JPS63182829A - ボンデイング装置及びそれに使用するスプ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ワイヤボンディング技術に関し、特に、金属
線表面が絶縁体で被覆された被覆ワイヤを使用するワイ
ヤボンディング技術に適用して有効な技術に関するもの
である。

〔従来技術〕

樹脂封止型半導体装置の半導体チップとリードとの接続
には、ワイヤが使用されている。ワイヤの接続は、ワイ
ヤボンディング装置により行われている。

ワイヤは、ボンディング装置に取り付けられたスプール
に巻き回されており、このスプールからテンショナ、ワ
イヤクランパ、ボンディングツール等を通して、ボンデ
ィング部分に供給される。

ボンディング装置は、供給側先端部にボールを形成した
ワイヤを半導体チップの外部端子（ボンディングパット
）に接続した後、所定長さの後端側のワイヤをリードに
接続するように構成されている。この種のボンディング
方法は所謂ボールボンディング法と称されている。前記
ワイヤの供給側の先端部のボールは、アーク電極を近接
させ、アークを発生させることで形成している。

前記ワイヤとしては、被覆ワイヤが使用される傾向にあ
る。被覆ワイヤは、金、Ｃｕ等の金属線表面をウレタン
樹脂、ポリイミド樹脂、金属酸化膜等の絶縁体で被覆し
たものである。この被覆ワイヤは、樹脂封止した際に、
ワイヤ間の接触不良やワイヤと半導体チップとの接触不
良等を防止することができるという特徴がある。

なお、被覆ワイヤについては、例えば、特開昭６１−１
９４７３５号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本発明者は、前述の被覆ワイヤのボンデ
ィング試験ならびにその検討の結果、次の問題点が生じ
ることを見出した。

前記被覆ワイヤの金属線は、その表面が絶縁体で覆われ
ているので、スプールがらの供給経路において接地（基
準電位、例えばＯ［Ｖ］）させることができない、この
ため、被覆ワイヤの供給側の先端部にボールを形成する
際に、アークが発生しずらく、充分なボールを形成する
ことができないので、ボールボンディングが行えなくな
る。

また、前述のように、被覆ワイヤの金属線を接地させる
ことができないので、被覆ワイヤの供給側の先端部にボ
ールを形成する際に、被覆ワイヤの浮遊容量に電荷がチ
ャージアップする。このため、半導体チップの外部端子
に被覆ワイヤを接続した時に、前記浮遊容量の電荷がデ
スチャージし。

半導体チップの入出力回路に静電気破壊を生じる。

本発明の目的は、被覆ワイヤを使用するボンディング技
術において、ポールボンディングを確実に行うことが可
能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用するボンディン
グ技術において、半導体装置に静電気破壊が生じること
を防止することが可能な技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記夫々の目的を達成することが
可能なボンディング装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記夫々の目的を達成することが
可能なスプールを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

被覆ワイヤを使用するボンディング装置において、前記
被覆ワイヤの供給側と反対の端部を基準電位に接続する
。

また、被覆ワイヤが巻き回されたスプールにおいて、前
記スプールに基準電位に接続するための接続端子を設け
るか、又はアルマイト表面処理を部分的に除去したアル
ミニウム本体を接続端子とし、その部分に被覆ワイヤの
巻き始め端部の被覆膜を除去した金属線を接続する。

〔作用〕

上述した手段によれば、前記被覆ワイヤの金属線を基準
電位にすることができるので、ボール形成時にアークの
発生を良好にし、被覆ワイヤの供給側の先端部に確実に
ボールを形成することができる。また、被覆ワイヤを基
準電位にすることができるので、被覆ワイヤの浮遊容量
に電荷がチャージアップすることを防止することができ
る。

以下、本発明の構成について、実施例とともに説明する
。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔発明の実施例■〕

本発明の実施例■であるボンディング装置を第１図（概
略構成図）で示す。

ボンディング装置は、第１図に示すように、スプール１
に巻き回された被覆ワイヤ２をボンディング部分３に供
給するように構成されてνする。被覆ワイヤ２の供給は
、テンシ目す４、ワイヤ案内部材５、ワイヤクランパ６
、ボンディングツールフの夫々を通してボンディング部
分３に供給されている。

前記ボンディング部分３には、第２図（断面図）及び第
３図（要部断面図）で示すように構成される、樹脂封止
前の樹脂封止型半導体装置１２が配置されている。樹脂
封止型半導体装置１２は、接続金属膜１２Ｂを介してタ
ブ部１２Ｃ上に塔載された半導体チップ１２Ａと、リー
ド１２Ｄのインナーリード部とを樹脂封止部材１２Ｅで
樹脂封止して構成されている。

半導体チップ１２Ａとリード１２Ｄとは、前記被覆ワイ
ヤ２で接続されている。被覆ワイヤ２の一端部は、半導
体チップ１２Ａのパッシベーション膜１２Ａｂの開口部
から露出する外部端子（ボンディングパット）１２Ａａ
に接続されている。被覆ワイヤ２の他部は、リード１２
Ｄのインナーリード部に接続されている。

前記被覆ワイヤ２は、第３図に詳細に示すように、金属
線２Ａの表面に絶縁体２Ｂを被覆して構成されている。

金属線２Ａは、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アル
ミニウム（Ａｌ１）等で形成する。絶縁体２Ｂは、例え
ばウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、金属酸化膜（ＣｕＯ
，Ｃｕ、○、Ａｆｆｉ、０２）で形成する。

前記ボンディングツール７の先端部に位置する、被覆ワ
イヤ２の供給側の先端部には、ボール２Ａａが形成され
るようになっている。ボール２Ａａは、ボンディングツ
ール７に近接した位置に設けられたアーク電極１０で形
成される。つまり、ボール２Ａａは、被覆ワイヤ２の供
給側の先端部の金属線２Ａとアーク電極１０との間にア
ークを発生することで形成される。アーク電極１０は、
アーク発生回路１１に接続されている６ アーク発生回路１１は、主に、コンデンサＣ１、蓄積用
コンデンサＣ２、トリガーで作動するサイリスタＤ、抵
抗Ｒで構成されている。ＤＣは数千［Ｖ］の電圧を供給
する直流電源、ＧＮＤは基準電位（例えば接地電位＝　
Ｏ［Ｖ］）、Ｖｌｔ電圧計、Ａは電流計である。

前記被覆ワイヤ２が巻き回された前記スプール１は、第
１図及び第４図（要部斜視図）で示すように、例えば、
アルミニウム金属の表面にアルマイト処理を施して構成
する。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキズの発
生を防止するために施す、このスプールＬは、前述のよ
うに、アルマイト処理が施されているので絶縁性を有す
る。

前記スプール１は、スプールホルダ８に取り付けられ、
このスプールホルダ８の回転軸８Ａによってボンディン
グ装置の本体９に取り付けられている。

スプールホルダ８は、少なくともその一部に導電性を有
するように、例えば、ステンレス鋼で構成されている。

このように構成されるボンディング装置は、第４図及び
第５図（要部拡大斜視図）で示すように、スプール１に
接続端子ＩＡが設けられている。接続端子ＩＡは、スプ
ールホルダ８の導電性を有する部分と接触する、スプー
ル１の側面部分（鍔部）に、点形状で設けられている。

接続端子ＩＡは、第５図に示すように、絶縁体ＩＡａの
上部に導電体ＩＡｂを設け、この導電体ＩＡｂの上部に
接続用金属部ＩＡｃを設けて構成している。絶縁体ＩＡ
ａは、スプール１と電気的に分離し、しかも、スプール
ホルダ８に接続用金属部ＩＡｃを確実に当接できる、適
度な弾力性を有するように、例えばポリイミド樹脂で形
成する。

導電体ＩＡｂは、被覆ワイヤ２の金属線２人を接続する
接続用金属部ＩＡｃと、スプールホルダ８に接触する接
続用金属部ＩＡｃとを確実に接続できるように、例えば
、Ｃｕ箔で形成する。接続用金属部ＩＡｃは、導電性ペ
ースト、半田、接着テープ等で形成する。

この接続端子ＩＡには、スプール１の側面（鍔部）に形
成された切り欠き部を通して、ボンディング部分３に供
給される側と反対側の被覆ワイヤ２の端部の金属線２Ａ
、すなわち被覆ワイヤ２の巻き始め端部の金属線２Ａを
接続するように構成されている。この金属線２Ａは、接
続端子ＩＡの接続用金属部ＩＡｃによって接続される。

被覆ワイヤ２の巻き始めの金属線２Ａの表面の絶縁体２
Ｂは、加熱或は化学的に除去する。接続端子ＩＡつまり
被覆ワイヤ２の金属線２Ａは、スプールホルダ８、その
回転軸８Ａ及び本体９を通して基準電位ＧＮＤに接続さ
れている。基準電位ＧＮＤは。

前記アーク発生回路１１の基準電位ＧＮＤと同様の電位
である。

このように、前記スプール１に、基準電位ＧＮＤに接続
するための接続端子ＩＡを設け、この接続端子に被覆ワ
イヤ２の巻き始め端部の金ＦｉｔＩｉ１２Ａを接続する
ことにより、スプールホルダ８等を通して基準電位ＧＮ
Ｄに接続することができるので、被覆ワイヤ２の金属ｌ
１２Ａを基準電位ＧＮＤに接続することができる。

また、被覆ワイヤ２の金属線２人は、スプール１の接続
端子ＩＡに被覆ワイヤ２の巻き始め端部の金属線２Ａを
接続するだけで基準電位ＧＮＤに接続することができる
で、被覆ワイヤ２の金属線２Ａを基準電位ＧＮＤに接続
するための作業を簡単にすることができる。

また、前記接続端子ＩＡを有するスプール１を用いたボ
ンディング装置は、前記被覆ワイヤ２の金属線２Ａが基
準電位ＧＮＤに接続されているので、ボール形成時に、
アーク電極１０と供給側の被覆ワイヤ２の金属線２Ａと
の間の電位差を充分に確保し、アークの発生を良好にす
ることができるので、被覆ワイヤ２の供給側の先端部の
金属線２Ａに確実にボールを形成することができる。

また、被覆ワイヤ２の金属線２Ａを基準電位ＧＮＤにす
ることができるので、被覆ワイヤ２の金属線２Ａの浮遊
容量に電荷がチャージアップすることを防止することが
できる。つまり、半導体チップ１２Ａの外部端子１２Ａ
ａに、ボールが形成された被覆ワイヤ２の供給側の先端
部の金属線２Ａを接続するファーストボンディングの際
に、過大電圧が半導体チップ１２Ａの入出力回路に流入
することを防止できるので、静電気破壊を防止すること
ができる。

なお、前述の被覆ワイヤ２は、金属線２人の表面に絶縁
体２Ｂが存在するか否かを明確にするために、いす九か
を着色してもよい。

【発明の実施例■〕

本実施例■は、スプールに設けられる接続端子の形状を
変えた、本発明の他の実施例である。

本発明の実施例■であるボンディング装置に使用される
スプールを第６図（要部斜視図）で示す。

本実施例■のスプール１は、第６図に示すように、側面
部分にリング形状の接続端子ＩＡを設けている。この接
続端子ＩＡは、スプール１が回転した場合であっても、
基準電位ＧＮＤとの接続部材９Ａを通して、被覆ワイヤ
２の金属線２Ａを確実に基準電位ＧＮＤに接続すること
ができるように構成されている。

このように、スプール１にリング形状の接続端子ＩＡを
設けることにより、前記実施例Ｉと略同様の効果を得る
ことができる。

〔発明の実施例■〕

本実施例のスプールは、第６図の端子ＩＡにかわって、
この部分のアルマイト表面処理を取り除いた結果、表面
が露出するアルミニウム本体を接枝端子とするものであ
る。すなわち、アルミニウム本体の全表面をアルマイト
処理したスプールにおいて、スプールの側壁外側のアル
マイトの一部を除去してアルミニウム本体表面を露出し
てなり、露出されたこのアルミニウム地層領域を被覆ワ
イヤの金属線を基準電位に接続するための接続端子とし
てなり、該接続端子に被覆ワイヤの巻き始め端部の被覆
膜が除去された金属線を接続したことを特徴とするスプ
ールである。

なお、前記接続端子は、点形状、リング形状等で構成さ
れているものである。したがって、このスプールは、前
記実施例■のスプールと略同様な効果を奏することがで
きる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが１本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

例えば、本発明は、前記基準電位ＧＮＤを、アーク電極
１０に印加される電圧を変化させることで必ずしも０［
ｖ］にしなくてもよい。

また、本発明は、被覆ワイヤを使用する超音波ボンディ
ング技術に適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

被覆ワイヤが巻き回されたスプールにおいて、前記被覆
ワイヤの金属線を基準電位に接続することができる。

被覆ワイヤを使用するボンディング装置において、確実
にポールボンディングを行うことができ、又半導体装置
の静電気破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例■であるボンディング装置の
概略構成図。 第２図は、前記ボンディング装置に配置された半導体装
置の断面図、 第３図は、前記半導体装置の要部断面図、第４図は、前
記ボンディング装置に設けられたスプールの要部斜視図
、 第５図は、前記スプールの要部拡大斜視図、第６図は、
本発明の実施例■であるボンディング装置に使用される
スプールの要部斜視図である。 図中、１・・・スプール、ＩＡ・・・接続端子、２・・
・被覆ワイヤ、２Ａ・・・金属線、２Ｂ・・・絶縁体、
１０・・・アーク電極、１１・・・アーク発生回路、１
２・・・半導体装置、１２Ａ・・・半導体チップ、１２
０・・・リード、ＧＮＤ・・・基準電位である。 第１図 メ〃 第よ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボンディング部分に、金属線表面を絶縁体で被覆し
   た被覆ワイヤを供給するボンディング装置において、前
   記ボンディング部分に供給される側と反対側の被覆ワイ
   ヤの端部の金属線を、基準電位に接続したことを特徴と
   するボンディング装置。 ２、前記被覆ワイヤはスプールに巻き回されており、前
   記被覆ワイヤの端部の金属線は、スプールに設けられた
   接続端子を介して基準電位に接続されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のボンディング装置
   。 ３、前記ボンディング部分に供給される側の被覆ワイヤ
   の先端に近接した位置には、被覆ワイヤの先端部の金属
   線をボールに形成するアーク電極が設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   ボンディング装置。 ４、金属線表面を絶縁体で被覆した被覆ワイヤが巻き回
   された、ボンディング装置用のスプールにおいて、前記
   被覆ワイヤの金属線を基準電位に接続するための接続端
   子を設け、該接続端子に前記被覆ワイヤの巻き始め端部
   の被覆膜が除去された金属線を接続したことを特徴とす
   るスプール。 ５、前記接続端子は、点形状、リング形状等で構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
   スプール。 ６、アルミニウム本体の全表面をアルマイト処理したス
   プールにおいて、スプールの側壁外側のアルマイトの一
   部を除去してアルミニウム本体表面を露出してなり、露
   出されたこのアルミニウム地層領域を被覆ワイヤの金属
   線を基準電位に接続するための接続端子としてなり、該
   接続端子に被覆ワイヤの巻き始め端部の被覆膜が除去さ
   れた金属線を接続したことを特徴とするスプール。 ７、前記接続端子は、点形状、リング形状等で構成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の
   スプール。