Wire bonding method

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣやトランジスタなどの製造に於いて金属ワイヤによって半導体チップの電極とリード端子を結線するワイヤボンディング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりワイヤボンディング方法に於ける金属ワイヤと半導体チップ及びリード端子の接合は、
超音波や熱による圧着接合が一般的に行なわれている。
この場合、金属ワイヤと被接合部との間に良好な接合強度を得るために、特にリード端子部にメッキや有機物の薄膜を施す方法が用いられてきた。

【０００３】しかし、最近では費用節約のために、このメッキや有機物の薄膜を省略することが行なわれており、この様な被接合部に対し良好な接合を得るために、
従来は図２に示すようなボンディング方法が提案されている。 図に於いて、１はダイパッド、２はダイパッド１
の表面に装着された半導体チップ、３は半導体チップ２
の表面に形成された電極、４はリード端子、５はキャピラリー、６は金属ワイヤ、７はリード端子４を固定するためのリード押えである。 ８は金属ワイヤ６とリード端子４とに高電圧を印加するための電源であり、電源８の陽極は金属ワイヤ６に接続され、陰極はリード端子４に接続されている。 ９は金属ワイヤ６とリード端子４との間に発生したアーク、１０は不活性ガス噴出用ノズルである。 尚、電源８の印加電圧は１．０ｋＶ程度であり、
リード端子４の表面と金属ワイヤ６の表面との間隔は０．２〜０．３ｍｍが適当とされている（例えば特開昭６１−１０５８５０参照）。

【０００４】次に動作について説明する。 金属ワイヤ６
の接合すべき部分をリード端子４の接合すべき表面の上方に設置する。 この時の金属ワイヤ６とリード端子４の間隔は例えば０．１ｍｍとする。 次にノズル１０から不活性ガスであるＡｒガスを噴出し、その後電源８によって金属ワイヤ６とリード端子４との間に１．０ｋＶの高電圧を印加してアーク９を発生させる。 通常、リード端子４の表面には自然酸化膜が形成されているが、前述したアーク９のクリーニング作用により、この自然酸化膜を破壊分壊し、リード端子４の表面に新生面を形成せしめる。 しかる後に、キャピラリーチップ５で超音波を併用した熱圧着を行なうものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の技術では、
被接合部及び接合に用いる金属ワイヤにより電極を構成している。 このため被接合部と金属ワイヤの間にアークを発生せしめる場合次の様な問題がある。 すなわち、
（イ）金属ワイヤがアーク熱により溶融破断するのでキャピラリーにより圧着できない、（ロ）金属ワイヤがジュール熱により不特定位置で溶断する場合があり、連続的な接合が行なえない、（ハ）連続的な接合に於いて、
金属ワイヤがアーク熱により不特定に溶融変形するため、アーク発生毎に金属ワイヤと接合部の距離が変動して安定したアークが得られず、被接合部に対するクリーニング作用が不安定となり、その結果安定した接合強度が得られない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディング方法は、被接合部との間にアークを発生させるための専用電極を有し、接合前に被接合部とこの専用電極間を不活性ガス雰囲気にすると共に専用電極と被接合部間に電圧を印加してアークを発生させ、その後に金属ワイヤと被接合部を接合するものである。

【０００７】

【作用】アーク発生過程に於いて、金属ワイヤは電極として全く作用しておらず、従って金属ワイヤに対しアーク熱及びジュール熱による影響が無くなる。 又専用電極として非消耗電極を用いるため、専用電極と被接合部の間隔は再現性良く常に一定に保つことができ、かつ電極表面の形状を安定していることから、安定したクリーニング作用を得ることができる。

【０００８】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する。 図１は本発明の一実施例の概略説明図である。 図２
に示した従来技術に用いられるのと同じ部材については、同一符号を付して重複した説明を省略する。 図に於いて、１１は専用電極、１２は専用電極１１とリード端子４とに電圧を印加するための電源であり、電源１２の陽極は専用電極１１に接続され、陰極はリード端子４に接続されている。 １３は専用電極１１とリード端子４との間に発生したアークである。 専用電極としてはＷ、Ｔ
ｈ−Ｗ合金などの非消耗電極を用いる。 尚、電源１２の印加電圧及び電流はリード端子４の材質や形状により最適値が異なるため限定しない。 専用電極１１とリード端子４との間隔も双方の材質や形状により最適値が異なるため限定しない。

【０００９】次に動作について説明する。 専用電極１１
をリード端子４の接合すべき表面の上方に設置する。 次にノズル１０からＨｅ，Ａｒ等の不活性ガスを噴出し、
専用電極１１とリード端子４との間を不活性ガスの雰囲気にし、しかる後に電源１２によって両者間に電圧を印加して絶縁破壊を行わせアーク１３を発生させる。 印加電圧は、直流・交流・パルス流の何れかを用いる。 リード端子４の表面には酸化被膜が形成されているが、前述したアーク１３のクリーニング作用により酸化被膜が破壊分壊し、新生面が露出する。 この時専用電極１１はアーク熱に対し充分耐えうる高融点金属であるため、繰り返しアークを発生させた場合でも常に安定したアークが得られることから、前述したクリーニング作用も安定したものとなる。 次に専用電極１１をキャピラリー５の動作範囲外に移動し、しかる後にキャピラリーチップ５により超音波や熱による接合を行なう。 この様に従来は金属ワイヤ６とリード端子４の間でアークを生じさせていたが、本実施例では金属ワイヤ６がアークの発生に関与しないためにキャピラリーチップ５による接合を可能にしている。

【００１０】この実施例では、金属ワイヤ６をリード４
にスイッチボンディングする例を説明したが、金属ワイヤ６を電極３に接合する場合も実施しうる。 又金属ワイヤ６の端域をボール状に成形した後に接合を行なうボールボンディングの場合も実施しうる。 構成上専用電極１
１とノズル１０を一体化することや、金属ワイヤ６の端域をボール状に成形するための電極として専用電極１１
を併用することも可能であり、本発明を実施しうる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明した様に本発明は、ワイヤボンディング方法に於いて、被接合部との間にアークを発生させる専用電極として非消耗電極を有し、接合前に接合部とこの専用電極間を不活性ガス雰囲気にすると共に専用電極と被接合部間に電圧を印加してアークを発生させる。 このためアーク発生時にアーク熱による専用電極の変形は生じず、専用電極と被接合部の間隔、すなわち電極間距離は再現性良く常に一定に保つことができるので再現性の良いアークを得ることが可能となる。 その結果安定したクリーニング作用と共に、接合時に良好な接合強度が得られる。 特にキャピラリーチップによる金属ワイヤの連続接合に於いて有効であり、各接合毎に安定した良好な接合が得られるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略説明図である。

【図２】従来技術の概略説明図である。

【符号の説明】

１ ダイパッド ２ 半導体チップ ３ 電極 ４ リード端子 ５ キャピラリーチップ ６ 金属ワイヤ ７ リード端子 ８，１２ 電源 ９，１３ アーク １０ 不活性ガス噴出用ノズル １１ 専用電極