JP2009147185A - ワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超音波振動を伝達するトランスデューサと、トランスデューサに取り付けられたキャピラリ16とを備えるボンディングヘッドを用いるワイヤボンディング方法において、トランスデューサにより加振された際に生じる振動の節の位置にヒータ18が取り付けられたキャピラリ16を備えたボンディングヘッドを使用し、前記ヒータ18により前記キャピラリ16を加熱してワイヤボンディングすることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図6に、ボンディングヘッド10を用いて半導体チップ20を配線基板22にワイヤボンディングする例を示す。ボンディングヘッド10は超音波振動を利用してワイヤボンディングするもので、超音波振動を伝達するトランスデューサ12と、トランスデューサ12の基部に取り付けられた超音波発生源14と、トランスデューサ12の先端に取り付けられたキャピラリ16とを備える。キャピラリ16は細い円筒状に形成され、ボンディングワイヤはキャピラリ16の上部から先端へキャピラリ16の内部を通過して供給される。
接合強度が低下する問題は、ボンディングワイヤと被接合部との接合強度を向上させることによって補うことができる。上述した加熱用のステージ30を用いてワイヤボンディングする方法は、被接合部を加熱することにより接合部分の合金化率を高め、これによって接合強度を高める作用を有する。
すなわち、超音波振動を伝達するトランスデューサと、トランスデューサに取り付けられたキャピラリとを備えるボンディングヘッドを用いるワイヤボンディング方法において、トランスデューサにより加振された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられたキャピラリを備えたボンディングヘッドを使用し、前記ヒータにより前記キャピラリを加熱してワイヤボンディングすることを特徴とする。
前記トランスデューサとして、超音波振動が印加された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられたトランスデューサを使用し、前記ヒータにより前記トランスデューサを加熱しながらワイヤボンディングすることによって、さらにボンディングワイヤの接合強度を向上させることができる。
また、前記ヒータは、前記キャピラリに生じる複数の振動の節のうち、キャピラリのより先端側の節の位置に取り付けられていることにより、ボンディング部により近い位置でボンディングワイヤを加熱することができ、ボンディングワイヤの接合部の接続信頼性を高めることができる。
また、前記トランスデューサには、前記超音波発生源により超音波振動が印加された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられることにより、キャピラリを加熱する作用がさらに促進され、ボンディング部の接続信頼性を高めることができる。
また、前記ヒータは、前記キャピラリに生じる複数の振動の節のうち、キャピラリのより先端側の節の位置に取り付けられていることが有効であり、前記ヒータは、前記キャピラリに生じる節の位置から(2L/N)×0.032(Lはキャピラリの長さ、Nは0以外の整数)の範囲内に取り付けて用いることができる。
図1は、ワイヤボンディング装置のボンディングヘッド11の構成を示す。ボンディングヘッド11は、トランスデューサ12と、トランスデューサ12の基端部に設けられた超音波発生源14とトランスデューサ12の先端部に固定されたキャピラリ16とを備える。
また、本発明においては、このヒータ18をトランスデューサ12に取り付ける位置を、キャピラリ16がトランスデューサ12よって強制的に振動された際に生じる節(ノード)の位置に取り付けることを特徴とする。
キャピラリ16のトランスデューサ12に固定されている基端部Aは、トランスデューサ12によって図の左右方向に強制的に振動され、キャピラリ16の基端部Aは振動の腹となる。一方、キャピラリ16の先端部Bは、ボンディングワイヤに振動を作用させる点であり、先端部Bも腹となる。
本発明においては、キャピラリ16が強制振動されて生じる節の位置にヒータ18を取り付ける。ヒータ18は、図のように、キャピラリ16が固定支持されるトランスデューサ12に近い側の節の位置N2に取付けてもよいし、キャピラリ16の先端に近い側の節の位置N1にヒータ18を取り付けてもよい。また、2つの節の位置N1、N2の双方にヒータ18を取り付けてもよい。
なお、図3では、キャピラリの変位量については強調して表している。ボンディングヘッドのトランスデューサ12によってキャピラリ16を振動させる際の振幅は1μm程度である。キャピラリ16の長さは5〜10mm程度であるから、キャピラリ16の長さに対する振幅の比率は、実際には図3に示す状態よりもはるかに小さい。
キャピラリ18に生じる振動の節は、ボンディングヘッド10の発振周波数を120×N(kHz)[Nは自然数]とした場合、キャピラリ16の先端から、(n/2N)×L[nは2N以下の奇数、Lはキャピラリの長さ]の位置に生じる。
ヒータ18はキャピラリ16の先端に近い側に取り付ける方が、被接合部に対する加熱効率が向上する点で効率的である。しかしながら、キャピラリ16の先端は、ボンディングワイヤを押圧するために細径となっているから、キャピラリ16の強度やヒータ18の取り付けの容易さを考慮してヒータ18の取り付け位置を選択するのがよい。
ヒータ18を取り付ける際の位置ずれは、キャピラリ16の最大振幅の±10%以内の変位範囲内であれば、キャピラリ16の振動を大きく阻害しないと考えられる。この条件は、キャピラリ16に生じる節の位置から(2L/N)×0.032の範囲内にヒータ18を取り付けることによって満足される。
これにより、半導体チップの電極配置が微細化して細線のボンディングワイヤを使用しなければならないような場合でも、ボンディングワイヤと被接合部との接合性を向上させ、ワイヤボンディングによる電気的接続の信頼性を向上させることができる。
図5はトランスデューサ12における変位(縦波の変位)を示したものである。同図において、変位が0となる点が振動の節(ノード)となる位置である。トランスデューサ12についてもこの振動の節の位置にヒータを取り付けることによって、超音波振動を伝達する作用を阻害することなくトランスデューサ12を加熱することができる。
12 トランスデューサ
14 超音波発生源
16 キャピラリ
18 ヒータ
20 半導体チップ
22 配線基板
30 ステージ
Claims (9)
- 超音波振動を伝達するトランスデューサと、トランスデューサに取り付けられたキャピラリとを備えるボンディングヘッドを用いるワイヤボンディング方法において、
トランスデューサにより加振された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられたキャピラリを備えたボンディングヘッドを使用し、
前記ヒータにより前記キャピラリを加熱してワイヤ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。 - 超音波振動が印加された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられたトランスデューサを使用し、
前記ヒータにより前記トランスデューサを加熱しながらワイヤボンディング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。 - 超音波発生源と、超音波振動を伝達するトランスデューサと、トランスデューサに取り付けられたキャピラリとを備え、
前記キャピラリには、前記トランスデューサにより加振された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられているボンディングヘッドを備えていることを特徴とするワイヤボンディング装置。 - 前記ヒータは、前記キャピラリに生じる複数の振動の節のうち、キャピラリのより先端側の節の位置に取り付けられていることを特徴とする請求項3記載のワイヤボンディング装置。
- 前記ヒータは、前記キャピラリに生じる節の位置から(2L/N)×0.032(Lはキャピラリの長さ、Nは0以外の整数)の範囲内に取り付けられていることを特徴とする請求項3または4記載のワイヤボンディング装置。
- 前記トランスデューサには、前記超音波発生源により超音波振動が印加された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられていることを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項記載のワイヤボンディング装置。
- 超音波接合用ボンディングヘッドのトランスデューサに取り付けて用いられるキャピラリであって、
前記トランスデューサにより加振された際に生じる振動の節の位置にヒータが取り付けられていることを特徴とするキャピラリ。 - 前記ヒータは、前記キャピラリに生じる複数の振動の節のうち、キャピラリのより先端側の節の位置に取り付けられていることを特徴とする請求項7記載のキャピラリ。
- 前記ヒータは、前記キャピラリに生じる節の位置から(2L/N)×0.032(Lはキャピラリの長さ、Nは0以外の整数)の範囲内に取り付けられていることを特徴とする請求項7または8記載のワイヤボンディング装置。
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