JPS5845815B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造において、半導体素子と外部
リードとをワイヤで接続するワイヤボンディング技術に
関する。

周知のように、半導体装置、半導体集積回路装置等の製
造工程において、半導体素子の電極と外部リードとをワ
イヤで接続する作業がある。

この作業においては、ワイヤを保持するキャピラリある
いはウェッジという接続工具でワイヤを電極等に押圧し
ながら機械的に振動させてワイヤボンディングを行なう
方法が知られている。

この方法において、振動は超音波発振器による振動また
は偏心軸の回転による振動を利用しているが、いずれも
その振動は直線的なものである。

この結果、ワイヤ（金線）を球状塊化してボンディング
した場合、第１図で示すように、ワイヤ１の接着部２は
振動方向３を長軸とする偏平な楕円となる。

そして、その接着部２の強度（ボンディング強度）は長
軸方向に対しては強いが、短軸方向に対しては弱くなる
欠点がある。

このため、短軸方向の力がワイヤに加わると極めて簡単
にワイヤが外れてしまう。

また、接着部２は楕円状に形成されることから、半導体
素子４のポンディングパッド（電極）５から接着部２が
食み出さないようにするためにはポンディングパッド５
をあらかじめ太きくしなければならず、半導体素子４の
小型化が図れない欠点がある。

また、従来の方法（装置）では、ワイヤを押圧するキャ
ピラリ、ウェッジという接続工具は一定の方向に振動す
るため、ワイヤの延びる方向、すなわち軸方向に沿って
振動させないとワイヤが動いて正確なワイヤボンディン
グができなくなる。

そこで、従来の此種装置では半導体素子等を載置するテ
ーブルを回転させながら行なっているが、ボンディング
毎に方向調整作業を行なうため作業性が悪い。

また、テーブル回転機構を必要とするため、装置が複雑
かつ大型化するとともに、その価格も増大する欠点があ
る。

したがって、本発明の目的とするところは、ボンディン
グ強度の向上を図ることにある。

また、本発明の他の目的は半導体素子の小型化を図るこ
とにある。

また、本発明の目的はワイヤボンディング装置の機構の
簡素化を図ることにより、装置の操作性の向上、装置コ
ストの低減を図ることにある。

このような目的を達成するために本発明は、ワイヤを保
持する筒状のキャピラリを回転振動させながら接着面に
ワイヤを押し付けてボンディングするものであって、以
下実施例により本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明のワイヤボンディング方法において用い
られるワイヤボンディング装置の一実施例を示す。

同図に示すように、垂直にベアリング１０を介して支持
される作動棒１１の下端には、筒状でかつ下方に向かっ
て先細となるキャピラリ１２がねじ１３によって取り付
けられている。

また、前記キャピラリ１２を取り付けた作動棒１１の僅
か上方にはワイヤ供給孔１４が穿たれている。

このワイヤ供給孔１４は前記キャピラリ１２の筒内部と
連通し、ワイヤ１５は同図で示すように、このワイヤ供
給孔１４からキャピラリ１２内部に供給されるようにな
っている。

一方、前記作動棒１１には放射状に４片の鉄心１６が設
けられ、これらの鉄心１６には導線１７が巻き付けられ
てコイル１８が形成されている。

また、コイル１８から延びる両端の導線１７は高周波等
交流電源１９に接続されている。

さらに、前記鉄心１６を取り囲むように磁石２０が不接
触状態で配設されている。

したがって、コイル１８に高周波電流を流すことにより
交番磁界が発生し、作動棒１１は矢印２１で示すように
ほぼ交番磁界に沿った方向に回転振動する。

すなわち、作動棒１１は矢印２１で示すように作業棒１
１の長軸を中心とした回転方向）こ振動を伴なった往復
動を行なう。

そのため、作業棒１１にねじ１８によって取り付けられ
ているキャピラリ１２も作業棒１１と同じく、キャピラ
リの軸を中心）こした回転方向に上記振動を伴なった往
復動すなわち振動を伴なった揺動を行なう。

なお、前記作動棒１１全体が図示しない駆動部によって
制御され、平面Ｘ、Ｙ方向および上下動するようになっ
ている。

このような機構のワイヤボンディング装置を用いて、半
導体素子２２上のポンディングパッド２３と外部リード
２４とをワイヤ１５で接続する。

すなわち、キャピラリ１２の下端から突出するワイヤ１
５の先端を水素炎等により溶融して球状塊２５を形成し
た後、作動棒１１を降下させ、球状塊２５をポンディン
グパッド２３に押し付け、たとえば６０Ｋｔｌｚの電流
を３０ｍ８コイルに流し、作動棒１１を矢印２１に示す
ごとく振動を伴なった揺動させながらワイヤの接続を行
なう。

つぎに、作動棒１１を外部リード２４上に運び同様な手
順でワイヤを接続した後、接着部近傍からワイヤ１５を
分断させる。

その後、作動棒１１を新たなポンディングパッド上に順
次移動させてワイヤボンディングを行なう。

この際、ボンディング時方向性は必要としないことから
、従来のように、半導体素子を取り付けたリードフレー
ムを載置するテーブルを回動調整する必要もなくなる。

また、この実施例によれば、球状塊を接続する場合、キ
ャピラリ１２は矢印２１に示すごとく振動を伴なった揺
動するため、第１図鎖線で示すように、接着部２６はほ
ぼ円形となる。

このため、ボンティングパッド２７は第１図鎖線で示す
ように従来のポンディングパッド５よりも小さくても不
都合は生じなくなる。

また、接着部２６の各円周部分での接着状態は均一とな
ることから、ボンティング強度に方向性はなくなり、そ
のボンディング強度は従来に較べて犬となる。

このため、従来のようにワイヤが簡単に剥離するような
こともなくなる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
実際にワイヤボンディングを行なう装置のキャピラリの
回転振動は、作動棒側に磁石を、作動棒を取り囲むよう
にコイルをそれぞれ配置する構造であってもよい。

以上のように、本発明のワイヤボンティング方法Ｑこよ
れば、ワイヤの接着半径を小さくできるので、ポンディ
ングパッドを小型にすることができる。

したがって、半導体素子の小型化を図ることができ、か
つ半導体素子の価格の低減化も図ることができる。

また、球状塊部のワイヤの接続にあっては、ワイヤのホ
ンディング強度は平面Ｘ、Ｙ方向のいかなる方向であっ
てもほぼ同じであり、従来のように、一方向だけが弱い
等のことはない。

したがって、ワイヤが接着部から簡単に外れることはな
くなる。

また、この方法によれば、半導体素子等を載置するテー
ブルをワイヤの−張り毎に回動調整する必要もないので
作業性が向上する。

また、装置自体においても、テーブルの回転調整機構を
備え付ける必要性もないので、機構が簡素化し小型とな
り、かつ装置の価格も軽減されるなど多くの効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体素子にボンディングしたワイヤの接着状
態を示す一部平面図、第２図は本発明のワイヤボンディ
ング方法に用いるワイヤボンディング装置の一部斜視図
である。 １・・・・・・ワイヤ、２・・・・・・接着部、３・・
・・・・振動方向、４・・・・・・半導体素子、５・・
・・・・ポンディングパッド、１０・・・・・・ベアリ
ング、１１・・・・・・作動棒、１２・・・・・・キャ
ピラリ、１３・・・・・・ねじ、１４・・・・・・ワイ
ヤ供給孔、１５・・・・・・ワイヤ、１６・・・・・・
鉄心、１７・・・・・・導線、１８・・・・・・コイル
、１９・・・・・・高周波等交流電源、２０・・・・・
・磁石、２１・・・・・・矢印、２２・・・・・・半導
体素子、２３・・・・・・ポンディングパッド、２４・
・・・・・外部ノード、２５・・・・・・球状塊、２６
・・・・・・接着部、２７・・・・・・ポンディングパ
ッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワイヤを保持し、かつ被ワイヤボンディング体にワ
   イヤをボンディングする接続工具と、前記接続工具の軸
   を中心にした回転方向に接続工具を揺動させる揺動機構
   とを有することを特徴とするワイヤボンディング装置。