JP2008135578A - Wire bonding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はワイヤボンディング方法に関し、安定したループ形成を行う技術に係るものである。 The present invention relates to a wire bonding method and relates to a technique for forming a stable loop.
まず、ワイヤボンディングが行われる半導体装置について説明する。図15および図16は、製造途中における半導体装置のワイヤボンディング前の斜視図および側面図である。図15および図16において、半導体装置11はその土台となるセラミックパッケージ12の中央部の窪みがダイパッド13となっている。
First, a semiconductor device in which wire bonding is performed will be described. 15 and 16 are a perspective view and a side view of the semiconductor device before the wire bonding in the middle of manufacture. 15 and 16, the
ダイパッド13の両側には一段高くなった部分があり、そこにはワイヤボンディングの第2ボンドが行われる複数のリード14が列状に設けられている。セラミックパッケージ12の全周には、リード14よりさらに高くなった側壁15が設けられており、裏面には複数の外部端子16が等ピッチで設けられている。
There are raised portions on both sides of the
セラミックパッケージ12は素材の層を複数積み重ねて焼結することで作製される。リード14や外部端子16は素材の層に金属ペーストを印刷して形成した部分であるが、両者は側面を通してつながっている。ダイパッド13には接着ペースト17により半導体チップ18が接着されている。半導体チップ18はイメージセンサであり、中央側に画素領域、両端の辺の近くにワイヤボンディングの第1ボンドが行われる複数のパッド19が列状に設けられている。
The
半導体チップ18の上にはガラス20が接着剤21により貼り付けられている。このガラス20は、半導体チップ18の保護および、半導体チップ18に設けられた画素領域に対して光を透過させる役割を持っている。ガラス20は半導体チップ18より一回り小さいが、半導体チップ18の中央部に設けられる画素領域を最大限に大きくできるよう、端部がパッド19に近接して存在する大きさを有している。ガラス20は半導体チップ18と隙間を持つようセラミックパッケージ12の上面に接着されることもあるが、ここでは薄型化を図るために半導体チップ18に直接接着されている。
A
次に、図17から図20を用いて、従来のワイヤボンディング方法による半導体装置11のパッド19とリード14との接続について説明する。図17はパッド接続前の状態を表す側面図、図18はパッド接続時の状態を表す側面図、図19はパッド接続後の最上点までの上昇について説明する側面図、図20はリード接続後の状態を表す側面図である。
Next, the connection between the
図17から図20において、22はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ23が通されている。24はキャピラリ22の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ22と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ22に対するワイヤ23の相対移動の可否を制御する。
17 to 20,
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ18が載ったセラミックパッケージ12を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
すなわち、図17に示すように、ワイヤボンディングでは、ワイヤクランパ24を閉じた状態となし、キャピラリ22の先端から出たワイヤ23の先端にイニシャルボール25を放電により形成する。
As will be described below, the wire bonding is performed while the
That is, as shown in FIG. 17, in wire bonding, the
次に、ワイヤクランパ24を開き、図18に示すように、キャピラリ22の降下によりイニシャルボール25を半導体チップ18のパッド19に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ23の一端をパッド19と接合する第1ボンドを行う。
Next, the
その後に、図19に示すように、キャピラリ22がワイヤ23を繰り出しながら上昇し、キャピラリ22は最上点まで達した後に、図20に示すように、ワイヤ23の他端の接続先であるリード14へ向けて円弧状の下降動作を行ってループを形成する。その後に、ワイヤ23をリード14に押し付けてワイヤ23の他端をリード14に接合する第2ボンドを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 19, the
このワイヤボンディング方法により形成されたループは、リバース動作、つまりリード14とは逆の方向にキャピラリ22を動作させることをしてない。このために、ループはパッド19に近い側でワイヤ23の材質に応じた自然な曲げ形状ができるだけの三角ループとなる。
The loop formed by this wire bonding method does not operate the capillary 22 in the reverse operation, that is, in the direction opposite to the
その後、キャピラリ22は上昇し、その上昇の途中でワイヤクランパ24を閉じることで、ワイヤ23のキャピラリ22に対する相対移動を不可にしてワイヤ23を引きちぎる。この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ22の先端からワイヤ23が出た状態となる。
Thereafter, the capillary 22 is raised, and the
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ18のパッド19とセラミックパッケージ12のリード14とを接続する。
上述した操作において、リバース動作を行わない理由について例を挙げながら説明する。図16中の記号Aで示すところの半導体チップ18上面とガラス20上面の高さ差は300μmである。ガラス20端面は半導体チップ18に対して±30μmの位置ばらつきを持つが、図16中の記号Bで示すところのガラス20端面とパッド19の中心との距離は125μm以上となるよう管理される。
Next, the operations described above are repeated to sequentially connect the
The reason why the reverse operation is not performed in the above-described operation will be described with an example. The height difference between the upper surface of the
この距離は、半導体チップ18のパッド19に第1ボンドするときに、キャピラリ22とガラス20とが当たらないための最小限度の距離であって、パッド19の直上でのリバース動作ができる距離ではない。
This distance is the minimum distance for preventing the
パッド19の直上でのリバース動作は、キャピラリ22が第1ボンドする際に下降した点から上に150μm程度上昇した位置において行われる。キャピラリ22の外周面の傾斜角度が10度であるとすると、水平方向において26μm(=150×tan10°)は隙間がふえ、その分水平動作が可能となる。しかし、リバース動作には上昇量と同量の150μm程度が必要であることに対して不足しており、リバース動作してもワイヤ23に必要とする曲げを付けることが可能な量ではないので、ガラス20上面未満の高さでのリバース動作はできないと考えるのがよい。なお、ここで示した数値は絶対的なものではなく、あくまで一例である。
The reverse operation immediately above the
従来においては、たとえばスタック型のパッケージにおいて半導体チップの上に別の半導体チップが存在することはあっても、厚さとサイズとの関係において上層の半導体チップの存在がリバース動作を阻害することはなく、リバース動作に制約がある条件下で良好なループを形成するという考え方はなかった。 Conventionally, for example, another semiconductor chip may exist on the semiconductor chip in a stack type package, but the presence of the upper semiconductor chip does not hinder the reverse operation in relation to the thickness and size. There was no idea of forming a good loop under conditions where the reverse operation was restricted.
なお、リバース動作を行うことで、台形ループを形成するという基本的なループ形成の考え方が特許文献1に開示されている。また、最初にキャピラリが動作する方向がリード側であるという例も特許文献2に開示されている。
しかし、上述した従来のワイヤボンディング方法では、リバース動作ができないために、ループ形状の制御ができず、形状ばらつきが大きくなる。また、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲が狭いので、ワイヤ量が多過ぎるとワイヤが垂れる状態となり、少な過ぎるとワイヤが引っ張られて破断して安定したループを形成できないという問題があった。 However, in the conventional wire bonding method described above, since the reverse operation cannot be performed, the loop shape cannot be controlled, and the shape variation becomes large. Also, since the allowable range for the amount of wire used to form a loop is narrow, if the amount of wire is too large, the wire will sag, and if it is too small, the wire will be pulled and broken to form a stable loop. There was a problem.
本発明は上記問題を解決するものであり、半導体チップの中心側上部に一体的に設けられた物体があるために、ループ形成のためのリバース動作に制約が生じる場合においても、形状ばらつきが小さく、ワイヤ量についての許容範囲が広くて安定したループを形成することができるワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and since there is an object integrally provided at the upper center side of the semiconductor chip, even when the reverse operation for loop formation is restricted, the shape variation is small. An object of the present invention is to provide a wire bonding method capable of forming a stable loop with a wide allowable range for the amount of wire.
上記目的を達成するために、本発明の第1のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第1ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第2ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が曲げ形成点を経由するものであり、前記曲げ形成点が第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より高く位置しており、前記キャピラリの先端が前記曲げ形成点を経由するまでに前記部材と前記ワイヤとの接触が起きることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first wire bonding method of the present invention, between a first bond for bonding a wire to a pad of a semiconductor chip and a second bond for bonding a wire to a lead on a package side, The tip of the capillary that feeds out the wire passes through a bend forming point, and the bend forming point is in a straight line connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond with respect to the pad as a reference. And is positioned higher than a member integrally provided on the upper portion of the semiconductor chip, and contact between the member and the wire before the tip of the capillary passes through the bending point It is characterized by happening.
これにより、第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがワイヤと半導体チップ上の部材とが接触した影響の及ぶものとなり、リードに近い側の曲げがリバース動作に起因して強制的な曲げとなる。 As a result, in the loop formed by connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond, the bending formed on the side close to the pad affects the contact between the wire and the member on the semiconductor chip. The bend on the side close to the lead becomes a forced bend due to the reverse operation.
本発明の第2のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第1ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第2ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第1および第2の曲げ形成点を経由するものであり、第1の曲げ形成点が第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記リード側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第2の曲げ形成点が第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置していることを特徴とする。 In the second wire bonding method of the present invention, the tip of the capillary that feeds out the wire is between the first bond that bonds the wire to the pad of the semiconductor chip and the second bond that bonds the wire to the lead on the package side. The first and second bend forming points are passed, and the first bend forming point is in the linear direction connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond, and the lead side with respect to the pad. And a lower direction than a member integrally provided on the upper portion of the semiconductor chip, and a second bending forming point connects the pad of the first bond and the lead of the second bond In this case, the semiconductor device is positioned on the center side of the semiconductor chip with respect to the pad and higher than the member provided on the semiconductor chip.
これにより、第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがキャピラリの移動動作に起因するものとなり、リードに近い側の曲げがリバース動作に起因して強制的な曲げとなる。 Accordingly, in the loop formed by connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond, the bending formed on the side close to the pad is caused by the movement of the capillary, and the bending on the side close to the lead is performed. Is forced to bend due to reverse motion.
本発明の第3のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第1ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第2ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第1および第2の曲げ形成点を経由するものであり、第1の曲げ形成点が第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結ぶ直線から外れて、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第2の曲げ形成点が前記半導体チップの上方で、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置していることを特徴とする。 According to the third wire bonding method of the present invention, the tip of the capillary that feeds out the wire is between the first bond for bonding the wire to the pad of the semiconductor chip and the second bond for bonding the wire to the lead on the package side. The first and second bend forming points are routed, and the first bend forming point deviates from a straight line connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond, and the upper portion of the semiconductor chip. The second bend formation point is located above the semiconductor chip and higher than the member provided on the semiconductor chip. .
これにより、第1ボンドの前記パッドと第2ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがキャピラリの移動動作に起因するものとなり、リードに近い側の曲げもキャピラリの移動動作に起因するものとなる。 Accordingly, in the loop formed by connecting the pad of the first bond and the lead of the second bond, the bending formed on the side close to the pad is caused by the movement of the capillary, and the bending on the side close to the lead is performed. Is also caused by the movement of the capillary.
このように本発明の第1のワイヤボンディング方法によれば、キャピラリが半導体チップの上部に一体的に設けられた物材以上の高さにある半導体チップの中心側の曲げ形成点を経由することで台形ループを形成することができる。つまり、ワイヤと部材とを接触させることにより、パッドに近い側に形成する曲げを下方に移動させる影響を生じさせて、ループの立ち上がり部の高さを低くできる。さらに、リードに近い側に意図的に強制的な曲げを形成してループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。 As described above, according to the first wire bonding method of the present invention, the capillary passes through the bending point on the center side of the semiconductor chip at a height higher than the material integrally provided on the upper part of the semiconductor chip. A trapezoidal loop can be formed. That is, by bringing the wire and the member into contact with each other, an effect of moving downward the bending formed on the side close to the pad can be generated, and the height of the rising portion of the loop can be lowered. Furthermore, a forced bend can be intentionally formed on the side close to the lead to reduce variations in the loop shape, and the allowable range for the amount of wire used to form the loop can be widened.
また、本発明の第2のワイヤボンディング方法によれば、第1および第2の曲げ形成点を経由することで台形ループを形成することができる。つまり、キャピラリが半導体チップ周辺側の第1の曲げ形成点まで移動することでパッドに近い側に曲げを付けることができる。また、このことで、ワイヤと半導体チップの上部に一体的に設けられた部材とを接触させないという条件下においても、前記部材以上の高さにある第2の曲げ形成点までキャピラリが移動することにより、台形ループを形成することができる。そして、パッドに近い側の曲げによりループの立ち上がり部の高さが制御できるとともに、二つの曲げにより、ループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。さらに、半導体チップ周辺側の曲げ形成点まで移動しても、パッド側のループの立ち上がり部をループ形成後に自然な立ち上がり方向である垂直に近くできる。 According to the second wire bonding method of the present invention, a trapezoidal loop can be formed through the first and second bending points. That is, the capillary can be bent to the side close to the pad by moving to the first bend forming point on the peripheral side of the semiconductor chip. This also allows the capillary to move to a second bending point that is higher than the member even under the condition that the wire and the member integrally provided on the upper part of the semiconductor chip are not brought into contact with each other. Thus, a trapezoidal loop can be formed. The height of the rising part of the loop can be controlled by bending the side closer to the pad, and the variation in the loop shape can be reduced by the two bendings, and the allowable range for the amount of wire used for forming the loop is widened. it can. Furthermore, even if the semiconductor chip moves to the bending point on the peripheral side of the semiconductor chip, the rising part of the pad side loop can be close to the normal vertical direction after the loop formation.
さらに、本発明の第3のワイヤボンディング方法によれば、パッド近傍の第1の曲げ形成点まで移動することでパッドに近い側に意図的に強制的な曲げを付けるとともに、半導体チップの上部に一体的に設けられた部材以上の高さにある半導体チップの中心側の第2の曲げ形成点まで移動することで、リード寄りにも意図的に強制的な曲げを付けた台形ループを形成することができる。 Furthermore, according to the third wire bonding method of the present invention, the forcible bending is intentionally applied to the side close to the pad by moving to the first bending formation point in the vicinity of the pad, and the upper part of the semiconductor chip. By moving to the second bending point on the center side of the semiconductor chip at a height higher than that of the integrally provided member, a trapezoidal loop with intentionally forced bending near the lead is formed. be able to.
このパッドに近い側の曲げによりループの立ち上がり部の高さが広い範囲で制御できるとともに、二つの曲げによりループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。このとき、パッド近傍の第1の曲げ形成点まで移動することで、ループの平面投影線は曲がり、第1ボンドと第2ボンドを結ぶ直線から外れることになるが、半導体チップの中心側の第2の曲げ形成点を前記直線を介して第1の曲げ形成点とは逆側に設定すれば、その平面投影線の曲がりを戻して直線に近付けることができる。 The bend on the side close to the pad can control the height of the rising part of the loop in a wide range, and the variation in the loop shape can be reduced by the two bends, and the allowable range for the amount of wire used to form the loop is increased. Can be wide. At this time, by moving to the first bend formation point in the vicinity of the pad, the plane projection line of the loop bends and deviates from the straight line connecting the first bond and the second bond. If the second bend forming point is set on the opposite side of the first bend forming point via the straight line, the bent plane projection line can be returned and brought closer to the straight line.
(第1の実施の形態)
本発明の目的に対する第1の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図1から図4を用いて、第1の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置11のパッド19とリード14との接続について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment for the purpose of the present invention will be described. The semiconductor device to which wire bonding is performed is the same as that described in the background art. The connection between the
図1は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図2はパッド接続後のリバース動作について説明する側面図、図3はリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図4は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。 FIG. 1 is a side view showing a state of a semiconductor device before pad connection, FIG. 2 is a side view explaining reverse operation after pad connection, and FIG. 3 is a side view explaining rising to the highest point after reverse operation. 4 is a side view showing a state after the lead connection of the semiconductor device.
図1から図4において、22はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ23が通されている。24はキャピラリ22の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ22と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ22に対するワイヤ23の相対移動の可否を制御する。
1 to 4,
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ18が載ったセラミックパッケージ12を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図1に示すように、ワイヤクランパ24が閉じた状態で、キャピラリ22の先端から出たワイヤ23の先端にイニシャルボール25を放電により形成する。
As will be described below, the wire bonding is performed while the
In the wire bonding, as shown in FIG. 1, with the
次に、ワイヤクランパ24を開き、図2に示すように、イニシャルボール25を半導体チップ18のパッド19に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ23の一端をパッド19に接合する第1ボンドを行う。その後に、キャピラリ22はワイヤ23を繰り出しながら上昇し、その途中においてキャピラリ22の下面中心が図2に示すC点に達した時点で動作方向を水平に転じ、リード14とは逆方向へ、つまりガラス20の上にあるD点までリバース動作を行う。
Next, the
このD点は曲げ形成点であり、ワイヤ23とガラス20の両者間の相対的な位置ばらつきも考慮し、ワイヤ23とガラス20とが必ず接触するという条件を満たし、かつワイヤ23に意図的に強制的な曲げを付けることができるようにリード14から遠い位置に設定された点である。
This point D is a bend forming point, considering the relative positional variation between the
D点では、ワイヤ23はガラス20と接触して曲がるとともに、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもつため、ワイヤ23に曲げを付けることができる。
この際に、ワイヤクランパ24は開いた状態にあるので、ワイヤ23とガラス20とが接触してもワイヤ23が繰り出されるだけであり、ワイヤ23が無理に引っ張られたりすることはなく問題は発生しない。
At point D, the
At this time, since the
この後、図3および図4に示すように、キャピラリ22は、再び垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ23の他端の接続先であるリード14へ向けて円弧状の下降動作を行ってループを形成する。そして、ワイヤ23をリード14に押し付けてワイヤ23の他端をリード14に接合する第2ボンドを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the capillary 22 rises again vertically to reach the uppermost point and then descends in an arc shape toward the
上述の動作により形成されたループは、パッド19に近い側の曲げがワイヤ23とガラス20と接触の影響を受けた形状となるが、リード14に近い側の曲げがリバース動作の影響、つまりガラス20より上側でリード14から遠い位置まで水平方向に移動したことの影響を強く受けた形状となり、全体として台形ループとなる。
The loop formed by the above-described operation has a shape in which the bend on the side close to the
すなわち、ワイヤ23とガラス20との接触によりできる変形部が、ループ形成後にはループの立ち上がり部からは離れた位置での窪みとなる。このことがパッド19に近い側の曲げの形成位置を下方に移動させるように影響を及ぼし、ループの立ち上がり部の高さが低くなる。
That is, the deformed portion formed by the contact between the
その後、キャピラリ22は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ24を閉じることで、ワイヤ23のキャピラリ22に対する相対移動を不可としてワイヤ23を引きちぎる。この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ22の先端からワイヤ23が出た状態となる。
Thereafter, the capillary 22 rises, and the
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ18のパッド19とセラミックパッケージ12のリード14とを接続する。
このように第1の実施の形態では、ガラス20の上面未満の高さではリバース動作を行わないものの、ガラス20の高さ以上でリバース動作を行うことにより、ループに二箇所の曲げ、つまりパッド19に近い側の曲げとリード14に近い側の曲げを付けることができる。すなわち、ワイヤ23とガラス20とを接触させてパッド19に近い側の曲げの形成位置を下方に移動させるように影響を及ぼすことで、ループの立ち上がり部の高さが低くなる。また、従来のような自然な曲げ形状ではなく、ループのリード14に近い側に意図的に屈曲させて曲げ角度の大きい強制的な曲げを形成することにより、ループ形状のばらつきを小さくできる。
Next, the operations described above are repeated to sequentially connect the
As described above, in the first embodiment, although the reverse operation is not performed at a height lower than the upper surface of the
このため、ループを形成するために使用するワイヤ量の許容範囲が広くなり、ワイヤ量が多過ぎてもワイヤが垂れる状態とならず、少な過ぎてもワイヤが引っ張られて破断することがなく、安定したループを形成することができる。 For this reason, the allowable range of the amount of wire used to form the loop is widened, the wire does not drip even if the amount of wire is too large, and the wire is not pulled and broken even if it is too small, A stable loop can be formed.
なお、第1の実施の形態では、図2中に示すC点からD点まで水平にリバース動作を行うとしたが、パッド19からD点までの移動の経路は種々変更可能である。たとえば、キャピラリ22の先端がガラス20と同じ高さまで上昇した後、斜めに動作してD点まで移動してもよく、あるいは、C点より高い位置から円弧状に動作してD点まで移動してもよい。
In the first embodiment, the reverse operation is performed horizontally from the point C to the point D shown in FIG. 2, but the movement path from the
また、D点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後に、リード14へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。たとえば、さらに曲げ角度の大きい強い曲げを付けるために一旦下降したあと最上点まで斜めに上昇してもよく、あるいは、最上点からリード14方向に少し水平移動した後にリード14へ向けて円弧状の下降動作を行ってもよい。
In addition, from point D, the arc descends toward the
本実施の形態の要点は、ガラス20の上面以上の高さで行う1回のリバース動作のみで、ワイヤ23とガラス20との接触がパッド19に近い側の曲げに影響を及ぼし、かつリード14に近い側の曲げの形状を意図的に強制的な曲げにして台形ループを形成するということである。
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じであるとする。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図5から図9を用いて、第2の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置11のパッド19とリード14との接続について説明する。
The main point of the present embodiment is only one reverse operation performed at a height higher than the upper surface of the
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device to which wire bonding is performed is the same as that described in the background art. The semiconductor device to which wire bonding is performed is the same as that described in the background art. The connection between the
図5は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図6はパッド接続後のリード方向への動作について説明する側面図、図7はリード方向への動作後のリバース動作について説明する側面図、図8はリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図9は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。 FIG. 5 is a side view showing a state before the pad connection of the semiconductor device, FIG. 6 is a side view explaining the operation in the lead direction after the pad connection, and FIG. 7 is a side view explaining the reverse operation after the operation in the lead direction. 8 is a side view for explaining the rise to the highest point after the reverse operation, and FIG. 9 is a side view showing a state after the lead connection of the semiconductor device.
図5から図9において、22はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ23が通されている。24はキャピラリ22の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ22と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ22に対するワイヤ23の相対移動の可否を制御する。
In FIGS. 5 to 9,
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ18が載ったセラミックパッケージ12を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図5に示すように、ワイヤクランパ24が閉じた状態で、キャピラリ22の先端から出たワイヤ23の先端にイニシャルボール25を放電により形成する。
As will be described below, the wire bonding is performed while the
In the wire bonding, as shown in FIG. 5, with the
次に、ワイヤクランパ24を開き、図6に示すように、イニシャルボール25を半導体チップ18のパッド19に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ23の一端をパッド19に接合する第1ボンドを行う。その後に、キャピラリ22はワイヤ23を繰り出しながらわずかに上昇し、その途中においてキャピラリ22の下面中心が図6に示すガラス20上面未満の高さのE点に達した後、動作方向を水平に転じてリード14の方向へF点まで移動する動作を行う。第1の曲げ形成点をなすF点において、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもつので、ワイヤ23に曲げを付けることができる。
Next, the
F点では、キャピラリ22の先端は、ガラス20より低いものの、ガラス20から離れる動作をするため干渉の問題は発生しないが、パッド19から遠い位置に設定すると、形成終了後のループがリード14の側に倒れ過ぎるため、わずかな曲げを付けることができる程度の位置に設定するのがよい。
At the point F, the tip of the capillary 22 is lower than the
その後、図7に示すように、キャピラリ22はワイヤ23を繰り出しながら上昇し、途中でキャピラリ22の下面中心が図7に示すG点に達した後に、動作方向を水平に転じてリード14と逆方向でガラス20の上にあるH点までリバース動作を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 7, the capillary 22 moves upward while feeding the
第2の曲げ形成点をなすH点において、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもつので、ワイヤ23に曲げを付けることができる。H点では、キャピラリ22がガラス20より高く位置することでキャピラリ22とガラス20との干渉の問題は発生しない。また、F点を経由していることで、ワイヤ23にはリバース動作を行ったときにガラス20との接触を遅くする形状の曲げが付いている。このため、ワイヤ23とガラス20とを接触させないという条件下でも、H点はリード14から遠い位置に設定することができるので、ワイヤ23に強い曲げを付けることができる。
Since the
また、図7に示すように、H点に移動したときは、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもち、リード14と逆側に倒れることで、ループの立ち上がり部がループ形成後に自然な方向である垂直に近い状態となる。
Further, as shown in FIG. 7, when the
この後、図8に示すように、キャピラリ22は再度、垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ23の他端の接続先であるリード14へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 8, the capillary 22 rises vertically again to reach the uppermost point, and then performs an arc-shaped descending operation toward the
この後、図9に示すように、ワイヤ23をリード14に押し付けてワイヤ23の他端をリード14に接合する第2ボンドを行う。これにより形成されたループは、パッド19に近い側の曲げが初期上昇時にリバース動作と逆方向へ動作したことの影響を受けた形状となり、リード14に近い側の曲げがリバース動作の影響、つまりガラス20より上側でリード14から遠い位置まで水平方向に移動したことの影響を強く受けた形状となり、全体として台形ループとなる。なお、F点を経由することにより、ループ形成後は、パッド19側のループの立ち上がり部においてワイヤ23上面に窪み状の痕跡ができるが、これはダメージとは関係なく、特に問題とはならない。
Thereafter, as shown in FIG. 9, a second bond is performed in which the
その後、キャピラリ22は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ24を閉じることでワイヤ23のキャピラリ22に対する相対移動を不可としてワイヤ23を引きちぎる。これにより最初と同じ、キャピラリ22の先端からワイヤ23が出た状態となる。
Thereafter, the capillary 22 rises, and the
この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ22の先端からワイヤ23が出た状態となる。
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ18のパッド19とセラミックパッケージ12のリード14とを接続する。
At this time, the
Next, the operations described above are repeated to sequentially connect the
このように第2の実施の形態では、ガラス20上面未満の高さでリバース動作とは逆方向にキャピラリ22を動作させることで、パッド19に近い側においてループに曲げを付けることができる。この曲げは、キャピラリ22の動作によるものであり、パッド19からの移動距離を調整して曲げ位置を変えることでループの立ち上がり部の高さを制御できる。また、リバース動作に先立ってリバース動作とは逆方向にキャピラリ22を動作させることで、ガラス20の上面高さ以上で行なうリバース動作では、ワイヤ23とガラス20とを接触させないという条件下でも、大きなリバース動作を行うことができて、ループのリード14に近い側の曲げ形状が意図的に曲げ角度の大きな強制的な曲げとなり、二つの曲げによってループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くでき、ワイヤ量が多過ぎてもワイヤが垂れる状態とならず、少な過ぎてもワイヤが引っ張られて破断することがなく、安定したループを形成できる。
Thus, in the second embodiment, the loop can be bent on the side closer to the
なお、第2の実施の形態では、図6中に示すE点からF点まで水平にリード14方向に動作を行うとしたが、パッド19からF点までの移動の経路は種々変更可能である。たとえば、キャピラリ22がパッド19から斜めに動作してF点まで移動するか、あるいは、E点より高い位置から円弧状に動作してF点まで移動するとしてもよい。同様に図7中に示すG点からH点まで水平方向にリバース動作を行うとしたが、F点からH点までの移動の経路も種々変更可能である。また、H点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後にリード14へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。
In the second embodiment, the operation is performed in the direction of the lead 14 from the point E to the point F shown in FIG. 6, but the movement path from the
本実施の形態の要点は、ガラス20上面未満の高さの位置でリバース動作とは逆方向に曲げを付ける動作を行うことでパッド19に近い側に意図的な曲げを付けるとともに、それにより次のリバース動作を大きくすることを可能にして、リード14に近い側に意図的に強制的な曲げを付けた台形ループを形成するということである。
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図10から図14を用いて、第3の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置11のパッド19とリード14との接続について説明する。
The main point of the present embodiment is that an intentional bending is performed on the side closer to the
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor device to which wire bonding is performed is the same as that described in the background art. The connection between the
図10は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図11はパッド接続後の半導体チップの辺方向への動作について説明する側面図、図12は半導体チップの辺方向への動作後の辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作について説明する側面図、図13は辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図14は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。 10 is a side view showing a state of the semiconductor device before pad connection, FIG. 11 is a side view for explaining the operation of the semiconductor chip in the side direction after pad connection, and FIG. 12 is the side view of the semiconductor chip after operation in the side direction. FIG. 13 is a side view for explaining the operation in the direction reverse to the side direction and away from the lead, and FIG. 13 is a side view for explaining the rise to the highest point after the operation in the direction reverse to the side direction and away from the lead. FIG. 3 is a side view showing a state after lead connection of a semiconductor device.
図10から図14において、22はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ23が通されている。24はキャピラリ22の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ22と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ22に対するワイヤ23の相対移動の可否を制御する。
10 to 14,
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ18が載ったセラミックパッケージ12を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図10に示すように、ワイヤクランパ24が閉じた状態で、キャピラリ22の先端から出たワイヤ23の先端にイニシャルボール25を放電により形成する。
As will be described below, the wire bonding is performed while the
In the wire bonding, as shown in FIG. 10, with the
次に、ワイヤクランパ24を開き、図11に示すように、イニシャルボール25を半導体チップ18のパッド19に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ23の一端をパッド19に接合する第1ボンドを行う。その後、キャピラリ22はワイヤ23を繰り出しながらわずかに上昇し、キャピラリ22の下面中心が図11に示すガラス20上面未満の高さのJ点に達した後に、動作方向を水平に転じて半導体チップ18の一辺に沿った方向へK点まで移動する動作を行う。
Next, the
第1の曲げ形成点をなすK点においては、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもつので、ワイヤ23に曲げを付けることができる。このK点への移動では、キャピラリ22の先端はガラス20より低い位置を移動するが、ガラス20の端面にほぼ平行な動作をするので干渉の問題は発生しない。しかし、K点がパッド19から近過ぎると曲げが付かないし、遠過ぎると曲げの角度が鋭角に鋭くなり過ぎ、ループの平面投影線がパッド19とリード14とを結ぶ直線から外れる量が大きくなるので、その中間に設定するのがよい。
Since the
その後、図12に示すように、キャピラリ22はワイヤ23を繰り出しながら上昇し、途中でキャピラリ22の下面中心が図12に示すL点に達した後に、動作方向を水平に転じてリード14からは遠ざかる方向にあるガラス20上のM点まで移動する動作を行う。M点とK点はパッド19とリード14とを結ぶ直線を介して相反する側に位置し、M点がパッド19とリード14とを結ぶ直線から離間する距離は、K点がパッド19とリード14とを結ぶ直線から離間する距離に等しい。このような位置にM点を設定したのは、K点を経由することで生じるループの平面投影線の曲がりを戻し、ループの平面投影線をパッド19とリード14とを結ぶ直線に近付けるためである。
Thereafter, as shown in FIG. 12, the capillary 22 moves upward while feeding the
第2の曲げ形成点をなすM点においては、ワイヤ23がキャピラリ22に対して角度をもつので、ワイヤ23に曲げを付けることができる。
この後、図13に示すように、キャピラリ22は再度、垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ23の他端の接続先であるリード14へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループを形成する。
Since the
Thereafter, as shown in FIG. 13, the capillary 22 rises vertically again to reach the uppermost point, and then performs an arc-shaped descending operation toward the
この後、図14に示すように、ワイヤ23をリード14に押し付けてワイヤ23の他端をリード14に接合する第2ボンドを行う。これにより形成されたループは、パッド19に近い側の曲げがリバース動作ではないが曲げを付ける動作をしたことによるものとなり、リード14に近い側の曲げがガラス20より上側でキャピラリ22をリバース動作させたことによるものなり、全体として台形ループとなる。この際に、動作方向を工夫すれば、最初の曲げを付ける動作が原因でループの平面投影線の曲がりを矯正して直線状に戻すことができる。
Thereafter, as shown in FIG. 14, a second bond is performed in which the
その後、キャピラリ22は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ24を閉じることでワイヤ23のキャピラリ22に対する相対移動を不可としてワイヤ23を引きちぎる。
この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ22の先端からワイヤ23が出た状態となる。
Thereafter, the capillary 22 rises, and the
At this time, the
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ18のパッド19とセラミックパッケージ12のリード14とを接続する。
このように第3の実施の形態では、ガラス20の上面未満の高さでパッド19とリード14とを結ぶ直線から外れる方向にキャピラリ22を動作させることで、ループのパッド19に近い側に曲げを付けることができる。この際にキャピラリ22がパッド19から離間する距離によって曲げ位置を変えることで、ループの立ち上がり部の高さを広い範囲で制御できる。
Next, the operations described above are repeated to sequentially connect the
As described above, in the third embodiment, the capillary 22 is operated in a direction deviating from the straight line connecting the
そして、ガラス20の上面高さ以上で、キャピラリ22を動作させてリード14寄りにも曲げを付けることができる。この二つの曲げにより、ループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。
Then, the capillary 22 can be operated above the height of the upper surface of the
なお、第3の実施の形態では、図11中に示すK点を半導体チップ18の一辺と平行な位置にある点として設定したが、ガラス20と干渉せず、パッド19とリード14とを結ぶ直線から外れているという条件下を満たせば種々変更可能である。たとえば、キャピラリ22がわずかに半導体チップ18の内側へ入る方向にある点としてもよいし、あるいは、半導体チップ18から遠ざかる方向にある点としてもよい。
In the third embodiment, the point K shown in FIG. 11 is set as a point parallel to one side of the
また、図12中に示すM点の位置は種々変更可能である。平面投影線が曲がっていても、次のワイヤ23を接続する際にキャピラリ22がそのワイヤ23と当たることがなく、ワイヤ23に無理な力が掛かることでのダメージもないならば、たとえば、パッド19とリード14とを結ぶ直線上にあってもよいし、パッド19とリード14とを結ぶ直線に対してK点と同じ側にあってもよい。
Further, the position of point M shown in FIG. 12 can be variously changed. Even if the plane projection line is bent, if the capillary 22 does not hit the
また、図11中に示すJ点からK点まで水平にリード14の方向に移動する動作を行うとしたが、パッド19からK点までの移動の経路は種々変更可能である。同様に図12中に示すL点からM点まで水平にリバース動作を行うとしたが、L点からM点までの移動の経路も種々変更可能である。また、M点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後に、リード14へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。
Further, although the operation of moving horizontally from the point J to the point K shown in FIG. 11 in the direction of the
本実施の形態の要点は、ガラス20の上面未満の高さでパッド19とリード14とを結ぶ直線から外れた方向に曲げを付ける動作を行うことで、パッド19に近い側に意図的で強制的な曲げを付けるとともに、次のガラス20の上面高さ以上で行う曲げを付ける動作でリード14に近い側にも意図的で強制的な曲げを付けて台形ループを形成するということである。
The main point of the present embodiment is that it is intentionally forced on the side close to the
なお、第1から第3の実施の形態では、半導体装置11がセラミックパッケージ12を用いたものであるとして説明したが、セラミックパッケージ12に限らず、他のパッケージに対しても適用可能である。また、半導体チップ18の上に、ガラス20が一体的に設けられているとして説明したが、ガラス20に限らず、リバース動作を阻害する物体がある場合について適用可能である。さらに、台形ループを形成するとしたが、曲げ箇所の数をふやした多段台形ループとしてもよい。
In the first to third embodiments, it has been described that the
本発明のワイヤボンディング方法は、半導体チップ中心側上部に一体的に設けられた物体があっても、安定したループ形成ができるワイヤボンディング方法として有用である。 The wire bonding method of the present invention is useful as a wire bonding method capable of forming a stable loop even when there is an object integrally provided at the upper part on the semiconductor chip center side.
11 半導体装置
12 セラミックパッケージ
13 ダイパッド
14 リード
15 側壁
16 外部端子
17 接着ペースト
18 半導体チップ
19 パッド
20 ガラス
21 接着剤
22 キャピラリ
23 ワイヤ
24 ワイヤクランパ
25 イニシャルボール
DESCRIPTION OF
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Cited By (1)
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-
2006
- 2006-11-29 JP JP2006320944A patent/JP2008135578A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102931106A (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-13 | 株式会社东芝 | Making method of lead wire bonding device and semiconductor device |
JP2013038257A (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Toshiba Corp | Wire bonding device and semiconductor device manufacturing method |
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