JP2011253875A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】１次ボンディングとしてボールボンディングを行い、２次ボンディングとしてステッチボンディングを行うことによってワイヤの接続を行うワイヤボンディング方法において、２次ボンディングにおけるワイヤの接合面積を適切に増加できるようにする。
【解決手段】キャピラリ１００として、その先端部１０２の平面形状が、内孔１０１を中心に位置させた楕円形状であって、その楕円の長径方向ｙにおける内孔１０１と先端部１０２の外郭との間の幅が、短径方向ｘにおける内孔１０１と先端部１０２の外郭との幅よりも大きい楕円形状をなすものを用い、２次ボンディング工程では、パッド２１に接合され且つボンディングランド３０まで引き回されたワイヤ４０に対して、キャピラリ１００の先端部１０２の長径方向ｙをワイヤ４０の長手方向に揃えた状態で、キャピラリ１００の先端部１０２にてワイヤ４０をランド３０に押し当てる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被接合面に、１次ボンディングとしてボールボンディングを行い、２次ボンディングとしてステッチボンディングを行うことによってワイヤの接続を行うワイヤボンディング方法に関する。
この種のワイヤボンディング方法は、キャピラリを用いて行われるものであり、基板の一面に設けられた電子部品などの第１の被接合面に、ボールボンディングによってワイヤを接合する１次ボンディング工程を行った後、基板の一面に設けられたボンディングランドなどの第２の接合面に対して、ステッチボンディングによってワイヤを接合する２次ボンディング工程を行うものである（たとえば、特許文献１参照）。
具体的には、キャピラリは、その内部から先端部まで貫通する内孔を有しており、この内孔にワイヤが挿入される。そして、１次ボンディング工程では、キャピラリの先端部にて内孔から導出されたワイヤにイニシャルボールを形成し、これを、第１の被接合面に押し当てて接合する。
その後、キャピラリによって、第２の被接合面までワイヤを引き回し、２次ボンディング工程では、キャピラリの先端部にてワイヤを第２の被接合面に押し当て荷重・振動を印加して接合する。こうして、ワイヤの接合が完了する。
ここで、１次ボンディング側のボールボンディングでは、イニシャルボールで接合を行うため、被接合面とワイヤとの接合面積が大きく確保できるのに比べて、２次ボンディング側のステッチボンディングでは、当該接合面積はワイヤの太さに依存するので、当該接合面積が比較的小さいものとなる。
そのため、２次ボンディング側においては、第２の被接合面に存在する欠陥のサイズにより、ボンディング性が低下するという問題が生じる。ここで、当該欠陥とは、第２の被接合面とされるランド表面のめっきや厚膜のピンホール、付着した異物、あるいは、その他の突起や凹み等を言う。
特に、たとえばＩＣチップのパッドを第１の被接合面とした場合、このパッドのピッチすなわち第１の被接合面間のピッチが狭ピッチ化され、それに伴って隣り合うワイヤ間の距離、すなわちワイヤ間ピッチも狭くなる傾向にあるが、そのような場合には、ワイヤ径も細くなり、上記接合面積が小さくなる。そうなると、第２の被接合面となる基板やリードフレームの欠陥仕様を厳しくする必要があり、そのために、かなりのコストアップを引き起こすこととなる。
これに対して、従来では、上記接合面積を増やすために、２次ボンディング部分に対して、ステッチボンディングを行い、さらに、その上からボールボンディングを行う方法（特許文献２参照）が提案されているが、この方法では、さらにボールボンディングを行うため、タクトタイムが長くなってしまう。
また、従来では、キャピラリの先端に凹凸を設けることで、ワイヤとの接触面積を増やして接合性を向上する方法（特許文献３参照）が提案されているが、このものは、あくまで、ワイヤとキャピラリとの接触面積の増加を図るものであり、ワイヤと被接合面との接合面積の増加については言及されていない。
特開２００１−２４４３７８号公報 特開２００７−８８２２０号公報 特開平１１−３５４４６９号公報
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、１次ボンディングとしてボールボンディングを行い、２次ボンディングとしてステッチボンディングを行うことによってワイヤの接続を行うワイヤボンディング方法において、２次ボンディングにおけるワイヤの接合面積を適切に増加できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、キャピラリ（１００）として、その先端部（１０２）の平面形状が、内孔（１０１）を中心に位置させた楕円形状であって、その楕円の長径方向における内孔（１０１）と先端部（１０２）の外郭との間の幅が、短径方向における内孔（１０１）と先端部（１０２）の外郭との幅よりも大きい楕円形状をなすものを用い、２次ボンディング工程では、第１の被接合面（２１）に接合され且つ第２の被接合面（３０）まで引き回されたワイヤ（４０）に対して、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）の長径方向を当該ワイヤ（４０）の長手方向に揃えた状態で、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて当該ワイヤ（４０）を第２の被接合面（３０）に押し当てるようにすることを特徴とする。
それによれば、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）を楕円形状とし、２次ボンディング工程では、その長径方向の幅広部分を、ワイヤ（４０）の長手方向に揃えて、当該キャピラリ（１００）の先端部（１０２）をワイヤ（４０）に押し付けてボンディングするようにしているから、ワイヤ（４０）が第２の被接合面（３０）に押し付けられる面積、すなわち２次ボンディングにおけるワイヤ（４０）の接合面積を大きく取ることができる。
よって、本発明によれば、１次ボンディングとしてボールボンディングを行い、２次ボンディングとしてステッチボンディングを行うことによってワイヤ（４０）の接続を行うワイヤボンディング方法において、２次ボンディングにおけるワイヤ（４０）の接合面積を適切に増加させることができる。
ここで、単純には、ステッチボンディングを行う２次ボンディングにおいて、ワイヤが押し付けられる面積すなわちワイヤの接合面積を大きく取るために、キャピラリの先端部の面積を大きくすればよいが、その場合、ワイヤ間ピッチが小さいと、ワイヤボンディング時に、隣のワイヤに対してキャピラリの先端部が干渉することになる。
特に、このことは、ワイヤ径よりも大きいイニシャルボールを用いるボールボンディングを行う１次ボンディング工程において、問題となる。
つまり、複数個の配列された第１の被接合面において、隣り合う第１の被接合面間のピッチ寸法が狭い場合、キャピラリの先端部の面積が大きいと、ボールボンディングの際に、キャピラリの先端部が隣の第１の被接合面やワイヤに干渉してボンディングができなくなってしまう。請求項２の方法は、このような点も考慮して創出されたものである。
すなわち、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のワイヤボンディング方法において、第１の被接合面（２１）、第２の被接合面（３０）はそれぞれ複数個配列されたものであり、１次ボンディング工程では、隣り合う第１の被接合面（２１）の間のピッチ寸法の方向に、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）の短径方向を揃えた状態で、ボールボンディングを行うことを特徴とする。
それによれば、複数個の第１の被接合面（２１）において隣り合う第１の被接合面（２１）間のピッチ寸法の方向をキャピラリ（１００）の先端部（１０２）の短径方向としているので、当該ピッチ寸法が小さくなっても、ボールボンディング時に、隣の第１の被接合面（２１）や隣のワイヤ（４０）に対してキャピラリ（１００）の先端部（１０２）が干渉するのを極力防止できる。
よって、本発明によれば、２次ボンディングにおけるワイヤ（４０）の接合面積を適切に増加させつつ、且つ、ワイヤ（４０）間ピッチが狭くなってもボンディングが可能なワイヤボンディング方法を提供することができる。
請求項３に記載の発明においては、キャピラリ（１００）として、内孔（１０１）を中心とする中空円筒状の内周部（１１０）と、この内周部（１１０）の外周に同心円状に設けられ内周部（１１０）に対して軸方向に移動可能に設けられた中空円筒状の外周部（１２０）とを有するものを用いて、次のようにして１次ボンディング工程、２次ボンディング工程を行う。
すなわち、１次ボンディング工程では、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）において内周部（１１０）の先端部の方が外周部（１２０）の先端部よりも第１の被接合面（２１）側に突出した状態となるように、内周部（１１０）と外周部（１２０）とを相対的に移動させ、この状態で内周部（１１０）の先端部にて、ワイヤ（４０）の第１の被接合面（２０）へのボールボンディングを行う。
次に、２次ボンディング工程では、１次ボンディング工程におけるキャピラリ（１００）の状態から内周部（１１０）と外周部（１２０）とを相対的に移動させ、キャピラリ（１００）の先端部（１０２）において内周部（１１０）の先端部と外周部（１２０）の先端部とが同一平面とされた状態とし、この状態で内周部（１１０）および外周部（１２０）の両先端部にて、ワイヤ（４０）を第２の被接合面（３０）に押し当てるようにする。本発明は、これらの点を特徴としている。
それによれば、１次ボンディング工程では、内周部（１１０）の先端部のみでワイヤ（４０）を押しつけるが、２次ボンディング工程では、内周部（１１０）および外周部（１２０）の両先端部にて、ワイヤ（４０）を第２の被接合面（３０）に押し当てるようにしているから、１次ボンディング工程に比べて、ワイヤ（４０）の接合面積を大きく取ることが可能となる。
また、複数個の第１の被接合面（２１）が配列している場合に、隣り合う第１の被接合面（２１）間のピッチ寸法が狭くなっても、１次ボンディングでは、２次ボンディングに比べて当該先端部（１０２）の面積を小さくできるので、ボールボンディング時に、隣の第１の被接合面（２１）や隣のワイヤ（４０）に対してキャピラリ（１００）の先端部（１０２）が干渉するのを極力防止できる。
よって、本発明によれば、２次ボンディングにおけるワイヤ（４０）の接合面積を適切に増加させつつ、且つ、ワイヤ（４０）間ピッチが狭くなってもボンディングが可能なワイヤボンディング方法を提供することができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
（ａ）は本発明の第１実施形態に係る電子装置の要部を示す概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ部分概略断面図である。 第１実施形態のワイヤボンディング方法に用いられるキャピラリの構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は縦方向の概略断面図、（ｃ）は先端部の概略平面図である。 図２に示されるキャピラリによるステッチボンディング工程を示す概略断面図である。 従来の一般的なキャピラリを用いたステッチボンディングを示す概略断面図である。 第１実施形態の接合面積増加による具体的な効果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るキャピラリの概略構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は２次ボンディング工程時の状態を示し、（ｃ）、（ｄ）は１次ボンディング工程時の状態を示す。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る電子装置Ｓ１の要部を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中の一点鎖線Ａ−Ａに沿った部分概略断面図である。なお、図１（ａ）中に示される互いに直交する矢印ｘ、ｙの組ａ、ｂ、ｃ、ｄは、後述するワイヤボンディング工程の際のキャピラリ１００（図２参照）における楕円形状をなす先端部１０２の短径方向ｘ、長径方向ｙを示している。
本実施形態の電子装置Ｓ１は、大きくは、基板１０と、基板１０の一面上に搭載された電子部品２０と、基板１０の一面上に設けられたボンディングランド３０と、電子部品２０とボンディングランド３０とを結線するワイヤ４０とを備えて構成されている。
基板１０は、セラミック基板、プリント基板などの配線基板であり、このような配線基板としては単層基板でも多層基板でもよい。さらに、基板１０としては、その一面に電子部品２０が搭載され、且つ当該一面にボンディングランド３０が設けられたものであればよく、上記した配線基板以外にも、たとえばリードフレーム、ヒートシンクなどが挙げられる。
この基板１０の一面（図１中の上面）には、電子部品２０が搭載されている。電子部品２０としては、ワイヤボンディングされるものであればよく、ＩＣチップ、モールドＩＣなどが挙げられるが、ここでは、電子部品２０はＩＣチップ２０とされている。
このＩＣチップ２０は、シリコン半導体などにトランジスタ素子などによりＩＣ回路を形成してなる一般的なものであり、表面にＡｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）などよりなる電極としてのパッド２１を有する。このパッド２１は、第１の被接合面２１として構成されており、さらに言うならば、このパッド２１の表面が第１の被接合面２１とされている。
そして、このＩＣチップ２０と基板１０の一面との間には、図示しないダイボンド材が介在されており、このダイボンド材によってＩＣチップ２０と基板１０とは接合され固定されている。このようなダイボンド材としては、たとえばＡｇペースト、はんだ、導電性接着剤などが挙げられる。
また、ボンディングランド３０は、基板１０の一面においてＩＣチップ２０の近傍に配置されている。このボンディングランド３０は、第２の被接合面３０として構成されており、さらに言うならば、このボンディングランド３０の表面が第２の被接合面３０とされている。
このボンディングランド３０は、たとえば金（Ａｕ）銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）あるいはタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの導体ペーストを印刷し、これを焼成することにより形成されたものである。また、このボンディングランド３０は、印刷・焼成後にさらにＮｉやＡｕなどがメッキされたものであってもよい。
ここで、第１の被接合面としてのパッド２１、第２の被接合面としてのボンディングランド３０は、それぞれＩＣチップ２０の表面上、基板１０の一面上に複数個配列されている。
ここで、隣り合うパッド２１間のピッチ寸法Ｐの方向は、図１（ａ）の上下方向すなわちパッド２１の配列方向であるが、このピッチ寸法Ｐはたとえば１００μｍ程度の狭いものとされている。さらに言うならば、このピッチ寸法Ｐとは、隣り合うパッド２１の中心軸の間の距離寸法である。
そして、このボンディングランド３０とＩＣチップ２０のパッド２１とが、ワイヤ４０を介して結線されており、このワイヤ３０を介して電気的に接続されている。このワイヤ４０は、たとえばＡｕやＣｕなどよりなるものであり、１次ボンディングとしてボールボンディングを行い、２次ボンディングとしてステッチボンディングを行うワイヤボンディングにより形成されたものである。
このワイヤボンディングについての具体的な説明は後述するが、ワイヤ４０は、ＩＣチップ２０のパッド２１を１次ボンディング側、ボンディングランド３０を２次ボンディング側として、これらＩＣチップ２０のパッド２１とランド３０とを接続している。
ここで、第１の被接合面であるパッド２１に対するワイヤ４０の接続部４１は、ボール状の部分が押し潰された状態の１次側接続部４１とされ、第２の被接合面であるボンディングランド３０に対するワイヤ４０の接続部４２は、ワイヤ４０元来の線形状から直接押し潰された状態の２次側接続部４２とされている。
ここで、本実施形態では、図１（ｂ）に示されるように、ワイヤ４０の２次側接続部４２とランド３０との接合面積が大きく確保され、特にワイヤ４０の長手方向に沿った接合面積の寸法が大きく確保されており、ボンディングランド３０の表面すなわち第２の被接合面に存在する欠陥Ｋをカバーして、十分な接合強度を得ている。
この本実施形態の電子装置Ｓ１は、基板１０の一面に、上記ダイボンド材を介してＩＣチップ２０を搭載・固定した後、ＩＣチップ２０のパッド２１とボンディングランド３０とを、ワイヤボンディングにより結線することによって製造される。
次に、本実施形態に係るワイヤ３０の形成方法すなわちワイヤボンディング方法について、図１に加えて、図２および図３も参照して述べる。図２は、本ワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンディング装置のキャピラリ１００の構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は縦方向の概略断面図、（ｃ）はキャピラリ１００の先端部１０２の概略平面図である。
なお、図２において（ｃ）は、（ａ）、（ｂ）の下視平面図であり、（ａ）は（ｃ）中のＢ−Ｂ概略断面図であってキャピラリ１００の先端部１０２の長径方向ｙに沿った縦断面図、（ｂ）は（ｃ）中のＣ−Ｃ概略断面図であってキャピラリ１００の先端部１０２の短径方向ｘに沿った縦断面図である。また、図３は、キャピラリ１００によるステッチボンディング工程を示す概略断面図である。
また、本実施形態および後述の実施形態においては、キャピラリ１００の内孔１０１の内部に位置するワイヤ４０については、その挿入形態、先端部１０２からの繰り出しなどは周知であるため、図示せず、省略してある。
まず、本方法の全体の流れを述べると、本方法は、ＩＣチップ２０のパッド２１を、ボールボンディングが行われる１次ボンディング側の被接合面すなわち第１の被接合面とし、ボンディングランド３０をステッチボンディングが行われる２次ボンディング側の被接合面すなわち第２の被接合面として、これら両被接合面２１、３０がワイヤボンディングされるものである。
本実施形態におけるワイヤボンディング装置は、この種の一般的なワイヤボンディングを行うことのできる装置であり、超音波などにより振動する図示しないホーンに対して図２に示されるキャピラリ１００を取り付けたものである。
そして、このキャピラリ１００は当該ホーンによって移動・振動させられる。また、キャピラリ１００は、内部から先端部１０２まで貫通し先端部１０２に開口する内孔１０１を有しており、その内孔１０１にワイヤ４０を挿入して当該ワイヤ４０を保持するとともに、キャピラリ１００の先端部１０２にワイヤ４０を繰り出すものである。
また、図２に示されるように、このキャピラリ１００は、全体として内孔１０１を中空部とする楕円形の円筒形状をなす。それゆえ、キャピラリ１００の先端部１０２の平面形状は、内孔１０１を中心に位置させた楕円形状となる。
また、このキャピラリ１００の先端部１０２は、その外郭では角部がＲ加工されたものであるが、内孔１０１と外郭の間では平坦面とされている。そして、その楕円の先端部１０２において、長径方向ｙにおける内孔１０１と先端部１０２の外郭との間の幅が、短径方向ｘにおける内孔１０１と先端部１０２の外郭との幅よりも大きい楕円形状とされている。
つまり、キャピラリ１００の先端部１０２は、内孔１０１を中空部、長径方向ｙを幅広部、短径方向ｘを幅狭部とする楕円のドーナツ形状をなしている。限定するものではないが、たとえば、ワイヤ３０の径を３０μｍ、内孔１０１の径を４０μｍとした場合、この先端部１０２における長径方向ｙの長さ（つまり長径）Ｔ１は１６５μｍ、短径方向ｘの長さ（つまり短径）Ｔ２は１３５μｍである。
そして、このキャピラリ１００は、ワイヤボンディング工程のとき、図２（ｃ）の矢印Ｄに示されるように、アクチュエータなどにより、内孔１０１の軸つまりキャピラリ１００の軸の周りに回転とされている。つまり、キャピラリ１００は、短径方向ｘと長径方向ｙの向きを自在に変えることができるようになっている。
このようなキャピラリ１００を用いて、１次ボンディング工程、２次ボンディング工程を行う。ここでは、図１（ａ）中のパッド２１およびボンディングランド３０の組のうち、当該図中の最下部に位置する組からボンディングを開始し、そのボンディングの完了後、次に当該図中の上側の組について、順次ボンディングを行っていくものとして説明する。
まず、１次ボンディング工程では、ＩＣチップ２０のパッド２１にボールボンディングを行う。具体的には、キャピラリ１００の内孔１０１に挿入されたワイヤ４０において、キャピラリ１００の先端部１０２から導出されたワイヤ４０の部分の先端に、放電加工等によって、球形状をなす図示しないイニシャルボールを形成する。
次に、このイニシャルボールをＩＣチップ２０のパッド２１に押し当てて、超音波振動を加えながら接合する。このとき、キャピラリ１００の先端部１０２における短径方向ｘ、長径方向ｙの向きは、上記図１中の組ａの状態とされる。
つまり、本実施形態の１次ボンディング工程では、隣り合うパッド２１の間のピッチ寸法Ｐに沿った方向に、キャピラリ１００の先端部１０２の短径方向ｘを揃え、当該パッド２１の間のピッチ寸法Ｐとは直交する方向に長径方向ｙを揃えた状態で、ボールボンディングを行うものである。
こうして、１次ボンディング工程を行うと、第１の被接合面であるパッド２１に対して、イニシャルボールが押し潰された状態の１次側接続部４１が形成される。その後、ワイヤ４０を、キャピラリ１００の先端部１０２から繰り出して、パッド２１からボンディングランド３０まで引き回す。
次に、図３に示されるように、第２の被接合面であるボンディングランド３０まで引き回されたワイヤ４０を、キャピラリ１００の先端部１０２にてボンディングランド３０に押しつけて、超音波振動を加えながら接合し、ステッチボンディングとしての２次ボンディングを行う（２次ボンディング工程）。
このとき、本実施形態の２次ボンディング工程では、キャピラリ１００の先端部１０２における短径方向ｘ、長径方向ｙの向きは、上記図１中の組ｂの状態とされる。つまり、パッド２１に接合され且つボンディングランド３０まで引き回されたワイヤ４０に対して、キャピラリ１００の先端部１０２の長径方向ｙをワイヤ４０の長手方向に揃えた状態とする。
そして、この状態にて、キャピラリ１００の先端部１０２にて当該ワイヤ４０をボンディングランド３０に押し当てるようにする。この状態であれば、キャピラリ１００の先端部１０２のうち長径方向ｙにおける内孔１０１と先端部１０２の外郭との間の幅広部が、ワイヤ４０をランド３０に押しつけることになる。
これにより、第２の被接合面であるボンディングランド３０に対するワイヤ４０の接続部として、ステッチボンディングによりワイヤ４０そのものが押し潰された状態の２次側接続部４２が形成される。
その後は、キャピラリ１００をボンディングランド３０の上方へ移動させ、ボンディングランド３０からワイヤ４０を切り離す。以上が、本ワイヤボンディング方法の一連の流れである。
なお、このワイヤ４０を切り離したとき、キャピラリ１００の先端部１０２からは、ワイヤ４０が突出してテールとして残るが、このテールに再び上記同様に放電加工を行い、上記イニシャルボールを形成する。こうして、本実施形態のワイヤボンディングにおけるワイヤ接合の１サイクルが完了し、次のサイクルを行う。
次のサイクルは、隣のパッド２１およびボンディングランド３０の組、ここでは、図１（ａ）中の下から２番目の組に対して行う。このサイクルを複数回繰り返すことにより、本実施形態では、ＩＣチップ２０の複数個のパッド２１が、それぞれボンディングランド３０とワイヤ４０で接続される。
ここで、上記図１の例では、当該図１中の３組のパッド２１およびランド３０のうち最上部の組を除く２組では、隣り合うパッド２１の間のピッチ寸法Ｐの方向とは直交する方向が、ワイヤ４０の長手方向とされている。この場合、図１中の矢印ｘ、ｙの組ａ、ｂに示されるように、１次ボンディング工程および２次ボンディング工程の両方で、キャピラリ１００の先端部１０２の両径方向ｘ、ｙの位置は変えない。
一方、上記図１中の３組のパッド２１およびランド３０のうち最上部の組では、ワイヤ４０の長手方向は、隣り合うパッド２１の間のピッチ寸法Ｐの方向とは直交する方向でなく斜め方向とされている。
この場合、図１中の矢印ｘ、ｙの組ｃ、ｄに示されるように、２次ボンディング工程では、キャピラリ１００をその軸周りに回転させて、キャピラリ１００の先端部１０２の両径方向ｘ、ｙの向きを１次ボンディング工程とは変える。
それにより、この場合も、２次ボンディング工程では、ワイヤ４０に対して、キャピラリ１００の先端部１０２の長径方向ｙをワイヤ４０の長手方向に揃えた状態として、ステッチボンディングを行う。以上が本実施形態のワイヤボンディング方法である。
このように、本実施形態のワイヤボンディング方法によれば、キャピラリ１００の先端部１０２を楕円形状とし、２次ボンディング工程では、その長径方向ｙの幅広部を、ワイヤ４０の長手方向に揃えて、当該キャピラリ１００の先端部１０２をワイヤ４０に押し付けてボンディングするようにしているから、ワイヤ４０がボンディングランド３０に押し付けられる面積すなわち２次ボンディングにおけるワイヤ４０の接合面積を大きく取ることができる。
ここで、ＩＣチップ２０の表面に配列された複数個のパッド２１において、隣り合うパッド２１間のピッチ寸法Ｐが狭い場合、ボールボンディングの際に、キャピラリ１００の先端部１０２が隣のパッド２１やワイヤ４０に干渉してボンディングができなくなってしまう恐れがあるが、本実施形態では、そのような問題も回避される。
すなわち、本実施形態によれば、隣り合うパッド２１間のピッチ寸法Ｐの方向をキャピラリ１００の先端部１０２の短径方向ｘとしているので、当該ピッチ寸法Ｐが小さくなったとしても、ボールボンディング時に、隣のパッド２１や隣のワイヤ４０に対してキャピラリ１００の先端部１０２が干渉するのを防止することができ、適切にボールボンディングが行える。
こうして、本実施形態によれば、２次ボンディングにおけるワイヤ４０の接合面積を適切に増加させつつ、且つ、ワイヤ４０間ピッチが狭くなってもボンディングが可能なワイヤボンディング方法が提供される。
なお、従来では、特開平５−６８９３号公報には、バンプボンディングに関するものとして、キャピラリ先端部の形状を楕円にしてワイヤをカットする時に、ワイヤの長手方向にキャピラリを移動させることでバンプ上面の平坦化を行う方法が提案されている。
しかし、このものは、バンプ上面の平坦化が目的であり、ステッチボンディングに関するものではなく、また、本実施形態のように、ステッチボンディングの際に、キャピラリ１００の先端部１０２における楕円の長径方向ｙをワイヤ４０の長手方向に揃えるというものではない。
次に、本実施形態のワイヤボンディング方法の効果について、図４、図５を参照してさらに述べることとする。図４は、従来の一般的なキャピラリＪ１００を用いたステッチボンディングを示す概略断面図であり、図５は、本実施形態の接合面積増加による具体的な効果を示すグラフである。
上述したように、第１の被接合面であるパッド２１間のピッチ寸法Ｐが狭い場合、１次のボールボンディング時に隣のボールとの接触を回避するため、従来では、図４に示されるキャピラリＪ１００の先端部１０２の径Ｔは小さくする必要があった。すると、２次のステッチボンディングでは、ワイヤ径が小さいことおよび当該先端部１０２の径Ｔが小さいことから、ワイヤ４０の接合面積は小さくなってしまう。
そのため、第２の被接合面であるボンディングランド３０に存在する欠陥Ｋについて、ワイヤ４０の接合部がカバーできる欠陥Ｋのサイズは、小さいものに限られることから、上述のように、第２の被接合面となる基板やリードフレームの欠陥仕様を厳しくする必要があり、そのために、かなりのコストアップを引き起こすこととなる。
それに対して、本実施形態では、２次ボンディング工程では、キャピラリ１００における楕円形状の先端部１０２の長径方向ｙの幅広部を、ワイヤ４０の長手方向に揃えて、ワイヤ４０に押し付けてボンディングするから、ワイヤ４０の接合面積を大きく取ることができ、結果、許容される欠陥Ｋのサイズに大きくでき、上記欠陥仕様を緩くすることができるのである。
このことについて、一例を述べると、ワイヤ３０の径を３０μｍとした場合、キャピラリ１００の先端部１０２において、内孔１０１の径を４０μｍ、長径方向ｙの長さＴ１を１６５μｍ、短径方向ｘの長さＴ２を１３５μｍとする。
この場合、当該長さ１３５μｍの部位すなわち上記幅狭部でステッチボンディングを行うと、直径が約２０μｍ以下の欠陥Ｋまでは、ワイヤ４０の接合部でカバーして十分な接合強度（引っ張り強度）が確保されるが、さらに、当該長さ１６５μｍの部位すなわち上記幅広部でステッチボンディングを行えば、直径が約４０μｍ以下の欠陥Ｋまで、ワイヤ４０の接合部でカバーして十分な接合強度（引っ張り強度）が確保される。
なお、キャピラリ１００の楕円形状の先端部１０２における長径方向ｙの長さＴ１、短径方向ｘの長さＴ２については、その大きさを適宜変えることで、欠陥Ｋのサイズの許容値も変わるが、これらの幅Ｔ１、Ｔ２は、内孔１０１の径や、ンディングランド３０の欠陥仕様や、パッド間のピッチ寸法等を考慮して設計すればよい。
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係るキャピラリ１００の概略構成を示す図であり、（ａ）、（ｂ）は２次ボンディング工程時の状態を示し、（ｃ）、（ｄ）は１次ボンディング工程時の状態を示す。なお、図６において、（ａ）は（ｂ）中の一点鎖線Ｅ−Ｅに沿った縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）中の下視平面図であり、（ｃ）は（ｄ）中の一点鎖線Ｆ−Ｆに沿った縦断面図であり、（ｄ）は（ｃ）中の下視平面図である。
本実施形態は、上記第１実施形態に比べて、キャピラリ１００の構成およびワイヤボンディング工程時の動作が相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
図６に示されるように、本実施形態では、キャピラリ１００として、内孔１０１を中空部とし当該内孔１０１を中心とする中空円筒状の内周部１１０と、この内周部１１０の外周に同心円状に設けられた中空円筒状の外周部１２０とを有するものを用いる。
つまり、キャピラリ１００は、中心側の円筒である内周部１１０の外側にもう一つの円筒である外周部１２０が、同心円状に設けられた２重円筒構造のものであり、外周部１２０は、その中空部に位置する内周部１１０に対して軸方向（図６（ａ）、（ｃ）中の上下方向）に移動可能に設けられている。具体的には、アクチュエータなどにより、両部１１０、１２０は、キャピラリの軸方向に相対的に移動可能とされている。
そして、本実施形態のワイヤボンディング工程では、２重円筒構造のキャピラリ１００を用いて、次のようにして１次ボンディング工程、２次ボンディング工程を行う。
まず、１次ボンディング工程では、図６（ｃ）に示されるように、キャピラリ１００における内周部１１０と外周部１２０とを軸方向に相対的に移動させ、キャピラリ１００の先端部１０２において内周部１１０の先端部１０２の方が外周部１２０の先端部１０２よりも第１の被接合面であるパッド２１側に突出した状態となるようにする。
そして、この状態で、内周部１１０の先端部にて、上記ワイヤ４０の第１の被接合面２０へのボールボンディングを行う。具体的には、図６（ｃ）に示される内周部１１０と外周部１２０との位置関係を維持した状態で、キャピラリ１００における内周部１１０の先端部１０２から導出されたワイヤ４０の部分の先端に、上記イニシャルボールを形成し、このイニシャルボールを、上記ＩＣチップ２０のパッド２１に押し当てて、超音波振動を加えながら接合する。
この接合のとき、図６（ｄ）に示される点ハッチングの部分、すなわち、内周部１１０の先端部１０２が上記イニシャルボールに接触して、押しつけを行うが、点ハッチングを施していない外周部１２０の先端部１０２は、上記イニシャルボールに接触しない高さとしている。
つまり、１次ボンディングでは、内周部１１０の先端部１０２のみでボールボンディングを行うものである。そして、そのために、これら両部１１０、１２０を相対的に移動させることで、ボールボンディングにおいて、キャピラリ１００の先端部１０２に形成されるイニシャルボールに接触しないように、外周部１２０の先端部１０２を内周部１１０の先端部１０２よりも引っ込ませている。
次に、２次ボンディング工程では、１次ボンディング工程におけるキャピラリ１００の状態、すなわち、図６（ｃ）に示される内周部１１０と外周部１２０との位置関係の状態から、内周部１１０と外周部１２０とを、キャピラリ１００の軸方向に相対的に移動させ、図６（ａ）、（ｂ）に示される位置関係の状態とする。
つまり、キャピラリ１００の先端部１０２において内周部１１０の先端部１０２と外周部１２０の先端部１０２とが同一平面とされた状態とする。そして、２次ボンディング工程では、この状態で内周部１１０および外周部１２０の両先端部にて、ワイヤ４０を第２の被接合面である上記ボンディングランド３０に押し当てるようにする。
このとき、図６（ｂ）に示される点ハッチングの部分、すなわち、内周部１１０および外周部１２０の両方の先端部１０２がワイヤ４０に接触して、その押しつけを行い、ステッチボンディングがなされるのである。
こうして２次ボンディング工程を行った後は、キャピラリ１００をボンディングランド３０の上方へ移動させ、ボンディングランド３０からワイヤ４０を切り離す。その後、再び、キャピラリ１００における両部１１０、１２０の相対的移動を行って、図６（ｃ）、（ｄ）に示される位置関係の状態とし、次のワイヤ接合のサイクルを行う。
ところで、本実施形態によれば、１次ボンディングでは、内周部１１０の先端部１０２のみでワイヤ４０を押しつけるが、２次ボンディングでは、内周部１１０および外周部１２０の両先端部にて、ワイヤ４０を第２の被接合面である上記ボンディングランド３０に押し当てるようにしているから、１次ボンディングに比べて、ワイヤ４０の接合面積を大きく取ることが可能となる。
また、第１の被接合面であるパッド２１が複数個配列している場合に、隣り合うパッド２１間のピッチ寸法が狭くなっても、１次ボンディングでは、２次ボンディングに比べてキャピラリ１００の先端部１０２の面積を小さくできるので、ボールボンディング時に、隣のパッド２１や隣のワイヤ４０に対してキャピラリ１００の先端部１０２が接触するのを極力防止できる。
よって、本実施形態によれば、２次ボンディングにおけるワイヤ４０の接合面積を適切に増加させつつ、且つ、ワイヤ４０間ピッチが狭くなってもボンディングが可能なワイヤボンディング方法を提供することができる。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態のワイヤボンディング方法において、第１の被接合面、第２の被接合面は、上記したＩＣチップ２０のパッド２１、ボンディングランド３０に限るものではなく、ワイヤボンディング可能なものであれば、種々の電子部品のパッド、基板上のボンディングランド、リードフレームの表面、ヒートシンクの表面などから選択されたものであればよい。
また、上記第１実施形態では、基板１０の一面にて、ＩＣチップ２０の周りに複数個のボンディングランド３０が設けられ、各ランド３０についてＩＣチップ２０のパッド２１との間でワイヤ４０が接続されていた。このように、パッド２１とボンディングランド３０の組が複数個であることが典型的ではあるが、当該組が１個であることを除外するものではない。
２０ ＩＣチップ
２１ 第１の被接合面としてのＩＣチップのパッド
３０ 第２の被接合面としてのボンディングランド
４０ ワイヤ
１００ キャピラリ
１０１ キャピラリの内孔
１０２ キャピラリの先端部
１１０ キャピラリの内周部
１２０ キャピラリの外周部

Claims (3)

  1. 先端部（１０２）に開口する内孔（１０１）を有するキャピラリ（１００）の前記内孔（１０１）に前記ワイヤ（４０）を挿入し、前記キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて前記内孔（１０１）から導出された前記ワイヤ（４０）を、第１の被接合面（２１）にボールボンディングによって接合する１次ボンディング工程を行った後、
    次に、第２の被接合面（３０）まで、前記キャピラリ（１００）によって前記ワイヤ（４０）を引き回し、前記キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて前記ワイヤ（４０）を前記第２の被接合面（３０）に押し当ててステッチボンディングによって接合する２次ボンディング工程を行うことにより、
    前記ワイヤ（４０）を介して前記第１の被接合面（２１）と前記第２の被接合面（３０）とを接続するようにしたワイヤボンディング方法において、
    前記キャピラリ（１００）として、前記先端部（１０２）の平面形状が、前記内孔（１０１）を中心に位置させた楕円形状であって、その楕円の長径方向における前記内孔（１０１）と前記先端部（１０２）の外郭との間の幅が、短径方向における前記内孔（１０１）と前記先端部（１０２）の外郭との幅よりも大きい楕円形状をなすものを用い、
    前記２次ボンディング工程では、前記第１の被接合面（２１）に接合され且つ前記第２の被接合面（３０）まで引き回された前記ワイヤ（４０）に対して、前記キャピラリ（１００）の前記先端部（１０２）の長径方向を当該ワイヤ（４０）の長手方向に揃えた状態で、前記キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて当該ワイヤ（４０）を前記第２の被接合面（３０）に押し当てるようにすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 前記第１の被接合面（２１）、前記第２の被接合面（３０）はそれぞれ複数個配列されたものであり、
    前記１次ボンディング工程では、隣り合う前記第１の被接合面（２１）の間のピッチ寸法の方向に、前記キャピラリ（１００）の前記先端部（１０２）の短径方向を揃えた状態で、前記ボールボンディングを行うことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
  3. 先端部（１０２）に開口する内孔（１０１）を有するキャピラリ（１００）の前記内孔（１０１）に前記ワイヤ（４０）を挿入し、前記キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて前記内孔（１０１）から導出された前記ワイヤ（４０）を、第１の被接合面（２１）にボールボンディングによって接合する１次ボンディング工程を行った後、
    次に、第２の被接合面（３０）まで、前記キャピラリ（１００）によって前記ワイヤ（４０）を引き回し、前記キャピラリ（１００）の先端部（１０２）にて前記ワイヤ（４０）を前記第２の被接合面（３０）に押し当ててステッチボンディングによって接合する２次ボンディング工程を行うことにより、
    前記ワイヤ（４０）を介して前記第１の被接合面（２１）と前記第２の被接合面（３０）とを接続するようにしたワイヤボンディング方法において、
    前記キャピラリ（１００）として、前記内孔（１０１）を中心とする中空円筒状の内周部（１１０）と、この内周部（１１０）の外周に同心円状に設けられ前記内周部（１１０）に対して軸方向に移動可能に設けられた中空円筒状の外周部（１２０）とを有するものを用い、
    前記１次ボンディング工程では、前記キャピラリ（１００）の前記先端部（１０２）において前記内周部（１１０）の先端部の方が前記外周部（１２０）の先端部よりも前記第１の被接合面（２１）側に突出した状態となるように、前記内周部（１１０）と前記外周部（１２０）とを相対的に移動させ、この状態で前記内周部（１１０）の先端部にて、前記ワイヤ（４０）の前記第１の被接合面（２０）へのボールボンディングを行い、
    前記２次ボンディング工程では、前記１次ボンディング工程における前記キャピラリ（１００）の状態から前記内周部（１１０）と前記外周部（１２０）とを相対的に移動させ、前記キャピラリ（１００）の前記先端部（１０２）において前記内周部（１１０）の先端部と前記外周部（１２０）の先端部とが同一平面とされた状態とし、この状態で前記内周部（１１０）および前記外周部（１２０）の両先端部にて、前記ワイヤ（４０）を前記第２の被接合面（３０）に押し当てるように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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