JPS59144141A - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

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】 本発明は高密度高集積のＬＳＩの製造において、高信頼
性のワイヤボンディングを行なうことができるワイヤボ
ンディング装置に関するものである。

半導体装置のパッケージ内に内装した半導体素子ペレッ
トとパッケージの外部リードとを電気的に接続するため
にワイヤボンディングが行なわれる。このワイヤボンデ
ィングには種々の方式のものが提案されているが、いず
れもＡ召やＡｕ等の金属細線をワイヤとして用い、これ
をボンディングツールを使用して熱或いは超音波にて押
し潰しながらペレットや外部リードに接続する点では共
通している。例えば、第１図はＡ４線をワイヤ５として
用いた例であり、ベレット１表面に設けたパッド２と、
パッケージ３の外部リードインナ部４との間に夫々超音
波を利用してワイヤ５を接続している。この場合、ボン
ディングツール６は同図示のようにペレットと外部リー
ド間にわたって往復移動され、先ずペレット側にボンデ
ィングしく第１ボンデイング）、次に外部リード側にボ
ンディング（第２ボンデイング）する。

ところでこの種のワイヤボンディングでは、ツール６先
端の後側角部の曲率が大きな問題となる。

即ち、同図のように角部７の曲率が小さいと第１ボンデ
イングＢ１のネック部Ｎ、か細くなってクラックが生じ
易くなりワイヤ切れを生じる原因となる。また、角部７
の曲率が大きいと第２ボンデイングＢ２のネック部Ｎ２
が太すぎて所謂ワイヤの引きちぎり切断を良好に行なう
ことができないという問題が生じる。

また、他の問題として、ワイヤ５に極細線を使用してい
るためにミ第１．第２のボンディング間に形成されるワ
イヤループ形状を所要の形状に設定することが難かしく
、ワイヤループ形状のこの無節度によって隣接するワイ
ヤ同志の短絡やワイヤとペレット、外部リードとの短絡
事故が生じ易い。特に近年の高密度、高集積のＬＳＩで
は隣接するワイヤの相互間距離が漸減する傾向にあり、
また場合によってはワイヤを立体交差させる必要もあっ
て前記したワイヤ相互の短絡が増々発生し易いものにな
っている。

したがって本発明の目的は、ワイヤボンディングを容易
に行ない得る一方でワイヤ強度の向上、相互接触の防止
を図ってボンディングの信頼性を高めることができるワ
イヤボンディング装置を提供することにある。

この目的を達成するために本発明はボンディングツール
による第１．第２のワイヤボンディングを夫々異なる方
向や異なる条件でツールを作動し得るように構成したも
のである。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。

第２図は本発明のワイヤボンディング装置を示し、ＸＹ
テーブル１０上に塔載したボンディングヘッド１１には
超音波振動源１２を設け、この振動源１２に連設したホ
ーン１３をボンディングアームとして上下揺動可能に設
けている。このホーン１３の先端にはボンディングツー
ル１４を取着し、Ａ４の極細線からなるワイヤ１５の先
端を挿通している。一方、前記ツール１４の下方位置に
はボンディングステージ１６を配設し、ワイヤボンディ
ングされる半導体構体１７、即ち外部リード１８を有す
るパッケージ１９内にペレット２０を固着したものを載
置している。

そして、本例にあっては前記ボンディングツール１４を
第３図に拡大して示すように、ツール１４の略中夫にワ
イヤ挿通孔２１を形成すると共に、この挿通孔２１の図
示右側開口縁部２２を曲率の大きな形状とし、また、ツ
ール１４の図示左側開口縁部２３を曲率の小さな形状と
している。

以上の構成によれば、第４図に示すように、ペレット２
０のバンド２０ａ上への第１ボンディング時には、ワイ
ヤ１５の先端を図示右方へ向けた状態でワイヤボンディ
ングを行ない、その後ワイヤを逆方向に曲げながらツー
ル１４を右方向に移動して外部リード１８のインナ部１
８ａに第２ボンデイングを行ない更にそのネック部から
ワイヤを引きちぎって切断することによりワイヤボンデ
ィングを完了することができる。この場合、ツール１４
とワイヤ１５との位置関係上、第１ボンデイングはツー
ルの下端面右側で行ない、第２ボンデイングは下端面左
側で行なうことになる。

したがって、このワイヤボンディングによれば、第１ボ
ンデイングにおけるワイヤのネック部は曲率の大きな右
側開口縁部２２により形成されるため、ネック部Ｎ１１
は然程押し潰されることはなく充分な強度を保持し、ク
ラックも生じない。一方、第２ボンデイングにおいては
ワイヤのネック部Ｎ、。

を曲率の小さな左側開口縁部２３により形成しているの
でネック部の押し潰し曲率が小となり、ネック部におけ
るワイヤ切断を容易なものとする。

更に、ワイヤは第１ボンデイングにおけるワイヤ延長方
向と逆向きにループを形成しているため、ワイヤ１５の
張設時にワイヤにしなりが入ると共にワイヤ１５とワイ
ヤ挿通孔２１の内面との間に適宜な摩擦が生じてワイヤ
バックを防止し、これにより所望のループ形状を容易に
得、かつ安定した形状にできる。

ここで、ワイヤループの形状を所望の形状にコントロー
ルする場合には、ループ形状の頂上に相当するワイヤ部
分に超音波を加えてワイヤにダメージを与えワイヤ曲り
を容易にしたり、ワイヤの相当部分を加熱して曲り易く
してもよい。この場合、超音波の印加はワイヤの相当部
分がツール内を通過するときにツールを振動させる構成
とすればよい。また、加熱の場合には水素トーチや電気
トーチをツールの近傍に設け、ツールの移動タイミング
に合わせてトーチをワイヤに当てるように構成すればよ
い。

また、ワイヤループ形状をコントロールするための他の
構成としては、第５図に示すように、ツール１４の背後
に設けた公知のクランパ２４と共にノツチ形成部２５を
設けてもよい。このノツチ形成部２５は楔状に形成した
一対の挟圧片２６゜２６をワイヤ１５を挟むようにして
設け、両挟圧片２６，２６を互に近接させたときにはワ
イヤ１５にノツチ（楔状の食い込み）を形成するように
したものである。

したがって、ワイヤボンディング装置に、予めワイヤル
ープ形状の情報を入力しておけば、ツール１４の移動に
伴なってワイヤがツールに対して相対移動するときにそ
のタイミングに合わせてノツチ形成部２５を作動させ、
第６図に示すようにワイヤ１５の必要箇所（１箇所ない
し複数箇所）にノツチＮを形成する。このノツチＮによ
りワイヤ１５は曲りが容易になり、ノツチ位置に応じた
ループ形状の曲成を簡単に行なうことができる。

一方、前述した第１ボンデイングを良好なものにするた
めには、第２ボンデイングを行なった直後に、第７図に
示すようにツール１４Ａを後方へ移動して次の第１ボン
デイングに必要とされるワイヤ長をツール下端に確保し
、その上でワイヤ１５Ａをクランプしてワイヤ切断を行
なうようにする。

このようにすれば、従来のようなワイヤ切断後における
ワイヤフィード方法と異なってツール下方に延在させる
ワイヤ長を常に一定に保持でき、次のワイヤボンディン
グ工程の第１ボンデイングにおけるワイヤテールを一定
化して良好なワイヤボンティングを可能にする。この作
動はワイヤボンディングの制御部におけるシーケンスを
適宜に調整すれば簡単に行なうことができる。

更に前述した構成のものにおいて、ツール１４Ａを同図
のように後方へ移動させた時点でツールに下方の力を加
えてワイヤのその部分を若干押し潰しておけば、第８図
に鎖線で示すようにワイヤ１５Ａ、の中心がツール１４
Ａの中心位置から偏位するような現象が防止でき、同図
実線のようにワイヤ１５Ａ、を常にツール中心位置に確
保できる。

これにより、ワイヤボンディング位置を高精度に管理で
きると共に良好なワイヤボンディングを可能とする。

なお、このようなワイヤ１５Ａのテール長の確保や中心
位置の確保はワイヤ１５Ａの先端方向の関係から従来と
同一構造のボンディングツールを使用した場合に特に有
効となる。

第９図は本発明装置の他の実施例を示しており、特に第
１ボンデイングと第２ボンデイングの各ネック部を夫々
好ましい状態に確保することができる例である。即ち、
本例のボンディングツール１４Ｂは、従来のツールより
もワイヤ長さ方向の下端面寸法召、を小さくし、こめツ
ール１４Ｂをワイヤ１５Ｂに押圧しながら所定長さだけ
ワイヤ方向に移動させることによりボンディングを行な
っている。そして、第１ボンディング時にあってはツー
ルの移動に伴なって超音波のパワーを漸減させ、逆に第
２ボンディング時にあっては漸増させるように構成して
いるのである。

このような構成とすれば、ボンディングされたワイヤ１
５Ｂは、同図のように第１ボンデイング部Ｂ、では超音
波パワーの順誠によってネック部Ｎ２．での潰され程度
が小さくて曲率の大きなネック部となり、第２ボンディ
ング部Ｂ２では超音波パワーの漸増によってネック部Ｎ
２ｔでの潰されが大きくて曲率の小さなネック部となる
。これにより、第１ボンデイングにおけるネック部の強
度を向上してクラック等の発生を防止する一方で、第２
ボンデイングにおけるネック部での切断を容易にできる
。

なお、本例のようにネック部の曲率な相違させることは
、第３図に示した実施例のツールにおいてもツールの下
端面の半分を利用しているため、これを用いてツールの
移動および超音波ノくワーの増減を行なえば同様な結果
を得ることができる。

以上のように本発明のワイヤボンディング装置によれば
、ワイヤボンディングツールを第１ボンディング時と第
２ボンディング時とで夫々異なる条件でボンディング作
動し得るよう（（構成しているので、第１ボンデイング
におけるネックへのクラックの発生を防止してボンディ
ング強度の向上を図る一方で第２ボンデイングにおける
ネック部での切断を容易にしてボンディングの容易化を
図り、更にワイヤループ形状のコントロールおよびその
安定性を高めて隣接するワイヤ相互間やその他の箇所と
の短絡を防止することができる等、ワイヤボンディング
の信頼性を格段に高めることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一般的なレイヤボンディングを説明する
ための断面図、 第２図は本発明のワイヤボンディング装置の全体構成図
、 第３図はツールの拡大図、 第４図はワイヤボンディング状態を示す拡大正面図、 第５図は変形例のツール近傍の構成図、第６図はノツチ
を入れた状態のワイヤを示す図、第７図は他の有効な例
を説明するための作動説明図、 第８図はツールを左側面から見た図、 第９図は他の実施例のワイヤボンディング状態を説明す
るための正面図である。 １０・・・ＸＹテーブル、１１・・・ボンディングヘッ
ド、１３・・・ホーン、１４，１４Ａ、１４Ｂ・・・ボ
ンディングソール、１５，１５Ａ、１５Ｂ・・・ワイヤ
、１９・・・パッケージ、２０・・・ペレット、２１・
・・ワイヤ相互間、２２・・・右側開口縁部、２３・・
左側開口縁部、２４・・クランパ、２５・・・ノツチ形
成部、Ｂ。 ・・・第１ボンディング部、Ｂ２・・・第２ボンディン
グ部、Ｎ、　、　Ｎ、　、ｔ　Ｎ、、　、　Ｎ、□、　
Ｎ２８．　Ｎ、・・・ネック部。 代理人　弁理士　　高　橋　明　〜ニー第　　１　　図 σ 第　　２　図 、第　３　図 第　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ワイヤを被ボンディング部に押圧してワイヤボン
   ディングを行なうボンディングツールを備えるワイヤボ
   ンディング装置において、前記ポンプイングツ〜ルを第
   １ボンディング時と第２ボンディング時とで夫々異なる
   条件でボンディングし得るよう構成したことを特徴とす
   るワイヤボンディング装置。 ２、第１ボンデイングのネック部の曲率を小さくする一
   方、第２ボンデイングのネック部の曲率を大きくするよ
   うにボンディングツールの形状を設定してなる特許請求
   の範囲第１項記載のワイヤボンディング装置。 ３、　ワイヤループを第１ポン−ディング方向と逆方向
   に延在し得るように構成してなる特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載のワイヤボンディング装置。