルミニウムボールが形成される
。スパークギャップ６７にわたって発生するスパークが
先端５７を、更にワイヤ５３の下部分を溶かしこれによ
って表面張力によるアルミニウムのボールが形成される
。水蒸気を含むアルゴンガスで形成されたアルミニウム
ボールは一般にアルミニウムワイヤの縦軸と中心があっ
て形成されたまたまずれてできるボールも、アルゴンガ
スのみを使用して形成されたアルミニウムボールより一
般にそのズレが小さい。
アルゴンガスを調節することが望・ましい場合制御器６
３がガス管に挿入したソレノイドバルブ（図示せず）に
出力信号を送ってスパークギャップ６７にわたりポテン
シャルを与える直前、及びボール７０を形成する期間の
みにノズル４９にガスを与えるようにすることもできる
。
ボール７８が溶融状態から硬化した後、制御器Ｂ３がソ
レノイドバルブの作動を切り、ノズル４９を通し水蒸気
を含むアルゴンガスを流れないようにする。また必要で
あれば、電極５９、ノズル４９及びアルミニウムワイヤ
５７の先端を囲むような容器を用意してもよい。
このようにして本発明は当初の目的であるアルミニウム
ワイヤからワイヤの縦軸に中心をあわせてアルミニウム
のボールを形成することができた。
また本発明は、ボンドを行う以前にワイヤに応力を加え
ることなく水蒸気を含むアルゴンガスを用いることでワ
イヤの縦軸とあ・うボールを形成するので従来のような
欠陥の心配はなく当初の目的を達成できた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の利用するシステムを部分的には電気的
に、部分的には水力学的に、部分的には機構的に示す概
略図である。 第２図はアルミ三ウムワイヤの先端に形成されたアルミ
ニウムボールの見取り図である。 第３図は本発明に従って形成゜されたアルミニウムボー
ルの見取り図である。 第４図は、第１図のキャビラリチューブ、電極、及びノ
ズルの拡大図である。 第５．６．７図はアルミニウムワイヤの先端にボールを
形成する種々の段階を示す図である。 第８図は集積回路装置内のボンディング状態を説明する
ための概略上面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）アルミニウムワイヤの先端にアルミニウムボール
    を形成する装置であって、 （ａ）上記アルミニウムワイヤの上記先端に近接するが
    空間をおいて配置される電極であって、電気的ポテンシ
    ャルが上記アルミニウムワイヤと上記電極との間に与え
    られている時スパークギャップを作り出し上記アルミニ
    ウムワイヤを加熱して上記先端に上記アルミニウムボー
    ルを形成する上記電極と： （ｂ）アルゴンガスの供給部と； （Ｃ）上記供給部に接続され水蒸気を含むアルゴンガス
    の流れを作りだす給湿器と；（ｄ）上記給湿器に接続さ
    れ上記アルミニウムワイヤの上記先端に水蒸気を含むア
    ルゴンガスを供給するノズルと； を有する上記アルミニウムボールを形成する装置。 《２》上記水蒸気を含むアルゴンガスをほぼ１００下（
    ３７．８℃》まで加熱する為のヒーターを有する特許請
    求の範囲第１項の上記装置。 《３）電気的なポテンシャルが上記アルミニウムワイヤ
    と上記電極の問に与えられる間、上記供給部がアルゴン
    ガスを供給する特許請求の範囲第１項の上記装置。 （４）上記ノズル、上記電極及び上記アルミニウムワイ
    ヤの上記先端の周囲に配置される部分的な容器を有する
    特許請求の範囲第１項の上配装置。 （５）．アルミニウムワイヤの先端にアルミニウムボー
    ルを形成する装置であって （ａ）上記アルミニウムワイヤの上記先端に近接してい
    るが空間をおいて配置される電極であって、電気的なポ
    テンシャルが上記アルミニウムワイヤと上記電極の間に
    存在する時にスパークギャップを作りだし上記アルミニ
    ウムワイヤを加熱して上記先端に上記アルミニウムボー
    ルを形成する上記電極と： （ｂ）圧力が与えられているアルゴンガスの供給部と： （Ｃ）上記供給部に接続し水蒸気を含むアルゴンガスの
    流れを作りだす給湿器と；（ｄ）上配給湿器に接続され
    、上記水蒸気を含むアルゴンガスをほぼ上記ワイヤの上
    記先端及び上記電極の方に向かって供給するノズルと．
    （ｅ）上記給湿器及び上記ノズルの中闇にあって上配水
    蒸気を含むアルゴンガスとΦ間で熱が伝わるように接続
    され、水蒸気を含むアルゴンガスを９５゜Ｆ（３５℃）
    以上の温度に維持する濃度制御装置と； を有する上配アルミニウムボールを形成する上記装置。 （６）アルミニウムワイヤの先端にアルミニウムボール
    を形成する装置であって （ａ）選択的に正及び負の出力で電気的ポテンシャルを
    与え、その内の上記負の出力は上記アルミニウムワイヤ
    に接続する制御器と；（ｂ）上記の正の出力に接続され
    、上記アルミニウムワイヤの上記先端に近接して配置さ
    れて、上記電気的ポテンシャルに対しスパークギャップ
    を形成し上記先端を加熱して上記アルミニウムボールを
    形成する電極と； （Ｃ）・上記アルミニウムワイヤの上記先端に向けて流
    れる水蒸気を含むアルゴンガスの流れと、 （ｄ）上記水蒸気を含むアルゴンガスの上記流れが熱伝
    導で接続し、上記ガスの温度をほぼ１００．Ｆ（３７．
    ８℃）に雑持する温度制御装置と； を有する上記アルミニウムボールを形成する上配装置。 （７）アルミニウムワイヤの先端にアルミニウムボール
    を熱的に形成する装置であって（ａ）上記アルミニウム
    ワイヤの上記先端に近接しているが空間はあいて配置さ
    れ、そこにスパークギャップを形成する第１の手段と；
    （ｂ）第１の手段及び上配アルミニウムワイヤに接続し
    、選択的に上記スパークギャップにわたり電気的なスパ
    ークを作りだす第２の手段と； （Ｃ）上記第１の手段及び上記アルミニウムワイヤの上
    記先端に近接して位置し、少くとも電気的スパークが発
    生する前及び発生している問、上記スパークギャップ内
    及び上記アルミニウムワイヤの上記先端に少くとも９５
    下（３５℃）の温度を持つ水蒸気を含むアルゴンガスを
    供給する第３の手段と； を有する上記アルミニウムを熱的に形成する上記装１。 （８）上記第２の手段が上記第１の手段及び上記アルミ
    ニウムワイヤの上記先端をそれぞれ比較的正極性又は負
    極性のポテンシャルに接続する上記装置。 （９）アルミニウムワイヤの先端を加熱して上記ワイヤ
    を溶融させることによって上記アルミニウムワイヤの上
    記先端にアルミニウムのボールを形成する装置であって
    、 （ａ）上記アルミニウムワイヤの上記先端に近接してい
    るが空間をあけて配置されスパークギャップを作りだす
    第１の手段と； （ｂ）上記第１の手段及び上記アルミニウムワイヤに接
    続され、上記ギャップにわたり電気的なスパークを与え
    る第２の手段と；（Ｃ）上記第１の手段及び上記アルミ
    ニウムワイヤに近接して配置され上記アルミニウムワイ
    ヤの上記先端及び上記第１の手段の方へ水蒸気を含むア
    ルゴンガスの流れを向ける為の第３の手段と； を有する上記アルミニウムボールを形成する上記装置。 （１０）（ａ）アルミニウムワイヤの先端に水蒸気を含
    むアルゴンガスを供給する工程と；（ｂ）上記アルミニ
    ウムワイヤの上配先端に電気的なスパークを与え上記先
    端を加熱しボールを形成する工程と； を含む上記アルミニウムの上配先端に上記アルミニウム
    のボールを熱的に形成する方法。 （１１）アルミニウムワイヤの先端からアルミニウムの
    ボールを形成する方法であって（ａ）上記アルミニウム
    ワイヤの上記先端に、少くとも９５下（３５℃）の温度
    を持つ水蒸気を含むアルゴンガスを供給する工程と＝（
    ｂ）上記アルミニウムワイヤがスパークギャップにわた
    り比較的負極性のポテンシャルを持つことで上記アルミ
    ニウムワイヤの上記先端に電気的なスパークを与えるこ
    とによって上記アルミニウムワイヤの上記先端を加熱し
    上記ワイヤをとかす■程と； を含む上記アルミニウムボールを形成する方法。
JP57135071A 1981-08-03 1982-08-02 ボ−ルボンデイングの為のアルミニウムボ−ルを形成する装置及び方法 Pending JPS5832427A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US289659 1981-08-03
US06/289,659 US4387283A (en) 1981-08-03 1981-08-03 Apparatus and method of forming aluminum balls for ball bonding

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5832427A true JPS5832427A (ja) 1983-02-25

Family

ID=23112510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57135071A Pending JPS5832427A (ja) 1981-08-03 1982-08-02 ボ−ルボンデイングの為のアルミニウムボ−ルを形成する装置及び方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4387283A (ja)
EP (1) EP0072113B1 (ja)
JP (1) JPS5832427A (ja)
DE (1) DE3267582D1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60110471A (ja) * 1983-11-21 1985-06-15 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 感熱記録ヘッド
JPS63293929A (ja) * 1987-05-27 1988-11-30 Hitachi Ltd ワイヤボンディング装置
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

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58169918A (ja) * 1982-03-31 1983-10-06 Hitachi Ltd ワイヤボンダ
US4549059A (en) * 1982-11-24 1985-10-22 Nec Corporation Wire bonder with controlled atmosphere
FR2555813B1 (fr) * 1983-09-28 1986-06-20 Hitachi Ltd Dispositif a semi-conducteurs et procede de fabrication d'un tel dispositif
US4572772A (en) * 1983-11-07 1986-02-25 Texas Instruments Incorporated Method for cleaning an electrode
JPS60227432A (ja) * 1984-04-26 1985-11-12 Nec Corp ボンデイング用ワイヤのボ−ル形成装置
US4691854A (en) * 1984-12-21 1987-09-08 Texas Instruments Incorporated Coatings for ceramic bonding capillaries
US4976393A (en) * 1986-12-26 1990-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production process thereof, as well as wire bonding device used therefor
DE4007292C1 (ja) * 1990-03-08 1991-06-27 Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De
US5295619A (en) * 1992-05-22 1994-03-22 Rohm Co., Ltd. Method and apparatus for performing wire bonding by using solder wire
US5612256A (en) * 1995-02-10 1997-03-18 Micron Display Technology, Inc. Multi-layer electrical interconnection structures and fabrication methods
US5537738A (en) * 1995-02-10 1996-07-23 Micron Display Technology Inc. Methods of mechanical and electrical substrate connection
US5665654A (en) * 1995-02-10 1997-09-09 Micron Display Technology, Inc. Method for forming an electrical connection to a semiconductor die using loose lead wire bonding
US5766053A (en) 1995-02-10 1998-06-16 Micron Technology, Inc. Internal plate flat-panel field emission display
US6180891B1 (en) 1997-02-26 2001-01-30 International Business Machines Corporation Control of size and heat affected zone for fine pitch wire bonding
US20060071050A1 (en) * 1999-02-25 2006-04-06 Reiber Steven F Multi-head tab bonding tool
US6354479B1 (en) 1999-02-25 2002-03-12 Sjm Technologies Dissipative ceramic bonding tip
US20060261132A1 (en) * 1999-02-25 2006-11-23 Reiber Steven F Low range bonding tool
US7032802B2 (en) * 1999-02-25 2006-04-25 Reiber Steven F Bonding tool with resistance
US7124927B2 (en) * 1999-02-25 2006-10-24 Reiber Steven F Flip chip bonding tool and ball placement capillary
US7389905B2 (en) 1999-02-25 2008-06-24 Reiber Steven F Flip chip bonding tool tip
US20070131661A1 (en) * 1999-02-25 2007-06-14 Reiber Steven F Solder ball placement system
US6651864B2 (en) * 1999-02-25 2003-11-25 Steven Frederick Reiber Dissipative ceramic bonding tool tip
US20080197172A1 (en) * 1999-02-25 2008-08-21 Reiber Steven F Bonding Tool
US7227095B2 (en) * 2003-08-06 2007-06-05 Micron Technology, Inc. Wire bonders and methods of wire-bonding
US20050067382A1 (en) * 2003-09-26 2005-03-31 Gary Gillotti Fine pitch electronic flame-off wand electrode
US7411157B2 (en) * 2003-09-26 2008-08-12 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Electronic flame-off electrode with ball-shaped tip
US20070085085A1 (en) * 2005-08-08 2007-04-19 Reiber Steven F Dissipative pick and place tools for light wire and LED displays
US20110017806A1 (en) * 2009-07-21 2011-01-27 Jerry Gomez Cayabyab Forming gas kit design for copper bonding
WO2012099771A1 (en) * 2011-01-17 2012-07-26 Orthodyne Electronics Corporation Systems and methods for processing ribbon and wire in ultrasonic bonding systems
JP6076537B1 (ja) * 2015-05-03 2017-02-08 株式会社カイジョー ワイヤボンダ用ボール形成装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51147174A (en) * 1975-05-15 1976-12-17 Welding Inst Method and apparatus for connecting wires
JPS54160540A (en) * 1978-06-09 1979-12-19 Toshiba Corp Bonding of aluminium wire

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3641660A (en) * 1969-06-30 1972-02-15 Texas Instruments Inc The method of ball bonding with an automatic semiconductor bonding machine
GB1600021A (en) * 1977-07-26 1981-10-14 Welding Inst Electrical inter-connection method and apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51147174A (en) * 1975-05-15 1976-12-17 Welding Inst Method and apparatus for connecting wires
JPS54160540A (en) * 1978-06-09 1979-12-19 Toshiba Corp Bonding of aluminium wire

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60110471A (ja) * 1983-11-21 1985-06-15 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 感熱記録ヘッド
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
JPS63293929A (ja) * 1987-05-27 1988-11-30 Hitachi Ltd ワイヤボンディング装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0072113A1 (en) 1983-02-16
DE3267582D1 (en) 1986-01-02
US4387283A (en) 1983-06-07
EP0072113B1 (en) 1985-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5832427A (ja) ボ−ルボンデイングの為のアルミニウムボ−ルを形成する装置及び方法
US3747198A (en) Tailless wedge bonding of gold wire to palladium-silver cermets
KR100283501B1 (ko) 반도체소자 및 그 제조방법과 반도체 장치 및 그 제조방법
US5960262A (en) Stitch bond enhancement for hard-to-bond materials
US3286340A (en) Fabrication of semiconductor units
JP3017467B2 (ja) 密封型ボールボンディング方法
JPH01302736A (ja) ボンデイングワイヤをボンディグヘッドのウエッジ・毛管チューブに供給するための制御装置及びその制御方法
CA2252102A1 (en) Two-step projecting bump for semiconductor chip and method for forming the same
CN106463424A (zh) 接合方法与接合装置
CN1083156C (zh) 制造半导体器件的方法及实施该方法的设备
JPS60154537A (ja) 半導体デバイスの製作方法
JPS60227432A (ja) ボンデイング用ワイヤのボ−ル形成装置
JP3091701B2 (ja) ワイヤボンディング装置
JP2645014B2 (ja) ワイヤボンディング装置
JPS61172343A (ja) ワイヤボンデイング方法及び装置
JPS6215312B2 (ja)
JPH0536748A (ja) ワイヤボンデイング装置
JP2596381B2 (ja) ボールバンプ形成方法
JP2586679B2 (ja) ワイヤボンディング方法
JPS6215828A (ja) ワイヤボンデイング方法
JP3105477B2 (ja) ワイヤボンディング装置
JP2776100B2 (ja) ワイヤボンディング装置
JPH01251628A (ja) ボンディング装置
JPH0461134A (ja) 半導体製造装置
JPS63217633A (ja) ワイヤボンデイング方法