JP2005167054A - ボンディング方法 - Google Patents

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Abstract


【課題】パッケージのチップ等がオーバーハング状態に形成された部分にワイヤボンダやバンプボンダをする場合、予め定めたワイヤ長さのループを正確に形成するようなボンディング方法を提供することにある。
【解決手段】ワイヤを保持したキャピラリ１０を動作モードにより下降させ、チップ２０のボンディング部２２にキャピラリ１０のタッチが検出されると、キャピラリを荷重モードに切り換えて設定荷重印加によりワイヤの先端部をボンディング部に溶着させ、その後キャピラリへの荷重印加を前記設定荷重よりも軽荷重に切り換えて前記設定荷重の印加により下方に撓んでいたチップを元の位置に戻し、次ぎに動作モードにてキャピラリを予め設定された量だけ上昇させるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、マルチ・チップ・パケージ（ＭＣＰ）やシステム・イン・パッケージ（ＳＩＰ）などでチップ等（以下、単にチップということがある。）がオーバーハング状態に形成され、そのボンディング部にワイヤボンダやバンプボンダをするときに、チップに撓みが発生するようなボンディング対象物に対するボンディング方法に関するものである。
チップ等がオーバーハング状態に形成されたパッケージ（以下、ワークということがある。）の場合でも、従来から、ボンディング部にワイヤボンダやバンプボンダをするとき、オーバーハングがない場合と同様、図示せぬ二次元方向に移動可能なＸＹテーブル上に載置されたボンディングツール（以下、キャピラリという。）を図５（ａ）〜（ｃ）及び図６のフローチャートに示すような工程によって行われている。
通常、先ずキャピラリ１０をＺ軸（垂直軸）上のある所定の高さまで高速で降下させ、その地点を過ぎると、降下速度を減じて図６のステップＳ１に示すように、目的とするチップ２０のボンディング部２２に対してのＺ軸サーチ動作を開始する。
キャピラリ１０が、図５（ａ）に示すように、チップ２０のボンディング部２２に接触すると、すなわちワークタッチ（キャピラリがボンディング対象物であるワークに接触したこと）が検出されると（ステップＳ２）、キャピラリ１０の下降動作は停止する。
次ぎに、キャピラリ１０の中に挿通されているワイヤ（図示を省略）の先端部をボンディング部２２に溶着（ボンディング）させるため、キャピラリ１０にボンディング荷重が印加される（ステップＳ３）。必要とする場合には、ステップＳ４に示すようにキャピラリ１０に超音波を伝達してワイヤの先端部に超音波を印加することも併用される。
そのときの、パッケージ１００の状態を図５（ｂ）に示す。キャピラリ１０のボンディング荷重によって、チップ２０のボンディング部２２は図に示すように撓み量ｈだけ撓んでいる。ワイヤの溶着が終了した後、キャピラリ１０に対し予め計算して設定された量ＨだけＺ軸上昇が行われる（ステップＳ５，Ｓ６）。図形的には図５（ｃ）に示すようになる。
この量Ｈは、ワイヤボンダの場合のループを形成するときの第１ボンディング部のワイヤの立ち上がり部分になり、またバンプボンダの場合にも同様にループの立ち上がり部分としてバンプボンダの大きさを決める部分となる。
以上の工程によるキャピラリ１０のＺ軸座標位置の動きとキャピラリ１０に荷重印加を行った時の状態の位置とを時間軸によって表したものを図７に示す。
図７に示すように、キャピラリ１０に荷重印加したときは、チップ２０が下方に撓んでキャピラリ１０の先端部がその分下がっていることがわかる。
なお、続いて行われる工程は、ここでは省略する。
上述したボンディングの工程で、ワークタッチを検出する方法としては、キャピラリの位置を近接センサでセンシングする方法やあるいはキャピラリを揺動させるボンディングアームにエンコーダを設置して制御部からのキャピラリの指令位置データとエンコーダからの現在位置データとの関係からワークタッチを検出する方法などがある（特許文献１参照）。
特許第２９５０７２４号公報
ところで、パッケージ１００のチップ２０がオーバーハング状態に形成された部分にワイヤボンダやバンプボンダをする場合、図５（ｂ）に示すように、チップが撓んでしまうが、キャピラリをその撓んだ位置から所定の量、例えばＨ＝４０μｍ上昇させるとすると、撓んだ撓み量ｈ＝１０μｍとした場合に、実際のキャピラリの上昇はチップ２０が撓まない状態の位置から３０μｍ上昇したことになり、ワイヤは３０μｍ繰り出されたことになる。
例えば、ボンディング部としてバンプが有り、その位置にループを形成したバンプボンダを行う場合に、チップ２０が撓まない場合には図８（ａ）に示すように、ワイヤループの立ち上がり長さが４０μｍとなるが、撓む場合には図８（ｂ）に示すように、３０μｍとなって、異なるループ形状となり問題の生じる可能性がある。
同様に、ワイヤボンダの場合にも、第１ボンディング位置においてワイヤの立ち上がり高さが予め定めた高さと異なると、ワイヤリングしていく際に問題が生じる場合がある。
本発明の課題は、パッケージのチップがオーバーハング状態に形成された部分にワイヤボンダやバンプボンダをする場合、予め定めたワイヤ長さのループを正確に形成するようなボンディング方法を提供することにある。
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、チップ等がオーバーハング状態に形成され、該チップ等のボンディング部にワイヤボンダあるいはバンプボンダをするときにチップ等に撓みが生じる場合のボンディング方法であって、ワイヤを保持したボンディングツールを動作モードにより下降させ、チップ等のボンディング部にボンディングツールのタッチしたことが検出されると、ボンディングツールを荷重モードに切り換えて設定荷重印加によりワイヤの先端部をボンディング部に溶着させ、その後ボンディングツールへの荷重印加を前記設定荷重よりも軽荷重に切り換えて前記設定荷重の印加により下方に撓んでいたチップ等を元の位置に戻し、次ぎに動作モードにてボンディングツールを予め設定された量だけ上昇させるようにしたことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、チップ等がオーバーハング状態に形成され、チップ等のボンディング部にワイヤボンダあるいはバンプボンダをする際にチップ等に撓みを生じる場合のボンディング方法であって、
ワイヤを保持したボンディングツールを動作モードにより下降させ、チップ等のボンディング部にボンディングツールのタッチしたことが検出されるとその垂直方向であるＺ軸座標を記憶すると共に、ボンディングツールを荷重モードに切り換えて設定荷重印加によりワイヤの先端部をボンディング部に溶着させ、その後ボンディングツールを前記記憶させたＺ軸座標まで移動させ、次ぎに動作モードにてボンディングツールを予め設定された量だけ上昇させるようにしたことを特徴としている。
本発明によれば、パッケージのオーバーハングした状態のチップ等にボンディングツールにより荷重印加してボンディングする場合、ボンディング中に撓んでいたチップ等を元の状態に戻してからツールのＺ軸上昇量を計算するため、チップの撓み量に関係なくＺ軸上昇量が安定し、ループ形成・バンプ形成時におけるボンディング品質の安定性の向上を図ることができる。
以下、本発明に係るボンディング方法の実施の形態について説明する。なお、背景技術の項で説明した部材と同一又は相当する部分には同一符号を付して説明する。
図１、２、４を参照しながら、第一の実施の形態について説明する。
図示せぬ二次元方向に移動可能なＸＹテーブル上に載置されているキャピラリ１０を、Ｚ軸（垂直軸）上で所定の高さまで高速で降下させ、その地点を過ぎると、降下速度を減じて図２のステップＳ１１に示すように目的とするボンディング部に対してのＺ軸サーチ動作を開始する。
キャピラリ１０が、図１（ａ）に示すように、パッケージ１００のチップ２０のボンディング部２２に接触すると、すなわちワークタッチが検出されると（ステップＳ１２）、キャピラリ１０の下降動作は停止する。
次ぎに、キャピラリ１０の中に挿通されているワイヤ（図示を省略）の先端部をボンディング部２２に溶着（ボンディング）させるため、キャピラリ１０にボンディング荷重が印加される（ステップＳ１３）。
必要とする場合には、ステップＳ１４に示すようにキャピラリ１０に超音波を伝達してワイヤの先端部に超音波を印加することも併用される。そのときの、パッケージ１００の状態を図１（ｂ）に示す。キャピラリ１０のボンディング荷重によって、チップ２０ボンディング部２２は図に示すように撓み量ｈだけ下方に撓んでいる。
超音波の印加が終了すると（ステップＳ１５）、キャピラリ１０に対する荷重を任意の値に軽減するとともに（ステップ１６）、所定の撓み戻り時間をおく（ステップ１７）。
この軽減する任意の荷重の値は、チップ２０の撓みが元の状態に戻る値とし、撓み戻り時間も実際の状態を見て任意に設定する。
軽荷重にしたときのパッケージ１００の状態を図１（ｃ）に示す。
チップ２０の撓みが元の状態に戻った後、キャピラリ１０に対し予め計算して設定された量ＨだけＺ軸上昇が行われる（ステップＳ１８，Ｓ１９）。図形的には図１（ｄ）に示すようになる。
図４は、以上の工程によるキャピラリ１０のＺ軸座標位置を時間軸によって表したものである。
図４に示すように、キャピラリ１０に荷重印加したときは、チップ２０のボンディング部２２が下方に撓んでキャピラリ１０の先端部がその分下がり、超音波の印加が終了後、キャピラリの荷重を軽減すると、チップ２０の撓みが取れて元の状態に戻ることがわかる。
なお、続いて行われる工程は、ここでも省略する。
次ぎに、図１、３、４を参照して、本発明の第二の実施の形態について説明する。
先ず、キャピラリ１０を、Ｚ軸（垂直軸）上で所定の高さまで高速で降下させ、その地点を過ぎると、降下速度を減じて図３のステップＳ２１に示すように目的とするボンディング部に対してのＺ軸サーチ動作を開始する。
キャピラリ１０が、図１（ａ）に示すように、チップ２０のボンディング部２２に接触すると、すなわちワークタッチが検出されると（ステップＳ２２）、キャピラリ１０の下降動作は停止する。このとき、図示を省略した制御部にてワークタッチ検出時のキャピラリ１０のＺ軸座標を記憶する（ステップ２３）。
次ぎに、キャピラリ１０の中に挿通されているワイヤ（図示を省略）の先端部をボンディング部２２に溶着（ボンディング）するため、キャピラリ１０にボンディング荷重が印加される（ステップＳ２４）。必要とする場合には、ステップＳ２５に示すようにキャピラリ１０に超音波を伝達してワイヤの先端部に超音波を印加することも併用される。そのときの、パッケージ１００の状態を図１（ｂ）に示す。キャピラリ１０のボンディング荷重によって、チップ２０ボンディング部２２は図に示すように撓み量ｈだけ撓んでいる。
超音波の印加が終了すると（ステップＳ２６）、キャピラリ１０をステップ２３で記憶したＺ軸座標まで戻す（ステップ２７）。このため、撓んでいたチップ２０は元の状態に戻る。このときのパッケージ１００の状態を図１（ｃ）に示す。
チップ２０の撓みが元の状態に戻った後、キャピラリ１０に対し予め計算して設定された量ＨだけＺ軸上昇が行われる（ステップＳ２８，Ｓ２９）。そのときにパッケージ１００の状態を図１（ｄ）に示す。
以上の工程を、キャピラリ１０のＺ軸座標位置の動きとキャピラリ１０に荷重印加を行った時の状態の位置及びその後の動作位置を時間軸で表したものが図４である。
図４に示すように、キャピラリ１０に荷重印加したときは、チップ２０のボンディング部２２が下方に撓んでキャピラリ１０の先端部がその分下がり、超音波の印加が終了後、キャピラリ１０をワークタッチした時点のＺ軸座標に戻すと、チップ２０の撓みが取れて元の状態に戻ることがわかる。
なお、この例でも、続いて行われる工程を省略する。
本発明は、チップ等がオーバーハング状態に形成されたパッケージで、チップ等にワイヤボンダやバンプボンダをするときにチップ等に撓みが生じるような場合に、その不具合を是正するのに好適であり、半導体装置の製造装置のソフトとして利用可能性がある。
本発明に係るボンディング方法の実施の形態によるパッケージとボンディングツールとの位置関係を示す図である。 本発明に係るボンディング方法の第一の実施の形態を示すフローチャートである。 本発明に係るボンディング方法の第二の実施の形態を示すフローチャートである。 本発明に係るボンディング方法を実施した際のキャピラリの移動軌跡を時間軸によって表した図である。 従来のボンディング方法によるパッケージとボンディングツールとの位置関係を示す図である。 従来のボンディング方法を示すフローチャートである。 従来のボンディング方法を実施した際のキャピラリの移動軌跡を時間軸によって表した図である。 従来のボンディング方法による問題点を説明する図である。
符号の説明
１０ キャピラリ
２０ チップ
２２ ボンディング部
１００ パッケージ（ワーク）
ｈ 撓み量
Ｈ ボンディングツールのＺ軸上昇量

Claims (2)

  1. チップ等がオーバーハング状態に形成され、該チップ等のボンディング部にワイヤボンダあるいはバンプボンダをするときにチップ等に撓みが生じる場合のボンディング方法であって、
    ワイヤを保持したボンディングツールを動作モードにより下降させ、チップ等のボンディング部にボンディングツールのタッチしたことが検出されると、ボンディングツールを荷重モードに切り換えて設定荷重印加によりワイヤの先端部をボンディング部に溶着させ、その後ボンディングツールへの荷重印加を前記設定荷重よりも軽荷重に切り換えて前記設定荷重の印加により下方に撓んでいたチップ等を元の位置に戻し、次ぎに動作モードにてボンディングツールを予め設定された量だけ上昇させるようにしたことを特徴とするボンディング方法。
  2. チップ等がオーバーハング状態に形成され、該チップ等のボンディング部にワイヤボンダあるいはバンプボンダをする際にチップ等に撓みを生じる場合のボンディング方法であって、
    ワイヤを保持したボンディングツールを動作モードにより下降させ、チップ等のボンディング部にボンディングツールのタッチしたことが検出されるとその垂直方向であるＺ軸座標を記憶すると共に、ボンディングツールを荷重モードに切り換えて設定荷重印加によりワイヤの先端部をボンディング部に溶着させ、その後ボンディングツールを前記記憶させたＺ軸座標まで移動させ、次ぎに動作モードにてボンディングツールを予め設定された量だけ上昇させるようにしたことを特徴とするボンディング方法。
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