JP2000036512A - ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法及びそのワイヤボンディング装置またはワイヤボンディング方法に用いられるキャピラリ - Google Patents

ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法及びそのワイヤボンディング装置またはワイヤボンディング方法に用いられるキャピラリ

Info

Publication number
JP2000036512A
JP2000036512A JP10205341A JP20534198A JP2000036512A JP 2000036512 A JP2000036512 A JP 2000036512A JP 10205341 A JP10205341 A JP 10205341A JP 20534198 A JP20534198 A JP 20534198A JP 2000036512 A JP2000036512 A JP 2000036512A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
ball
bonding
capillary
semiconductor chip
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.)
Granted
Application number
JP10205341A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3709714B2 (ja
Inventor
Yukihiro Maeda
幸宏 前田
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP20534198A priority Critical patent/JP3709714B2/ja
Publication of JP2000036512A publication Critical patent/JP2000036512A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3709714B2 publication Critical patent/JP3709714B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—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
    • H01L2224/05617—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 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624—Aluminium [Al] 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
    • H01L2224/01—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
    • 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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
    • H01L2224/48477—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
    • H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
    • H01L2224/4848—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball outside the semiconductor or solid-state body
    • 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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48617—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624—Aluminium (Al) 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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48639—Silver (Ag) 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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48644—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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48638—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48647—Copper (Cu) 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
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire 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
    • 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
    • H01L2224/7825—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
    • H01L2224/78302—Shape
    • H01L2224/78303—Shape of the pressing surface, e.g. tip or head
    • 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
    • H01L2224/78302—Shape
    • H01L2224/78305—Shape of other portions
    • H01L2224/78306—Shape of other portions inside the 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
    • H01L2224/80—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
    • 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
    • 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
    • H01L2224/85051—Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
    • 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
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • 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
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • 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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85438—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
    • H01L2224/85439—Silver (Ag) 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
    • H01L2224/80—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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85438—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
    • H01L2224/85444—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
    • H01L2224/80—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
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H01L2224/854—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
    • H01L2224/85438—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
    • H01L2224/85447—Copper (Cu) 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
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • 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
    • H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
    • H01L2224/92—Specific sequence of method steps
    • H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
    • H01L2224/9222—Sequential connecting processes
    • H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
    • H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a 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
    • H01L2924/00011—Not relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • 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
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • 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
    • H01L2924/01028—Nickel [Ni]
    • 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
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • 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
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • 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
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • 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
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • 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
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • 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
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • 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
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • 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
    • H01L2924/20—Parameters
    • H01L2924/207—Diameter ranges
    • H01L2924/20753—Diameter ranges larger or equal to 30 microns less than 40 microns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレボールを形成して行うワイヤボンディン
グにおいて、ワイヤの切断時にテールの発生を防止す
る。 【解決手段】 制御部は、金からなるワイヤ２４の先端
部に形成したボール２４ａを基板２１上の銅めっきから
なるランド２３にボンディングし、ワイヤ２４を半導体
チップ２２側に凸となる形状にルーピングさせてから、
ボンディングされたボール２４ａの中心より反半導体チ
ップ側にワイヤの径３０μｍに対して距離２０μｍだけ
移動させ、キャピラリ１５をボール２４ａ上に下降させ
てボール２４ａとワイヤ２４とを接合することでワイヤ
に括れ部２４ｃを形成する。それから、キャピラリ１５
を所定の高さまで上昇させてワイヤ２４を切断して、プ
レボール２５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にダイボン
ディングされた半導体チップ上の電極と前記基板上の配
線パターンとの間をワイヤにより電気的に接続するワイ
ヤボンディング装置またはワイヤボンディング方法、及
びそのワイヤボンディング装置または方法に使用される
キャピラリに関する。
【０００２】
【従来の技術】斯様なワイヤボンディングの従来技術と
して、例えば、金からなるボンディングワイヤ（以下、
単にワイヤと称す）の先端部にトーチから放電を行うこ
とによってボールを形成し、そのボールを予め基板上の
ランドにボンディングしておき（プレボール）、それか
ら、半導体チップ上の電極に１次ボンディングしてルー
ピングしたワイヤを前記ランド上のプレボールに２次ボ
ンディングするようにしたものがある。
【０００３】このように基板上のランドに予めプレボー
ルを配置することで、一般に、ワイヤの材質である金に
対して接合の良くない銅めっきで形成される基板上のラ
ンドに対しても、２次ボンディングの接続状態を良好に
することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このプ
レボールを用いたボンディングには、プレボールをラン
ド上に形成する際のワイヤの切断方式に以下のような問
題があった。例えば、図１４に示す方式では、ボール１
をランド２に接合した後キャピラリ３によってワイヤ４
をランド２の近傍に擦り付けて接合してからキャピラリ
３を引き上げることで切断を行うものであるが、上述の
ように金と銅との接合性が良くないことから、例えば、
キャピラリ３を引き上げた場合に、ランド２に擦り付け
たワイヤ４部分が離脱しまうことがある。
【０００５】ワイヤボンディングにおいては、ワイヤ４
の先端部にトーチ（図示せず）から放電を行うことによ
ってボール１を形成する。そして、そのボール１の径を
一定にするにはトーチによる放電距離を一定にする必要
があり、そのためには、キャピラリ３の先端部からのワ
イヤ４の突出長さを略一定に維持する必要がある。故
に、ワイヤ４は、ランド２との接合部から前記突出長さ
分だけキャピラリ３の先端から引き出された時点で図示
しないクランプ機構によりクランプされ、その後にキャ
ピラリ３が所定量の引き上げられることで切断されるよ
うになっている。
【０００６】従って、上述のようにランド２に擦り付け
たワイヤ４部分が離脱するとワイヤ４が上方に伸びるた
め、切断された時点でのキャピラリ３先端からの突出長
さはその分短くなってしまう。すると、放電により形成
されるボール径にばらつきが生じたり、或いは放電が行
われなくなりボンディング装置が異常停止することがあ
る。
【０００７】また、図１５に示す方式では、ボール１を
ランド２に接合した後ワイヤ４を固定した状態でキャピ
ラリ３を上方に引き上げてワイヤ４を引き千切るもので
あるが、その引き千切りの際に所謂テール４ａが発生す
ることが避けられない。この時点でテール４ａが発生す
ると、更に、２次ボンディングの際にもテールの発生を
誘発することになり、他の配線との短絡が生じたり、或
いは、上記と同様の放電不良を生じるおそれがある。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、プレボール形成時において、テール
を発生させることなくボンディングワイヤの切断を良好
に行うことができるワイヤボンディング装置，ワイヤボ
ンディング方法及びそのワイヤボンディング装置または
方法に使用されるキャピラリを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のワイヤボ
ンディング装置または請求項８記載のワイヤボンディン
グ方法によれば、プレボール形成手段によってワイヤの
先端部に形成したボールを基板上の配線パターンのラン
ドにボンディングする。それから、ワイヤをその形状が
半導体チップ側に凸となるようにルーピングさせてから
少なくともランド上のボールの中心位置まで相対的に移
動させ、キャピラリをボール上に下降させてボールとワ
イヤとを接合する。
【００１０】この時、半導体チップ側に凸となる形状を
なすようにルーピングされたワイヤは、ボールとキャピ
ラリとの間に挟まれて押し潰されボールに圧接されるの
で、ワイヤには、塑性変形することにより径が細くなっ
て括れた部分が生じる。従って、その後にキャピラリを
所定位置まで上昇させると、僅かなテンションが作用す
るだけでワイヤは括れ部分において切断され、プレボー
ルが形成される。
【００１１】従って、プレボール形成時におけるワイヤ
の切断を、テールを発生させることなしに容易且つ確実
に行うことができる。また、ワイヤの切断時においてキ
ャピラリから導出されるワイヤの寸法を略一定にするこ
とができるので、先端に形成されるボール径も略一定と
なり、ボンディングを安定した状態で行うことができ
る。更に、従来とは異なり、キャピラリをランドよりは
軟質な材料からなるボール（ワイヤ）に押し付けるの
で、キャピラリの摩耗を少なくして寿命を長期化するこ
とができ、加えて、ワイヤの切断のためにプレボールの
つぶれ径以上の余分な面積を必要とすることがない。
【００１２】請求項２，３記載のワイヤボンディング装
置または請求項９，１０記載のワイヤボンディング方法
によれば、プレボール形成手段は、ルーピングさせたワ
イヤをボールの中心に対して反半導体チップ側に相対的
に移動させてからキャピラリをボール上に下降させる
（請求項２，９）。また、その移動距離をワイヤ径より
も小に設定する（請求項３，１０）ことで、ボールとの
接合時においてワイヤに形成される括れ部分の厚さ寸法
が切断に適した良好な値となり、ワイヤの切断を一層確
実に行うことができる。
【００１３】請求項４，５記載のワイヤボンディング装
置または請求項１１，１２記載のワイヤボンディング方
法によれば、ボンディング手段は、ルーピングしたワイ
ヤをプレボールの中心に対して反半導体チップ側に相対
的に移動させてからキャピラリをプレボール上に下降さ
せて当該プレボールとワイヤとを接合し、その後にキャ
ピラリを所定位置まで上昇させることでワイヤを切断し
て２次ボンディングを行う（請求項４，１１）。また、
その移動距離をワイヤ径よりも小に設定する（請求項
５，１２）ことで、請求項２，３または請求項９，１０
と同様に、２次ボンディング時においてもワイヤに形成
される括れ部分の厚さ寸法が切断に適した良好な値とな
り、ワイヤの切断を確実に行うことができる。
【００１４】請求項６記載のワイヤボンディング装置ま
たは請求項１３記載のワイヤボンディング方法によれ
ば、配線パターンの材質が銅であり、ワイヤの材質が金
であるものを対象とすることで、一般的に使用されるが
接合性が悪い材質の組み合わせであっても、プレボール
形成時におけるワイヤの切断は、従来のようにワイヤと
配線パターンとの接合に基づいて行うものとは異なりワ
イヤとプレボールとの接合に基づいて行うので、切断を
確実に行うことが可能となり有効に適用することができ
る。
【００１５】請求項７記載のワイヤボンディング装置に
よれば、プログラム作成手段は、ティーチング手段によ
って１次ボンディングの座標を第１座標とし、プレボー
ルボンディング座標，プレボール形成時のワイヤ切断位
置座標，２次ボンディング座標の内の何れか一つの座標
を第２座標としてティーチングされたデータと、第２座
標を基準として、方向及び位置指定手段によって指定さ
れた第１座標以外の他の２つの座標の方向及び位置デー
タに基づいて、前記他の２つの座標を自動生成すること
によりワイヤボンディングの制御プログラムを作成す
る。
【００１６】従って、従来とは異なり、ユーザは全ての
座標データをティーチングによって入力する必要がない
ので、ワイヤボンディングプログラムの作成時間を大幅
に短縮することができる。
【００１７】請求項１４記載のキャピラリによれば、チ
ャンファ角が９０度よりも大に設定されていると共に、
チャンファ径を、ワイヤの先端に形成されるボールがボ
ンディングされた場合のつぶれ径と略等しくすること
で、ボールボンディングを行う場合にボールに作用する
変形力が当該ボールと被ボンディング部材との接合に寄
与しない方向に作用することを極力抑制して両者の接合
界面方向に向かうようにすることができ、両者間の接合
強度をより高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図１乃至図８を参照して説明する。図６は、ワイヤボン
ディング装置の構成を示す機能ブロック図である。この
図６において、マイクロコンピュータを中心として構成
される制御部（プレボール形成手段，ボンディング手
段）１１は、モータなどで構成されるＸＹ軸駆動部１２
に制御信号を与えて、ＸＹテーブル１３をＸＹ方向（水
平面内）に駆動して変位させるようになっている。
【００１９】ＸＹテーブル１３上には、モータなどで構
成されるＺ軸駆動部１４が配置されており、制御部１１
は、Ｚ軸駆動部１４に制御信号を与えて、ボンディング
へッドのトランスデューサ（Ｚ軸駆動部１４の一部，何
れも図示せず）に取り付けられているキャピラリ１５を
Ｚ方向（上下方向）に駆動して変位させるようになって
いる。即ち、制御部１１は、両者の変位を合成すること
でワイヤボンディングを行うようになっている。
【００２０】また、制御部１１は、上記駆動制御と共に
行うワイヤボンディングをユーザによって作成された制
御プログラムに従って実行するようになっている。その
制御プログラムは、ユーザがティーチング部（ティーチ
ング手段）１６を操作することで得られるティーチング
データと、キーボードなどで構成される入力部（位置指
定手段，距離指定手段）１７を介して入力するボンディ
ング条件のデータとに基づいてプログラム作成部（プロ
グラム作成手段）１８により作成され、例えばＲＡＭや
ハードディスクなどで構成されるプログラム記憶部１９
に記憶されるようになっている。そして、制御部１１
は、プログラム記憶部１９に記憶されている制御プログ
ラムを読み出して実行する。
【００２１】ティーチング部１６は、具体的には図示し
ないが、ボンディングステーション上に配置された基板
を上方から所定倍率で拡大して撮像するＩＴＶカメラ
と、そのＩＴＶカメラ（ボンディングへッドに固定され
ている）の撮像位置をＸＹ方向に移動させるためにユー
ザが操作するマニピュレータと、ＩＴＶカメラによって
撮像された画像を表示するモニタなどから構成される。
そして、詳細は後述するが、ユーザの操作によりティー
チングが行われると、プログラム作成部１８は、制御部
１１を介して制御プログラムを作成するために必要な基
板上の座標データ（ティーチングデータ）を得ることが
できるようになっている。
【００２２】また、制御部１１は、その他基板をボンデ
ィングステーション上に供給するためのフレームローダ
や、キャピラリ１５に超音波振動を与える超音波発振器
（何れも図示せず），ワイヤに放電してボールを形成す
るトーチ２０（図２参照）や基板を加熱するヒータなど
の制御も行うようになっている。
【００２３】また、図７は、キャピラリ１５の断面形状
を示すものである。本実施例におけるキャピラリ１５
は、チャンファ角は１２０度であり、チャンファ径はボ
ールのつぶれ径に略等しくなるように設定されている。
各部寸法の一例として、キャピラリ１５の直径は１６５
μｍ，ボンディングワイヤ径は３０μｍ，挿通孔１５ａ
の径は４６μｍ，ボンディングワイヤに形成されるボー
ル径７０μｍとするとボンディング時のつぶれ径は約９
０μｍとなり、チャンファ径は９１μｍとなっている。
【００２４】次に、本実施例の作用について図２乃至図
５をも参照して説明する。図２及び図３は、ワイヤボン
ディング装置によりワイヤボンディングを行う場合の状
態を示す断面図であり、図４及び図５は、プレボール形
成工程及び１次，２次ボンディング工程の処理手順を示
すフローチャートである。図２において、セラミック基
板またはガラスエポキシなどからなるプリント基板、若
しくはリードフレームなどからなる基板２１がボンディ
ングステーション上に配置されている。その基板２１上
には、半導体チップ２２がダイボンディングされてい
る。
【００２５】半導体チップ２２上には、例えばアルミニ
ュウム（Ａｌ）などからなるボンディングパッド（電
極）２２ａが形成されている。また、基板２１上には、
例えば銅（Ｃｕ）めっきにより配線パターン及びそのラ
ンド２３が形成されている。そして、ワイヤボンディン
グ装置によって、ボンディングパッド２２ａとランド２
３との間を、金（Ａｕ）からなるボンディングワイヤ２
４によって接続する。尚、ワイヤ２４の径は、例えば３
０μｍである。
【００２６】図２（ａ）に示すように、キャピラリ１５
の貫通孔１５ａにはワイヤ２４が挿通されている。先
ず、制御部１１は、制御プログラムに従ってＸＹテーブ
ル１３を駆動することで、キャピラリ１５がランド２３
上のプレーボールを配置する座標に位置するように移動
させる（図４：ステップＡ１）。それから、キャピラリ
１５の先端から突出したワイヤ２４の先端部にトーチ２
０により放電を行うことで直径７０μｍ程度のボール２
４ａを形成する。
【００２７】次に、図２（ｂ）に示すように、制御部１
１は、キャピラリ１５をＺ軸方向に変位させてランド２
３上に落下させボール２４ａをランド２３に押し付けて
潰すと同時に、超音波振動を加えることによってプレボ
ールボンディングを行う（ステップＡ２）。この時、ボ
ール２４ａのつぶれ径は９０μｍ程度となる。また、基
板２１は、ワイヤ２４とランド２３との接合がより良好
に行われるように、ボンディング装置のヒータにより加
熱されている。
【００２８】次に、図２（ｃ）に示すように、制御部１
１は、キャピラリ１５を引き上げると同時にＸＹテーブ
ル１３を変位させる。先ず、キャピラリ１５を引き上げ
た直後は、キャピラリ１５が半導体チップ２２側（図２
中左側）に近付くようにする（リバース動作）。それか
ら、ＸＹテーブル１３の変位を停止させてキャピラリ１
５を引上げ、次に、リバース動作させた分だけＸＹテー
ブル１３を逆方向に変位させてルーピングを行う。即
ち、キャピラリ１５の軌跡は、図２（ｃ）においては略
逆コ字状となり、その間にキャピラリ１５より導出され
たワイヤ２４のルーピング部２４ｂの形状も同様となる
（ステップＡ３）。
【００２９】ステップＡ３が終了した時点で、キャピラ
リ１５の中心はランド２３上の潰されたボール２４ａの
中心に一致している。制御部１１は、そこからＸＹテー
ブル１３を変位させて、キャピラリ１５の中心がボール
２４ａの中心に対して反半導体チップ（２２）側（図２
中右側）に位置するように制御する（ステップＡ４）。
この場合、キャピラリ１５のボール２４ａの中心位置に
対する相対変位量は、例えば２０μｍである。尚、図２
（ｃ）ではここまでの工程を示している。
【００３０】次に、制御部１１は、キャピラリ１５をボ
ール２４ａ上に下降させる（ステップＡ５）。すると、
図２（ｄ）に示すように、キャピラリ１５より導出され
ているワイヤ２４が押し潰される。この時、ボール２４
ａとキャピラリ１５の貫通孔１５ａの（図２中）左側面
との間に挟まれるワイヤ２４のルーピング部２４ｂは、
ボール２４ａに圧接されると共に、大きく塑性変形して
ワイヤ２４の径よりも細く（厚さが薄く）なる括れ部２
４ｃが生じる。
【００３１】それから、制御部１１はキャピラリ１５を
上昇させる。この時、ワイヤ２４は、クランプ機構によ
りクランプされると僅かなテンションがかかるだけで括
れ部２４ｃにおいて容易且つ確実に切断される（図２
（ｅ）参照，ステップＡ６）。すると、ランド２３上に
はプレボール２５が形成される。ここまでがプレボール
形成工程に対応する。尚、図１は、側面から見たプレボ
ール２５の形状を拡大して示すものである。
【００３２】次に、制御部１１は、再びトーチ２０によ
りワイヤ２４の先端部にボール２４ａを形成する（図３
（ｆ）参照）。それから、ＸＹテーブル１３を変位させ
て、キャピラリ１５を半導体チップ２２のボンディング
パッド２２ａの座標位置まで移動させてから下降させる
ことで、一次ボンディングを行う（図３（ｇ）参照，図
５：ステップＢ１，Ｂ２）。
【００３３】次に、制御部１１は、ＸＹテーブル１３を
変位させて、１次ボンディングポイントから２次ボンデ
ィングポイントへキャピラリ１５を移動させる。そし
て、プレボール形成工程と同様に、キャピラリ１５の中
心がプレボール２５の中心に対して反半導体チップ側に
位置するように制御する（ステップＢ４）。この場合
の、キャピラリ１５のボール２４ａの中心位置に対する
相対変位量は、ステップＡ４と同様に例えば２０μｍで
ある。尚、図３（ｈ）ではここまでの工程を示してい
る。
【００３４】次に、制御部１１は、キャピラリ１５をプ
レボール２５上に下降させる（ステップＢ５）。する
と、図２（ｄ）と同様な作用によって、ルーピングされ
たワイヤ２４の先端部はプレボール２５とキャピラリ１
５の貫通孔１５ａの左側面との間に挟まれ塑性変形して
括れ部が生じる。そして、制御部１１がキャピラリ１５
を上昇させてワイヤ２４をクランプすると、僅かなテン
ションによって括れ部よりワイヤ２４は容易且つ確実に
切断される（図３（ｉ）参照，ステップｂ６）。以上で
２次ボンディングが完了する。それから、次のプレボー
ルボンディングのために、トーチ２０によりワイヤ２４
の先端にボール２４ａを形成する。
【００３５】次に、以上のようなプレボール形成工程並
びに１次及び２次ボンディング工程を制御部１１に実行
させるための制御プログラムを作成する手順について、
図８をも参照して説明する。プログラム作成部１８は、
先ずステップＣ１において、ユーザが、プレボールを用
いたボンディングの制御プログラムの作成を指示する入
力を入力部１７より行ったか否かを判断する。その旨を
指示する入力がなかった場合は「ＮＯ」と判断してステ
ップＣ２に移行し、通常のティーチング動作を行う。
【００３６】ステップＣ１において前記入力があった場
合、プログラム作成部１８は「ＹＥＳ」と判断してステ
ップＣ３に移行する。そして、ユーザがティーチング部
１６を操作して行うティーチングによって得られる１次
ボンディングポイント（第１座標）のデータを得る。
【００３７】ティーチングは、例えば以下のように行わ
れる。ユーザがティーチング部１６のマニピュレータを
操作すると、ＸＹ軸駆動部１２によりＸＹテーブル１３
が駆動されＩＴＶカメラの視点が移動する。ユーザは、
モニタ画面を見て、そのモニタ画面の中心に半導体チッ
プ２２のボンディングパッド２２ａの中心（１次ボンデ
ィングポイント）が位置するようにＩＴＶカメラを移動
させる。そして前記位置が定まれば、確定入力を行うこ
とでその時点でＩＴＶカメラが捕らえているモニタ画面
の中心位置の座標が、１次ボンディングポイントの座標
（ｘ1 ，ｙ1 ）（ティーチングデータ）として確定す
る。
【００３８】次のステップＣ４においては、同様にし
て、ユーザが前記ボンディングパッド２２ａに接続すべ
き基板２１上の配線パターンのランド２３の中心位置
（ｘp ，ｙp ）（プレボールボンディングポイント，第
２座標）にＩＴＶカメラを移動させるようにティーチン
グを行う。以上のステップＣ３及びＣ４のティーチング
を、半導体チップ２２の全てのボンディングパッド２２
ａについて行うと、プログラム作成部１８は、ステップ
Ｃ５で「ＹＥＳ」と判断してステップＣ６に移行する。
【００３９】ステップＣ６では、ユーザは、入力部１７
によりプレボール２５形成時におけるワイヤ２４の切断
方向を入力して指定する。ここでは、プレボール２５の
中心に対して、例えば、半導体チップ側を“ＩＮ”，反
半導体チップ側を“ＯＵＴ”などのように指定する（こ
こでは“ＯＵＴ”を指定）。次に、ユーザは、同様にプ
レボール２５形成時におけるワイヤ２４の切断位置を指
定する（ステップＣ７）。例えば、プレボール２５の中
心を基準として“２０μｍ”などを指定する。
【００４０】ユーザは、続くステップＣ８及びＣ９にお
いて、２次ボンディングポイントについては、ステップ
Ｃ６及びＣ７で指定したワイヤ切断位置ポイントを基準
として方向及び位置を指定する。例えば、方向は無指定
或いは“０”，位置も“０”とする。以上のステップＣ
６〜Ｃ９のデータは、ユーザの選択により全てのボンデ
ィングポイントについて一括で指定することもできる
し、個別に指定することもできるようになっている（ス
テップＣ１０）。
【００４１】ユーザが一括指定を選択した場合は、ステ
ップＣ１１に移行して、各ボンディングポイントについ
てボンディング条件の入力を行うようにする。ボンディ
ング条件とは、例えば、ボンディング時間，ボンディン
グ時にキャピラリ１５に加える荷重，超音波振動の出力
（パワー）などである。このボンディング条件の入力に
ついても、一括指定及び個別指定が可能となっている。
【００４２】また、ステップＣ１０においてユーザが一
括指定を選択しなかった場合は、ステップＣ１２に移行
して、全てのボンディングポイントについて個別の指定
入力が完了したか否かを判断し、「ＮＯ」であればステ
ップＣ６に移行し、「ＹＥＳ」であればステップＣ１１
に移行する。
【００４３】以上のように各データの入力が行われる
と、プログラム作成部１８は、２次座標たるプレボール
ボンディングポイントを基準として、プレボールワイヤ
切断ポイント及び２次ボンディングポイントの座標デー
タを自動生成する。以上の例では、以下のように各座標
データが決定され、制御プログラムが作成される（但
し、１つのボンディング処理について）。例えば、反半
導体チップ側“ＯＵＴ”を＋ｘ方向とすると、 １次ボンディングポイント：（ｘ1 ，ｙ1 ） プレボールボンディングポイント：（ｘp ，ｙp ） プレボールワイヤ切断ポイント：（ｘp+20，ｙp ） ２次ボンディングポイント：（ｘp+20，ｙp ） となる。
【００４４】図２及び図３に示すワイヤボンディングを
行うための制御プログラムを作成する場合には、図８に
示すフローに従って入力を行うと、その入力に要する時
間を大幅に短縮することができる。比較のため、以下
に、図９に示す従来のプログラム作成のための入力手順
について概略的に説明する。
【００４５】先ず、プレボールボンディングポイント
（Ａ）のティーチングを行い（ステップＤ１）、続い
て、ボールボンディング後のワイヤ切断ポイント（Ｂ）
のティーチングを行う（ステップＤ２）。次に、１次ボ
ンディングポイントのティーチングを行い（ステップＤ
３）、続いて、２次ボンディングポイント（Ｃ）のティ
ーチングを行う（ステップＤ４）。
【００４６】以上４回のティーチングを行った後に、プ
レボールボンディングポイント（Ａ），ワイヤ切断ポイ
ント（Ｂ）及び２次ボンディングポイント（Ｃ）につい
て、ティーチングにより入力された座標データの確認を
行う（ステップＤ５）。これは、ティーチングによる座
標データ入力は作業者（ユーザ）が目視によって行うた
め、例えば、ワイヤ切断ポイント（Ｂ）のように０〜数
１０μｍ程度の寸法に対応する座標データについては、
所期の値となるように正確に入力を行うことは極めて難
しく、入力された座標データを確認して修正を行う必要
があるからである。
【００４７】よって、上記Ａ，Ｂ及びＣの３点の座標デ
ータについて確認後修正を行い（ステップＤ６）、その
修正した座標上に各ポイントを移動させるようにする
（ステップＤ７）。以上のステップＤ１〜Ｄ７を全ての
ボンディングワイヤについて行うと、ティーチングによ
る座標データの入力が終了する（ステップＤ８）。それ
から、ステップＣ１１と同様に、各ポイントのボンディ
ング条件の入力を行う。
【００４８】即ち、本実施例のプログラム作成部１８に
よれば、１本のボンディングワイヤについてティーチン
グによりデータ入力を行う必要があるのは１次ボンディ
ングポイント（ステップＣ３）及びプレボールボンディ
ングポイント（ステップＣ４）の２点だけであり、ステ
ップＣ６〜Ｃ９のデータ入力については全本数につき一
括して入力を行うことができる、残りのワイヤ切断及び
２次ボンディングポインとの座標データは自動的に生成
される。
【００４９】そして、本発明の発明者が実際に行った制
御プログラムの作成例では、１００本のワイヤをボンデ
ィングするプログラムを作成した場合、図９に示す従来
の方式では入力に５〜６時間程度を要したが、図８に示
す本実施例の方式では、３０分程度で入力を完了するこ
とができた。
【００５０】また、本実施例に用いたキャピラリ１５
は、図７に示す断面形状としたことにより以下のような
作用をなす。図１０は、従来のワイヤボンディング装置
に用いられているキャピラリ２６の断面形状を示すもの
である。従来のキャピラリ２６のチャンファ角は９０度
であり、チャンファ径は｛（ボールつぶれ径）−２０μ
ｍ｝程度に設定されるものが一般的である。
【００５１】斯様なキャピラリ２６を用いて、金との接
合性が悪く表面粗度の大きい銅めっきからなる配線パタ
ーンのランド上にワイヤをボンディングしようとする
と、図１２（ａ）に示すように、ワイヤとランドとの接
合状態にばらつきが生じて所謂プロセンスウインドウが
狭くなり、基板のロット間における銅めっきの表面粗度
等のばらつきによってはボンディング不良が生じるとい
う不具合が発生するという問題があった。
【００５２】図１２は、実際に複数のサンプルについて
ボンディングを行った結果を示すものであり、ボンディ
ング条件の内ボンディング時間を一定として、荷重及び
超音波振動の出力レベルを変化させた場合（横軸）の、
ボンディング部分の剪断強度（ｇ，縦軸）の変化を示
す。尚、横軸は、荷重及び出力レベルについて、実際に
印加されることが想定される範囲内の所定値を基準とし
た比によって、“荷重／出力レベル”の組合わせで表し
ている。荷重については範囲の中央付近を、出力レベル
については範囲の最小値を夫々基準（１）としている。
【００５３】このように接合状態にばらつきが生じる理
由としては、次のように考えられる。キャピラリ２６に
よるボールボンディング時の断面を図１１（ａ）に示す
ように、従来のキャピラリ２６の形状では、ボンディン
グ時においてボール２７の変形に寄与する力の一部が、
キャピラリ２６の挿通孔２６ａ内ではチャンファ角が小
さいため図１１中で上方に作用する。
【００５４】また、チャンファ径が小さいため（例え
ば、ボールつぶれ径９０μｍに対して７４μｍ）、上記
力の一部は、ボール２７がそのチャンファ径を超えて水
平方向につぶれ拡がる方向に作用する（矢印で示す）。
そのため、ボール２７を、ランド２８に接合するために
図１１中で下方に向かって作用する力の成分に損失が生
じていると想定される。
【００５５】そこで、図１１（ｂ）に示すように、キャ
ピラリ１５の形状を本実施例のようにチャンファ角を１
２０度とし、チャンファ径をボールのつぶれ径と略等し
くする（９１μｍ）ことにより上記損失を極力抑制し
て、ボール２４ａとランド２３との接合に寄与する、下
方に（即ち、ランド２３との接合界面に）向かって作用
する力の成分をより多くすることで、ボンディングをよ
り良好に行うことができるようになった。
【００５６】実際にボンディングを行った結果を図１２
（ｂ）に示すが、図１２（ａ）に比較してボンディング
部分の剪断強度のばらつきが縮小したことは明らかであ
る。例えば、図１２（ｂ）に破線で示すように、キャピ
ラリ１５を用いた場合には、剪断強度６０〜９０ｇの範
囲でプロセスウインドウを広く形成することができるた
め、より広いボンディング条件（荷重やパワーの印加条
件）に対して安定したボンディングを行うことができ
る。
【００５７】これに対して、図１２（ａ）では同じ範囲
でプロセスウインドウを形成することはできず、極めて
狭い範囲のものしか形成できない。加えて、図１２
（ａ）では、１．３／１．０，１．３／１．５，１．３
／１．８の荷重が比較的大きい領域において全くボンデ
ィングすることができなかったサンプルが生じている
が、図１２（ｂ）についてはそのようなサンプルは存在
せず、やはり、キャピラリ１５の方が安定したボンディ
ングが可能であることを明示している。
【００５８】また、図１３（ａ）に示すように、従来の
キャピラリ２６により形成されたプレボール２９にルー
ピングしたワイヤ３０を２次ボンディングする場合（こ
こでは、一般的な例を示す）は、主としてプレボール２
９のチャンファ径を超えてフランジ状につぶれ拡がった
フランジ部２９ａに接合（接合長Ｌ１）が行われる。
【００５９】それに対して、図１３（ｂ）に示すよう
に、本実施例のキャピラリ１５により形成されたプレボ
ール２９′にワイヤ３０を２次ボンディングする場合
は、プレボール２９′の斜面部２９′ａに接合（接合長
Ｌ２）が行われる。後者の方が、接合が斜面部２９′ａ
に均一に行われることでＬ１＜Ｌ２となり、両者間の接
合面積が大となるので２次ボンディングの強度も向上す
ることになる。
【００６０】また、上記のキャピラリ１５がなす作用は
プレーボール２５のボンディング時に限るものではな
く、半導体チップ２２に対する１次ボンディング時にお
いても、ボンディングパッド２２ａとボール２４ａとの
間についても同様に作用することは言うまでもない。
【００６１】以上のように本実施例によれば、制御部１
１は、金からなるワイヤ２４の先端部に形成したボール
２４ａを基板２１上の銅めっきからなるランド２３にボ
ンディングし、ワイヤ２４を半導体チップ２２側に凸と
なる形状にルーピングさせてから、ボンディングされた
ボール２４ａの中心より反半導体チップ側にワイヤ２４
の径よりも小である距離２０μｍだけ移動させ、キャピ
ラリ１５をボール２４ａ上に下降させてボール２４ａと
ワイヤ２４とを接合することでワイヤ２４に括れ部２４
ｃを形成するようにした。
【００６２】従って、ボール２４ａとの接合時において
形成される括れ部２４ｃの厚さ寸法が切断に適した良好
な値となり、プレボール２５形成時におけるワイヤ２４
の切断をテールを発生させることなしに容易且つ確実に
行うことができる。また、ワイヤ２４の切断時において
キャピラリ１５から導出されるワイヤ２４の寸法を略一
定にすることができるので、先端に形成されるボール２
４ａの径も略一定となり、ボンディングを安定した状態
で行うことができる。
【００６３】また、ワイヤ２４及びランド２３の材質の
組み合わせが、金と銅のように一般的に使用されるが接
合性が悪いものであっても、プレボール２５の形成時に
おけるワイヤ２４の切断は、従来のようにワイヤ２４と
ランド２３との接合に基づいて行うものとは異なりワイ
ヤ２４とプレボール２５との接合に基づいて行うので、
切断を確実に行うことが可能となり有効に適用すること
ができる。そして、キャピラリ１５の摩耗を少なくして
寿命を長期化することができ、加えて、ワイヤ２４の切
断のためにプレボール２５のつぶれ径以上の余分な面積
を必要とすることがない。
【００６４】また、本実施例によれば、制御部１１は、
２次ボンディング時においても同様に、ルーピングした
ワイヤ２４を少なくともプレボール２５の中心から反半
導体チップ側に２０μｍ移動させてからキャピラリ１５
をプレボール２５上に下降させて両者を接合し、その後
にキャピラリ１５を所定位置まで上昇させることでワイ
ヤ２４を切断するので、２次ボンディング時にもワイヤ
２４の切断を確実に行うことができる。
【００６５】更に、本実施例によれば、プログラム作成
部１８は、ティーチング部１６によって１次ボンディン
グポイントを第１座標とし、プレボールボンディングポ
イントを第２座標としてティーチングされたデータと、
第２座標を基準として相対的な方向及び位置が指定され
たプレボール２５形成時のワイヤ２４の切断位置ポイン
ト並びに２次ボンディングポイントデータに基づいて、
それら２つの絶対座標を自動生成することにより制御プ
ログラムを作成する。
【００６６】従って、従来とは異なり、全ての座標デー
タをティーチングによって入力する必要がなく、制御プ
ログラムの作成時間を大幅に短縮することができる。ま
た、修正が必要な場合には、第２座標のみを修正すれば
ワイヤ２４の切断位置ポイント並びに２次ボンディング
ポイントの座標データは自動的に修正されるので、修正
作業もより効率的に行うことができる。
【００６７】加えて、本実施例によれば、キャピラリ１
５のチャンファ角を１２０度に設定し、チャンファ径
を、ボール２４ａがボンディングされた場合のつぶれ径
に略等しい９１μｍとすることで、ボールボンディング
を行う場合にボール２４ａに作用する変形力が当該ボー
ル２４ａとランド２３との接合に寄与しない方向に作用
することを極力抑制して、両者の接合界面方向に向かう
ようにすることができ、両者間の接合強度をより高める
ことができる。その結果、ボンディング条件のプロセス
ウインドウをより広くすることができ、より広いボンデ
ィング条件に対しても安定したボンディングを行うこと
ができる。
【００６８】尚、一般にルーピングとは、半導体チップ
上に１次ボンディングを行った後、基板上の配線パター
ンに２次ボンディングを行うためにワイヤを引き回すこ
とを称するが、本実施例においては、プレボール形成時
においても従来は行うことがなかったワイヤの引き回し
を行うので、その場合のワイヤの引き回しをもルーピン
グと称している。
【００６９】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。プレボール２５の形成時において、
ルーピングさせたワイヤ２４をボール２４ａの中心に対
して反半導体チップ側に移動させる距離は、２０μｍに
限ることなく適宜変更して良いが、ワイヤ２４の径より
小であるのが好ましく、特に、０（反半導体チップ側に
移動させず、ボール２４ａの中心に一致させても良い）
〜２０μｍの範囲が好適であり、ワイヤ２４の切断を良
好に行うことができる。２次ボンディング時についても
同様である。また、上記数値は、ワイヤ２４の径が３０
μｍである場合の一例であり、ワイヤの径が異なる場合
はそれに応じて適宜変更すれば良い。
【００７０】基板は、ガラスエポキシに限ることなく、
セラミック基板や或いはリードフレームであっても良
い。配線パターンの材質は、銅めっきに限ることなく、
Ａｇ厚膜，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ，下地がニッケルで
あるフラッシュＡｕめっきなどでも良い。ＸＹテーブル
１３上にボンディングへッドに代えてボンディングステ
ージを載置して、ＸＹ軸方向については、キャピラリ１
５を移動させる代わりに基板２１側を移動させても良
い。制御プログラムを作成する場合に、ステップＣ４に
おいて第２座標としてティーチングする座標は、プレボ
ール２５のポイントに限ることなく、２次ボンディング
ポイントや或いはプレボール２５形成時のワイヤ切断ポ
イントであっても良い。それに応じて、ステップＣ６〜
Ｃ９においては、残る２つのポイントについての相対方
向及び位置の指定を行うようにすれば良い。
【００７１】ステップＣ８及びＣ９において、２次ボン
ディングポイントについては、同様に、プレボール２５
の中心を基準として方向及び位置を指定しても良い。ま
た、本実施例のように、ワイヤ切断ポイントと２次ボン
ディングポイントとが同一の座標となる場合には、ステ
ップＣ６とＣ８，Ｃ７とＣ９とを夫々共通化しても良
い。また、プログラム作成部１８により作成される制御
プログラムは、上記実施例の工程によりプレボール形成
及び１次，２次ボンディングを行うものに限らず、例え
ば、プレボール形成時におけるワイヤの切断を、図１４
に示す従来技術のようにキャピラリをランド上に擦り付
けて行うものに適用することも可能である。キャピラリ
の形状は、チャンファ角を１２０度とするものに限ら
ず、９０度よりも大に設定すれば良い。また、チャンフ
ァ９１μｍも、ワイヤ２４の径が３０μｍで且つボール
２４ａの径が約７０μｍ，そのつぶれ径が約９０μｍで
ある場合の一例であり、上記各数値が異なる場合はそれ
に応じて適宜変更すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における、側面から見たプレ
ボール２５の形状を拡大して示す図
【図２】ワイヤボンディングの工程を示す図（その１）
【図３】ワイヤボンディングの工程を示す図（その２）
【図４】プレボール形成工程における制御部の制御内容
を示すフローチャート
【図５】１次及び２次ボンディング工程における図４相
当図
【図６】ワイヤボンディング装置の電気的構成を示す機
能ブロック図
【図７】キャピラリの形状を示す断面図
【図８】プログラム作成部の制御内容を示すフローチャ
ート
【図９】従来の図８相当図
【図１０】従来の図７相当図
【図１１】ボールボンディングを行う場合にボールに作
用する変形力の状態を説明する図であり、（ａ）は従来
のキャピラリによるもの，（ｂ）は本実施例のキャピラ
リによるものを示す
【図１２】実際にボールボンディングを行った場合の剪
断強度のばらつきを示す図であり、（ａ）は従来のキャ
ピラリによるもの，（ｂ）は本実施例のキャピラリによ
るものを示す
【図１３】２次ボンディングを行った場合のプレボール
とワイヤとの接合状態を示す図であり、（ａ）は従来の
キャピラリによるもの，（ｂ）は本実施例のキャピラリ
によるものを示す
【図１４】従来技術におけるプレボール形成時のワイヤ
の切断工程を示す図（その１）
【図１５】従来技術におけるプレボール形成時のワイヤ
の切断工程を示す図（その２）
【符号の説明】
１１は制御部（プレボール形成手段，ボンディング手
段）、１５はキャピラリ、１６はティーチング部（ティ
ーチング手段）、１７は入力部（位置指定手段，距離指
定手段）、１８プログラム作成部（プログラム作成手
段）、２１は基板、２２は半導体チップ、２２ａはボン
ディングパッド（電極）、２３はランド、２４はボンデ
ィングワイヤ（ワイヤ）、２４ａはボール、２４ｂはル
ーピング部、２４ｃは括れ部、２５はプレボールを示
す。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上にダイボンディングされた半導体
    チップ上の電極と前記基板上の配線パターンとの間をワ
    イヤにより電気的に接続するワイヤボンディング装置に
    おいて、 キャピラリから導出されるワイヤの先端部に形成したボ
    ールを前記基板上の配線パターンのランドにボンディン
    グした後、前記ワイヤをその形状が前記半導体チップ側
    に凸となるようにルーピングさせてから少なくとも前記
    ランド上のボールの中心位置まで相対的に移動させ、前
    記キャピラリを前記ボール上に下降させて当該ボールと
    前記ワイヤとを接合し、その後に前記キャピラリを所定
    位置まで上昇させることで前記ワイヤを切断してプレボ
    ールを形成するプレボール形成手段と、 前記半導体チップ上の電極に１次ボンディングを行った
    後に、ルーピングしたワイヤを前記プレボールに対して
    ２次ボンディングするボンディング手段とを備えたこと
    を特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記プレボール形成手段は、ルーピング
    させたワイヤを前記ボールの中心に対して反半導体チッ
    プ側に相対的に移動させてから前記キャピラリを前記ボ
    ール上に下降させることを特徴とする請求項１記載のワ
    イヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記ワイヤを反半導体チップ側に相対的
    に移動させる距離は、当該ワイヤ径よりも小に設定され
    ていることを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディ
    ング装置。
  4. 【請求項４】 前記ボンディング手段は、ルーピングし
    たワイヤを前記プレボールの中心に対して反半導体チッ
    プ側に相対的に移動させてから前記キャピラリを前記プ
    レボール上に下降させて当該プレボールと前記ワイヤと
    を接合し、その後に前記キャピラリを所定位置まで上昇
    させることで前記ワイヤを切断して前記２次ボンディン
    グを行うことを特徴とする請求項１または２記載のワイ
    ヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 ルーピングしたワイヤを反半導体チップ
    側に相対的に移動させる距離は、当該ワイヤ径よりも小
    に設定されていることを特徴とする請求項４記載のワイ
    ヤボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記配線パターンの材質は銅であり、 前記ワイヤの材質は金であることを特徴とする請求項１
    乃至５の何れかに記載のワイヤボンディング装置。
  7. 【請求項７】 前記１次ボンディングの座標を第１座標
    として、また、前記プレボールをボンディングする座
    標，前記プレボール形成時において前記ワイヤを切断す
    る位置の座標，前記２次ボンディングの座標の内の何れ
    か一つの座標を第２座標としてティーチングするための
    ティーチング手段と、 前記第２座標を基準として、前記第１座標以外の他の２
    つの座標の方向を指定するための方向指定手段と、 前記第２座標を基準として、前記他の２つの座標までの
    距離を指定するための距離指定手段と、 前記ティーチング手段によりティーチングされたデータ
    並びに前記方向及び距離指定手段により指定された各デ
    ータに基づいて、前記他の２つの座標を自動生成するこ
    とによりワイヤボンディングの制御プログラムを作成す
    るプログラム作成手段とを備えてなることを特徴とする
    請求項１乃至６の何れかに記載のワイヤボンディング装
    置。
  8. 【請求項８】 基板上にダイボンディングされた半導体
    チップ上の電極と前記基板上の配線パターンとの間をワ
    イヤにより電気的に接続するワイヤボンディング方法に
    おいて、 プレボール形成手段により、キャピラリから導出される
    ワイヤにより形成したボールを前記基板上の配線パター
    ンのランドにボンディングする工程と、 前記プレボール形成手段により、前記ワイヤをその形状
    が前記半導体チップ側に凸となるようにルーピングさせ
    てから少なくとも前記ランド上のボールの中心位置まで
    相対的に移動させ、前記キャピラリを前記ボール上に下
    降させて当該ボールと前記ワイヤとを接合し、その後に
    前記キャピラリを所定位置まで上昇させることで前記ワ
    イヤを切断してプレボールを形成する工程と、 ボンディング手段によって前記半導体チップ上の電極に
    １次ボンディングを行う工程と、 前記ボンディング手段によってルーピングしたワイヤを
    前記プレボールに２次ボンディングする工程とからなる
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  9. 【請求項９】 前記プレボール形成工程は、ルーピング
    させたワイヤを前記ボールの中心に対して反半導体チッ
    プ側に相対的に移動させてから前記キャピラリを前記ボ
    ール上に下降させることを特徴とする請求項８記載のワ
    イヤボンディング方法。
  10. 【請求項１０】 前記ワイヤを反半導体チップ側に相対
    的に移動させる距離は、当該ワイヤ径よりも小に設定さ
    れていることを特徴とする請求項９記載のワイヤボンデ
    ィング方法。
  11. 【請求項１１】 前記２次ボンディングを行う工程は、
    ルーピングしたワイヤを前記プレボールの中心に対して
    反半導体チップ側に相対的に移動させてから前記キャピ
    ラリを前記プレボール上に下降させて当該プレボールと
    前記ワイヤとを接合し、その後に前記キャピラリを所定
    位置まで上昇させることで前記ワイヤを切断することを
    特徴とする請求項８乃至１０の何れかに記載のワイヤボ
    ンディング方法。
  12. 【請求項１２】 ルーピングしたワイヤを反半導体チッ
    プ側に相対的に移動させる距離は、当該ワイヤ径よりも
    小に設定されていることを特徴とする請求項１１記載の
    ワイヤボンディング方法。
  13. 【請求項１３】 前記配線パターンの材質は銅であり、 前記ワイヤの材質は金であることを特徴とする請求項８
    乃至１２の何れかに記載のワイヤボンディング方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１乃至７の何れかに記載のワイ
    ヤボンディング装置または請求項８乃至１３の何れかに
    記載のワイヤボンディング方法に使用されるものであ
    り、 チャンファ角が９０度よりも大に設定されていると共
    に、チャンファ径が、前記ワイヤの先端に形成されるボ
    ールがボンディングされた場合のつぶれ径と略等しくな
    るように構成されていることを特徴とするキャピラリ。
JP20534198A 1998-07-21 1998-07-21 ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法 Expired - Fee Related JP3709714B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20534198A JP3709714B2 (ja) 1998-07-21 1998-07-21 ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20534198A JP3709714B2 (ja) 1998-07-21 1998-07-21 ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000036512A true JP2000036512A (ja) 2000-02-02
JP3709714B2 JP3709714B2 (ja) 2005-10-26

Family

ID=16505302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20534198A Expired - Fee Related JP3709714B2 (ja) 1998-07-21 1998-07-21 ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3709714B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933608B2 (en) 2002-11-21 2005-08-23 Kaijo Corporation Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
JP2008235849A (ja) * 2007-02-21 2008-10-02 Shinkawa Ltd 半導体装置及びワイヤボンディング方法
JP2010278420A (ja) * 2009-04-30 2010-12-09 Nichia Corp 半導体装置及びその製造方法
US8016182B2 (en) 2005-05-10 2011-09-13 Kaijo Corporation Wire loop, semiconductor device having same and wire bonding method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6933608B2 (en) 2002-11-21 2005-08-23 Kaijo Corporation Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
SG115587A1 (en) * 2002-11-21 2005-10-28 Kaijo Kk Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
US7262124B2 (en) 2002-11-21 2007-08-28 Kaijo Corporation Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
US8016182B2 (en) 2005-05-10 2011-09-13 Kaijo Corporation Wire loop, semiconductor device having same and wire bonding method
JP2008235849A (ja) * 2007-02-21 2008-10-02 Shinkawa Ltd 半導体装置及びワイヤボンディング方法
JP2010278420A (ja) * 2009-04-30 2010-12-09 Nichia Corp 半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3709714B2 (ja) 2005-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI397138B (zh) 打線接合方法、打線接合裝置及打線接合控制程式
US7262124B2 (en) Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
JP2004282015A (ja) ワイヤボンディング機を用いて半導体相互接続のためのバンプを形成する方法及び装置
KR100283501B1 (ko) 반도체소자 및 그 제조방법과 반도체 장치 및 그 제조방법
EP0791955A2 (en) Improvements in or relating to integrated circuit interconnections
US7021520B2 (en) Stacked chip connection using stand off stitch bonding
EP0983607B1 (en) Bump forming method and bump bonder
TWI248186B (en) Method for producing a wedge-wedge wire connection
JP2000036512A (ja) ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法及びそのワイヤボンディング装置またはワイヤボンディング方法に用いられるキャピラリ
JP4365851B2 (ja) ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置
JP2723277B2 (ja) ワイヤボンディング方法
KR20160121578A (ko) 반도체 장치의 제조 방법, 반도체 장치 및 와이어 본딩 장치
JPH08181175A (ja) ワイヤボンディング方法
JP3313568B2 (ja) ワイヤボンディング装置およびその制御方法
JP7152079B2 (ja) ワイヤボンディング装置及び半導体装置の製造方法
US20240006193A1 (en) Semiconductor device manufacturing method and manufacturing apparatus
TW201308458A (zh) 導線接合裝置及半導體裝置之製造方法
WO2022137288A1 (ja) ワイヤ構造及びワイヤ構造形成方法
JP2725116B2 (ja) ワイヤボンディング装置及びその方法
JP5048990B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JPH0645413A (ja) ワイヤボンディング装置及びその方法
JPH1012618A (ja) はんだバンプ形成方法および装置
JP2021052158A (ja) ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
JPH039525A (ja) バンプ形成方法及びその形成装置
JPH06209032A (ja) ワイヤボンディング装置及びワイヤの接合方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050719

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050801

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080819

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110819

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120819

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130819

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees