JPS63217633A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents
ワイヤボンデイング方法Info
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- JPS63217633A JPS63217633A JP62050083A JP5008387A JPS63217633A JP S63217633 A JPS63217633 A JP S63217633A JP 62050083 A JP62050083 A JP 62050083A JP 5008387 A JP5008387 A JP 5008387A JP S63217633 A JPS63217633 A JP S63217633A
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/071—Connecting or disconnecting
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- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5525—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising copper [Cu]
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- Wire Bonding (AREA)
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〕
本発明は、半導体素子の電極と外部導出リードとを銅の
ワイヤでボンディングする方法に係り、特に、ボンダビ
リティの改善方法に関する。
ワイヤでボンディングする方法に係り、特に、ボンダビ
リティの改善方法に関する。
従来、広く使用されている汎用の半導体装置の半導体素
子の電極とリードとの接続は、金ワイヤによるボールボ
ンディングで行われている。すなわち、このボンディン
グは、ワイヤの先端に水素炎や短絡放電によってボール
を形成し、そのボールを電極上に熱圧着して接続する方
法である。金ワイヤは大気雰囲気中でも真球に近い形状
のボールになり易く、また、ボンダビリティに優ハてい
る。
子の電極とリードとの接続は、金ワイヤによるボールボ
ンディングで行われている。すなわち、このボンディン
グは、ワイヤの先端に水素炎や短絡放電によってボール
を形成し、そのボールを電極上に熱圧着して接続する方
法である。金ワイヤは大気雰囲気中でも真球に近い形状
のボールになり易く、また、ボンダビリティに優ハてい
る。
しかし、この金ワイヤは貴金属の中でも高価な部類に属
している。近年多数の入出力ピンをもつ多ピンの製品が
増えていることから、−個当りの素子に使用する金ワイ
ヤの量が増加する傾向にあり、製造コスト上の問題とな
っていた。そのため、金ワイヤの替りに安価な銅ワイヤ
を適用する試みが各所で検討されている。
している。近年多数の入出力ピンをもつ多ピンの製品が
増えていることから、−個当りの素子に使用する金ワイ
ヤの量が増加する傾向にあり、製造コスト上の問題とな
っていた。そのため、金ワイヤの替りに安価な銅ワイヤ
を適用する試みが各所で検討されている。
銅ワイヤを適用した半導体装置は、例えば、特開昭６０
−１２４９５９号公報に記載されている。この場合、銅
ワイヤは純度９９．９９ｗｔ％以上のものを用いており
、ボンディングの方法は以下の通りである。ボール形成
は短絡放電による。すなわち、キャピラリーを挿着した
ワイヤと、それに対向する放電トーチとの間に正・負の
電圧を印加し、ワイヤとトーチとの短絡放電の際のアー
クによってワイヤの先端を溶融し、ボールを形成する。
−１２４９５９号公報に記載されている。この場合、銅
ワイヤは純度９９．９９ｗｔ％以上のものを用いており
、ボンディングの方法は以下の通りである。ボール形成
は短絡放電による。すなわち、キャピラリーを挿着した
ワイヤと、それに対向する放電トーチとの間に正・負の
電圧を印加し、ワイヤとトーチとの短絡放電の際のアー
クによってワイヤの先端を溶融し、ボールを形成する。
ボール形成の際は、酸化防止のために、ワイヤ周囲を還
元性ガスでシールドするが、このガスの温度は室温であ
る。還元性ガスには、水素ガスを少量混合したアルゴン
ガスが用いられている。ボール形成後、ボールをキャピ
ラリーを介して半導体素子の電極に押しつけ、熱と超音
波を加えて接合する。
元性ガスでシールドするが、このガスの温度は室温であ
る。還元性ガスには、水素ガスを少量混合したアルゴン
ガスが用いられている。ボール形成後、ボールをキャピ
ラリーを介して半導体素子の電極に押しつけ、熱と超音
波を加えて接合する。
リード側には、ワイヤを直接、熱と超音波を加えて接合
する。
する。
しかし、上記従来技術は、ボールと電極とのボンダビリ
ティについては考慮されていなかった。
ティについては考慮されていなかった。
上記従来技術の問題点は、ボンダビリティが劣ることで
ある。すなわち、ボールを半導体素子の電極にボンディ
ングした場合、ボール直下の半導体素子（シリコンチッ
プ）が損傷したり、あるいは電極に接合しない（不圧着
）等の問題である。
ある。すなわち、ボールを半導体素子の電極にボンディ
ングした場合、ボール直下の半導体素子（シリコンチッ
プ）が損傷したり、あるいは電極に接合しない（不圧着
）等の問題である。
従来技術によるシリコンチップの損傷発生率を金ワイヤ
を用いた場合と比較すると従来技術による損傷発生率は
、５％であり、Ａｕワイヤを用いた場合の０．０５％に
比べ著しく高い。
を用いた場合と比較すると従来技術による損傷発生率は
、５％であり、Ａｕワイヤを用いた場合の０．０５％に
比べ著しく高い。
また、従来技術による不圧着の発生率を金ワイヤを用い
た場合と比較すると金ワイヤを用いた場合では、不圧着
が皆無なのに対し、従来技術での場合は１０％発生する
。
た場合と比較すると金ワイヤを用いた場合では、不圧着
が皆無なのに対し、従来技術での場合は１０％発生する
。
次に、従来技術の上記問題の原因を調べた結果について
述べる。シリコンチップの損傷発生及び不圧着のいずれ
の場合も、銅のボールが硬いためと考えた。そこで、ボ
ールの硬さと不良発生率との関係を調べた。
述べる。シリコンチップの損傷発生及び不圧着のいずれ
の場合も、銅のボールが硬いためと考えた。そこで、ボ
ールの硬さと不良発生率との関係を調べた。
第５図は、ボールの硬さく横軸）とシリコンチップ損傷
発生率（縦軸）との関係を示したグラフである。この結
果、ボール硬さとシリコンチップ損傷発生率とは明らか
に相関がある。すなわち。
発生率（縦軸）との関係を示したグラフである。この結
果、ボール硬さとシリコンチップ損傷発生率とは明らか
に相関がある。すなわち。
ボールが硬いほど、その発生率は高くなる。
第６図は、ボール硬さく横軸）と不圧着発生率（縦軸）
との関係を示したグラフである。不圧着の発生も、ボー
ル硬さと相関関係がある。すなわち、ボールが硬いほど
、不圧着が起り易くなる。
との関係を示したグラフである。不圧着の発生も、ボー
ル硬さと相関関係がある。すなわち、ボールが硬いほど
、不圧着が起り易くなる。
第５図及び第６図から、ボールの硬さがビッカースで４
５以下であれば、いずれの不良も起らないことがわかっ
た。
５以下であれば、いずれの不良も起らないことがわかっ
た。
そこで、従来技術によるボールの硬さを測定した。硬さ
測定は島津製作所製のマイクロビッカース硬度計を用い
、荷重１０ｇで行った。その結果。
測定は島津製作所製のマイクロビッカース硬度計を用い
、荷重１０ｇで行った。その結果。
ボールの硬さはＨｖ５０であることがわかった。
〔発明が解決しようとする問題点３
以上のように、従来技術によるボンディング方法は、ボ
ールが硬いためにボンダビリティが劣るという問題があ
った。
ールが硬いためにボンダビリティが劣るという問題があ
った。
本発明の目的は、銅ボールを軟らかくシ、ボンダビリテ
ィに優れたボンディング方法を提供することにあるシ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は銅のボンディングワイヤの先端にボールを溶融
形成し、このボールを半導体素子の電極に熱圧着してワ
イヤの接続を行うようにしたワイヤボンディング方法に
関するもので、ワイヤの先端に上方から加熱したアルゴ
ンガス、下方から加熱した水素ガスを供給し、その雰囲
気中でボールを形成すること及びワイヤ先端を加熱し、
その周囲を還元性ガスでシールドした中でボールを形成
することを特徴とする。
ィに優れたボンディング方法を提供することにあるシ 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は銅のボンディングワイヤの先端にボールを溶融
形成し、このボールを半導体素子の電極に熱圧着してワ
イヤの接続を行うようにしたワイヤボンディング方法に
関するもので、ワイヤの先端に上方から加熱したアルゴ
ンガス、下方から加熱した水素ガスを供給し、その雰囲
気中でボールを形成すること及びワイヤ先端を加熱し、
その周囲を還元性ガスでシールドした中でボールを形成
することを特徴とする。
従来技術によるボンディングの際のシリコンチップ損傷
並びに不圧着発生の原因は、ボールがＨｖ５０と硬いこ
とによる。そこで、ボールをＨｖ４５以下にすれば、こ
の不良発生を無くすことができる。ボールの硬さは、ボ
ールの酸化及びワイヤが溶融、凝固してボールになる時
の凝固速度、に影響されると考えられる。すなわち、凝
固速度が大きい場合は、結晶粒が小さくなること、また
、ボール内部のひずみも大きくなって、ボールは硬くな
る。凝固速度が小さい場合は、結晶粒が大きくなること
、また、ボール内部のひずみも小さくなることから、ボ
ールは軟らかくなる。
並びに不圧着発生の原因は、ボールがＨｖ５０と硬いこ
とによる。そこで、ボールをＨｖ４５以下にすれば、こ
の不良発生を無くすことができる。ボールの硬さは、ボ
ールの酸化及びワイヤが溶融、凝固してボールになる時
の凝固速度、に影響されると考えられる。すなわち、凝
固速度が大きい場合は、結晶粒が小さくなること、また
、ボール内部のひずみも大きくなって、ボールは硬くな
る。凝固速度が小さい場合は、結晶粒が大きくなること
、また、ボール内部のひずみも小さくなることから、ボ
ールは軟らかくなる。
しかし、従来技術によるボール形成は、ボール凝固時に
室温のシールドガスを吹きかける方法のため、凝固速度
が非常に大きい。
室温のシールドガスを吹きかける方法のため、凝固速度
が非常に大きい。
本発明は、ボールを軟らかくするために、ボールの凝固
速度を小さくすることにある。
速度を小さくすることにある。
すなわち５本発明はワイヤ先端の上方から加熱したアル
ゴンガス、ワイヤ先端の下方から加熱した水素ガスを吹
きかけることによって、ボールの凝固速度を小さくする
こと、及びワイヤ先端を加熱して、そのワイヤ周囲に水
素ガスを少量混合したアルゴンガスを吹きかけ、凝固速
度を小さくすることによる。
ゴンガス、ワイヤ先端の下方から加熱した水素ガスを吹
きかけることによって、ボールの凝固速度を小さくする
こと、及びワイヤ先端を加熱して、そのワイヤ周囲に水
素ガスを少量混合したアルゴンガスを吹きかけ、凝固速
度を小さくすることによる。
ワイヤが溶融し、ボールになり、それが凝固する過程に
おいて、凝固はボールの外側から内部へと進行すると同
時に、ボールの上部、すなわち、ワイヤ側からボール内
部へとも進行する。従って、凝固速度を小さくするには
ボール周囲の雰囲気の温度を高くするか、あるいは、ワ
イヤそれ自体の温度を高くすれば良い。ここで、加熱し
たアルゴンガスはワイヤ先端の上方から、加熱した水素
ガスは下方から供給される。これは、それぞれガスがワ
イヤの先端の周囲に供給し易くし、ボールを酸化させな
いためである。すなわち、アルゴンガスは空気より重い
ために上方から、水素ガスは空気より軽いために下方か
らそれぞれ、供給した方が、前述した効果がある。
おいて、凝固はボールの外側から内部へと進行すると同
時に、ボールの上部、すなわち、ワイヤ側からボール内
部へとも進行する。従って、凝固速度を小さくするには
ボール周囲の雰囲気の温度を高くするか、あるいは、ワ
イヤそれ自体の温度を高くすれば良い。ここで、加熱し
たアルゴンガスはワイヤ先端の上方から、加熱した水素
ガスは下方から供給される。これは、それぞれガスがワ
イヤの先端の周囲に供給し易くし、ボールを酸化させな
いためである。すなわち、アルゴンガスは空気より重い
ために上方から、水素ガスは空気より軽いために下方か
らそれぞれ、供給した方が、前述した効果がある。
本発明の加熱したシールドガス中でボールを形成した時
のボールの硬さと加熱しないガス中でのボール硬さとを
比較すると加熱したガス中で形成したボールはＨｖ４１
を示し、加熱しないガスでのボール（Ｈｖ５０）に比べ
て著しく軟らかいことがわかった。
のボールの硬さと加熱しないガス中でのボール硬さとを
比較すると加熱したガス中で形成したボールはＨｖ４１
を示し、加熱しないガスでのボール（Ｈｖ５０）に比べ
て著しく軟らかいことがわかった。
本発明のワイヤ先端を加熱し、その周囲に水素ガスを混
合したアルゴンガスを供給してボールを形成した場合の
ボール硬さと、ワイヤを加熱しない場合でのボール硬さ
とを比較すると、ワイヤを加熱して形成したボールの硬
さはＨＶ４３を示し、ワイヤを加熱しない場合でのボー
ル硬さくＨｖ５０）に比べて著しく軟らかいことがわか
った。
合したアルゴンガスを供給してボールを形成した場合の
ボール硬さと、ワイヤを加熱しない場合でのボール硬さ
とを比較すると、ワイヤを加熱して形成したボールの硬
さはＨＶ４３を示し、ワイヤを加熱しない場合でのボー
ル硬さくＨｖ５０）に比べて著しく軟らかいことがわか
った。
〈実施例１〉
第１図及び第２図は、本発明の加熱したアルゴンガスを
ワイヤ先端の上方から、加熱した水素ガスをワイヤ先端
の下方から、それぞれ、供給してボールを形成後、半導
体素子の電極にボンディングした場合のシリコンチップ
損傷の発生率（第１図）及び不圧着の発生率（第２図）
を、従来の方法でのそれらと比較して示したものである
。各回において、ａは従来の方法及びｂは本発明の方法
での結果を示す。従来の方法でのシリコンチップ損傷及
び不圧着の発生率が、それぞれ５％、１０％であるのに
対し、本発明の方法では、シリコンチップの損傷、不圧
着のいずれも発生しないことを確認した。
ワイヤ先端の上方から、加熱した水素ガスをワイヤ先端
の下方から、それぞれ、供給してボールを形成後、半導
体素子の電極にボンディングした場合のシリコンチップ
損傷の発生率（第１図）及び不圧着の発生率（第２図）
を、従来の方法でのそれらと比較して示したものである
。各回において、ａは従来の方法及びｂは本発明の方法
での結果を示す。従来の方法でのシリコンチップ損傷及
び不圧着の発生率が、それぞれ５％、１０％であるのに
対し、本発明の方法では、シリコンチップの損傷、不圧
着のいずれも発生しないことを確認した。
〈実施例２〉
第３図及び第４図は、本発明のワイヤ先端をヒータで加
熱し、その周囲に水素ガスを少量混合したアルゴンガス
を供給してボールを形成後、半導体素子の電極にボンデ
ィングした場合のシリコンチップの損傷発生率及び不圧
着の発生率を、従来の方法でのそれらと比較して示した
結果である。
熱し、その周囲に水素ガスを少量混合したアルゴンガス
を供給してボールを形成後、半導体素子の電極にボンデ
ィングした場合のシリコンチップの損傷発生率及び不圧
着の発生率を、従来の方法でのそれらと比較して示した
結果である。
ここで、図中のａは従来の方法及びｂは本発明の方法で
の結果を示している。従来の方法でのシリコンチップの
損傷及び不圧着の発生率が、それぞれ５％、１０％であ
るのに対し、本発明の方法では、シリコンチップの損傷
及び不圧着のいずれも発生しないことを確認した。
の結果を示している。従来の方法でのシリコンチップの
損傷及び不圧着の発生率が、それぞれ５％、１０％であ
るのに対し、本発明の方法では、シリコンチップの損傷
及び不圧着のいずれも発生しないことを確認した。
本発明によれば、ボールが軟らかくなり、ボンダビリテ
ィが向上する。
ィが向上する。
第１図及び第３図本発明の一実施例の方法でのシリコン
チップ損傷発生率を示した図、第２図及び第４図は、本
発明の方法での不圧着発生率を示した図、第５図は、ボ
ール硬さとシリコンチップ損傷発生率との関係を示した
図、第６図は、ボール硬さと不圧着発生率との関係を示
した図である。 ｔ、）、 ａ・・・従来技術、ｂ・・・本発明。
′、’、；Ｘ、′二、″Ｊ 代理人 弁理士 小川勝馬 ゞ 垢 １ 口 嘱 ２ 図 石 ３ 図 め ４ 図 毛 ５ 図 ホールのビ傾−ス尿さ 第 ｂ 口
チップ損傷発生率を示した図、第２図及び第４図は、本
発明の方法での不圧着発生率を示した図、第５図は、ボ
ール硬さとシリコンチップ損傷発生率との関係を示した
図、第６図は、ボール硬さと不圧着発生率との関係を示
した図である。 ｔ、）、 ａ・・・従来技術、ｂ・・・本発明。
′、’、；Ｘ、′二、″Ｊ 代理人 弁理士 小川勝馬 ゞ 垢 １ 口 嘱 ２ 図 石 ３ 図 め ４ 図 毛 ５ 図 ホールのビ傾−ス尿さ 第 ｂ 口
Claims (1)
- １、銅のボンディングワイヤの先端にボールを溶融形成
し、前記ボールを半導体素子の電極に熱圧着して前記ボ
ンディングワイヤの接続を行うようにしたワイヤボンデ
ィング方法において、前記ボンディングワイヤの先端に
上方から加熱した、アルゴンガス、下方から加熱した水
素ガスを供給し、その雰囲気中でボールを形成すること
を特徴とするワイヤボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62050083A JPS63217633A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | ワイヤボンデイング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62050083A JPS63217633A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | ワイヤボンデイング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63217633A true JPS63217633A (ja) | 1988-09-09 |
Family
ID=12849126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62050083A Pending JPS63217633A (ja) | 1987-03-06 | 1987-03-06 | ワイヤボンデイング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63217633A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018137280A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-03-06 JP JP62050083A patent/JPS63217633A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018137280A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
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