JPS5967643A - ワイヤボンダ - 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】 本発明はボンダビリティの良好なワイヤボンダに関する
ものである。

半導体装置の製造工程の一つに、リードフレームに固着
した半導体素子ペレットとリードフレームとを電気的に
接続する所謂ワイヤボンディング工程がある。そして、
このワイヤボンディングに用いるワイヤとしてＡｕ線、
Ａｔ線が使用されて（・るが低価格であるＡｔ線が近年
多用されて℃・る。

また、Ａｔ線を使用した場合にも、超音波ボンディング
法では、ワイヤとボンデイーフグに方向性の制約を受け
てワイヤボンディング作業が面倒になりかつワイヤボン
ダが複雑構造となることから、熱圧着法（ネイルヘッド
ボンディング法）が近年開発され実用化されている。

即ち、このワイヤボンディング法は、本出願人が先に提
案しているところであり、第１図に示すようにキャピラ
リ２を挿通させたＡｔ線１の先端を電極３に対向位置さ
せると共にＡ、　Ｌ線先端と電極：うとの間を所定のガ
ス（例えばＩ−１２＋Ａ　ｒ　）雰囲気に保ち、しかる
上で両者間に高圧電圧を印加して放電４を発生させるこ
とにより、この放電エネルギーによってＡｔ線線光先端
ボールを形成するようにしたものである。ボール形成後
は従来と同様に熱圧着としてＡ　／、線１をベレットや
リードフレームに接続することは言うまでもない。この
場合、特にカバー５を設けないものもある。

ところで、このワイヤボンディング法にあっては、Ａｔ
線先端に形成されるボールは、第２図ｆＡ）にボール６
で示すようにＡｔ線ｌの芯中心線上にボール中心が位置
されることが好ましく、同図１１’ｌ）のようにボール
７が芯中心線から外れて偏心されることは好１しくない
。つまり、ボールが偏心するとキャピラリに対する熱圧
着中心位置がずれ、Ａ　ｔＨＢ、ｆａＨｔ３ｔ１位カベ
レットやリードフレームのパッド部からはみ出して短絡
事故が生じ、或いは接続不良が生じる等の不具合が発生
する。

このようなボールの偏心は、本発明者の検討によれば、
放電のアークの方向がＡＡ線の芯中心方向に安定して得
られず、種々の条件の違いに応じてアーク方向が偏倚さ
れるため、このアークの延長方向に生ずるアーク力がボ
ールを偏心させろことによって発生されるものと考えら
れる。例えば、同図（Ｃ１のようにＡ７線１が電極３の
端部近傍に対向位置しているときにはアーク４は電極中
央部に向かって生じるため、そのアーク方法にボール中
心が偏倚されることになろう したがって本発明の目的はＡｔ線に形成するボンディン
グ用ボールの偏心を防止してポンダビリティの良好なワ
イヤボンディングを行なうことができるワイヤボンダを
提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、Ａｔ線の先
端が対向する電極の一部に電子を放出し易い金属を配設
するようにしている。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。

第３図は本発明の一実施例を示し、ＸＹテーブル１０上
に搭載したボンディングへラド１１上には上下揺動可能
にボンディングアーム１２を支持し、このアーム１２の
先端にキャピラリ１３を固着している。このキャピラリ
１３には図外のスプールに捲回したワイヤ、即ちＡｔ線
線種４挿通し、Ａｔ線線種４先端をキャピラリ１３の下
方へ突出させている。前記キャピラリ１３の下方にはボ
ンディングステージ１５を配設し、この上にはワイヤボ
ンディングが施される半導体構体１６を載置している。

一方、前記キャピラリ１３の近傍位置には支持体１７に
よってその上端を軸持１８した略Ｉ・字状の電極１９を
配設し、下辺の放電部１９ａを紙面と直角方向に揺動で
きるようにすると共に、その下動位置において前記Ａｔ
線１４の先端に対向位置できるようにしている。また、
電極１９とクランパ２６間に印加した高圧電流により放
電部１９ａとＡｔ線１４間に放電が発生するようにし、
更に両者間には例えばＡｒとＨ２の混合ガスを通流して
そのガス雰囲気を形成している。

そして、前記電極１９、特に放電部１９ａは第４図（Ａ
）、ＦＢＩのように、全体をステンレスやタングステン
等の金属にて形処しているが、前記Ａｔ線１４に正対す
る位置、換言すればＡｔ１１ａＩ４の芯中心線の延長上
の位置には電子を放出し易い金属、つまり放電の生じ易
い金属２０を埋設しているうこの金属としては、トリウ
ムタングステン、ジルコニウムタングステン、酸化アル
ミニウム等がある。また、この金属２０は必要な放電が
得られる限度でなるべく小面積に形成することが好まし
い。

以上の構成によれば、第３図および第４図のように、電
極１９を下方に揺動位置してＡｔ線線種４先端に放電部
１９ａを正対させ、必要に応じてＡｒ十８２ガスを供給
しながら電極１９、キャピラリ１３間に高圧電流を印加
する。これにより、放電部１９ａでは励起された電子が
Ａｔ線線種４向かって放出され、即ち放電が生じ、その
放電エネルギーによってＡｔ線１４先端にボール２１が
形成される。このとき、放電部１９ａでは、電子を放出
し易い金属２０の特性によってこの金属とＡｔ線線種４
の間に放電（アーク）が生じろことになり、結局放電ア
ークはＡｔ線線種４芯中心線に沿った方向に発生するこ
とになる。

したがって、Ａｔ線線種４先端に形成されるボールは、
放電アークが常にＡｔ線の窓中心線方向であることによ
って、常にＡｔ線の直下位置に形成されることになり、
その偏心を確実に防止することができるのである。これ
により、常に安定したワイヤボンディングを可能にし、
そのボンダピリティを向上することができる。

なお、ボール形成後は電極１９を上方へ揺動して放電部
１９ａｉキヤピラリ１３の下方から退避させ、しかる上
でボンディングアーム１２を作動してボールを半導体構
体１６上に圧着し、ワイヤボンディングを完了させるこ
とは言うまでもない。

第５図は本発明の他の実施例を示す。本実施例では、電
極２２、特に放電部２２ａの全体を電子を放出し易い金
属２３（例えば、トリウムタングステン）にて形成する
と共に、この外周にテフロン等の金属にてカバー２４を
設けないようにしたものである。つまり、Ａｔ線線種４
先端に正対する位置にのみ電子を放出し易い金属を露呈
させ、電極２２とＡｔ線線種４の放電に際してはこの露
呈部分２５とＡｔ線との間でのみ放電アークが生じるよ
うにしている。

したがって本実施例においても放電アークはＡｔ線線種
４芯中心線上に発生し、ボールの偏心を防止して良好な
ボンダビリティを得ることができる。

なお、本例では金属を埋設する加工が不要であり、その
形成が容易である。

ここで、電子を放出し易い金属は、電極の他の部分との
相対比で考えてもよく、種々の金属の適用が可能である
。

以上のように本発明のワイヤボンダは、Ａｔ線に正対す
る電極位置を電子を放出し易い金属にて構成しているの
で、Ａｔ線と放電部との間に発生する放電アークの方向
を常にＡｔ線の窓中心線に沿う方向にすることができ、
これによりＡｔ線の先端に形成したボールの偏心を確実
に防止し、かつ良好なポンダビリティのワイヤポンディ
ングを行なう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図は従来のワイヤボンダの一部の構成図、第２図（
Ａｌ、（Ｂｌはボール形状を示す図、（ＣＩはボールの
偏心を説明する図、 第３図は本発明のワイヤボンダの全体構成図、第４図（
Ａｌ、ＩＢＩは要部の拡大図と平面図、第５図は他の実
施例の断面図である。 １１・・・ボンディングヘッド、１２・・・ボンディン
グアーム、１３・・・キャピラリ、１４・・・Ａｔ線、
１９・・・電極、２０・・・電子の放出し易い金属、２
１・・・ボール、２２・・・電極、２３・・・電子の放
出し易い金属、２４・・・カバー、２５・・・露呈部分
。 第　　１　　図 （Ａ）　　（８）　　　　　　ｃす

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ボンディング用ワイヤとしてＡｔ線を使用し、この
   Ａｔ線の先端と電極との間に放電を発生してＡ４線の先
   端に熱圧着用のボールを形成するワイヤボンダであって
   、前記電極はＡｔ線の先端が正対する部分を電子の放出
   し易い金属にて形成したことを特徴とするワイヤボンダ
   。 ２　電子の放出し易い金属を電極に埋設してなる特許請
   求の範囲第１項記載のワイヤボンダ。 ３　電極を電子の放出し易い金属にて形成すると共に、
   前記正対する部分を除いて他の金属でカバーを形成して
   なる特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンダ。