JP2005340777A - ボンディングワイヤのループ形状及びそのループ形状を備えた半導体装置並びにワイヤボンディング方法 - Google Patents

ボンディングワイヤのループ形状及びそのループ形状を備えた半導体装置並びにワイヤボンディング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ネック部高さを可能な限り低くすることができ、半導体装置の小型化・薄型化を図ることができると共に、ボンディングサイクルの短縮化によるボンディング速度の高速化と安定なボンディング特性を実現可能なボンディングワイヤのループ形状及びそのループ形状を備えた半導体装置並びにそのループ形状を形成するためのワイヤボンディング方法を提供すること。
【解決手段】 リードフレーム３上に搭載された半導体チップ１のパッド２とリード４との間をボンディングワイヤ５で接続した半導体装置において、ワイヤ５を第１ボンディング点たるパッド２上において複数回折り返し、該折り返したワイヤ５を上下方向に積み重ねた状態で第１ボンディング点たるパッド２に接続すると共に、該上下方向に積み重ねられたワイヤ５をそのまま水平もしくはほぼ水平方向に引き出し、第２ボンディング点たるリード４に向けて配線した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続するボンディングワイヤのループ形状及びそのループ形状を備えた半導体装置並びにこのループ形状を形成するためのワイヤボンディング方法に関するものである。
従来の半導体チップにおけるボンディングワイヤ（以下、「ワイヤ」と略称）のループ形状を図１１（ａ）（ｂ）に示す。図１１（ａ）は半導体チップ１のパッド２（第１ボンディング点）とリードフレーム３のリード４（第２ボンディング点）との間を接続するワイヤ５のループ形状を台形状とした場合の例、図１１（ｂ）はワイヤ５のループ形状を三角形状とした場合の例である（特許文献１、２参照）。
図１１（ａ）の台形状ループは、図１２（ａ）〜（ｋ）に示すワイヤボンディング方法によって実現される。すなわち、まず図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ボールボンディング用キャピラリ（以下、「キャピラリ」と略称）６を下降してワイヤ５の先端に形成されているボール７を第１ボンディング点たるパッド２にボンディングする。
次に、図１２（ｃ）に示すように、キャピラリ６をＡ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出した後、図１２（ｄ）に示すように、第２ボンディング点たるリード４とは反対方向のＢ点まで水平移動させる。これにより、ワイヤ５はＢ点まで傾斜した形状となる。なお、一般に、上記のようにキャピラリ６を第２ボンディング点とは反対方向に向けて移動させることをリバース動作という。
次に、図１２（ｅ）に示すように、キャピラリ６をＣ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出す。これにより、ワイヤ５のＢ点部分には所定角度からなる第１の癖５ａが付く。この第１の癖５ａまでの部分が図１１（ａ）中のネック部高さＨとなる。
続いて、図１２（ｆ）に示すように、キャピラリ６をＤ点までリバース動作させる。これにより、ワイヤ５は第１の癖５ａからＤ点まで更に傾斜した形状となる。
次に、図１２（ｇ）中に実線で示すように、キャピラリ６をＥ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出す。これにより、ワイヤ５のＤ点部分には所定角度からなる第２の癖５ｂが付く。この第２の癖５ｂから第１の癖５ａまでの部分が図１１（ａ）中の水平部Ｌとなる。また、第２の癖５ｂからＥ点までの部分が図１１（ａ）中の傾斜部Ｓとなる。
そして、図１２（ｇ）中に点線で示すように、キャピラリ６を第２ボンディング点たるリード４に向けて下降していき、ワイヤ５をリード４にボンディングする。
上記のようにしてパッド２とリード４間のボンディングが終了したら、図１２（ｈ）に示すように、キャピラリ６をＦ点まで上昇させてワイヤ５を所定長さ繰り出した後、ワイヤクランパ８を作動させてワイヤ５をつかみ、このワイヤ５をつかんだ状態でキャピラリ６を更に上昇させる。これによって、図１２（ｉ）に示すように、ワイヤ５が引き千切られるようにして切断され、キャピラリ６の先端から所定長さのワイヤテール５ｃが臨まされた状態となる。
次いで、図１２（ｊ）に示すように、ワイヤテール５ｃにスパークロッド９を近づけ、スパークロッド９とワイヤテール５ｃとの間で放電を行わせることにより、ワイヤテール５ｃの部分を溶融し、図１２（ｋ）に示すように、その表面張力によってワイヤ５の先端に球状のボール７を形成する。以上の処理によってボンディング動作の１サイクルが終了し、再び図１２（ａ）に戻り、次の個所のボンディング動作を繰り返す。
一方、図１１（ｂ）の三角形状ループは、図１３（ａ）〜（ｊ）に示すワイヤボンディング方法によって実現される。三角形状ループの場合も基本的な処理工程は前記台形状ループの場合と同じであるが、ループ形状が三角形であるので、台形状ループおける水平部Ｌの形成が不要である。従って、図１３（ｅ）の工程で第１の癖５ａを形成したら、キャピラリ６をＥ点まで上昇させ、ワイヤ５を傾斜部Ｓ（図１１（ｂ）参照）に相当する分だけ繰り出す。そして、図１３（ｆ）に示すように、キャピラリ６を第２ボンディング点たるリード４に向けて下降していき、ワイヤ５をリード４にボンディングすればよい。以後のボール７を形成する工程（図１３（ｇ）〜（ｊ））は台形状ループの場合と同じである。
特開平１０−２５６２９７号公報（図６） 特開２０００−２７７５５８号公報（図２）
従来、半導体装置のワイヤボンディングに際しては、上記した台形状ループや三角形状ループが多く採用されているが、半導体装置の小型化・薄型化を図るには、ワイヤ５のネック部高さＨをできるだけ低くすることが望まれる。これを実現するには、例えば図１４（ａ）に示すように、ワイヤ５を半導体チップ１のパッド２（第１ボンディング点）にボンディングした後、ワイヤ５をボール７の頂上から水平方向に折り曲げて引き出し、リード４（第２ボンディング点）にボンディングすればよい。
しかしながら、前述したボール７を用いた従来のワイヤボンディング方法では、図１４（ａ）のようなループ形状を形成することができなかった。すなわち、従来のワイヤボンディング方法の場合、放電によってワイヤ５の先端に球形のボール７を形成（図１２（ｊ）（ｋ）、図１３（ｉ）（ｊ）参照）する際、溶融したワイヤテール５ｃが再結晶して球形のボール７になるときに、ボール７の部分だけでなく、ボール７との境界付近のワイヤ部分も溶融して再結晶化する。
このため、ボール７近辺のワイヤ部分は本来よりも幾分脆くなっており、図１４（ａ）に示すようにワイヤ５をボール７の頂上付近から水平方向に折り曲げて引き出した場合、ボール７との境界付近でワイヤ５が破断するおそれがある。また、ワイヤ５が破断しない場合でも、ボール７との境界付近には水平方向への９０°の折り曲げによる大きなひずみが発生するため、所期の電気的・機械的特性を得られないおそれもある。従って、従来のワイヤボンディング方法の場合、再結晶化した部分でワイヤを折り曲げることを避けるため、ある程度のネック部高さＨを採らざるを得なかった。
また、放電によってボール７を形成するにはそれなりの時間を要するため、ボンディングの１サイクル時間もその分長くなり、ボンディング速度の高速化の妨げにもなっていた。さらにまた、放電によるボールの形成にはバラツキがあり、ボンディング特性の不安定要因の１つにもなっていた。
上述したようなボール７による問題をなくすには、例えば図１４（ｂ）に示すように、ワイヤ５の先端にボールを形成することなしにワイヤ５を直接パッド２にボンディングすればよい。しかしながら、パッド２の高さは極めて低く、実際には半導体チップ１の上面とほぼ面一の状態であるため、引き出されたワイヤ５と半導体チップ１との間に間隙（ネック部高さ）を採ることができず、引き出されたワイヤ５が半導体チップ１に接触してしまうという新たな問題を生じる。
本発明は、上記諸問題を解決したもので、ネック部高さを可能な限り低くすることができ、半導体装置の小型化・薄型化を図ることができると共に、ボンディングサイクルの短縮によるボンディング速度の高速化と安定なボンディング特性を実現可能としたワイヤのループ形状とそのループ形状を備えた半導体装置、並びにそのループ形状を形成するためのワイヤボンディング方法を提供することを課題とするものである。
請求項１記載の発明は、ボールボンディング用キャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続したボンディングワイヤのループ形状において、ワイヤ先端にボールを形成することなしに第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続したことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のボンディングワイヤのループ形状において、ワイヤが第１ボンディング点において１回または複数回折り返され、該折り返されたワイヤが上下方向に積み重ねられた状態で第１のボンディング点に接続されていると共に、該上下方向に積み重ねられたワイヤはそのまま水平若しくはほぼ水平方向に引き出され、第２ボンディング点に向けて配線されていることを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、ボールボンディング用キャピラリを用いてリードフレーム上に搭載された半導体チップのパッドとリードフレームのリードとの間をワイヤで接続した半導体装置において、ワイヤ先端にボールを形成することなしに第１ボンディング点たるパッドと第２ボンディング点たるリードとの間が接続されていることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の半導体装置において、ワイヤが第１ボンディング点たるパッド上において１回または複数回折り返され、該折り返されたワイヤは上下方向に積み重ねられた状態で第１ボンディング点たるパッドに接続されていると共に、該上下方向に積み重ねられたワイヤはそのまま水平若しくはほぼ水平方向に引き出され、第２ボンディング点たるリードに向けて配線されていることを特徴とするものである。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の半導体装置において、複数対のパッドとリードを有し、これら複数対のパッドとリードが平面視で一直線上に並んで配置されており、各パッドから水平若しくはほぼ水平方向に引き出された各ワイヤが平面視で左右に振り分けて引き引き出され、他のワイヤを迂回しながら対応するリード位置まで配線されていることを特徴とするものである。
請求項６記載の発明は、ボールボンディング用キャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点との間をワイヤによってボンディングする方法において、ワイヤ先端にスパークによるボールを形成することなしに第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続することを特徴とするワイヤボンディング方法である。
請求項７記載の発明は、請求項６記載のワイヤボンディング方法において、ワイヤ先端に形成された略Ｌ字形のワイヤテールを第１ボンディング点にボンディングする第１ボンディング工程と、第１ボンディング点にボンディングされたワイヤを繰り出しながらループコントロールすることによって１回または複数回折り返し、この１回または複数回折り返されたワイヤを上下方向に積み重ねた状態で押し潰しまたはボンディングすることにより定位置に固定するワイヤ折りたたみ工程と、上下方向に積み重ねられたワイヤを繰り出しながらループコントロールすることによって第２のボンディング点に向けて水平若しくはほぼ水平に引き出し、第２ボンディング点にボンディングする第２ボンディング工程と、第２ボンディング点にボンディングされたワイヤを繰り出しながらループコントロールして引き上げることによりワイヤの先端部分に略Ｌ字形をしたワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程とを備えたことを特徴とするものである。
請求項８記載の発明は、請求項７記載のワイヤボンディング方法において、
前記ワイヤテール形成工程は、キャピラリを第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線を基準として三次元方向に自在に移動制御することにより、ワイヤ先端に形成される略Ｌ字形をしたワイヤテールの水平部の向きを自在にコントロールするものであることを特徴とするものである。
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載のワイヤボンディング方法を用いてステッチボンディングすることを特徴とするワイヤボンディング方法である。
請求項１、３及び６記載の発明によれば、ワイヤ先端にスパークによるボールを形成することなしに第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続するようにしたので、ボールを形成するための処理工程が不要となり、その分だけボンデング動作の１サイクル時間を短縮することができ、ボンディング速度の高速化を図ることができる。
請求項２及び４記載の発明によれば、ワイヤは第１ボンディング点たるパッド上において１回または複数回折り返されて上下方向に積み重ねられ、水平若しくはほぼ水平方向に引き出されているので、ワイヤを折り返した分だけワイヤの引き出し位置を高くすることができ、ワイヤと第１ボンディング点（パッド）との間の隙間寸法を確保しながらネック部高さを可能な限り低くすることができる。このため、半導体装置の小型化・薄型化を図ることが可能となる。さらに、ネック部高さを可能な限り低くすることができるにもかかわらず、従来のようにワイヤが第１ボンディング点（パッド）において直角若しくはそれに近い角度まで曲げられるというようなことがないので、所期の電気的・機械的特性を維持しながら安定なボンディング特性を実現することができる。
請求項５記載の発明によれば、各パッドから水平若しくはほぼ水平方向に引き出された各ワイヤが平面視で左右に振り分けて引き引き出され、他のワイヤを迂回しながら対応するリード位置まで配線されているので、複数対のパッドとリードが一直線上に並んで配置された半導体装置においても、複数本のワイヤをお互いに接触することなく確実に配線することができる。
請求項７記載の発明によれば、第１ボンディング点にボンディングされたワイヤを１回または複数回折り返し、この１回または複数回折り返されたワイヤを上下方向に積み重ねた状態で押し潰しまたはボンディングして定位置に固定した後、第２のボンディング点に向けて水平若しくはほぼ水平に引き出し、第２ボンディング点にボンディングするようにしているので、ワイヤと半導体チップ表面との間隙を確保しながら第１ボンディング点におけるネック部高さを可能な限り低くすることができる。このため、半導体装置の小型化・薄型化に資することができる。
また、従来のボンディング方法のようにワイヤ先端にボールを必要としないので、ボールを形成するため処理工程が不要であり、その分ボンデング動作の１サイクル時間を短縮することができ、ボンディング速度の高速化を図ることができる。さらに、折り返し回数を変えることによって第１ボンディング点たるパッドにおけるワイヤの上下方向の積み重ね高さ（ネック部高さ）を変えることができので、リードフレーム上に搭載される半導体チップの大きさや厚さ、パッドの位置とリードとの距離等に応じてワイヤのネック部高さを自在に変えることができ、その半導体装置にとって最適なネック部高さでボンディングすることができる。
請求項８記載の発明によれば、ワイヤ先端に形成される略Ｌ字形をしたワイヤテールの水平部の向きを自在に設定できるので、パッドやリードの電極パターンと配線方向に応じてワイヤテールの水平部の向きを自在に変えることができ、安定かつ確実なボンディングを実現することができる。
請求項９記載の発明によれば、ステッチボンディングタイプの半導体装置においても上記した本発明の効果を実現することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明のループ形状を採用して構成した半導体装置の一実施の形態を示す略示側面図である。なお、従来例（図１１）と同一若しくは相当部分には同一の符号を付して示した。
この実施の形態の場合、ワイヤ５は、上下に重ね合わせるように２回折りたたんだ状態で第１ボンディング点たるパッド２上にボンディングされており、ワイヤ５の先端には従来のようなボールは存在しない。そして、この上下に重ね合わせるようにしてボンディングされたワイヤ５をそのまま第２のボンディング点たるリード４に向けて水平若しくは水平に近い向きに引き出し、第２のボンディング点たるリード４にボンディングしたものである。
上記のようなループ形状とした場合、ワイヤ５は第１のボンディング点たるパッド２上において上下に重ね合わせるように折りたたまれているので、この折りたたまれた高さの分だけ水平方向への引き出し高さ、すなわちネック部高さＨをとることができる。このため、ボンディングされたワイヤ５をそのまま水平若しくはほぼ水平に引き出しても、ワイヤ５と半導体チップ１の上面との間に十分な間隙を形成することができ、ワイヤ５が半導体チップ１の上面と接触するようなことがなくなり、半導体装置を小型化・薄型化することができる。
また、ワイヤ５はその先端部分を寝かせた状態でパッド２上にボンディングされており、従来のようにワイヤ先端にボンディングのためのボールを形成する不要がない。このため、ワイヤ先端にボールを形成する処理工程が不要となり、その分ボンディング動作の１サイクル時間を短縮することができ、ボンディング速度の高速化を図ることができる。また、ボール形成のためにワイヤテールを放電によって溶融する必要もなくなり、ボールとの境界付近のワイヤ部分が再結晶化して脆くなったりするようなこともなくなる。さらにまた、バラツキの発生しやすいボールを用いていないので、ボンディング特性の安定化を図ることができる。
なお、上記図１（ａ）の例では、ワイヤ５を２回折り返した場合の例を示したが、ワイヤ５の折り返し回数は２回の限定されるものではない。折り返し回数を４回とした場合の例を図１（ｂ）に示す。このようにワイヤの折り返し回数を変えることにより、ワイヤ５の積み重ね高さを変えることができ、引き出されるワイヤ５のネック部高さＨを自在に調節することができる。
図１（ａ）（ｂ）の例の場合、第２ボンディング点たるリード４がパッド２の右側に位置しているため、ワイヤ５の折り返し回数を偶数回（例えば、２、４、６回等）とすれば、折り返された後のワイヤ５は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、そのまま第２ボンディング点たるリード４の方向に向かって引き出される恰好となるが、折り返し回数を奇数回（例えば、１、３、５回等）とした場合には、折り返された後のワイヤ５は第２ボンディング点たるリード４とは反対方向に向かって引き出される恰好となる。
一方、図１（ａ）（ｂ）において、第２ボンディング点たるリード４がパッド２の左側に位置するような場合には、ワイヤ５の折り返し回数は奇数回（例えば、１、３、５回等）となる。ワイヤ５の折り返し回数を奇数回とすれば、折り返されたワイヤ５は、図１（ａ）（ｂ）の左方向に向かってそのまま引き出すことができ、図の左側にあるリードに対してスムーズな配線を行うことができる。このように、ワイヤの折り返し回数は、ボンディング対象とする半導体装置のリードとパッドの位置関係及びワイヤの配線方向によって変わるものである。
奇数回折り返すようにした半導体装置の例としては、例えば、図５（ａ）に示すように、樹脂１３によってモールドされた半導体チップ１上に位置して対となるパッド２とリード４をチップの左右位置に１組ずつ配置し、この対となるパッド２とリード４をそれぞれワイヤ５でボンディングしたＬＯＣ（Lead On Chip：リードオンチップ）や、図５（ｂ）に示すように、半導体チップ１の上面に複数個のパッド２を一直線上に一列に並べ設け、これらパッド２に対応するリード４を半導体チップ１の左右に振り分けて交互に配置し、対となるパッド２とリード４の間を左右交互にワイヤ５でボンディングするようにした半導体装置等を挙げることができる。
上記した本発明のループ形状は、図２に示すようなワイヤボンディング方法によって実現することができる。
図２のワイヤボンディング方法は、ワイヤ先端の略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅを第１ボンディング点たるパッド２にボンディングする第１ボンディング工程（図２（ａ）（ｂ））と、第１ボンディング点にボンディングされたワイヤ５を繰り出しながらループコントロールすることによって複数回折り返し、この複数回折り返されたワイヤ５を上下方向に積み重ねた状態で押し潰すかまたはボンディングすることにより定位置に固定するワイヤ折りたたみ工程（図２（ｃ）〜（ｇ））と、上下方向に積み重ねられたワイヤ５を繰り出しながらループコントロールすることによって第２のボンディング点に向けて水平若しくはほぼ水平に引き出し、第２ボンディング点たるリード４にボンディングする第２ボンディング工程（図２（ｈ）〜（ｋ））と、第２ボンディング点にボンディングされたワイヤ５を繰り出しながらループコントロールすることによってワイヤ５の先端部分に略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅを形成するワイヤテール形成工程（図２（ｌ）〜（ｎ））とからなる。
以下、図２のワイヤボンディング方法について詳述する。
１．第１ボンディング工程（図２（ａ）（ｂ））
図１（ａ）に示すように、キャピラリ６をパッド２に向けて下降していき、ワイヤ５の先端に形成されている略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅを第１ボンディング点たるパッド２にボンディングする（図２（ｂ））。
なお、略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅは、１つ前の個所のボンディング時に後述する図２（ｌ）〜（ｎ）のワイヤテール形成工程によって形成される。装置稼働の初回ボンディング時にはこのワイヤテール５ｅは存在しないが、ボンディング開始に先だってダミーボンディングを行い、予め形成しておけばよい。
２．ワイヤ折りたたみ工程（図２（ｃ）〜（ｇ））
次に、図２（ｃ）に示すように、キャピラリ６をＡ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出した後、図２（ｄ）に示すように、Ｂ点までリバースさせる。さらに、図２（ｅ）に示すように、キャピラリ６をＣ点まで上昇した後、図２（ｆ）に示すように、パッド２にボンディングされているワイヤ５に向けて下降していく。これにより、ワイヤ５は２回折り返された状態となる。そして、図２（ｇ）に示すように、この２回折り返されて上下に重ねられたワイヤ５を上から押し潰すか或いはボンディングすることによって上下に積み重ねられたワイヤ５を定位置に固定し、型くずれを防止する。
なお、図２はワイヤ５を２回折り返して図１（ａ）のループ形状を作る場合を示したが、上記折り返し動作を２回繰り返せば図１（ｂ）のループ形状となる。また、奇数回折り返す場合は、ワイヤ５が図２（ｄ）の折り返し状態となったら図２（ｆ）の折り返しを省略して図２（ｇ）の動作へ移行すればよい。
３．第２ボンディング工程（図２（ｈ）〜（ｋ））
次に、図２（ｈ）に示すように、キャピラリ６をＤ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出した後、図２（ｉ）に示すように、Ｅ点までリバースさせる。これにより、ワイヤ５はＥ点まで傾斜した形状となる。このＥ点まで繰り出された部分が図１（ａ）中の水平部Ｌとなる。
次に、図２（ｊ）に示すように、キャピラリ６をＦ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出す。これにより、ワイヤ５のＥ点部分には所定角度からなる癖５ｂが付く。この癖５ｂからＦ点までの部分が図１（ａ）中の傾斜部Ｓとなる。
次に、図２（ｋ）に示すように、キャピラリ６を第２ボンディング点たるリード４に向けて下降していき、ワイヤ５を第２ボンディング点たるリード４にボンディングする。
４．ワイヤテール形成工程（図２（ｌ）〜（ｎ））
上記のようにしてパッド２とリード４間のボンディングが終了したら、図２（ｌ）に示すように、キャピラリ６をＧ点まで上昇させ、ワイヤ５を所定長さ繰り出す。このＧ点まで繰り出されたワイヤ部分が後述するＬ字形をしたワイヤテール５ｅの水平部５ｆとなる。
次いで、図２（ｍ）に示すように、Ｇ点まで上昇させたキャピラリ６を斜め下方に向かって移動し、Ｇ点まで繰り出したワイヤ５を再びリード４の表面に沿わせるようにする。
なお、図２（ｍ）におけるキャピラリ６の斜め下方への移動の際、図３（ａ）に示すように、キャピラリ６を次のボンディング個所のパッド２’の延出方向１１’に沿って平行に移動しながら下降させるか、或いは図３（ｂ）に示すように、次のボンディング個所のパッド２’とリード４’の間を結ぶボンディング方向線１２’に沿って平行に移動しながら下降させることが望ましい。このような移動制御を行うことにより、ワイヤテール５ｅの水平部５ｆの向きをパッドやリードの電極パターンと配線方向に応じて自在に変えることができ、より確実で正確なボンディングを実現することができる。
次に、図２（ｎ）に示すように、ワイヤクランパ８を作動させてワイヤ５をつかみ、ワイヤ５をつかんだ状態でキャピラリ６を上昇させる。これによってワイヤ５が引き千切られるようにして切断され、図４に模式的に拡大して示すように、ワイヤ５の先端には次のボンディングのための略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅが形成される。そして、処理動作は再び図２（ａ）に戻り、次のボンディング個所のパッド２’とリード４’（図３参照）のボンディング動作に移る。
前述したようにワイヤ５の先端に形成された略Ｌ字形をしたワイヤテール５ｅは、その水平部５ｆが次のボンディング点たるパッド２’の延出方向１１’と同じ向き、またはパッド２’とリード４’間を結ぶボンディング方向線１２’と同じ向きに形成されるので、次のボンディング個所たるパッド２’とリード’４’間のボンディングをその個所のパッドやリードの電極パターンと配線方向に合わせてスムーズに行うことができる。
以上説明した図２のワイヤボンディング方法におけるキャピラリ６の全移動軌跡を、図１（ａ）中に一点鎖線で示した。
なお、上記実施の形態では、第１ボンディング点たるパッド２上でワイヤ５を複数回折り返して積み重ねる際、図６（ａ）に示すように、キャピラリ６を第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線ｍ−ｍを通る垂直な面内で２次元的に移動制御し、ワイヤ５を線ｍ−ｍに沿って折りたたむようにしたが、ワイヤ５の折りたたみ方はこれに限られるものではなく、キャピラリ６を第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線ｍ−ｍを基準に上下、左右、前後方向の任意の方向に向かって直線移動、斜め移動或いは曲線移動させて折り返せばよい。このようにキャピラリを上下、左右、前後方向に三次元的に移動制御しながらループコントロールすることにより、例えば図６（ｂ）に示すように平面視で三角形状等の任意の形状に折りたたむことができる。
また、ワイヤテール５ｅの水平部５ｆの形成（図２（ｌ）〜（ｎ）参照）に際しても、前述した図３（ａ）（ｂ）の２方向だけでなく、キャピラリ６を第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線ｍ−ｍを基準に上下、左右、前後方向の任意の方向に向かって直線移動、斜め移動或いは曲線移動させながらループコントロールすることにより、図７に示すように、ワイヤテール５ｅの水平部５ｆを任意の方向に向けることができる。
また、上記実施の形態では、水平部Ｌに続く傾斜部Ｓの形成に際し、ただ１つの癖５ｂを付けるようにしたが（図２（ｊ）（ｋ）参照）、複数個の癖、例えば図８に示すように２つの癖５ｂ、５ｃを付ければ、傾斜部Ｓの部分に他の素子１３等が配置されていても、これに当たらないように傾斜部Ｓの高さを維持しながら配線することができる。
また、例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、複数対のパッド２１〜２３とリード４１〜４３が一直線上に並んで配置されているような半導体装置の場合でも、キャピラリ６を第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線ｍ−ｍを基準に上下、左右、前後方向の任意の方向に向かって直線移動、斜め移動或いは曲線移動させながらループコントロールすることにより、各パッド２１〜２３と各リード４１〜４３の間を結ぶワイヤ５を左右に振り分けて引き出し、他のワイヤに接触することがないように迂回しながら対応するリード位置まで配線することができる。
さらに、上記実施の形態は、１個の半導体チップを搭載した半導体装置におけるワイヤボンディングを例に採って説明したが、これだけではなく、例えば図１０（ａ）（ｂ）に示すように、複数個（図示例では２個）の半導体チップ１を積み重ねるようにして搭載した半導体装置の各パッド２とリード４間を連続的にボンディングする、いわゆるステッチボンディングにも適用できるものである。
このステッチボンディングを行う場合、図１０（ａ）に示すように、すべてのパッド２においてワイヤ５を複数回折り返して積み重ねた状態でボンディングすることもできるし、図１０（ｂ）に示すように、任意のパッド２（図示例では上側のパッド）においてのみ複数回折り返して積み重ねた状態でボンディングすることもできる。
本発明に係る半導体装置の一実施の形態を示すもので、（ａ）はワイヤを２回折り返してボンディングした半導体装置の略示側面図、（ｂ）はその略示平面図、（ｃ）はワイヤを４回折り返した場合のパッド部分の模式拡大図である。 （ａ）〜（ｎ）は図１（ａ）に示すループ形状を形成するためのワイヤボンディング方法の処理工程図である。 ワイヤテール形成のためのキャピラリの移動制御の説明図であって、（ａ）は次のボンディング個所のパッドに沿って平行に移動させた場合の例、（ｂ）は次のボンディング個所のパッドとリードとを結ぶボンディング方向線と平行に移動させた場合の例を示すものである。 ワイヤテールの形成動作の模式拡大説明図である。 ワイヤの折り返し回数を奇数回に設定する場合の例を示すもので、（ａ）はＬＯＣ（リードオンチップ）の場合の例を示す略示断面図、（ｂ）はチップ上面の中央にパッドを一列に並べ、その左右にリードを交互に配置した半導体装置の場合の例を示す略示平面図である。 （ａ）はワイヤを第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線に沿って平行に折りたたんだ場合の例を示す図、（ｂ）はワイヤを平面視で三角形状に折りたたんだ場合の例を示す図である。 ワイヤテールの水平部の引き出し方向の例を示す図である。 ワイヤの傾斜部に２個所の癖を形成した場合の例を示す図である。 パッドとリードが縦一列に複数個並んでいる場合のワイヤの引き回し形状の例を示すもので、（ａ）はワイヤを直線的に引き回した場合の略示平面図、（ｂ）はワイヤを曲線的に引き回した場合の略示平面図である。 本発明のボンディング方法をステッチボンディングに適用した場合の例を示すもので、（ａ）は上下に重ねられた２つの半導体チップのそれぞれのパッドでワイヤを複数回折り返してボンディグした場合の例、（ｂ）は上側の半導体チップのパッドでのみワイヤを複数回折り返してボンディグした場合の例を示すものである。 従来の半導体装置のループ形状の例を示すもので、（ａ）はループ形状が台形状の場合の例、（ｂ）はループ形状が三角形状の場合の例を示すものである。 （ａ）〜（ｋ）は図１１（ａ）の台形状ループを形成するためのボンディング方法の処理工程図である。 （ａ）〜（ｊ）は図１１（ｂ）の三角形状のループを形成するためのボンディング方法の処理工程図である。 （ａ）はワイヤをボンディングされたボールの頂上から水平方向へ曲げて引き出した場合のループ形状の例を示す図、（ｂ）はワイヤをパッド上に直接寝かせた状態でボンディングした場合のループ形状の例を示す図である。
符号の説明
１、１’ 半導体チップ
２ パッド（第１ボンディング点）
２’ 次のボンディング個所のパッド
３ リードフレーム
４ リード（第２ボンディング点）
４’ 次のボンディング個所のリード
５ ボンディングワイヤ
５ｅ ワイヤテール
５ｆ ワイヤテールの水平部
６ ボールボンディング用キャピラリ
７ ボール
８ ワイヤクランパ

Claims (9)

  1. ボールボンディング用キャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続したボンディングワイヤのループ形状において、ワイヤ先端にボールを形成することなしに第１ボンディング点と第２ボンディング点との間が接続されていることを特徴とするボンディングワイヤのループ形状。
  2. 請求項１記載のボンディングワイヤのループ形状において、
    ボンディングワイヤが第１ボンディング点において１回または複数回折り返され、該折り返されたボンディングワイヤが上下方向に積み重ねられた状態で第１のボンディング点に接続されていると共に、該上下方向に積み重ねられたボンディングワイヤはそのまま水平若しくはほぼ水平方向に引き出され、第２ボンディング点に向けて配線されていることを特徴とするボンディングワイヤのループ形状。
  3. ボールボンディング用キャピラリを用いてリードフレーム上に搭載された半導体チップのパッドとリードフレームのリードとの間をボンディングワイヤで接続した半導体装置において、ワイヤ先端にボールを形成することなしに第１ボンディング点たるパッドと第２ボンディング点たるリードとの間が接続されていることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項３記載の半導体装置において、
    ボンディングワイヤが第１ボンディング点たるパッド上において１回または複数回折り返され、該折り返されたボンディングワイヤは上下方向に積み重ねられた状態で第１ボンディング点たるパッドに接続されていると共に、該上下方向に積み重ねられたボンディングワイヤはそのまま水平若しくはほぼ水平方向に引き出され、第２ボンディング点たるリードに向けて配線されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項４記載の半導体装置において、
    複数対のパッドとリードを有し、これら複数対のパッドとリードが平面視で一直線上に並んで配置されており、各パッドから水平若しくはほぼ水平方向に引き出された各ボンディングワイヤが平面視で左右に振り分けて引き引き出され、他のボンディングワイヤを迂回しながら対応するリード位置まで配線されていることを特徴とする半導体装置。
  6. ボールボンディング用キャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点との間をボンディングワイヤによってボンディングする方法において、ワイヤ先端にスパークによるボールを形成することなしに第１ボンディング点と第２ボンディング点との間を接続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６記載のワイヤボンディング方法において、
    ワイヤ先端に形成された略Ｌ字形のワイヤテールを第１ボンディング点にボンディングする第１ボンディング工程と、
    第１ボンディング点にボンディングされたボンディングワイヤを繰り出しながらループコントロールすることによって１回または複数回折り返し、この１回または複数回折り返されたボンディングワイヤを上下方向に積み重ねた状態で押し潰しまたはボンディングすることにより定位置に固定するワイヤ折りたたみ工程と、
    上下方向に積み重ねられたボンディングワイヤを繰り出しながらループコントロールすることによって第２のボンディング点に向けて水平若しくはほぼ水平に引き出し、第２ボンディング点にボンディングする第２ボンディング工程と、
    第２ボンディング点にボンディングされたボンディングワイヤを繰り出しながらループコントロールして引き上げることによりボンディングワイヤの先端部分に略Ｌ字形をしたワイヤテールを形成するワイヤテール形成工程と
    を備えたことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  8. 請求項７記載のワイヤボンディング方法において、
    前記ワイヤテール形成工程は、キャピラリを第１ボンディング点と第２ボンディング点を結ぶ線を基準として三次元方向に自在に移動制御することにより、ワイヤ先端に形成される略Ｌ字形をしたワイヤテールの水平部の向きを自在にコントロールするものであることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  9. 請求項７または８記載のワイヤボンディング方法を用いてステッチボンディングすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
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