JPS5916409B2 - ワイヤボンド形成方法 - Google Patents

ワイヤボンド形成方法

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JPS5916409B2
JPS5916409B2 JP56170252A JP17025281A JPS5916409B2 JP S5916409 B2 JPS5916409 B2 JP S5916409B2 JP 56170252 A JP56170252 A JP 56170252A JP 17025281 A JP17025281 A JP 17025281A JP S5916409 B2 JPS5916409 B2 JP S5916409B2
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ball
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Description

【発明の詳細な説明】 アルミニウムまたはアルミニウム合金のワイヤを使用し
、このワイヤを毛管内に通し、保護ガス’５ 雰囲気中
で上記ワイヤと電極との間で火花放電させることにより
上記ワイヤのワイヤ端にボールを形成し、次いで上記毛
管を用いて上記ワイヤをマイクロ回路上の接点個所に接
続し、しかる後に上記マイクロ回路上の上記接点個所と
上記接続導体ｉ０との間にワイヤボンドを形成する方法
に関するものである。
接点個所、例えば半導体本体上の接点個所と導体との間
にワイヤボンドを形成する場合には、ワイヤを半導体本
体に・接着する際にボールボンドをｊ５使用するのが好
ましいことが分つている。
ボールを接点個所に接続することは超音波溶接工具また
は熱圧接を用いるか、場合によつては両者を併用するこ
とにより行うことができる。金のワイヤの場合には、火
花放電によジボールを形成するのが好ましい。しかし、
アルミニウムまたはアルミニウム合金のワイヤにボール
を形成するのは困難である。保護ガス雰囲気中でワイヤ
と電極との間の電圧差２００Ｖ未満においてワイヤと電
極とを互いに短時間接触させることにより生ずる火花放
電によつてアルミニウムワイヤ端にポールを形成する方
法が既に提案されている。
ワイヤ端を溶融し、接触を断つと、この結果火花放電が
起り、ポールが形成する。保護ガスはボール形成中に酸
化現象が起るのを防止する作用をする。ワイヤと電極と
を接触させる必要のあるかかるボール形成方法は大規模
生産するには複雑である。しかも、電極の損耗が極めて
大きく、従つて屡々取り換える必要がある。？らにワイ
ヤ端と電極とを僅かに離間させ電圧差が３５０〜１０，
０００になるように配置して火花放電させる方法も提案
されている。
放電回路におけるオーム抵抗は、ワイヤ断面における電
流密度のピーク値が１．２×１０９ＡＺイ〜１３．５×
１０９Ａ／ｄになるように選定する。しかし、比較的低
い電圧で火花放電させるのが好ましい筈である。さらに
、この既知方法では、ワイヤ端と電極との間で約０．１
２５ｍの極めて短い距離を可成り正確に調節する必要が
ある。しかし、多量生産では正確な調節に依存するのは
望ましくないことで、しかもワイヤ端と電極との間の距
離を既知方法におけるより著しく長く選定するのが好ま
しい。本発明の目的は、ワイヤ端と電極との間の比較的
小さい電圧差を使用して火花放電させ、両者の相互間距
離を比較的長くすることができかつ正確に調整する必要
のない本文冑頭に記載したワイヤボンド形成方法を得る
ことにある。
このために、本発明では、火花放電を２個の補助電極の
間で生じさせ、プラズマを保護ガスのイオン化により形
成し、上記プラズマにおける低い抵抗による２５〜２０
０の電圧において上記電極と上記ワイヤとの間に火花放
電を生じさせ、上記火花放電によりワイヤ端にボールを
形成させる。補助電極間に可成り大きい電圧差が生ずる
ことがあり、かかる補助電極間の放電により保護ガス中
にプラズマが生ずる。
プラズマにおける抵抗は未イオン化ガスにおける抵抗よ
り極めて低い。この結果電極とワイヤとの間の比較的小
さい電圧差によシ火花放電が生じ、この火花放電によつ
てワイヤにボールが形成する。電極とワイヤとの間の間
隙は厳密なものではなく、ガスの抵抗が充分に低くなる
と、ポールを形成する火花放電が自動的に起る。このよ
うな連続生産に適した方法でアルミニウム合金のワイヤ
に容易に再現できる大きさのボールが形成する。
この大きさは電極とワイヤとの間の電圧差及び電荷によ
つて決まる。形の良いボールを得るには電圧差を２００
Ｖより小さくするのが好ましいことが分つた。本発明方
法の好適例では、補助電極間の電圧を１０，０００〜２
０，０００Ｖ程度の大きさとし、点火コイルを用いて火
花放電によりプラズマを形成する。
この場合には保護ガス中でプラズマを形成するには簡単
な手段が必要であるにすぎない。電極とワイヤとの間の
火花放電は５０〜１００Ｖの電圧差においてコンデンサ
の放電により生じさせるのが好ましい。本発明方法の好
適例では、ボール形成中電極とワイヤ端との間の間隙を
２ｒｆｒ１ｎ程度の値に維持する。
この間隙はこれより広くまたは狭く選定することができ
るが、連続生産のためにも好適なボール形状を得るため
にも約２Ｔｍの間隙が極めて適当であることが分つた。
次に本発明を図面を参照して例について説明する。
第１図において、符号１は超音波発生器を示す。
超音波発生器１は軸２の回りに回動させることができ、
軸２は支持体３内に設ける。発生器１の溶接アーム４は
毛管５を具え、この毛管５にアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金のワイヤ６を通す。ワイヤ６のワイヤ端にボ
ールを形成することにする。このためには、ワイヤ６を
火花ユニツト８のみぞ孔７内に案内する（第２図、第３
図及び第５図参照）。火花ユニツト８の本体を絶縁材料
、例えば、合成樹脂から作る。孔９をみぞ孔１に開口さ
せ、ホース１０を経てこの孔に保護ガス、例えば、アル
ゴンを通す。電極１１並びに２個の補助電極１２及び１
３を火花ユニツト８内に設ける。両補助電極の電極間の
間隙は約２ｍとするのが好ましい。電極１１とワイヤ６
のワイヤ端との間隙も約２Ｔｗｎとする。火花ユニツト
８を軸１９の回りに回転させることができ、かくして毛
管５に向け移動し、また毛管５から離間させることがで
きる。第１図に示すワイヤボンド形成装置はさらに支持
体１４を具え、この上にスライダ１５を載置する。スラ
イダ１５上には導体グリツドを載置することができる。
この導体グリツドの支持部１６上に半導体素子１７を載
置する。この素子は導電ワイヤを接続すべき接点個所を
有する。このワイヤを半導体素子１７の接点個所から導
体グリツドの導体１８に案内する。第２図、第３図、第
４図及び第５図についてアルミニウムまたはアルミニウ
ム合金のワイヤ６におけるボールの形成を説明する。
ワイヤ６のワイヤ端を火花ユニツト８のみぞ孔７に入れ
る。保護ガス、例えばアルゴンを孔９を経てみぞ孔７に
通す。このガスは短時間、即ちボール形成期間中のみ流
すのが好ましい。補助電極１２と１３との間には点火コ
イルによう電圧差、好ましくは１０，０００〜２０，０
００Ｖの電圧差が生ずるので、火花放電が起る。この火
花放電により保護アルゴンガス中にブラズマが発生する
。この結果、上記ガス中の電気抵抗は極めて低い値に低
下する。２００Ｖ以下好ましくは約７０Ｖの電圧差を電
極１１とワイヤ６のワイヤ端との間に維持する。
プラズマ中の電気抵抗が低い値である結果、電極１１と
ワイヤ６のワイヤ端との間の間隙を比較的広く、例えば
２７ｍにすることができるにもかかわらず、両者の間に
火花放電を生じさせることができる。
火花放電の結果ワイヤ端にボールが形成し、このボール
の大きさは極めて容易に再現することができる。第５図
はアルミニウムワイヤにボールを形成するための火花発
生用回路図を示す。
図示しない単安定形マルチバイブレータから生ずるパル
ス２０はトランジスタ２１のベースを、このトランジス
タに電流が流れるのに充分な高い電圧にする。この電流
の結果、トランジスタ２２のベースは電流がトランジス
タ２２に流れるような電圧になる。トランジスタ２２を
流れる電流は高電圧トランジスタ２３を制御するのに充
分な電流量になる。電流は点火コイル２６の一次側コイ
ル２４を通つて流れる。短いパルス２０の終りに、トラ
ンジスタ２１，２２及び２３は順次スイツチオフし、点
火コイルの一次側コイル２４における電流は急激に零の
値に低下する。誘導により、高電圧、例えば２０，００
０の高電圧が点火コイルの二次側コイル２５に生ずる。
この結果、電極１２と１３との間に火花放電が生じ、保
護ガスであるアルゴンガス中にプラズマが生ずる。ワイ
ヤ６と電極１１との間にコンデンサ２７を接続する。
このコンデンサを電源に接続し、充電する。プラズマに
おける低い抵抗の結果として、コンデンサ２７は電極１
１とワイヤ６のワイヤ端との間に火花を形成しながら放
電する。かくしてワイヤ端にボールが形成する。コンデ
ンサ２７間の電圧及びコンデンサ２７のキヤパシタンス
はボールが形成されるワイヤの直径によつて選定するこ
とができる。
例えば、直径２００μｍのワイヤの場合には電圧差７０
Ｖで５００ｔｔＦのコンデンサを使用するのが極めて有
利であることが分つた。直径４０ｔｔｍのワイヤの場合
には電圧差７０Ｖで１５μＦのコンデンサを放電させる
ことにより好ましい形状が得られた。第６図、第７図、
及び第８図はそれぞれワイヤの一端にマイクロ回路に対
するワイヤボンドを形成しかつ他端に導体に対するワイ
ヤボンドを形成する工程を示す。第１図にも示したスラ
イダ１５上に、支持部１６を有する導体グリツドを載置
し、支持部１６上に半導体素子１７を接続する。
導体を符号１８で示す。ボールが形成されているワイヤ
６を内側に有する毛管５を半導体素子１７上の接点個所
の上方に位置させる。この毛管５を、例えば、超音波発
生器１を軸２の回りに回動させることによ拡半導体素子
１７に向け移動する（第１図）。
ボールが半導体素子１７上の接点個所に押付けられた際
に、超音波振動によりボンドが形成し（第Ｔ図）、ボー
ルが平担なヘツドになる。次いで毛管５を土げ、導体１
８に向け移動する。次いでワイヤを導体１８と毛管５の
下側との間にクランプし、超音波エネルギーにより導体
１８に対するボンドを形成する。第８図は最終ワイヤボ
ンドは必ずしも管を使用して形成する必要はなく、任意
の所望の方法で実施できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施するのに使用するワイヤボン
ド形成装置の一例の側面図、第２図、第３図及び第４図
はそれぞれワイヤにボールを形成する装置の縦断面図、
平面図及び正面図、第５図は火花放電を生じさせる回路
図、第６図、第７図及び第８図はそれぞれマイクロ回路
及び導体にワイヤボンドを形成する工程を示す説明図で
ある。 １・・・・・・超音波発生器、２・・・・・・軸、３・
・・・・・支持体、４・・・・・・溶接アーム、５・・
・・・・毛管、６・・・・・・ワイヤ、７・・・・・・
みぞ孔、８・・・・・・火花ユニツト、９・・・・・・
孔、１０・・・・・・ホース、１１・・・・・・電極、
１２，１３・・・・・・補助電極、１４・・・・・・支
持体、１５・・・・・・スライダ、１６・・・・・・支
持部、１７・・・・・・半導体素子、１８・・・・・・
導体、１９・・・・・・軸、２０・・・・・・パルス、
２１，２２，２３・・・・・・トランジスタ、２４・・
・・・・一次側コイル、２５・・・・・・二次側コイル
、２６・・・・・・点火コイル、２７・・・・・・コン
デンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムまたはアルミニウム合金のワイヤを使
    用し、このワイヤを毛管内に通し、保護ガス雰囲気中で
    上記ワイヤと電極との間で火花放電させることにより上
    記ワイヤのワイヤ端にボールを形成し、次いで上記毛管
    を用いて上記ワイヤをマイクロ回路上の接点個所に接続
    し、しかる後に上記ワイヤを接続導体に接続することに
    より、上記マイクロ回路上の上記接点個所と上記接続導
    体との間にワイヤボンドを形成するに当り、火花放電を
    ２個の補助電極の間で生じさせ、プラズマを保護ガスの
    イオン化により形成し、上部プラズマにおける低い抵抗
    による２５〜２００Ｖの電圧において上記電極と上記ワ
    イヤとの間に火花放電を生じさせ、上記火花放電により
    上記ワイヤ端にボールを形成することを特徴とするワイ
    ヤボンド形成方法。 ２ 補助電極間の電圧を１０，０００〜２０，０００Ｖ
    の範囲とし、点火コイルを用いて火花放電によりプラズ
    マを形成する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 電極とワイヤとの間の火花放電を５０〜１００Ｖの
    電圧差においてコンデンサの放電により生じさせる特許
    請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４ ボール形成中電極とワイヤ端との間の間隙及び両補
    助電極間の間隙を２ｍｍ程度の大きさの値に維持する特
    許請求の範囲第１項〜第３項のうちのいずれか一つの項
    に記載の方法。 ５ ボール形成中にのみ保護ガスを供給する特許請求の
    範囲第１項〜第４項のうちのいずれか一つの項に記載の
    方法。
JP56170252A 1980-10-29 1981-10-26 ワイヤボンド形成方法 Expired JPS5916409B2 (ja)

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NL8005922A NL8005922A (nl) 1980-10-29 1980-10-29 Werkwijze voor het vormen van een draadverbinding.
NL8005922 1980-10-29

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Publication Number Publication Date
JPS57102036A JPS57102036A (en) 1982-06-24
JPS5916409B2 true JPS5916409B2 (ja) 1984-04-16

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CH (1) CH654142A5 (ja)
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ES (1) ES8301390A1 (ja)
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GB (1) GB2086297B (ja)
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