JP2002158252A - ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法

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JP2002158252A JP2000355211A JP2000355211A JP2002158252A JP 2002158252 A JP2002158252 A JP 2002158252A JP 2000355211 A JP2000355211 A JP 2000355211A JP 2000355211 A JP2000355211 A JP 2000355211A JP 2002158252 A JP2002158252 A JP 2002158252A
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wire
pad electrode
wire bonding
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接する溶着ボール同士のショートを防止
し、リードフレームの方向性による接合強度の違いを無
くし、均一なボンディングを実現する。 【解決手段】 単一方向に振動が可能なツールホーン４
０をワイヤボンダのＸ−Ｙテーブル８に対して、ほぼ４
５度傾ける。または、ボンディングヘッドは傾けず、リ
ードフレーム２側を、ほぼ４５度傾けることにより、半
導体チップ１上のボンディングパッドの対角方向に超音
波を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤ先端に溶融
ボールを形成し、第１ボンディングおよび第２ボンディ
ングを行うワイヤボンディング装置およびワイヤボンデ
ィング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来のワイヤボンディング装置
の構成を示す側面図である。また、図６は、ワイヤボン
ディング装置の一部の上面図である。ワイヤボンディン
グは、図５に示すように、加熱された半導体チップ１お
よびリードフレーム２を導体ワイヤ３で接続するもので
ある。具体的には、キャピラリ５から引き出されている
ワイヤ先端に溶融ボールが形成された状態で、ツールホ
ーン４を移動して、半導体チップ１のパッド電極に溶融
ボールを押圧し、振動子７によってツールホーン４を通
じてキャピラリ５に超音波を印加し、第１ボンディング
を行う。続いて、キャピラリ５を上昇、ツールホーン４
をリードフレーム２上に移動して第１ボンディングと同
様、キャピラリ５によって導体ワイヤ３の途中部をリー
ドフレーム２に押圧して、第２ボンディングを行う。
【０００３】次に、キャピラリ５を上昇させて導体ワイ
ヤ３を切断後、ワイヤ先端とトーチ電極６間でスパーク
させ、導体ワイヤ３の先端に溶融ボールを形成させ、次
のワイヤボンディングを行う。半導体チップ１は、通
常、図７に示すように、平面外形が正方形、または長方
形であって、ボンディングされる被接合面の周縁に沿っ
て、多数のパッド９が配設されている。上述したワイヤ
ボンディングにより、各パッド９が対応するリードフレ
ーム２に導体ワイヤ３で接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるワイヤ
ボンディング装置では、ワイヤボンディングを行う際、
キャピラリ５の超音波振動は、Ｘ−Ｙテーブル８に対し
て、図７に示すように、Ｙ方向のみに印加している。こ
れにより、図８に示すように、溶着ボール１０の平面寸
法は、振動方向に長い楕円状となる。したがって、Ｙ方
向に配列されたパッド９（Ｙ）では、溶着ボール１０
は、隣接パッド方向に長くなり、溶着ボール１０同士が
接触してショートするという問題があった。
【０００５】また、第２ボンディングにおいても、Ｘ方
向に沿って配設されたリードフレーム２（Ｘ）と、Ｙ方
向に沿って配設されたリードフレーム２（Ｙ）との間で
は、その方向性の違いにより超音波振動の印加程度に違
いがあり、接合強度に大きな違いが生じ、均一なボンデ
ィングを行うことができなかった。半導体チップ１は、
今後、ますます小パッド化され、さらに狭ピッチ化する
傾向にある。このため、上述した問題に対する解決は重
要となる。
【０００６】上述した問題を解決するためのワイヤボン
ディング装置が特開平６−２６８０３３、特開平９−２
１３７５５、特開平１１−１９５６７０などに記載され
ている。しかしながら、これら従来技術によるワイヤボ
ンディング装置は、複数の振動子を切り替え、または同
時に振動させるものであり、構造および制御が複雑にな
るという問題があった。
【０００７】そこで本発明は、隣接する溶着ボール同士
がショートするのを防止することができ、また、リード
フレームの方向性による接合強度の違いを無くし、均一
なボンディングを行うことができるワイヤボンディング
装置およびワイヤボンディング方法を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明によるワイヤボンディング装置は、半
導体チップとリードフレームとを導体ワイヤにより接続
するワイヤボンディング装置において、前記導体ワイヤ
を前記半導体チップ上のパッド電極、もしくは前記リー
ドフレームに押圧し、超音波振動により溶着ボールを形
成し、半導体チップ上のパッド電極と前記リードフレー
ムとを前記導体ワイヤにより接続する接続手段と、前記
半導体チップのパッド電極の対角方向に前記接続手段を
超音波振動させる振動手段とを具備することを特徴とす
る。
【０００９】また、好ましい態様として、例えば請求項
２記載のように、請求項１記載のワイヤボンディング装
置において、前記振動手段は、前記振動手段からの超音
波振動を伝播する超音波ホーンの先端部に取り付けら
れ、前記超音波ホーンは、前記半導体チップのパッド電
極の対角方向に沿って取り付けられてもよい。
【００１０】また、好ましい態様として、例えば請求項
３記載のように、請求項１記載のワイヤボンディング装
置において、前記半導体チップおよび前記リードフレー
ムは、前記接続手段の超音波振動が前記半導体チップの
パッド電極の対角方向に印加されるように、所定の角度
傾けて配設されるようにしてもよい。
【００１１】また、上記目的達成のため、請求項４記載
の発明によるワイヤボンディング方法は、半導体チップ
とリードフレームとを導体ワイヤにより接続するワイヤ
ボンディング方法において、前記導体ワイヤを前記半導
体チップ上のパッド電極に押圧し、前記半導体チップ上
のパッド電極の対角方向への超音波振動により溶着ボー
ルを形成し、前記半導体チップ上のパッド電極と前記導
体ワイヤの一端を接続する第１のボンディング工程と、
前記導体ワイヤの途中部を前記リードフレームに押圧
し、前記超音波振動により溶着ボールを形成し、前記リ
ードフレームと前記導体ワイヤの途中部とを接続する第
２のボンディング工程とを有することを特徴とする。
【００１２】また、好ましい態様として、例えば請求項
５記載のように、請求項４記載のワイヤボンディング方
法において、前記超音波振動を接続箇所へ伝播する超音
波ホーンの取り付け角度を、前記半導体チップのパッド
電極の対角方向としてもよい。
【００１３】また、好ましい態様として、例えば請求項
６記載のように、請求項４記載のワイヤボンディング方
法において、前記超音波振動が前記半導体チップのパッ
ド電極の対角方向に印加されるように、前記半導体チッ
プおよび前記リードフレームを、所定の角度傾けて配設
するようにしてもよい。
【００１４】単一方向に振動が可能な超音波ホーンをワ
イヤボンダのＸ−Ｙテーブルに対して、半導体チップの
パッド電極の対角方向（ほぼ４５度）に傾けること、ま
たはボンディングヘッドは傾けず、リードフレーム側を
半導体チップのパッド電極の対角方向（ほぼ４５度）に
傾けることにより、正方形なボンディングパッドの対角
方向に超音波振動を印加する。したがって、隣接する溶
着ボール同士がショートするのを防止することが可能と
なり、また、リードフレームの方向性による接合強度の
違いを無くし、均一なボンディングを行うことが可能と
なる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。
【００１６】Ａ．実施形態の構成 図１は、本発明の実施形態によるワイヤボンディング装
置の構成を示す側面図である。また、図２は、本実施形
態によるワイヤボンディング装置の一部の上面図であ
る。なお、図５、図６に対応する部分には同一の符号を
付けて説明を省略する。前述したように、図５、図６に
示す従来のワイヤボンディング装置では、Ｘ−Ｙテーブ
ル８のＹ方向と平行（図６）にツールホーン４を備えて
いる。これに対して、本実施形態のワイヤボンディング
装置では、ツールホーン４０は、図２に示すように、Ｘ
−Ｙテーブル８のＹ方向に対してほぼ４５度の角度で設
けられている。
【００１７】Ｂ．実施形態の動作 次に、上述した実施形態によるワイヤボンディングの動
作について説明する。ここで、図３は、本実施形態によ
るワイヤボンディング装置による超音波振動方向および
溶着ボールの形状を説明するための模式図である。ま
た、図４は、本実施形態によるワイヤボンディング装置
による超音波振動方向および溶着ボールの形状を説明す
るための一部を拡大した模式図である。
【００１８】第１ボンディングでは、キャピラリ５から
引き出されている導体ワイヤ（Ａｕ）３の先端に溶融ボ
ールが形成された状態で、ツールホーン４０を移動し
て、キャピラリ５により半導体チップ１のパッド電極に
溶融ボールを押圧した状態で、振動子７により超音波を
印加し、半導体チップ１のパッド電極に導体ワイヤ３を
接続する。
【００１９】この場合、ツールホーン４０は、Ｘ−Ｙテ
ーブル８のＹ方向に対してほぼ４５度の角度で設けられ
ているので、超音波は、図３に示す矢印Ａのように、パ
ッド電極９の対角方向に印加されることになる。したが
って、パッド電極９上に形成された溶着ボール１００
は、図４に示すように、Ｙ方向に対してほぼ４５度（超
音波印加方向）で傾く楕円形状となる。ゆえに、隣接す
る溶着ボール１００同士が接触することなく、また、パ
ッド電極９から溶着ボール１００がはみ出すこともな
い。また、パッド形状が、正方形でなく、円形（図示せ
ず）の場合であっても、溶着ボールがパッド電極からは
み出すことはあっても、正方形パッドと同様に隣接する
溶着ボール同士が接触することはない。
【００２０】次に、第２ボンディングでは、キャピラリ
５を上昇させ、ツールホーン４０をリードフレーム２上
に移動して第１ボンディングと同様に、キャピラリ５に
よってＡｕワイヤ３の途中部をリードフレーム２に押圧
した状態で、振動子７により超音波を印加し、導体ワイ
ヤ３とリードフレーム２とを接続する。第２ボンディン
グにおいても、超音波は、図３、図４に示すように、リ
ード２（Ｘ）、リード２（Ｙ）の対角方向に印加される
ことになる。したがって、リード２（Ｘ）とリード２
（Ｙ）の方向性による超音波の印加状態の変化を小さく
することができ、接合強度を均一にすることができる。
【００２１】次に、キャピラリ５を上昇させて導体ワイ
ヤ３を切断後、導体ワイヤ３の先端とトーチ電極６間で
スパークさせ、導体ワイヤ３の先端に溶融ボールを形成
させ、次のワイヤボンディングを行う。
【００２２】なお、上述した実施形態では、ツールホー
ンを、Ｘ−ＹテーブルのＹ方向に対してほぼ４５度の角
度で設ける構成としたが、これに限らず、ツールホーン
をＸ−Ｙテーブルに対して従来通り直角（Ｙ方向）に取
り付け、リードフレームをツールホーンに対してほぼ４
５度傾けて配設するようにしてもよい。すなわち、半導
体チップ上のパッドの対角方向に超音波振動が印加され
るように、ツールホーンもしくはキャピラリと、リード
フレームとを配設すればよい。
【００２３】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、接続手段
により、導体ワイヤを半導体チップ上のパッド電極、も
しくはリードフレームに押圧し、超音波振動により溶着
ボールを形成し、前記半導体チップ上のパッド電極と前
記リードフレームとを前記導体ワイヤにより接続する際
に、振動手段により、前記半導体チップのパッド電極の
対角方向に前記接続手段を超音波振動させるようにした
ので、隣接する溶着ボール同士がショートするのを防止
することができ、また、リードフレームの方向性による
接合強度の違いを無くし、均一なボンディングを行うこ
とができるという利点が得られる。
【００２４】また、請求項２記載の発明によれば、前記
振動手段が取り付けられた超音波ホーンを前記半導体チ
ップのパッド電極の対角方向に沿って取り付けるように
したので、隣接する溶着ボール同士がショートするのを
防止することができ、また、リードフレームの方向性に
よる接合強度の違いを無くし、均一なボンディングを行
うことができるという利点が得られる。
【００２５】また、請求項３記載の発明によれば、前記
半導体チップおよび前記リードフレームを、前記接続手
段の超音波振動が前記半導体チップのパッド電極の対角
方向に印加されるように、所定の角度傾けて配設するよ
うにしたので、隣接する溶着ボール同士がショートする
のを防止することができ、また、リードフレームの方向
性による接合強度の違いを無くし、均一なボンディング
を行うことができるという利点が得られる。
【００２６】また、請求項４記載の発明によれば、第１
のボンディング工程において、導体ワイヤを前記半導体
チップ上のパッド電極に押圧し、前記半導体チップ上の
パッド電極の対角方向への超音波振動により溶着ボール
を形成し、前記半導体チップ上のパッド電極と前記導体
ワイヤの一端を接続し、第２のボンディング工程におい
て、前記導体ワイヤの途中部を前記リードフレームに押
圧し、前記超音波振動により溶着ボールを形成し、前記
リードフレームと前記導体ワイヤの途中部とを接続する
ようにしたので、隣接する溶着ボール同士がショートす
るのを防止することができ、また、リードフレームの方
向性による接合強度の違いを無くし、均一なボンディン
グを行うことができるという利点が得られる。
【００２７】また、請求項５記載の発明によれば、前記
超音波振動を接続箇所へ伝播する超音波ホーンの取り付
け角度を、前記半導体チップのパッド電極の対角方向と
するようにしたので、隣接する溶着ボール同士がショー
トするのを防止することができ、また、リードフレーム
の方向性による接合強度の違いを無くし、均一なボンデ
ィングを行うことができるという利点が得られる。
【００２８】また、請求項６記載の発明によれば、前記
超音波振動が前記半導体チップのパッド電極の対角方向
に印加されるように、前記半導体チップおよび前記リー
ドフレームを、所定の角度傾けて配設するようにしたの
で、隣接する溶着ボール同士がショートするのを防止す
ることができ、また、リードフレームの方向性による接
合強度の違いを無くし、均一なボンディングを行うこと
ができるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるワイヤボンディング装
置の構成を示す側面図である。
【図２】本実施形態によるワイヤボンディング装置の一
部の上面図である。
【図３】本実施形態によるワイヤボンディング装置によ
る超音波振動方向および溶着ボールの形状を説明するた
めの模式図である。
【図４】本実施形態によるワイヤボンディング装置によ
る超音波振動方向および溶着ボールの形状を説明するた
めの一部を拡大した模式図である。
【図５】従来のワイヤボンディング装置の構成を示す側
面図である。
【図６】従来のワイヤボンディング装置の一部の上面図
である。
【図７】従来のワイヤボンディング装置による超音波振
動方向および溶着ボールの形状を説明するための模式図
である。
【図８】従来のワイヤボンディング装置による超音波振
動方向および溶着ボールの形状を説明するための一部を
拡大した模式図である。
【符号の説明】
１……半導体チップ、２……リードフレーム、３……導
体ワイヤ、４……ツールホーン（超音波ホーン）、５…
…キャピラリ（接続手段）、６……トーチ電極、７……
振動子（振動手段）、８……Ｘ−Ｙテーブル、９……パ
ッド、１０……溶着ボール、４０……ツールホーン、１
００……溶着ボール

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体チップとリードフレームとを導体
    ワイヤにより接続するワイヤボンディング装置におい
    て、 前記導体ワイヤを前記半導体チップ上のパッド電極、も
    しくは前記リードフレームに押圧し、超音波振動により
    溶着ボールを形成し、半導体チップ上のパッド電極と前
    記リードフレームとを前記導体ワイヤにより接続する接
    続手段と、 前記半導体チップのパッド電極の対角方向に前記接続手
    段を超音波振動させる振動手段とを具備することを特徴
    とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記振動手段は、前記振動手段からの超
    音波振動を伝播する超音波ホーンの先端部に取り付けら
    れ、 前記超音波ホーンは、前記半導体チップのパッド電極の
    対角方向に沿って取り付けられてい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】 前記半導体チップおよび前記リードフレ
    ームは、前記接続手段の超音波振動が前記半導体チップ
    のパッド電極の対角方向に印加されるように、所定の角
    度傾けて配設され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。
  4. 【請求項４】 半導体チップとリードフレームとを導体
    ワイヤにより接続するワイヤボンディング方法におい
    て、 前記導体ワイヤを前記半導体チップ上のパッド電極に押
    圧し、前記半導体チップ上のパッド電極の対角方向への
    超音波振動により溶着ボールを形成し、前記半導体チッ
    プ上のパッド電極と前記導体ワイヤの一端を接続する第
    １のボンディング工程と、 前記導体ワイヤの途中部を前記リードフレームに押圧
    し、前記超音波振動により溶着ボールを形成し、前記リ
    ードフレームと前記導体ワイヤの途中部とを接続する第
    ２のボンディング工程とを有することを特徴とするワイ
    ヤボンディング方法。
  5. 【請求項５】 前記超音波振動を接続箇所へ伝播する超
    音波ホーンの取り付け角度を、前記半導体チップのパッ
    ド電極の対角方向としたことを特徴とする請求項４記載
    のワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項６】 前記超音波振動が前記半導体チップのパ
    ッド電極の対角方向に印加されるように、前記半導体チ
    ップおよび前記リードフレームを、所定の角度傾けて配
    設したことを特徴とする請求項４記載のワイヤボンディ
    ング方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006250648A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Yamaha Corp 物理量センサの製造方法及びボンディング装置

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