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JPH0254947A - 半導体装置の組立方法およびそれに用いる装置 - Google Patents

半導体装置の組立方法およびそれに用いる装置

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Publication number
JPH0254947A
JPH0254947A JP63205925A JP20592588A JPH0254947A JP H0254947 A JPH0254947 A JP H0254947A JP 63205925 A JP63205925 A JP 63205925A JP 20592588 A JP20592588 A JP 20592588A JP H0254947 A JPH0254947 A JP H0254947A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
bonding
bonding tool
coated
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63205925A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Kaneda
剛 金田
Susumu Okikawa
進 沖川
Hiroshi Mikino
三木野　博
Hiroshi Watanabe
宏 渡辺
Toshihiro Sato
佐藤　利博
Atsushi Onodera
篤 小野寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd, Hitachi Ltd, Hitachi Microcomputer Engineering Ltd filed Critical Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Priority to JP63205925A priority Critical patent/JPH0254947A/ja
Priority to US07/395,088 priority patent/US5031821A/en
Priority to KR1019890011636A priority patent/KR900004009A/ko
Publication of JPH0254947A publication Critical patent/JPH0254947A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高集積・高機能型の半導体チップを備えた半
導体装置の組み立て、特に電極間結線に用いられるワイ
ヤボンディング工程に適用して有効な技術に関する。
〔従来の技術〕
この種の技術について記載されている例としては、株式
会社工業調査会、昭和６２年１１月１８日発行、「電子
材料別冊、超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブックＪＰ１
２３〜Ｐ１２９がある。
上記文献においては、ボンディング方式の分類をはじめ
、近年および今後におけるワイヤボンディングに関する
技術動向が説明されている。
すなわち、半導体装置の組立工程において、半導体チッ
プ（ペレット）の外部端子（電極パッド）とリードフレ
ームのインナーリードとを電気的に導通させる技術とし
て導電性の金属線（ワイヤ）を用いたワイヤボンディン
グが一般に行われている。
上記文献にも記載されているように、半導体装置の高集
積化・高機能化が促進されることにより、半導体チップ
上のパッド間隔およびインナーリード先端のピッチ間隔
も狭小化する傾向にある。これに対応してボンディング
されるワイヤピッチもさらに狭まる傾向にある。このよ
うな状況でワイヤボンディングを実行した場合、ワイヤ
同士のショート、ワイヤと半導体チップあるいはタブと
のショート等のボンディング不良を生じ易い状態となっ
ていた。
また、上記に対応したワイヤの細線化にともなってボン
ディングされたワイヤｊこおいて自身でル−プ形状を維
持する強度が得られず、ワイヤのへたり等によるループ
異常を生じていた。
これらの観点から金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｊりあ
るいは銅（Ｃｕ）等からなる導電性の金属線の周囲に絶
縁性の樹脂を被着した、いわゆる被覆ワイヤが提案され
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上記被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング
技術は、解決すべき下記のような課題が残存しているた
めに、実現困難となっていることが本発明者等によって
明らかにされた。
第１に、被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング技術で
は、ワイヤスプールからボンディングツールに至る間に
ワイヤの周囲の被覆膜の部分に静電気の帯電を生じ、こ
れが原因となって当該被覆ワイヤはエアパックテンショ
ナ、スプロケット、クランパ等のワイヤボンディング装
置の各機構部に吸着されてしまい、ボンディングツール
の下降移動の際に該ボンディングツールに対して余分な
抵抗力が付加される結果となり、ボンディングツールの
先端からワイヤを導出させながらループ状に張設した際
に、ワイヤの断線あるいはループ形状の異常を生じる要
因となっていた。また、上記吸着によってワイヤはカー
ル状に変形された状態のままボンディングツールに挿入
されるため、張設されたワイヤのループ形状に異常を生
じ、ワイヤの接合状態が不良となる可能性も高かった。
さらに、帯電状態のワイヤが半導体チップのパッドに接
触することによって半導体チップの静電破壊を生じる危
険もあった。
第２に、上記被覆ワイヤの帯電によって、ワイヤの周囲
に被覆膜の小片あるいは塵埃等の異物が吸着され、この
状態でワイヤがボンディングツールに挿通されることに
よってボンディングツールの目詰まりを生じ、ワイヤの
導出不良あるいはワイヤの断線を生じていることが明ら
かとなった。
第３に、ワイヤが帯電されていない状態であっても、ワ
イヤをクランプするクランパ面が帯電されることにより
、上記第１の課題と同様な現象を生じることが見い出さ
れた。すなわち、帯電状態のクランパ面にワイヤが吸着
されることによってボンディングツールの下降の際に該
ボンディングツールに対して余分な抵抗力が付加される
結果となり、ボンディングツールの先端からワイヤを導
出させながらワイヤを張設した際に、ワイヤの断線ある
いはループ異常を生じる要因となっていたのである。ま
た、上記吸着によってワイヤはカール状に変形された状
態のままボンディングツールに挿入されるため、張設さ
れたワイヤのループ形状に異常を生じ、ワイヤの接合状
態が不良となる可能性も高かったのである。
以上の諸課題の残存のために、事実上、被覆ワイヤによ
る結線が困難となっており、これが高集積型半導体装置
あるいは高機能型半導体装置の実現を難しくする原因と
なっていた。
なお、上記第１および第２の課題については被覆ワイヤ
に特有な課題であるが、第３の課題については被覆ワイ
ヤに限らず通常の裸線状態の金属線（ワイヤ）を用いて
も同様に生じる課題であることが本発明者等によって確
認された。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、そ
の目的は第１に被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング
の際に被覆ワイヤの帯電を防止し、第２にワイヤと接触
される装置各機構の帯電を防止し、信頼性の高い半導体
装置の組立工程を実現することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
〔課題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、次のとおりである。
すなわち、第１に、被覆ワイヤを用いたボンディングの
際に、一方の電極に被覆ワイヤの一端の金属線を露出さ
せて接合してから他方の電極に被覆ワイヤの他端を接合
するまでの間に被覆ワイヤを導出するボンディングツー
ルに対して超音波振動の印加を継続的に行うものである
。
第２に、ワイヤスプールからボンディングツールに至る
被覆ワイヤの経路途中において、当該被覆ワイヤに対し
て少なくとも１回以上の除電を施すものである。
第３に、被覆ワイヤに対して除電流体の吹き付けを行う
ことにより、被覆ワイヤへのテンションの印加と被覆ワ
イヤ表面の除電とを同時に行うものである。
第４に、被覆ワイヤを側面より保持するクランパのクラ
ンパチップ面に対して除電流体の吹き付けを行いながら
ボンディングを行うものである。
第５に、マイクロプロセッサあるいは論理回路等が形成
された半導体チップのパッドとパッケージの内部電極と
のボンディングの際に、まずワイヤスプールより供給さ
れた被覆ワイヤに対して除電を施しながらボンディング
ツールに挿入し、該ボンディングツールは被覆除去手段
によって先端の金属線を露出された上記被覆ワイヤの一
端を上記パッドに対して超音波振動を印加しながら接合
した後、当該超音波振動を継続した状態のままボンディ
ングツールより被覆ワイヤを導出させながらループ張設
し、内部電極に着地して該継続されている超音波振動に
よって被覆ワイヤの他端の金属線を露出させて内部電極
の表面に接合した後、上記被覆ワイヤの張設範囲を樹脂
で封止することによってパッケージを形成するものであ
る。
第６に、ワイヤスプールよりボンディングツールに至る
経路上において、一定間隔のワイヤ通路空間を形成した
ガイド板と吹出口とを備えたエアバックテンショナを配
置するとともに、上記吹出口からワイヤ通路空間に対し
て除電流体を供給するようにしたものである。
第７に、クランパのチップ面に対して除電手段を備えた
組立装置構造とするものである。
第８に、ワイヤスプールからボンディングツールに至る
間のワイヤとの接触部位を接地された導電材料で形成し
た組立装置構造とするものである。
〔作用〕
上記した第１の手段によれば、画電極のワイヤボンディ
ングの間、ボンディングツールの超音波振動の印加を継
続的に行うことによって、ボンディングツール内の異物
を上記超音波振動により除去することが可能となり、ボ
ンディングツールの目詰まりを有効に防止することがで
きる。また、ボンディングツールに対する超音波振動の
印加の継続によって、ボンディングツールの貫通孔内に
おいて、ワイヤの偏位が防止されるため、貫通孔内での
ワイヤのカール状態の発生を防止できる。
第２〜第４の手段によれば、被覆ワイヤにおける除電を
確実に行うことが可能となるため、被覆ワイヤの帯電に
起因するループ異常、断線、ボンディングツールの目詰
まり等を効果的に防止できる。
第５の手段によれば、被覆ワイヤによるクロスボンディ
ング等の複雑な結線形状が可能となるため、マイクロプ
ロセッサ素子あるいは論理素子としての高集積型半導体
装置あるいは高機能型半導体装置を実現することができ
る。
第６の手段によれば、エアバックテンショナにおける供
給流体に除電流体を用いることにより、ワイヤのパック
テンションの印加とワイヤ表面の除電とを同時に行うこ
とができ、装置構造を複雑化することなくワイヤの帯電
を防止できる。
第７の手段によれば、クランパチップ面における除電に
より、被覆ワイヤか金属ワイヤかを問わずに組立装置側
の帯電に起因するワイヤの吸着を防止できるため、ワイ
ヤのループ異常あるいは断線、およびボンディングツー
ルの目詰まり等を効果的に防止できる。
第８の手段によれば、ワイヤとの接触部位を接地された
導電材料で形成することによって、ワイヤの帯電を防止
できるとともに、帯電されたワイヤの除電を確実に行う
ことが可能となり、組立装置側の帯電もしくはワイヤの
帯電のいずれかに起因するワイヤのループ異常あるいは
断線、およびボンディングツールの目詰まり等を効果的
に防止できる。
以下に、樹脂封止型半導体装置の組立において、本発明
を適用した実施例を説明する。
なお、実施例中で説明される企図において、同一機能を
有するものは同一符号を付し、その重複説明は省略する
。
〔実施例１〕 第１図（ａ）およびわ）は本発明の一実施例によるワイ
ヤボンディング手順を示す説明断面図、第２図は本実施
例に用いられる組立装置としてのワイヤボンディング装
置の概略構成図、第３図は本実施例により得られる樹脂
封止型半導体装置の半断面図、第４図は上記ワイヤボン
ディング装置の要部斜視図、第５図は同じく要部の具体
的な構成を示す部分断面図、第６図は第５図の矢印■方
向から見た平面図、第７図は第６図の■−■切断線で切
った断面図、第８図は金属ボールの形成原理を示す模写
構成図、第９図は上記ワイヤボンディング装置のワイヤ
スプールの要部分解斜視図、第１０図は上記ワイヤスプ
ールの要部拡大斜視図、第１１図はワイヤボンディング
のための局部加熱部の概略平面図、第１２図はワイヤボ
ンディングの一例を示す平面図、第１３図は被覆ワイヤ
のチップタッチ状態を示す部分断面図、第１４図はその
チップショート状態を示す拡大部分断面図、第１５図は
被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面図、第１６
図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、第１７図
は本発明における温度サイクルに対する半導体チップと
被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、第１８図は同じく
本発明における温度サイクルに対するタブと被覆ワイヤ
との短絡率を示すグラフ、第１９図は、本実施例１に用
いられる被覆ワイヤの被覆膜の評価に使用された実験条
件を示すモデル図、第２０図および第２１図は本実施例
１において被覆膜の摩耗強度の比較実験の結果を示す説
明図、第２２図は本実施例１の説明中の被覆ワイヤにお
ける温度変化と劣化速度との関係についての実験結果を
示す説明図、第２３図は同じく被覆膜のイミド化率（横
軸）と劣化速度すなわち劣化率（左側の縦軸）および被
覆ワイヤの２ｎｄボンデイングの剥がれ強度（右側の縦
軸）との関係についての実験結果を示す説明図、第２４
図は同じく被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイク
ル寿命についての実験結果を示す説明図、第２５図は同
じく被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無による
劣化速度（劣化率〉への影響を示す説明図、第２６図〜
第３１図は本実施例１における変形例を示すワイヤボン
ディング状態を説明するための部分断面図である。
本実施例を通じて組み立てられる樹脂封止型半導体装置
１は第３図に示す通りであり、その半導体チップ２はた
とえばメモリ、ゲートアレイ、マイクロプロセッサおよ
びＭＯＳロジック（論理）などの半導体集積回路素子と
して構成されている。
この半導体チップ２は、たとえばシリコン（Ｓｌ）等よ
りなる基板２Ａと、その最上部のバッシヘーション膜２
Ｂと、該バッンベーンヨン１２Ｂの開口部から露出され
た外部端子２Ｃ（ポンディングパッド）とを有している
。そして、この半導体チップ２は、たとえば銀（Ａｇ）
ペーストの如き接合材４により、リード３のタブ３Ａに
接合されている。
一方、半導体チップ２の外部端子２Ｃはリード３のイン
ナーリード３Ｂと導電性のワイヤで互いに電気的に接続
されるが、本実施例では、この導電性ワイヤとして被覆
ワイヤ５が用いられている。
この被覆ワイヤ５は金属線５Ａの表面に絶縁性の被覆膜
５Ｂを被着゛した構造よりなる。
被覆ワイヤ５の金属線５Ａの材料としては、たとえば金
（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）あるいはアルミニウム（Ａｊ２）
を用いることができる。
被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂは、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンより
なるものである。
このような被覆膜５Ｂの構成材料について、本発明者ら
が封止後の樹脂封止型半導体装置について行った実験結
果を実験例１として以下に説明する。なお、実験例中の
部は重量部を示している。
実験例１ まず、後記の第１表に示すような原料を、同表に示すよ
うな割合で配合し、これを５００　ｃｃのフラスコに入
れ、温度計、蒸気コンデンサを取付は反応させ、３種類
のテレフタール酸系ポリオールＰ−１，Ｐ−２，Ｐ−３
を得た。このときのテレフタール酸とエチレングリコー
ルとの割合および反応時間等を第１表に併せて示した。
そして、上記合成反応の終点は、理論反応水と酸価５以
下に基づいて決定した。この場合、必要に応じて減圧反
応も行わせた。
（以下余白） 上記のようにして得られた３種類のテレフタール酸系ポ
リオールＰ−１，Ｐ−２，Ｐ−３と、市販のポリオール
とを用い、これらポリオール成分とインシアネート成分
とを後記の第２表に示すような割合で配合し、塗料組成
物を作った。そして、このようにして得られた塗料組成
物を溶剤を用い濃度１０％に希釈し、ワイヤ本体の外周
面に２回以上塗布を行い、その後１７５℃で２１分間加
熱し、１７０℃で２時間アフタキュアして耐熱ポリウレ
タンからなる絶縁被膜を形成し、製線した。
この場合の組成配合と、塗膜特性とを後記の第２表に示
した。
（以下余白） 次に、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被覆
ワイヤを使用し、ワイヤボンディングした半導体チップ
２を樹脂材６でモールドし、第１３図（チップタッチ状
態）および第１５図（タブタッチ状態）に示すタッチ状
態に相当する半導体装置を製作し、ＭＩＬ−８８３Ｂの
温度サイクルテストを実施し、市販のポリウレタン被覆
ワイヤを用いた半導体装置との短絡率を比較実験し、本
実施例に使用される被覆ワイヤの改善具合を評価した。
この比較実験の結果は、第１７図と第１８図に示すとお
りであった。すなわち、第１７図は第１３図のようなチ
ップタッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤとの
短絡率を示しているが、同図から明らかなように、本実
施例の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置
では、市販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装
置に比べて、著しい短絡率すなわちチップショート防止
効果が確認された。
また、第１８図は第１５図のようなタブチップ状恨にお
けるタブと被覆ワイヤとの短絡率を示しているが、この
場合も、本実施例の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ使用の
半導体装置においては、顕著な短絡率すなわちタブショ
ート防止効果が得られることが確認された。
次に、本発明者らは、上記耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ
と市販のポリウレタン被覆ワイヤとを樹脂封止以前のワ
イヤ状態で後記の試験条件により比較実験し、被覆膜の
摩耗強度や劣化率などを評価した。これらの実験結果お
よび他の各種実験の結果を以下に実験例２〜５として第
１９図〜第２５図に関して説明する。
実験例２ 実験条件は第１９図に示すモデル図で表されるものであ
った。すなわち、絶縁性の被覆膜（本実施例の耐熱ポリ
ウレタンまたは市販のポリウレタン＞５Ｂで外表面を被
覆した被覆ワイヤ５の下端に一定の荷重（１ｇ）を吊り
下げて垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタ
ブ３Ａを被覆ワイヤ５に対して接触角度α＝４５度でそ
のエツジで接触させ、該タブエツジ接触部とは反対側か
ら水平方向に荷重Ｗｌ　　（０，６５ｇ）で被覆ワイヤ
５に押付力を与え、そしてタブ３Ａを上下方向に２０μ
ｍ振動させることにより、被覆膜５Ｂの摩耗などを評価
した。
ここで、被覆膜５Ｂが摩耗して破壊に至るまでの振幅（
振動）回数Ｎｆを摩耗強度と定義して、評価した。
また、被覆膜５Ｂの耐熱性は、高温放置（１５０〜２０
０℃、０〜１０００時Ｍ）後のＮｆの測定によって評価
した。
その結果、ポリウレタンの場合には、これをイミド化す
ることにより熱劣化を大幅に抑制でき、また温度サイク
ル寿命Ｔ（１）をも大幅に向上させることができること
などが判明した。
以下に、これらの実験結果を具体的に説明する。
まず、第２０図と第２１図はそれぞれ温度１５０℃と１
７５℃とにおける被覆膜５Ｂの摩耗強度の熱劣化（１０
０時間後の被覆膜破壊回数低減）を示すものである。こ
れらの図から明らかなように、本発明の耐熱ポリウレタ
ンを用いた被覆膜の場合には、高温放萱時間が経過して
も摩耗強度Ｎｆの低下は小さく、被覆膜の劣化が非常に
少ないことが判明した。特に、１５０℃〜１７５℃で１
００時間後の被覆膜破壊回数低減における劣化率が２０
％以内であることは被覆ワイヤにとって極めて有利な特
性であることが判った。
実験例３ 次に、第２２図は温度（横軸）と劣化率すなわち劣化速
度〔ΔＮｆ／１００Ｈｒｓ）（＝ＮＯＮ１００　／１０
０Ｈｒｓ）（縦軸）　ト（ＩＩ）関（、ｌ）実験結果を
示すものである。この図においても、本発明の耐熱ポリ
ウレタン被覆ワイヤの場合には、劣化速度が市販のポリ
ウレタンの場合に比べて非常に小さいことが理解される
。
実験例４ 次いで、第２３図は被覆膜のイミド化率（横軸）と劣化
速度すなわち劣化率（左側の縦軸）および被覆ワイヤの
２ｎｄボンデイングの剥がれ強度（右側の縦軸）との関
係を示す実験結果である。
なお、２ｎｄボンデイングの剥がれ強度については、直
径φ＝２５μｍの耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いて
第１図の如く被覆膜５Ｂを予め剥がすことなくインナー
リード３Ｂにボンディングしたものについて本発明者ら
が実験を行った結果である。
第２３図から明らかなように、被覆膜のイミド化率は約
１／３程度が劣化速度（劣化率）および剥がれ強度の両
方について好ましいものである。
特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合、２
ｎｄボンデイング部の剥がれ強度が大きいので、ボンデ
ィングの信頼性が高り、楊めて有利な結果が得られた。
実験例５ さらに、第２４図は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅（
−５５〜１５０℃）と温度サイクル寿命についての実験
結果を示している。同図から明らかなように、市販のポ
リウレタンによる被覆膜の寿命Ｔｏｏが約４００である
のに対して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は４００
０以上にまで大幅に向上した。
実験例６ また、第２５図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加
の有無による劣化速度（劣化率）への影響を実験した結
果を示す図である。
本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ５を用いてボン
ディングを行う際に、たとえば金属ボール形成を行う場
合、被覆膜５Ｂの厚さは非常に薄いので、その溶は上が
りや剥がれの有無を確認することは非常に困難であり、
少なくとも肉眼では不可能と言ってよい。そこで、本発
明者らは被覆膜５Ｂに着色剤たとえばオイルスカーレッ
トを添加すれば、その溶は上がりや剥がれを視覚的に確
認でき（たとえば電子顕微鏡の使用により）、極めて有
用であることを見い出したのである。
ただし、着色剤を添加する量があまり多いと、被覆膜の
劣化速度（劣化率）が大きくなってしまうので、その適
量について本発明者らは諸々の実験を行ったものであり
、その結果が第２５図に示されている。
この第２５図の実験結果から明らかなように、着色剤の
添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜の劣化速度（
劣化率）が大きくなる一方、添加量があまり少な過ぎる
と、上記したような着色剤添加の利点が失われてしまう
。そこで、これら２つの相反する要求に鑑みて、本発明
者らが研究した結果、着色剤（本実施例１ではオイルス
カーレット）の添加量は２．０重量％以下、特に、０．
５重量％〜２．０重量％が最適であることが明らかとな
った。この範囲で被覆膜に着色剤を添加することにより
、被覆膜の特性を損なうことを防止しながら、被覆ワイ
ヤ５からの被覆膜５Ｂの溶は上がりや剥がれを視覚的に
確認できるという利点が得られる。
上記実験例１、さらには実験例２〜６、ならびに他の様
々な実験・研究・検討・確認などにより、本発明者らは
次のような知見を得た。
すなわち、上記の如く、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂとし
て本発明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いることは
被覆膜の熱劣化やボンディング性、さらにはボンディン
グの剥がれ強度の向上などに極めて有用である。
さらに、これ以外に、たとえば実験例２などから明らか
なように、被覆膜５Ｂの温度サイクル試験や第１９図の
実験条件での摩耗試験などを通して、１５０℃〜１７５
℃で１００時間後における被覆膜破壊回数低減における
劣化率を２０％以内にできる材料を被覆膜５Ｂの構成材
料として用いることが極めて重要である。
しかも、被覆膜として備えるべき特性としては、被覆ワ
イヤをワイヤボンディング作業に実用した際に、ボンデ
ィング性などに不具合を与えないものであることも非常
に重要である。この点について本発明者らが研究したと
ころ、被覆膜は、たとえばボールボンディングにおける
金属ボール形成時、あるいは被覆膜の加熱除去時に、非
炭化性を示す材料で構成することが重要であることが判
明した。
その理由は次のとおりである。すなわち、金属ボールの
形成時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜は金属ボールの直
上に溶は上がるが、被覆膜が炭化性であると、その時に
加熱温度たとえば１０６０℃の高温によって、分解され
ずに、炭化してしまう。その結果、その炭化した被覆膜
５Ｂは金属ボール５ＡＩ　の直上で金属線５Ａを包むよ
うにして付着残留するため、ボンディングツール１６で
ボンディングを行う際に、その付着炭化被覆膜は被覆ワ
イヤ５がボンディングツール１６を通過して供給される
ことを妨げる吸着異物５Ｄとなる。このような吸着異物
５Ｄは第１図ら）で説明した超音波振動により被覆ワイ
ヤ５の表面より除去可能であるが、かかる炭化被覆膜は
生成されないに越したことはない。
このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイヤ
の被覆膜として、上記した所定の条件の下での劣化率、
すなわち１５０℃〜１７５℃で１００時間後の被覆膜破
壊回数低減における劣化率が２０％以内であること、お
よび金属ボールの形成時あるいは被覆膜の加熱除去時に
非炭化性を示す材料であるこの２つの要件が極めて重要
であり、これらの２つの要件を満たす材料は被覆ワイヤ
として非常に満足すべき結果が得られた。
そして、本発明者等の検討結果によれば、上記した組成
の耐熱ポリウレタンはかかる２つの条件を満たすもので
ある。
既に説明したように、被覆膜５Ｂを構成する耐熱ポリウ
レタンは、ポリオール成分とインシアネートとを反応さ
せてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導される構
成単位を含むものである。
上記耐熱ポリウレタンよりなる被覆膜５Ｂは熱劣化に起
因する膜破壊の発生が抑制されるため、被覆ワイヤ５の
タブショート、チップショート、あるいはワイヤ間ショ
ートの如き電気的なショート不良の防止に適している。
また、被覆膜５Ｂとしての上記耐熱ポリウレタンは、通
常のワイヤボンディング時の接合温度あるいはボンディ
ングツール１６による超音波振動エネルギでも、そのウ
レタン結合が分解されて接合可能となるので、通常の加
熱による熱圧着と超音波振動との併用または超音波振動
で確実なボンディングを得ることができる。その場合、
第１図（ａ）で説明したように、ヒータ２６等の加熱源
を用いたボンディング部位の局部加熱を併用すれば、さ
らに確実なワイヤボンディングが可能となる。
さらに、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂとして、１５０℃〜
１７５℃で１００時間後における被覆膜破壊回数低減に
おける劣化率が２０％以内で、かつ金属ボール５Ａ１　
の形成時あるいは被覆膜５Ｂの破壊・除去時に非炭化性
の材料を用いることにより、被覆膜５Ｂの熱劣化を防止
できるので、膜破壊による電気的ンヨート不良を防止す
ることが可能となる。
次に、本発明において被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂに用い
られる耐熱ポリウレタンについてさらに詳細に説明する
と、この耐熱ポリウレタンは、ポリオール成分とインシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含むものであって、この耐
熱ポリウレタンは、活性水素を含んだテレフタール酸系
ポリオールを主成分とするポリマー成分と、イソシアネ
ートとを用いて得られる。ここで、「主成分とする」と
は、全体が主成分のみからなる場合も含める趣旨である
。
上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオールは、
テレフタール酸と多価アルコールとを用い、ＤＨ／Ｃ０
ＯＨ＝　１．２〜３０の範囲で、反応温度７０〜２５０
℃に設定し、常法のエステル化反応によって得ることが
できる。一般に、平均分子量が３０〜１００００で水酸
基を１００〜５００程度有するものであって、分子差の
両末端に水酸基を有するものが用いられる。
このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原料
として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキ
サングリコール、ブタングリコール、グリセリン、トリ
メチロールプロパンヘキサントリオール、ペンタエリス
リトール等の脂肪族系グリコールが挙げられる。また、
それ以外に、１．４−ジメチロールベンゼンのような多
価アルコールが挙げられる。特に、エチレングリコール
、プロピレングリコール、クリセリンヲ使用することが
好適である。
ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられるが
、必要に応じて、アミド酸、イミド酸を併用することが
できる。
なお、イミド酸の構造式は次のようなものである。
〔イミド酸の構造式〕
ＣＨ。
■ （Ｒ：　　　−ＣＨ２−、−５Ｏ２−、−０−、−ＣＤ
−、−Ｃ−）ＣＨ。
また、耐熱性が低下しない程度でイソフタル酸、オルソ
フタル酸、コハク酸、アジピッ酸、セバシン酸などの２
塩基酸や、１，２，３．４−ブタンテトラカルボン酸、
シクロベンクンテトラカルボン酸、エチレンテトラカル
ボン酸、ピロメリット酸、トリメリット酸などの多塩基
酸を併用しても差し支えはない。
上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるインシア
ネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも２
個のインシアネート基を有する多価インシアネートのイ
ンシアネート基を、活性水素を存する化合物、たとえば
フェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトンオ
キシムでブロック化したものを挙げることができる。こ
のようなインシアネートは、安定化されている。また、
上記多価インシアネート化合物をトリメチルロールプロ
パン、ヘキサントリオール、フタンジオール等の多価ア
ルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブロッ
ク化してなるものも挙げられる。
上記インシアネート化合物の例としては、日本ポリウレ
タン社製、ミリオネートＭＳ−５０、コロネート２５０
１．２５０３．２５０５．　　コロネー）ＡＰ＝Ｓｔ、
デスモジュールＣＴ−３ｔ等を挙げることができる。そ
して、上記多価インシアネートとしては、分子量３００
〜１００．００程度のものを用いることが好適である。
本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつく
り、これをワイヤ本体の金属線５Ａに塗装し、数μｍの
膜厚の被覆膜５Ｂ化することにより、ワイヤ本体の金属
線５Ａの周囲を絶縁した被覆ワイヤ５を得るものである
。
上記塗料組成物としては、ポリオール成分の水酸基１当
量につき、安定化インシアネートのインシアネート基０
．４〜４．０当量、好ましくは０．９〜２、０当量およ
び所要看の硬化促進触媒を加えて、さらに適量の有機溶
剤（フェノール類、グリコールエーテル類、ナフサ等）
を加え、通常、固型分含量１０〜３０重量％とすること
により得られることができる。このとき必要に応じ、外
観改良剤、染料等の添加剤を適量配合することもできる
。
本発明において、ポリオール成分の１水酸基当量につき
、安定化インシアネートのインシアネート基を０．４〜
４．０当量加える理由は、０．４当量未満では、得られ
る絶縁ワイヤのクレージング特性が低下し、一方４．０
当量を超える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるからであ
る。塗料組成物調整時に加えられる硬化促進触媒は、ポ
リオール成分１００重量部当たり、好ましくは０．１〜
１０重量部である。これが、０．１重量部未満になると
、硬化促進効果が少なくなると共に塗膜形成能が悪くな
る傾向がみられ、逆に１０重量部を超えると、得られる
耐熱ウレタンボンディングワイヤの熱劣化特性の低下が
みられるようになるからである。
上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ酸
、フェノール類を挙げることができ、具体的にはナフテ
ン酸、オクテン酸、バーサチック酸などの亜鉛塩、鉄塩
、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、１．８ジア
ザビシクロ（５，４゜０）ウンデセン−７，２，４，６
）リス（ジメチルアミノメチル）フェノールが用いられ
る。
上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金属線５Ａの表
面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付けるこ
とにより得ることができる。
上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化インシア
ネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量に
よっても異なるが、通常２００〜３００℃で４〜１００
秒程度である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了
させうるに足りる温度と時間で焼き付けがなされ本実施
例の被覆ワイヤ５が得られる。
なお、本発明者等の検討結果によれば、上記した組成の
耐熱ポリウレタンの他、市販のポリウレタン、またホル
マールは非炭化性の要件は満たすが、１５０℃〜１７５
℃で１００時間後の被覆膜破壊回数低減における上記条
件での劣化率が２０％を超えるので、被覆膜としては不
適当である。
他方、ポリイミド、ポリアミド１ナイロン、ポリエステ
ル、ポリアミドイミド、ポリエステルイミドなどは金属
ポールの形成時または被覆膜の加熱除去時に炭化性を示
すので、被覆ワイヤの被覆膜として使用するには不適当
であることが明らかになった。
以上のプロセスを経て得られた被覆ワイヤ５は、そのフ
ァースト　（第１＝１ｓｔ）ボンディング側、すなわち
半導体チップ２の外部端子２Ｃと被覆ワイヤ５の一端と
の接続側が金属ボール５Ａ１　の形成によるポールボン
ディングにより導電接続される一方、セカンド（第２＝
２１（ｉ）ボンディング側、すなわちリード３のインナ
ーリード３Ｂと該被覆ワイヤ５の他端との接続が熱圧着
および超音波振動を利用したいわゆるサーモンニックボ
ンディングにより該被覆膜５Ｂを予め除去することなく
２ｎｄボンディング部５Ａ２　として導電接続されてい
る。
このようにして、ワイヤボンディングされた半導体チッ
プ２と、リード３のタブ３Ａおよびインナーリード３Ｂ
と、被覆ワイヤ５とは、たとえばエポキシ樹脂などの樹
脂材６で封止され、リード３のアウターリード３Ｃのみ
が該樹脂材６の外部に突出されている。
次に、本実施例における被覆ワイヤ５のボンディングの
ためのワイヤボンディング装置の構成と作用を第２図、
第４図〜第１１図を中心に説明する。
このワイヤボンディング１２Ｎは、いわゆるポールボン
ディング装置として構成されており、このポールボンデ
ィング装置は、第２図に示すように、ワイヤスプール１
１に巻回された被覆ワイヤ５をボンディング部１２に対
して供給するように構成されている。
すなわち、ワイヤスプール１１からボンディング部１２
への被覆ワイヤ５の供給は、テンショナ１３、スプロケ
ット１４．クランパ１５およびボンディングツール（キ
ャピラリ）１６を通して行われるようになっている。こ
のボンディングツール１６は、本実施例１においてはル
ビーを第１図（ｂ）に示す形状に切削加工することによ
り得られ、その内部には軸方向に貫通される貫通孔１６
Ｂを備えている。上記貫通孔１６Ｂの内周面には第１図
（ｂ）に示すように、導電性物質１６Ｃを被着している
。該導電性物質１６ｃは、たとえばアルミニウム（八β
）あるいはクロム（Ｃｒ　）等を鍍金あるいは蒸着等の
手段によって被着したものであり、被覆ワイヤ５が当該
ボンディングツールを通過する際に、被覆ワイヤ５の外
周部が上記導電性物質１６Ｃの面と接触されることによ
り、被覆ツイヤ５の被覆膜５Ｂに帯電している静電気が
除電可能な構造となっている。なお、上記ボンディング
ツール１６は、耐久性の点から上記ルビーが好ましいが
、従来のセラミックによるものであってもよいこ止は勿
論である。
上記ボンディングツール１６の下方に位置されるボンデ
ィング部１２には、第２図および第４図で示す位置関係
で、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装置１が配置される
。そして、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装置１は、第
２図に示すように、その下面（半導体チップ２の装着さ
れていない側の面）側をボンディング装置のボンディン
グステージ１７に支持されている。
上記半導体チップ２の外部端子２Ｃには、被覆ワイヤ５
の一端側の被覆膜５Ｂを除去して露出状態とした金属線
５Ａの先端を溶融して形成された金属ボール５Ａ１　が
接合されている。当該金属ボール５Ａ１　は、金属線５
Ａつ直径に比べてたとえば２〜３倍程度大きな直径で構
成されるようになっている。一方、リード３のインナー
リード３Ｂには、接続部分の被覆ワイヤ５の他端側の被
覆膜５Ｂを破壊して露出させた状態の金属線５Ａが接合
されている。すなわち、被覆ワイヤ５の他端側は、実質
的にリード３との接続部分の被覆膜５Ｂだけが除去され
ており、それ以外の被覆膜５Ｂは残存するように構成さ
れている。この被覆ワイヤ５の他端側の被覆膜５Ｂの破
壊は、後述するが、ポンデイ、ングツール１６によって
与えられる超音波振動、適度な加圧および適度な加熱（
エネルギ）によって行うことができる。
このように、被覆ワイヤ５を使用する本実施例の樹脂封
止型半導体装置１では、半導体チップ２の外部端子２Ｃ
に、被覆ワイヤ５の一端側の金属線５Ａで形成される金
属ボール５Ａｌ　を接続し、リード３のインナーリード
３Ｂに、接触部分の被覆膜５Ｂを破壊した被覆ワイヤ５
の他端側の金属線５Ａを接続している。ここで、金属ボ
ール５Ａ１の形状が大形状であるため、半導体チップ２
の外部端子２Ｃと被覆ワイヤ５の金属線５Ａとの接触面
積が増加し、両者間のボンダビリティが向上されている
。また、リード３のインナーリード部３Ｂと接続する部
分以外の被覆ワイヤ５の他端側を被覆膜５Ｂで覆い、こ
の被覆ワイヤ５の他端側と隣接する他の被覆ワイヤ５の
他端側とのショートを低減することができるので、リー
ド３の間隔を縮小し、樹脂封止型半導体装置１の多端子
化（いわゆる、多ビン化）を図ることができる。
上記ボンディングツール１６および被覆ワイヤ５の供給
方向の先端部分（金属ボール５Ａ１　形成部分）は、上
記第２図および第４図に示すように、金属ボール５Ａ１
　の形成時に、被覆部材１８Ａによって覆われるように
構成されている。被覆部材１８Ａは、第４図に示す矢印
入方向に回転移動するように構成されている。つまり、
被覆部材１８Ａは、金属ボール５Ａ１　の形成時に、矢
印入方向の回転動作によってツール挿入口１８Ｂからボ
ンディングツール１６を挿入し、それを覆うように構成
されている。
この被覆部材１８Ａは、第５図（具体的な構成を示す部
分断面図、第６図の■−■切断線における断面に相当す
る）、第６図（第５図の矢印■方向から見た平面図）お
よび第７図（第６図の■−■切断線における断面図）で
示すように構成されている。被覆部材１８Ａは、後述す
るが、金属ボール５Δ１の形成時において、溶は上がる
被覆膜５Ｂの吹き飛ばしによってボンディング部１２に
対して被覆膜５Ｂの一部が飛散しないように構成されて
いる。また、被覆部材１８Ａは、被覆ワイヤ５の金属線
５ＡがＣｕ、Ａｊ！等の酸化し易い材料で形成される場
合、酸化防止用ガス雰囲気（シールドガス雰囲気）を保
持し易いように構成されている。このような被覆部材１
８Ａは、たとえばスレンレス鋼で形成する。さらに、被
覆部材１８Ａは、被覆ワイヤ５の金属ボール５Ａ１　の
形成状１等を作業者が確認できるように、透明性を有す
るガラス材料で形成してもよい。
上記被覆部材１８Ａの底部分には、第２図、第４面沿よ
び第５図に示すように、電気トーチ（アーク電極）１８
Ｄが設けられている。電気トーチ１８Ｄは、第８図（金
属ボールの形成原理を説明する模写構成図）に示すよう
に、被覆ワイヤ５の供給側の先端側の金属線５Ａに近接
させ、両者間にアークＡｃを発生させて金属ボール５Ａ
１　を形成するように構成されている。電気トーチ１８
Ｄは、たとえば高温度に耐えるタングステン（Ｗ）で形
成されている。
電気トーチ１８Ｄは、導電性材料で形成された吸引装置
ｆ１９への吸引管１８Ｅを介在させて、アーク発生装置
２０に接続されている。吸引管１８Ｅは、たとえばステ
ンレス鋼で形成されており、Ａｇ−Ｃｕろう材等の接着
金属層を介在させて電気トーチ１８Ｄを固着している。
この吸引管１８Ｅは、挟持部材１８Ｆを介在させて被覆
部材１８Ａに固着されている。つまり、電気トーチ１８
Ｄおよび吸引管１８Ｅと被覆部材１８Ａとは、一体に構
成されている。
上記電気トーチ１８Ｄは、前述のように金属ボール５Ａ
１　を形成する時に被覆ワイヤ５の供給側の先端部に近
接し、ボンディング工程中に被覆ワイヤ５の供給経路か
ら離隔できるようにするため、第４図に示す矢印六方向
に移動可能な状態で構成されている。この電気トーチ１
８Ｄを移動させる移動装置は、主に、吸引管１８Ｅおよ
び絶縁部材１８Ｈを介在させて電気トーチ１８Ｄを支持
する支持部材１８Ｇ、この支持部材１８Ｇを矢印六方向
に回転させるクランク軸１８１１このクランク軸１８１
を回転させる駆動源１８にで構成されている。クランク
軸１８１０回転は、このクランク軸１８１に連結されて
駆動源１８にの／ヤフト１８Ｊの矢印Ｂ方向の移動によ
って行われる。駆動源１８には、たとえば電磁ソレノイ
ドで構成されている。クランク軸１８１は、図示してい
ないが、ボンディング装置本体に回転自在に支持されて
いる。なお、電気トーチ１８Ｄと被覆部材１８Ａの移動
は、両者が一体に構成されているので同期して行われる
。
上記アーク発生装置２０は、第４図に示すように、主に
コンデンサＣ１、Ｍ重用コンデンサＣ２トリガーで作動
するアーク発生用サイリスタＤ。
抵抗Ｒで構成されている。直流電源り、Ｃは、たとえば
、−ｔｏｏｏ〜−３０００（Ｖ）程度の負の極性の電圧
を供給するように構成されている。
直流電源り、Ｃは、サイリスタＤ、抵抗Ｒ等を介して電
気トーチ１’８　Ｄに接続されている。基準電位ＧＮＤ
は、たとえば接地電位（＝０（Ｖ））である。なお図中
、■は電圧計、Ａは電流計である。
後に詳述するが、被覆ワイヤ５の金属線５Ａはワイヤス
プール１１に巻回された端部が基準電位Ｇ　Ｎ　Ｄで接
続されている。この結果、電気トーチ１８Ｄで被覆ワイ
ヤ５の先端部に金属ボール５Ａ１を形成する場合、第２
図、第４図および第８図に示すように、電気トーチ１８
Ｄを負電位（−）、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の
金属線５Ａを正電位（＋）に設定することができる。
このように、被覆ワイヤ５の先端部の金属線５八とアー
ク電極１８Ｄとの間にアークＡｃを発生させ、被覆ワイ
ヤ５の先端部に金属ボール５Ａ１を形成するボンディン
グ装置において、被覆ワイヤ５の金属線５Ａを正電位（
＋）に接続し、電気トーチ１８Ｄを負電位（−）に接続
することにより、上記被覆ワイヤ５の金属線５Ａと電気
トーチ１８Ｄとの間に発生するアークＡｃの発生位置を
その逆の極性の場合に比べて安定化することができるの
で、アークＡｃが被覆ワイヤ５の金属線５Ａの後端側に
向かって這い上がることを低減することができる。アー
クＡｃの這い上がりの低減は、被覆ワイヤ５の被覆膜５
Ｂの溶は上がりの低減として顕著な効果をもたらし、被
覆材の溶は上がりによる樹脂溜りの発生を防止すること
ができる。
なお、本発明は、被覆ワイヤ５の金属線５Ａが電気トー
チ１８Ｄに対して正の電位を有するように、基準電位Ｇ
ＮＤよりも高い電圧または低い電圧に上記被覆ワイヤ５
の金属線５Ａを接続してもよい。
上記被覆ワイヤ５が巻回された上記ワイヤスプール１１
は、第４図および第９図（要部分解斜視図）で示すよう
に構成されている。ワイヤスプール１１は、たとえば円
筒形状の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。このワイヤスプール
１１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。
なお、該ワイヤスプール１１にクロム（Ｃｒ）メツキを
施し、導電性を具備させてもよい。
さらに、ワイヤスプール１１をステンレス鋼で構成する
ことも可能である。
上記ワイヤスプール１１は、スプールホルダ２１に取付
けられ、このスプールホルダ２１０回転軸２１Ａによっ
てボンディング装置本体１０に取付けられている。
スプールホルダ２１は、少なくともその一部に導電性を
有するように、たとえば接地された状態のステンレス鋼
で構成されている。したがって、該スプールホルダ２１
に巻回された被覆ワイヤ５は、その被覆膜５Ｂに帯電さ
れた静電気が上記ステンレス鋼を通じて放電されるよう
になっている。
上記ワイヤスプール１１には、第９図および第１１図（
要部拡大斜視図）で示すように、接続端子１１Ａが設け
られている。接続端子１１Ａは、スプールホルダ２１の
導電性を有する部分と接触するワイヤスプール１１の側
面部分（鍔部）に、魚形状で設けられている。
接続端子１１Ａは、第１０図に示すように、絶縁体１１
Ａａの上部に導電体１１Ａｂを設け、この導電体１１Ａ
ｂの上部に接続用金属部１１Ａｃを設けて構成している
。絶縁体１１Ａａは、導電体１１Ａｂとワイヤスプール
１１と確実に電気的に分離し、しかも、スプールホルダ
２１に接続用金属部１１ＡＣを確実に当接できる適度な
弾力性を有するように、たとえばポリイミド樹脂で形成
する。導電体１１Ａｂは、被覆ワイヤ５の金属線５Ａを
接続する接続用金属部１１Ａｃと、スプールホルダ２１
に接触する接続用金属部１部１１Ａｃとを確実に接続で
きるように、たとえばＣｕ箔で形成する。接続用金属部
１１Ａｃは導電性ペースト。
半田等で形成する。
この接続端子１１Ａには、ワイヤスプール１１の側面く
鍔部〉に形成された切欠部を通して、ボンディング部１
２に供給される側と反対側の被覆ワイヤ５の端部の金属
線５Ａ、すなわち被覆ワイヤ５の巻き始め端部の金属線
５Ａを接続するように構成されている。この金属線５Ａ
は、接続用金属ｍ１ｌＡｃによって接続端子１１Ａに接
続される。被覆ワイヤ５の巻き始めの金属線５Δの表面
の被覆膜５Ｂは、加熱あるいは化学的に除去する。
接続端子１１Ａ１つまり被覆ワイヤ５の金属線５Ａは、
スプールホルダ２１、その回転軸２１Ａお。
よびボンディング装置本体１０を通して基準電位ＧＮＤ
に接続されている。基準電位ＧＮＤは、上記アーク発生
装置２０の基準電位ＧＮＤと同様の電位である。
このように、上記ワイヤスプール１１に基準電位ＧＮＤ
に接続するための接続端子１１Ａを設け、この接続端子
に被覆ワイヤ５の巻き始め端部の金属線５Ａを接続する
ことにより、スプールホルダ２１等を通して基準電位Ｇ
ＮＤに接続することができるので、被覆ワイヤ５の金属
線５Ａを確実に基準電位ＧＮＤに接続することができる
。
また、上記被覆ワイヤ５の金属線５Ａが基準電位ＧＮＤ
に接続されることにより、金、嘱ボール５Δ１の形成時
に、電気トーチ１８Ｄと供給側の被覆ワイヤ５の金属線
５Ａとの間の電位差を充分に確保し、アークＡｃの発生
を良好にすることができるので、金属ボール５Ａ１　を
確実に形成することができる。
第２図および第４図に示すように、上記ボンディングツ
ール１６は、ボンディングアーム１６Ａを介在させて、
ボンディングヘッド（デジタルボンディングヘッド）　
２２によって支持されている。
ボンディングアーム１６Ａにおいて、そのボンディング
ヘッド２２側の一端には、所定周波数による超音波発振
機構２２Ｈが内蔵されており、該超音波発振機構２２Ｈ
による発振はボンディングアーム１６Ａを経てボンディ
ングツール１６を超音波振動させるように構成されてい
る。
ボンディングヘッド２２は、ＸＹテーブル２３を介在さ
せて基台２４に支持されている。ボンディングヘッド２
２は、ボンディング部１２にボンディングツール１６を
近接および離反できるように、ボンディングアームｉ６
Ａを上下方向（第２図の矢印Ｃ方向）に移動できる移動
装置が設けられている。該移動装置は、主としてガイド
部材２２Ａ、上下動ブロック２２Ｂ、雌ねじ部材２２Ｃ
雄ねじ部材２２Ｄ、モータ２２Ｅで構成されている。ガ
イド部材２２Δは、矢印Ｃ方向に上下動ブロック２２Ｂ
を移動させるように構成されている。
上記モータ２２Ｅはサーボモータであり、所定電流の印
加によって雄ねじ部材２２Ｄを所定量だけ回転させ、こ
の回転量に対応して該雄ねじ部材２２Ｄに嵌合される雌
ねじ部材２２Ｇを軸方向に移動させ、この移動により連
動される上下動ブロック２２Ｂを図中の矢印Ｃ方向に移
動させるように構成されている。
上下動°ブロック２２Ｂに支持されたボンディングアー
ム１６Ａは、回転軸２２Ｆを中心に回転するように構成
されている。ボンディングアーム１６Ａの回転軸２２Ｆ
を中心とする回転は、弾性部材２２Ｇにより制御される
。この弾性部材２２Ｇの回転の制御は、ボンディングツ
ール１６がボンディング部１２に当接した時に、ボンデ
ィング部１２が必要以上に加圧されることを防止し、ボ
ンディング部１２の損傷や破壊を防止するように構成さ
れている。
なお、同図では図示していないが、ボンディングアーム
１６Ａの回転については、上下動ブロック２２Ｂ内に配
置されたボイスコイルモータの揺動によって行うものと
してもよい。
上記クランパ１５は、被覆ワイヤ５をその両側面より挟
持可能な構造を有しており、被覆ワイヤ５の供給を制御
するように構成されている。クランパ１５は、クランパ
アーム１５Ａを介在させてボンディングアーム１６Ａに
設けられている。
スプロケット１４は、ワイヤスプール１１から供給され
る被覆ワイヤ５をボンディングツール１６に対して正確
に位置決めするためのものであり、クランパアーム１５
Ａに対して固定されている。
本実施例においては、上記クランパ１５およびスプロケ
ット１４はいずれもステンレス鋼等の導電性金属で構成
されており、かつこれらは接地された状態となっている
ため、クランパ１５およびスプロケット１４を通過する
際の被覆ワイヤ５との摩擦による被覆膜５Ｂの帯電は防
止されている。
また、被覆膜５Ｂにおいて帯電を生じている場合には上
記導電性金属からなるクランパ１５およびスプロケット
１４とその被覆ワイヤ５の外周面が接触される際に、帯
電状態の静電気はクランパ１５およびスプロケット１４
を通じて除電される。
上記被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の近傍であって、
ボンディングツール１６とボンディング部１２との間の
被覆ワイヤ５の供給経路の近傍には、第２図、第８図に
示すように、冷却流体吹付装置２５の冷却流体吹付ノズ
ル１８Ｃが設けられている。冷却流体吹付ノズル１８Ｃ
は、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の金属線５Ａで金
属ボール５ＡＩ　を形成する時に、その形成部分く金属
線５Δおよび被覆膜５Ｂ）に冷却流体吹付装置２５から
の冷却流体（Ｇｓ）を吹き付けるように構成されている
。冷却流体吹付ノズル１８Ｃから吹き出される冷却流ｐ
Ｇｓは、第８図に示すように、被覆ワイヤ５の先端部の
金属線５Ａで金属ボール５Ａ１　を形成する際に、アー
クＡｃの発生する熱で溶は上がって形成される被覆膜５
Ｂを吹き飛ばして（５Ｂａ）　、ボンディングツール１
６の先端から突出された被覆ワイヤ５の周囲での樹脂溜
りの発生を防止するとともに、溶は上がりを一定位置で
制御するように構成されている。
上記冷却流体Ｇｓは、ボンディングツール１６の先端延
長方向、すなわち被覆ワイヤ５の先端部分に冷却流体Ｇ
ｓを吹き付ければよく、本実施例においてその冷却流体
吹付ノズル１８Ｃは、上記被覆部材１８Ａに対して設け
られている。該冷却流体吹付ノズル１８Ｃは、第４図〜
第７図に具体的な構造を示すように、被覆膜５Ｂの溶は
上がりを小さくするために、図中斜め上方に位置し、被
覆ワイヤ５の後端側から先端側に向かって冷却流体Ｇｓ
を吹き付けるように構成されている。なお、冷却流体吹
付ノズル１８Ｃは、ボンディングツール１６に取付けな
いほうが好ましい。すなわち、冷却流体吹付ノズル１８
Ｃをボンディングツール１６に取付けた場合には、ボン
ディングツール１６０重量が増加し、その超音波振動の
負荷が増大するために、接続部分のボンダビリティが低
下するためである。
上記冷却流体Ｇｓとしては、Ｎ２．Ｈ２、Ｈｅ。
Ａｒ、空気等の気体を使用し、第８図に示すように、冷
却流体吹付装置（流体＃）２５から冷却装置２５Ａ、流
量計２５Ｂ、流体搬送管２５Ｃを介在させて冷却流体吹
付ノズル１８Ｃに供給される。
なお、このときに冷却流体吹付装置２５内においてコロ
ナ放電手段２５Ｅを設け、イオン分離された状態のイオ
ンガス（除電流体）を冷却流体ＧＳとして用いてもよい
。この場合には、ワイヤボンディングの直前位置におけ
る被覆ワイヤ５の除電が可能となるため、ワイヤボンデ
ィング時における被覆膜５Ｂの帯電に起因する半導体チ
ップ２の静電破壊を有効に防止することができる。
なお、本発明者等の研究によれば、上記イオンガスの他
、単なるＮ２　による気体の吹き付けによっても被覆膜
５Ｂの除電効果のあることが確認されている。
冷却装置２５Ａは、冷却流体Ｇｓを積極的に常温よりも
低く冷却するように構成されている。冷却装置２５Ａは
、たとえばペルチェ効果を利用した電子冷却装置で構成
する。上記流体搬送管２５Ｃは、第８図に簡略化して示
しているが、少なくとも冷却装置２５Ａと冷却流体吹付
ノズル１８Ｃの供給口との間を断熱材２５Ｄで覆うよう
に構成されている。つまり、断熱材２５Ｄは冷却袋Ｗ２
５Ａで冷却された冷却流体Ｇｓの温度を流体搬送管２５
Ｃの移動中に変化さぜないく冷却効率を高める）ように
構成されている。
また、上記被覆ワイヤ５の供給方向の先端部の近傍であ
って、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂの溶は上がり部分を中
心として上記冷却流体吹付ノズル１８Ｃに対向する位置
には、上記吸引装置１９に連結された吸引管１８Ｅが設
けられている。この吸引管１８Ｅは、前述のように、電
気トーチ１８Ｄとアーク発生装置２０とを接続する導電
体としても使用されるが、主に、冷却流体吹付ノズル１
８Ｃで吹き飛ばされた、被覆ワイヤ５の溶は上がった被
覆膜５Ｂａを吸引するように構成されている。吸引管１
８Ｅで吸引された被覆膜５Ｂａは、吸引装置１９に吸引
された後、外部に排出される。
また、本実施例においては、被覆ワイヤ５の他端をリー
ド３のインナーリード３Ｂに対して、より確実にボンデ
ィング（２ｎｄボンデイング）するため、リード３のイ
ンナーリード３Ｂのみを他の部分よりも高い温度に局部
加熱するセラミック製のヒータ２６が第１図（ａ）およ
びおよび第１１図に示す如く角形リング状に設けられて
いる。なお、符号２６Ａはこの角形リング状の局部加熱
用のヒータ２６への給電線である。
次に、本実施例のワイヤボンディング方法について簡単
に説明する。
まず、第２図、第４図、第５図、第８図に示すように、
ボンディングツール１６およびその加圧面側に突出され
た被覆ワイヤ５の供給方向の先端部分を被覆部材１８Ａ
で覆う。このような作業は、上記駆動源１８にで動作す
る移動装置によって、被覆部材１８Ａを第４図の矢印へ
方向に移動することによって行われる。また、この被覆
部材１８Ａを用いることにより、電気トーチ１８Ｄ、冷
却流体吹付ノズル１８ｃのそれぞれを被覆ワイヤ５の先
端部の近傍に配置することができる。
次いで、第８図に示すように、被覆ワイヤ５の供給方向
の先端部の金属線５Ａと電気トーチ１８Ｄとの間にアー
クＡｃを発生させ、上記金属線５Ａで金属ボール５Ａ１
　を形成する。この金属ボール５Ａ１　を形成するアー
クＡｃの熱によって、被覆ワイヤ５の供給方向の先端部
の絶縁性被覆膜５Ｂが溶は上がる。すなわち、被覆ワイ
ヤ５の供給方向の先端部の被覆膜５Ｂが除去され、金属
線５Ａが露出される。
金属ボール５Ａｌの形成は、できるだけ短時間で行う。
短時間でしかも高エネルギ（電流、電圧のそれぞれが高
い領域）で金属ボール５Ａｌを形成すると、被覆ワイヤ
５の被覆膜５Ｂの溶は上がり量が小さくなる。このよう
に、金属ボール５Ａ１の形成を短時間、高エネルギで行
うことは、前述のように、アークＡｃの発生を安定にす
る、つまり電気トーチＤを負電位（−）に被覆ワイヤ５
の金属線５Ａを正電位（＋）に設定することで実現でき
る。
そして、この金属ボール５Ａ１を形成する際に、被覆部
材１８Ａと共に位置が設定された冷却流体吹付ノズル１
８Ｃで冷却流体吹付装置２５から冷却流体Ｇｓを被覆ワ
イヤ５の溶は上がる被覆膜５Ｂに吹き付け、第８図に示
すように、被覆膜５Ｂを吹き飛ばす。この吹き飛ばされ
た被覆膜５Ｂａは、吸引管１８Ｅを通して吸引装置１９
に吸引され、系外に除去される。
この冷却流体吹付ノズル１８Ｃからの冷却流体Ｇｓは、
第８図に示す冷却装置２５Ａによって、たとえば約０〜
−１０Ｃ℃３程度に冷却されている。冷却流体吹付ノズ
ル１８Ｃからの冷却流体ＧＳの温度が低い程、被覆ワイ
ヤ５の被覆膜５Ｂの溶は上がり量が小さい。つまり、冷
却装置２５Ａで冷却された冷却流体Ｇｓは、被覆ワイヤ
５の金属線５Ａ、被覆膜５Ｂ、　ボンディングツール１
６等を積極的に冷却することができるので、アークＡｃ
発生部分だけの被覆膜５Ｂを溶融し、他の部分の被覆膜
５Ｂは溶融されず、その結果、被覆膜５Ｂの溶は上がり
量を低減することができる。
次に、上記被覆部材１８Ａおよびそれと共に電気トーチ
１８Ｄ、冷却流体吹付ノズル１８Ｃのそれぞれを矢印へ
方向く前述と逆方向）に移動させる。
その次に、ボンディングツール１６の加圧面に、被覆ワ
イヤ５の供給方向の先端部に形成された金属ボール５Ａ
１　を引き寄せる。
次いで、この状態で、ボンディングツール１６をボンデ
ィング部１２に接近させて行き、第１図（ａ）において
破線で示したように、ボンディングツール１６を、金属
ボール５Ａ１を介して外部端子２Ｃの表面に着地させた
状態とする。この状態のまま、ボンディングヘッド２２
内の超音波発振機構２２Ｈを作動してボンディングアー
ム１６Ａを経てボンディングツール１６に対して所定周
波数の超音波振動を印加する。上記外部端子２Ｃと金属
ボール５Ａ１　とは加熱環境下における超音波振動の相
乗効果によって互いに接合状態となる（１ｓｔボンデイ
ング）。
次に、上記超音波振動の印加を継続した状態のまま、χ
Ｙ子テーブル３およびモータ２２Ｅの駆動制御によって
ボンディングツール１６を第１図（ａ）の２点鎖線に示
す経路で移動して、該ボンディングツール１６をインナ
ーリード３Ｂの直上に位置させ、さらに下降させること
により、被覆ワイヤ５は半導体チップ２とインナーリー
ド３Ｂとの間をループ状に張設される。このとき、ボン
ディングツール１６の先端より導出された被覆ワイヤ５
のＭ、部がインナーリード３Ｂの表面に対して擦り付け
られる。ここで、ボンディングソール１６に継続的に印
加されている超音波振動により、インナーリード３Ｂの
表面に接触されている被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂは破壊
・剥離され、金属線５Ａが露出された状態となる。超音
波振動がさらに継続されることにより、露出状態とされ
た上記金属ｍ　５　Ａがインナーリード３Ｂの表面に対
して超音波接合される（２ｎｄボンデイング）。
上記にも説明したように、本実施例では１ｓｔボンデイ
ングから２ｎｄボンデイングに至るボンディングソール
１６の移動途中において、超音波振動の印加が継続され
た状態となっている。そのため、第１図（ｂ）に示され
るように移動中のボンディングツール１６の上方では、
ボンディングツール１６の超音波振動にともなって被覆
ワイヤ５自体も振動状態となっており、この位置で被覆
ワイヤ５の周囲に付着されている静電気による吸着異物
５Ｄは該振動によって被覆ワイヤ５０表面より離脱され
る。
このように、被覆ワイヤ５０表面における殆どの吸着異
物５Ｄは、ボンディングツール１６の貫通孔１６Ｂに挿
入される前の段階で離脱・除去されるため、上記吸着異
物５Ｄに起因するボンディングツール１６０目詰まりは
確実に防止される。
さらに、上記超音波振動の印加によって被覆ワイヤ５は
、ボンディングツール１６内部の貫通孔１６Ｂの内部に
おいて、その周囲から平均的に超音波振動を受けるため
、貫通孔１６Ｂ内における被覆ワイヤ５の偏位、すなわ
ち貫通孔１６Ｂの特定の内壁部分と接触されたままとな
ることが防止されている。そのため、被覆ワイヤ５にお
いて長時間の接触が原因となる曲がり（カール）等を生
じることを防止でき、真直な状態で被覆ワイヤ５をボン
ディングツール１６内で保持可能となる。
そのため、この段階において被覆ワイヤ５のカールが原
因となるボンディング不良も効果的に予防される。さら
に本実施例では上記第１図ら）においても示されている
ように、ボンディングツール１６の貫通孔１６Ｂにおけ
る内壁面に導電性物質１６Ｃが被着された構成となって
いるため、被覆ワイヤ５の帯電防止および被覆ワイヤ５
の除電効果も得ることができる。
ところで、上記超音波振動は、２ｎｄボンデイングにお
ける被覆膜５Ｂの除去ならびに露出された金属線５Ａと
インナーリード３Ｂとの超音波接合に必要な範囲の振動
周波数で設定されているが、上記のボンディングツール
１６の移動途中における振動周波数と２ｎｄボンデイン
グ時における振動周波数とは可変に制御してもよい。ま
た、被覆膜５Ｂのワイヤ表面における膜厚については、
上記ボンディングツール１６の超音波振動のエネルギや
熱圧着力によって若干変化があるが、たとえば０．２〜
３〔μｍ〕程度の膜厚が好ましい。被覆ワイヤ５の被覆
膜５Ｂの膜厚があまり小さい場合には、絶縁性被覆膜と
しての絶縁耐圧が小さい。
また、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂの膜厚があまり厚い場
合には、ボンディングツール１６の超音波振動によって
被覆膜５Ｂが破壊されにくくなり、被覆膜５Ｂの膜厚が
所定の値を超えた場合には、被覆膜５Ｂが破壊されなく
なるため、被覆ワイヤ５の金属線５Ａとリード３のイン
ナーリード３Ｂとの接続不良を生じることになってしま
う。
なお、本実施例では、被覆ワイヤ５の他端のボンディン
グ（２ｎｄボンデイング）に際して、ヒータ２６でリー
ド３のインナーリード３Ｂのみが他の部分よりも特に高
い温度に局部加熱されていることによって、被覆膜５Ｂ
の加熱・分解がより促進されるので、２ｎｄボンデイン
グのボンダビリティを向上させることができ、強固なワ
イヤボンディングが可能となる。
上記２ｎｄボンデイングの完了後、上記ボンディングツ
ール１６をインナーリード３Ｂより上昇・離隔させる。
この時、被覆ワイヤ５はその途中部分（ボンディングツ
ール１６の上方）においてクランパ１５によって挟持さ
れた状態となるため、上記２ｎｄボンデイングの後端部
より切断され、上記第１図（ａ）に示すような被覆ワイ
ヤ５の１サイクルのワイヤボンディング工程が完了する
。
このように、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール５Ａ１
を形成するボンディング技術において、被覆ワイヤ５の
先端部の近傍に、この被覆ワイヤ５の先端部分に冷却流
体Ｇｓを吹き付ける冷却流体吹付ノズル１８Ｃ（冷却流
体吹付装置２５の一部）を設けることにより、上記被覆
ワイヤ５の溶は上がる被覆膜５Ｂを飛散させることがで
きるので、被覆ワイヤ５に被覆膜５Ｂによる樹脂溜りが
形成されることを防止できる。
この結果、絶縁性の被覆膜５Ｂの樹脂溜りに起因するボ
ンディングツール１６に対する被覆ワイヤ５の引掛りが
防止され、被覆ワイヤ５をボンディングツール１６の加
圧面に対してより引き寄せることが可能となるため、良
好なポールボンディングを行うことが可能となる。
また、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール５Ａ１を形成
するボンディング技術であって、上記冷却流体吹付ノズ
ル１８Ｃ（冷却流体吹付装置２５の一部）を設け、被覆
ワイヤ５の先端部の近傍に、上記冷却流体吹付ノズル１
８Ｃからの冷却流体ＧＳの吹き付けで吹き飛ばされる被
覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂを吸引する吸引管１８Ｅ（吸引
装置１９）を設けることにより、上記被覆ワイヤ５の溶
は上がる被覆膜５Ｂを吹き飛ばし、被覆ワイヤ５に被覆
膜５Ｂの球が形成されることを防止し、前述のようにボ
ンディング不良を防止することができると共に、吹き飛
ばされた被覆膜５Ｂａをボンディング部１２に飛散させ
ないので、飛散された被覆膜５Ｂａに起因するボンディ
ング不良を防止することができる。飛散された被覆膜５
Ｂａに起因するボンディング不良とは、たとえ、ば、半
導体チップ２の外部端子２Ｃまたはり一部３のインナー
リード３Ｂと被覆ワイヤ５の金属線５Ａとの間に上記被
覆膜５Ｂａが飛散し、両者間が導通不良となる場合であ
る。
また、被覆ワイヤ５の先端部に金属ボール５Ａ１を形成
するボンディング技術であって、上記冷却流体吹付ノズ
ル１８Ｃ（冷却流体吹付装置２５）を設け、この冷却流
体吹付ノズル１８ｃの冷却流体Ｇｓを冷却する冷却装置
２５Ａを設けることにより、上記被覆ワイヤ５の絶縁性
被覆膜５Ｂの溶は上がりを著しく低減し、溶は上がった
場合でも被覆膜５Ｂを吹き飛ばすことができるので、被
覆ワイヤ５に被覆膜５Ｂの球が形成されることを防止し
、前述のようにボンディング不良を防止することができ
る。
さらに、冷却流体Ｇｓとして、イオンガス（除電流体）
を用いることによって、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂにお
ける除電が可能となるため、ワイヤボンディング時にお
ける被覆膜５Ｂの帯電に起因する半導体チップ２の静電
破壊が有効に防止される。
また、被覆ワイヤ５を使用するボンディング技術におい
て、被覆ワイヤ５の供給方向の先端側に金、４嘱ボール
５Ａ１　を形成し、この金属ボール５Ａｌを半導体チッ
プ２の外部端子２Ｃに接続し、上記被覆ワイヤ５の供給
方向の後端側を上記リード３のインナーリード３Ｂに接
触させ、この接触部分の被覆ｆｆ！５Ｂを破壊し、被覆
ワイヤ５の他端側の金属線５Ａをリード３のインナーリ
ード３Ｂに接続することにより、上記被覆ワイヤ５の後
端側の被覆膜５Ｂを除去する被覆膜除去トーチを使用す
ることなく被覆膜５Ｂの除去を行うことができるので、
被覆膜除去トーチ、その移動装置および制御装置などを
削減することができる。この結果、ワイヤボンディング
装置における装置構造を簡易化でき、半導体装置製造工
程における低コスト化を実現することができる。
また、被覆ワイヤ５を用いたワイヤボンディングが実質
的に実現可能となるため、第１２図に示すような外部端
子２Ｃが半導体チップ２上においてその対向する両短辺
に配置されたメモリ素子等のように、外部端子数が少な
くとも複雑なボンディング配線を必要とするもの、ある
いは外部端子数が多く、クロスボンディング等の複雑な
ボンディング配線を必要とする高機能・高集積のマイク
ロプロセッサあるいは論理素子等の実現が容易となる。
また、本実施例の樹脂封止型半導体装置１においては、
被覆ワイヤ５の絶縁性被覆膜５Ｂとして、ポリオール成
分とイソシアネートとを反応させ、分子骨格にテレフタ
ール酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタン
を用いたことにより、被覆膜５Ｂの熱分化によって生じ
る膜破壊によるタブショート、チップショート、あるい
はワイヤ間ショートを確実に防止することができる。
すなわち、上記の如く被覆ワイヤ５をボンディングした
後に、樹脂材６でレジンモールド作業が行われて、樹脂
封止型半導体装置ｌが製造されるのであるが、たとえば
第１２図に示すように、半導体チップ２の外部端子２Ｃ
とリード３のインナーリード３Ｂのボンディング部位と
の間の距離が長い場合、第１３図に示すように、被覆ワ
イヤ５と半導体チップ２のンリコン領域とが接触する、
いわゆるチップタッチ状態や、第１５図に示すように、
被覆ワイヤ５とタブ３Ａとが接触する、いわゆるタブタ
ッチ状態、さらには被覆ワイヤ５どうしが互いに接触す
る、いわゆるワイヤ間タッチ状懐などが生じることがあ
る。このようなワイヤのタッチ現象は、特にワイヤ長が
２．５ｍｍ以上になったり、またタブ３Ａのサイズが半
導体チップ２のサイズよりも大き過ぎるような場合など
に起こり易いものである。
このようなワイヤのタッチ現象が生じると、たとえば第
１４図のように、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂが半導体チ
ップ２からの発熱などに起因する熱劣化で破壊され、金
属線５Ａが半導体チップ２と直接接触して、半導体チッ
プ２との間にチップショート不良を発生したり、第１６
図の如く、タブ３Ａとの間にタブショート不良を発生し
、さらにワイヤどうしの間でワイヤ間ショートを発生し
てしまうことがある。
ところが、本実施例の樹脂封止型半導体装置１において
は、上記の如く、被覆ワイヤ５の被覆膜５Ｂが特殊な耐
熱ポリウレタンで作られていることにより、仮に上記の
ような、チップタッチ、タブタッチあるいはワイヤ間タ
ッチ状態が発生したとしても、ショート不良を起こすこ
とを確実に防止できるものである。
次に、本実施例によるワイヤボンディング方式の他の変
形例を第２６図〜第３０図を用いてさらに説明する。
第２６図は、被覆ワイヤ５の１ｓｔボンデイング側は上
記実施例１と同じく金属ボール５Ａ１　によるポールボ
ンディング方式であるが、２ｎｄボンデイング側は２ｎ
ｄボンデイング部５Ａ２２として図示する如（，２ｎｄ
ボンデイングに先立って予め被覆膜５Ｂを除去し、熱圧
着および／または超音波振動方式で２ｎｄボンデイング
を行うものである。
第２７図は、２ｎｄボンデイング１５Ａ２　は第１図で
説明したものと同じく被覆膜５Ｂを除去することなくボ
ンディングしているのに加えて、１ｓｔボンデイング側
も金属ボールによるポールボンディングではなくて、被
覆膜５Ｂを予め除去せずに熱圧着および／または超音波
振動方式で１ｓｔボンデイングし、１ｓｔボンデイング
１５Ａ１１を形成したものである。したがって、同図で
は、１ｓｔおよび２ｎｄの両ボンディング共に、同一の
ボンディング方式をとることが可能となっている。
第２８図では、１ｓｔボンデイング部５Ａ１１は上記第
２７図の場合と同じであるが、２ｎｄボンデイング部５
Ａ２２を上記第２６図と同じ方法、すなわち被覆膜５Ｂ
を予め除去してボンディングしている。
第２９図では、１ｓｔボンデイング部５Ａ１２として、
被覆膜５Ｂを予め除去したボンディング方式とし、２ｎ
ｄボンデイング部５Ａ２　は第１図（ａ）および第２７
図と同じく、被覆膜５Ｂの除去を行うことなくボンディ
ングしたものである。
第３０図は、１ｓｔボンデイング部５Ａ１２および２ｎ
ｄボンデイング部５Ａ２２のいずれも被覆膜５Ｂを予め
除去した状態で金属線５Δを非ボール形成方式でボンデ
ィングする例である。
第３１図は、被覆ワイヤ５の被覆膜が複合被覆膜構造と
されたものである。すなわち、被覆ワイヤ５の外表面を
上記した耐熱ポリウレタンよりなる該被覆膜５Ｂで被覆
し、かつ該被覆膜５Ｂの外表面上をさらに他の絶縁性材
料よりなる第２の被覆膜５Ｃで被覆した例である。この
第２の被覆膜５Ｃの材料としては、上記の如く、ポリア
ミド樹脂、特殊なポリエステル樹脂、特殊なエポキシ樹
脂等を使用できる。さらに、ボンディングツール１６内
の被覆ワイヤ５の滑りを良好にさせる目的で上記第２の
被覆膜５Ｃを施すこともできる。このような目的のため
には第２の保護膜５Ｃとしてナイロン等を用いることが
可能である。
また、第２の被覆膜５Ｃの厚さは被覆膜５Ｂの厚さの２
倍以下、好ましくは０．５倍以下にすることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例１に基づ
き具体的に説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能である。
たとえば、ボンディングツール１６としてはキャピラリ
を用いた図によって説明したが、これに限らずナイフ状
のウェッジを用いた場合でもよい。
この場合にも本実施例１で説明した如（，１ｓｔボンデ
イングと２ｎｄボンデイングとの間のワイヤ送り時に超
音波振動の印加を継続しておくことによって、ワイヤの
目詰まり、吸着異物５Ｄの除去あるいはワイヤカールの
防止等が可能となり上記と同様の効果を得ることができ
る。
また、被覆膜５Ｂ又は５Ｃを形成するための材料、たと
えばポリオール成分、インシアネート、テレフタール酸
、およびその化合物、さらには添加物の種類や組成など
は上記した例に限定されるものではない。
〔実施例２〕 第３２図は本発明の他の実施例に用いられる組立装置と
してのワイヤボンディング装置における、ワイヤスプー
ルからボンディングツールに至る被覆ワイヤの経路を示
す説明図、第３３図はエアバックテンショナの構造を示
す一部を切り欠いた状態の斜視図、第３４図は上記エア
バックテンショナの内周面形状を示す側面図、第３５図
はクランパを示す概略断面図、第３６図はクランパ近傍
を示す拡大斜視図、第３７図はクランパの駆動機構を示
す概略平面図、第３８図は上記第３５図と比較するため
の従来技術におけるクランパの概略断面図、第３９図は
本実施例におけるワイヤボンディング状態を示す説明断
面図、第４０図は本実施例によるワイヤボンディング状
態を示すリードフレームにおける平面説明図、第４１図
は本実施例によって得られる樹脂封止型半導体装置３３
の全体断面図である。
本実施例では、ワイヤボンディング装置自体の構造につ
いては上記実施例１における第２図で示されたものとほ
ぼ同様であるが、本実施例ではワイヤスプール１１より
ボンディングツール１６に至る間に設けられた除電手段
が異なる点が特徴である。
すなわち、ワイヤスプール１１より供給された被覆ワイ
ヤ５は、エアバックテンショナ３１、スプロケット１４
およびクランパ３２を経てボンディングツール１６に挿
入されている。
上記エアバックテンショナ３１は、第３３図に示される
ように、一対のガイド板３１Ａを有している。このガイ
ド板３１Ａは、アルミニウム合金の表面にアルマイト処
理を施したものでもよいが、少なくとも被覆ワイヤ５と
の接触面を導電性金属で構成することにより、接触時に
おける被覆ワイヤ５の帯電を防止できる構造となってい
る。さらに、接触面のみならずガイド板３１Ａの全体を
ステンレス鋼等で構成してもよい。
本実施例の上記ガイド板３１Ａのワイヤ通路空間３１Ｇ
側の面には第３４図に示されるように、同図長辺方向と
平行に複数状の突起３１Ｂが形成されている。このよう
な突起３１Ｂの構造を得る技術としてはプレス等の加工
技術を用いて、ガイド板３１Ａの内周面を突起状に加工
してもよいし、あるいは平坦に形成されたガイド板３１
Ａの内周面に接合あるいは接着等の手段を用いて棒状部
材を固定してもよい。
このように、本実施例では、ガイド板３１．への内周面
において、被覆ワイヤ５の通過方向とほぼ垂直方向に延
設される突起３１Ｂを設けることによって、エアバック
テンショナ３１を通過する際の被覆ワイヤ５の外周面と
ガイド板３１Δの内周面との接触がほぼ点接触状態とな
り、接触面積の狭小化によって摩擦を抑制して被覆ワイ
ヤ５の外周面の帯電を防止できる。
上記両ガイド板３１Ａの長平方向の一側端には流体供給
管３１Ｃに接続された金属性のアダプタ３１Ｄが装着さ
れており、該アダプタ３１Ｄの端面には流体吹出口３１
Ｅが開設されている。流体吹出口３１Ｅの周囲からは偏
平状のスペーサ３１Ｆが突出形成されており、該スペー
サ３１Ｆの厚さによって上記ワイヤ通路空間３１Ｇの幅
が決定されている。このようなワイヤ通路空間３１Ｇの
幅は、使用される被覆ワイヤ５の直径あるいは上記突起
３１Ｂのガイド板３１Ａの内面からの高さによっても異
なるが、本実施例ではｌ　ｍｍ程度としている。
上記アダプタ３１Ｄに接続された流体供給管３１Ｃは、
流体供給源３１Ｈに接続されている。この流体供給源３
１Ｈには例えばコロナ放電手段３ＩＨＩ　を内蔵してお
り、これによりイオン分離されたイオンガスが除電流体
Ｇｓ２　としてアダプタ３１、Ｄの吹出口３１Ｅより上
記ワイヤ通路空間３１Ｇに供給される構造となっている
。
したがって、本実施例によればワイヤ通路空間３１Ｇへ
の除電流体Ｇｓ２の供給によって、エアバックテンショ
ナ３１の本来の目的である被覆ワイヤ５のバックテンシ
ョンの印加が可能であるとともに、これと同時に被覆ワ
イヤ５の静電気の帯電をも除去できる。さらに、上記の
ようにガイド板３１Ａの内周面の突起３１Ｂの構造によ
り被覆ワイヤ５とエアバックテンショナ３１との接触は
ほぼ点接触となるため、エアバックテンショナ３１を通
過することによる被覆ワイヤ５の外周面の再帯電も抑制
される。
上記エアバックテンショナ３１の下方に位置されている
クランパ３２は、第３６図および第３７図に示されるよ
うな一対のクランパアーム３２Ａを有しており、該クラ
ンパアーム３２Ａは、軸支部３２Ｂを経てその後端側で
係合されるカム機構３２Ｃの作動によってその先端側が
開閉可能とされている（第３７図）。なお、該一対のク
ランノくアーム３２　Ａｔ、　３２　Ａ２　は通常の状
態においては、ばね３２Ｄ等によりその先端が閉塞する
方向に付勢されており、この状態から上記カム機構３２
Ｃが作動されることによってクランパアーム３２Ａ１、
３２　Ａ２の先端が互いに離反方向に移動してりランバ
３２を開いた状態とできるよう構成されている。
一方のクランパアーム３２Ａ１（固定側）の先端内方に
はステンレス等の硬質金属で構成されその表面がクロム
メツキ等で鏡面加工された第１のクランパチップ３２Ｅ
１が固定されている。第１のクランパチップ３２Ｅ１の
チップ面においてそのほぼ中央には第３５図および第３
６図に示すような除電流体Ｇｓ２　の吹出口３２Ｆが開
設されており、該吹出口３２Ｆは流体供給源３１Ｈに接
続された流体供給管３１Ｃと連通されて、たとえばイオ
ンガス、あるいはＮ２　ガス等の除電流体Ｇｓ２の吹き
付けが可能となっている。上記流体供給源３１Ｈには上
記のエアパックテンショナ３１の説明にふいても述べた
ようなコロナ放電手段３１Ｈ１が内蔵されている。
他方のクランパアーム３２Ａ２（可動側）の先端には板
ばね状の所定の弾性を有するサブアーム３２Ｇがその根
元部分をねじ３２Ｈ等によって固定された状態で取り付
けられており、当該サブアーム３２Ｇの先端にはルビー
等で構成された第２のクランパチップ３２Ｅ２が固定さ
れている。該第２のクランパチップ３２Ｅ２は、サブア
ーム３２Ｇの単位でクランパアーム３２Ａ２より着脱可
能とされており、所定回数のクランプ作業により摩耗を
生じた場合にはサブアーム３２Ｇの単位でこれを交換可
能となっている。このような板ばね状のサブアーム３２
Ｇの構造により、被覆ワイヤ５のクランプ時における被
覆ワイヤ５の側面に対する負荷力が制御され、被覆ワイ
ヤ５の損傷を防止する構造となっている。
なお、上記第２のクランパチップ３２Ｅ２の背面側、す
なわち可動側のクランパアーム３２Ａ２の内端にはチッ
プ状のストッパ３２Ｊが固定されている。
上記クランパ３２と被覆ワイヤ５との位置関係は、第３
５図および第３６図に示すとおりであり、スプロケット
１４よりボンディングツール１６に至る被覆ワイヤ５が
上記第１および第２のクランパチップ３２　Ｅｌ、　３
２　Ｅ２　の相対向するチップ面間のほぼ中央を通過す
るような配置となっている。
ここで、第３５図に示されるように、第１のクランパチ
ップ３２Ｅ１　のチップ面に開設された吹出口３２Ｆか
らは常時除電流体Ｇｓ２が吹き出されるようになってお
り、この除電流体Ｇｓ２、たとえばイオンガスが被覆ワ
イヤ５および第２のクランパチップ３２Ｅ２のチップ面
を通過することにより、被覆ワイヤ５ならびに第２のク
ランパチップ３２Ｅ２のチップ面に帯電した静電気が除
去される。本発明者等の実験によれば除電流体Ｇｓ２と
して上記イオンガスの他、Ｎ２　ガス等の吹き付けによ
っても除電効果の得られることが確認されている。
なお、クランパチップ３２Ｅ２のチップ面のみの除電を
行うのであれば吹出口３２Ｆを必ずしも第１のクランパ
チップ３２Ｅ１のクランパチップ面の中央に配置する必
要はないが、本実施例のような配置により被覆ワイヤ５
の側面に対しても除電流体Ｇｓ２のブローを行うことが
可能となる。
その結果、被覆ワイヤ５の除電ならびに被覆ワイヤ５の
側面に付着した小片等の吸着異物５Ｄを飛散除去でき、
被覆ワイヤ５を清浄化できる。このため、本実施例では
被覆ワイヤ５に吸着された吸着異物５Ｄが原因となるボ
ンディングツール１６内の目詰まり等をも有効に防止で
き、ボンディングツール１６のメンテナンス周期が延長
される結果、効率的な樹脂封止型半導体装置３３の製造
をも実現できる。本実施例２では以上のようにサブアー
ム３２Ｇの先端に取り付けられた、ルビーで構成された
クランパチップ３２Ｅ２の静電気の帯電が有効に防止さ
れているため、ボンディングツール１６への挿通前に被
覆ワイヤ５がクランパチップ３２Ｅ２に吸着されてカー
ルされることを防止できる。すなわち、従来技術におい
ては、第３８図に示されるように、クランパチップ３２
Ｅ２の静電気の帯電により、クランパチップ３２Ｅ２に
対して被覆ワイヤ５が吸着された状態となり、クランパ
３２が開かれた状態においても被覆ワイヤ５がカールさ
れたままとなっていた。これがボンディングツール１６
に挿通されてワイヤボンディングが行われた場合、カー
ル形状がワイヤボンディングのループ形状にも影響を与
え、外部端子２Ｃ（ポンディングパッド）あるいはイン
ナーリード３３Ｂと被覆ワイヤ５との接合強度を低下さ
せたりループ異常による樹脂モールド時のワイヤ流れを
来す結果となっていた。また、被覆ワイヤ５が帯電され
たクランパチップ３２Ｅ２に吸着されることにより、ワ
イヤボンディング時においてボンディングツール１６か
らの被覆ワイヤ５の送りだしが滑らかに行われず本明細
書冒頭の〔発明が解決しようとする課題〕の項において
も説明したように、ボンディングツール１６の下降の際
に・該ボンディングツール１６に対して余分な抵抗力が
付加される結果となり、ボンディングツール１６の先端
から被覆ワイヤ５を導出させながら被覆ワイヤ５を張設
した際に、被覆ワイヤ５の断線あるいはループ異常を生
じる可能性があった。この点に関して、本実施例２によ
ればクランパチップ３２Ｅ２に対する除電が確実に行わ
れているため、クランパチップ面への被覆ワイヤ５の吸
着が防止され、その結果被覆ワイヤ５は第３５図および
第３６図に示されるように真直な状態でかつ滑らかにボ
ンディングツール１６に対して挿入される。
このため、被覆ワイヤ５の断線あるいはカールによるル
ープ異常にともなうボンディング不良が効果的に防止さ
れている。なお、本発明者等の研究によれば、上記クラ
ンパチップ３２Ｅ２の帯電による被覆ワイヤ５の吸着（
第３８図）は、実施例１で説明したものと同様な構造の
被覆ワイヤ５において顕著に生じる現象ではあるが、こ
のような被覆ワイヤ５に限らず、裸線状態の金（ΔＵ）
、アルミニウム（Ａｆｆ）あるい銅（Ｃｕ）等の金属線
をワイヤとして用いた場合にも生じる可能性の高いこと
が見い出されている。
次に、本実施例２で組立てられる樹脂封止型半導体装置
３３の構造について簡単に説明する。
本実施例２においては、上記樹脂封止型半導体装置３３
は組立前の状態、すなわちリードフレーム３３Ａの状態
で提供される。第４０図は既にワイヤボンディングが完
了した状態を示しているが、便宜上同図を用いてリード
フレーム３３Ａのインナーリード３３ＢＬｙ）部分の構
成について説明する。
当該リードフレーム３３Ａは同図に示されるように、タ
ブ吊りリード３３Ｃによってそのほぼ中央に支持された
タブ３３Ｄを中心に、該タブ３３Ｄとは非接触で平面４
方向にそれぞれ延設されるインナーリード３３Ｂを有し
ている。各インナーリード３３Ｂは、同図で示されたさ
らに外周部分で図示されないフレーム枠によって互いに
接続された状態となっている。このようなリードフレー
ム３３Ａは、たとえばコバール、４２７０イあるいはニ
ッケル合金等の厚さ０．１５　ｍｍ程度の板状部材をプ
レスあるいはエツチング処理を経て第４０図に示す形状
に加工することによって得られるものである。
上記タブ３３Ｄ上には、第３９図に示すように厚さ３０
μｍ程度に被着された銀ペースト、シリコンペーストあ
るいは金箔等の接合材４を介して半導体チップ２が固定
されている。この半導体チップ２の上層には、詳細な図
示を省略するがフォトレジスト技術を用いた酸化・拡散
工程等を経てマイクロプロセッサ、あるいは論理回路等
が形成されている。半導体チップ２の内部における各層
の概略構成について簡単に説明すると、厚さ４００μｍ
程度で形成されたシリコン（Ｓｉ）からなるチップ基板
２Ａ１　の上層には０．４５μｍ程度のシリコン酸化膜
２Ａ２が形成され、さらにその上層には層間絶縁膜とし
てのＰＳＧ膜２Ａ３が０．３μｍ程度の厚さで形成され
ている。最上層には保護膜としてのパッシベーション膜
２Ｂが１．２μｍ程度の厚さで被着されており、その一
部は開口されて下層において部分的に設けられたアルミ
ニウム（Ａ１）からなる厚さ０．８μｍ程度の外部端子
２Ｃがその上面を外部に露出させた状態となっている。
次に、本実施例によるワイヤボンディング手順について
説明する。なお以下の説明において第３２図に図示され
た以外のワイヤボンディング装置の構造については上記
実施例１で説明した第２図のものと同様であるとする。
まず、ボンディングツ−ル１７のステージ面上の所定位
置でリードフレーム３３Ａが固定されると、ボンディン
グステージ１７内に内蔵されたヒータ２６の熱がリード
フレーム３３Ａに伝えられ、該リードフレーム３３Ａな
らびに半導体チップ２が所定のボンディング条件温度に
まで高められる。
続いて、ｘＹ子テーブル３が作動してボンディングヘッ
ド２２を所定量移動してボンディングツール１６がリー
ドフレーム３３Ａ上の半導体チップ２の直上となる位置
に停止される。
このとき、上記クランパ３２は被覆ワイヤ５を側面から
挟持した状態となっており、被覆ワイヤ５はこれにより
位置を固定された状態となっている。
続いて、第８図に示すように電気トーチ１８Ｄにより、
第８図（金属ボール５Ａ１　の形成原理を説明する模写
構成図）に示すように、被覆ワイヤ５の供給側の先端側
の金属線５Ａに近接させ、両者間にアークＡｃを発生さ
せて金属ボール５Ａ１が形成される。続いて、ボンディ
ングツール１６に対して超音波振動が印加され該ボンデ
ィングツール１６の先端が上記半導体チップ２の外部端
子２Ｃに押圧されることにより、上記ヒータ２６の加熱
と超音波振動との相乗効果で上記金属ボール５Ａ１　が
外部端子２Ｃ上に接合される（ｌ　ｓ　ｔボンディング
）。
次に、クランパ３２におけるカム機構３２Ｃが作動され
ると、互いのクランパアーム３２　Ａｔ、　３２Δ２は
開かれた状態となり、被覆ワイヤ５はクランパ３２から
開放される。
このとき本実施例では一方のクランパチップ３２Ｅ１　
の吹出口３２Ｆからの除電流体Ｇｓ２　のブローによっ
て他方のクランパチップ３２Ｅ２に帯電している静電気
の除去が確実に行われているため、従来技術における第
３８図に示したような被覆ワイヤ５のカール状態を生じ
ることなく、当該被覆ワイヤ５をほぼ直線状態のままボ
ンディングツール１６に挿通させることが可能となって
いる。
この状態でボンディングヘッド２２内の上下動ブロック
２２ＢおよびＸＹテーブル２３がそれぞれの方向に所定
量だけ移動されると、ボンディングツール１６はその先
端より被覆ワイヤ５を送り出しながら、該被覆ワイヤ５
をループを描くようにして移動し、所定のインナーリー
ド３３Ｂの直上で停止する（第３９図参照）。このとき
、ボンディングツール１６の先端より送り出される被覆
ワイヤ５は、ワイヤスプール１１より供給され、エアバ
ックテンショナ３１ならびにクランパ３２を経てボンデ
ィングツール１６に至っているが、この間、第３３図、
第３５図に示すように、エアバックテンショナ３１なら
びにクランパ３２において除電流体Ｇｓの吹き付け（ブ
ロー）が行われている。なおこの間、本実施例２では実
施例１に記載したようなボンディングツール１６に対す
る超音波振動の継続印加は行ってもよいし、あるいは接
合時以外は超音波振動の印加を停止していてもよい。
次に、上下動ブロック２２Ｂが再度下方に移動されると
、被覆ワイヤ５をその先端から導出させた状態のままボ
ンディングツール１６の先端がインナーリード３３Ｂの
表面に着地する。
続いて、上下動ブロック２２Ｂが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ５をその先端から引き出した状態のまま
ボンディングツール１６の先端がインナーリード３３Ｂ
の表面に着地する。ここで、超音波発振機構２２Ｈが作
動され、再度ボンディングツール１６の先端に対して超
音波振動が印加されると、ボンディングツール１６から
導出された被覆ワイヤ５の復部において、被着された被
覆膜５Ｂの部分がインナーリード３３Ｂの表面と摩擦さ
れ、この超音波エネルギによって被覆膜５Ｂの一部が破
壊・除去されて内部の金属線５Ａがインナーリード３３
Ｂの表面と接触状態となる。この状態でさらに超音波振
動の印加が続けられることによって第３９図に示すよう
に、該金属線５Ａとインナーリード３３Ｂとが接合され
る（２ｎｄボンデイング）。
次に、クランパ３２が閉じられてボンディングツール１
６の上方において被覆ワイヤ５が挟持され、さらに上下
動ブロック２２Ｂの上方への移動が行われると、上記被
覆ワイヤ５の接合部分とボンディングツール１６との間
において被覆ワイヤ５が切断されて１サイクルのワイヤ
ボンディング作業が完了する。
上記のワイヤボンディング作業を、半導体チップ２上の
すべての外部端子２Ｃ（ポンディングパッド）とこれに
対応するインナーリード３３Ｂとの間で所定サイクル繰
り返すことによって、本実施例のワイヤボンディング工
程が完了する。
このように、本実施例２では、エアバックテンショナ３
１からの除電流体Ｇｓ２による被覆ワイヤ５の除電、な
らびにクランパチップ３２Ｅ２の除電を通じて被覆ワイ
ヤ５の吸着、さらには吸着異物５Ｄ等の除去が行われて
いるため、ワイヤボンディング時における被覆ワイヤ５
の断線、ループ異常およびボンディングツールの目詰ま
り等が確実に防止されている。
このように本実施例２では、被覆ワイヤ５を用いたワイ
ヤボンディングが実質的に実現可能となるため、第４０
図においてａで示した部位におけるクロスボンディング
等も可能となり、高機能化・高集積化されたマイクロプ
ロセッサあるいは論理素子の実現が可能となっている。
なお、第４０図ではｂで示される箇所において、被覆ワ
イヤ５がタブ吊りリード３３Ｃを跨いだ状態でワイヤボ
ンディングされるため、上記被覆ワイヤ５とタブ吊りリ
ード３３Ｃとが接触状態となる可能性が高い。しかし、
たとえ被覆ワイヤ５がタブ吊りリード３３Ｃと接触した
場合にも、本実施例２ではその被覆膜５Ｂがタブ吊りリ
ード３３Ｃと接触するのみで電気的な短絡は防止される
。
このように、本実施例２では従来の裸線の金属線では困
難であったワイヤボンディングをも実現できる。
上記のようなワイヤボンディング工程の完了後、上記リ
ードフレーム３３Ａは図示されない金型内に載置され、
この金型内に溶融状態の合成樹脂が高圧注入されること
により樹脂封止型半導体装置３３のパッケージ本体３３
Ｅ（第４１図参照）が形成される。このとき、ボンディ
ングされた上記被覆ワイヤ５のループ形状にカール等の
異常がある場合には、合成樹脂の注入圧によって被覆ワ
イヤ５同士の接触（ワイヤショート）、被覆ワイヤ５と
タブ３３Ｄとの接触（タブショート）等の不良を生じる
可能性が高くなる。しかし、本実施例によればワイヤボ
ンディング工程において、前述の説明のようにエアバッ
クテンショナ３１による被覆ワイヤ５の除電、ならびに
クランパチップ３２Ｅ２　の除電が行われ、これらによ
りクランパ３２等の各部の通過時における被覆ワイヤ５
の吸着および異物の付着が有効に防止されているため、
これらに伴う断線等のボンディング不良並びにワイヤル
ーズの形状異常が防止され、信頼性の高いワイヤボンデ
ィングが実現されている。
以上のようにして、注入された合成樹脂が冷却硬化され
た後、パッケージ本体３３Ｅの形成されたリードフレー
ム３３Ａが金型より取り出される。
次にパッケージ本体３３Ｅに突出されたアウターリード
３３Ｇが電気的に分離・独立状態に加工され、さらに該
アウターリード３３Ｇが所定角度に折曲されることによ
って、第４１図に示される樹脂封止型半導体装置３３が
得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例２に基づき
具体的に説明したが、本発明は上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で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、吹出口３２Ｆからの除電流体Ｇｓ２のブロー
は、ワイヤボンディングの間、常時行う場合でｍ明した
が、ブローのサイクルを所定時間で制御して行うように
してもよい。なお、装置のメンテナンス時において被覆
ワイヤ５をボンディングツール１６に再挿入する際には
、吹出口３２Ｆからの除電流体Ｇｓ２　のブローを停止
することはいうまでもない。
なお、ブローを行う除電流体Ｇｓ２　として、各実施例
ではコロナ放電によりイオン分離のなされたイオンガス
、あるいはＮ２ガスを用いたものを説明したが、これら
に限らず、除電効果のあるものとしては、α線あるいは
β線による放射線の照射、紫外線の照射等があり、さら
には水等の液体の吹き付けによっても帯電を除去できる
ことが知られおり、これらを用いた除電手段としたもの
であってもよい。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である、いわゆる熱圧着と超音波接合と
の併用形のワイヤボンディング装置に適用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではなく、たと
えば超音波接合形のワイヤボンディング装置にも適用で
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。
すなわち、半導体装置の組立工程における電極間のワイ
ヤボンディングの際に、ボンディングソールの超音波振
動の印加を継続的に行うことによって、ボンディングツ
ール内の異物を振動により除去することが可能となり、
ボンディングツールの目詰まりを有効に防止することが
できる。
被覆ワイヤの除電を可能とすることによって、ワイヤボ
ンディング時における被覆ワイヤの断線、ループ異常な
らびにボンディングツールの目詰まりを防止できる。
被覆ワイヤによるクロスボンディング等の複雑な結線形
状が可能となるため、マイクロプロセッサ素子あるいは
論理素子としての高集積型・高機能型半導体装置を実現
することができる。
エアバックテンショナにおける供給流体に除電流体を用
いることにより、ワイヤのバックテンションの印加とワ
イヤ表面の除電とを同時に行うことができ、装置構造を
複雑化することなくワイヤの帯電を防止できる。
クランパチップ面における除電により、被覆ワイヤある
いは裸線ワイヤを問わずに組立装置側の帯電に起因する
ワイヤの吸着を防止できるため、ループ異常、断線、ボ
ンディングツールの目詰まり等を効果的に防止できる。
以上により、樹脂封止型半導体装置の組立工程における
ボンディング効率を高めることができ、信頼性の高い高
集積・高機能型半導体装置を、提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】 第１ス（ａ）およびら）は本発明の一実施例（実施例１
）によるワイヤボンディング手順を示す説明断面図、 第２図は上記実施例１に用いられるワイヤボンディング
装置の概略構成図、 第３図は上記実施例１により得られる樹脂封止型半導体
装置の半断面図、 第４図は上記実施例Ｉで用いられるワイヤボンディング
装置の要部斜視図、 第５図は同じく要部の具体的な構成を示す部分断面図、 第６図は上記第５図の矢印■方向から見た平面図、 第７図は上記第６図の■〜■切断線における断面図、 第８図は実施例１における金属ボールの形成原理を示す
模写構成図、 第９図は実施例１におけるワイヤボンディング装置のワ
イヤスプールの要部分解斜視図、第１Ｏ図は上記ワイヤ
スプールの要部拡大斜視図、 第１１図は実施例１のワイヤボンディングのための局部
加熱部の概略平面図、 第１２図は実施例１のワイヤボンディングの一例を示す
平面図、 第１３図は実施例１の被覆ワイヤのチップタッチ状態を
示す部分断面図、 第１４図はそのチップショート状態を示す拡大部分断面
図、 第１５図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、 第１６図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、 第１７図は実施例１における温度サイクルに対する半導
体チップと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、 第１８図は同じく本実施例における温度サイクルに対す
るタブと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、 第１９図は実施例１に用いられる被覆ワイヤの被覆膜の
評価に使用されて実験条件を示すモデル図、 第２０図および第２１図は実施例１において被覆膜の摩
耗強度の比較実験の結果を示す説明図、第２２図は実施
例１の説明中の被覆ワイヤにおける温度変化と劣化速度
との関係についての実験結果を示す説明図、 第２３図は実施例１において被覆膜のイミド化率（横軸
）と劣化速度すなわち劣化率（左側の縦軸）および被覆
ワイヤの２ｎｄボンデイングの剥がれ強度（右側の縦軸
）との関係についての実験結果を示す説明図、 第２４図は被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイク
ル寿命についての実験結果を示す説明図、第２５図は被
覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無による劣化速
度（劣化率）への影響を示す説明図、 第２６図〜第３１図は実施例１における変形例を示すワ
イヤボンディング状態を説明するための部分断面図、 第３２図は実施例２のワイヤボンディング装置において
、ワイヤスプールからボンディングツールに至る被覆ワ
イヤの経路を示す説明図、第３３図は実施例２において
エアバックテンショナの構造を示す一部を切り欠いた状
態の斜視図、第３４図は同じ〈実施例２のエアバックテ
ンショナの内周面形状を示す側面図、 第３５図は実施例２のクランパを示す概略断面図、 第３６図は同じ（クランパ近傍を示す拡大斜視図、 第３７図は同じくクランパの駆動機構を示す概略平面図
、 第３８図は上記第３５図と比較するための従来技術にお
けるクランパの概略断面図、 第３９図は実施例２におけるワイヤボンディング状態を
示す説明断面図、 第４０図は実施例２によるワイヤボンディング状態を示
すリードフレームを示す平面説明図、第４１図は実施例
２によって得られる樹脂封止型半導体装置の全体断面図
である。 １・・・樹脂封止型半導体装置、２・・・半導体チップ
、２Ａ・・・基板、２ＡＩ　　・・・チップ基板、ンリ
フン酸化膜２Ａ２．２Ａ３　　・・・ＰＳＧｌｌｕ、２
Ｂ・・・バッ／ベーション膜、２Ｃ・・・外部端子（ポ
ンディングパッド）、３・・・リード、３Ａ・・・タブ
、３Ｂ・・・インナーリード、４・・・接合材、５・・
・被覆ワイヤ、５Ａ・・・金属線、５Ａ１　　・・・金
属ボール、５Ａｌｌ。 ５Ａ１２・・・１ｓｔボンディング部、５Ａ２．５Δ２
２−−−２ｎｄボンデイング部、５Ｂ、５Ｂａ・・・被
覆膜、５Ｃ・・・第２の被覆膜、５Ｄ・・・吸着異物、
６・・・樹脂材、１０・・・ボンディング装置本体、１
１・・・ワイヤスプール、１１Ａ・・・接続端子、１ｌ
Ａａ・・・絶縁体、１１Ａｂ・・・導電体、１１Ａｃ・
・・接続用金属部、１２・・・ボンディング部、１３・
・・テンショナ、１４・・・スプロケット、１５・・・
クランパ、１６・・・ボンディングツール（キャピラリ
）、１６Ａ・・・ボンディングアーム、１６Ｂ・・・貫
通孔、１６Ｃ・・・導電性物質、１７・・・ボンディン
グステージ、１８Ａ・・・被覆部材、１８Ｂ・・・ツー
ル挿入口、１８Ｃ・・・冷却流体吹付ノズル、１８Ｄ・
・・電気トーチ（アーク電極）、１８Ｅ・・・吸引管、
１８Ｆ・・・挟持部材、１．８　Ｇ・・・支持部材、１
８Ｈ・・・絶縁部材、１８１・・・クランク軸、１８Ｊ
・・・シャフト、１８Ｋ・・・駆動源、１９・・・吸引
装置、２０・・・アーク発生装置、２１・・・スプール
ホルダ、２１Ａ・・・回転軸、２２・・・ボンディング
ヘッド（デジタルボンディングヘッド）、２２Ａ・・・
ガイド部材、２２Ｂ・・・上下動ブロック、２２Ｃ・・
・雌ねじ部材、２２Ｄ・・・雄ねじ部材、２２Ｅ・・・
モータ、２２Ｆ・・・回転軸、２２Ｇ・・・弾性部材、
２２Ｈ・・・超音波発振機構、２３・〆・ＸＹテープル
、２４・・・基台、２５・・・冷却流体吹付装置（流体
源）、２５Ａ・・・冷却装置、２５Ｂ・・・流量計、２
５Ｃ・・・流体搬送管、２５Ｄ・・・断熱材、２５Ｅ・
・・コロナ放電手段、２６・・・ヒータ、２６Ａ・・・
給電線、３１・・・エアバックテンショナ、３１Ａ・・
・ガイド板、３１Ｂ・・・突起、３１Ｃ・・・流体供給
管、３１Ｄ・・・アダプタ、３１Ｅ・・・流体吹出口、
３１Ｆ・・・スペーサ、３１Ｇ・・・ワイヤ通路空間、
３１Ｈ・・・流体供給源、３１Ｈ１・・・コロナ放電手
段、３２・・・クランパ、３２Ａ１゜３２Ａ２　・・・
クランパアーム、３２Ｂ・・・軸支部、３２Ｃ・・・カ
ム機構、３２Ｄ・・・ばね、３２Ｅ１　・・・第１のク
ランパチップ、３２Ｅ２・・・第２のクランパチップ、
３２Ｆ・・・吹出口、３２Ｇ・・・サブアーム、３２Ｈ
・・・ねじ、３２Ｊ・・・ストッパ、３３・・・樹脂封
止型半導体装置、３３Ａ・・・リードフレーム１．３３
　Ｂ・・・インナーリード、３３Ｃ・・・タブ吊りリー
ド、３３Ｄ・・・タブ、３３Ｅ・・・パッケージ本体、
３３Ｇ・・・アウターリード、Ｃ１・・・コンデンサ、
Ｃ２・・・蓄積用コンデンサ、Ｄ・・・アーク発生用サ
イリスク、Ｒ・・・抵抗、Ｄ、Ｃ・・・直流電源、ＧＮ
Ｄ・・・基準電位、Ｇｓ・・・冷却流体、ＧＳ２　　・
・・除電流体、■・・・電圧計、Ａ・・・電流計。 代理人　弁理士　筒　井　大　和 第１ （ｂ） 第 １８Ａ：被覆部材 １８Ｅ　　吸引管 １９、吸引装置 第 図 ■ １８Ａ二被覆部材 １８Ｅ、吸引管 第 図 １Ａ 第 図 第１１ 図 Ｎフ 第１５図 第１７ 図 湛 度 サ イ ク 第１６図 第１８ 図 湛 度 サ イ ク 第１９図 第２２図 温 度 ＣＩ （Ｘ　１００　Ｈｒｓ） イ ド化率 第２４図 濡 度す イ タル振幅 ５５〜１５０℃） 第２５図 湛 度 （Ｃ） （ＸＩ　０ＯＨｒｓ　） 第２７図 Ａ 第２６図 第２８因 りＡ２２ 第２９ 図 貴 第３１ 図 Ａ２ 第３０図 に 第３２図 第３４図 第３５図 第３８図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置の製造工程において導電性の金属線の周
    囲に絶縁性の樹脂で構成された被覆膜を被着した被覆ワ
    イヤを用いて電極間結線を行う際に、ボンディングツー
    ルの先端より導出された上記被覆線の一端における被覆
    膜の一部を破壊・除去して金属線を露出せしめ、ボンデ
    ィングツールに対して超音波振動を印加して金属線の一
    端を一方の電極に接合した後、上記ボンディングツール
    の超音波振動を継続させたまま該ボンディングツールの
    先端より上記被覆ワイヤを送り出しこの被覆ワイヤをル
    ープ状に張設し、他方の電極上において上記で継続され
    ているボンディングツールの超音波振動の印加によって
    ワイヤの他端における被覆膜を破壊・除去して他端側の
    金属線を露出せしめ、該露出部分を上記他方の電極に接
    合する半導体装置の組立方法。 ２、被覆ワイヤによる電極間結線の際に、被覆ワイヤを
    巻回したワイヤスプールより供給された被覆ワイヤがボ
    ンディングツールに至る経路途中において、上記被覆ワ
    イヤの表面に対して少なくとも１回以上の除電を施すこ
    とを特徴とする半導体装置の組立方法。 ３、半導体装置の電極間結線の際に、ワイヤスプールよ
    り供給された被覆ワイヤに対して除電流体の吹き付けを
    行い、被覆ワイヤへのテンションの印加と被覆ワイヤ表
    面の除電とを同時に行った後、該被覆ワイヤをボンディ
    ングツールに挿入するすることを特徴とする半導体装置
    の組立方法。 ４、除電流体がイオン分離されたイオンガスであること
    を特徴とする請求項３記載の半導体装置の組立方法。 ５、除電流体が窒素ガスであることを特徴とする請求項
    ３記載の半導体装置の組立方法。 ６、被覆ワイヤを側面より保持するクランパのクランパ
    チップ面に対して除電流体の吹き付けを行いながら電極
    間結線を行うことを特徴とする半導体装置の組立方法。 ７、マイクロプロセッサあるいは論理回路等が形成され
    た半導体チップのパッドとパッケージの内部電極との結
    線の際に、まずワイヤスプールより供給された被覆ワイ
    ヤに対して除電を施しながらボンディングツールに挿入
    し、該ボンディングツールは被覆除去手段によって先端
    の金属線を露出された上記被覆ワイヤの一端を上記パッ
    ドに対して超音波振動を印加しながら接合した後、当該
    超音波振動を継続した状態のままボンディングツールよ
    り被覆ワイヤを導出させながらループ張設し、内部電極
    に着地して該継続されている超音波振動によって被覆ワ
    イヤの他端の金属線を露出させて内部電極の表面に接合
    した後、上記被覆ワイヤの張設範囲を樹脂で封止するこ
    とによってパッケージを形成する半導体装置の組立方法
    。 ８、被覆ワイヤが導電性の金属線の表面に絶縁体として
    のポリウレタン樹脂を被着したものであることを特徴と
    する請求項１、２、３、６または７記載の半導体装置の
    組立方法。 ９、ワイヤスプールより供給されたワイヤをボンディン
    グツールを経てループ状に張設することにより半導体装
    置内の電極間結線を行う組立装置であって、ワイヤスプ
    ールよりボンディングツールに至る経路上において、ワ
    イヤを挿通するための一定間隔のワイヤ通路空間を経て
    並設されたガイド板と、該ワイヤ通路空間に対して一方
    向より除電流体を供給する吹出口とを備えたエアバック
    テンショナを有していることを特徴とする半導体装置の
    組立装置。 １０、上記ガイド板のワイヤ通路空間に対する面に突起
    が形成され、該ワイヤ通路空間を通過されるワイヤの側
    面に対してガイド板との接触が略点接触となるようにし
    たことを特徴とする請求項９記載の半導体装置の組立装
    置。 １１、ワイヤスプールより供給されたワイヤをボンディ
    ングツールを経てループ状に張設することにより半導体
    装置内の電極間結線を行う組立装置であって、ワイヤス
    プールからボンディングツールに至るワイヤの途中部分
    をその両側方より保持するクランパのチップ面に対して
    静電気の除電手段を備えていることを特徴とする半導体
    装置の組立装置。 １２、上記除電手段が一方のチップ面に開設された吹出
    口より他方のチップ面に対して除電流体を吹き付けるも
    のであることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置
    の組立装置。 １３、ワイヤスプールより供給されたワイヤをボンディ
    ングツールを経てループ状に張設することにより半導体
    装置内の電極間結線を行う組立装置であって、ワイヤス
    プールからボンディングツールに至る間の上記ワイヤに
    対する接触部位が導電材料で形成されているとともに、
    該部位が接地されていることを特徴とする半導体装置の
    組立装置。 １４、上記ワイヤとの接触部位が導電性材料で形成され
    たワイヤスプール、バックテンショナ、スプロケット、
    クランパまたはボンディングツールであることを特徴と
    する請求項１３記載の半導体装置の組立方法。
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