DE102005001434A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wedge-Wedge Drahtverbindung - Google Patents

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Michael Waterloo Mayer
Heinrich Berchtold
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Unaxis International Trading AG
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Abstract

Ein Ball-Wire Bonder kann für die Herstellung einer Wedge-Wedge Drahtverbindung zwischen ersten und zweiten Anschlusspunkten (10.1, 10.2, ..., 11.1, 11.2, ...) benützt werden, wenn das Abreißen des Drahts nach der Herstellung der zweiten Wedgeverbindung so erfolgt, dass das aus der Kapillare herausragende Drahtstück in Richtung der nächsten zu erstellenden Drahtverbindung zeigt. Es werden folgende Schritte durchgeführt, um die Wedge-Wedge Drahtverbindung (10.1, 10.2, ...) durch Abreißen des Drahts (5) fertigzustellen und das aus der Kapillare (4) herausragende Drahtstück für die Herstellung der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung (10.1, 10.2, ...) vorzubereiten:
- Berechnung eines in einer horizontalen Ebene liegenden zweidimensionalen Vektors v, der vom gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem ersten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbinddung zum gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem zweiten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung zeigt, und
- nach dem Befestigen des Drahts (5) auf dem zweiten Anschlusspunkt Bewegen der Kapillare (4) entlang eines Fahrwegs (13), der in einer durch den Vektor v und die Vertikale aufgespannten Ebene liegt, wobei der Draht (5) beim Erreichen des Endes des Fahrwegs (13) abreißt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Wedge-Wedge Drahtverbindung mit einem in der Fachwelt als Ball-Wire Bonder bekannten Wire Bonder der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
  • Ein Wire Bonder ist eine Maschine, mit der Halbleiterchips nach deren Montage auf einem Substrat verdrahtet werden. In der Fachwelt werden zwei Typen von Wire Bondern unterschieden, die als Ball-Wedge Wire Bonder, abgekürzt als Ball-Wire Bonder, und Wedge-Wedge-Wire Bonder, abgekürzt als Wedge-Wire Bonder, bezeichnet werden.
  • Der Ball-Wire Bonder weist eine Kapillare auf, die an der Spitze eines Horns eingespannt ist. Die Kapillare dient zum Befestigen des Drahts auf einem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und auf einem Anschlusspunkt des Substrats sowie zur Drahtführung zwischen den beiden Anschlusspunkten. Bei der Herstellung der Drahtverbindung zwischen dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und dem Anschlusspunkt des Substrats wird das aus der Kapillare ragende Drahtende zunächst zu einer Kugel (engl. ball) geschmolzen. Anschliessend wird die Drahtkugel auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips mittels Druck und Ultraschall befestigt. Dabei wird das Horn von einem Ultraschallgeber mit Ultraschall beaufschlagt. Diesen Prozess nennt man Ball-bonden. Dann wird der Draht auf die benötigte Drahtlänge durchgezogen, zu einer Drahtbrücke geformt und auf dem Anschlusspunkt des Substrats verschweisst. Diesen letzten Prozessteil nennt man Wedge-bonden. Nach dem Befestigen des Drahts auf dem Anschlusspunkt des Substrats wird der Draht abgerissen und der nächste Bondzyklus kann beginnen.
  • Der Wedge-Wire Bonder weist ein Drahtführungs- und Befestigungswerkzeug auf, das ebenfalls dazu dient, den Draht auf einem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und auf einem zugehörigen Anschlusspunkt des Substrats zu befestigen. Bei der Herstellung der Drahtverbindung zwischen dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips und dem Anschlusspunkt des Substrats wird das vom Drahtführungs- und Befestigungswerkzeug bereitgestellte Drahtende mittels Druck und Ultraschall auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips befestigt. Dann wird der Draht auf die benötigte Drahtlänge durchgezogen, zu einer Drahtbrücke geformt und auf dem Anschlusspunkt des Substrats verschweisst. Beide Teilprozesse nennt man Wedge-bonden. Nach dem Befestigen des Drahts auf dem Anschlusspunkt des Substrats wird der Draht abgerissen oder abgeschnitten und der nächste Bondzyklus kann beginnen. Als Wedge-Wedge Verbindung kann man generell eine Drahtverbindung bezeichnen, bei der auf beide Anschlusspunkte jeweils das aus der Kapillare herausragende Drahtstück, ohne dass es vorgängig zu einer Kugel geschmolzen wird, mittels Druck und Ultraschall, in der Regel bei erhöhter Temperatur, auf den entsprechenden Anschlusspunkt gebondet wird.
    •
  • Der Bondkopf eines Wedge-Wire Bonders unterscheidet sich beträchtlich vom Bondkopf eines Ball-Wire Bonders, weil beim Wedge-Wedge Bondprozess das auf dem ersten Anschlusspunkt zu befestigende Drahtende immer in Richtung der zu erstellenden Drahtverbindung verlaufen muss. Bei einem Wedge-Wire Bonder muss das Horn, an dessen Spitze das Drahtführungs- und Befestigungswerkzeug befestigt ist, deshalb um eine vertikale Achse drehbar angeordnet sein. Der Bondkopf des Wedge-Wire Bonders muss dem Drahtführungs- und Befestigungswerkzeug Bewegungen mit insgesamt fünf Freiheitsgraden ermöglichen, während der Bondkopf eines Ball-Wire Bonder der Kapillare nur Bewegungen mit insgesamt drei Freiheitsgraden ermöglichen muss.
  • Die Erfindung benutzt die Erkenntnis, dass auch ein Ball-Wire Bonder für die Herstellung einer Wedge-Wedge Drahtverbindung benützt werden kann, wenn das Abreissen des Drahts nach der Herstellung der zweiten Wedgeverbindung so erfolgt, dass das aus der Kapillare herausragende Drahtstück in Richtung der nächsten zu erstellenden Drahtverbindung zeigt.
  • Erfindungsgemäss wird deshalb vorgeschlagen, einen Ball-Wire Bonder derart zu programmieren, dass jeweils nach der Befestigung des Drahts auf dem zweiten Anschlusspunkt folgende Schritte durchgeführt werden, um die aktuelle Wedge-Wedge Drahtverbindung durch Abreissen des Drahts fertigzustellen und das aus der Kapillare herausragende Drahtstück für die Herstellung der nächsten Wedge-Wedge Drahtverbindung vorberechnung eines in einer horizontalen Ebene liegenden zweidimensionalen Vektors v, der
    • – vom gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare auf dem ersten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung zum gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare auf dem zweiten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung zeigt, und
    • – nach dem Befestigen des Drahts auf dem zweiten Anschlusspunkt Bewegen der Kapillare entlang eines Fahrwegs, der in einer durch den Vektor v und die Vertikale aufgespannten Ebene liegt. Beim Befestigen des Drahts auf dem zweiten Anschlusspunkt wird wie üblich eine Sollbruchstelle erzeugt, an der der Draht beim Erreichen des Endes des Fahrwegs ab reissen soll.
  • Der Fahrweg der Kapillare setzt sich grundsätzlich aus vier aufeinanderfolgenden Fahrbewegungen zusammen:
    • a) Anheben der Kapillare um eine vorbestimmte Distanz Δz1;
    • b) Bewegen der Kapillare in horizontaler Richtung um eine vorbestimmte Distanz Δw1 in der durch den Vektor v definierten Richtung;
    • c) Absenken der Kapillare um eine vorbestimmte Distanz Δz2; und
    • d) Bewegen der Kapillare in horizontaler Richtung um eine vorbestimmte Distanz Δw2 in der durch den Vektor v definierten Richtung. Die Distanz Δw2 ist so bemessen, dass der Draht abreisst.
  • Die Bewegungen der Kapillare in den Schritten a, b und c erfolgen bei offener Drahtklammer und dienen dazu, den Draht in Richtung des Vektors v auszurichten, bevor der Draht abgerissen wird. Der letzte Schritt d erfolgt bei geschlossener Drahtklammer, damit der Draht abreisst. Der Draht reisst an der Sollbruchstelle ab, so dass nun aus der Kapillare ein Stück Draht herausragt, das in Richtung des Vektors v gerichtet ist.
  • Die Bewegungen der Kapillare in den Schritten a, b und c sind horizontale bzw. vertikale Bewegungen. Diese Bewegungen können auch einander überlagert werden, um abrupte Stopps und damit einhergehende Schwingungen der Kapillare zu vermeiden, mit dem Vorteil, dass die Fahrzeit der Kapillare kürzer wird.
  • Wie oben bereits erwähnt, weist der Bondkopf des Ball-Wire Bonders eine Kapillare auf, die den Draht führt, und ermöglicht der Kapillare Bewegungen mit drei Freiheitsgraden, nämlich Bewegungen in x-, y- und z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems. Verschiedene Bondköpfe, die diese Anforderungen erfüllen, sich aber in ihrer Konstruktion grundlegend unterscheiden, sind beispielsweise bekannt aus den Patenten EP 317787 , US 5330089 oder US 6460751 .
  • Das Grundprinzip der Erfindung lässt sich auch für Anwendungen benutzen, bei denen die Drahtverbindung hergestellt wird, indem der Draht zuerst auf dem Substrat und dann auf dem Halbleiterchip befestigt wird. Bei diesen Anwendungen ist es vielfach erforderlich, die auf dem Halbleiterchip zwischen dem Draht und dem Halbleiterchip entstehende Verbindung durch zusätzliches Drahtmaterial zu verstärken, das vorgängig auf dem Halbleiterchip aufgebracht werden muss. Dies erfolgt, in dem zuerst eine Ball-Verbindung auf dem Anschluss punkt des Halbleiterchips aufgebracht wird und der Draht ohne Bildung der Drahtverbindung sogleich abgerissen wird. Die hergestellte Ball-Verbindung wird in der Fachwelt als "Bump" oder "Ball-Bump" bezeichnet. Anschliessend wird eine Ball-Wedge Drahtverbindung hergestellt, indem das aus der Kapillare herausragende Drahtstück zu einer Kugel geschmolzen und auf dem Anschlusspunkt des Substrats befestigt, dann die benötigte Drahtlänge ausgezogen, dabei die Drahtbrücke geformt und der Draht auf dem Bump als Wedgeverbindung befestigt wird. Eine solche Drahtverbindung ist dadurch charakterisiert, dass sie an beiden Enden einen "Ball" bzw. "Bump" aufweist. Dieses Verfahren ist in der Fachwelt als Ball-Bump-Reverse-Loop Verfahren bekannt. Die Erfindung vereinfacht die Herstellung von Drahtverbindungen bei derartigen Anwendungen, indem sie es ermöglicht, den aus der Kapillare herausragenden Draht zuerst auf dem auf dem Halbleiterchip aufgebrachten Bump als Wedgeverbindung zu befestigen, dann die benötigte Drahtlänge auszuziehen, dabei gleichzeitig die Drahtbrücke zu formen und den Draht auf dem Anschlusspunkt des Substrats als Wedgeverbindung zu befestigen. Dabei werden zwei Vorgehensweisen unterschieden.
  • Bei der ersten Vorgehensweise werden zunächst alle Anschlusspunkte auf dem Halbleiterchip auf an sich bekannte Weise mit einem Bump versehen. Anschliessend werden die Drahtbrücken zwischen dem Halbleiterchip und dem Substrat als Wedge-Wedge Verbindungen hergestellt, so wie es oben beschrieben ist.
  • Bei der zweiten Vorgehensweise wird eine Drahtverbindung nach der andern von Anfang bis Ende komplett hergestellt. Die Herstellung einer solchen Drahtverbindung ist charakterisiert durch die folgenden Schritte:
    • – Schmelzen des aus der Kapillare herausragenden Drahtstücks zu einer Kugel ("ball-Bildung"),
    • – Berechnen eines in einer horizontalen Ebene liegenden zweidimensionalen Vektors v, der vom gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips zum gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare auf dem Anschlusspunkt des Substrats zeigt,
    • – Bilden eines Bumps durch – Befestigen der Kugel auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips, und – Bewegen der Kapillare entlang eines Fahrwegs, der in einer durch den Vektor v und die Vertikale aufgespannten Ebene liegt, wobei der Draht am Ende des Fahrwegs abgerissen ist. Der Fahrweg setzt sich auch hier aus den beim ersten Beispiel beschriebenen Fahrbewegungen a bis d zusammen. Auf dem Anschlusspunkt des Halbleiterchips ist nun der Bump befestigt und das aus der Kapillare herausragende Drahtstück zeigt in Richtung der zu erstellenden Drahtverbindung.
    • – Bewegen der Kapillare zurück über den soeben hergestellten Bump,
    • – Befestigen des aus der Kapillare herausragenden Drahtstücks auf dem Bump, wobei eine Wedge Verbindungen entsteht,
    • – Ausziehen des Drahts auf die benötigte Drahtlänge, wobei der Draht wie üblich zu einer Drahtbrücke geformt wird, und Befestigen des Drahts als Wedgeverbindung auf dem Anschlusspunkt des Substrats.
  • Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Einbezug der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch einen Ball-Wire Bonder,
  • 2 schematisch und in Aufsicht ein Substrat mit mehreren Halbleiterchips,
  • 3 einen Ausschnitt aus der 2,
  • 4A–E aufeinanderfolgende Momentaufnahmen, die das Abreissen des Drahts und die Bildung des Drahtendes in der für die nächste Wedge-Verbindung erforderlichen Form illustrieren, und
  • 5A–E verschiedene Fahrwege der Kapillare,
  • 6 eine fertiggestellte Drahtverbindung, und
  • 7A–F verschiedene Fahrwege der Kapillare für die Herstellung der in der 6 gezeigten Drahtverbindung.
  • Die 1 zeigt schematisch und in seitlicher Ansicht die für das Verständnis der Erfindung nötigen Teile eines Ball-Wire Bonders. Der Ball-Wire Bonder umfasst einen mittels zweier Antriebe in einer horizontalen xy-Ebene 1 beweglichen Bondkopf 2 mit einem Horn 3, an dessen Spitze eine Kapillare 4 eingespannt ist. Die Kapillare 4 weist eine Längsbohrung auf, durch die der Draht 5 zugeführt wird. Das Horn 3 ist mittels eines dritten Antriebs um eine horizontale Achse 6 drehbar. Die drei Antriebe ermöglichen somit eine Bewegung der Spitze der Kapillare 4 von einem Ort A zu einem beliebigen Ort B. Aus dieser Konstruktion ergibt sich, dass die Zahl n der Freiheitsgrade der Kapillare 4 insgesamt n = 3 beträgt. Am Bondkopf 2 ist zudem eine Elektrode 12 befestigt, mit deren Hilfe es möglich ist, das aus der Kapillare herausragende Drahtstück zu einer Kugel zu schmelzen. Nähere Angaben über solche Elektroden können beispielsweise den europäischen Patentanmeldungen EP 1375047 und EP 1382412 entnommen werden.
  • Die 2 zeigt schematisch und in Aufsicht ein Substrat 7 mit mehreren auf dem Substrat 7 montierten Halbleiterchips 8. Das Substrat 7 kann ebenfalls ein Halbleiterchip sein. Jeder Halbleiterchip 8 weist eine vorbestimmte Anzahl von Anschlusspunkten 9.1, 9.2, etc. auf, die über je eine Drahtverbindung 10.1, 10.2, etc. mit einem zugehörigen Anschlusspunkt 11.1, 11.2, etc. auf dem Substrat 7 elektrisch zu verbinden sind.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand der 3 und 4A bis 4E im Detail näher erläutert. Die 3 zeigt den in der 2 mit einer gestrichelten Linie umrandeten Ausschnitt. Die in der 3 auf der linken Seite dargestellte Drahtverbindung 10.1 ist so weit hergestellt, als dass mit der Kapillare 4 des Ball-Wire Bonders eine vom ersten Anschlusspunkt 9.1 auf dem Halbleiterchip 8 zum zugehörigen zweiten Anschlusspunkt 11.1 auf dem Substrat 7 verlaufende Drahtschlaufe hergestellt wurde, deren Enden mit den beiden Anschlusspunkten 9.1 und 11.1 verschweisst sind. Der aus der Kapillare 4 austretende Draht 5 ist aber noch nicht von der Drahtverbindung 10.1 getrennt worden. Als nächstes ist die Drahtverbindung 10.2 zwischen den beiden Anschlusspunkten 9.2 und 11.2 herzustellen. Es werden deshalb die beiden in der horizontalen xy-Ebene liegenden Komponenten vx und vy eines Vektors v = (vx, vy, vz) bestimmt, der vom ersten Anschlusspunkt 9.2 zum zweiten Anschlusspunkt 11.2 zeigt: Der Vektor v verbindet die gewünschten Auftreffpunkte der Kapillare 4 auf dem jeweiligen Anschlusspunkt 9.2 bzw. 11.2. Die beiden Anschlusspunkte 9.2 und 11.2 befinden sich in der Regel auf einer unterschiedlichen z-Höhe, die z-Komponente vz des Vektors v interessiert nicht. Die beiden Komponenten vx und vy bezeichnen also einen in der horizontalen xy-Ebene 1 liegenden zweidimensionalen Vektor v1. Wenn die Koordinaten des gewünschten Auftreffpunkts der Kapillare 4 auf dem ersten Anschlusspunkt 9.2 mit (x1, y1, z1) und die Koordinaten des gewünschten Auftreffpunkts der Kapillare 4 auf dem zweiten Anschlusspunkt 11.2 mit (x2, y2, z2) bezeichnet werden, dann ergibt sich der Vektor v1 zu v1 = (x2 – x1, y2 – y1). Ebenfalls dargestellt ist ein vom Anschlusspunkt 11.1 der aktuellen, noch nicht fertig gestellten Drahtverbindung 10.1 ausgehender Vektor v2. Der Vektor v2 verläuft parallel zum Vektor v1 und illustriert die Fahrtrichtung in der horizontalen xy-Ebene 1, den die Kapillare 4 bei den nachfolgend erläuterten Schritten zurücklegt.
  • Die 4A bis 4E zeigen den zweiten Anschlusspunkt 11.1, den Draht 5 und die Kapillare 4 in aufeinanderfolgenden Momentaufnahmen, die das Abtrennen des Drahts 5 von der Drahtverbindung 10.1 illustrieren. Das Abtrennen des Drahts 5 erfolgt so, dass das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtende nach dem Abreissen parallel zum Vektor v1 bzw. v2 verläuft. Die Figuren illustrieren einen Vertikalschnitt in einer parallel zum Vektor v2 verlaufenden vertikalen Ebene. Ein Pfeil symbolisiert die Fahrtrichtung der Kapillare 4.
  • Die 4A zeigt den Zustand unmittelbar nach dem Befestigen des Drahts 5 auf dem zweiten Anschlusspunkt 11.1. Es werden nun die folgenden Schritte durchgeführt:
    • – Die Kapillare 4 wird um eine vorbestimmte Distanz Δz1 angehoben. Dieser Zustand ist in der 4B gezeigt.
    • – Die Kapillare 4 wird in horizontaler Richtung um eine vorbestimmte Distanz Δw1 entlang der durch den Vektor v2 definierten Richtung bewegt. Dieser Zustand ist in der 4C gezeigt.
    • – Die Kapillare 4 wird um eine vorbestimmte Distanz Δz2 abgesenkt. Dieser Zustand ist in der 4D gezeigt. Die Distanz Δz2 ist in der Regel kleiner als die Distanz Δz1, so dass der Draht 5 bei der nachfolgenden Fahrbewegung der Kapillare 4 nicht oder nur wenig auf dem Halbleiterchip 8 reibt.
    • – Die Kapillare 4 wird wieder in horizontaler Richtung um eine vorbestimmte Distanz Δw2 in der durch den Vektor v2 definierten Richtung bewegt. Die Distanz Δw2 ist so gross bemessen, dass der Draht 5 abreisst. Die 4E zeigt den Zustand nach dem Abreissen des Drahts 5.
  • Die Bewegung der Kapillare 4 in horizontaler Richtung um die Distanz Δw1 und das anschliessende Absenken der Kapillare 4 um die Distanz Δz2 bewirken, dass das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtende in horizontaler Richtung von der Kapillarenspitze weg ragt. Die Fahrtrichtung in Richtung des Vektors v1 bewirkt, dass das Drahtende die Richtung der nachfolgend herzustellenden Drahtverbindung einnimmt.
  • Diese Verfahrensschritte zum Abreissen des Drahts 5 bewirken, dass das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtende parallel zum Vektor v1 verläuft. Die Kapillare 4 wird nun zum ersten Anschlusspunkt 9.2 der nächsten herzustellenden Drahtverbindung 10.2 bewegt und der Draht 5 auf dem Anschlusspunkt 9.2 befestigt. Die Befestigung des Drahts 5 erfolgt, indem die Kapillare 4 mit einer vorbestimmten Bondkraft und mit Ultraschall beaufschlagt wird. Da das Drahtende vorgängig nicht zu einer Kugel geformt worden ist, ist die zwischen dem Draht 5 und dem Anschlusspunkt 9.2 entstandene Verbindung eine Wedge-Verbindung. Der Draht wird nun in üblicher Weise auf die benötigte Länge ausgezogen, zu einer Drahtbrücke geformt und auf dem zweiten Anschlusspunkt 11.2 befestigt. Gleichzeitig oder anschliessend wird der Vektor v1 für die nächste herzustellende Drahtverbindung 10.3 berechnet und der Draht gemäss den oben beschriebenen Verfahrensschritten abgerissen.
  • Beim Fertigstellen der letzten Drahtverbindung zwischen einem Halbleiterchip und dem Substrat wird der Vektor v bestimmt für die erste herzustellende Drahtverbindung zwischen dem nächsten Halbleiterchip und dem Substrat. Die Halbleiterchips können somit alle problemlos mit Wedge-Wedge-Verbindungen verdrahtet werden.
  • Das einzige Problem besteht darin, dass bei der Produktionsaufnahme das aus der Kapillare herausragende Drahtende nicht in die Richtung des der ersten zu produzierenden Drahtverbindung entsprechenden Vektors v1 zeigt. Dieses Problem kann gelöst werden, indem entweder bei dieser Drahtverbindung das Drahtende zu einer Kugel geformt wird und der Draht als Ball-Verbindung befestigt wird oder indem der Draht an einer geeigneten Stelle auf dem Substrat befestigt wird, der Vektor v1 für die erste herzustellende Drahtverbindung berechnet und der Draht entsprechend den erfindungsgemässen Verfahrensschritten abgerissen wird. Das aus der Kapillare herausragende Drahtende zeigt nun in Richtung des Vektors v1 und auch die erste Drahtverbindung kann als Wedge-Wedge-Verbindung hergestellt werden.
  • Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Bildung der Drahtkugel entfällt, was insgesamt zu einer kürzeren Zykluszeit führt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Schlaufenhöhe der hergestellten Wedge-Wedge-Verbindungen geringer ist als bei Ball-Wedge-Verbindungen.
  • Die 5A zeigt den Fahrweg 13, den die Kapillare 4 (4A) nach dem Befestigen des Drahts 5 auf dem zweiten Anschlusspunkt 11.1 bis zum Abreissen des Drahts 5 in der durch den Vektor v1 und die Vertikale, d.h. die z-Richtung, aufgespannten Ebene gemäss dem oben anhand der 4A bis 4E erläuterten Verfahren zurückgelegt hat. Dieser Fahrweg setzt sich aus zwei vertikalen und zwei horizontalen Bewegungen zusammen, deren Distanzen mit Δz1, Δw1, Δz2 und Δw2 bezeichnet sind. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auch mit etwas modifizierten Fahrbewegungen der Kapillare 4 durchführen, die insbesondere dahingehend optimiert sind, abrupte Stopps während der Fahrbewegung zu eliminieren. Vier Beispiele sind in den 5B bis 5E dargestellt. Beim Beispiel der 5B wird die Bewegung in horizontaler Richtung um die Distanz Δw1 dem Anheben der Kapillare 4 um die Distanz Δz1 und dem Absenken der Kapillare 4 um die Distanz Δz2 überlagert: der Fahrweg 13 der Kapillare 4 ist sägezahnartig. Beim Beispiel der 5C wird das Absenken der Kapillare 4 um die Distanz Δz2 der Bewegung in horizontaler Richtung um die Distanz Δw1 überlagert: der Fahrweg 13 der Kapillare 4 verläuft teilweise entlang eines Bogens. Des weiteren ist es möglich, die verbliebenen Eckpunkte im Fahrweg 13 durch bogenförmige Abschnitte zu glätten, um das bei abrupten Stopps der Kapillare 4 unvermeidliche Auftreten von Schwingungen der Kapillare 4 so weit als möglich zu verhindern und damit eine kürzere Zykluszeit zu erreichen. Die derart modifizierten Fahrwege 13 der in den 5B und 5C dargestellten Beispiele sind in den 5D und 5E dargestellt. Spätestens wenn die Kapillare 4 den Fahrweg 13 vollständig zurückgelegt hat, reisst der Draht 5 von der Drahtverbindung 10.1 (2) ab.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Anwendung, bei der die in der 2 dargestellten Drahtverbindungen 10.1, 10.2, etc. zwischen den Anschlusspunkten 9.1, 9.2, etc. auf dem Halbleiterchip 8 und den Anschlusspunkten 11.1, 11.2, etc. auf dem Substrat 7 durch zusätzliches, auf den Anschlusspunkten 9.1, 9.2, etc. des Halbleiterchips 8 aufgebrachtes Drahtmaterial in der Form eines "Bumps" verstärkt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Drahtverbindung nach der andern hergestellt, indem zuerst auf dem Anschlusspunkt auf dem Halbleiterchip 8 ein "Bump", genauer ein sogenannter "Ball Bump", aufgebracht wird, dann die Kapillare 4 in Richtung der zu erstellenden Drahtverbindung bewegt wird, bis der Draht 5 abreisst, dann die Kapillare 4 zurückbewegt wird über den Bump und dann eine Wedge-Wedge Drahtverbindung vom Bump zum Anschlusspunkt auf dem Substrat 7 hergestellt wird. Die Herstellung der in der 6 dargestellten Drahtverbindung 10.2 wird nun im Detail anhand der 7A bis 7F erläutert, die einen Vertikalschnitt in einer in Richtung der Drahtverbindung 10.2 ausgerichteten vertikalen Ebene, d.h. einer vom Vektor v1 und der Vertikalen aufgespannten Ebene, zeigen. Die 7A bis 7F zeigen auch den Zustand – offen oder geschlossen – einer Drahtklammer 14. Eine feststehende Referenzachse 17 dient dazu, die jeweilige horizontale Position der Kapillare 4 in Richtung des Vektors v1 zu verdeutlichen.
  • Die 7A zeigt den Zustand, nach dem das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtstück zu einer Kugel geschmolzen und auf dem ersten Anschlusspunkt 9.2 des Halbleiterchips 8 befestigt worden ist und bevor der Draht 5 abgerissen wird. Die geschmolzene Kugel wird beim Befestigen. flach gedrückt. Der Draht 5 ist noch mit der flach gedrückten Kugel 15 verbunden, aber bereits mit einer Sollbruchstelle 16 vorgeformt, an der der Draht 5 abgerissen werden soll. Die Kapillare 4 wird nun angehoben auf die sogenannte Tailhöhe, so dass das nach dem später erfolgenden Abreissen des Drahts 5 aus der Kapillare 4 herausragende Drahtstück, der sogenannte "Tail", die benötigte Länge aufweist. Dieser Zustand ist in der 7B gezeigt. Die Kapillare 4 wird nun, bevorzugt entlang eines um die Sollbruchstelle 16 zentrierten Kreisbogens, gleichzeitig seitwärts und abwärts bewegt, wobei die horizontale Komponente dieser Fahrbewegung in Richtung der zu erstellenden Drahtverbindung 10.2 zeigt. Die von der Kapillare 4 zurückgelegte Bahnkurve ist mit dem Bezugszeichen 18 dargestellt. Diese Richtung ist definiert durch die Verbindungslinie zwischen dem gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare 4 auf dem ersten Anschlusspunkt 9.2 und dem zweiten Anschlusspunkt 11.2. Diese Verbindungslinie entspricht der in der 2 als Vektor v1 dargestellten Drahtverbindung 10.2. Wenn die Bewegung entlang eines um die Sollbruchstelle 16 zentrierten Kreisbogens erfolgt, bleibt die Sollbruchstelle 16 unbelastet und der Draht 5 reisst noch nicht ab. Dieser Zustand ist in der 7C gezeigt. Nun wird die Drahtklammer 14 geschlossen und die Kapillare 4, vorzugsweise entlang einer die Sollbruchstelle 16 und die Öffnung der Kapillare 4 verbindenden Linie, weiter weg vom ersten Anschlusspunkt 9.1 bewegt. Da die Drahtklammer 14 geschlossen ist, reisst der Draht 5 ab, und zwar an der Sollbruchstelle 16. Die Bildung des "Ball Bump" ist nun abgeschlossen und das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtstück in Richtung der zu erstellenden Drahtverbindung 10.1 ausgerichtet. Dieser Zustand ist in der 7D gezeigt. Die Kapillare 4 wird nun über den "Ball Bump" zurückbewegt (7E) und abgesenkt (7F) und das aus der Kapillare 4 herausragende Drahtstück mittels Druck und Ultraschall auf dem "Ball Bump" befestigt. Anschliessend wird die Drahtverbindung 10.2 in herkömmlicher Weise fertig gestellt, indem der Draht 5 auf die benötigte Länge ausgezogen, wie üblich zu einer Drahtbrücke geformt und auf dem zweiten Anschlusspunkt mit einer Wedgeverbindung befestigt wird.
  • Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind:
    • – Die Loophöhe H (6) ist kleiner als bei einer Ball-Wedge Drahtverbindung.
    • – Die Wedge-Wedge Drahtverbindung kann ohne sogenannte Reverse-Bewegungen hergestellt werden, die bei einer Ball-Wedge Drahtverbindung erforderlich sind, um die Drahtbrücke vorzuformen, damit die Drahtverbindung die gewünschten Knicks aufweist. Dadurch reduziert sich der Platzbedarf für die Anschlusspunkte 9.1, 9.2, etc. was insbesondere bei "stacked die" Anwendungen den Vorteil bietet, dass der minimale Abstand A zwischen dem Anschlusspunkt 9.1 und einem daneben angeordneten weiteren Halbleiterchip 19 kleiner sein kann als wenn eine vom Anschlusspunkt 9.1, 9.2, etc. ausgehende Ball-Verbindung hergestellt werden muss.
    • – Die für einen Bondzyklus benötigte Zeit ist geringer als beim Ball-Bump-Reverse-Loop Verfahren, da pro Drahtverbindung der Draht nur einmal und nicht zweimal zu einer Kugel geschmolzen werden muss.

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung von Wedge-Wedge Drahtverbindungen (10.1, 10.2, ...) zwischen jeweils einem ersten Anschlusspunkt (9.1, 9.2, ...) und einem zweiten Anschlusspunkt (11.1, 11.2, ...) mittels eines Wire Bonders, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (5) von einer Kapillare (4) geführt wird, die an einem mit Ultraschall beaufschlagbaren Horn (3) befestigt ist, wobei ein Bondkopf (2) durch insgesamt drei Freiheitsgrade charakterisierte Bewegungen des Horns (3) ermöglicht, und dass folgende Schritte durchgeführt werden, um die Wedge-Wedge Drahtverbindung (10.1, 10.2, ...) durch Abreissen des Drahts (5) fertig zu stellen und das aus der Kapillare (4) herausragende Drahtstück für die Herstellung der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung (10.1, 10.2, ...) vorzubereiten: – Berechnung eines in einer horizontalen Ebene liegenden zweidimensionalen Vektors v, der vom gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem ersten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung zum gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem zweiten Anschlusspunkt der nächsten herzustellenden Wedge-Wedge Drahtverbindung zeigt, und – nach dem Befestigen des Drahts (5) auf dem zweiten Anschlusspunkt Bewegen der Kapillare (4) entlang eines Fahrwegs (13), der in einer durch den Vektor v und die Vertikale aufgespannten Ebene liegt.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Drahtverbindung (10.1, 10.2, ...) zwischen einem ersten Anschlusspunkt (9.1, 9.2, ...) und einem zweiten Anschlusspunkt (11.1, 11.2, ...) mittels eines Wire Bonders, wobei der Draht (5) von einer Kapillare (4) geführt wird, die an einem mit Ultraschall beaufschlagbaren Horn (3) befestigt ist, und wobei ein Bondkopf (2) durch insgesamt drei Freiheitsgrade charakterisierte Bewegungen des Horns (3) ermöglicht, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Schmelzen des aus der Kapillare (4) herausragenden Drahtstücks zu einer Kugel, – Berechnen eines in einer horizontalen Ebene liegenden zweidimensionalen Vektors v, der vom gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem ersten Anschlusspunkt (9.1, 9.2, ...) zum gewünschten Auftreffpunkt der Kapillare (4) auf dem zweiten Anschlusspunkt (11.1, 11.2, ...) zeigt, – Bilden eines Bumps auf dem ersten Anschlusspunkt (9.1, 9.2, ...) durch – Befestigen der Kugel auf dem ersten Anschlusspunkt (9.1, 9.2, ...), und – Bewegen der Kapillare (4) entlang eines Fahrwegs, der in einer durch den Vektor v und die Vertikale aufgespannten Ebene liegt, um den Draht in Richtung des Vektors v auszurichten und dann abzureissen, – Bewegen der Kapillare (4) zurück über den soeben hergestellten Bump, – Befestigen des aus der Kapillare (4) herausragenden Drahtstücks auf dem Bump, – Ausziehen des Drahts auf die benötigte Drahtlänge und Befestigen des Drahts auf dem zweiten Anschlusspunkt (11.1, 11.2, ...).
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