JP2004296468A - ワイヤボンディング構造及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】超音波を用いたワイヤボンディングを行なうにあたり、ボンディングワイヤの共振に起因する不具合の発生を効果的に防止する。
【解決手段】半導体チップ１２の各電極１２ａと、パッケージ１１の各電極１１ａとの間を、夫々ボンディングワイヤ１４により弧状のループを描くように接続する。このとき、ファーストボンディング後のセカンドボンディング位置までのウェッジの移動軌跡の制御により、ボンディングワイヤ１４のループ部分を、中間部分を下方に凹ませた凹形状を有する屈曲形状とする。凹部の曲げ深さ寸法ｈを０以上とし、望ましくは該ループの高さ寸法Ｈの１／３から１／２とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの電極間を、ボンディングワイヤにより弧状のループを描くように接続するワイヤボンディング構造及びワイヤボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体圧力センサにおいては、図１４に概略的に示すように、半導体チップ（圧力センサチップ）１を、パッケージ（基板）２内に接着剤３により接着し、半導体チップ１上の電極（パッド）１ａと、パッケージ２に設けられた電極（リード）２ａとを、例えばアルミニウム製のボンディングワイヤ４により接続するようになっている。
【０００３】
この場合、一般に、超音波を用いたワイヤボンディング方法が用いられ、図示はしないが、この方法では、先端にワイヤ４を保持したボンディングツール（ウェッジ）を半導体チップ１の電極１ａ上に移動させ、一定の周波数の超音波振動及び圧力を付与することによってワイヤ４の先端をその電極１ａに接合し（ファーストボンディング）、次いで、ワイヤ４のループを形成させながらウェッジを移動させ、パッケージ２の電極２ａに同様にワイヤ４を超音波接合する（セカンドボンディング）ことにより行われるようになっている。
【０００４】
ところで、このようなワイヤボンディングにおいては、セカンドボンディング時において、ウェッジの超音波振動によりワイヤ４が共振する現象が発生することがあり、このような共振が起こると、ワイヤ４のファーストボンド部のネック部にダメージを与えてしまい、接合信頼性が低下する不具合が生ずる。このとき、図１５に示すように、横軸にワイヤ長を、縦軸にボンディング周波数をとった場合、ワイヤの共振領域Ａ１〜Ａ３（図に斜線を付して示す）は、ワイヤ長が大きくなるにつれて、順に高次のものが周期的に出現するようになる。例えばボンディング周波数が１２０ｋＨｚの場合、ワイヤ長がａ１であると、共振領域Ａ３に入り、共振が発生することになる。
【０００５】
そこで、そのような不具合を防止するためには、ワイヤ４の長さを変えることが効果的となり、従来では、図１６に示すように、電極２ａのセカンドボンディングの位置座標をずらすことにより、ワイヤ５の長さを変えることが考えられている（例えば特許文献１参照）。また、ワイヤの長さを変える（長くする）ためには、図１７に示すように、ワイヤ６のループ高さを高くすることも考えられる。あるいは、超音波振動子に対する発信出力信号を制御することにより、振動周波数を変更することも考えられていた（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−６１３１２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平８−３１８８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したうち、セカンドボンディングの位置座標を変更したり、ループ高さを変更したりすることにより、ワイヤの長さを変えるものでは、通常、そのようなボンディング座標位置やループ高さは、設計的に寸法が最適化されているため、設計的制約から困難を伴う場合が多くなる。あるいは、変更が可能であるとしても、共振領域から少しずらすことができる程度であり、製品ばらつき等により、共振が発生する可動性を完全に回避することは難しい。また、振動周波数を変更するものでは、装置構成が複雑となり大幅なコストアップを招く問題点がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、超音波を用いたワイヤボンディングを行なうにあたり、ボンディングワイヤの共振に起因する不具合の発生を効果的に防止することができ、しかもそのための構成を簡単で安価に済ませることができるワイヤボンディング構造及びワイヤボンディング方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のワイヤボンディング構造は、ボンディングワイヤのループ部分を、２つ以上の節点を有する屈曲形状としたところに特徴を有する。これによれば、ループ部分が空中で屈曲形状とされることによりボンディングワイヤの長さをかせぐことができる。
【００１１】
従って、ボンディング座標位置やループ高さに設計的制限があっても、それらを変更することなく、ボンディングワイヤを共振領域から外れた長さに長くすることが可能となり、これと共に、節点により、ワイヤのファーストボンド部のネック部への振動エネルギーの伝達が抑えられる作用も期待できる。この結果、ボンディングワイヤの共振の発生を効果的に防止することができる。しかも、ボンディングワイヤのループ部分を屈曲形状とするだけの簡単で安価な構成で済ませることができる。
【００１２】
この場合、ボンディングワイヤの長さを、ボンディング周波数に対してワイヤ長の変化に応じて周期的に出現する共振領域のｎ次と（ｎ＋１）次との中間に位置する長さとすれば（請求項２の発明）、ワイヤ長を共振領域から大きく外れた長さとすることができるので、多少の製品ばらつき等があっても、共振の発生を確実に防止することができるようになり、より効果的となる。
【００１３】
また、より具体的には、上記屈曲形状として、ボンディングワイヤのループ部分を、平面方向に見てほぼＳ字状に構成したり（請求項３の発明）、あるいは、弧状のループの中間部分を下方に凹ませた凹形状に構成したり（請求項４の発明）することができる。いずれも、比較的簡単な構成で済ませることができ、加工も容易となる。
【００１４】
このとき、本発明者の研究によれば、ループ部分を凹形状に構成する場合、その凹部の曲げ深さ寸法を、該ループの高さ寸法の１／３から１／２とすることが好ましく（請求項５の発明）、これにより、ワイヤ長を共振領域から大きくずらせることができ、効果的となる。
【００１５】
そして、本発明においては、上記したワイヤボンディング構造におけるボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を形成するために、請求項６ないし請求項９に記載のワイヤボンディング方法を採用することができる。
即ち、本発明の請求項６のワイヤボンディング方法は、ファーストボンディング後のセカンドボンディング位置までのボンディングツールの移動軌跡を、予め設定された屈曲形状となるように制御するようにしたものである。これによれば、ルーピングのプログラム制御によってボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を得ることができるので、作業工程の増加等を招くことなく、簡単な構成で安価で済ませることができる。
【００１６】
本発明の請求項７のワイヤボンディング方法は、ファーストボンディング後のボンディングツールをセカンドボンディング位置に移動させた状態で、折曲げ治具によりループ部分を屈曲させるようにしたものである。本発明の請求項８のワイヤボンディング方法は、セカンドボンディングが完了した後、折曲げ治具によりループ部分を屈曲させるようにしたものである。いずれにおいても、折曲げ治具を用いることによって、ボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を、所望の形状に確実に形成することができる。
【００１７】
このとき、上記折曲げ治具を、任意角度に回転可能な回転体と、この回転体にその回転軸を挟む位置に設けられた２本の棒状部材とを備えたものとし、それら棒状部材間にボンディングワイヤのループ部分を挟んだ状態で回転体を回転させることにより、ループ部分を屈曲させるようにすることができる（請求項９の発明）。これによれば、比較的簡単な構成の折曲げ治具によって、ボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を、確実に形成することができる。
【００１８】
本発明の請求項１０のワイヤボンディング方法は、２つの電極間を、ボンディングワイヤにより弧状のループを描くように接続するものにあって、ボンディングワイヤのループ部分の途中部を、クランプ治具によりクランプした状態で、セカンドボンディングを行うようにしたところに特徴を有する。
【００１９】
これによれば、ループ部分の途中部がクランプされていることによって、セカンドボンディング時のボンディングワイヤの共振が発生しにくくなり、また、共振が発生しても、ワイヤのファーストボンド部のネック部に振動エネルギーが伝達されなくなる。この結果、ボンディングワイヤの共振に起因する不具合の発生を効果的に防止することができ、しかも、ボンディングワイヤのループ部分の途中部をクランプ治具によりクランプするだけの簡単な構成で安価に済ませることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化したいくつかの実施例について、図１ないし図１３を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施例は、いずれも、例えば車両用の半導体圧力センサにおける半導体チップ（圧力センサチップ）と、パッケージの電極との間の接続に本発明を適用したものである。
【００２１】
（１）第１の実施例
図１ないし図５を参照して、本発明の第１の実施例（請求項１、２、４、５、６に対応）について述べる。まず、図１に示すように、半導体圧力センサは、パッケージ（ケース）１１内の凹部に、半導体圧力センサチップ１２（以下、単に半導体チップ１２という）を、接着剤１３により装着し、それらを例えば直径が５０μｍのアルミニウム製のボンディングワイヤ１４により電気的に接続して構成される。
【００２２】
このとき、半導体チップ１２の上面には、接続用の４個の電極（パッド）１２ａが、その一辺部（図で右辺部）に並んで形成されている。これに対し、前記パッケージ１１の凹部の外側（図で右側）部分の上面部には、前記半導体チップ１２の各電極１２ａと電気的に接続される４個の電極（リード端子）１１ａが、それら各電極１２ａと対応した位置に設けられている。
【００２３】
さて、前記パッケージ１１に半導体チップ１２が接着された後、半導体チップ１２の各電極１２ａと、パッケージ１１の各電極１１ａとの間が、夫々ボンディングワイヤ１４により弧状のループを描くように接続される。詳しくは後述するように、その接続には、超音波を利用した、本実施例に係るワイヤボンディング方法が用いられる。
【００２４】
このとき、本実施例では、図１（ａ）に示すように、ボンディングワイヤ１４のループ部分が、縦方向に屈曲された２つ以上の節点を有する屈曲形状、より具体的には、弧状のループの中間部分を下方に凹ませた凹形状（ほぼＭ字形状）に構成されている。また、その凹部の曲げ深さ寸法ｈは、該ループの高さ寸法Ｈの１／３から１／２の範囲、この場合約１／２とされている。そして、後述するように、上記屈曲形状としたことにより、ボンディングワイヤ１４の長さ（ワイヤ長）ａ２が、ボンディング周波数に対してワイヤ長の変化に応じて周期的に出現する共振領域のｎ次と（ｎ＋１）次との中間に位置する長さとされている（図２参照）。
【００２５】
ここで、図示はしないが、そのワイヤボンディングに用いられるワイヤボンディング装置（ウェッジボンダ）は、周知のように、半導体チップ１２を搭載したパッケージ１１が位置決め固定状態でセットされるボンディングステーション、カメラ等を備え前記各電極１２ａ及び１１ａの位置を認識する画像認識部、ワイヤ１４を超音波接合するボンディングツール、このボンディングツール（ウェッジ）をＸ、Ｙ、Ｚ方向に自在に移動させるための移動機構、全体を制御する制御装置などを備えて構成されている。
【００２６】
前記ボンディングツールは、ワイヤ１４を保持し加圧するためのウェッジやそのウェッジに振動を付与するための超音波振動子等を有して構成されている。本実施例では、ボンディング周波数が、例えば１２０ｋＨｚとされている。また、前記制御装置には、ボンディングワイヤ１４のループ部分の上記した所定の屈曲形状を得るように、ウェッジを移動させるルーピングのプログラムが予め設定（入力）されている。尚、前記電極１１ａに対するボンディング座標位置や、ボンディングワイヤ１４のループ高さＨは、設計的に寸法が最適化されている。
【００２７】
次に、本実施例におけるワイヤボンディング方法（手順）について述べる。上述のように、ワイヤボンディング装置においては、まず、ボンディングステーションに、半導体チップ１２を装着したパッケージ１１が搬入され、位置決め固定される。この後、画像認識部により半導体チップ１２の各電極１２ａ、及びパッケージ１１の各電極１１ａの位置認識が行われる。そして、それらの間をボンディングワイヤ１４により接合する作業が行なわれる。
【００２８】
このワイヤボンディングの作業では、第１に、先端にワイヤ１４を保持したウェッジを、まず半導体チップ１２の電極１２ａ上に移動させ、超音波振動及び圧力を付与することによってワイヤ１４の先端をその電極１２ａに接合するファーストボンディングが行なわれる。引続き、ウェッジを、ワイヤ１４のループを形成させながら電極１１ａ上（セカンドボンディング位置）に移動させることが行なわれる。
【００２９】
このとき、本実施例では、ルーピングのプログラム制御によってファーストボンディング後のセカンドボンディング位置までのウェッジの移動軌跡が、図で右方に移動しながらの上下動を２回繰返すように、予め設定されたループ部分の屈曲形状、つまり図１（ａ）に示すような中間部が凹形状となる形状が得られるように制御されるのである。
【００３０】
次いで、パッケージ１１の電極１１ａに対して、ウェッジにより超音波振動及び圧力を付与することによってワイヤ１４をその電極１１ａに接合するセカンドボンディングが行なわれる。この後、ワイヤ１４が切断され、ワイヤ１４の先端を保持したウェッジが次のボンディング位置（次の電極１２ａ上）に移動される。以上の動作が４対の電極１２ａ、１１ａに対し順に実行されることにより、図１（ｂ）に示すように、４本のボンディングワイヤ１４による半導体チップ１２とパッケージ１１との間の電気的接続が完了するのである。
【００３１】
しかして、上記したワイヤボンディングにおいては、セカンドボンディング時において、ウェッジの超音波振動によりワイヤ１４が共振する現象が発生することがあり、このような共振が起こると、ワイヤ１４のファーストボンド部のネック部にダメージを与えてしまい、接合信頼性が低下する等の不具合が生ずる。このとき、従来技術の項（図１５）でも述べたように、横軸にワイヤ長を、縦軸にボンディング周波数をとった場合、ワイヤの共振領域Ａ１〜Ａ３（図２に斜線を付して示す）は、ワイヤ長が大きくなるにつれて、順に高次のものが周期的に出現するようになる。
【００３２】
ここで、図５は、本発明者等が行った、ボンディングワイヤ１４のループ高さを様々に変更した場合の、ループ高さ（言換えればワイヤ長）と引張り強度との関係を調べた試験結果を示している。この図５から明らかなように、ボンディングワイヤ１４をある長さとしたとき（楕円で囲んだ２箇所）に、引張り強度が明らかに低下する（またばらつきが大きくなる）現象が見られ、これは、ワイヤ長が共振領域に入って上記したワイヤ１４の共振が発生したことに起因するものであると考えられる。
【００３３】
ところが、本実施例では、ボンディングワイヤ１４のループ部分を空中で縦方向の屈曲形状（中間部に凹形状を有する形状）としたことにより、ボンディング座標位置やループ高さＨを変更することなく、ワイヤ長をかせぐことができ、ボンディングワイヤ１４を共振領域から外れた長さとすることができた。この場合、ワイヤ１４を屈曲形状とすることにより、図２に示すように、ワイヤの共振領域をＡ１〜Ａ３から、夫々Ｂ１〜Ｂ３（異なる斜線を付して示す）に相対的にずらすことができ、例えばボンディング周波数が１２０ｋＨｚで、ワイヤ長を、共振領域Ｂ１〜Ｂ３から外れた長さａ２とすることができたのである。
【００３４】
これと共に、屈曲形状とされたボンディングワイヤ１４の節点により、ワイヤ１４のファーストボンド部のネック部への振動エネルギーの伝達が抑えられる作用も期待できる。このとき、ボンディングワイヤ１４の共振は、縦方向に強い振動として発生すると考えられるが、本実施例では、ボンディングワイヤ１４を縦方向（上下方向）に屈曲させていることにより、縦方向の振動の伝達を効果的に抑えることができる。
【００３５】
ちなみに、図３は、本実施例におけるボンディングワイヤ１４のループ部分の形状と、従来例（図１４）に示した通常のボンディングワイヤ４の形状とで、引張り強度を比較した試験結果を示している。この結果から、本実施例のボンディングワイヤ１４の形状によって、従来に比べて引張り強度に優れたものとなったことが理解できる。
【００３６】
また、図４は、従来例（図１４）に示した通常の形状のボンディングワイヤ４（ａ）、本実施例の縦方向に屈曲形状としたボンディングワイヤ１４（ｂ）、後述する第２の実施例のように横方向に屈曲形状としたボンディングワイヤ（ｃ）における、ボンディング周波数（横軸）と、共振の強さ（縦軸）との関係を調べた結果を示している。この結果からも、本実施例では、共振領域を確実に避けることができたことが理解できる。
【００３７】
このように本実施例によれば、超音波を用いたワイヤボンディングを行なうにあたり、ボンディングワイヤ１４のループ部分を屈曲形状としたことにより、セカンドボンディング時におけるボンディングワイヤ１４の共振の発生を効果的に防止することができ、この結果、ボンディングワイヤ１４の共振に起因して、ワイヤ１４のファーストボンド部のネック部にダメージを与える等の不具合を効果的に防止することができるという優れた効果を奏する。
【００３８】
しかも、ボンディングワイヤ１４のループ部分を屈曲形状とするだけなので、ボンディング座標位置やループ高さＨに設計的制限があっても、それらを変更することなく実現でき、また、ルーピングのプログラム制御によってボンディングワイヤ１４のループ部分の屈曲形状を得ることができるので、作業工程の増加等を招くことなく、簡単な構成で安価に済ませることができるものである。
【００３９】
また、特に本実施例では、ボンディングワイヤ１４の長さを、ボンディング周波数に対してワイヤ長の変化に応じて周期的に出現する共振領域Ｂ１とＢ２との中間に位置する長さとしたので、多少の製品ばらつき等があっても、共振の発生を確実に防止することができるようになる。更には、ボンディングワイヤ１４のループ部分の屈曲形状として、弧状のループの中間部分を下方に凹ませた凹形状とすると共に、その凹部の曲げ深さ寸法ｈを、該ループの高さ寸法Ｈの１／３以上としたので、簡単な構成で、ワイヤ長を共振領域から大きくずらせることができ、共振発生の防止効果に極めて優れたものとすることができたのである。
【００４０】
（２）第２〜第４の実施例
次に、本発明の第２〜第４の実施例について、図６〜図１１を参照しながら以下順に説明する。尚、これら第２〜第４の実施例においても、上記第１の実施例と同様に、半導体チップ１２を、パッケージ（ケース）１１に装着し、それらをアルミニウム製のボンディングワイヤにより接続する場合を具体例としている。従って、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して詳しい説明を省略し、以下、異なる点についてのみ述べる。
【００４１】
図６〜図９は、本発明の第２の実施例（請求項３、７、９に対応）を示している。この実施例が上記第１の実施例と異なる点は、半導体チップ１２の各電極１２ａと、パッケージ１１の各電極１１ａとの間を夫々接続するボンディングワイヤ２１のループ部分の形状にあり、ここでは、図６に示すように、平面方向に見てほぼＳ字状をなす屈曲形状（横曲げ）に構成されている。従って、電極１１ａ上のセカンドボンディングの座標位置やループ高さＨを変更することなく、ボンディングワイヤ２１の長さが長くなっている。
【００４２】
そして、本実施例では、ボンディングワイヤ２１のループ部分を屈曲形状とするために、ファーストボンディング後のボンディングツール（ウェッジ２２）をセカンドボンディング位置に移動させた状態で、折曲げ治具２３を用いてボンディングワイヤ２１のループ部分を屈曲させるようにしている。
【００４３】
この場合、図７及び図８に示すように、ワイヤボンディング装置は、ワイヤ２１を超音波接合するためのボンディングツール（ウェッジ２２）を有すると共に、折曲げ治具２３を有している。この折曲げ治具２３は、上下に延びる回転軸を中心に任意角度に回転可能な回転体２３ａと、この回転体２３ａの下面に、その回転軸を挟む位置に下方に延びて設けられた２本の棒状部材たるピン２３ｂとを備えて構成されている。
【００４４】
ワイヤボンディングを行なうにあたっては、まず、ウェッジ２２によりワイヤ２１を導体チップ１２の電極１２ａに接合するファーストボンドが行なわれ、引続き、ウェッジ２２を、ワイヤ２１のループを形成させながら電極１１ａ上（セカンドボンディング位置）に移動させることが行なわれ、ウェッジ２２はその状態で停止される。
【００４５】
次いで、折曲げ治具２３によりループ部分を屈曲させる作業が行なわれるのであるが、この作業では、まず図７に示すように、折曲げ治具２３の２本のピン２３ｂ間に、ワイヤ２１のループ部分を図で前後から挟んだ状態とし、引続き、図８に示すように、回転体２３ａを任意の角度（この場合９０°強）回転させることにより、ループ部分がほぼＳ字状に屈曲されるのである。この後、ウェッジ２２によりワイヤ２１をパッケージ１１の電極１１ａに接合するセカンドボンディングが行なわれる。
【００４６】
これにて、ボンディングワイヤ２１のループ部分を空中で横方向の屈曲形状（上から見てほぼＳ字状）としたことにより、ボンディング座標位置やループ高さＨを変更することなく、ワイヤ長をかせぐことができ、ボンディングワイヤ２１を共振領域から外れた長さとすることができ、これと共に、屈曲形状とされたボンディングワイヤ２１の節点により、ワイヤ２１のファーストボンド部のネック部への振動エネルギーの伝達が抑えられる効果も期待できる。
【００４７】
ちなみに、図９は、本実施例におけるボンディングワイヤ２１のループ部分の形状と、従来例（図１４）に示した通常のボンディングワイヤ４の形状とで、引張り強度を比較した試験結果を示している。この結果から、本実施例の形状を備えるボンディングワイヤ２１は、従来のものに比べて引張り強度に優れたものとなったことが理解できる。また、図４（ｃ）は、上記形状のボンディングワイヤ２１における、ボンディング周波数（横軸）と、共振の強さ（縦軸）との関係を調べた結果を示しており、この結果からも、共振領域を確実に避けることができたことが理解できる。
【００４８】
このように本実施例によれば、超音波を用いたワイヤボンディングを行なうにあたり、ボンディングワイヤ２１のループ部分を屈曲形状としたことにより、上記第１の実施例と同様に、ボンディング座標位置やループ高さＨを変更することなく、セカンドボンディング時におけるボンディングワイヤ２１の共振の発生を効果的に防止することができ、この結果、ボンディングワイヤ２１の共振に起因する不具合の発生を防止することができる。
【００４９】
そして、本実施例では、比較的簡単な構成の折曲げ治具２３を用いることによって、ボンディングワイヤ２１のループ部分の屈曲形状を、所望の形状に確実に形成することができ、ボンディングワイヤ２１のループ部分を屈曲形状とするための構成を比較的簡単で安価に済ませることができるものである。
【００５０】
図１０は、本発明の第３の実施例を示している。この実施例では、半導体チップ１２の各電極１２ａと、パッケージ１１の各電極１１ａとの間を夫々接続するボンディングワイヤ３１のループ部分の形状を、上記第２の実施例よりも屈曲度合の大きいほぼＳ字状（いわゆる稲妻型）に構成している。
【００５１】
図１１は、本発明の第４の実施例を示している。この実施例では、パッケージ１１の各電極１１ｂの位置を、図で前後方向にややずらせた状態とすると共に、半導体チップ１２の各電極１２ａ前記各電極１１ｂとの間を夫々接続するボンディングワイヤ３２のループ部分の形状を、やはり、平面方向に見てほぼＳ字状をなす屈曲形状としている。これら、第３、第４の実施例においても、上記第２の実施例と同様の作用、効果を得ることができる。
【００５２】
尚、上記第２の実施例では、ウェッジ２２（ワイヤ２１）を、電極１１ａ（セカンドボンディング位置）の上方で停止させた状態で、折曲げ治具２３による屈曲作業を行なうようにしたが、ウェッジ２２によりワイヤ２１を電極１１ａ上に押当てた状態で屈曲作業を行うようにしても良い。更には、セカンドボンディングが完了した後、折曲げ治具２３によりループ部分を屈曲させるように構成することも可能である（請求項８に対応）。
【００５３】
（３）第５の実施例、その他の実施例
図１２及び図１３は、本発明の第５の実施例（請求項１０に対応）を示している。この実施例では、半導体チップ１２の各電極１２ａと、パッケージ１１の各電極１１ａとの間を、ボンディングワイヤ４１により弧状のループを描くように接続するのであるが、ウェッジ２２により電極１１ａ上にセカンドボンディングを行う際に、ボンディングワイヤ４１のループ部分の途中部を、クランプ治具４２によりクランプするようにしている。
【００５４】
このとき、図１２に示すように、前記クランプ治具４２は、一対の爪４２ａを有し、それらの間に、ボンディングワイヤ４１をクランプしたり、クランプを解除したりすることが可能に構成されている。この場合、図１２（ａ）に示すように、ウェッジ２２によるルーピング作業時には、クランプ治具４２の爪４２ａは開いており、図１２（ｂ）及び図１３に示すように、セカンドボンディング時には、クランプ治具４２の爪４２ａが閉じてボンディングワイヤ４１のループ部分の途中部がクランプされるようになっている。セカンドボンディングが完了すると、図１２（ｃ）に示すように、クランプ治具４２の爪４２ａが開放される。
【００５５】
これにて、セカンドボンディング時のボンディングワイヤ４１の共振が発生しにくくなり、また、共振が発生しても、ワイヤ４１のファーストボンド部のネック部に振動エネルギーが伝達されることが阻害される。この結果、本実施例によれば、ボンディングワイヤ４１の共振に起因する不具合の発生を効果的に防止することができ、しかも、ボンディングワイヤ４１のループ部分の途中部をクランプ治具４２によりクランプするだけの簡単な構成で安価に済ませることができるものである。
【００５６】
尚、上記実施例では、本発明を半導体圧力センサに適用するようにしたが、半導体チップを基板に実装する場合など、電極間をボンディングワイヤで接続するもの全般に適用することができる。ボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状としても、様々な変形例が考えられ、例えば４個以上の多数個の節点を有するような蛇行状に構成することも可能である。回転軸を横方向とした折曲げ治具を用いて縦曲げを行うことも可能であり、ウェッジの移動軌跡の制御により、横曲げを行なうことも可能である。
【００５７】
その他、本発明は上記し図面に示した各実施例に限定されるものではなく、例えば、ボンディングワイヤの材質としてはアルミニウムに限らず、金などであっても良く、また、半導体チップ及びパッケージの電極の個数や位置、折曲げ治具やクランプ治具の構造や形状等についても種々の変形が可能であり、更にはボンディング周波数等の具体的な数値についても一例を示したに過ぎない等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、ボンディングワイヤ部分の構成を概略的に示す縦断正面図（ａ）及び平面図（ｂ）
【図２】ボンディングワイヤの長さと共振領域との関係を示す図
【図３】ボンディングワイヤの引張り強度の試験結果を従来のものと比較して示す図
【図４】従来例（ａ）、第１の実施例（ｂ）、第２の実施例（ｃ）のボンディングワイヤにおける、ボンディング周波数と共振の強さとの関係を調べた結果を示す図
【図５】ボンディングワイヤのループ高さ（ワイヤ長）と引張り強度との関係を調べた試験結果を示す図
【図６】本発明の第２の実施例を示すもので、図１相当図
【図７】折曲げ治具によりボンディングワイヤのループ部分を挟んだ様子を示す正面図
【図８】折曲げ治具を回転させてループ部分を屈曲させる様子を示す正面図
【図９】図３相当図
【図１０】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図１１】本発明の第４の実施例を示す図１相当図
【図１２】本発明の第５の実施例を示すもので、ルーピング時（ａ）、セカンドボンディング時（ｂ）、ボンディング完了時（ｃ）のクランプ治具とボンディングワイヤとの関係を示す側面図
【図１３】セカンドボンディング時の様子を示す縦断正面図
【図１４】従来例を示すもので、図１相当図
【図１５】図２相当図
【図１６】別の従来例を示す図１相当図
【図１７】更に別の従来例を示す図１相当図
【符号の説明】
図面中、１１はパッケージ、１１ａ，１１ｂは電極、１２は半導体チップ、１２ａは電極、１４，２１，３１，３２，４１はボンディングワイヤ、２２はウェッジ（ボンディングツール）、２３は折曲げ治具、２３ａは回転体、２３ｂはピン（棒状部材）、４２はクランプ治具を示す。

Claims (10)

  1. ２つの電極間を、ボンディングワイヤにより弧状のループを描くように接続するワイヤボンディング構造であって、
    前記ボンディングワイヤのループ部分が、２つ以上の節点を有する屈曲形状とされていることを特徴とするワイヤボンディング構造。
  2. 前記ボンディングワイヤの長さが、ボンディング周波数に対してワイヤ長の変化に応じて周期的に出現する共振領域のｎ次と（ｎ＋１）次との中間に位置する長さとさ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構造。
  3. 前記ボンディングワイヤのループ部分は、平面方向に見てほぼＳ字状に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のワイヤボンディング構造。
  4. 前記ボンディングワイヤのループ部分は、弧状のループの中間部分を下方に凹ませた凹形状に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のワイヤボンディング構造。
  5. 前記ループ部分の凹部の曲げ深さ寸法が、両端の屈曲点の頂点を結ぶ直線上より低いものの内、特に該ループの高さ寸法の１／３から１／２と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構造。
  6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤボンディング構造におけるボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を形成するためのワイヤボンディング方法であって、
    ファーストボンディング後のセカンドボンディング位置までのボンディングツールの移動軌跡を、予め設定された屈曲形状となるように制御することを特徴とするワイヤボンディング方法。
  7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤボンディング構造におけるボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を形成するためのワイヤボンディング方法であって、
    ファーストボンディング後のボンディングツールをセカンドボンディング位置に移動させた状態で、折曲げ治具により前記ループ部分を屈曲させることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  8. 請求項１ないし５のいずれかに記載のワイヤボンディング構造におけるボンディングワイヤのループ部分の屈曲形状を形成するためのワイヤボンディング方法であって、
    セカンドボンディングが完了した後、折曲げ治具により前記ループ部分を屈曲させることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  9. 前記折曲げ治具は、任意角度に回転可能な回転体と、この回転体にその回転軸を挟む位置に設けられた２本の棒状部材とを備えており、前記棒状部材間に前記ボンディングワイヤのループ部分を挟んだ状態で前記回転体を回転させることにより、前記ループ部分を屈曲させることを特徴とする請求項７又は８記載のワイヤボンディング方法。
  10. ２つの電極間を、ボンディングワイヤにより弧状のループを描くように接続するワイヤボンディング方法であって、
    前記ボンディングワイヤのループ部分の途中部を、クランプ治具によりクランプした状態で、セカンドボンディングを行うようにしたことを特徴とするワイヤボンディング方法。
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