JPS61231726A - ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 - Google Patents
ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法Info
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- JPS61231726A JPS61231726A JP60073025A JP7302585A JPS61231726A JP S61231726 A JPS61231726 A JP S61231726A JP 60073025 A JP60073025 A JP 60073025A JP 7302585 A JP7302585 A JP 7302585A JP S61231726 A JPS61231726 A JP S61231726A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ＩＣやトランジスタなどの製造工程におい
て、金泥細線を接続するワイヤボンディング方法、特に
ボールボンディング方法に関し、金属細線をボールボン
ディングするためのボールの形成方法に関するものであ
る。
て、金泥細線を接続するワイヤボンディング方法、特に
ボールボンディング方法に関し、金属細線をボールボン
ディングするためのボールの形成方法に関するものであ
る。
従来ボンディング用金属細線としては、金線が使用され
ているが、この場合、コストが高くつくこととシリコン
チップ上のアルミ電極との接合部の長期信頼性が低いと
いう欠点を有するため、金に代えて、銅、アルミニウム
、パラジウム又はそ。
ているが、この場合、コストが高くつくこととシリコン
チップ上のアルミ電極との接合部の長期信頼性が低いと
いう欠点を有するため、金に代えて、銅、アルミニウム
、パラジウム又はそ。
れらの合金からなるワイヤを用いることが考えられる。
またボンディング工程においては、方向性をな（すため
、細線先端を球状化することが要求され、従来の金線に
おいては、ワイヤ先端と可動電極との間に高電圧を印加
し、放電させることによってワイヤの先端に入熱を与え
、溶融球状化している。
、細線先端を球状化することが要求され、従来の金線に
おいては、ワイヤ先端と可動電極との間に高電圧を印加
し、放電させることによってワイヤの先端に入熱を与え
、溶融球状化している。
この場合、従来の全ての例において、絶縁破壊の容易さ
から、電極をプラス、ワイヤをマイナスとしている。
から、電極をプラス、ワイヤをマイナスとしている。
・ここで、銅、アルミニウムなど、表面に数１０人程度
の自然酸化被膜を有しているワイヤに対して、従来の金
線に対するものと同様の方法でボール形成を行なった場
合の状況を第５図に模式的に示す。
の自然酸化被膜を有しているワイヤに対して、従来の金
線に対するものと同様の方法でボール形成を行なった場
合の状況を第５図に模式的に示す。
図において、１は金属ワイヤ、２は放電電極、３はアー
ク、４は電源、５はボンディングツールであるキャピラ
リチップ、６は電極が形成され、熱が投与される部分、
７はアルゴン等の不活性ガス雰囲気、８は熔融履歴を経
て形成された部分である。
ク、４は電源、５はボンディングツールであるキャピラ
リチップ、６は電極が形成され、熱が投与される部分、
７はアルゴン等の不活性ガス雰囲気、８は熔融履歴を経
て形成された部分である。
この方法では、放電時、マイナス極側においては、熱電
子放出がより安定な仕事関数の小さい点（即ちわずかな
金属酸化ＤＩりを求めてその電極領域を広げようとする
物理的性質がある。従ってワイヤ１がマイナスの場合に
は、第５図ｔａ）に示すようにワイヤ１の上方までアー
ク３が形成され、ワイヤ１の表皮部から熱が投与される
。その結果、第５図（′ｂ）に示すように、先端に芯、
即ちワイヤｌの未熔融部１ａを残した欠陥ボール８を発
生しがちである。この欠陥ボール８は形状的に球状化し
ていても、その内部に未熔融部１ａを残し、シリコンチ
ップ上への接合の際に不良、即ちシリコンチップの微小
クランク発生などの要因となる。
子放出がより安定な仕事関数の小さい点（即ちわずかな
金属酸化ＤＩりを求めてその電極領域を広げようとする
物理的性質がある。従ってワイヤ１がマイナスの場合に
は、第５図ｔａ）に示すようにワイヤ１の上方までアー
ク３が形成され、ワイヤ１の表皮部から熱が投与される
。その結果、第５図（′ｂ）に示すように、先端に芯、
即ちワイヤｌの未熔融部１ａを残した欠陥ボール８を発
生しがちである。この欠陥ボール８は形状的に球状化し
ていても、その内部に未熔融部１ａを残し、シリコンチ
ップ上への接合の際に不良、即ちシリコンチップの微小
クランク発生などの要因となる。
ただし、ワイヤが従来広く使用されていた金線の場合に
は、その表面に酸化物を形成しないので、このような問
題は全くないものであり、ただ放電の容易さから、専ら
上述のごときワイヤをマイナスにして用いており、又放
電電流及び放電時間についてはこれらを比較的大きな電
流及び長時間、例えば８ｍＡ、２ｍ５ｅｃ 〜４ｍ５ｅ
ｃに設定していたものである。
は、その表面に酸化物を形成しないので、このような問
題は全くないものであり、ただ放電の容易さから、専ら
上述のごときワイヤをマイナスにして用いており、又放
電電流及び放電時間についてはこれらを比較的大きな電
流及び長時間、例えば８ｍＡ、２ｍ５ｅｃ 〜４ｍ５ｅ
ｃに設定していたものである。
これに対し本件出願人は、銅、アルミニウム等の金属ワ
イヤ先端に、未熔融部を残さず、内部が完全に溶融履歴
を受けたボールを形成できる方法を既に開発し出潮して
いる。これは、第６図に示すように、金属ワイヤ１をプ
ラス、放電電極２をマイナスとして両者間に高電圧を印
加するようにしたものである。
イヤ先端に、未熔融部を残さず、内部が完全に溶融履歴
を受けたボールを形成できる方法を既に開発し出潮して
いる。これは、第６図に示すように、金属ワイヤ１をプ
ラス、放電電極２をマイナスとして両者間に高電圧を印
加するようにしたものである。
この方法では、金属ワイヤ１をプラスとしたことから、
ワイヤマイナスの場合のように電極領域６が広がるとい
う現象は発生せず、放電電極２との距離が最も短いワイ
ヤ１先端部６に集中的に熱が投与され、ワイヤ先端部６
が完全溶融され、内部まで完全に溶融履歴を受けたボー
ル１８が形成され、その結果接合の際に微小クランク等
の不良が発生することがなく、良好な接合性が得られる
。
ワイヤマイナスの場合のように電極領域６が広がるとい
う現象は発生せず、放電電極２との距離が最も短いワイ
ヤ１先端部６に集中的に熱が投与され、ワイヤ先端部６
が完全溶融され、内部まで完全に溶融履歴を受けたボー
ル１８が形成され、その結果接合の際に微小クランク等
の不良が発生することがなく、良好な接合性が得られる
。
しかるに上述のボールの形成方法では、ボールが内部ま
で完全に溶融履歴を受けた結果、ボールとワイヤの境界
部分であるネック部の強度が低く、ボンディング時のボ
ール強度が確保できず、ボンディング中にワイヤが引き
回される（ルーピング）と、ワイヤがボールネック部で
折れ曲ってしまうおそれがある。
で完全に溶融履歴を受けた結果、ボールとワイヤの境界
部分であるネック部の強度が低く、ボンディング時のボ
ール強度が確保できず、ボンディング中にワイヤが引き
回される（ルーピング）と、ワイヤがボールネック部で
折れ曲ってしまうおそれがある。
この発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので
、接合性とネック強度の双方を保証できるワイヤボンデ
ィング用ボールの形成方法を提供することを目的として
いる。
、接合性とネック強度の双方を保証できるワイヤボンデ
ィング用ボールの形成方法を提供することを目的として
いる。
この発明に係るワイヤボンディング用ボールの形成方法
は、不活性ガス雰囲気中で金属ワイヤをマイナス、放電
電極をプラスとして両者間に高電圧を印加し、その際放
電電流を前半は小電流、後半は大電流に設定するように
したものである。
は、不活性ガス雰囲気中で金属ワイヤをマイナス、放電
電極をプラスとして両者間に高電圧を印加し、その際放
電電流を前半は小電流、後半は大電流に設定するように
したものである。
この発明においては、印加電圧をワイヤマイナスとする
とともに、放電領域を不活性ガス雰囲気とし、しかも放
電電流を高電圧印加時前半は小電流に、後半は大電流に
設定したことから、前半は金属細線先端の溶融は行なわ
れず、その表面の清浄化のみが行なわれ、表面が清浄に
なった後半は金属細線先端と放電電極との間にアークが
形成され、金属細線先端に集中的に熱が投与されて、効
率よく溶融が行なわれ、ネック部に若干の未溶融部を残
し、大部分が完全に溶融履歴を受けたボールが形成され
るものである。
とともに、放電領域を不活性ガス雰囲気とし、しかも放
電電流を高電圧印加時前半は小電流に、後半は大電流に
設定したことから、前半は金属細線先端の溶融は行なわ
れず、その表面の清浄化のみが行なわれ、表面が清浄に
なった後半は金属細線先端と放電電極との間にアークが
形成され、金属細線先端に集中的に熱が投与されて、効
率よく溶融が行なわれ、ネック部に若干の未溶融部を残
し、大部分が完全に溶融履歴を受けたボールが形成され
るものである。
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図及び第２図は本発明の一実施例によるワイヤボン
ディング用ボールの形成方法を模式的に示したものであ
る。第１図において、第５図及び第６図と同一符号は同
図と同一のものを示し、２８は溶融履歴を経て形成され
たボール、２８ａはボール２８のネック部である。
ディング用ボールの形成方法を模式的に示したものであ
る。第１図において、第５図及び第６図と同一符号は同
図と同一のものを示し、２８は溶融履歴を経て形成され
たボール、２８ａはボール２８のネック部である。
また第２図は金属ワイヤ１と放電電極２との間の放電電
流の特性を示す。
流の特性を示す。
本実施例の方法では、まず不活性ガス雰囲気７中で、金
属ワイヤ１．をマイナス、放電電極２をプラスとして両
者間に高電圧を印加してアーク３を発生させ、そのとき
の放電電流を小電流１１（例えば１ｍＡ〜４ｍＡ）に設
定する（第２図参照）。
属ワイヤ１．をマイナス、放電電極２をプラスとして両
者間に高電圧を印加してアーク３を発生させ、そのとき
の放電電流を小電流１１（例えば１ｍＡ〜４ｍＡ）に設
定する（第２図参照）。
すると第１図（Ｊｌ）に示すように、ワイヤ１の上方ま
でアーク３が形成され、ワイヤ１の溶融は行なわれず、
ワイヤ１の表面清浄化のみが行なわれる。
でアーク３が形成され、ワイヤ１の溶融は行なわれず、
ワイヤ１の表面清浄化のみが行なわれる。
高電圧を印加してから設定時間ｔｌ（例えば１ｍ５ｅｃ
）が経過すると（第２図参照）、ワイヤ１の表面の酸化
膜は除去され、第１図（ｂｌに示すように、ワイヤ１の
先端と放電電極２との間にアーク３が形成されるように
なるので、このとき第１図（Ｃ）に示すように、放電電
流を大電流１２（例えば５ｍＡ〜１２ｍＡ）に設定する
（第２図参照）。するとワイヤ１の先端部６に集中的に
熱が投与され、該先端部６は効率よく熔融され、溶融部
２８は球状を保ちながら、その体積を増加させていき、
設定時間ｔ２（例えば２ ｍ５ｅｃ ）が経過すると（
第２図参照）、第１図（ｄｌに示すように、ネック部２
８ａに若干の未溶融部を残し、大部分が完全に溶融され
たボール２８が形成されることとなる。
）が経過すると（第２図参照）、ワイヤ１の表面の酸化
膜は除去され、第１図（ｂｌに示すように、ワイヤ１の
先端と放電電極２との間にアーク３が形成されるように
なるので、このとき第１図（Ｃ）に示すように、放電電
流を大電流１２（例えば５ｍＡ〜１２ｍＡ）に設定する
（第２図参照）。するとワイヤ１の先端部６に集中的に
熱が投与され、該先端部６は効率よく熔融され、溶融部
２８は球状を保ちながら、その体積を増加させていき、
設定時間ｔ２（例えば２ ｍ５ｅｃ ）が経過すると（
第２図参照）、第１図（ｄｌに示すように、ネック部２
８ａに若干の未溶融部を残し、大部分が完全に溶融され
たボール２８が形成されることとなる。
次に第３図を用いてボンディング工程の状況を説明する
。上述のようにして金属ワイヤ１の先端にボール２８が
形成されると（第２図（ａ）参照）キャピラリチップ５
が下方に移動し、金属ワイヤ１のボール２８は半導体チ
ップ９の電極９ａに押し付けられるとともにキャピラリ
チップ５によって押圧され、ボール２８はワイヤ１の軸
に対して対称な形状に押しつぶされ（第２図（′ｂ）参
照）、この状態でボール２８は電極９ａに圧着され、そ
の後キャピラリチップ５は上方に移動しく第２図（Ｃ）
参照）、金属ワイヤ１とリード（図示せず）とのボンデ
ィングが行なわれることとなる。
。上述のようにして金属ワイヤ１の先端にボール２８が
形成されると（第２図（ａ）参照）キャピラリチップ５
が下方に移動し、金属ワイヤ１のボール２８は半導体チ
ップ９の電極９ａに押し付けられるとともにキャピラリ
チップ５によって押圧され、ボール２８はワイヤ１の軸
に対して対称な形状に押しつぶされ（第２図（′ｂ）参
照）、この状態でボール２８は電極９ａに圧着され、そ
の後キャピラリチップ５は上方に移動しく第２図（Ｃ）
参照）、金属ワイヤ１とリード（図示せず）とのボンデ
ィングが行なわれることとなる。
以上のような本実施例の方法では、ワイヤマイナスとし
、小電流で表面清浄化を行なった後、大電流で溶融、ボ
ール形成を行なうようにしたので、ネック部に若干の未
溶融部を残し、大部分が完全溶融したボールを形成でき
、その結果接合性を向上できるとともに、ネック部の強
度を向上してボンディング時のワイヤ折れを防止できる
。
、小電流で表面清浄化を行なった後、大電流で溶融、ボ
ール形成を行なうようにしたので、ネック部に若干の未
溶融部を残し、大部分が完全溶融したボールを形成でき
、その結果接合性を向上できるとともに、ネック部の強
度を向上してボンディング時のワイヤ折れを防止できる
。
またこのように金属ワイヤの接合性とネック強度とが確
保できる結果、金に代えて銅、アルミニウム等の材料の
ワイヤの使用が可能となる。
保できる結果、金に代えて銅、アルミニウム等の材料の
ワイヤの使用が可能となる。
また第４図は本発明の他の実施例を示し、この実施例で
は、金属ワイヤ１と放電電極２間の放電電圧■を検出し
、それがほぼ設定電圧Ｖ１一定となったときに、放電電
流を小電流１１から大電流Ｉ２に変化させるようにして
いる。
は、金属ワイヤ１と放電電極２間の放電電圧■を検出し
、それがほぼ設定電圧Ｖ１一定となったときに、放電電
流を小電流１１から大電流Ｉ２に変化させるようにして
いる。
即ち本実施例の方法では、金属ワイヤ１と放電電極２間
に高電圧を印加し、放電が開始されると、放電電圧Ｖが
低下しく第４図Ａ部参照）、表面浄化作用によって酸化
被膜の除去が開始されると放電電圧■が上昇しく第４図
Ｂ部参照）、酸化被膜がほぼ完全に除去され、金属ワイ
ヤ１の先端にアーク３が形成されるようになると放電電
圧■はほぼ設定電圧■１一定となるので（第４図Ｃ部参
照）このとき放電電流を大電流Ｉ２に設定するものであ
る。
に高電圧を印加し、放電が開始されると、放電電圧Ｖが
低下しく第４図Ａ部参照）、表面浄化作用によって酸化
被膜の除去が開始されると放電電圧■が上昇しく第４図
Ｂ部参照）、酸化被膜がほぼ完全に除去され、金属ワイ
ヤ１の先端にアーク３が形成されるようになると放電電
圧■はほぼ設定電圧■１一定となるので（第４図Ｃ部参
照）このとき放電電流を大電流Ｉ２に設定するものであ
る。
以上のように、本発明に係るワイヤボンディング用ボー
ルの形成方法によれば、不活性ガス雰囲気中で金属ワイ
ヤをマイナス、放電電極をプラスとして両者間に高電圧
を印加して放電を行なわせ、その際放電電流を前半は小
電流、後半は大電流に設定するようにしたので、ボール
の接合性とネック強度の双方を保証でき、金に代えて銅
、アルミニウム等のワイヤの使用が可能となる効果があ
る。
ルの形成方法によれば、不活性ガス雰囲気中で金属ワイ
ヤをマイナス、放電電極をプラスとして両者間に高電圧
を印加して放電を行なわせ、その際放電電流を前半は小
電流、後半は大電流に設定するようにしたので、ボール
の接合性とネック強度の双方を保証でき、金に代えて銅
、アルミニウム等のワイヤの使用が可能となる効果があ
る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は各々本発明の一実施例によるワ
イヤボンディング用ボールの形成方法における状況を示
す模式図、第２図は上記方法における放電電流特性を示
す図、第３図（ａ）〜（Ｃ１は各々上記方法によるボー
ルを形成した金属ワイヤのボンディング工程における状
況を示す模式図、第４図は本発明の他の実施例を説明す
るための放電電圧の変化と放電電流の変化のタイミング
チャートを示す図、第５図（ａｌ （ｂｌは各々従来の
方法におけるアーク放電時及びボール形成時の模式図、
第６図（ａ） （ｂ）は各々本件出願人の開発に係る方
法におけるアーク放電時及びボール形成時の模式図であ
る。 １・・・金属ワイヤ、２・・・放電１掻、７・・・不活
性ガス雰囲気、９・・・半導体チップ、９ａ・・・電極
、２８・・・ボール、２８ａ・・・ネック部。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
イヤボンディング用ボールの形成方法における状況を示
す模式図、第２図は上記方法における放電電流特性を示
す図、第３図（ａ）〜（Ｃ１は各々上記方法によるボー
ルを形成した金属ワイヤのボンディング工程における状
況を示す模式図、第４図は本発明の他の実施例を説明す
るための放電電圧の変化と放電電流の変化のタイミング
チャートを示す図、第５図（ａｌ （ｂｌは各々従来の
方法におけるアーク放電時及びボール形成時の模式図、
第６図（ａ） （ｂ）は各々本件出願人の開発に係る方
法におけるアーク放電時及びボール形成時の模式図であ
る。 １・・・金属ワイヤ、２・・・放電１掻、７・・・不活
性ガス雰囲気、９・・・半導体チップ、９ａ・・・電極
、２８・・・ボール、２８ａ・・・ネック部。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）金属ワイヤを半導体チップの電極にボールボンデ
ィングするためボールの形成方法であって、不活性ガス
雰囲気中で金属ワイヤをマイナス、放電電極をプラスと
して両者間に高電圧を印加し、その際金属ワイヤと放電
電極間の放電電流を前半は小電流に、後半は大電流に設
定したことを特徴とするワイヤボンディング用ボールの
形成方法。 - （２）金属ワイヤと放電電極間の放電電圧がほぼ設定値
一定となったときに上記放電電流を大電流に設定するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤボン
ディング用ボールの形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302585A JPH0719791B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 |
| KR1019860000462A KR910005701B1 (ko) | 1985-03-01 | 1986-01-24 | 와이어본딩용 볼의 형성방법 |
| KR1019900000620A KR900007053B1 (ko) | 1985-03-01 | 1990-01-19 | 반도체장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302585A JPH0719791B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231726A true JPS61231726A (ja) | 1986-10-16 |
| JPH0719791B2 JPH0719791B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=13506386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302585A Expired - Fee Related JPH0719791B2 (ja) | 1985-03-01 | 1985-04-05 | ワイヤボンデイング用ボ−ルの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719791B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0383355A (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Marine Instr Co Ltd | 半導体ワイヤボンダーにおけるワイヤ切れ検知装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5740947A (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-06 | Welding Inst | Ball bonding for wire |
| JPS5764944A (en) * | 1980-10-08 | 1982-04-20 | Hitachi Ltd | Forming and bonding methods for ball of metallic wire |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7302585A patent/JPH0719791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5740947A (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-06 | Welding Inst | Ball bonding for wire |
| JPS5764944A (en) * | 1980-10-08 | 1982-04-20 | Hitachi Ltd | Forming and bonding methods for ball of metallic wire |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0383355A (ja) * | 1989-08-28 | 1991-04-09 | Marine Instr Co Ltd | 半導体ワイヤボンダーにおけるワイヤ切れ検知装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0719791B2 (ja) | 1995-03-06 |
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