JP2016062962A - Wire bonding device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ワイヤボンディング装置、及び半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a wire bonding apparatus and a semiconductor device.
半導体チップのボンディングにおいて、超音波を用いてワイヤを接続させるウェッジボンディング法がある。例えば、半導体チップが立体的に積層された積層チップをボンディングする場合で、半導体チップに近接してボンディングを行う場合、立体的な位置関係から、ボンディングツール、ワイヤ、半導体チップなどが相互に干渉してしまい、ボンディングに支障を来す場合がある。 In bonding semiconductor chips, there is a wedge bonding method in which wires are connected using ultrasonic waves. For example, when bonding a laminated chip in which semiconductor chips are three-dimensionally stacked and bonding is performed close to the semiconductor chip, bonding tools, wires, semiconductor chips, etc. interfere with each other due to the three-dimensional positional relationship. This may interfere with bonding.
ボンディングツール、ワイヤ、半導体チップなどが相互に干渉することなくボンディングを行うことを可能とするワイヤボンディング装置、及び半導体装置を提供する。 Provided are a wire bonding apparatus and a semiconductor device that enable bonding without bonding between a bonding tool, a wire, a semiconductor chip, and the like.
実施形態に係るワイヤボンディング装置は、半導体チップを搭載した配線基板を載置可能なステージと、ウェッジボンディング法によるボンディングを行うためのツールを取り付け可能なアームと、前記アームの動作を制御する制御部と、を有する。前記ツールは、底面に第1フット及び第2フットを有し、前記第1フットと前記第2フットは順に第1方向に向かって配列しており、第1方向と反対方向を第2方向とした場合に、前記ツールの第2方向側面から第1方向下側に向かい、前記ツールの底面であって前記第1フットと前記第2フットの間に開口する挿通口を有する。前記配線基板上には第1パッド、半導体チップ上には第2パッドを有し、前記第2パッドは、前記第1パッドから見て第1方向に位置するように配置されている。前記挿通口には、ワイヤが、前記ツールの前記第2方向側面から挿通口を通り、底面の開口部から前記第1フット側に突出部を有するように第1方向に向いて挿通している。前記制御部は、前記ワイヤが挿通された前記アームを操作することにより、前記第1パッド上に前記ワイヤを用いて第1ボンディングを形成し、前記ツールが、第2方向に移動し、さらに第2方向であって斜め上方向に移動することにより前記ワイヤが繰り出される様にアームを操作する。また、前記ツールが、第1方向に移動することによりワイヤにループが形成されるようにアームを操作し、前記ツールが、前記第2パッド上に移動するようにアームを操作し、前記第2パッド上に圧接部を有する第2ボンディングを形成する。続いて、前記ワイヤを引っ張ることにより前記ワイヤを破断させて前記圧接部の第1方向端部に破断部を形成するような制御を行う。 A wire bonding apparatus according to an embodiment includes a stage on which a wiring board on which a semiconductor chip is mounted can be placed, an arm to which a tool for performing bonding by a wedge bonding method can be attached, and a control unit that controls the operation of the arm And having. The tool has a first foot and a second foot on a bottom surface, the first foot and the second foot are arranged in order in a first direction, and a direction opposite to the first direction is a second direction. In this case, the tool has an insertion port that opens from the side surface in the second direction toward the lower side in the first direction and opens between the first foot and the second foot on the bottom surface of the tool. The wiring board has a first pad and the semiconductor chip has a second pad, and the second pad is arranged so as to be positioned in the first direction when viewed from the first pad. A wire is inserted through the insertion port in the first direction so as to pass through the insertion port from the side surface in the second direction of the tool and have a protrusion on the first foot side from the opening on the bottom surface. . The control unit forms the first bonding using the wire on the first pad by operating the arm through which the wire is inserted, and the tool moves in the second direction. The arm is operated so that the wire is drawn out by moving in two directions and obliquely upward. In addition, the tool operates the arm so that a loop is formed in the wire by moving in the first direction, the tool operates the arm so that the tool moves on the second pad, and the second A second bonding having a pressure contact portion is formed on the pad. Subsequently, control is performed such that the wire is broken by pulling the wire to form a broken portion at the first direction end portion of the pressure contact portion.
以下に、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合がある。本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、以下の説明において、説明の便宜上、前後上下を規定した座標系を用いる。この座標系においては、ウェッジボンディングツール30の後フット302から見て前フット301方向を前(第1方向)、前フット301から見て後フット302方向を後(第2方向)とする。また、第1ボンディングパッド66aから見て第2ボンディングパッド66b方向を前(第1方向)、その逆を後ろ(第2方向)とする方向と一致する。また、第1ボンディング90から見て第2ボンディング92方向を前(第1方向)、その逆を後ろ(第2方向)とする方向と一致する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like do not necessarily match those of the actual one. Even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawing. In the present specification and drawings, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate. In the following description, for convenience of explanation, a coordinate system that defines front and rear and top and bottom is used. In this coordinate system, the
(実施形態)
以下に、図を参照して、実施形態について説明する。
図1は本実施形態に係る、ワイヤボンディング装置(半導体製造装置)100の構成を模式的に示した図の一例である。図11は、ウェッジボンディングツール30の先端部の拡大図の一例である。ワイヤボンディング装置100は、ボンディングステージ12、及びXYテーブル14を有している。ボンディングステージ12は、被ボンディング体としての半導体装置10を載置している。XYテーブル14は、その上部にボンディング駆動部を備えているXYテーブル14上にはサポート16が立設されている。アーム18は、サポート16の中間部において、上下方向に移動自在となるようにサポート16によって支持されている。アーム18は、XYテーブル14上に設置されたZモータ20により、上下運動が実行可能となっている。Zモータ20は例えばリニアモータにより構成されている。
(Embodiment)
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example of a diagram schematically showing a configuration of a wire bonding apparatus (semiconductor manufacturing apparatus) 100 according to the present embodiment. FIG. 11 is an example of an enlarged view of the distal end portion of the
アーム18のボンディングステージ12側の端部には、超音波振動子22が装備されている。超音波振動子22としては、例えば圧電素子を用いることができる。アーム18には、ホーン26がほぼ水平に支持されて接続されている。ホーン26は、超音波振動子22からの超音波エネルギーが伝達され得るように連結されている。ホーン26は超音波エネルギー伝達部材として機能する。ホーン26の先端部には、例えば棒状をなすウェッジボンディングツール30が、略垂直に取り付けられている。ウェッジボンディングツール30の下端部には挿通孔30aが設けられている。挿通孔30aには、リール32に巻装されたワイヤ34の先端部が挿通されている。
An
アーム18の先端部には、クランパサポート36が固定されている。クランパサポート36は、クランパホルダ38に中間部を軸支されて、略垂直に吊持されている。クランパホルダ38は、ホーン26の延長方向に対して平行に回動するように設けられている。クランパホルダ38は、クランパサポート36に設置されたクランパ移動機構40により往復動を実行可能となっている。クランパホルダ38の下端部には、クランパ42が吊持されている。クランパ42は、ワイヤ34の両側に配置される1組の挟み板(図示せず)を有しており、例えばソレノイド等からなるクランパ開閉装置44により開閉可能となっている。クランパ42はワイヤ34の挟持具として機能する。クランパ42は、この向かい合う挟み板の間を開くことでワイヤ34を自由に延出しうる状態とし、向かい合う挟み板の間を閉じることで、ワイヤ34の延出を停止させることができる。
A
ワイヤボンディング装置100はコンピュータ50を有している。XYテーブル14、Zモータ20、超音波振動子22、及びクランパ開閉装置44は、コンピュータ50に接続されている。ワイヤボンディング装置100は、コンピュータ50に予めプログラムされたシーケンスにより、制御される。
The
コンピュータ50は、ワイヤボンディング装置100の各要素の動作を全体として制御する。コンピュータ50は、例えばCPUである制御部501と、各種のインタフェース回路と、メモリ502を有している。これらは互いに内部バス510で接続されている。
The
各種インタフェース回路は、CPUである制御部501とワイヤボンディング装置100の各要素との間に設けられる駆動回路またはバッファ回路である。図1では、インタフェース回路をI/Fと表記する。コンピュータ50は、各種インタフェース回路として、ボンディングステージ12に接続されるステージ駆動インタフェース回路509、Zモータ20に接続されるZモータ駆動インタフェース回路508、超音波振動子22に接続される超音波振動子インタフェース回路507、クランパ開閉装置44に接続されるクランパ開閉インタフェース回路506を有している。
The various interface circuits are drive circuits or buffer circuits provided between the
メモリ502は、プログラムやデータを格納する記憶装置である。メモリ部502は、ワイヤボンディング処理に関するボンディングプログラム504を備えている。また、メモリ502はボンディングプログラム504で使用される制御データ505を備えている。
The
図11にウェッジボンディングツール30の先端部分を拡大した図を示す。ウェッジボンディングツール30は、例えば超硬合金などの金属により形成されている。ウェッジボンディングツール30の先端部(底部)には、前フット301と、後フット302を有している。前フット301はウェッジボンディングツール30底部の前側に配置されており、後フット302は後ろ側に配置されている。前フット301と後フット302の間には、挿通孔30aが開口している。挿通孔30aはウェッジボンディングツール30底部から、後ろ斜め上方向に貫通しており、ウェッジボンディングツール30後方で開口している。ワイヤ34は後方の開口部から、底部の開口部に向けて、前斜め下方向に向かって挿通される。
FIG. 11 shows an enlarged view of the front end portion of the
前フット301及び後フット302は略平面となっている。前フット301及び後フット302は、ボンディング時にパッドにワイヤを圧接し、印可された超音波エネルギーによって接合させることによって、ボンディングを形成する加工部として機能する。前フット301及び後フット302に、ワイヤ34を案内するための溝を設けてもよい。
The
次に、実施形態に係るボンディングの手順を、図を用いて詳細に説明する。図2から図10は、本実施形態に係るボンディング方法と、ワイヤボンディング装置100及び半導体装置10の状態を、手順を追って順に示す図の一例である。
Next, the bonding procedure according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings. 2 to 10 are examples of diagrams illustrating the bonding method according to the present embodiment and the states of the
図2から図10において、実施形態に係る半導体装置10は、配線基板60上に第1半導体チップ62a及び第2半導体チップ62bを有している。第1半導体チップ62aと第2半導体チップ62bは、前後方向にずれて積層されている。第2半導体チップ62bはチップ端80を有している。配線基板60、第1半導体チップ62a、及び第2半導体チップ62bの間にはダイアタッチ材82が設けられている。配線基板60上には第1ボンディングパッド66aが設けられている。第2半導体チップ62b上には第2ボンディングパッド66bが設けられている。第1ボンディングパッド66a−第2ボンディングパッド66b間にチップ端80が位置している。第1ボンディングパッド66aと第2半導体チップ62b(チップ端80)は近接して配置されている。
2 to 10, the
ワイヤボンディング方法の各手順は、コンピュータ50のメモリ502に格納されるボンディングプログラム504の処理手順に対応し、制御部501により制御される。処理に必要となる座標などは制御データ505に格納されており、必要に応じて呼び出される。
Each procedure of the wire bonding method corresponds to the processing procedure of the
先ず、図2に示すように、ボンディング対象物である半導体装置10が搭載された配線基板60がボンディングステージ12上に位置決めされて固定される。ワイヤ34は、ウェッジボンディングツール30の挿通孔30aに、ウェッジボンディングツール30の後方から斜めに供給されている。ワイヤ34先端部は、ウェッジボンディングツール30先端より所定の長さが突出している。この突出した部分は後にテール76となる。
First, as shown in FIG. 2, the
ここで、ウェッジボンディングツール30後方には、ワイヤ34がリール32から供給され、挿通孔30aに挿通するためのスペースが必要となる。そのため、ウェッジボンディングツール30の後方に、例えば第1半導体チップ62aのような立体物が近接して位置するようにアーム18を操作すると、ワイヤ34と当該立体物が接触することになる。従って、立体物に近接して位置するボンディングパッドに第1ボンディング90の形成を行う場合、ウェッジボンディングツール30の前側を、当該立体物の方向を向くようにアーム18を操作すれば、ワイヤ34と立体物との接触を回避することができる。ここで、立体物に近接して位置するボンディングパッドは、本実施形態では第1ボンディングパッド66aに相当し、第1のボンディングは本実施形態では第1ボンディング90に相当する。
Here, behind the
次に、ボンディングプログラム504が制御部501によって実行される。ウェッジボンディングツール30の移動は、アーム18を移動させて行う。ボンディングプログラム504により、制御部501は、第1ボンディングパッド66a上に第1ボンディング90を形成する指令(信号)を出力する。この指令により、ステージ駆動インタフェース回路509とZモータ駆動インタフェース回路508からの信号が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30を第1ボンディングパッド66aの上方に移動する。ウェッジボンディングツール30の挿通孔30aにはワイヤ34が挿通されている。
Next, the
第1ボンディング90の形成予定位置は、配線基板60の第1ボンディングパッド66a上であって、その座標データはあらかじめ制御データ505に格納されている。ウェッジボンディングツール30の精密な位置制御は、位置決め用カメラ等(図示せず)を用いて行われる。
The formation position of the
次に、ボンディングプログラム504により、制御部501は、超音波振動子22に超音波を発信させる指令(信号)を出力する。この指令により、超音波振動子インタフェース回路507からの信号が超音波振動子22に入力され、超音波振動子22は超音波を発する。発せられた超音波は、ホーン26を介してウェッジボンディングツール30に伝達される。
Next, according to the
次に、ステージ駆動インタフェース回路509とZモータ駆動インタフェース回路508からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30を第1ボンディングパッド66a表面まで下降させる。ワイヤ34はウェッジボンディングツール30の前フット301下に当接している。前フット301の前方向にはワイヤ34がその先端部が突出するように繰り出されている。この部分はボンディング後にテール76となる。前フット301を、第1ボンディングパッド66aに押圧(加圧)する。この時、前フット301と第1ボンディングパッド66aの間にワイヤ34が挟まれている。ウェッジボンディングツール30には超音波エネルギーが印可されているため、押圧されたワイヤ34は、第1ボンディングパッド66aに押しつぶされるように圧着される。圧接部72において、ワイヤ34は第1ボンディングパッド66aに接合されている。これにより、第1ボンディングパッド66a上には第1ボンディング90が形成され、ワイヤ34の前フット301によって圧着された部分には圧接部72が形成される。圧接部72の前方向にはテール76が形成されている。テール76の先端は前方向(第1ボンディングパッド66aから見て第1半導体チップ62a方向、第1方向)を向いている。
Next, commands (signals) from the stage
次に、図3に示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30に対し、軌跡68aに示すように、ワイヤ34を挿通孔30aに挿通させたまま、後ろ斜め上方向に向かって移動させる動作を実施する指令(信号)を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30を後ろ斜め上に向かって移動させる。ここで、後ろ方向は、第1ボンディングパッド66aから見て、チップ端80、及び第2ボンディングパッド66bから遠ざかる方向でもある。
Next, as shown in FIG. 3, the
また、この時、制御部501は、クランパ42がワイヤ34をクランプしないようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプしない。これにより、ウェッジボンディングツール30の上述の移動に応じてワイヤ34が必要な分だけ繰り出される。なお、軌跡68(a〜f)はウェッジボンディングツール30が移動した軌跡を示している。
At this time, the
次に、図4に示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30に、軌跡68bに示すように後方向に移動する動作を実施する指令を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30は後ろ方向に移動する。
Next, as shown in FIG. 4, the
また、この時、制御部501はクランパ42にワイヤ34をクランプするようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプする。クランパ42はワイヤ34をクランプしているため、ワイヤ34にウェッジボンディングツール30の動きに応じた応力が加えられ、ワイヤ34にキンク70(屈曲部)が形成される。
At this time, the
なお、キンク70は、ウェッジボンディングツール30の動きを制御することにより、その曲率や、曲がり具合を任意に調整することができる。また、キンク70は必要に応じて形成されるものであり、キンク70を設けないようにルーピングを行ってもよい。
Note that the
さらに、図5の軌跡68cに示すように、ウェッジボンディングツール30を下方向に移動させる動作をさせてもよい。この場合、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30を軌跡68cに示すように下方向に移動する動作を実施する指令を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30は下方向に移動する。
Furthermore, as shown in a
また、この時、制御部501はクランパ42にワイヤ34をクランプするようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプする。これにより、ワイヤ34にウェッジボンディングツール30による応力がさらに加えられ、キンク70の曲りが追加される。
At this time, the
次に、図6の軌跡68dに示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30に、後ろ斜め上方向に移動させる動作を実施する指令を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30は後ろ斜め上方向に移動する。
Next, as indicated by a
また、この時、制御部501はクランパ42にワイヤ34をクランプしないようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプしない。これにより、ワイヤ34がウェッジボンディングツール30の動きに応じて繰り出される。この時のワイヤ34の繰り出し量は、この後にワイヤ34に加えられるループ形状、及び、第2ボンディングパッド66bの位置などに応じて設定される。
At this time, the
次に、図7に示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30に、軌跡68eに示すように前方向に移動し、第2ボンディングパッド66b上方に移動する動作を実施する指令を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力される。ウェッジボンディングツール30は前方向に移動し、第2ボンディングパッド66bの上方位置に移動する。
Next, as shown in FIG. 7, by the
また、この時、制御部501は、クランパ42にワイヤ34をクランプするようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプする。これにより、ワイヤ34はウェッジボンディングツール30の動きに合わせて引っ張られ、応力が加わることにより、ワイヤ34が曲げられてループが形成される。
At this time, the
続いて、図8に示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ウェッジボンディングツール30が、軌跡68fに示すように下方向に移動し、ワイヤ34を第2ボンディングパッド66b上面に位置させる動作を実施する指令を出力する。この指令により、Zモータ駆動インタフェース回路508及びステージ駆動インタフェース回路509からの指令(信号)が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力され、ウェッジボンディングツール30は下方向に移動し、ワイヤ34先端部を第2ボンディングパッド66b上面に位置するところまで移動させる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, by the
また、この時、制御部501はクランパ42にワイヤ34をクランプするようにする指令を出力する。クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプしている。
At this time, the
次に、ボンディングプログラム504により、制御部501は、超音波振動子22に超音波を発信させる指令(信号)を出力する。この指令により、超音波振動子インタフェース回路507からの信号が超音波振動子22に入力され、超音波振動子22は超音波を発する。発せられた超音波は、ホーン26を介してウェッジボンディングツール30に伝達される。これにより、ウェッジボンディングツール30の後フット302には超音波が印加される。
Next, according to the
続いて、ボンディングプログラム504により、制御部501は、第2ボンディング工程を行う指令(信号)を出力する。この指令により、ステージ駆動インタフェース回路509とZモータ駆動インタフェース回路508からの信号が、ボンディングステージ12とZモータ20に出力される。これにより、ウェッジボンディングツール30を第2ボンディングパッド66b上に移動させ、ワイヤ34を第2ボンディングパッドの第2ボンディングパッド66bの上面(ボンディング面)に接触させる。この時、ワイヤ34は、後フット302と第2ボンディングパッド66b上面に挟まれて圧接されるように保持される。第2ボンディング92の形成予定位置は、配線基板60の第2ボンディングパッド66b上である。その座標データはあらかじめ制御データ505に格納されている。
Subsequently, the
後フット302による超音波の印可とワイヤ34に対する加圧により、ワイヤ34はその先端部を押し潰されるようにして第2ボンディングパッド66b上面に接合される。これにより、後フット302下部に位置する部分において、ワイヤ34に圧接部72が形成される。
The ultrasonic wave is applied by the
次に、図9に示すように、ボンディングプログラム504により、制御部501は、ワイヤ34を切断させる指令(信号)を出力する。制御部501はクランパ42にワイヤ34をクランプするようにする指令を出力する。これにより、クランパ開閉インタフェース回路506からの指令がクランパ42に出力され、クランパ42はワイヤ34をクランプする。ワイヤ34をクランパ42でクランプした状態でクランパ42を後ろ斜め上方向に引く。これにより、ワイヤ34は引きちぎられ、後フット302で押圧されている圧接部72前方の位置で破断部74が形成される。
Next, as shown in FIG. 9, the
次いで、図10に示すように、ウェッジボンディングツール30を後ろ斜め上方向に移動させ、半導体装置10上方からウェッジボンディングツール30が離される。
以上により、第1ボンディング90、及び第2ボンディング92が形成される。破断部74は圧接部72の前方向(第1ボンディングパッド66aから見て第2ボンディングパッド66b方向、第1方向)を向いて形成される。
Next, as shown in FIG. 10, the
Thus, the
以上により、本実施形態に係るボンディング工程が完了する。
本実施形態によれば、ウェッジボンディングツール30は前フット301及び後フット302を有している。これにより、ウェッジボンディングツール30に対して、ワイヤ34が前方向に位置するように挟んでも、後ろ方向に位置するように挟んでも、ボンディングパッド66に圧接することが可能となる。従って、ボンディング形成工程において、第1ボンディング90を形成した後にウェッジボンディングツール30を後ろ方向に移動してルーピングを行い、次いで、ウェッジボンディングツール30を前方向に移動させ、第2ボンディング92を形成することが可能となる。この時、第1ボンディング90においては前フット301によってワイヤ34を加圧し、第2ボンディング92においては後フット302によってワイヤ34を加圧する。
Thus, the bonding process according to this embodiment is completed.
According to this embodiment, the
本実施形態によれば、ワイヤ34、ウェッジボンディングツール30、第2半導体チップ62bなどが相互に干渉することなくボンディングを行うことが可能となる。従って、半導体装置10の製造歩留まりを向上させることができる。また、半導体装置10の信頼性を向上させることができる。
According to the present embodiment, bonding can be performed without the
本実施形態においては、ウェッジボンディングツール30の前側が立体物である半導体チップ62(第2半導体チップ62b)方向(第1方向)に向くようにして第1ボンディング90の形成を行っている。従って、第1ボンディングパッド66a(及びその上に形成される第1ボンディング90)と、第2半導体チップ62bとを近接して形成することが可能となり、半導体装置10の縮小化を実現することができる。
In the present embodiment, the
なお、上述した本実施形態に係るボンディングの手順では、下に位置する第1ボンディングパッド66aを先にボンディングし、次に上側に位置する第2ボンディングパッド66bをボンディングした。この手順を逆にすると、以下の支障が生じる。すなわち、先に上側に位置する第2ボンディングパッド66bをボンディングし、次に、下側に位置する第1ボンディングパッド66aをボンディングする手順にすると、以下の支障が生じる。
In the bonding procedure according to the present embodiment described above, the
上に位置する第2ボンディングパッド66bを先にボンディングした場合、ワイヤ34はウェッジボンディングツール30の前側に繰り出されながら下に位置する第1ボンディングパッド66a上まで伸びる。この時、ワイヤ34はウェッジボンディングツール30の前側(第1方向側)と第2半導体チップ62bとの間に挟まれる位置でルーピングされる。ウェッジボンディングツール30と第2半導体チップ62b(チップ端80)が近接して位置する場合、ワイヤ34は、第2半導体チップ62bや、ウェッジボンディングツール30に接触する可能性が高くなる。
When the
これに対して、本実施形態においては、ウェッジボンディングツール30は、最初に下側に位置する第1ボンディングパッド66a上に第1ボンディング90を形成し、その後、前方向であって上側に位置する第2ボンディングパッド66bに至る軌跡を移動する。これにより、ワイヤ34はウェッジボンディングツール30の後方に繰り出されて、ルーピングが行われるため、ワイヤ34はウェッジボンディングツール30や第2半導体チップ62bなどに接触することがない。
On the other hand, in this embodiment, the
なお、上述した図2から図10に示す半導体装置10は、説明を理解しやすくするため簡略化して示したものであり、実際には、例えば図12に示すような、複数の半導体チップ62が積層された積層型の半導体装置10において適用することができる。図12には、配線基板60上に、複数の半導体チップ62が、途中で折り返された階段状に積層されている半導体装置10の一例を示している。ここでは8枚の半導体チップ62が積層されている一例を示しているが、積層数は任意に設定できる。半導体チップ62の間にはダイアタッチ材82が設けられている。ダイアタッチ材82により複数の半導体チップ62が接着固定されている。各半導体チップ62はワイヤ34により配線基板60に電気的に接続されている。
The above-described
図13は、本実施形態に係るワイヤの形状を模式的に示す図の一例である。図13に示すように、第1ボンディング90は、圧接部72及びテール76を有している。また、第2ボンディング92は、圧接部72及び破断部78を有している。第1ボンディング90から見て、第2ボンディング92に向かう方向を前方向(第1方向)とすると、第1ボンディング90において、テール76は前方向を向いている。ワイヤ34は、第1ボンディング90の圧接部72の後ろ方向(第2方向)に接続しており、一旦後ろ方向に延伸した後、前方向にループを描きながら曲がっていき、第2ボンディング92に接続する。ワイヤ34は、全体として、上に凸のループ形状となるように形成されている。第2ボンディング92において、破断部78は圧接部72の前方向の端部に設けられている。ワイヤ34は、第2ボンディング92の圧接部72の後ろ方向の端部に接続している。なお、図13における方向は、ウェッジボンディングツール30によってボンディングを行う際の、前フット301側に対応する方向を前、後フット302側に対応する方向を後とする方向に一致している。
FIG. 13 is an example of a diagram schematically showing the shape of the wire according to the present embodiment. As shown in FIG. 13, the
図14(A)は、配線基板60、第1半導体チップ62a、及び第2半導体チップ62bを模式的に示す平面図の一例である。図14(A)において、ワイヤ34、第1ボンディング90及び第2ボンディング92は省略して示している。図14(B)は、図14(A)の14−14線における断面図の一例である。なお、図14(A)においては、左右方向をX方向、上下方向をY方向とする。また、図14(A)、(B)において、第1ボンディングパッド66aから見て第2ボンディングパッド66b方向を前方向、その逆を後ろ方向とする。
FIG. 14A is an example of a plan view schematically showing the
配線基板60上に、第1ボンディングパッド66aを備えている。第2半導体チップ62b上に、第2ボンディングパッド66bを備えている。複数の第1ボンディングパッド66a及び第2ボンディングパッド66bは各々が例えば長方形となっており、図中Y方向に複数が並んで配置されている。第1ボンディングパッド66aと第2ボンディングパッド66bは図中X方向(前後方向)に略平行に配置されている。X方向において、第2半導体チップ62bはチップ端80を有している。第1ボンディングパッド66aと第2ボンディングパッド66bの間には、チップ端80が位置している。
A
第1ボンディングパッド66aは、チップ端80に近接した辺67aを有し、辺67aは幅W1を有している。第2ボンディングパッド66bは、チップ端80から遠ざかる方向(第1方向)に辺67bを有し、辺67bは幅W2を有している。第1ボンディングパッド66a上に形成された第1ボンディング90のテール76は、第1ボンディングパッド66aから見てチップ端80及び第2ボンディングパッド66b方向(前方向、第1方向)に向いており、幅W1の範囲内の方向を向いている。これにより、隣接する第1ボンディングパッド66a間でのショートが抑制されるため、歩留まり向上に寄与する。
The
また、第2ボンディングパッド66b上の第2ボンディング92の破断部74は、第2ボンディングパッド66bから見てチップ端80及び第2ボンディングパッド66bから遠ざかる方向(前方向、第1方向)に向いており、幅W2の範囲内の方向を向いている。これにより、ワイヤ34のループもほぼ幅W2内の領域に存在しており、隣接する第2ボンディングパッド66b間でのショートが抑制されるため、歩留まり向上に寄与する。
Further, the
(他の実施形態)
上記に説明した実施形態は、様々な半導体装置に適用することができる。例えば、NAND型又はNOR型のフラッシュメモリ、EPROM、あるいはDRAM、SRAM、その他の半導体記憶装置、あるいは種々のロジックデバイス、その他の半導体装置に適用しても良い。
(Other embodiments)
The embodiment described above can be applied to various semiconductor devices. For example, the present invention may be applied to NAND-type or NOR-type flash memory, EPROM, DRAM, SRAM, other semiconductor memory devices, various logic devices, and other semiconductor devices.
上述のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
図面中、100はワイヤボンディング装置、10は半導体装置、12はボンディングステージ、14はXYテーブル、20はZモータ、22は超音波振動子、26はホーン、30はウェッジボンディングツール、30aは挿通孔、34はワイヤ、42はクランパ、50はコンピュータ、501は制御部(CPU)、60は配線基板、62、62a、62bは半導体チップ、66a、66bはボンディングパッド、70aはキンク、72は圧接部、74は破断部、76はテール、90は第1ボンディング、92は第2ボンディング、である。 In the drawings, 100 is a wire bonding apparatus, 10 is a semiconductor device, 12 is a bonding stage, 14 is an XY table, 20 is a Z motor, 22 is an ultrasonic transducer, 26 is a horn, 30 is a wedge bonding tool, and 30a is an insertion hole. , 34 is a wire, 42 is a clamper, 50 is a computer, 501 is a control unit (CPU), 60 is a wiring board, 62, 62a and 62b are semiconductor chips, 66a and 66b are bonding pads, 70a is a kink, and 72 is a pressure contact part. 74 is a fracture portion, 76 is a tail, 90 is a first bonding, and 92 is a second bonding.
Claims (6)
ウェッジボンディング法によるボンディングを行うためのツールを取り付け可能なアームと、
前記アームの動作を制御する制御部と、を有するワイヤボンディング装置であって、
前記ツールは、底面に第1フット及び第2フットを有し、
前記第1フットと前記第2フットは順に第1方向に向かって配列しており、
第1方向と反対方向を第2方向とした場合に、
前記ツールの第2方向側面から第1方向下側に向かい、前記ツールの底面であって前記第1フットと前記第2フットの間に開口する挿通口を有し、
前記配線基板上には第1パッド、半導体チップ上には第2パッドを有し、
前記第2パッドは、前記第1パッドから見て第1方向に位置するように配置されており、
前記挿通口には、ワイヤが、前記ツールの前記第2方向側面から挿通口を通り、底面の開口部から前記第1フット側に突出部を有するように第1方向に向いて挿通しており、
前記制御部は、
前記ワイヤが挿通された前記アームを操作することにより、前記第1パッド上に前記ワイヤを用いて第1ボンディングを形成し、
前記ツールが、第2方向に移動し、さらに第2方向であって斜め上方向に移動することにより前記ワイヤが繰り出される様にアームを操作し、
前記ツールが、第1方向に移動することによりワイヤにループが形成されるようにアームを操作し、
前記ツールが、前記第2パッド上に移動するようにアームを操作し、
前記第2パッド上に圧接部を有する第2ボンディングを形成し、
前記ワイヤを引っ張ることにより前記ワイヤを破断させて前記圧接部の第1方向端部に破断部を形成するような制御を行うワイヤボンディング装置。 A stage on which a wiring board on which a semiconductor chip is mounted can be placed;
An arm to which a tool for bonding by the wedge bonding method can be attached;
A wire bonding apparatus having a control unit for controlling the operation of the arm,
The tool has a first foot and a second foot on the bottom surface,
The first foot and the second foot are sequentially arranged in the first direction,
When the direction opposite to the first direction is the second direction,
From the side in the second direction of the tool toward the lower side in the first direction, and having an insertion opening that opens between the first foot and the second foot on the bottom surface of the tool,
A first pad on the wiring substrate and a second pad on the semiconductor chip;
The second pad is arranged to be positioned in the first direction when viewed from the first pad,
A wire is inserted through the insertion port in the first direction so as to pass through the insertion port from the side surface in the second direction of the tool and have a protruding portion on the first foot side from the opening on the bottom surface. ,
The controller is
By operating the arm through which the wire is inserted, the first bonding is formed on the first pad using the wire,
The tool moves in the second direction, and further operates the arm so that the wire is drawn out by moving in the second direction and obliquely upward,
Operating the arm so that the tool moves in the first direction to form a loop in the wire;
Manipulating the arm so that the tool moves onto the second pad;
Forming a second bonding having a pressure contact portion on the second pad;
A wire bonding apparatus that performs control such that the wire is broken by pulling the wire to form a broken portion at an end portion in the first direction of the press contact portion.
前記ツールが、第2方向に移動した後、
さらに第2方向であって斜め上方向に移動することにより前記ワイヤが繰り出される前に、
前記ツールが下方向に移動するようにアームを操作して、前記ワイヤにキンクを形成するような制御を行う請求項1に記載のワイヤボンディング装置。 The controller is
After the tool moves in the second direction,
Furthermore, before the wire is drawn out by moving in the second direction and obliquely upward,
The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein a control is performed such that a kink is formed on the wire by operating an arm so that the tool moves downward.
前記第1のボンディングを形成する場合には、前記ワイヤを前記第1フットによって第1のパッドに圧接し、
前記第2ボンディングを形成する場合には、前記ワイヤを前記第2フットによって第2パッドに圧接するような制御を行う請求項1又は2に記載のワイヤボンディング装置。 The controller is
When forming the first bonding, the wire is pressed against the first pad by the first foot,
3. The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein when forming the second bonding, control is performed such that the wire is pressed against the second pad by the second foot. 4.
前記配線基板上に配置された半導体チップと、
前記配線基板上に設けられた第1パッドと、
前記第1パッド上に設けられた第1ボンディングと、
前記半導体チップ上に設けられた第2パッドと、
前記半導体チップ上に設けられた第2ボンディングと、
前記第1ボンディングと前記第2ボンディング間を接続するワイヤと、
前記第1パッドと前記第2パッドとの間に、前記半導体チップの端部が位置し、
前記第1パッドから、前記端部及び前記第1パッドに向かう方向を第1方向とし、第1方向と反対方向を第2方向とした場合に、
前記第1ボンディングは、第1圧接部と、前記第1圧接部から第1方向に向かって伸びるように設けられたテールと、前記第1圧接部の第2方向に向くように接続されたワイヤを有し、
前記第2ボンディングは、第2圧接部と、前記第2圧接部の第1方向に向くように設けられた破断部と、前記第2圧接部の第2方向に向くように接続されたワイヤを有する半導体装置。 A wiring board;
A semiconductor chip disposed on the wiring board;
A first pad provided on the wiring board;
A first bonding provided on the first pad;
A second pad provided on the semiconductor chip;
A second bonding provided on the semiconductor chip;
A wire connecting the first bonding and the second bonding;
An end of the semiconductor chip is located between the first pad and the second pad,
When the direction from the first pad toward the end and the first pad is the first direction, and the direction opposite to the first direction is the second direction,
The first bonding includes a first pressure contact portion, a tail provided so as to extend from the first pressure contact portion in the first direction, and a wire connected to face the second direction of the first pressure contact portion. Have
In the second bonding, a second press-contact portion, a fracture portion provided to face the first direction of the second press-contact portion, and a wire connected to face the second direction of the second press-contact portion A semiconductor device having the same.
前記第1ボンディングの前記テールは、前記第1パッドの第1方向に位置する辺の幅の範囲内の方向を向いており、
前記第2ボンディングの前記破断部は、前記第2パッドの第1方向に位置する辺の幅の範囲内の方向を向いている請求項4又は5に記載の半導体装置。 The first pad and the second pad are rectangular,
The tail of the first bonding faces a direction within a width of a side located in the first direction of the first pad;
6. The semiconductor device according to claim 4, wherein the fracture portion of the second bonding faces a direction within a range of a width of a side located in the first direction of the second pad.
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