JP2006054383A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】既存のワイヤボンディング装置を何ら改造することなくファインピッチ化及び低ループ化が図れると共に、ワイヤ先端部の曲げの信頼性の向上が図れる。
【解決手段】 第１ボンディング１２工程前に該第１ボンディング１２工程直前の第２ボンディング１５工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリ６の先端部より突出したワイヤ１０を横方向に折り曲げて曲げ部１１を形成する。前記第１ボンディング１２工程は、曲げ部１１をパッド２にボンディングして下部第１ボンディング部１２を形成する工程と、キャピラリ６を上昇及び配線４側に移動させ、その後キャピラリ６を下降させてワイヤ１０を下部第１ボンディング部１２上に重ねて接続して上部第１ボンディング部１４を形成する工程とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ワイヤボンディング方法に係り、特にファインピッチ化及び低ループ化に好適なワイヤボンディング方法に関する。
第１ボンド点にボールをボンディングするボールボンディング方法は、ワイヤ径の約３〜４倍のボールを潰して接合させるため、多くの面積を必要とし、ファインピッチ化の要望に応えることができない。またボールのネック部は再結晶領域となっており、硬くて脆いため、ワイヤループは、再結晶領域部分より上の部分から折り曲げる必要がある。このため、低ループ化の要望に応えることができない。
この改善策としての、第１ボンド点にワイヤ自体をボンディングするウェッジボンディング方法は、ボールを形成しないのでファインピッチ化及び低ループ化に好適である。この種のワイヤボンディング方法として、例えば特許文献１及び２が挙げられる。
特開平７−１４７２９６号公報 特開２００２−６４１１７号公報
特許文献１は、キャピラリより突出したワイヤ先端部の近傍にワイヤ屈曲用ロッドが配設されている。第１ボンド点にワイヤをボンディングする前にワイヤ屈曲用ロッドが移動してワイヤ先端部をキャピラリの下面に折り曲げる。
特許文献２は、キャピラリのワイヤ供給孔を取り巻くように複数個の電磁石又は放射状に配置された複数の吸引孔からなる吸引保持手段を設けている。この吸引保持手段に電源又は負圧発生手段の出力が切り換え手段によって吸引する方向が変えられるようになっている。
特許文献１及び２は、従来のワイヤボンディング装置にワイヤ屈曲用ロッド又は吸引保持手段を設ける必要がある。また特許文献１は、ワイヤ先端部をワイヤ屈曲用ロッドで強制的に折り曲げるので、折り曲げのミスは生じなく信頼性を有するが、ワイヤ屈曲用ロッドの移動する方向によってワイヤ先端部の曲がる向きが決まってしまう。即ち、ボンディング面に押し付けられるワイヤの横たわる向きが決まる。このため、ワイヤボンディングできる向きが制限され、異なる向きにワイヤボンディングするには、ワークを回転させる必要がある。
特許文献２は、ワイヤ先端部を任意の方向（実施例は４方向）に電磁石又は吸引孔による吸引保持手段で折り曲げるものであるが、キャピラリの下端にほぼ垂直に伸びた直径約２０〜５０μｍのワイヤを前記した間接的な手段で折り曲げるのは、折り曲げの信頼性が低い。また電磁石による場合には、ワイヤの材質は、磁性材である必要があり、通常使用されているアルミニウム、金、銅等はそのままでは使用できない。
本発明の第１の課題は、既存のワイヤボンディング装置を何ら改造することなくファインピッチ化及び低ループ化が図れると共に、ワイヤ先端部の曲げの信頼性の向上が図れるワイヤボンディング方法を提供することにある。
本発明の第２の課題は、既存のワイヤボンディング装置によってワイヤ先端部の曲げられる方向を自由に制御できるワイヤ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の本発明の請求項１は、第１ボンド点であるダイのパッドに第１ボンディングを行った後、第２ボンド点である配線上に第２ボンディングを行い、前記パッドと前記配線間をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、前記第１ボンディング工程前に該第１ボンディング工程直前の第２ボンディング工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリの先端部より突出したワイヤを横方向に折り曲げて曲げ部を形成することを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の請求項２は、第１ボンド点であるダイのパッドに第１ボンディングを行った後、第２ボンド点である配線上に第２ボンディングを行い、前記パッドと前記配線間をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、前記配線上に予めバンプを形成し、このバンプ形成工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリの先端部より突出したワイヤを横方向に折り曲げて曲げ部を形成し、その後前記曲げ部を前記パッドにボンディングして前記第１ボンディング工程を行うことを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の請求項３は、上記請求項１又は２において、前記第１ボンディング工程は、前記曲げ部をパッドにボンディングして下部第１ボンディング部を形成する工程と、キャピラリを上昇及び前記配線側に移動させ、その後キャピラリを下降させてワイヤを前記下部第１ボンディング部上に重ねて接続して上部第１ボンディング部を形成する工程とからなることを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の請求項４は、上記請求項１において、前記第２ボンディング工程におけるワイヤ切断工程は、クランパでワイヤをクランプし、次にボンディングするパッドと配線を結ぶ方向に平行で、かつパッド側又は配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して前記曲げ部を形成することを特徴とする。
上記課題を解決するための本発明の請求項５は、上記請求項２において、前記バンプ形成工程におけるワイヤ切断工程は、クランパでワイヤをクランプし、次にボンディングするパッドと配線を結ぶ方向に平行で、かつパッド側又は配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して前記曲げ部を形成することを特徴とする。
第２ボンド点である配線に第２ボンディング部を形成して第２ボンディング部の付け根よりワイヤを切断する時に、キャピラリの先端部に突出したワイヤ先端部に曲げ部を形成する。即ち、第１ボンド点にボンディングする場合のワイヤ先端部の曲げ部を特別な装置を設けることなく、既存のワイヤボンディング装置によって形成することができる。また前記切断時にワイヤ先端部は自然に曲げられて曲げ部が形成されるので、ワイヤ先端部の曲げの信頼性、即ちボンディングの信頼性が向上する。
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２により説明する。図２に示すように、セラミック基板やプリント基板又はリードフレーム等よりなる回路基板１上には、パッド２が形成されたダイ３がマウントされている。また回路基板１には配線４が形成されている。
図１（ａ）に示すように、クランパ５を通してキャピラリ６に挿通されたワイヤ１０の先端部は、第２ボンド点である配線４側のキャピラリ６の下面方向に曲げられた曲げ部１１が形成されている。このワイヤ１０の先端部の曲げ部１１の形成については後記する。またワイヤ１０をクランプするクランパ５は閉じた状態にある。この状態で図１（ｂ）に示すように、キャピラリ６が下降して第１ボンド点であるパッド２に曲げ部１１をボンディングして下部第１ボンディング部１２を形成する。またクランパ５は開状態となる。
次に図１（ｃ）に示すように、キャピラリ６を上昇させ、続いて図１（ｄ）に示すように、キャピラリ６を配線４側に移動させる。次に図１（ｅ）に示すように、キャピラリ６を下降させ、図１（ｄ）に示すワイヤ部分１３を折り曲げて下部第１ボンディング部１２上にワイヤ部分１３をボンディングして上部第１ボンディング部１４を形成する。
その後は従来と同様に第２ボンド点である配線４にワイヤ１０を接続する。即ち、図１（ｆ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図２（ａ）に示すように、配線４の方向に移動してワイヤ１０を繰り出し、その後下降してワイヤ１０を配線４にボンディングして第２ボンディング部１５とする。
次に本実施の形態の特徴とする工程が行われる。図２（ｂ）に示すように、クランパ５及びキャピラリ６が共に一定量上昇する。続いてクランパ５が閉じ、図２（ｃ）に示すように、クランパ５及びキャピラリ６は共に第１ボンド点であるパッド２側に移動する。これにより、ワイヤ１０は第２ボンディング部１５の根元より切断されると共に、キャピラリ６の下端より突出したワイヤ１０の先端は第２ボンド点である配線４側のキャピラリ６の下面方向に曲げられた曲げ部１１が形成される。
このように、第２ボンド点である配線４に第２ボンディング部１５を形成して第２ボンディング部１５の付け根よりワイヤ１０を切断する時に、キャピラリ６の先端部に突出したワイヤ先端部に曲げ部１１を形成する。即ち、第１ボンド点にボンディングする場合のワイヤ先端部の曲げ部１１を特別な装置を設けることなく、既存のワイヤボンディング装置によって形成することができる。また前記切断時にワイヤ先端部は自然に曲げられて曲げ部１１が形成されるので、ワイヤ先端部の曲げの信頼性、即ちボンディングの信頼性が向上する。また前記のように形成された曲げ部１１は、第１ボンド点にボンディングしてまず下部第１ボンディング部１２を形成し、その後この下部第１ボンディング部１２上にワイヤ１０を折り曲げて重ね合わせて上部第１ボンディング部１４を形成するので、第１ボンド点へのボンディング強度の信頼性が一段と向上する。更に曲げ部１１の曲げ方向は、ワイヤ１０を切断する時に次に接続するパッド２と配線４に平行で、かつ第１ボンド点であるパッド２側にキャピラリ６を移動させる。これにより、ワイヤ先端部の曲げ部１１の方向を次のボンディングに適した方向に曲げることができる。
なお、キャピラリ６に挿通されたワイヤ１０を最初にボンディングする時は、ワイヤ先端部に曲げ部１１は形成されていないので、ワークの余裕のある場所に捨てボンディング等を行って曲げ部１１を形成する必要があることは言うまでもない。
本発明の第２の実施の形態を図３乃至図５により説明する。なお、前記第１の実施の形態（図１及び図２）と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。前記実施の形態は、図１（ａ）に示す曲げ部１１は図２（ｂ）（ｃ）のように第２ボンド点に第２ボンディング部１５を形成してワイヤ１０を切断する工程で形成した。本実施の形態は、図３（ｇ）に示す曲げ部１１は、第２ボンド点である配線４上にバンプ２０を形成する図３（ａ）乃至（ｆ）の工程を行って形成するものである。
まず、図３（ａ）に示すように、ワイヤ１０の先端に図示しない電気トーチによりボール２１を形成し、その後、クランパ５は開状態となる。次に図３（ｂ）に示すように、キャピラリ６が下降して第２ボンド点である配線４にボール２１をボンディングする。これにより、ボール２１の一部は貫通孔６ａ内に盛り上がり、バンプ２０上にホール部分２２が形成される。続いて図３（ｃ）に示すように、キャピラリ６の下端のエッジ部６ｂがホール部分２２の高さ以内に位置するようにキャピラリ６を上昇させる。
次に図３（ｄ）に示すように、キャピラリ６を第１ボンド点であるパッド２側方向に移動させ、バンプ２０とワイヤ１０との接続部に薄肉部２３を形成する。次に図３（ｅ）に示すように、クランパ５及びキャピラリ６が共に一定量上昇する。続いてクランパ５が閉じ、図３（ｆ）に示すように、クランパ５及びキャピラリ６は共に第１ボンド点であるパッド２側に移動する。これにより、ワイヤ１０は薄肉部２３より切断されると共に、キャピラリ６の下端より突出したワイヤ１０の先端は第２ボンド点である配線４側のキャピラリ６の下面方向に曲げられた曲げ部１１が形成される。
次に図３（ｇ）及び図４（ａ）に示すように、キャピラリ６はパッド２の上方に移動させられる。ここで、図３（ｇ）と図４（ａ）は同じ状態を示す。また図４（ａ）は前記第１の実施の形態の図１（ａ）と同じ状態を示す。そこで、その後は図１（ａ）乃至（ｆ）と同じ図４（ａ）乃至（ｆ）の工程が行われる。
図４（ａ）の状態より図４（ｂ）に示すように、キャピラリ６が下降して第１ボンド点であるパッド２に曲げ部１１をボンディングして下部第１ボンディング部１２を形成する。またクランパ５は開状態となる。
次に図４（ｃ）に示すように、キャピラリ６を上昇させ、続いて図４（ｄ）に示すように、キャピラリ６を配線４側に移動させる。次に図４（ｅ）に示すように、キャピラリ６を下降させ、図４（ｄ）に示すワイヤ部分１３を折り曲げて下部第１ボンディング部１２上にワイヤ部分１３をボンディングして上部第１ボンディング部１４を形成する。
その後は第２ボンド点である配線４上に形成されたバンプ２０上にワイヤ１０を接続する。即ち、図４（ｆ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図５（ａ）に示すように、配線４の方向に移動してワイヤ１０を繰り出し、その後下降してワイヤ１０を配線４にボンディングして第２ボンディング部１５とする。次にクランパ５及びキャピラリ６が共に上昇し、この上昇途中でクランパ５が閉じ、ワイヤ１０は第２ボンディング部１５の付け根より切断される。
このように、第２ボンド点である配線４にバンプ２０を形成し、該バンプ２０よりワイヤ１０を切断する時に、キャピラリ６の先端部に突出したワイヤ先端部に曲げ部１１を形成するので、本実施の形態も前記実施の形態と同様の効果が得られる。即ち、第１ボンド点にボンディングする場合のワイヤ先端部の曲げ部１１を特別な装置を設けることなく、既存のワイヤボンディング装置によって形成することができる。また前記切断時にワイヤ先端部は自然に曲げられて曲げ部１１が形成されるので、ワイヤ先端部の曲げの信頼性、即ちボンディングの信頼性が向上する。また前記のように形成された曲げ部１１は、第１ボンド点にボンディングしてまず下部第１ボンディング部１２を形成し、その後この下部第１ボンディング部１２上にワイヤ１０を折り曲げて重ね合わせて上部第１ボンディング部１４を形成するので、第１ボンド点へのボンディング強度の信頼性が一段と向上する。更に、ワイヤ１０を切断する時に次に接続するパッド２と配線４に平行で、かつ第１ボンド点であるパッド２側にキャピラリ６を移動させる。これにより、ワイヤ先端部の曲げ部１１の方向を次のボンディングに適した方向に曲げることができる。
なお、前記各実施の形態においては、曲げ部１１を第２ボンド点方向に曲げたが、第１ボンド点方向に曲げてもよい。即ち、図１及び図２に示す第１の実施の形態においては、図２（ｂ）の工程後、キャピラリ６を第１ボンド点であるパッド２から遠ざかる方向に移動させることにより、曲げ部１１を第１ボンド点方向に曲げさせることができる。図３乃至図５に示す第２の実施の形態においては、図３（ｃ）の工程後、図３（ｄ）と逆にキャピラリ６を第２ボンド点である配線４側方向に移動させ、バンプ２０とワイヤ１０との接続部に薄肉部２３を形成する。次にクランパ５及びキャピラリ６を共に一定量上昇させた後、クランパ５が閉じ、図３（ｆ）と逆にクランパ５及びキャピラリ６は共に第２ボンド点である配線４側に移動させる。これにより、ワイヤ１０は薄肉部２３より切断されると共に、キャピラリ６の下端より突出したワイヤ１０の先端は第１ボンド点であるパッド２側のキャピラリ６の下面方向に曲げられた曲げ部１１が形成される。
また、曲げ部１１の曲げを第２ボンド点方向又は第１ボンド点方向に曲げる場合、即ちワイヤループ方向に曲げる場合について説明したが、ワイヤループ方向にある角度を以て曲げを形成してもよい。しかし、本実施の形態のように、第２ボンド点方向又は第１ボンド点方向に曲げた方がファインピッチ化に対して好ましい。
前記の方法を第１の実施の形態に適用した場合は、曲げ部１１を形成する時に、キャピラリ６の先端が第１ボンド点と第２ボンド点に接続されたワイヤ１０から遠ざかる方向に移動するので、キャピラリ６の先端がワイヤ１０に接触する危険性が回避される。即ち、ワイヤ１０切断時のキャピラリ６の上昇高さを低くすることができ、より短い曲げ部１１を形成できるので、より小さいパッド２にも対応できる。また前記の方法を第２の実施の形態に適用した場合でも、隣のワイヤ１０へのキャピラリ６の接触が回避できる。
また、前記各実施の形態においては、図１（ｂ）又は図４（ｂ）に示すように、第１ボンド点であるパッド２に下部第１ボンディング部１２を形成した後、この下部第１ボンディング部１２上に図１（ｃ）乃至図１（ｅ）又は図４（ｃ）乃至図４（ｅ）の工程によって上部第１ボンディング部１４を形成した。しかし、図１（ｂ）又は図４（ｂ）による下部第１ボンディング部１２を形成した後、上部第１ボンディング部１４の形成工程を行わないで、キャピラリ６を上昇、第２ボンド点である配線４方向に移動させ、配線４にボンディングを行ってもよい。しかし、実施の形態のように下部第１ボンディング部１２上に上部第１ボンディング部１４を形成すると、パッド２へのボンディング強度の信頼性が向上する。
本発明のワイヤボンディング方法の第１の実施の形態を示す工程図である。 図１の続きの工程図である。 本発明のワイヤボンディング方法の第２の実施の形態を示す工程図である。 図３（ｆ）の続きの工程図である。 図４の続きの工程図である。
符号の説明
１ 回路基板
２ パッド
３ ダイ
４ 配線
５ クランパ
６ キャピラリ
１０ ワイヤ
１１ 曲げ部
１２ 下部第１ボンディング部
１４ 上部第１ボンディング部
１５ 第２ボンディング部
２０ バンプ
２１ ボール

Claims (5)

  1. 第１ボンド点であるダイのパッドに第１ボンディングを行った後、第２ボンド点である配線上に第２ボンディングを行い、前記パッドと前記配線間をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、前記第１ボンディング工程前に該第１ボンディング工程直前の第２ボンディング工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリの先端部より突出したワイヤを横方向に折り曲げて曲げ部を形成することを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 第１ボンド点であるダイのパッドに第１ボンディングを行った後、第２ボンド点である配線上に第２ボンディングを行い、前記パッドと前記配線間をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、前記配線上に予めバンプを形成し、このバンプ形成工程におけるワイヤ切断工程によって、キャピラリの先端部より突出したワイヤを横方向に折り曲げて曲げ部を形成し、その後前記曲げ部を前記パッドにボンディングして前記第１ボンディング工程を行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 前記第１ボンディング工程は、前記曲げ部をパッドにボンディングして下部第１ボンディング部を形成する工程と、キャピラリを上昇及び前記配線側に移動させ、その後キャピラリを下降させてワイヤを前記下部第１ボンディング部上に重ねて接続して上部第１ボンディング部を形成する工程とからな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方法。
  4. 前記第２ボンディング工程におけるワイヤ切断工程は、クランパでワイヤをクランプし、次にボンディングするパッドと配線を結ぶ方向に平行で、かつパッド側又は配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して前記曲げ部を形成す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方法。
  5. 前記バンプ形成工程におけるワイヤ切断工程は、クランパでワイヤをクランプし、次にボンディングするパッドと配線を結ぶ方向に平行で、かつパッド側又は配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して前記曲げ部を形成す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方法。
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