JP2006222128A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

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俊彦 富山
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Abstract

【課題】更なる低ループ化が図れるワイヤボンディング方法を提供する。
【解決手段】第１ボンド点であるダイ３のパッド２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、パッド２と配線間をワイヤ１０で接続するワイヤボンディング方法である。パッド２上に予めバンプ１２を形成し、このバンプ１２形成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１５を形成し、その後曲げ部１５をバンプ１２にボンディングして前記第１ボンディング工程を行い、その後ワイヤ１０を配線にボンディングして前記第２ボンディング工程を行う。
【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、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、特許文献１及び２に示すワイヤボンディング方法が挙げられる。この方法は、まずダイのパッドにワイヤ先端に形成したボールをボンディングして圧着ボールを形成する。次にキャピラリを上昇させた後、配線（外部リード）と反対方向に移動させる。続いてキャピラリを上昇させた後、パッドの真上まで移動させる。次にキャピラリを下降させて前記圧着ボール上にワイヤを圧着させる。その後はキャピラリを配線上に移動させてワイヤを配線にボンディングする。
特開平９−５１０１１号公報 特開２００４−１７２４７７号公報
上記従来技術は、パッドにボンディングした圧着ボール上にワイヤの再結晶領域部分を折り曲げてボンディングするので、パッド上のボンディング高さを低くすることができ、低ループ化が図れる。しかし、圧着ボール上にワイヤを２重に重ね合わせてボンディングする必要があり、低ループ化には自ずから限度があった。
本発明の課題は、更なる低ループ化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。
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、前記パッド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バンプにボンディングして前記第１ボンディング工程を行い、その後ワイヤを前記配線にボンディングして前記第２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２は、第１ボンド点である配線に第１ボンディングを行った後、第２ボンド点であるダイのパッド上に第２ボンディングを行い、前記配線と前記パッド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、前記パッド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、この曲げ部を前記配線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下部第１ボンディング部の上方に移動させ、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前記第１ボンディング工程を行い、その後ワイヤを前記バンプにボンディングして前記第２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、前記曲げ部は、クランパでワイヤをクランプして該クランパを横方向に移動させてワイヤを切断して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４は、上記請求項１において、前記曲げ部は、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、かつ配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して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１又は２において、前記バンプは、ボールを前記パッドにボンディングした後、キャピラリの下端のエッジ部がバンプ上に形成されたホール部分の高さ以内に位置するようにキャピラリを上昇させ、次にキャピラリを横方向に移動させてバンプとワイヤとの接続部に薄肉部を形成し、続いてキャピラリを一定量上昇させた後、ワイヤを引っ張って前記薄肉部より切断して形成され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６は、上記請求項１又は２において、前記バンプは、ボールを前記パッドにボンディングし、この時のボールの潰しをワイヤを引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さになるまで押し潰してボールネック部下部に薄肉部を形成し、次にワイヤを斜め上方に引っ張って前記薄肉部より切断して形成されることを特徴とする。
請求項１及び２は、第１ボンド点であるパッドにバンプを形成し、該バンプよりワイヤ１０を切断する時に、キャピラリの先端部に突出したワイヤ曲げ部を形成するので、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。
また請求項１はバンプに曲げ部を直接ボンディングするので、第１ボンド点のループ高さを低くすることができ、低ワイヤループ化が図れる。請求項２はバンプを第２ボンド点としてワイヤを直接ボンディングするので、請求項１と同様に、第２ボンド点のループ高さを低くすることができ、低ワイヤループ化が図れる。また請求項２は、曲げ部を第１ボンド点である配線にボンディングしてまず下部第１ボンディング部を形成し、その後この下部第１ボンディング部上にワイヤを折り曲げて重ね合わせて上部第１ボンディング部を形成するので、配線へのボンディング強度の信頼性が一段と向上する。
請求項４は請求項１において、曲げ部は、バンプよりワイヤを切断する時に次に接続するバンプと配線に平行で、かつ第２ボンド点である配線側にキャピラリを移動させて形成するので、ワイヤ先端部の曲げ部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と共に、この曲げ部をバンプにボンディングした後、第２ボンド点である配線にボンディングするためのワイヤループ形状を低くすることができる。この点からも低ワイヤループ化が図れる。
請求項５は、バンプの上面が平坦となるので、このバンプに接続されたワイヤの配線方向がほぼ水平となり、低ワイヤループ化が図れる。
請求項６は、バンプの形成時におけるボールの潰しをワイヤを引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さになるまで押し潰すので、バンプの高さが極めて低く形成され、更にパッド上のループ高さを低くすることができ、更なる低ワイヤループ化が図れる。
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。
まず、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の先端には、図示しない電気トーチによりボール１１を形成し、その後、クランパ５は開状態となる。次に図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にボール１１をボンディングする。これにより、ボール１１の一部はキャピラリ６の貫通孔６ａ内に盛り上がり、バンプ１２上にホール部分１３が形成される。続いて図１（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１３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１（ｄ）に示すように、クランパ５及びキャピラリ６を共に第２ボンド点である配線４側方向に移動させ、バンプ１２とワイヤ１０との接続部に薄肉部１４を形成する。次に図１（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１（ｆ）に示すように、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側に移動する。これにより、ワイヤ１０は薄肉部１４より切断され、パッド２上にバンプ１２が形成される。またキャピラリ６の下端より突出したワイヤ１０の先端は、バンプ１２側方向に曲げられた曲げ部１５が形成される。
次に図１（ｇ）に示すように、曲げ部１５がバンプ１２の上方に位置するように移動させられる。続いて図１（ｈ）に示すように、キャピラリ６が下降してバンプ１２に曲げ部１５をボンディングして第１ボンディング部１６を形成する。またクランパ５は開状態となる。
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２（ａ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図２（ｂ）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１７とする。次に図２（ｃ）に示すように、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１７の付け根より切断される。
このように、第１ボンド点であるパッド２にバンプ１２を形成し、該バンプ１２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曲げ部１５を形成するので、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１５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。またバンプ１２に曲げ部１５を直接ボンディングするので、第１ボンド点のループ高さを低くすることができる。即ち、低ワイヤループ化が図れる。また前記曲げ部１５は、バンプ１２よりワイヤ１０を切断する時に次に接続するバンプ１２と配線４に平行で、かつ第２ボンド点である配線４側にキャピラリ６を移動させて形成する。これにより、ワイヤ先端部の曲げ部１５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と共に、この曲げ部１５をバンプ１２にボンディングした後、第２ボンド点である配線４にボンディングするためのワイヤループ形状を低くすることができる。この点からも低ワイヤループ化が図れる。
またバンプ１２は、ボール１１をパッド２にボンディングした後、キャピラリ６の下端のエッジ部６ｂがバンプ１２上に形成されたホール部分１３の高さ以内に位置するようにキャピラリ６を上昇させ、次にキャピラリ６を横方向に移動させてバンプ１２とワイヤ１０との接続部に薄肉部１４を形成し、続いてキャピラリ６を一定量上昇させた後、ワイヤ１０を引っ張って薄肉部１４より切断して形成し、バンプ１２の上面が平坦となるので、このバンプ１２に接続されたワイヤ１０の配線方向がほぼ水平となり、低ワイヤループ化が図れる。
本発明のワイヤボンディング方法の第２の実施の形態を図１（ａ）乃至（ｆ）、図３及び図４により説明する。本実施の形態は、図１（ａ）乃至（ｆ）の工程により、パッド２上にバンプ１２を形成すると共に、キャピラリ６下面のバンプ１２側方向に折り曲げられた曲げ部１５を形成するまでは前記実施の形態と同じである。次に前記実施の形態はバンプ１２上に曲げ部１５をボンディングしたが、本実施の形態は、曲げ部１５を配線４上にボンディングする。即ち、前記実施の形態はパッド２が第１ボンド点で、配線４が第２ボンド点となった。本実施の形態は逆に配線４が第１ボンド点で、パッド２が第２ボンド点の場合を示す。
図１（ｆ）の工程の後、図３（ａ）に示すように、キャピラリ６は配線４の上方に移動させられる。次に図３（ｂ）に示すように、キャピラリ６が下降して第１ボンド点である配線４に曲げ部１５をボンディングして下部第１ボンディング部２０を形成する。またクランパ５は開状態となる。
次に図３（ｃ）に示すように、キャピラリ６を上昇させ、続いて図３（ｄ）に示すように、下部第１ボンディング部２０の上方に移動させる。次に図３（ｅ）に示すように、キャピラリ６を下降させ、図３（ｄ）に示すワイヤ部分２１を折り曲げて下部第１ボンディング部２０上にワイヤ部分２１をボンディングして上部第１ボンディング部２２を形成し、第１ボンディング部２３とする。
その後は第２ボンド点であるパッド２上に形成されたバンプ１２上にワイヤ１０を接続する。即ち、図３（ｆ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図４（ａ）に示すように、パッド２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をバンプ１２にボンディングして第２ボンディング部２４とする。次に図４（ｂ）に示すように、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２４の付け根より切断される。
本実施の形態は、第１ボンド点が配線４となっている。そこで、単に曲げ部１５を配線４にボンディングしたのみではボンディング強度が弱い。本実施の形態は、曲げ部１５を第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２０を形成し、その後この下部第１ボンディング部２０上にワイヤ部分２１を折り曲げて重ね合わせて上部第１ボンディング部２２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。またパッド２にバンプ１２を形成し、該バンプ１２を第２ボンド点としてワイヤ１０を直接ボンディングするので、パッド２側のループ高さが低くなる。即ち、低ワイヤループ化が図れる。また第２ボンド点であるパッド２にバンプ１２を形成し、該バンプ１２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曲げ部１５を形成するので、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１５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。
本発明のワイヤボンディング方法の第３の実施の形態を図５及び図６により説明する。なお、前記各実施の形態と同じ又は相当部材には同一符号を付して説明する。本実施の形態は、前記第１の実施の形態とバンプ１２の形成方法が異なるのみである。
まず、図５（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の先端には、図示しない電気トーチによりボール１１を形成し、その後、クランパ５は開状態となる。次に図５（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にボール１１をボンディングする。この場合、ボール１１を極限まで押し潰す点が前記実施の形態と異なる。例えば、ボールネック部下部の高さＨが０〜５μｍ程度（ワイヤ１０を斜め上方に引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さ）になるまでボール１１を押し潰す。これにより、ボールネック部下部の高さＨは薄肉部３０となる。次に図５（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１３の高さより高い位置になるのようにクランパ５及びキャピラリ６を一定量上昇させる。
次にクランパ５が閉じ、図５（ｄ）に示すように、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側の斜め上方に移動する。これにより、ワイヤ１０はボールネック部下部の薄肉部３０より切断され、パッド２上にバンプ１２が形成される。またキャピラリ６の下端より突出したワイヤ１０の先端は、バンプ１２側方向に曲げられた曲げ部１５が形成され、この曲げ部１５の先端にはボールネック部３１が設けられる。
その後は図１（ｇ）、（ｈ）及び図２と同じ工程が行われる。即ち、図５（ｅ）に示すように、曲げ部１５がバンプ１２の上方に位置するように移動させられる。続いて図５（ｆ）に示すように、キャピラリ６が下降してバンプ１２に曲げ部１５をボンディングして第１ボンディング部１６を形成する。またクランパ５は開状態となる。
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６（ａ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図６（ｂ）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１７とする。次に図６（ｃ）に示すように、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１７の付け根より切断される。
このように構成しても前記第１の実施の形態と同様の効果が得られる。特に本実施の形態は、バンプ１２の形成時におけるボール１１の潰しをワイヤ１０を引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さになるまで押し潰すので、バンプ１２の高さが極めて低く形成される。このため、本実施の形態は前記第１の実施の形態より更にパッド２上のループ高さを低くすることができ、更なる低ワイヤループ化が図れる。
本発明のワイヤボンディング方法の第４の実施の形態を図５（ａ）乃至（ｄ）、図７及び図８により説明する。本実施の形態は、図５（ａ）乃至（ｄ）の工程により、パッド２上にバンプ１２を形成すると共に、キャピラリ６下面のバンプ１２側方向に折り曲げられた曲げ部１５及びボールネック部３１を形成するまでは前記実施の形態と同じである。その後は前記第２の実施の形態（図３及び図４参照）と同じ工程が行われる。
即ち、図５（ｄ）の工程の後、図７（ａ）に示すように、キャピラリ６は配線４の上方に移動させられる。次に図７（ｂ）に示すように、キャピラリ６が下降して第１ボンド点である配線４に曲げ部１５をボンディングして下部第１ボンディング部２０を形成する。またクランパ５は開状態となる。
次に図７（ｃ）に示すように、キャピラリ６を上昇させ、続いて図７（ｄ）に示すように、下部第１ボンディング部２０の上方に移動させる。次に図７（ｅ）に示すように、キャピラリ６を下降させ、図７（ｄ）に示すワイヤ部分２１を折り曲げて下部第１ボンディング部２０上にワイヤ部分２１をボンディングして上部第１ボンディング部２２を形成し、第１ボンディング部２３とする。
その後は第２ボンド点であるパッド２上に形成されたバンプ１２上にワイヤ１０を接続する。即ち、図７（ｆ）に示すように、キャピラリ６は上昇及び図８（ａ）に示すように、パッド２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をバンプ１２にボンディングして第２ボンディング部２４とする。次に図８（ｂ）に示すように、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２４の付け根より切断される。
このように構成しても前記第２の実施の形態と同様の効果が得られる。特に本実施の形態は前記第３の実施の形態と同様に、バンプ１２の形成時におけるボール１１の潰しをワイヤ１０を引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さになるまで押し潰すので、バンプ１２の高さが極めて低く形成される。このため、本実施の形態は前記第２の実施の形態より更にパッド２上のループ高さを低くすることができ、更なる低ワイヤループ化が図れる。
なお、第２及び第４の本実施の形態の場合は、曲げ部１５を下部第１ボンディング部２０とし、この下部第１ボンディング部２０上に上部第１ボンディング部２２を形成するので、曲げ部１５の曲げ方向は、第２ボンド点方向である必要はなく、任意の方向でよい。
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の実施の形態を示し、図１（ｆ）の続きの工程図である。 図３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３の実施の形態を示す工程図である。 図５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４の実施の形態を示し、図５（ｄ）の続きの工程図である。 図７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 ボール
１２ バンプ
１３ ホール部分
１４ 薄肉部
１５ 曲げ部
１６ 第１ボンディング部
１７ 第２ボンディング部
２０ 下部第１ボンディング部
２２ 上部第１ボンディング部
２３ 第１ボンディング部
２４ 第２ボンディング部
３０ 薄肉部
３１ ボールネック部

Claims (6)

  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、前記パッド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バンプにボンディングして前記第１ボンディング工程を行い、その後ワイヤを前記配線にボンディングして前記第２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。
  2. 第１ボンド点である配線に第１ボンディングを行った後、第２ボンド点であるダイのパッド上に第２ボンディングを行い、前記配線と前記パッド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、前記パッド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、この曲げ部を前記配線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下部第１ボンディング部の上方に移動させ、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前記第１ボンディング工程を行い、その後ワイヤを前記バンプにボンディングして前記第２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. 前記曲げ部は、クランパでワイヤをクランプして該クランパを横方向に移動させてワイヤを切断して形成す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. 前記曲げ部は、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、かつ配線側にキャピラリを移動させてワイヤを切断して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. 前記バンプは、ボールを前記パッドにボンディングした後、キャピラリの下端のエッジ部がバンプ上に形成されたホール部分の高さ以内に位置するようにキャピラリを上昇させ、次にキャピラリを横方向に移動させてバンプとワイヤとの接続部に薄肉部を形成し、続いてキャピラリを一定量上昇させた後、ワイヤを引っ張って前記薄肉部より切断して形成され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。
  6. 前記バンプは、ボールを前記パッドにボンディングし、この時のボールの潰しをワイヤを引っ張った時にボールネック部下部より引きちぎれる厚さになるまで押し潰してボールネック部下部に薄肉部を形成し、次にワイヤを斜め上方に引っ張って前記薄肉部より切断して形成され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。
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