JP2008288473A - Wire bonding method and wire bonding apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire bonding method capable of miniaturizing a semiconductor element by being able to bring a first bonding position on the electrode pad of the semiconductor element for which cover glass is directly stuck to an upper surface closer to the cover glass. <P>SOLUTION: A capillary 31 whose side part is partially removed is attached to one end of a rotary shaft 33 where the rotator 36 of a motor formed at the distal end of a horn 32 is integrally provided, and the removed part is turned to the side of the cover glass. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置に関する。   The present invention relates to a wire bonding method and a wire bonding apparatus.

従来、例えば特許文献１には、ボウ・ティー・アイ・キャピラリのキャピラリ面の縦軸方向がリードの長軸方向に沿うようにキャピラリを回転させるワイヤボンディング装置が開示されている。具体的には、このワイヤボンディング装置は、キャピラリを選定的にロックするロック機構を備えたキャピラリ取付け用レセプタクルをホーンに設けるとともに、電気モータによって回転するドライブシャフトに従って回転する第２の回転要素に嵌合する第１の回転要素をキャピラリに設け、電気モータの動作時に自動的にロック機構がアンロックされるようにコンピュータ制御を通して同期化した構成であり、ロック機構をロックした状態で半導体素子上の電極パッドに第１ボンドを行った後、ロック機構をアンロックすると同時に電気モータを動作させて、キャピラリ面の縦軸方向がリードの長軸方向に沿うようにキャピラリを回転させ、再度ロック機構をロックして、リードに第２ボンドを行う。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses a wire bonding apparatus that rotates a capillary so that a longitudinal axis direction of a capillary surface of a bow-tee eye capillary is along a major axis direction of a lead. Specifically, this wire bonding apparatus is provided with a receptacle for mounting a capillary having a lock mechanism for selectively locking a capillary on a horn and fitted on a second rotating element that rotates according to a drive shaft that is rotated by an electric motor. The first rotating element to be coupled is provided in the capillary and is synchronized through computer control so that the locking mechanism is automatically unlocked when the electric motor is operated. After the first bond is made to the electrode pad, the lock mechanism is unlocked and simultaneously the electric motor is operated to rotate the capillary so that the longitudinal axis direction of the capillary surface is along the major axis direction of the lead. Lock and make a second bond to the lead.

また、例えば特許文献２には、ボンディング面に対してボールを形成する第１ボンド時にはキャピラリを垂直状態に支持し、ワイヤを圧着する第２ボンド時には、ワイヤの張設方向に対して後傾するようにキャピラリを傾斜状態に支持するワイヤボンディング方法が開示されている。この方法によれば、第１ボンドではキャピラリを垂直状態に支持することでボンディングの接着強度を安定させ、第２ボンドではキャピラリを傾斜させることによりボンディング面に対してワイヤをしっかりとキャピラリにて押さえつけることでボンディングの接着強度を安定させることができる。   For example, in Patent Document 2, the capillary is supported in a vertical state at the time of the first bond for forming a ball with respect to the bonding surface, and tilted backward with respect to the wire tensioning direction at the time of the second bond for crimping the wire. Thus, a wire bonding method for supporting a capillary in an inclined state is disclosed. According to this method, in the first bond, the bonding strength of the bonding is stabilized by supporting the capillary in a vertical state, and in the second bond, the capillary is inclined and the wire is firmly pressed against the bonding surface by the capillary. As a result, the bonding strength of bonding can be stabilized.

一方、近年、カメラモジュールに搭載する光デバイスである半導体装置の小型化・薄型化の要求から、ＣＣＤチップやＣＭＯＳチップ等の半導体素子（光学素子）の画素領域を保護するカバーガラスを、半導体素子の上面に直接貼り付けた半導体装置が登場してきている。この半導体装置においては、半導体素子の小型化の要求から、カバーガラスの端部と電極パッド上のボンディング位置との間の距離を限界まで縮めることが求められている。しかしながら、この半導体装置においては、ワイヤボンディングの際に、キャピラリがカバーガラスに干渉して接続不良が発生することを防ぐ必要があり、従来のワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法では、上記した限界の距離はキャピラリの下部の形状によって決まるため、半導体素子の小型化を図れないという問題があった。   On the other hand, in recent years, a cover glass that protects a pixel region of a semiconductor element (optical element) such as a CCD chip or a CMOS chip from a demand for miniaturization and thinning of a semiconductor device that is an optical device mounted on a camera module has been developed. Semiconductor devices that are directly attached to the upper surface of the semiconductor have appeared. In this semiconductor device, it is required to reduce the distance between the end portion of the cover glass and the bonding position on the electrode pad to the limit because of the demand for miniaturization of the semiconductor element. However, in this semiconductor device, it is necessary to prevent the capillary from interfering with the cover glass at the time of wire bonding to prevent connection failure. In the conventional wire bonding apparatus and the wire bonding method, the above-mentioned limit distance is required. Since it is determined by the shape of the lower part of the capillary, there is a problem that the semiconductor element cannot be reduced in size.

すなわち、従来は、半導体素子の上に別の物体、例えばスタック型のパッケージで別の半導体素子が存在することはあっても、厚さとサイズとの関係で、それがワイヤの接続に影響を及ぼすことはないので、キャピラリと他の物体との干渉を考慮する必要がなかった。そのため、従来のワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法では、電極パッドへの第１ボンド時に、下部が円錐状（ボウ・ティー・アイ・キャピラリも略円錐状である。）のキャピラリを垂直状態に支持して第１ボンドを行うため、カバーガラスの端部と電極パッド上のボンディング位置との間の距離の限界が、キャピラリの下部の形状（円錐形状）により決まり、その限界を超えては、カバーガラスの端部と電極パッド上のボンディング位置との間の距離を縮めることができない。   That is, in the past, although another semiconductor element may exist on the semiconductor element, for example, in a stacked package, it affects the connection of the wire due to the relationship between the thickness and the size. There was no need to consider interference between the capillary and other objects. Therefore, in the conventional wire bonding apparatus and wire bonding method, at the time of the first bonding to the electrode pad, a capillary having a conical lower portion (a bow-tee eye capillary is also substantially conical) is supported in a vertical state. In order to perform the first bonding, the limit of the distance between the edge of the cover glass and the bonding position on the electrode pad is determined by the shape of the lower part of the capillary (conical shape). The distance between the end of the electrode and the bonding position on the electrode pad cannot be reduced.

図６、７にカメラモジュールに搭載する光デバイスである半導体装置を示す。図６、図７は、それぞれ半導体装置の製造途中のワイヤボンディング工程前の斜視図、断面図である。   6 and 7 show a semiconductor device which is an optical device mounted on a camera module. 6 and 7 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, before the wire bonding step in the process of manufacturing the semiconductor device.

図６、図７に示すように、半導体装置１１は、上部が開放した容器型のセラミックパッケージ（支持体）１２を有する。セラミックパッケージ１２は、側壁１３のうち対向する一対の側壁１３が底部から突出し、他の対向する一対の側壁１３が、底部より一段高い段部１４から突出している。また、底部の上面（内面）は平坦であり、ダイパッド１５となっている。また、ダイパッド１５の両側の段部１４の上面も平坦であり、それぞれ複数のリード（電極）１６が等ピッチで列状に設けられている。リード１６には、ワイヤボンディングの第２ボンドが行われる。また、セラミックパッケージ１２の裏面には、複数の外部端子１７が等ピッチで設けられている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the semiconductor device 11 includes a container-type ceramic package (support) 12 whose top is open. In the ceramic package 12, a pair of opposing side walls 13 out of the side walls 13 protrudes from the bottom, and another pair of opposing side walls 13 protrudes from a step 14 that is one step higher than the bottom. Further, the upper surface (inner surface) of the bottom portion is flat and serves as a die pad 15. Further, the upper surface of the stepped portion 14 on both sides of the die pad 15 is also flat, and a plurality of leads (electrodes) 16 are provided in a row at equal pitches. A second bond of wire bonding is performed on the lead 16. A plurality of external terminals 17 are provided at equal pitches on the back surface of the ceramic package 12.

セラミックパッケージ１２は、素材の層を複数積み重ねて焼結することで作製される。リード１６や外部端子１７は、素材の層に金属ペーストが印刷されて形成されており、リード１６と外部端子１７とは、側面（側壁１３の外面）を通して電気的に接続されている。   The ceramic package 12 is produced by stacking and sintering a plurality of material layers. The lead 16 and the external terminal 17 are formed by printing a metal paste on a material layer, and the lead 16 and the external terminal 17 are electrically connected through a side surface (the outer surface of the side wall 13).

以上のような構成のセラミックパッケージ１２のダイパッド１５に、接着ペースト１８によりＣＣＤチップやＣＭＯＳチップ等の半導体素子（光学素子）１９が接着されている。半導体素子１９の形状は直方体であり、上面の中央部が画素領域となっている。また、半導体素子１９の上面の対向する一対の辺の近くには、それぞれワイヤボンディングの第１ボンドが行われる複数の電極パッド２０が列状に設けられている。   A semiconductor element (optical element) 19 such as a CCD chip or a CMOS chip is bonded to the die pad 15 of the ceramic package 12 having the above-described configuration by an adhesive paste 18. The shape of the semiconductor element 19 is a rectangular parallelepiped, and the central portion of the upper surface is a pixel region. In addition, a plurality of electrode pads 20 on which a first bond of wire bonding is performed are provided in a row in the vicinity of a pair of opposing sides on the upper surface of the semiconductor element 19.

さらに、半導体素子１９の上面には、光透過性の蓋体であるカバーガラス２１が接着剤２２により直接貼り付けられている。このカバーガラス２１は、半導体素子１９の保護、および、半導体素子１９に設けられた画素領域に対して光を透過させる役割を持っている。このようにカバーガラス２１を半導体素子１９上に直接貼り付けることで、半導体装置の薄型化を図ることができる。カバーガラス２１の外形サイズ（面積）は、半導体素子１９の外形サイズより一回り小さいものの、半導体素子１９の中央部に設けられた画素領域を最大限に大きくできるよう、端部が電極パッド２０に近付いている。   Further, a cover glass 21 that is a light-transmitting lid is directly attached to the upper surface of the semiconductor element 19 with an adhesive 22. The cover glass 21 has a role of protecting the semiconductor element 19 and transmitting light to a pixel region provided in the semiconductor element 19. Thus, by directly attaching the cover glass 21 on the semiconductor element 19, the semiconductor device can be thinned. Although the outer size (area) of the cover glass 21 is slightly smaller than the outer size of the semiconductor element 19, the end portion of the cover glass 21 is formed on the electrode pad 20 so that the pixel area provided in the central portion of the semiconductor element 19 can be maximized. Approaching.

続いて、図８を用いて、従来のワイヤボンディング装置のヘッド部分に関して説明する。図８は、従来のワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図である。ヘッド部分は、ワイヤボンディング装置のＸＹテーブル（図示せず）に載っており、ＸＹテーブルによりキャピラリ２３が第１、第２ボンディング位置へ移動される。   Next, a head portion of a conventional wire bonding apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of a head portion of a conventional wire bonding apparatus. The head portion is mounted on an XY table (not shown) of the wire bonding apparatus, and the capillary 23 is moved to the first and second bonding positions by the XY table.

キャピラリ２３に超音波振動を伝えるホーン２４は、その先端が、ねじ２５によりキャピラリ２３を取り付ける構造となっており、ボンディングする際に上下方向に駆動して、キャピラリ２３を第１、第２ボンディング面（電極パッド２０、リード１６）に押し付ける荷重を負荷する。   The tip of the horn 24 that transmits ultrasonic vibration to the capillary 23 has a structure in which the capillary 23 is attached by a screw 25. The horn 24 is driven in the vertical direction at the time of bonding so that the capillary 23 is connected to the first and second bonding surfaces. A load to be pressed against (electrode pad 20, lead 16) is applied.

キャピラリ２３は、中心軸に対して回転対称な筒形状をしており、その中にワイヤ２６が通されている。また、キャピラリ２３の上部２３ａは円柱状、下部２３ｂは円錐状をしており、下部２３ｂの先端面（キャピラリ面）は、円形状をしている。   The capillary 23 has a cylindrical shape that is rotationally symmetric with respect to the central axis, and a wire 26 is passed therethrough. The upper part 23a of the capillary 23 has a cylindrical shape, the lower part 23b has a conical shape, and the tip surface (capillary surface) of the lower part 23b has a circular shape.

ワイヤクランパ２７は、ホーン２４の上部にキャピラリ２３と一体的に動作するよう設けられており、開閉によりワイヤ２６のキャピラリ２３に対する相対移動の可否を制御する。また、トーチ電極２８は、キャピラリ２３の周辺部に設けられており、イニシャルボール２９を形成するために、キャピラリ２３の先端から出ているワイヤ２６の先端に放電を行う。   The wire clamper 27 is provided on the upper part of the horn 24 so as to operate integrally with the capillary 23, and controls the relative movement of the wire 26 with respect to the capillary 23 by opening and closing. Further, the torch electrode 28 is provided in the peripheral portion of the capillary 23, and discharges to the tip of the wire 26 protruding from the tip of the capillary 23 in order to form the initial ball 29.

続いて、図９を用いて、図６、７に示す半導体装置（光デバイス）に対する従来のワイヤボンディング方法について説明する。図９（ａ）はパッド接続前のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図９（ｂ）はパッド接続時（第１ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図９（ｃ）はパッド接続後のキャピラリの最上点での状態を表す工程図、図９（ｄ）はリード接続時（第２ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図９（ｅ）はリード接続後のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図である。この図９では、ヘッド部分のうち、キャピラリ２３とワイヤクランパ２７のみを示す。また、図９に示す方向は、ワイヤクランパ２７を横から見る方向であり、その開閉を図示できない方向であるが、説明のために開閉を示している。ワイヤボンディングは、上面にカバーガラス２１が直接貼り付けられた半導体素子１９が実装されたセラミックパッケージ１２を、ワイヤボンディング装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。   Next, a conventional wire bonding method for the semiconductor device (optical device) shown in FIGS. 6 and 7 will be described with reference to FIG. 9A is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device before the pad connection, FIG. 9B is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device when the pad is connected (during the first bond), FIG. FIG. 9C is a process diagram showing the state at the uppermost point of the capillary after pad connection, FIG. 9D is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device at the time of lead connection (during the second bond), and FIG. e) is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device after lead connection. FIG. 9 shows only the capillary 23 and the wire clamper 27 in the head portion. Further, the direction shown in FIG. 9 is a direction in which the wire clamper 27 is viewed from the side, and the opening / closing thereof cannot be illustrated, but the opening / closing is shown for the sake of explanation. The wire bonding is performed in a state where the ceramic package 12 on which the semiconductor element 19 having the cover glass 21 directly attached on the upper surface is mounted is pressed and fixed on the wire bonding apparatus and heated.

まず、図９（ａ）に示すように、ワイヤクランパ２７が閉じた状態で、キャピラリ２３の先端から出ているワイヤ２６の先端に、トーチ電極２８からの放電によりイニシャルボール２９を形成する。   First, as shown in FIG. 9A, with the wire clamper 27 closed, an initial ball 29 is formed at the tip of the wire 26 extending from the tip of the capillary 23 by discharge from the torch electrode 28.

次に、図９（ｂ）に示すように、ワイヤクランパ２７を開き、イニシャルボール２９を半導体素子１９の電極パッド（第１ボンディング面）２０に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の一端を電極パッド２０に接合する第１ボンドを行う。このときのキャピラリ２３の姿勢は、ほぼ垂直となっている。   Next, as shown in FIG. 9B, the wire clamper 27 is opened, the initial ball 29 is pressed against the electrode pad (first bonding surface) 20 of the semiconductor element 19, and one end of the wire 26 is applied by the action of heat and ultrasonic waves. Is bonded to the electrode pad 20. At this time, the posture of the capillary 23 is substantially vertical.

その後、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、キャピラリ２３はワイヤ２６を繰り出しながら設定した経路を上昇し、最上点まで達した後、ワイヤ２６の他端の接続先であるリード１６へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループを形成する。その後、ワイヤ２６の他端を、セラミックパッケージ１２の内面に形成されているリード（第２ボンディング面）１６に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の他端をリード１６に接合する第２ボンドを行う。このときのキャピラリ２３の姿勢もほぼ垂直となっている。   Thereafter, as shown in FIGS. 9C and 9D, the capillary 23 ascends the set path while feeding the wire 26, reaches the highest point, and then the lead 16 that is the connection destination of the other end of the wire 26. A loop is formed by performing an arc-shaped descending action toward. Thereafter, the other end of the wire 26 is pressed against the lead (second bonding surface) 16 formed on the inner surface of the ceramic package 12, and the other end of the wire 26 is joined to the lead 16 by the action of heat and ultrasonic waves. Make a bond. The posture of the capillary 23 at this time is also almost vertical.

その後、図９（ｅ）に示すように、キャピラリ２３は上昇し、その途中からワイヤクランパ２７を閉じることで、ワイヤ２６のキャピラリ２３に対する相対移動を不可として、ワイヤ２６を引きちぎる。これにより、最初と同じ、キャピラリ２３の先端からワイヤ２６の先端が出た状態となる。そして、再度、イニシャルボール２９を形成し、以上説明した方法で半導体素子１９の次の電極パッド２０とセラミックパッケージ１２の次のリード１６とを接続する。以上の動作を所定のワイヤ本数分繰返して、ワイヤボンディング工程を終了する。   Thereafter, as shown in FIG. 9 (e), the capillary 23 is raised, and the wire clamper 27 is closed in the middle thereof, thereby disabling the relative movement of the wire 26 with respect to the capillary 23, and the wire 26 is torn off. As a result, the tip of the wire 26 protrudes from the tip of the capillary 23 as in the beginning. Then, the initial ball 29 is formed again, and the next electrode pad 20 of the semiconductor element 19 and the next lead 16 of the ceramic package 12 are connected by the method described above. The above operation is repeated for a predetermined number of wires, and the wire bonding process is completed.

以上のように、従来のワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置では、上面にカバーガラスが直接貼り付けられた半導体素子上の電極パッドに第１ボンドを行う際に、キャピラリの姿勢を電極パッド（第１ボンディング面）に対して垂直にするため、上述したように、カバーガラス２１の端部と電極パッド２０上のボンディング位置との間の距離を縮めることができず、半導体素子の小型化を図ることができなかった。
特開平１０−２５６２９５号公報 実公平６−２５００９号公報 As described above, in the conventional wire bonding method and wire bonding apparatus, when the first bond is made to the electrode pad on the semiconductor element having the cover glass directly attached to the upper surface, the capillary posture is changed to the electrode pad (first electrode). As described above, the distance between the end portion of the cover glass 21 and the bonding position on the electrode pad 20 cannot be reduced, and the semiconductor element can be miniaturized. I could not.
JP-A-10-256295 Japanese Utility Model Publication No.6-25009

本発明は、上記問題点に鑑み、上面にカバーガラスが直接貼り付けられたＣＣＤチップ等の半導体素子上の電極パッドに第１ボンドを行う際に、障害物であるカバーガラスの端面に対向するキャピラリの側面が、略平坦な電極パッド（第１ボンディング面）に対して、その障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持することにより、半導体素子の小型化を図ることができるワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention faces the end face of the cover glass that is an obstacle when the first bond is made to the electrode pad on the semiconductor element such as a CCD chip having the cover glass directly attached to the upper surface. The size of the semiconductor element can be reduced by supporting the capillary so that the side surface of the capillary has a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the obstacle with respect to the substantially flat electrode pad (first bonding surface). An object of the present invention is to provide a wire bonding method and a wire bonding apparatus that can be achieved.

本発明の請求項１記載のワイヤボンディング方法は、第１ボンドに際し、第１ボンディング位置の近傍に存在する第１の障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、第１ボンディング面に対して、前記第１の障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持することを特徴とする。   In the wire bonding method according to claim 1 of the present invention, the side surface of the capillary facing the end surface of the first obstacle existing in the vicinity of the first bonding position at the time of the first bond is relative to the first bonding surface. The capillary is supported at a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the first obstacle.

また、本発明の請求項２記載のワイヤボンディング方法は、請求項１記載のワイヤボンディング方法であって、第１ボンドに際し、側部の一部が除去されたキャピラリのその除去された部分の面が前記第１の障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させるか、または、キャピラリの上部が前記第１の障害物から遠ざかるようにキャピラリを傾斜させて、キャピラリの側面が前記第１ボンディング面に対して所定の角度となるようにすることを特徴とする。   Moreover, the wire bonding method according to claim 2 of the present invention is the wire bonding method according to claim 1, wherein the surface of the removed portion of the capillary from which a part of the side portion is removed at the time of the first bond. The capillary is rotated so as to face the end face of the first obstacle, or the capillary is inclined so that the upper part of the capillary is away from the first obstacle, and the side surface of the capillary is the first bonding. A predetermined angle with respect to the surface is used.

また、本発明の請求項３記載のワイヤボンディング方法は、請求項２記載のワイヤボンディング方法であって、さらに、第２ボンドに際し、第２ボンディング位置の近傍に存在する第２の障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、第２ボンディング面に対して、前記第２の障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持することを特徴とする。   The wire bonding method according to claim 3 of the present invention is the wire bonding method according to claim 2, and further, the end face of the second obstacle existing in the vicinity of the second bonding position at the time of the second bond. The capillary is supported so that the side surface of the capillary facing the cap has a predetermined angle corresponding to the shape of the end surface of the second obstacle with respect to the second bonding surface.

また、本発明の請求項４記載のワイヤボンディング方法は、請求項３記載のワイヤボンディング方法であって、第２ボンドに際し、側部の一部が除去されたキャピラリのその除去された部分の面が前記第２の障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させるか、または、キャピラリの上部が前記第２の障害物から遠ざかるようにキャピラリを傾斜させて、キャピラリの側面が前記第２ボンディング面に対して所定の角度となるようにすることを特徴とする。   The wire bonding method according to claim 4 of the present invention is the wire bonding method according to claim 3, wherein the surface of the removed portion of the capillary from which a part of the side portion is removed at the time of the second bond. The capillary is rotated so as to face the end surface of the second obstacle, or the capillary is inclined so that the upper part of the capillary is away from the second obstacle, and the side surface of the capillary is the second bonding A predetermined angle with respect to the surface is used.

また、本発明の請求項５記載のワイヤボンディング装置は、キャピラリと、前記キャピラリに超音波振動を伝えるホーンと、ボンディング位置の近傍に存在する障害物の端面に対向する前記キャピラリの側面が、ボンディング面に対して、前記障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるように前記キャピラリを支持する機構と、を備えることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a wire bonding apparatus comprising: a capillary; a horn that transmits ultrasonic vibrations to the capillary; and a side surface of the capillary that faces an end face of an obstacle existing near a bonding position. And a mechanism for supporting the capillary so as to have a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the obstacle with respect to the surface.

また、本発明の請求項６記載のワイヤボンディング装置は、請求項５記載のワイヤボンディング装置であって、前記キャピラリはその側部の一部が除去された形状を有し、前記キャピラリを支持する機構として、前記キャピラリの除去された部分の面が前記障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させる回転機構を備えることを特徴とする。   Moreover, the wire bonding apparatus according to claim 6 of the present invention is the wire bonding apparatus according to claim 5, wherein the capillary has a shape in which a part of a side portion thereof is removed, and supports the capillary. As a mechanism, a rotation mechanism is provided that rotates the capillary so that the surface of the removed portion of the capillary faces the end surface of the obstacle.

また、本発明の請求項７記載のワイヤボンディング装置は、請求項６記載のワイヤボンディング装置であって、前記回転機構は、前記ホーンに固定されたモータの固定子と、一端に前記キャピラリの取り付け部が設けられて前記固定子に対して回転するモータの回転子と、前記回転子の回転位相を検出する位相検出手段と、を備えることを特徴とする。   The wire bonding apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the wire bonding apparatus according to the sixth aspect, wherein the rotating mechanism includes a motor stator fixed to the horn and the capillary attached to one end. And a rotor of a motor that rotates relative to the stator and a phase detector that detects a rotational phase of the rotor.

また、本発明の請求項８記載のワイヤボンディング装置は、請求項５記載のワイヤボンディング装置であって、前記キャピラリを支持する機構として、前記キャピラリの上部が前記障害物から遠ざかるように前記キャピラリを傾斜させる傾斜機構を備えることを特徴とする。   The wire bonding apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the wire bonding apparatus according to the fifth aspect, wherein, as a mechanism for supporting the capillary, the capillary is moved so that an upper portion of the capillary is moved away from the obstacle. An inclination mechanism for inclining is provided.

また、本発明の請求項９記載のワイヤボンディング装置は、請求項８記載のワイヤボンディング装置であって、前記傾斜機構は、モータと、前記モータの駆動軸に固定された第１歯車と、一端に前記キャピラリの取り付け部が設けられた揺動体と、前記揺動体に固定された第２歯車と、前記第１歯車および前記第２歯車に嵌合するとともに、前記ホーンの一部に摺動自在に係合する歯板と、を備えることを特徴とする。   The wire bonding apparatus according to claim 9 of the present invention is the wire bonding apparatus according to claim 8, wherein the tilt mechanism includes a motor, a first gear fixed to a drive shaft of the motor, and one end. The oscillating body provided with the capillary mounting portion, the second gear fixed to the oscillating body, the first gear and the second gear are fitted, and the horn is slidable. And a tooth plate that engages with the tooth plate.

本発明の好ましい形態によれば、ボンディング位置の近傍に障害物が存在する場合であっても、その障害物とボンディング位置との間の距離を小さくすることができ、半導体素子の小型化、並びに半導体装置の小型化に寄与することができる。   According to the preferred embodiment of the present invention, even when an obstacle exists in the vicinity of the bonding position, the distance between the obstacle and the bonding position can be reduced, and the semiconductor device can be downsized. This can contribute to miniaturization of the semiconductor device.

また、キャピラリの一部を除去しても、キャピラリを回転することにより、第２ボンドの際は常にキャピラリの非除去部側でワイヤを押さえることができるため、ワイヤを押さえる面積が少なくなることはなく、良好な接合を行うことができる。   Also, even if a part of the capillary is removed, by rotating the capillary, the wire can always be pressed on the non-removed part side of the capillary at the time of the second bond, so that the area for pressing the wire is reduced. And good bonding can be performed.

また、モータの回転子にキャピラリの取り付け部を設けることで、モータを回転させるだけでキャピラリを回転させることができ、キャピラリの回転をアンロック、ロックさせる制御は不要となる。さらに、同じ回転位相におけるキャピラリの回転角度の再現性が良好となる。また、回転動作を行うための必要動作が少なくなり時間の短縮化が図れる。また、伝達部品の介在なしでキャピラリを回転させることができる。   Further, by providing the capillary attachment portion on the rotor of the motor, the capillary can be rotated simply by rotating the motor, and control for unlocking and locking the capillary is not required. Furthermore, the reproducibility of the rotation angle of the capillary at the same rotation phase is improved. Further, the number of operations necessary for performing the rotation operation is reduced, and the time can be shortened. In addition, the capillary can be rotated without the intervention of a transmission component.

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置について説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図である。ヘッド部分は、ワイヤボンディング装置のＸＹテーブル（図示せず）に載っており、ＸＹテーブルによりキャピラリ３１が第１、第２ボンディング位置へ移動される。 (Embodiment 1)
Hereinafter, a wire bonding method and a wire bonding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view of a head portion of a wire bonding apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The head portion is placed on an XY table (not shown) of the wire bonding apparatus, and the capillary 31 is moved to the first and second bonding positions by the XY table.

図１に示すように、キャピラリ３１は筒形状をしており、その中にワイヤ２６が通される。また、キャピラリ３１は、その上部３１ａが中心軸に対して回転対称な円柱状をしているのに対し、下部３１ｂは、その側部の一部が除去された形状をしている。具体的には、円錐形状の一部が除去された形状をしている。この除去された部分の面（切り欠き面）３１ｃを、ボンディング位置の近傍に存在する障害物の端面に対向させることで、その障害物にキャピラリをより近づけることが可能となる。   As shown in FIG. 1, the capillary 31 has a cylindrical shape, and a wire 26 is passed through it. The capillary 31 has a cylindrical shape whose upper part 31a is rotationally symmetric with respect to the central axis, while the lower part 31b has a shape in which a part of the side part is removed. Specifically, it has a shape in which a part of the conical shape is removed. By making the surface (notch surface) 31c of the removed portion face the end face of the obstacle existing in the vicinity of the bonding position, the capillary can be brought closer to the obstacle.

また、キャピラリ３１に超音波振動を伝えるホーン３２は、ボンディングする際に上下方向に駆動して、キャピラリ３１を第１、第２ボンディング面に押し付ける荷重を負荷する。   In addition, the horn 32 that transmits ultrasonic vibration to the capillary 31 is driven in the vertical direction during bonding, and applies a load that presses the capillary 31 against the first and second bonding surfaces.

また、ワイヤクランパ２７は、ホーン３２の上部にキャピラリ３１と一体的に動作するよう設けられており、開閉によりワイヤ２６のキャピラリ３１に対する相対移動の可否を制御する。   The wire clamper 27 is provided on the top of the horn 32 so as to operate integrally with the capillary 31 and controls whether the wire 26 can move relative to the capillary 31 by opening and closing.

また、トーチ電極２８は、キャピラリ３１の周辺部に設けられており、イニシャルボール２９を形成するために、キャピラリ３１の先端から出ているワイヤ２６の先端に放電を行う。   The torch electrode 28 is provided at the periphery of the capillary 31, and discharges to the tip of the wire 26 protruding from the tip of the capillary 31 in order to form the initial ball 29.

本実施の形態１では、ボンディング位置の近傍に存在する障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、ボンディング面に対して、その障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持する機構として、キャピラリ３１の切り欠き面３１ｃが障害物の端面に対向するようにキャピラリ３１を回転させる回転機構を備える。以下、この回転機構について説明する。   In the first embodiment, the capillary side faced to the end face of the obstacle existing in the vicinity of the bonding position is at a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the obstacle with respect to the bonding face. Is provided with a rotation mechanism for rotating the capillary 31 so that the cut-out surface 31c of the capillary 31 faces the end face of the obstacle. Hereinafter, this rotation mechanism will be described.

この回転機構は、ホーン３２の先端に形成されたモータの回転軸３３の一端にキャピラリ３１の取り付け部を設け、その回転軸に設けられたモータの回転子３６が、ホーン３２に固定されたモータの固定子３７に対して回転することで、キャピラリ３１を回転させる構成となっている。   In this rotation mechanism, a motor 31 in which a capillary 31 is attached to one end of a rotation shaft 33 of a motor formed at the tip of a horn 32, and a motor rotor 36 provided on the rotation shaft is fixed to the horn 32. The capillary 31 is rotated by rotating with respect to the stator 37.

具体的には、回転軸３３は、その中央部が中空となっており、その中にワイヤ２６が通される。また、回転軸３３の下端はねじ３４によりキャピラリ３１を取り付ける構造となっており、ワイヤ２６は、回転軸３３の中を経由してキャピラリ３１の先端から一端が出るよう通される。キャピラリ３１のように軸対称でないものを取り付ける際には、ねじ３４を目印にして取り付けるのがよい。   Specifically, the rotation shaft 33 is hollow at the center, and the wire 26 is passed through it. The lower end of the rotating shaft 33 has a structure in which the capillary 31 is attached by a screw 34, and the wire 26 is passed through the rotating shaft 33 so that one end comes out from the tip of the capillary 31. When a non-axially symmetric one such as the capillary 31 is attached, it is preferable to attach using the screw 34 as a mark.

また、回転軸３３には、その円周方向に極性が交互に異なる永久磁石が一体的に設けられており、モータの回転子３６となっている。回転軸３３は、上部と下部の２箇所で、ホーン３２に設けた軸受３５により支持されている。この構造により、回転軸３３および回転子３６は、ホーン３２に回転自在に支持される。   Further, the rotating shaft 33 is integrally provided with permanent magnets having different polarities alternately in the circumferential direction and serves as a rotor 36 of the motor. The rotating shaft 33 is supported by bearings 35 provided on the horn 32 at two locations, an upper portion and a lower portion. With this structure, the rotating shaft 33 and the rotor 36 are rotatably supported by the horn 32.

また、ホーン３２には回転子３６に対向する複数のコイルが設けられており、固定子３７となっている。このコイルに選択的に電流を流すことにより、回転子３６である永久磁石との間に吸引力、反発力を生じさせて、回転軸３３とそれに固定されたキャピラリ３１を回転させることができる。   The horn 32 is provided with a plurality of coils opposed to the rotor 36, and serves as a stator 37. By selectively passing an electric current through the coil, an attractive force and a repulsive force are generated between the permanent magnet as the rotor 36, and the rotary shaft 33 and the capillary 31 fixed thereto can be rotated.

また、ホーン３２には、固定子３７の近傍に、回転子３６の回転位相を検出する位相検出手段である磁気型センサ３８が複数設けられている。磁気型センサ３８は、回転子３６の回転位相に応じて信号を出す。この信号を処理することで回転子３６の回転位相を検出できる。   The horn 32 is provided with a plurality of magnetic sensors 38 that are phase detection means for detecting the rotational phase of the rotor 36 in the vicinity of the stator 37. The magnetic sensor 38 outputs a signal according to the rotational phase of the rotor 36. By processing this signal, the rotational phase of the rotor 36 can be detected.

また、ホーン３２に一体形成された２つの突出部３９により回転軸３３と平行に支持されている中心軸４０には、その中心軸４０を軸心として回転可能な押圧部材４１が係合しており、中心軸４０に装着されているねじりばね４２により押圧部材４１が回転軸３３を一方向に押すことで、回転軸３３と軸受３５との間の円周方向のあそびをなくしている。これにより、同じ回転位相におけるキャピラリの回転角度の再現性が良好となる。また、ボンディングの際に超音波を効率よくキャピラリ３１に伝達することができる。   In addition, a pressing member 41 that is rotatable about the central axis 40 is engaged with the central axis 40 that is supported in parallel with the rotation axis 33 by two projecting portions 39 that are integrally formed with the horn 32. In addition, the pressing member 41 pushes the rotating shaft 33 in one direction by the torsion spring 42 attached to the central shaft 40, thereby eliminating the play in the circumferential direction between the rotating shaft 33 and the bearing 35. As a result, the reproducibility of the rotation angle of the capillary at the same rotation phase is improved. In addition, ultrasonic waves can be efficiently transmitted to the capillary 31 during bonding.

この構造は、ダイレクトドライブ方式であり、ホーン３２の先端に形成されたモータを回転させることで、同軸に取り付けられたキャピラリ３１を、がたつきが生じることなく、回転させることができる。   This structure is a direct drive system, and by rotating a motor formed at the tip of the horn 32, the capillary 31 attached coaxially can be rotated without causing rattling.

続いて、図２を用いて、本実施の形態１におけるワイヤボンディング方法について、図６、７に示す半導体装置（光デバイス）１１に対するワイヤボンディングを例に説明する。図２（ａ）はパッド接続前のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図２（ｂ）はパッド接続時（第１ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図２（ｃ）はパッド接続後のキャピラリの最上点での状態を表す工程図、図２（ｄ）はリード接続時（第２ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図２（ｅ）はリード接続後のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図である。この図２では、ヘッド部分のうち、キャピラリ３１とワイヤクランパ２７のみを示す。また、図２に示す方向は、ワイヤクランパ２７を横から見る方向であり、その開閉を図示できない方向であるが、説明のために開閉を示している。ワイヤボンディングは、上面にカバーガラス２１が直接貼り付けられた半導体素子１９が実装されたセラミックパッケージ１２を、ワイヤボンディング装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。   Next, the wire bonding method according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 2 taking wire bonding to the semiconductor device (optical device) 11 shown in FIGS. 6 and 7 as an example. 2A is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device before pad connection, FIG. 2B is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device at the time of pad connection (during the first bond), FIG. FIG. 2C is a process diagram showing the state at the uppermost point of the capillary after pad connection, FIG. 2D is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device at the time of lead connection (during the second bond), and FIG. e) is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device after lead connection. FIG. 2 shows only the capillary 31 and the wire clamper 27 in the head portion. Further, the direction shown in FIG. 2 is a direction in which the wire clamper 27 is viewed from the side, and the opening / closing thereof cannot be illustrated, but the opening / closing is shown for the sake of explanation. The wire bonding is performed in a state where the ceramic package 12 on which the semiconductor element 19 having the cover glass 21 directly attached on the upper surface is mounted is pressed and fixed on the wire bonding apparatus and heated.

この半導体装置１１では、第１ボンドに際し、半導体素子１９の電極パッド２０の近傍に存在するカバーガラス２１が、ワイヤボンディングの障害物（第１の障害物）となる。カバーガラス２１の端面は、略平坦な電極パッド２０に対して略直角であるので、カバーガラス２１の端面に対向するキャピラリ３１の側面が電極パッド２０に対して略直角となるように、キャピラリ３１の下部３１ｂの除去された部分の面（切り欠き面３１ｃ）を予めカバーガラス２１側に向けておく。   In the semiconductor device 11, the cover glass 21 existing in the vicinity of the electrode pad 20 of the semiconductor element 19 becomes an obstacle (first obstacle) for wire bonding in the first bonding. Since the end surface of the cover glass 21 is substantially perpendicular to the substantially flat electrode pad 20, the capillary 31 is arranged such that the side surface of the capillary 31 facing the end surface of the cover glass 21 is substantially perpendicular to the electrode pad 20. The surface of the removed portion (notch surface 31c) of the lower portion 31b is directed to the cover glass 21 side in advance.

このように、キャピラリ３１の切り欠き面を半導体素子１９（カバーガラス２１）側に向け、図２（ａ）に示すように、ワイヤクランパ２７が閉じた状態で、キャピラリ３１の先端から出ているワイヤ２６の先端に、トーチ電極２８からの放電によりイニシャルボール２９を形成する。   In this way, the cut-out surface of the capillary 31 faces the semiconductor element 19 (cover glass 21) side, and as shown in FIG. 2A, the wire clamper 27 is closed and protrudes from the tip of the capillary 31. An initial ball 29 is formed at the tip of the wire 26 by discharge from the torch electrode 28.

次に、図２（ｂ）に示すように、ワイヤクランパ２７を開き、イニシャルボール２９を半導体素子１９の電極パッド（第１ボンディング面）２０に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の一端を電極パッド２０に接合する第１ボンドを行う。このとき、キャピラリ３１を略垂直に支持して、キャピラリ３１の切り欠き面とカバーガラス２１の端面を略平行にする。このようにすれば、キャピラリ３１は、カバーガラス２１と干渉を起こすことなく、カバーガラス２１により近付くことが可能となる。ここでは、側部を一部で除去したキャピラリ３１を使用しているが、第１ボンドの良否に大きく関係するのは、キャピラリ３１の先端面（キャピラリ面）の形状であり、側部の形状や、キャピラリの回転角度はほとんど影響しない。   Next, as shown in FIG. 2B, the wire clamper 27 is opened, the initial ball 29 is pressed against the electrode pad (first bonding surface) 20 of the semiconductor element 19, and one end of the wire 26 is applied by the action of heat and ultrasonic waves. Is bonded to the electrode pad 20. At this time, the capillary 31 is supported substantially vertically, and the notch surface of the capillary 31 and the end surface of the cover glass 21 are made substantially parallel. In this way, the capillary 31 can be brought closer to the cover glass 21 without causing interference with the cover glass 21. Here, the capillary 31 from which the side portion is partially removed is used. However, the shape of the tip surface (capillary surface) of the capillary 31 and the shape of the side portion are largely related to the quality of the first bond. In addition, the capillary rotation angle has little effect.

その後、図２（ｃ）に示すように、キャピラリ３１はワイヤ２６を繰り出しながら設定した経路を最上点まで上昇する。この半導体装置１１では、第２ボンドに際し、セラミックパッケージ１２のリード１６の近傍に存在するセラミックパッケージ１２の側壁１３が、ワイヤボンディングの障害物（第２の障害物）となる。側壁１３の端面は、略平坦なリード１６に対して略直角であるので、側壁１３に対向するキャピラリ３１の側面がリード１６に対して略直角となるように、キャピラリ３１が最上点に達した時点で、ホーン３２の先端に形成されているモータを回転させてキャピラリ３１を約１８０度回転させ、キャピラリ３１の切り欠き面を側壁１３側に向ける。   Thereafter, as shown in FIG. 2C, the capillary 31 moves up the set path to the uppermost point while feeding the wire 26. In the semiconductor device 11, the side wall 13 of the ceramic package 12 existing in the vicinity of the lead 16 of the ceramic package 12 becomes an obstacle (second obstacle) in wire bonding at the time of the second bond. Since the end surface of the side wall 13 is substantially perpendicular to the substantially flat lead 16, the capillary 31 has reached the highest point so that the side surface of the capillary 31 facing the side wall 13 is substantially perpendicular to the lead 16. At that time, the motor formed at the tip of the horn 32 is rotated to rotate the capillary 31 by about 180 degrees, so that the cutout surface of the capillary 31 faces the side wall 13 side.

このようにキャピラリ３１を回転させても、キャピラリ３１の内周面とワイヤ２６との間には隙間があるため、単にキャピラリ３１が回転するのみで、ワイヤ２６にねじり等の悪影響を及ぼすことはない。   Even if the capillary 31 is rotated in this way, there is a gap between the inner peripheral surface of the capillary 31 and the wire 26, so that the capillary 31 simply rotates, and the wire 26 is not adversely affected such as torsion. Absent.

キャピラリ３１の回転終了後、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、キャピラリ３１がワイヤ２６の他端の接続先であるリード１６へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループが形成される。その後、ワイヤ２６の他端を、セラミックパッケージ１２の内面に形成されているリード（第２ボンディング面）１６に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の他端をリード１６に接合する第２ボンドを行う。このとき、キャピラリ３１を略垂直に支持して、キャピラリ３１の切り欠き面と側壁１３を略平行にする。このようにすれば、キャピラリ３１は、側壁１３と干渉を起こすことなく、側壁１３により近付くことが可能となる。   After completion of the rotation of the capillary 31, as shown in FIGS. 2C and 2D, the capillary 31 performs an arc-shaped descending operation toward the lead 16 to which the other end of the wire 26 is connected, thereby forming a loop. It is formed. Thereafter, the other end of the wire 26 is pressed against the lead (second bonding surface) 16 formed on the inner surface of the ceramic package 12, and the other end of the wire 26 is joined to the lead 16 by the action of heat and ultrasonic waves. Make a bond. At this time, the capillary 31 is supported substantially vertically so that the cut-out surface of the capillary 31 and the side wall 13 are substantially parallel. In this way, the capillary 31 can approach the side wall 13 without causing interference with the side wall 13.

また、このとき、キャピラリ３１の切り欠き面は、ワイヤ２６のループ側とは逆の方向を向いており、ワイヤ２６を押さえるのはキャピラリ３１の非除去部側となる。ここで、図３を用いて、キャピラリ３１の回転角度と第２ボンドとの関係について説明する。図３（ａ）にはキャピラリの非除去部側でワイヤを押さえた場合の第２ボンドの状態を示し、図３（ｂ）にはキャピラリの一部除去部側でワイヤを押さえた場合の第２ボンドの状態を示す。ともに、キャピラリ３１は先端近くの断面より下を示しており、キャピラリ３１の中に通されているワイヤ２６は描いていない。   At this time, the notch surface of the capillary 31 faces in the direction opposite to the loop side of the wire 26, and the wire 26 is pressed on the non-removed part side of the capillary 31. Here, the relationship between the rotation angle of the capillary 31 and the second bond will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the state of the second bond when the wire is pressed on the non-removed part side of the capillary, and FIG. 3B shows the state of the second bond when the wire is pressed on the partially removed part side of the capillary. The state of 2 bonds is shown. In both cases, the capillary 31 is shown below the cross section near the tip, and the wire 26 passed through the capillary 31 is not drawn.

側部を一部で除去したキャピラリ３１を使用しても、非除去部側でワイヤを押さえれば、図３（ａ）に示すような第２ボンドの状態となり問題は生じない。しかし、一部除去部側でワイヤを押さえた場合、キャピラリ３１の先端面でワイヤに荷重をかけることができても、先端面に隣接する側部は除去されており、側部でワイヤに加重をかけることができず、図３（ｂ）に示すような第２ボンドの状態となり、接合が行われる面積が減り、ボンディングが不安定となる。   Even if the capillary 31 with the side portion partially removed is used, if the wire is pressed on the non-removed portion side, the second bond state as shown in FIG. However, when the wire is pressed on the part removal part side, even if a load can be applied to the wire on the tip surface of the capillary 31, the side part adjacent to the tip surface is removed and the wire is loaded on the side part. 3 cannot be applied, and the state of the second bond as shown in FIG. 3B is obtained, the area where the bonding is performed is reduced, and the bonding becomes unstable.

第２ボンド後、図２（ｅ）に示すように、キャピラリ３１は上昇し、その途中からワイヤクランパ２７を閉じることで、ワイヤ２６のキャピラリ３１に対する相対移動を不可として、ワイヤ２６を引きちぎる。これにより、最初と同じ、キャピラリ３１の先端からワイヤ２６の先端が出た状態となる。   After the second bond, as shown in FIG. 2 (e), the capillary 31 is raised, and the wire clamper 27 is closed halfway to make the relative movement of the wire 26 relative to the capillary 31 impossible, and the wire 26 is torn. As a result, the tip of the wire 26 protrudes from the tip of the capillary 31 as in the beginning.

この時点で、ホーン３２の先端に形成されているモータを回転させてキャピラリ３１を約１８０度回転させ、次の第１ボンドに際してキャピラリ３１の切り欠き面がカバーガラス２１の端面に対向するように、キャピラリ３１の切り欠き面を半導体素子１９（カバーガラス２１）側に向ける。   At this time, the motor formed at the tip of the horn 32 is rotated to rotate the capillary 31 about 180 degrees so that the notch surface of the capillary 31 faces the end surface of the cover glass 21 in the next first bond. The notch surface of the capillary 31 is directed to the semiconductor element 19 (cover glass 21) side.

キャピラリ３１の回転終了後、イニシャルボール２９を形成し、以上説明した方法で半導体素子１９の次の電極パッド２０とセラミックパッケージ１２の次のリード１６とを接続する。以上の動作を所定のワイヤ本数分繰返して、ワイヤボンディング工程を終了する。なお、辺が変わっても、第１、第２ボンドにおける回転位相が入れ替わるだけでボンディング自体に支障を生じることはない。   After the rotation of the capillary 31, the initial ball 29 is formed, and the next electrode pad 20 of the semiconductor element 19 and the next lead 16 of the ceramic package 12 are connected by the method described above. The above operation is repeated for a predetermined number of wires, and the wire bonding process is completed. Even if the sides are changed, the bonding phase itself is not hindered by merely switching the rotation phases of the first and second bonds.

このように、本実施の形態１では、電極パッド近傍またはリード近傍にワイヤボンディングに対する障害物が存在する場合であっても、第１、第２ボンド時に、キャピラリ３１の一部除去部側（切り欠き面）を障害物に向けることで、キャピラリ３１を障害物に近づけることが可能となり、障害物と第１、第２ボンディング位置との間の距離を小さくすることができ、半導体素子の小型化および半導体装置の小型化に寄与することができる。   As described above, in the first embodiment, even when there is an obstacle to wire bonding in the vicinity of the electrode pad or the lead, at the time of the first and second bonds, the partial removal portion side (cutting) of the capillary 31 is cut. By directing the notch surface) toward the obstacle, the capillary 31 can be brought closer to the obstacle, the distance between the obstacle and the first and second bonding positions can be reduced, and the semiconductor element can be downsized. And it can contribute to size reduction of a semiconductor device.

また、第２ボンドの際に、ワイヤのループ側とは逆の方向にキャピラリ３１の一部除去部側（切り欠き面）を向けることで、ワイヤを押さえる面積が減少することはなく、接合に関して不都合が生じることはない。   In addition, when the second bond is performed, the area where the part of the capillary 31 is removed (notched surface) is directed in the direction opposite to the loop side of the wire, so that the area for pressing the wire does not decrease. There is no inconvenience.

なお、本実施の形態１では、キャピラリを約１８０度回転させたが、ボンディング位置の近傍に存在する障害物に、キャピラリの一部除去部側（切り欠き面）を向ければよいので、回転位相は変更可能である。但し、第２ボンド時にワイヤをキャピラリの非除去部側で押さえることができる回転位相にするのが好ましい。   In the first embodiment, the capillary is rotated about 180 degrees. However, the partial removal portion side (notch surface) of the capillary may be directed to the obstacle present in the vicinity of the bonding position. Can be changed. However, it is preferable to set the rotation phase so that the wire can be held on the non-removable part side of the capillary during the second bonding.

また、第１ボンド後、キャピラリが最上点に達したときに、キャピラリを回転させたが、キャピラリの回転は、第１ボンドと第２ボンドとの間ならどの時点でも、また、移動途中に行ってもよい。同様に、第２ボンド後のキャピラリの回転についても、第２ボンドと第１ボンドとの間に行えばよい。   Also, after the first bond, when the capillary reached the highest point, the capillary was rotated. However, the capillary was rotated at any point between the first bond and the second bond and during the movement. May be. Similarly, rotation of the capillary after the second bond may be performed between the second bond and the first bond.

また、ここでは、カバーガラス２１の端面および側壁が、略平坦な電極パッドおよびリードに対して略直角であるので、垂直に支持されたキャピラリの切り欠き面が電極パッドおよびリードに対して略直角となるようにキャピラリの側部を一部除去した。このように、第１、第２ボンド時にキャピラリの切り欠き面と障害物の端面が略平行となるように、障害物の端面の形状に応じて、キャピラリの側部を一部除去するのが好適である。   Here, since the end face and the side wall of the cover glass 21 are substantially perpendicular to the substantially flat electrode pad and lead, the cutout surface of the vertically supported capillary is substantially perpendicular to the electrode pad and lead. A part of the side of the capillary was removed so that In this way, part of the side of the capillary is removed according to the shape of the end face of the obstacle so that the notch face of the capillary and the end face of the obstacle are substantially parallel during the first and second bonds. Is preferred.

また、ここでは半導体素子の上面の４つの周辺部のうち対向する１対の周辺部にのみ電極パッドが形成されている場合について説明したが、無論、半導体素子の上面の４つの周辺部のうち３つの周辺部または全ての周辺部に電極パッドが形成されている場合についても同様に実施できる。   In addition, although the case where the electrode pad is formed only in a pair of opposing peripheral portions among the four peripheral portions on the upper surface of the semiconductor element is described here, of course, of the four peripheral portions on the upper surface of the semiconductor element. The same can be applied to the case where electrode pads are formed in three peripheral portions or all peripheral portions.

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置について説明する。図４は本発明の実施の形態２におけるワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図である。ヘッド部分は、ワイヤボンディング装置のＸＹテーブル（図示せず）に載っており、ＸＹテーブルによりキャピラリ２３が第１、第２ボンディング位置へ移動される。 (Embodiment 2)
Hereinafter, a wire bonding method and a wire bonding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 4 is a perspective view of the head portion of the wire bonding apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The head portion is mounted on an XY table (not shown) of the wire bonding apparatus, and the capillary 23 is moved to the first and second bonding positions by the XY table.

キャピラリ２３は、中心軸に対して回転対称な筒形状をしており、その中にワイヤ２６が通されている。また、キャピラリ２３の上部２３ａは円柱状、下部２３ｂは円錐状をしており、下部２３ｂの先端面（キャピラリ面）は、円形状をしている。   The capillary 23 has a cylindrical shape that is rotationally symmetric with respect to the central axis, and a wire 26 is passed therethrough. The upper part 23a of the capillary 23 has a cylindrical shape, the lower part 23b has a conical shape, and the tip surface (capillary surface) of the lower part 23b has a circular shape.

また、キャピラリ２３に超音波振動を伝えるホーン５１は、ボンディングする際に上下方向に駆動して、キャピラリ２３を第１、第２ボンディング面に押し付ける荷重を負荷する。   In addition, the horn 51 that transmits ultrasonic vibration to the capillary 23 is driven in the vertical direction when bonding, and applies a load that presses the capillary 23 against the first and second bonding surfaces.

ワイヤクランパ２７は、ホーン５１の上部にキャピラリ２３と一体的に動作するよう設けられており、開閉によりワイヤ２６のキャピラリ２３に対する相対移動の可否を制御する。   The wire clamper 27 is provided on the upper part of the horn 51 so as to operate integrally with the capillary 23, and controls the relative movement of the wire 26 with respect to the capillary 23 by opening and closing.

また、トーチ電極２８は、キャピラリ２３の周辺部に設けられており、イニシャルボール２９を形成するために、キャピラリ２３の先端から出ているワイヤ２６の先端に放電を行う。   Further, the torch electrode 28 is provided in the peripheral portion of the capillary 23, and discharges to the tip of the wire 26 protruding from the tip of the capillary 23 in order to form the initial ball 29.

本実施の形態２では、ボンディング位置の近傍に存在する障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、ボンディング面に対して、その障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持する機構として、キャピラリ２３の上部２３ａが障害物から遠ざかるようにキャピラリ２３を傾斜させる傾斜機構を備える。以下、この傾斜機構について説明する。   In the second embodiment, the capillary side faced to the end face of the obstacle existing near the bonding position is at a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the obstacle with respect to the bonding face. Is provided with a tilting mechanism for tilting the capillary 23 so that the upper part 23a of the capillary 23 is moved away from the obstacle. Hereinafter, this tilting mechanism will be described.

この傾斜機構は、モータ５２と、モータ５２の駆動軸５３に固定された原動歯車（第１歯車）５４と、一端にキャピラリ２３の取り付け部が設けられた揺動体５５と、揺動体５５に固定された揺動歯車（第２歯車）５８と、原動歯車５４および揺動歯車５８に嵌合するとともに、ホーン５１の一部に摺動自在に係合する歯板５９と、を備える。   The tilt mechanism is fixed to the motor 52, a driving gear (first gear) 54 fixed to the drive shaft 53 of the motor 52, an oscillating body 55 provided with an attachment portion of the capillary 23 at one end, and the oscillating body 55. A swinging gear (second gear) 58, and a tooth plate 59 that is fitted to the driving gear 54 and the swinging gear 58 and slidably engages a part of the horn 51.

具体的には、揺動体５５は、ホーン５１の両側に設けられた左右一対の中心軸５７に、その中心軸５７を軸心として回転可能に取り付けられている。また、揺動体５５の下端はねじ５６によりキャピラリ２３を取り付ける構造となっている。また、揺動体５５には、片側にのみ一体的に、中心軸５７を軸心とする揺動歯車５８が設けられている。   Specifically, the oscillating body 55 is attached to a pair of left and right central shafts 57 provided on both sides of the horn 51 so as to be rotatable about the central shaft 57. Further, the lower end of the oscillator 55 has a structure in which the capillary 23 is attached by a screw 56. Further, the swinging body 55 is provided with a swinging gear 58 having a central shaft 57 as an axis centered on only one side.

また、ホーン５１には、モータ５２が取り付けられており、その駆動軸５３には原動歯車５４が固定されている。また、ホーン５１には、揺動歯車５８側の側面にガイド枠６０が２つ設けられており、このガイド枠６０に、原動歯車５４および揺動歯車５８に嵌合する歯部を有する歯板５９が摺動自在に係合している。   A motor 52 is attached to the horn 51, and a driving gear 54 is fixed to the drive shaft 53. Further, the horn 51 is provided with two guide frames 60 on the side surface on the swing gear 58 side, and the guide plate 60 has a tooth plate having tooth portions fitted to the driving gear 54 and the swing gear 58. 59 is slidably engaged.

以上の構造により、モータ５２を回転させることで、原動歯車５４、歯板５９、揺動歯車５８の順に駆動され、揺動体５５の傾斜角度が変化する。また、モータ５２の回転方向を変えれば、揺動体５５は左右一対の中心軸５７の回りに逆回転する。これにより、モータ５２を両方向に回転させることで、揺動体５５の先端に付いたキャピラリ２３を揺動させることができる。   By rotating the motor 52 with the above structure, the driving gear 54, the tooth plate 59, and the swing gear 58 are driven in this order, and the tilt angle of the swing body 55 changes. Further, if the rotation direction of the motor 52 is changed, the oscillating body 55 rotates reversely around the pair of left and right central shafts 57. Thereby, the capillary 23 attached to the tip of the rocking body 55 can be swung by rotating the motor 52 in both directions.

また、中心軸５７にはねじりばね６１が装着されており、一方の腕がホーン５１に設けられた係止ピン６２に係止し、他方の腕が揺動体５５に設けられた係止ピン６３に係止しており、このねじりばね６１が揺動体５５を一方向に押して揺動歯車５８と歯板５９との間のあそびをなくしている。これにより、同じ回転位相におけるキャピラリの揺動角度の再現性が良好となる。また、ボンディングの際に、超音波を効率よくキャピラリ２３に伝達することができる。   Further, a torsion spring 61 is attached to the central shaft 57, one arm is locked to a locking pin 62 provided on the horn 51, and the other arm is a locking pin 63 provided on the rocking body 55. The torsion spring 61 pushes the oscillating body 55 in one direction to eliminate play between the oscillating gear 58 and the tooth plate 59. Thereby, the reproducibility of the swing angle of the capillary at the same rotational phase is improved. In addition, ultrasonic waves can be efficiently transmitted to the capillary 23 during bonding.

続いて、図５を用いて、本実施の形態２におけるワイヤボンディング方法について、前記した実施の形態１と同様に、図６、７に示す半導体装置（光デバイス）１１に対するワイヤボンディングを例に説明する。   Subsequently, the wire bonding method in the second embodiment will be described with reference to FIG. 5 by taking the wire bonding to the semiconductor device (optical device) 11 shown in FIGS. 6 and 7 as an example, as in the first embodiment. To do.

図５（ａ）はパッド接続前のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図５（ｂ）はパッド接続時（第１ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図５（ｃ）はパッド接続後のキャピラリの最上点での状態を表す工程図、図５（ｄ）はリード接続時（第２ボンド時）のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図、図５（ｅ）はリード接続後のキャピラリおよび半導体装置の状態を表す工程図である。この図５では、ヘッド部分のうち、キャピラリ２３とワイヤクランパ２７のみを示す。また、図５に示す方向は、ワイヤクランパ２７を横から見る方向であり、その開閉を図示できない方向であるが、説明のために開閉を示している。ワイヤボンディングは、上面にカバーガラス２１が直接貼り付けられた半導体素子１９が実装されたセラミックパッケージ１２を、ワイヤボンディング装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。   5A is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device before the pad connection, FIG. 5B is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device when the pad is connected (during the first bond), FIG. FIG. 5C is a process diagram showing the state at the uppermost point of the capillary after pad connection, FIG. 5D is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device at the time of lead connection (during the second bond), and FIG. e) is a process diagram showing the state of the capillary and the semiconductor device after lead connection. FIG. 5 shows only the capillary 23 and the wire clamper 27 in the head portion. Further, the direction shown in FIG. 5 is a direction in which the wire clamper 27 is viewed from the side, and the opening / closing thereof cannot be illustrated. The wire bonding is performed in a state where the ceramic package 12 on which the semiconductor element 19 having the cover glass 21 directly attached on the upper surface is mounted is pressed and fixed on the wire bonding apparatus and heated.

まず、カバーガラス２１の端面が電極パッド２０に対して略直角であるので、第１ボンドに際して、カバーガラス２１の端面に対向するキャピラリ２３の側面が、電極パッド２０に対して略直角（所定の角度）となるように、キャピラリ２３の上部がカバーガラス２１から遠ざかる方向へ傾斜させた状態でキャピラリ２３を支持し、図５（ａ）に示すように、ワイヤクランパ２７が閉じた状態で、キャピラリ２３の先端から出ているワイヤ２６の先端に、トーチ電極２８からの放電によりイニシャルボール２９を形成する。   First, since the end surface of the cover glass 21 is substantially perpendicular to the electrode pad 20, the side surface of the capillary 23 facing the end surface of the cover glass 21 is substantially perpendicular to the electrode pad 20 at the time of the first bond. The capillary 23 is supported in a state where the upper part of the capillary 23 is inclined in a direction away from the cover glass 21 so as to be an angle), and the capillary is closed with the wire clamper 27 closed as shown in FIG. An initial ball 29 is formed by the discharge from the torch electrode 28 at the tip of the wire 26 protruding from the tip of 23.

次に、図５（ｂ）に示すように、ワイヤクランパ２７を開き、イニシャルボール２９を半導体素子１９の電極パッド（第１ボンディング面）２０に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の一端を電極パッド２０に接合する第１ボンドを行う。   Next, as shown in FIG. 5B, the wire clamper 27 is opened, the initial ball 29 is pressed against the electrode pad (first bonding surface) 20 of the semiconductor element 19, and one end of the wire 26 is applied by the action of heat and ultrasonic waves. Is bonded to the electrode pad 20.

このとき、キャピラリ２３は、その上部２３ａがカバーガラス２１から遠ざかる方向に傾斜しており、キャピラリ２３のカバーガラス２１側の側面とカバーガラス２１の端面が略平行となっている。このようにすれば、キャピラリ２３は、カバーガラス２１と干渉を起こすことなく、カバーガラス２１により近付くことが可能となる。また、キャピラリ２３を傾斜させているものの第１ボンドはボール接合であるため、傾斜に対する許容度が大きく、接合に関して特に問題が生じることはない。   At this time, the capillary 23 is inclined in a direction in which the upper portion 23a is away from the cover glass 21, and the side surface of the capillary 23 on the cover glass 21 side and the end surface of the cover glass 21 are substantially parallel. In this way, the capillary 23 can be brought closer to the cover glass 21 without causing interference with the cover glass 21. In addition, although the capillary 23 is inclined, the first bond is ball bonding, so that the tolerance for the inclination is large, and there is no particular problem with the bonding.

その後、図５（ｃ）に示すように、キャピラリ２３はワイヤ２６を繰り出しながら設定した経路を最上点まで上昇する。このワイヤ２６の繰り出しにおいては、ワイヤ２６とキャピラリ２３とのなす角度が大きくなるが、それによる摺動抵抗の増加はわずかであり問題が生じることはない。このことは以降の動作についても同じである。   Thereafter, as shown in FIG. 5C, the capillary 23 moves up the set path to the highest point while feeding the wire 26. In the feeding of the wire 26, the angle formed by the wire 26 and the capillary 23 is increased, but the increase in sliding resistance due to this is slight and no problem occurs. This is the same for the subsequent operations.

キャピラリ２３が最上点に達すると、セラミックパッケージ１２の側壁１３がリード１６に対して略直角であるので、第２ボンドに際して、側壁１３に対向するキャピラリ２３の側面がリード１６に対して略直角（所定の角度）となるように、キャピラリ２３の上部が側壁１３から遠ざかる方向にモータ５２を回転させてキャピラリ２３を傾斜させる。また、それと同時にキャピラリ２３の先端の位置が変わらないようにヘッド部分が載ったＸＹテーブルを駆動する。この二つの動作により、ワイヤ２６を無理に引っ張ることなく、キャピラリ２３の傾斜方向を変更することができる。なお、このキャピラリ２３の傾斜方向の変更は、キャピラリ２３を上昇させた位置で行っているので、キャピラリ２３と他の物体との間で干渉が生じることはない。   When the capillary 23 reaches the uppermost point, the side wall 13 of the ceramic package 12 is substantially perpendicular to the lead 16, so that the side surface of the capillary 23 facing the side wall 13 is substantially perpendicular to the lead 16 in the second bond ( The capillary 23 is tilted by rotating the motor 52 in a direction in which the upper portion of the capillary 23 moves away from the side wall 13 so as to be at a predetermined angle. At the same time, the XY table on which the head portion is mounted is driven so that the position of the tip of the capillary 23 does not change. By these two operations, the inclination direction of the capillary 23 can be changed without forcibly pulling the wire 26. In addition, since the change of the inclination direction of the capillary 23 is performed at a position where the capillary 23 is raised, no interference occurs between the capillary 23 and another object.

次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、キャピラリ２３がワイヤ２６の他端の接続先であるリード１６へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループが形成される。その後、ワイヤ２６の他端を、セラミックパッケージ１２の内面に形成されているリード（第２ボンディング面）１６に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２６の他端をリード１６に接合する第２ボンドを行う。   Next, as shown in FIGS. 5C and 5D, a loop is formed by the capillary 23 performing an arc-shaped descending operation toward the lead 16 to which the other end of the wire 26 is connected. Thereafter, the other end of the wire 26 is pressed against the lead (second bonding surface) 16 formed on the inner surface of the ceramic package 12, and the other end of the wire 26 is joined to the lead 16 by the action of heat and ultrasonic waves. Make a bond.

このとき、キャピラリ２３は、その上部２３ａが側壁１３から遠ざかる方向に傾斜しており、キャピラリ２３の側壁１３側の側面と側壁１３が略平行となっている。このようにすれば、キャピラリ２３は、側壁１３と干渉を起こすことなく、側壁１３により近付くことが可能となる。また、キャピラリ２３は、ワイヤ２６のループ側に傾斜しているので、ワイヤ２６をより強く押さえることができ、より良好な接合を行うことができる。   At this time, the capillary 23 is inclined in a direction in which the upper portion 23 a is away from the side wall 13, and the side surface on the side wall 13 side of the capillary 23 and the side wall 13 are substantially parallel. In this way, the capillary 23 can approach the side wall 13 without causing interference with the side wall 13. Further, since the capillary 23 is inclined toward the loop side of the wire 26, the wire 26 can be pressed more strongly and a better bonding can be performed.

第２ボンド後、図５（ｅ）に示すように、キャピラリ２３は上昇し、その途中からワイヤクランパ２７を閉じることで、ワイヤ２６のキャピラリ２３に対する相対移動を不可として、ワイヤ２６を引きちぎる。これにより、最初と同じ、キャピラリ２３の先端からワイヤ２６の先端が出た状態となる。   After the second bond, as shown in FIG. 5 (e), the capillary 23 is raised, and the wire clamper 27 is closed in the middle thereof to make the relative movement of the wire 26 relative to the capillary 23 impossible, and the wire 26 is torn off. As a result, the tip of the wire 26 protrudes from the tip of the capillary 23 as in the beginning.

この時点で、次の第１ボンドに際して、カバーガラス２１に対向するキャピラリ２３の側面が電極パッド２０に対して略直角（所定の角度）となるように、キャピラリ２３の上部がカバーガラス２１から遠ざかる方向にモータ５２を回転させてキャピラリ２３を傾斜させる。また、それと同時にキャピラリ２３の先端の位置が変わらないようにヘッド部分が載ったＸＹテーブルを駆動する。この二つの動作により、キャピラリ２３の傾斜方向を変更することができる。なお、このキャピラリ２３の傾斜方向の変更は、キャピラリ２３を上昇させた位置で行っているので、キャピラリ２３と他の物体との間で干渉が生じることはない。   At this time, at the time of the next first bond, the upper portion of the capillary 23 moves away from the cover glass 21 so that the side surface of the capillary 23 facing the cover glass 21 is substantially perpendicular to the electrode pad 20 (predetermined angle). The capillary is tilted by rotating the motor 52 in the direction. At the same time, the XY table on which the head portion is mounted is driven so that the position of the tip of the capillary 23 does not change. By these two operations, the inclination direction of the capillary 23 can be changed. In addition, since the change of the inclination direction of the capillary 23 is performed at a position where the capillary 23 is raised, no interference occurs between the capillary 23 and another object.

モータ５２の回転終了後、イニシャルボール２９を形成し、以上説明した方法で半導体素子１９の次の電極パッド２０とセラミックパッケージ１２の次のリード１６とを接続する。以上の動作を所定のワイヤ本数分繰返して、ワイヤボンディング工程を終了する。なお、辺が変わっても、第１、第２ボンドにおける傾斜方向が入れ替わるだけでボンディング自体に支障を生じることはない。   After the rotation of the motor 52 is completed, an initial ball 29 is formed, and the next electrode pad 20 of the semiconductor element 19 and the next lead 16 of the ceramic package 12 are connected by the method described above. The above operation is repeated for a predetermined number of wires, and the wire bonding process is completed. Even if the sides are changed, the bonding itself is not hindered only by changing the inclination directions of the first and second bonds.

このように、本実施の形態２では、電極パッド近傍またはリード近傍にワイヤボンディングに対する障害物が存在する場合であっても、第１、第２ボンド時に、キャピラリの上部が障害物から遠ざかる方向にキャピラリを傾斜させることで、干渉が先に起きるキャピラリの上部を逃がすことができ、キャピラリを障害物に近づけることが可能となる。よって、障害物と第１、第２ボンディング位置との間の距離を小さくすることができ、半導体素子の小型化および半導体装置の小型化に寄与することができる。また、第２ボンド時に、ワイヤのループ側にキャピラリを傾斜させているので、確実な接合を実現することができる。   As described above, in the second embodiment, even when there is an obstacle to wire bonding in the vicinity of the electrode pad or the lead, the upper part of the capillary moves away from the obstacle at the time of the first and second bonds. By tilting the capillary, the upper part of the capillary where the interference occurs first can be released, and the capillary can be brought close to an obstacle. Therefore, the distance between the obstacle and the first and second bonding positions can be reduced, which can contribute to the miniaturization of the semiconductor element and the semiconductor device. In addition, since the capillary is inclined toward the loop side of the wire at the time of the second bonding, reliable bonding can be realized.

なお、ここでは、障害物の端面に対向するキャピラリの側面をボンディング面に対して略垂直にしたが、キャピラリの傾斜角度は、接合において問題が起きず、且つ障害物との干渉が起きない範囲で任意に設定可能である。また、傾斜角度は、第１ボンドと第２ボンドで同じであってもよいし違ってもよい。   Here, the side surface of the capillary facing the end face of the obstacle is made substantially perpendicular to the bonding surface, but the inclination angle of the capillary is within a range where no problem occurs in joining and interference with the obstacle does not occur. Can be set arbitrarily. Further, the inclination angle may be the same or different between the first bond and the second bond.

また、第１ボンド後、キャピラリが最上点に達したときに、キャピラリの傾斜方向を変更したが、これに限らず、第１ボンドと第２ボンドとの間なら、キャピラリが他の物体と干渉を起こさない限り、どの時点で行ってもよい。また、移動途中に、第１ボンディング位置から第２ボンディング位置へキャピラリを移動させるＸＹテーブルの動作と融合させながら、キャピラリの傾斜方向を変更してもよい。同様に、第２ボンド後のキャピラリの傾斜方向の変更についても、第２ボンドと第１ボンドとの間に行えばよい。また、キャピラリを常に傾斜させておく必要はなく、一連の動作の中で姿勢をほぼ垂直とする区間を設けてもよい。   In addition, after the first bond, when the capillary reaches the highest point, the direction of inclination of the capillary is changed. However, the present invention is not limited to this, and if the capillary is between the first bond and the second bond, the capillary interferes with other objects. As long as it does not occur, it can be done at any time. In addition, during the movement, the inclination direction of the capillary may be changed while fusing with the operation of the XY table that moves the capillary from the first bonding position to the second bonding position. Similarly, the change in the inclination direction of the capillary after the second bond may be performed between the second bond and the first bond. Further, it is not necessary to always incline the capillary, and a section in which the posture is substantially vertical may be provided in a series of operations.

また、ここでは半導体素子の上面の４つの周辺部のうち対向する１対の周辺部にのみ電極パッドが形成されている場合について説明したが、無論、半導体素子の上面の４つの周辺部のうち３つの周辺部または全ての周辺部に電極パッドが形成されている場合についても同様に実施できる。   In addition, although the case where the electrode pad is formed only in a pair of opposing peripheral portions among the four peripheral portions on the upper surface of the semiconductor element is described here, of course, of the four peripheral portions on the upper surface of the semiconductor element. The same can be applied to the case where electrode pads are formed in three peripheral portions or all peripheral portions.

また、図４にはキャピラリを傾斜させる機構として１軸の揺動機構を示したが、半導体素子の上面の４つの周辺部のうち３つの周辺部または全ての周辺部に電極パッドが形成されている場合には、同様の機構を方向を変えてさらに設けて軸数を増やしてよいし、ホーンとキャピラリとを全方向に傾斜可能なボールジョイントでつなぎ、傾き方向と角度を制御するようにしてもよい。キャピラリを傾斜させる機構は、第１、第２ボンド時にキャピラリの上部が障害物から遠ざかるようにキャピラリの傾斜方向を変更できればよく、図４に示す機構に限るものではない。   FIG. 4 shows a uniaxial swing mechanism as a mechanism for tilting the capillary. However, electrode pads are formed on three or all peripheral portions of the four peripheral portions on the upper surface of the semiconductor element. In this case, the number of axes may be increased by changing the direction of the same mechanism to increase the number of axes, and the horn and capillary are connected by a ball joint that can be tilted in all directions, and the tilt direction and angle are controlled. Also good. The mechanism for tilting the capillary is not limited to the mechanism shown in FIG. 4 as long as the tilt direction of the capillary can be changed so that the upper part of the capillary moves away from the obstacle during the first and second bonds.

なお、上記した実施の形態１、２では、下部の基本形状が円錐形のキャピラリを用いたが、より先端を細くしたボトルネック型のキャピラリを用いてもよい。また、セラミックパッケージを用いた半導体装置を例に説明したが、セラミックパッケージに限らず、他のパッケージを用いた半導体装置であってもよい。また、キャピラリと干渉する可能性のある障害物として、半導体素子上に直接貼り付けられたカバーガラスとセラミックパッケージの側壁を例に説明したが、無論、障害物はこれに限るものではない。   In Embodiments 1 and 2 described above, a capillary having a conical bottom shape is used, but a bottleneck capillary with a narrower tip may be used. Moreover, although the semiconductor device using the ceramic package has been described as an example, the semiconductor device is not limited to the ceramic package, and may be a semiconductor device using another package. In addition, as an obstacle that may interfere with the capillary, the cover glass directly attached on the semiconductor element and the side wall of the ceramic package have been described as examples. However, the obstacle is not limited to this.

本発明にかかるワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置は、半導体素子の電極パッド近傍に障害物が存在する場合であっても、その障害物とキャピラリとの干渉を起こさずに、障害物と第１ボンディング位置との間の距離を縮めることができ、半導体素子の小型化、並びに半導体装置の小型化を図ることができ、ＣＣＤチップやＣＭＯＳチップを実装したパッケージの製造に有用である。   In the wire bonding method and the wire bonding apparatus according to the present invention, even when an obstacle exists near the electrode pad of the semiconductor element, the obstacle and the first bonding are not caused without causing interference between the obstacle and the capillary. The distance to the position can be reduced, the semiconductor element can be downsized, and the semiconductor device can be downsized, which is useful for manufacturing a package mounted with a CCD chip or a CMOS chip.

本発明の実施の形態１におけるワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図The perspective view of the head part of the wire bonding apparatus in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１におけるワイヤボンディング工程の工程断面図Process sectional drawing of the wire bonding process in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における第２ボンドを説明するための図The figure for demonstrating the 2nd bond in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２におけるワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図The perspective view of the head part of the wire bonding apparatus in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２におけるワイヤボンディング工程の工程断面図Process sectional drawing of the wire bonding process in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態１および２並びに従来の半導体装置のワイヤボンディング工程前の斜視図First and second embodiments of the present invention and a perspective view of a conventional semiconductor device before a wire bonding step 本発明の実施の形態１および２並びに従来の半導体装置のワイヤボンディング工程前の断面図1 and 2 of the present invention and a cross-sectional view of a conventional semiconductor device before a wire bonding step 従来のワイヤボンディング装置のヘッド部分の斜視図A perspective view of a head portion of a conventional wire bonding apparatus 従来のワイヤボンディング工程の工程断面図Cross-sectional view of conventional wire bonding process

符号の説明Explanation of symbols

１１ 半導体装置
１２ セラミックパッケージ
１３ 側壁
１４ 段部
１５ ダイパッド
１６ リード
１７ 外部端子
１８ 接着ペースト
１９ 半導体素子
２０ 電極パッド
２１ カバーガラス
２２ 接着剤
２３ キャピラリ
２３ａ キャピラリの上部
２３ｂ キャピラリの下部
２４ ホーン
２５ ねじ
２６ ワイヤ
２７ ワイヤクランパ
２８ トーチ電極
２９ イニシャルボール
３１ キャピラリ
３１ａ キャピラリの上部
３１ｂ キャピラリの下部
３１ｃ 切り欠き面
３２ ホーン
３３ モータの回転軸
３４ ねじ
３５ 軸受
３６ モータの回転子
３７ モータの固定子
３８ 磁気型センサ
３９ 突出部
４０ 中心軸
４１ 押圧部材
４２ ねじりばね
５１ ホーン
５２ モータ
５３ モータの駆動軸
５４ 原動歯車
５５ 揺動体
５６ ねじ
５７ 中心軸
５８ 揺動歯車
５９ 歯板
６０ ガイド枠
６１ ねじりばね
６２ 係止ピン
６３ 係止ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Semiconductor device 12 Ceramic package 13 Side wall 14 Step part 15 Die pad 16 Lead 17 External terminal 18 Adhesive paste 19 Semiconductor element 20 Electrode pad 21 Cover glass 22 Adhesive 23 Capillary 23a Capillary upper part 23b Capillary lower part 24 Horn 25 Screw 26 Wire 27 Wire clamper 28 Torch electrode 29 Initial ball 31 Capillary 31a Upper part of capillary 31b Lower part of capillary 31c Notch surface 32 Horn 33 Motor rotating shaft 34 Screw 35 Bearing 36 Motor rotor 37 Motor stator 38 Magnetic sensor 39 Protruding part 40 Central shaft 41 Press member 42 Torsion spring 51 Horn 52 Motor 53 Motor drive shaft 54 Driving gear 55 Oscillating body 56 Screw 57 Central axis 58 Oscillating gear 59 Tooth plate 60 Guide frame 61 Torsion spring 62 Locking pin 63 Locking pin

Claims (9)

第１ボンドに際し、第１ボンディング位置の近傍に存在する第１の障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、第１ボンディング面に対して、前記第１の障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持することを特徴とするワイヤボンディング方法。   In the first bond, the side surface of the capillary facing the end surface of the first obstacle existing in the vicinity of the first bonding position corresponds to the shape of the end surface of the first obstacle with respect to the first bonding surface. A wire bonding method characterized by supporting a capillary so as to have a predetermined angle. 第１ボンドに際し、側部の一部が除去されたキャピラリのその除去された部分の面が前記第１の障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させるか、または、キャピラリの上部が前記第１の障害物から遠ざかるようにキャピラリを傾斜させて、キャピラリの側面が前記第１ボンディング面に対して所定の角度となるようにすることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。   At the time of the first bond, the capillary is rotated so that the surface of the removed part of the capillary from which a part of the side part is removed faces the end face of the first obstacle, or the upper part of the capillary is 2. The wire bonding method according to claim 1, wherein the capillary is inclined so as to move away from the first obstacle so that the side surface of the capillary is at a predetermined angle with respect to the first bonding surface. 請求項２記載のワイヤボンディング方法であって、さらに、第２ボンドに際し、第２ボンディング位置の近傍に存在する第２の障害物の端面に対向するキャピラリの側面が、第２ボンディング面に対して、前記第２の障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるようにキャピラリを支持することを特徴とするワイヤボンディング方法。   3. The wire bonding method according to claim 2, wherein, in the second bonding, the side surface of the capillary facing the end surface of the second obstacle existing in the vicinity of the second bonding position is in contact with the second bonding surface. A wire bonding method characterized in that the capillary is supported at a predetermined angle corresponding to the shape of the end face of the second obstacle. 第２ボンドに際し、側部の一部が除去されたキャピラリのその除去された部分の面が前記第２の障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させるか、または、キャピラリの上部が前記第２の障害物から遠ざかるようにキャピラリを傾斜させて、キャピラリの側面が前記第２ボンディング面に対して所定の角度となるようにすることを特徴とする請求項３記載のワイヤボンディング方法。   At the time of the second bond, the capillary is rotated so that the surface of the removed part of the capillary from which a part of the side part is removed faces the end surface of the second obstacle, or the upper part of the capillary is 4. The wire bonding method according to claim 3, wherein the capillary is inclined so as to move away from the second obstacle so that the side surface of the capillary is at a predetermined angle with respect to the second bonding surface. キャピラリと、前記キャピラリに超音波振動を伝えるホーンと、ボンディング位置の近傍に存在する障害物の端面に対向する前記キャピラリの側面が、ボンディング面に対して、前記障害物の端面の形状に応じた所定の角度となるように前記キャピラリを支持する機構と、を備えることを特徴とするワイヤボンディング装置。   The capillary, the horn that transmits ultrasonic vibration to the capillary, and the side surface of the capillary that faces the end face of the obstacle that exists in the vicinity of the bonding position correspond to the shape of the end face of the obstacle with respect to the bonding surface. And a mechanism for supporting the capillary so as to have a predetermined angle. 前記キャピラリはその側部の一部が除去された形状を有し、前記キャピラリを支持する機構として、前記キャピラリの除去された部分の面が前記障害物の端面に対向するようにキャピラリを回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項５記載のワイヤボンディング装置。   The capillary has a shape in which a part of the side is removed, and as a mechanism for supporting the capillary, the capillary is rotated so that the surface of the removed part of the capillary faces the end face of the obstacle. The wire bonding apparatus according to claim 5, further comprising a rotation mechanism. 前記回転機構は、前記ホーンに固定されたモータの固定子と、一端に前記キャピラリの取り付け部が設けられて前記固定子に対して回転するモータの回転子と、前記回転子の回転位相を検出する位相検出手段と、を備えることを特徴とする請求項６記載のワイヤボンディング装置。   The rotation mechanism is configured to detect a stator of a motor fixed to the horn, a rotor of a motor that is provided with an attachment portion of the capillary at one end and rotates with respect to the stator, and a rotation phase of the rotor. The wire bonding apparatus according to claim 6, further comprising: a phase detection unit that performs the operation. 前記キャピラリを支持する機構として、前記キャピラリの上部が前記障害物から遠ざかるように前記キャピラリを傾斜させる傾斜機構を備えることを特徴とする請求項５記載のワイヤボンディング装置。   The wire bonding apparatus according to claim 5, further comprising a tilting mechanism that tilts the capillary so that an upper part of the capillary moves away from the obstacle. 前記傾斜機構は、モータと、前記モータの駆動軸に固定された第１歯車と、一端に前記キャピラリの取り付け部が設けられた揺動体と、前記揺動体に固定された第２歯車と、前記第１歯車および前記第２歯車に嵌合するとともに、前記ホーンの一部に摺動自在に係合する歯板と、を備えることを特徴とする請求項８記載のワイヤボンディング装置。   The tilt mechanism includes a motor, a first gear fixed to a drive shaft of the motor, an oscillating body provided with an attachment portion of the capillary at one end, a second gear fixed to the oscillating body, The wire bonding apparatus according to claim 8, further comprising: a tooth plate that is fitted to the first gear and the second gear and is slidably engaged with a part of the horn.
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