DE69623294T2 - Drahtverbindungen, -abtrennen und formen von drahtverbindungskugeln - Google Patents

Drahtverbindungen, -abtrennen und formen von drahtverbindungskugeln

Info

Publication number
DE69623294T2
DE69623294T2 DE69623294T DE69623294T DE69623294T2 DE 69623294 T2 DE69623294 T2 DE 69623294T2 DE 69623294 T DE69623294 T DE 69623294T DE 69623294 T DE69623294 T DE 69623294T DE 69623294 T2 DE69623294 T2 DE 69623294T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wire
electrode
light
capillary
spark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69623294T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69623294D1 (de
Inventor
N. Eldridge
L. Mathieu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FormFactor Inc
Original Assignee
FormFactor Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/452,255 external-priority patent/US6336269B1/en
Priority claimed from US08/533,584 external-priority patent/US5772451A/en
Priority claimed from US08/554,902 external-priority patent/US5974662A/en
Priority claimed from PCT/US1995/014909 external-priority patent/WO1996017378A1/en
Priority claimed from US08/558,332 external-priority patent/US5829128A/en
Priority claimed from US08/573,945 external-priority patent/US5601740A/en
Application filed by FormFactor Inc filed Critical FormFactor Inc
Publication of DE69623294D1 publication Critical patent/DE69623294D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69623294T2 publication Critical patent/DE69623294T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/06—Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067—Starting the arc
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4007—Surface contacts, e.g. bumps
    • H05K3/4015—Surface contacts, e.g. bumps using auxiliary conductive elements, e.g. pieces of metal foil, metallic spheres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07314—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card the body of the probe being perpendicular to test object, e.g. bed of nails or probe with bump contacts on a rigid support
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/073—Multiple probes
    • G01R1/07307—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card
    • G01R1/07357—Multiple probes with individual probe elements, e.g. needles, cantilever beams or bump contacts, fixed in relation to each other, e.g. bed of nails fixture or probe card with flexible bodies, e.g. buckling beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
    • H01L21/4853—Connection or disconnection of other leads to or from a metallisation, e.g. pins, wires, bumps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4885—Wire-like parts or pins
    • H01L21/4889—Connection or disconnection of other leads to or from wire-like parts, e.g. wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/71—Means for bonding not being attached to, or not being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/72—Detachable connecting means consisting of mechanical auxiliary parts connecting the device, e.g. pressure contacts using springs or clips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0652—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next and on each other, i.e. mixed assemblies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/325—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor
    • H05K3/326—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by abutting or pinching, i.e. without alloying process; mechanical auxiliary parts therefor the printed circuit having integral resilient or deformable parts, e.g. tabs or parts of flexible circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00—Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/02—Heating or cooling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture or maintenance of measuring instruments, e.g. of probe tips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134—Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/786—Means for supplying the connector to be connected in the bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/818—Bonding techniques
    • H01L2224/81801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/851—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector the connector being supplied to the parts to be connected in the bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/0651—Wire or wire-like electrical connections from device to substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06527—Special adaptation of electrical connections, e.g. rewiring, engineering changes, pressure contacts, layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06572—Auxiliary carrier between devices, the carrier having an electrical connection structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01039—Yttrium [Y]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1532—Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141—One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/1031—Surface mounted metallic connector elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10227—Other objects, e.g. metallic pieces
    • H05K2201/1031—Surface mounted metallic connector elements
    • H05K2201/10318—Surface mounted metallic pins
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10742—Details of leads
    • H05K2201/1075—Shape details
    • H05K2201/10757—Bent leads
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10742—Details of leads
    • H05K2201/1075—Shape details
    • H05K2201/10878—Means for retention of a lead in a hole
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3421—Leaded components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/36—Assembling printed circuits with other printed circuits
    • H05K3/368—Assembling printed circuits with other printed circuits parallel to each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

    Die Erfindung betrifft die Herstellung von
  • Zwischenverbindungen zwischen elektronischen Bauelementen, insbesondere mikroelektronischen Bauelementen und insbesondere das Drahtbonden.
  • Elektronische Bauelemente, insbesondere mikroelektronische Bauelemente wie z. B. Halbleiterbauelemente (Chips) weisen häufig eine Vielzahl von Anschlüssen (auch als Bondkontaktstellen, Elektroden, oder leitende Flächen bezeichnet) auf. Um solche Bauelemente zu einem brauchbaren System (oder Teilsystem) zusammenzusetzen, muß eine Anzahl von einzelnen Bauelementen elektrisch miteinander und/oder mit anderen Bauelementen verbunden werden, typischerweise durch Zwischenschalten einer Leiterplatte (oder Schaltungsplatte) (PCB, PWB) oder eines Substrats.
  • Halbleiterbauelemente sind typischerweise innerhalb eines Halbleiterbausteins mit einer Vielzahl von externen Verbindungspunkten in Form von Stiften, Kontaktstellen, Zuleitungen, Lötkugeln und dergleichen angeordnet. Viele Arten von Halbleiterbausteinen sind bekannt und Verfahren zum Verbinden des Halbleiterbauelements innerhalb des Bausteins umfassen Drahtbonden, Automatikbandbonden (TAB) und dergleichen. In einigen Fällen wird ein Halbleiterbauelement mit erhabenen Kontakthöckern versehen und wird durch Flip-Chip-Verfahren mit einem anderen elektronischen Bauelement verbunden. Die vorliegende Patentanmeldung behandelt hauptsächlich die Herstellung von Drahtbondverbindungen zwischen zwei elektronischen Bauelementen.
  • Aufgrund seiner überlegenen leitenden und nicht-korrosiven Eigenschaften ist Gold ein "Material der Wahl" zur Herstellung von elektrischen Verbindungen zwischen elektronischen Bauelementen. Es ist beispielsweise gut bekannt, eine Vielzahl von Drahtbondverbindungen zwischen leitenden Kontaktstellen auf einem Halbleiterchip und inneren Enden von Anschlußkammzinken herzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet vorteilhafterweise eine Drahtbondanlage, in der im allgemeinen Draht (z. B. Golddraht) von einer Spule durch eine Kapillare (auch als "Bondkopf" bezeichnet) zugeführt wird und an ein Substrat (z. B. ein elektronisches Bauelement) gebondet wird. Im allgemeinen ist die Art des Bondkopfs durch die Art der durch diesen herzustellenden Bondverbindung festgelegt. Wenn der Bondkopf zur Herstellung einer Bondkugel dient, ist er im allgemeinen eine "Kapillare". Wenn der Bondkopf zur Herstellung eines Bondkeils dient, ist er im allgemeinen ein "Keil", wobei diese Begriffe auf dem Fachgebiet anerkannte Bedeutungen aufweisen. Um die Dinge zu vereinfachen, wird nachstehend im großen und ganzen der Begriff "Kapillare" verwendet, um einen Bondkopf anzugeben, der sich zur Herstellung von entweder Bondkugeln oder Bondkeilen eignet, wobei während des Bondens Wärmeenergie und/oder Druck aufgebracht wird.
  • Um eine herkömmliche Drahtbondschleife auszubilden, drückt die Kapillare nach unten auf einen Anschluß eines ersten elektronischen Bauelements, wobei ein freies Ende eines Drahts an diesen gebondet wird, bewegt sich dann hinüber (d. h. aufwärts, hinüber und abwärts) zu einem Anschluß eines weiteren elektronischen Bauelements, wobei der Draht an diesen gebondet wird. Dann wird der Draht zur Vorbereitung auf die Herstellung einer weiteren Drahtbondverbindung getrennt. Nach dem Trennen und vor der Herstellung einer weiteren Drahtbondverbindung ist es wichtig, eine Kugel (verbreiterter Bereich, im allgemeinen in der Form einer Kugel) am freien Ende des Drahts, das von der Kapillare vorsteht, auszubilden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, einen Funken (eine elektrische Entladung) zwischen einer Elektrode und dem freien Ende des Drahts vorzusehen, der das freie Ende des Drahts zu einer Kugelform schmilzt. Ein Mißlingen, eine Kugel am freien Ende des Drahts wirksam zu erzeugen, führt zu einem Mißlingen, eine anschließende Drahtbondverbindung zu bewirken. In automatischen Drahtbondeinrichtungen kann eine gesamte Produktionslinie infolge des Mißlingens, eine Kugel am Ende des Drahts zu erzeugen, abgeschaltet werden. Verschiedene Mechanismen zum Feststellen, ob eine Kugel erfolgreich am Ende des Drahts erzeugt wurde, sind bekannt.
  • Die folgenden US-Patente (angeführt, wenn zutreffend, durch die Patentnummer, ersten genannten Erfinder, Monat/Jahr der Ausgabe, und US-Klasse/Unterklasse) werden für Hintergrundzwecke angeführt.
  • (a) US-Patent Nr. 5 110 032 (Akiyama, et al.; 5/92; USCL 228/102) mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR WIRE BONDING, offenbart einen Draht (13), der von einer Drahtspule (12) über eine Kapillare (10) zugeführt wird. (In diesem Patent ist der Draht 13 isoliert.) Eine Steuereinheit (20) ist gezeigt, die eine CPU (Prozessor) und eine Speichereinheit (Speicher für Softwarebefehle) umfaßt. Die Steuereinheit übt eine Steuerung über die Bewegung der Kapillare und über eine Entladungsleistungsschaltung (18) aus, die in Verbindung mit einer Entladungselektrode (17) verwendet wird, um den Draht mit einer Entladungsspannung zu trennen.
  • (b) US-Patent Nr. 3 460 238 (Christy, et al.; 8/69; USCL 227/111) mit dem Titel WIRE SEVERING IN WIRE BONDING MACHINES richtet sich auf ein Verfahren, bei dem der Drahttrennvorgang in einem Drahtbonder die Bewegung der Bondnadel (oder "Kapillare", wie hierin verwendet) mit einem Haltedruck umfaßt, der ausreicht, um an dem Draht durch Reibung anzugreifen, und unzureichend ist, um den Draht von der Bondfläche weg zu verformen.
  • (c) US-Patent Nr. 5 095 187 (Gliga; 3/92; USCL 219/68) mit dem Titel WEAKENING WIRE SUPPLIED THROUGH A WIRE BONDER offenbart Drahtbondverfahren, bei denen ein Draht an einen Kontakt (Anschluß) an einem elektronischen Bauelement durch Aufbringen von einem oder einer Kombination von Wärme, Druck und Vibration gebondet wird. Dieses Patent erörtert das Schwächen oder Trennen des Drahts durch lokalisiertes Aufbringen von Wärme, und wie der Trennvorgang zu einem verbreiterten Teil des getrennten Endes des Drahts führen kann. Die Trennwärme kann auf den Draht durch eine Elektrode aufgebracht werden, wobei ein elektrisches Feld dazu veranlaßt werden kann, sich von dieser zum Draht zu erstrecken, so daß ein Bogen zwischen der Elektrode und dem Draht erzeugt wird. Dieses Patent beschreibt ein Trenn verfahren, bei dem ein erster Teil des Bogens eine erste Polarität zum Schwächen des Drahts aufweist, und ein zweiter Teil des Bogens eine entgegengesetzte Polarität zum Steuern der Verteilung von geladenen Teilchen, die vom Draht emittiert werden, aufweist.
  • (d) US-Patent Nr. 4 955 523 (Carlomagno, et al.; 9/90; USCL 228/179) mit dem Titel INTERCOMNECTION OF ELECTRONIC COMPONENTS offenbart ein Verfahren zum Verbinden von elektronischen Bauelementen, wobei Verbindungsdrähte an Kontakte an einem ersten Bauelement (wie z. B. einem Halbleiterchip (1)) ohne die Verwendung eines anderen Materials als der Materialien der Kontakte und der Drähte gebondet werden. Die Drähte werden dann auf eine gewünschte Länge zwischen zwei und zwanzig Mal des Drahtdurchmessers (2d und 20d) getrennt und an Kontakte an einem zweiten Bauelement (21) durch ein leitendes Material wie z. B. Lötmittel gebondet. Die Drähte werden, wenn sie einmal an das erste Bauelement gebondet sind, auf ihrer gewünschten Länge (durch den Bondkopf (9) eines Drahtbonders) über eine Öffnung (13) in der Seitenwand des Bondkopfs getrennt. Dazu wird eine Elektrode (51) in die Öffnung (13) eingeführt. Wie in diesem Patent gezeigt, werden die Enden der frei stehenden Drähte (7) in Becken (27) mit leitendem Material wie z. B. Lötmittel in Aussparungen des zweiten Bauelements eingeführt. Siehe auch US-Patent Nr. 5 189 507 (Carlomagno, et al.; 2/93; USCL 257/777), auch mit dem Titel INTERCONNECTION OF ELECTRONIC COMPONENTS.
  • In JP-A-3022446 ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Kugel durch die Verwendung einer elektrischen Entladung an einem Ende eines Drahtbonddrahts offenbart, wobei Ultraviolettlicht zum Stabilisieren der Bogen/Plasma- Erzeugung verwendet wird.
  • Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Drahtbonden bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, verbesserte Verfahren zum Trennen von Bonddrähten und zum Ausbilden von Kugeln an den Enden von Bonddrähten bereitzustellen.
  • Gemäß der Erfindung werden Prozesse zum Trennen von Drähten und/oder zum Ausbilden von Kugeln an den Enden von Drähten unter Verwendung von elektronischen Abflamm- (EFO) Verfahren durch die Bereitstellung von Licht während der Prozesse verbessert. Vorzugsweise ist das Licht Ultraviolettlicht.
  • Das Licht beleuchtet zumindest das Kathodenelement des Abflammsystems, das in Abhängigkeit von der "Polarität" des Systems entweder eine EFO-Elektrode oder der Draht sein kann.
  • Das Licht wird auf das Kathodenelement des Systems nach den Ansprüchen 1 und 4 fokussiert.
  • Das Licht kann eine höhere Photonenenergie aufweisen als die Oberfläche (z. B. Kathode), die beleuchtet wird ("direkte" Photoemission), oder kann eine niedrigere Photonenenergie aufweisen als die Oberfläche, die beleuchtet wird ("feldgestützte" Photoemission).
  • Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung derselben ersichtlich.
  • Es wird im einzelnen auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung Bezug genommen, von welcher Beispiele in den zugehörigen Zeichnungen dargestellt sind.
  • Fig. 1 ist eine teilweise schematische, teilweise perspektivische Ansicht eines Drahtbonders und eines Bonddrahts, dessen freies Ende an ein Substrat (elektronisches Bauelement) gebondet wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1A ist ein Zeitsteuerdiagramm, das ein Prinzip der Funktionsweise der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Fig. 2A ist eine Seitenansicht eines Drahtbondkopfs (Kapillare), der über ein Substrat angehoben ist, mit einer Elektrode zum Durchführen eines elektronischen Abflamm- (EFO) Trennens des Drahts gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2B ist eine Seitenansicht eines Drahtbondkopfs (Kapillare), der über ein Substrat angehoben ist, nachdem der Draht durch das Verfahren von Fig. 2A getrennt wurde, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2C ist eine Seitenansicht eines Drahtbondkopfs (Kapillare), der über ein Substrat angehoben ist, nachdem der Draht durch ein alternatives (zu Fig. 2B) Verfahren getrennt wurde, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2D ist eine Seitenansicht eines Drahtbondkopfs (Kapillare), der über ein Substrat angehoben ist, nachdem der Draht durch ein alternatives (zu Fig. 2B und 2C) Verfahren getrennt wurde, gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
    • AUSBILDEN UND FORMEN DES DRAHTSCHAFTS
  • Fig. 1 stellt einen Drahtbonder 100 dar, der ein freies Ende 102a eines Drahts 102 an einen Anschluß 104 auf einer Oberfläche 106a eines elektronischen Bauelements 106 gebondet hat.
  • Der Drahtbonder umfaßt einen Tisch oder eine Aufspannvorrichtung (nicht dargestellt), eine Kapillare 110, einen Positioniermechanismus (POSN) 112, der wirksam über eine Kopplung 114 mit der Kapillare 110 verbunden ist, eine elektronische Abflamm- (EFO) Schaltung 116, eine EFO- Elektrode 118, typischerweise (z. B. für kombiniertes Thermokompressions- und Ultraschall-Drahtbonden) einen Ultraschallwandler (ULTR) 120 und einen Steuermechanismus (STEUERUNG) 122, der eine Steuerung über die vorstehend erwähnten Komponenten ausübt. Der Draht 102 wird von einer Zuführungsspule 124 geliefert und rückt durch eine Öffnung in der Kapillare 110 vor. Um das freie Ende 102a des Drahts an einen Anschluß 104 eines elektronischen Bauelements 106 zu bonden, wird die Kapillare 110 nach unten bewegt (wie gesehen, in gestrichelten Linien dargestellt), um das freie Ende 102a des Drahts 102 an den Anschluß 104 (z. B. durch Thermokompression) zu bonden.
  • Sobald das freie Ende (102a) des Drahts (102) an das elektronische Bauelement (106) gebondet wurde, wird die Kapillare (110) von der Oberfläche des elektronischen Bauelements im allgemeinen nach oben (in einer z-Achsen- Richtung) bewegt, und das elektronische Bauelement, das typischerweise an einem x-y-Tisch (nicht dargestellt) montiert ist, wird in die x- und y-Richtungen bewegt. Dies verleiht eine relative Bewegung zwischen der Kapillare und dem elektronischen Bauelement, die nachstehend im großen und ganzen als Kapillare, die in drei Achsen (x-Achse, y- Achse, z-Achse) bewegt wird, beschrieben wird. Wenn sich die Kapillare (110) bewegt, "hängt" der Draht (102) aus dem Ende der Kapillare (110).
  • Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, daß ein Drahtbonder mit mehreren Freiheitsgraden im Bonderkopf (einschließlich der Kapillare) in Verbindung mit einem stationären Bauelementtisch verwendet werden kann, um die gewünschte Bewegung in drei Achsen zu erzielen.
    • TRENNEN DES DRAHTS
  • Sobald das freie Ende (102a) des Drahts (102) an das elektronische Bauelement (106) gebondet ist und eine Drahtbondschleife ausgebildet ist, wie vorstehend erwähnt, kann der Draht getrennt werden, wobei ein neues freies Ende des Drahts belassen wird, das sich vom Ende der Kapillare 110 erstreckt. Sobald der Draht getrennt ist, ist es erwünscht, eine Kugel am neuen freien Ende desselben auszubilden. Dies wird typischerweise durch Verursachen eines Funkens zwischen der EFO-Elektrode 118 und dem neuen freien Ende des Drahts durchgeführt.
  • In den Figuren, die folgen, wird das Trennen eines Drahts, der an einem Ende gebondet wurde, nur als Beispiel erörtert. Der Nutzen eines solchen frei stehenden Drahtschafts wird in der HAUPTAKTE genauer erörtert.
  • Es sollte selbstverständlich sein, daß die vorliegende Erfindung auf irgendeinen Drahtbonvorgang anwendbar ist, der ein EFO zum Trennen eines Drahts und/oder zum Ausbilden einer Kugel am neuen freien Ende eines Drahts, der sich aus der Kapillare erstreckt, beinhaltet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung stabilisiert die Bereitstellung einer Photoemission an der EFO-Elektrode (Kathode) die Bogen/Plasma-Erzeugung und erzeugt ein zuverlässigeres und voraussagbareres Verhalten des Draht Schneidens (Trennens). Dieses Verfahren kann in Verbindung mit negativem EFO oder mit positivem EFO verwendet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erzeugt die Bereitstellung einer Photoemission an der EFO-Elektrode eine überlegene Kugelausbildung am Ende eines getrennten Drahts.
  • Wie in Fig. 1 gezeigt, richtet eine Lichtquelle 130 Licht auf einen Ort, an dem der Draht 102 getrennt werden soll, wie z. B. unmittelbar unterhalb der Spitze der Kapillare 110. Das Licht ist als durch eine Linse 132 fokussiert dargestellt. Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, daß das Licht über ein faseroptisches Kabel befördert wird, dem eine Linse zugeordnet sein kann. Eine beliebige geeignete Optik (z. B. Linsen, Spiegel, Faseroptik) kann im Lichtweg angeordnet sein.
  • Die Elektrode 118 kann entweder als Anode oder als Kathode wirken, in welchem Fall der Draht als Kathode bzw. als Anode wirken würde. Vorzugsweise wird das Licht auf das Element (Elektrode oder Draht) fokussiert, das als Kathodenelement des resultierenden Kathoden/Anoden-(Zwei- Element-)"Funkenabstands" wirkt.
  • Vorzugsweise ist das Licht von der Quelle 130 Ultraviolett- (UV) Licht mit einer Wellenlänge von 184 nm, aber die Verbesserung zum Trennen und/oder zur Kugelausbildung der vorliegenden Erfindung kann mit anderen Lichtwellenlängen erzielt werden, wie z. B. 254 nm, die für die Elektronenemission von der Kathode (des Funkenabstands) geeignet ist.
  • Die UV-Lichtquelle kann eine Quecksilberlampe oder irgendeine geeignete Lichtquelle sein, die andere Frequenzen (Wellenlängen) von Licht aussendet, das auf den Bereich gerichtet werden kann, in dem die Trennung und/oder Kugelausbildung stattfinden soll.
  • Die EFO-Elektrode kann an irgendeiner geeigneten Stelle in der Nähe zur Spitze der Kapillare angeordnet werden, einschließlich an dieser montiert (und von dieser beabstandet) werden oder durch einen geeigneten Positionierungsmechanismus (z. B. eine Magnetspule) zu einer geeigneten Zeit während des Prozesses in Position gebracht werden. Die EFO-Elektrode kann auf gleicher Höhe mit, leicht oberhalb oder leicht unterhalb (unter) der Spitze der Kapillare liegen. Das Anordnen der EFO-Elektrode leicht oberhalb der Spitze (untere Ende) der Kapillare ist zum Ausbilden einer Kugel am Ende des Zuführungsdrahts, der sich aus der Kapillare erstreckt, etwas bevorzugt.
  • Wie in den Fig. 2A und 2B (Lichtquelle 130 der Erläuterungsklarheit halber weggelassen) genauer gezeigt, wird ein Draht 202 (vergleiche 102), der an einen Anschluß. 212 (vergleiche 105) an einem elektronischen Bauelement 208 (vergleiche 106) gebondet wurde, durch einen Funken (nicht dargestellt) getrennt, der von einer Elektrode 232 (vergleiche 118) erzeugt wird, die benachbart zu (z. B. unmittelbar unterhalb) der Kapillare 204 (vergleiche 110) angeordnet ist. Dies führt zum Trennen des Drahts 202 in zwei Teile: (a) einen unteren Drahtschaftteil 230, der an das elektronische Bauelement gebondet ist, und (b) einen oberen Zuführungsteil 231, der sich von der Spule (nicht dargestellt, siehe 124 in Fig. 1) durch die Kapillare 204 erstreckt und der ein "neues" Zuführungsende aufweist.
  • Wie in Fig. 2B dargestellt, führt dies zur Ausbildung einer Kugel (Bereich mit vergrößertem Durchmesser) 234 am oberen (wie gesehen) Ende des bereits gebondeten und getrennten Drahtsegments 230, und führt zur Ausbildung einer ähnlichen Kugel 236 am neuen Zuführungsende des Zuführungsdrahts 231. Diese Kugeln 234 und 236 sind aus den folgenden Gründen wichtig:
  • (a) gegebenenfalls sieht die Kugel 234 ein "Profil" für die Spitze des Drahtschafts 230 vor, das zur Herstellung einer Druckverbindung mit einem elektronischen Bauelement mit der Spitze des Drahtschafts 230 vorteilhaft ist (in der in der HAUPTAKTE beschriebenen Weise); und
  • (b) die Kugel 236 ist sehr geeignet (z. B. erforderlich) zur Herstellung einer anschließenden Bondverbindung zwischen dem freien Ende des Zuführungsdrahts 231 und einem weiteren Anschluß des elektronischen Bauelements (oder einem Anschluß eines weiteren elektronischen Bauelements).
  • Die Ausbildung einer Kugel (236) auf der Zuführungsseite einer Draht Zuführung von einer Kapillare (siehe (b) unmittelbar vorstehend) ist nicht nur für das anschließende Bonden des Drahts wesentlich, sondern stellt ein Hauptproblem für den Durchsatz dar. Beim herkömmlichen Drahtbonden soll der Prozeß häufig in einer sehr automatischen Weise ablaufen. Es ist bekannt, festzustellen, ob eine solche Kugel erfolgreich ausgebildet wurde, bevor eine anschließende Bondverbindung hergestellt wird, und ein Mißlingen, daß eine solche Kugel am Ende des Zuführungsdrahts vorhanden ist, schaltet den Prozeß ab - was einen menschlichen Eingriff erfordert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung verbessert die Verwendung der Photoemission in Verbindung mit der elektronischen Abflammtrennung des Drahts die Kugelausbildung und die Kugelgrößenverteilung, und es wurde festgestellt, daß sie die Häufigkeit von fehlenden Kugeln verringert. Eine solche photogestützte Funkentrennung des Drahts ist im Zusammenhang mit irgendeinem (universellen) Drahtbondvorgang vorteilhaft und kann in Verbindung mit verschiedenen EFO-Schaltungsmodifikationen verwendet werden, wie z. B. Ablaufenlassen des Prozesses unter niedrigeren Spitzenspannungsbedingungen.
  • Von einem technischen Standpunkt verwendet das Verfahren der vorliegenden Erfindung im allgemeinen entweder eine "direkte" (bevorzugt) oder "feldgestützte" Photoemission, um den Durchschlag (Bogentrennung des Drahts) stabiler zu machen und gegebenenfalls die Schnitthöhe (z-Achsen- Koordinate) des Schnitts steuerbarer zu machen. Die Vorteile dieses letzteren Merkmals, die Schnitthöhe des Drahts genau steuern zu können, wird in der HAUPTAKTE genauer erörtert.
  • Im allgemeinen findet eine "direkte" Photoemission statt, wenn die Energie des einfallenden Lichts (d. h. der Photonen) größer ist als die Arbeitsfunktion der Oberfläche, die beleuchtet wird, und eine "feldgestützte" Photoemission findet statt, wenn die Arbeitsfunktion der Oberfläche, die beleuchtet ist, größer ist als die Energie des einfallenden Lichts.
  • Wie vorstehend erwähnt, kann das Licht (130, in den Fig. 2A-2D nicht dargestellt) auf einen Punkt am Draht 202 fokussiert werden, an dem es erwünscht ist, den Draht zu trennen. Dies wäre für einen Drahtbonder unter Verwendung von positivem EFO bevorzugt, wobei der Funke am Draht beginnt. Alternativ könnte das Licht einen Bereich anstrahlen, der die Elektrode 232 enthält. Dies wäre für einen Drahtbonder unter Verwendung von negativem EFO bevorzugt, wobei der Funke an der Elektrode 232 beginnt. In beiden Fällen unterstützt die Verwendung von Ultraviolettlicht den Lawinendurchschlag von Umgebungsgasbestandteilen und macht es "leichter", daß sich Elektronen von der Elektrode zum Draht (oder umgekehrt) bewegen. Im allgemeinen ist die Flutlichtbeleuchtung (z. B. im Zusammenhang mit negativem EFO) gewöhnlich selbstselektiv und kann zuverlässiger sein als eine fokussierte Beleuchtung (z. B. im Zusammenhang mit positivem EFO). Mit Flutlichtbeleuchtung "wählt" die scharfe Spitze der Elektrode den Punkt an der Elektrode, an dem eine Funkenauslösung stattfindet.
  • Beim herkömmlichen Kugelbonden mit kontinuierlicher Zufuhr wird ein Hochspannungsbogen (oder EFO) verwendet, um den Draht zwischen jedem Oberflächenbondereignis zu trennen. Die Drahtschneidphase des kontinuierlichen Kugelbondens wird gewöhnlich durch Abscheren des Drahts nach dem Ausbilden einer sekundären Oberflächenbondverbindung durchgeführt. Im allgemeinen ist die fertiggestellte Höhe des abgescherten Drahts nicht entscheidend, und somit ist die Fähigkeit des EFO, eine gleichmäßige Höhe in einem geschnittenen Draht zu erzeugen, nicht wichtig.
  • Im Gegensatz zu dieser Situation ist die Drahthöhengleichmäßigkeit von großer Bedeutung bei dem Prozeß der Erfindung zur Ausbildung eines elastischen Kontakts (frei stehendes Verbindungselement) mit kontinuierlicher Zufuhr, der in der HAUPTAKTE offenbart ist. Die Fähigkeit, mit der die Schneidhöhe des EFO- Funkenschnitts gesteuert werden kann, beeinflußt direkt die Qualität des Endergebnisses, da die Gleichmäßigkeit und Planarität einer Anordnung von Kontakten weitgehend eine Funktion dieser Fähigkeit ist (wenn vielmehr ein Funkenschnitt als mechanisches Abscheren oder Schneiden verwendet wird).
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Ultraviolettlicht verwendet, um die Drahtschneidgleichmäßigkeit und den Funkendurchschlag zu stabilisieren, wenn ein Hochspannungsbogen verwendet wird, um die Drähte zu trennen. Die Erzeugung eines Hochspannungsbogens in einem Gas zwischen zwei Elektroden ist ein Lawinenprozeß, bei dem eine immer weiter zunehmende Lawine von Elektronen immer mehr ionisierte Gasmoleküle erzeugt, bis ein Strom führendes Plasma zwischen der Anode und der Kathode der Entladung erzeugt wird. Normalerweise erfordert das Auslösen des Bogens, daß die Feldemission an der Kathodenelektrode eine kleine Anzahl von Elektronen liefert, um den Durchschlag auszulösen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ultraviolett- (UV) Lampe verwendet, um die Kathodenelektrode zu beleuchten, um die Erzeugung von Photoelektronen an dem Kathodenelement der EFO-Entladung zu stimulieren. Dies senkt das elektrische Schwellenfeld, das zur Emission erforderlich ist, unter Verwendung von UV- (Ultraviolett) Photonen mit ausreichender Energie (z. B. 3-5 eV (Elektronvolt)), um die Erzeugung von freien Elektronen an der Kathode (des Funkenabstands) unter Bedingungen eines angelegten starken Feldes zu stimulieren. Im allgemeinen sollte die Energie so begrenzt sein, daß sie unterhalb der Absorptionsgrenze für Luft oder für irgendwelche Leitmaterialien (wie z. B. faseroptische Kabel), die das Licht durchquert, liegt.
  • Die Rolle der Funkenabstandskathode kann entweder von der Schneidelektrode (negative EFO-Anordnung, bevorzugt) oder vom kontinuierlichen Zuführungsdraht (alternatives Ausführungsbeispiel des positiven EFO) gespielt werden. Entweder Flutlicht- oder fokussierte UV-Beleuchtung kann verwendet werden. Fokussierte Beleuchtung des Drahts für positives EFO lokalisiert den Elektronenemissionspunkt auf den Draht und hilft, durch Steuern des Punkts, an dem das Schneidplasma zuerst erzeugt wird, die Drahthöhe zu steuern. Die Flutlichtbeleuchtung wirkt auch als Stabilisator der Drahthöhe, da sie die Bogenerzeugung zwischen der Kathode und der Elektrode stabilisiert.
  • Es wird angenommen, daß die Verbesserung bei der Kugelausbildung aufgrund der Bereitstellung von Ultraviolettlicht während des elektronischen Abflammens dem folgenden zugeschrieben werden kann. Bei herkömmlichen Drahtbondern wird die Spannung an der Abflammelektrode (z. B. 232) durch eine Schaltung (z. B. 234) gesteuert. Die Spannung an der Elektrode wird erhöht (z. B. von Null) und fällt merklich während eines Zündintervalls (wobei der Funke mehr oder weniger als Kurzschlußkreis wirkt). Die Dauer des Zündintervalls wird durch einen Zeitgeber vom "Überwachungs"-Typ in der Steuerschaltung (z. B. 222) überwacht, und wenn sie eine vorbestimmte Dauer übersteigt (wie durch diesen festgelegt), kann gefolgert werden, daß keine Kugel ausgebildet wurde. Der Prozeß ist von Natur aus etwas unbestimmt und eine Vielzahl von "Versuchen" können als herkömmliche statistische (z. B. glockenförmige) Kurve mit einer Spitze und einer statistischen Variation von der Spitze graphisch dargestellt werden.
  • Fig. 1A stellt dieses Phänomen in einer sehr allgemeinen Weise dar, wobei die horizontale Achse die Zeit ist und die vertikale Achse die Spannung (oder der Strom) ist. Zu einem mit "t0" bezeichneten Zeitpunkt wird eine Spannung durch die EFO-Schaltung (116) an die EFO-Elektrode (118) angelegt, wie durch die Linie angegeben, die mit "ANGELEGTE SPANNUNG" bezeichnet ist. Ein mit "t1" bezeichneter Zeitpunkt stellt den Beginn des Funkens zwischen der Elektrode und dem Draht dar, und der Funkenstrom wird durch die mit "FUNKENSTROM" bezeichnete Linie dargestellt. Das Intervall "delta-t" zwischen t0 und t1 oder die Verzögerung des Beginns des Funkens ist der interessierende Bereich. Die Verwendung von Ultraviolettlicht in Verbindung mit der Funkenerzeugung gemäß der Erfindung verringert gewöhnlich delta-t und schmälert die Verteilung von delta-t-Werten, so daß. sie bestimmter sind.
  • Aus einer anderen Perspektive betrachtet wird im allgemeinen angenommen, daß die Bereitstellung von Ultraviolettlicht während dem EFO die Beginnzeit (delta-t) des Funkens erhöht, wodurch Vorkommnisse verringert werden, die das vorbestimmte Zeitintervall übersteigen, und die. Wahrscheinlichkeit einer Kugelbildung innerhalb des vorgeschriebenen Zeitintervalls erhöht wird. Die Bereitstellung von Ultraviolettlicht während des elektronischen Abflammens verkürzt daher nicht nur die Beginnzeit des Funkens, sondern verringert signifikant Zeitüberschreitungen, die auf ein Mißlingen, eine Kugel zu erzeugen, hindeuten.
  • Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem Trennen des Drahts unmittelbar unterhalb der Spitze der Kapillare unter Verwendung von elektronischen Abflamm- (EFO) Verfahren beschrieben wurde, liegt es sehr wohl innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, daß der Draht unter Verwendung anderer Apparaturen, wie z. B. durch mechanische Mittel, und an anderen Stellen, wie z. B. innerhalb der Kapillare, getrennt werden kann (siehe z. B. das vorstehend erwähnte US-Patent Nr. 4 955 523, wobei der Draht innerhalb der Kapillare (Bondkopf) getrennt wird). Wenn es jedoch erwünscht ist, eine Kugelform dem Ende des Drahtschafts zu verleihen, müßten zusätzliche Schritte (separate Kugelausbildung) durchgeführt werden.
    • Zwei-Schritt-Prozeß
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden das Draht schmelzen und die Kugelausbildung in zwei separaten, aufeinanderfolgenden Schritten (vielmehr als in einem Schritt kombiniert) durchgeführt. Drahtschafte werden zuerst durch eine erste EFO-Entladung geschmolzen (getrennt), dann werden an ihren Enden (Spitzen) durch eine zweite EFO-Entladung Kugeln ausgebildet. Im Zusammenhang mit dem Ausbilden von frei stehenden Drahtschaften führt dies zu einer engeren Drahthöhenverteilung, was bei der Sicherstellung einer Koplanarität der Spitzen einer Vielzahl von Drahtschaften wichtig ist, ein Merkmal der Erfindung, das nachstehend genauer erörtert wird.
  • Fig. 2C zeigt einen Drahtschaft, der durch einen Bogen von einer Elektrode 232 getrennt wurde, so daß er einen Schaftteil 230, der sich von einer Oberfläche eines Substrats 208 erstreckt, und einen Zuführungsteil 231 aufweist. In diesem Fall wird die Intensität des Bogens gesteuert (minimiert), so daß sie gerade ausreichend ist, um den Draht zu trennen, ohne zu verursachen, daß Kugeln mit signifikanter Größe (vergleiche 234 und 236 von Fig. 2B) ausgebildet werden. Kugeln, die zu den Kugeln 234 und 236, die in Fig. 2B gezeigt sind, vergleichbar sind, können in anschließenden Verarbeitungsschritten unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Verfahrens zum Ausbilden von Kugeln ausgebildet werden. Es liegt innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung, daß eine Kugel an der Spitze des Zuführungsteil- (z. B. 231) Drahts ausgebildet wird, ohne eine Kugel an der Spitze des Schaftteils (z. B. 230) des Drahts auszubilden.
  • Fig. 2D stellt ein Verfahren dar, das auf Situationen anwendbar ist, in denen eine Tendenz besteht, daß der Drahtschaft zurückspringt, wenn er getrennt wird, um die Ausbildung einer Kugel an der Spitze (Ende) des Zuführungsteils 231 des Drahts zu steuern. Vor der Erzeugung eines Funkens an der Elektrode 232 wird die Kapillare 204 ungefähr 0,1 mm (Millimeter) in der X- oder Y-Richtung bewegt. (Genauer wäre es das Substrat, das durch einen X-Y-Tisch bewegt wird.) Die EFO-Elektrode 232 ist vorzugsweise an der Kapillare 204 montiert und bewegt sich mit dieser. In dieser Figur sind die Kapillare und die EFO als nach links relativ zum Drahtschaftteil 230 des Drahts bewegt dargestellt. Diese seitliche Verlagerung der Kapillare/EFO bewirkt, daß der Drahtschaftteil 230 nach rechts (wie gesehen) schnappt, wenn der Draht getrennt wird. Dies hat eine Anzahl von signifikanten Vorteilen, einschließlich:
  • (a) durch Bewegen der Kapillare vor der Funkenerzeugung wird der Draht vorbelastet und wird "ins Gleichgewicht gebracht", damit er sich bei der geringsten Provokation (z. B. Funke) trennt. Dies ist analog zum straffen Strecken einer Saite vor dem Schneiden der Saite mit einem Messer.
  • (b) der Drahtschaftteil (230), der typischerweise den kürzesten Weg zur Erdung darstellt, was bewirkt, daß der Drahtschaftteil von der EFO-Elektrode (232) wegschnappt, unmittelbar nachdem der Draht getrennt wird, führt dazu, daß der Zuführungsteil (231) der kürzeste Weg zur Erdung ist. Im allgemeinen "sucht" der von der EFO-Elektrode bereitgestellte Funke den kürzesten Weg zur Erdung. In dieser Weise wird die Kugelausbildung an der Spitze des Zuführungsteils des Drahts zuverlässiger gesteuert.
  • Hinsichtlich des letzteren (b) bildet sich im allgemeinen, wenn das Substrat (an das der Bonddraht gebondet wird) geerdet ist, eine Kugel am frei stehenden Drahtschaft. Und wenn das Substrat isoliert ist (schwebendes Potential), würde sich die Kugel am Ende des Zuführungsteils des Drahts bilden.
  • Es gibt Fälle, und es kann in bestimmten Fällen bevorzugt sein, daß das Substrat 208 und der Drahtschaftteil 230, der an dieses gebondet ist, nicht mit der Erdung verbunden sind. In solchen Fällen ist der elektrische Widerstand (R1) des Zuführungsteils des Drahts typischerweise viel größer als der elektrische Widerstand (R2) des Drahtschafts (d. h. R1 > > R2). Nach dem Trennen des Drahts bildet der Funke gewöhnlich eine große Kugel am fernen Ende des Drahtschafts, das an das Substrat gebondet ist.
  • In Fällen, in denen der Drahtschaft keine Tendenz aufweist, zurückzuspringen, wenn er getrennt wird (entweder aufgrund der Form oder des Materials des Drahtschafts), können die. Kapillare und die EFO-Elektrode vor dem Auslösen der (des) die Kugel bildenden Funken(s) um irgendeinen geeigneten Abstand, wie z. B. 101,6 ± 50,8 um (4 ± 2 mils), in der X- oder Y-Richtung aus der "Ruhe"-Position bewegt werden. Die EFO kann einmal gezündet werden, um den Draht zu trennen, dann wieder gezündet werden, um eine Kugel auszubilden.
  • Wie vorstehend erwähnt, führt das Mißlingen, eine Kugel an der Spitze des Zuführungsteils des Drahts für das anschließende Bonden zu erzeugen, zu einem Abschalten des Prozesses. Ein feineres Problem besteht darin, daß Kugeln (z. B. 236) mit Zwischengröße, obwohl sie für das Einleiten des Bondens angemessen sind, zu einer unbestimmten z- Achsen-Steuerung über den Drahtbondprozeß führen können. Es wird nicht nur angenommen, daß eine Kugel am Ende des Zuführungsdrahts vorhanden ist, sondern es wird auch erwartet, daß sie eine bestimmte, reproduzierbare Größe aufweist. Die Verfahren der vorliegenden Erfindung (z. B. Ultraviolettlicht, Vorbelastung des Drahts) helfen nicht nur, die Kugelausbildung sicherzustellen, sondern stellen auch eine bessere Gleichmäßigkeit der Größe der während der Trennung des Drahts ausgebildeten Kugeln sicher.
  • Obwohl die Erfindung im einzelnen in den Zeichnungen und in der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, soll dieselbe im Charakter als erläuternd und nicht einschränkend betrachtet werden - wobei es selbstverständlich ist, daß nur bevorzugte Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurden. Zweifellos fallen einem üblichen Fachmann, den die vorliegende Erfindung am nächsten betrifft, viele weitere "Variationen" über die vorstehend dargelegten "Themen" ein, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Trennen von Drähten (102) und/oder zum Ausbilden von Kugeln (234, 236) an den Enden von Drähten (230, 231) unter Verwendung von Abflammverfahren durch Erzeugen eines Funkens zwischen einer Elektrode (118, 232) eines Drahtbonders und einem durch den Drahtbonder (100) zugeführten Draht, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Auslösen eines Funkens zwischen einer Elektrode (118, 232) und einem Draht (102, 202) eines Drahtbonders (100) zumindest entweder die Elektrode (118, 232) oder der Draht mit Licht (130) mit einer Eigenschaft, die die Erzeugung des Funkens verbessert, beleuchtet wird, und daß
das Licht auf zumindest entweder die Elektrode (118) oder den Draht (102) fokussiert wird (132).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht Ultraviolettlicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht eine Wellenlänge von 184 Manometern (nm) aufweist.
4. Verfahren zum Stabilisieren der Drahtschneidegleichmäßigkeit und des Funkendurchschlags in einem Drahtbonder (100), umfassend:
Vorsehen eines Hochspannungsbogens zum Trennen des Drahts;
wobei in Verbindung mit dem Vorsehen der Hochspannung Licht (130) in einem Bereich vorgesehen wird, in dem es erwünscht ist, den Hochspannungsbogen zu bilden,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Licht auf zumindest entweder den Draht (102) oder eine Elektrode (118) fokussiert wird (132).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht Ultraviolettlicht ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht eine Wellenlänge von 184 Manometern (nm) aufweist.
DE69623294T 1995-05-26 1996-05-24 Drahtverbindungen, -abtrennen und formen von drahtverbindungskugeln Expired - Fee Related DE69623294T2 (de)

Applications Claiming Priority (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/452,255 US6336269B1 (en) 1993-11-16 1995-05-26 Method of fabricating an interconnection element
US52624695A 1995-09-21 1995-09-21
US08/533,584 US5772451A (en) 1993-11-16 1995-10-18 Sockets for electronic components and methods of connecting to electronic components
US08/554,902 US5974662A (en) 1993-11-16 1995-11-09 Method of planarizing tips of probe elements of a probe card assembly
PCT/US1995/014909 WO1996017378A1 (en) 1994-11-15 1995-11-13 Electrical contact structures from flexible wire
US08/558,332 US5829128A (en) 1993-11-16 1995-11-15 Method of mounting resilient contact structures to semiconductor devices
US08/573,945 US5601740A (en) 1993-11-16 1995-12-18 Method and apparatus for wirebonding, for severing bond wires, and for forming balls on the ends of bond wires
PCT/US1996/007924 WO1996037331A1 (en) 1995-05-26 1996-05-24 Wire bonding, severing, and ball forming

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69623294D1 DE69623294D1 (de) 2002-10-02
DE69623294T2 true DE69623294T2 (de) 2003-04-17

Family

ID=27560010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69623294T Expired - Fee Related DE69623294T2 (de) 1995-05-26 1996-05-24 Drahtverbindungen, -abtrennen und formen von drahtverbindungskugeln

Country Status (6)

Country Link
EP (2) EP1232828A1 (de)
JP (1) JPH11508407A (de)
KR (1) KR100269706B1 (de)
AU (1) AU5939796A (de)
DE (1) DE69623294T2 (de)
WO (1) WO1996037331A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6442831B1 (en) 1993-11-16 2002-09-03 Formfactor, Inc. Method for shaping spring elements
US6836962B2 (en) 1993-11-16 2005-01-04 Formfactor, Inc. Method and apparatus for shaping spring elements
US6812718B1 (en) 1999-05-27 2004-11-02 Nanonexus, Inc. Massively parallel interface for electronic circuits
US6799976B1 (en) 1999-07-28 2004-10-05 Nanonexus, Inc. Construction structures and manufacturing processes for integrated circuit wafer probe card assemblies
US7382142B2 (en) 2000-05-23 2008-06-03 Nanonexus, Inc. High density interconnect system having rapid fabrication cycle
US7952373B2 (en) 2000-05-23 2011-05-31 Verigy (Singapore) Pte. Ltd. Construction structures and manufacturing processes for integrated circuit wafer probe card assemblies
US9165904B1 (en) 2014-06-17 2015-10-20 Freescale Semiconductor, Inc. Insulated wire bonding with EFO before second bond
WO2020169587A1 (de) 2019-02-21 2020-08-27 Trappe Lars Transportable wasserreinigungsvorrichtung

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3214563A (en) * 1963-03-28 1965-10-26 North American Aviation Inc Electrical drilling
GB1468974A (en) * 1975-05-23 1977-03-30 Ferranti Ltd Manufacture of semiconductor devices
JPS53123663A (en) * 1977-04-04 1978-10-28 Mitsubishi Electric Corp Cutting device of metal thin wire
EP0061852A3 (de) * 1981-03-30 1983-08-24 Texas Instruments Incorporated Selbststartende, stromgeregelte Lichtbogeneinrichtung zur Herstellung von Lötperlen an Drähten
US4829153A (en) * 1986-04-28 1989-05-09 Battelle Memorial Institute Welding arc initiator
US4955523A (en) 1986-12-17 1990-09-11 Raychem Corporation Interconnection of electronic components
US4889274A (en) * 1988-03-22 1989-12-26 Texas Instruments Incorporated Gas mixture for use in control and formation of ball bonds
US5006688A (en) * 1988-10-24 1991-04-09 Westinghouse Electric Corp. Laser-arc apparatus and method for controlling plasma cloud
US5176310A (en) * 1988-11-28 1993-01-05 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for wire bond
JPH0322446A (ja) * 1989-06-20 1991-01-30 Ricoh Co Ltd ワイヤボンディング用ボール形成方法
US5095187A (en) * 1989-12-20 1992-03-10 Raychem Corporation Weakening wire supplied through a wire bonder

Also Published As

Publication number Publication date
EP0837750A1 (de) 1998-04-29
EP0837750B1 (de) 2002-08-28
EP1232828A1 (de) 2002-08-21
JPH11508407A (ja) 1999-07-21
DE69623294D1 (de) 2002-10-02
KR19990021981A (ko) 1999-03-25
WO1996037331A1 (en) 1996-11-28
KR100269706B1 (ko) 2000-10-16
EP0837750A4 (de) 1998-06-10
AU5939796A (en) 1996-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5773780A (en) Method of severing bond wires and forming balls at their ends
DE69021217T2 (de) Schwachstelle eines drahtes erzeugt durch einen drahtverbinder.
DE69012438T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Unebenheit auf einer Halbleiterchip-Elektrode und Apparat zur Anwendung dafür.
DE3788455T2 (de) Bandstruktur für automatische Bandmontage, Mehrschichtpackung und universelle Chipverbindung.
DE3884803T2 (de) Gold-kompressionsverbindung.
DE69026188T2 (de) Elektrischer Verbinder
DE69737621T2 (de) Halbleiterelement mit einer Höckerelektrode
DE19854414A1 (de) Lichtemittierende Vorrichtung
DE69623294T2 (de) Drahtverbindungen, -abtrennen und formen von drahtverbindungskugeln
DE1640467B1 (de) Verfahren zum kontaktgerechten Aufbringen von mikrominiaturisierten Komponenten auf eine dielektrische Grundplatte
DE2064289A1 (de) Verfahren zur Befestigung von Leitungsdrähten an Metallelektroden
DE112018002439B4 (de) Abdeckung für ein optoelektronisches Bauelement und optoelektronisches Bauteil
DE19823623A1 (de) Verfahren und Kontaktstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
DE69312196T2 (de) Verfahren zur Vorbereitung der Montage eines Chips auf einem Substrat
DE4312642A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Kontakieren
DE69806754T2 (de) Löthöckerherstellungsverfahren und löthöckerverbinder
DE3706124A1 (de) Verfahren zum elektroerosiven bearbeiten von elektrisch schwach oder nicht leitenden werkstuecken sowie elektroerosionsmaschine zur durchfuehrung des verfahrens
DE102012112667A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden eines Nagelbondhügels
DE102004001661A1 (de) Verfahren zum elektrischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem elektronischen Bauelement und Vorrichtung
EP0867932A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Bonddrahtverbindungen
EP0852807B1 (de) Verfahren zum elektrischen verbinden eines halbleiterchips mit zumindest einer kontaktfläche
WO2024079183A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauelements und bauelement
DE10053173A1 (de) Herstellungsverfahren für eine Zündkerze mit einem Edelmetallstück für einen Verbrennungsmotor
DE3721061C2 (de) Elektrischer Kurzschlußkontakt und Anwendung dieses Kurzschlußkontakts in einer photoelektrischen Röhre
DE19738118C2 (de) Montageverfahren für ein Halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee