JP2019036578A

JP2019036578A - ワイヤーボンディング方法

Info

Publication number: JP2019036578A
Application number: JP2017155345A
Authority: JP
Inventors: 誠一野呂; Seiichi Noro
Original assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Current assignee: Toshiba Hokuto Electronics Corp
Priority date: 2017-08-10
Filing date: 2017-08-10
Publication date: 2019-03-07

Abstract

【課題】安定した初期ボールを形成できるワイヤーボンディング方法を提供する。【解決手段】キャピラリー１２に挿通されたワイヤー１１の先端に第１エネルギーＰ１を有する第１スパーク３１を印加し、第１エネルギーＰ１より大きい第２エネルギーＰ２を有する第２スパーク３２を印加して、ワイヤー１１の先端に初期ボール１６を形成する。キャピラリーを配線基板１７に載置された半導体チップ１９の上方に移動して降下させ、初期ボール１６を半導体チップ１９に設けられワイヤー１１と異なる第１の材質を有する第１接続端子に接合する。キャピラリー１２を配線基板１７に設けられワイヤー１１と異なる第２の材質を有する第２接続端子１８の上方に移動して降下させ、ワイヤー１１を第２接続端子１８に接合する。キャピラリー１２を上昇させ、ワイヤー１１がキャピラリー１２に挿通された状態でワイヤー１１を第２接続端子１８から切り離す。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ワイヤーボンディング方法に関する。

主に半導体分野で微細配線のツールとしてワイヤーボンディングが用いられている。特にボールボンディングにおいては、ボンディングワイヤー（テール）の先端に真球性のある初期ボールを形成する必要がある。初期ボールの形成は、電流と時間を調整して熔融エネルギーを自由に設定できる電気トーチにより行われている。

然しながら、配線導体を有する配線基板の電極材質に起因して、初期ボールの形状や大きさが一定せず、安定した初期ボールが得られないという問題がある。

その結果、ワイヤーボンディングが阻害され、不着や隣接パターンとのショートなどの不具合が生じる恐れがある。

特開２０１７−０１３３３４号公報

安定した初期ボールを形成できるワイヤーボンディング方法を提供する。

一つの実施形態によれば、ワイヤーボンディング方法は、キャピラリーに挿通されたワイヤーの先端に第１エネルギーを有する第１スパークを印加し、前記第１エネルギーより大きい第２エネルギーを有する第２スパークを印加して、前記ワイヤーの先端に初期ボールを形成する工程と、前記キャピラリーを配線基板に載置された半導体チップの上方に移動して降下させ、前記初期ボールを前記半導体チップに設けられ前記ワイヤーと異なる第１の材質を有する第１接続端子に接合する工程と、前記キャピラリーを前記配線基板に設けられ前記ワイヤーと異なる第２の材質を有する第２接続端子の上方に移動して降下させ、前記ワイヤーを前記第２接続端子に接合する工程と、前記キャピラリーを上昇させ、前記ワイヤーが前記キャピラリーに挿通された状態で前記ワイヤーを前記第２接続端子から切り離す工程と、を具備する。

本実施形態によれば、安定した初期ボールを形成できるワイヤーボンディング方法が得られる。

実施形態１に係るワイヤーボンディングの原理を説明するための図。実施形態１に係るワイヤーボンディング方法を示すフローチャート。実施形態１に係るワイヤーボンディング工程を順に示す図。実施形態１に係るワイヤーボンディング工程を順に示す図。実施形態１に係るワイヤーボンディング工程を順に示す図。実施形態１に係るワイヤーボンディング方法を比較例と対比して示す図。実施形態１に係るワイヤーボンディング方法を比較例と対比して示すタイミングチャート。実施形態１に係るワイヤーボンディング方法の試験結果を示す図。実施形態１に係るワイヤーボンディング方法が適用されるサーマルプリントヘッドを示す図。実施形態１に係るサーマルプリントヘッドのワイヤーボンディング状態を示す図。実施形態２に係るワイヤーボンディング方法を示すフローチャート。実施形態２に係るワイヤーボンディング工程を順に示す図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
本実施形態に係るワイヤーボンディング方法について、図１乃至図５を用いて説明する。図１はワイヤーボンディングの原理を説明するための図、図２はワイヤーボンディング方法を示すフローチャート、図３乃至図５はワイヤーボンディング工程を順に示す図である。なお本実施の形態は単なる例示であり、本発明はこれに限定されない。

始めに、ワイヤーボンディング方法の原理を説明する。
図１に示すように、ワイヤーボンディング装置１０は、ワイヤー１１が挿通されるとともに昇降および面内移動可能に支持されたキャピラリー１２と、キャピラリー１２に挿通されたワイヤー１１ａ（以後、テールとも称する）の先端に電気スパーク１３を印加する電気トーチ１４と、テール１１ａを切断するためのクランパー１５とを有している。

配線基板１７には、配線導体（図示せず）と、接続端子１８が設けられている。半導体チップ１９は配線基板１７に載置されている。

ワイヤーボンディング装置１０は、以下のようにして半導体チップ１９と接続端子１８とをワイヤー１１により接続する。（１）テール１１ａに電気スパーク１３を印加して、熔融する。熔融したテール１１ａは表面張力により丸まり、球状の初期ボール１６が形成される。（２）初期ボール１６を半導体チップ１９に設けられたボンディングパッド（図示せず）に押し付けて、圧着ボール２０を形成する（１ｓｔボンドとも称する）。（３）ワイヤー１１をループ状に引き回し、接続端子１８に押し付けてステッチ（図示せず）を形成する（２ｎｄボンドとも称する）。（４）クランパー１５によりワイヤー１１を固定し、ステッチからテール１１ａを引きちぎる。

然しながら、配線導体を有する配線基板の電極材質に起因して、２ｎｄボンディング時のワイヤーカット後に生じるテールの曲がり具合および電極材の付着状態が一定しないことがある。

テールの曲がり具合および電極材の付着状態に応じて、電気トーチ電極とテールの先端との距離が変化すると、予め熔融エネルギーを設定しておくだけでは初期ボールの形状や大きさが一定せず、安定した初期ボールが得られない。その結果、ワイヤーボンディングが阻害され、不着や隣接パターンとのショートなどの不具合が生じる。

次に、本実施形態のワイヤーボンディング方法について説明する。
本実施形態のワイヤーボンディング方法は、テール先端に第１エネルギーを有する第１スパークを印加し、その後第１エネルギーより大きい第２エネルギーを有する第２スパークを印加する２ステップで初期ボールを形成することを特徴としている。

ワイヤー１１がキャピラリー１２に挿通される。電気トーチ１４にてキャピラリー１２に挿通されたワイヤー１１の先端に第１エネルギーＰ１を有する第１スパーク３１を印加する。これにより、後述するようにテール１１ａの曲り１１ｂや異種金属等の付着物１１ｃを熔融除去し、テール１１ａを初期状態に整える（ステップＳ１０、図３（ａ））。

ワイヤー１１は、例えば銅（Ｃｕ）を主成分とする金属ワイヤーである。銅（Ｃｕ）を主成分とする金属ワイヤーとは、例えばパラジウム（Ｐｄ）メッキおよび金（Ａｕ）メッキが施された銅ワイヤーである。

電気トーチ１４にてテール１１ａに第１エネルギーＰ１より大きい第２エネルギーＰ２を有する第２スパーク３２を印加する。これにより、初期状態に整えられたテール１１ａが熔融し、溶けたテール１１ａは表面張力で丸まり、きれいな真球状の初期ボール１６（ＦＡＢ：Free Air Ball）が形成される（ステップＳ１１、図３（ｂ））。

クランパー１５が開いて、キャピラリー１２が半導体チップ１９に設けられワイヤー１１と異なる第１の材質を有するボンディングパッド（第１接続端子、図示せず）に向かって降下する。この時、初期ボール１６はキャピラリー１２内に捕捉される。

半導体チップ１９のボンディングパッドに初期ボール１６が接触すると、キャピラリー１２が初期ボール１６をグリップし、初期ボール１６に熱・荷重・超音波を与える。初期ボール１６が圧着されて、圧着ボール２０となり、半導体チップ１９のボンディングパッドと固相拡散接合される。これにより、ワイヤー１１と半導体チップ１９とが接合する１ｓｔボンドが形成される（ステップＳ１２、図３（ｃ））。

第１の材質は、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属である。アルミニウム（Ａｌ）を主成分とする金属とは、例えばＡｌに数パーセントのシリコン（Ｓｉ）を混ぜた合金である。

キャピラリー１２は、所定の高さまで上昇した後、ワイヤー１１と異なる第２の材質を有する接続端子１８（第２接続端子）の真上まで移動する。このとき、安定したループを形成するため、キャピラリー１２の軌跡によりワイヤー１１に「くせ」を付ける動作を行う（ステップＳ１３、図４（ａ））。

第２の材質は、第１の材質と同じであることが望ましい。然し、第２の材質は、第１の材質と異なっていても構わない。

接続端子１８の真上に至ったキャピラリー１２は、接続端子１８に向かって降下し、ワイヤー１１を接続端子１８に押付ける。これと同時に、その押付け部位に熱・荷重・超音波を与え、それによってワイヤー１１を変形させ、ワイヤー１１を接続端子１８に接合させるためのステッチボンド（図示せず）と、次のステップでテール１１ａを確保するテールボンド（図示せず）を形成する（ステップＳ１４、図４（ｂ））。

ステッチボンドおよびテールボンドを形成した後、キャピラリー１２はワイヤー１１を残したまま上昇し、キャピラリー１２の先端に一定の長さのテール１１ａを確保する（ステップＳ１５、図４（ｃ））。

その後、クランプ１５を閉じて、ワイヤー１１をつかんで、テールボンドの部分からワイヤー１１を引きちぎる。キャピラリー１２は、所定の高さまで上昇し停止する（ステップＳ１６、図５（ａ））。

ここまでの工程で、１本のワイヤーボンディングが終了する。全てのワイヤーボンディングが完了していない場合は（ステップＳ１７のＮｏ）、ステップＳ１０に戻る。全てのワイヤーボンディングが完了した場合は（ステップＳ１７のＹｅｓ）、ワイヤーボンディングを終了する。

図６および図７を用いて本実施形態のワイヤーボンディング方法と比較例のワイヤーボンディング方法とを対比して説明する。比較例のワイヤーボンディング方法とは、１回のスパークで初期ボールを形成するワイヤーボンディング方法のことである。

図６は初期ボールの形成工程を示す図で、図６（ａ）が本実施形態の初期ボールの形成工程を示す図、図６（ｂ）が比較例の初期ボールの形成工程を示す図である。図７は電気トーチのスパークを示すタイミングチャートで、図７（ａ）は本実施形態のスパークを示すタイミングチャート、図７（ｂ）は比較例のスパークを示すタイミングチャートである。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、スタート時、テール１１ａには曲り１１ｂが生じており、電極材（異種金属）の付着物１１ｃが付着した状態にある。

始めに、比較例のワイヤーボンディング方法について説明する。
図６（ｂ）に示すように、比較例のワイヤーボンディング方法では、曲り１１ｂおよび付着物１１ｃが付着した状態で、電気トーチ１４によりスパーク３３を印加して、初期ボール３４を１ステップで形成している。

図７（ｂ）に示すように、時間ｔ１で電気トーチ１４に電流Ｉ３を流してスパーク３３を発生させ、時間ｔ５でスパーク３４を停止させる。スパーク持続期間ΔＴ３＝ｔ５−ｔ４で、テール１１ａの曲り１１ｃおよび付着物１１ｃの熔融除去と、テール１１ａの熔融が並んで進行する。以後、スパーク持続期間を単に期間とも称する。

従って、スパーク３３には、予めテール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃを熔融除去しながらテール１１ａを熔融するだけのエネルギーを設定しておくことが必要である。

然しながら、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃの状態は一定とは限らない。テール１１ａの曲がり１１ｂおよび付着物１１ｃの状態に応じて、電気トーチ１４とテール１１ａの先端との距離が変化するので、予め所定のエネルギーにセットしておくだけでは初期ボール３４の形状や大きさが一定せず、安定した初期ボール３４が得られない。

テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃが過大のときは、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃの熔融に多くのエネルギーが費やされ、テール１１ａを熔融するエネルギーが不足する。逆に、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃが過小のときは、テール１１ａを熔融するエネルギーが過大になる。

即ち、テール１１ａの曲がり１１ｂおよび付着物１１ｃの状態に応じて、電流Ｉ３の適切な値が変わるので、予め電流Ｉ３を好ましい値にセットしておくことが難しい。

一方、本実施形態のワイヤーボンディング方法では、まず第１エネルギーＰ１を有する第１スパーク３１を印加して、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃを熔融除去し、次に第１エネルギーＰ１より大きい第２エネルギーＰ２を有する第２スパーク３２を印加して、テール１１ａを熔融することにより、初期ボール１６を２ステップで形成している。

図７（ａ）に示すように、時間ｔ１で電気トーチ１４に電流Ｉ１を流してスパーク３１を発生させ、時間ｔ２でスパーク３１を停止させ、時間ｔ３で電気トーチ１４に電流Ｉ２を流してスパーク３２を発生させ、時間ｔ４でスパーク３２を停止させる。

期間ΔＴ１＝ｔ２−ｔ１で、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃが熔融除去され、期間ΔＴ２＝ｔ３−ｔ４で、テール１１ａが熔融する。テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃが熔融する期間ΔＴ１とテール１１ａが熔融する期間ΔＴ２とが独立している。

従って、第１スパーク３１は、テール１１ａを熔融しない範囲で、できるだけ大きな第１エネルギーＰ１を有することかできる。テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃの状態が一定でなくても、テール１１ａの曲り１１ｂおよび付着物１１ｃを熔融除去することが容易になる。

これにより、テール１１ａの状態を一定に保つことが可能である。テール１１ａの曲がり１１ｂおよび付着物１１ｃの状態に影響されず、電気トーチ１４とテール１１ａの先端との距離が一定に保たれる。

第２スパーク３２は、電気トーチ１４とテール１１ａの先端との距離が一定なので、予めテール１１ａを熔融できるだけの第２エネルギーＰ２を有していればよい。

即ち、予め第１、第２エネルギーＰ１、Ｐ２を好ましい値にセットしておくだけで初期ボール１６の形状や大きさが一定になり、安定した初期ボール１６が得られる。

尚、第１スパーク３１と第２スパーク３２との期間（ｔ３−ｔ２）が、初期ボール１６の形成におよぼす影響は特に認められなかった。時間短縮のためには、できるだけ短くすると良い。

図８は本実施形態のワイヤーボンディング方法で、第１スパーク３１および第２スパーク３２を種々変化させて得られた初期ボールの評価結果を示す図である。

第１スパーク３１は、電流Ｉ１を１０〜３０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃの間で変化させた。第２スパーク３２は、電流Ｉ２を４０〜６０ｍＡの間で変化させ、期間ΔＴ２は１１００μｓｅｃと一定にした。

実施例１〜実施例６は、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝１０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝４０ｍＡ、期間ΔＴ２を１１００μｓｅｃとした場合である。

実施例７〜実施例１２は、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝２０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝４０ｍＡ、期間ΔＴ２を１１００μｓｅｃとした場合である。

実施例１３〜実施例１８は、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝３０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝４０ｍＡ、期間ΔＴ２を１１００μｓｅｃとした場合である。

実施例１９〜実施例２４は、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝２０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝５０ｍＡ、期間Ｔ２を１１００μｓｅｃとした場合である。

実施例２５〜実施例３０は、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝２０ｍＡ、期間ΔＴ１を１０００〜１５００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝６０ｍＡ、期間ΔＴ２を１１００μｓｅｃとした場合である。

尚、第１スパーク３１および第２スパーク３２を印加するときは、テール１１ａの酸化を防止するために、不活性ガス、例えば窒素（Ｎ２）ガスを吹き付けながら行うと良い。

第１スパーク３１を印加した後に、テール先端の直進性および酸化の有無を評価し、第２スパーク３２を印加した後に、初期ボールの偏心および真球性について評価した。それぞれの評価は、該当部分を顕微カメラで撮影し、画像解析とカラー写真判定により行った。

図８に示すように、テールボンド形成後のテール先端状態に関して、実施例１〜実施例６では、第１スパーク３１でテール先端の付着物１１ｃ（ＡｌまたはＡｌ合金）の残存率が高く、テール先端の曲り１１ｂも解消できないない結果となった。但し、テールの酸化は認められず、光沢も失われていなかった。

実施例１２〜実施例３０では、第１スパーク３１の段階で小さな初期ボールが形成しつつあり、第２スパーク３２時に初期ボールが歪な形状になり、外観（偏心、真球性）不良となった。また、テールの酸化が認められ、光沢は失われていた。

実施例７〜実施例１１では、第１スパーク３１でテール先端の付着物１１ｃ（ＡｌまたはＡｌ合金）の残存率が低く、テール形状も曲り１１ｂ等が解消されて真っ直ぐな状態になった。この状態で、第２スパーク３２を行うため、良好な初期ボール１６が形成されることが確認された。また、テールの酸化は認められず、光沢も失われていなかった。

実施例７〜実施例１１において、第１スパーク３１は、電流（Ａ）と持続期間（ｓｅｃ）の積で２０〜３０μＡ・ｓｅｃの範囲内にあり、第２スパーク３２は４４μＡ・ｓｅｃである。第１スパーク３１と第２スパーク３２との比は、おおよそ１．５〜２．５の範囲内にある。

中でも、実施例９の条件がより好ましい結果であった。従って、第１スパーク３１を、電流Ｉ１＝２０ｍＡ、期間ΔＴ１を１２００μｓｅｃとし、第２スパーク３２を、電流Ｉ２＝４０ｍＡ、期間ΔＴ２を１１００μｓｅｃとするとよい。

尚、第１スパーク３１および第２スパーク３２の電流と持続期間との積は、それぞれ第１エネルギーＰ１および第２エネルギーＰ２に相当するものである。

次に、本実施形態のワイヤーボンディング方法を適用した電子部品の一例について説明する。図９は本実施形態のワイヤーボンディング方法を用いたサーマルプリントヘッドを示す図で、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）はＶ１−Ｖ１線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。図１０はサーマルプリントヘッドのワイヤーボンディング状態を示す図で、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）はその断面図である。

図９および図１０に示すように、サーマルプリントヘッド１１０は、記録媒体に画像が形成可能な主走査方向Ｓ１に長い長尺型のヘッドユニット１１１を有している。ヘッドユニット１１１は、放熱板１１２、ヘッド基板１１３、回路基板１１４及び複数の駆動用ＩＣ１１５を有している。

放熱板１１２は、アルミニウム等の放熱性の良い金属製で、主走査方向Ｓ１と直交する副走査方向Ｓ２の放熱板一端面１１２Ａ及び当該副走査方向Ｓ２とは反対方向（以下、これを副走査反対方向とも呼ぶ）の放熱板他端面１１２Ｂがほぼ平行で、ほぼ均一な厚みを有する主走査方向Ｓ１に長い平板状に形成されている。

また放熱板１１２の副走査反対方向の放熱板他端部は、回路基板１１４が配置される回路基板配置部となり、主走査方向Ｓ１に長い長方形状に形成されている。そして放熱板１１２は、一面に回路基板１１４及びヘッド基板１１３が、副走査方向Ｓ２へ順に並べて配置されている。

ヘッド基板１１３は、主走査方向Ｓ１に長く、副走査方向Ｓ２のヘッド基板一端面１１３Ａ及び副走査反対方向のヘッド基板他端面１１３Ｂがほぼ平行である。

実際にヘッド基板１１３は、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックにより直方体状に形成された支持基板１１６を有し、当該支持基板１１６の外形が、そのままヘッド基板１１３の外形になっている。支持基板１１６は、一面にＳｉＯ_２等のガラス膜でなるグレーズ層１１７が設けられている。

そしてグレーズ層１１７の一面には、副走査方向Ｓ２に長い複数の発熱抵抗体１１８が主走査方向Ｓ１へ順に所定の基板内抵抗体配置間隔で配置されている。またグレーズ層１１７の一面には、複数の発熱抵抗体１１８において副走査方向Ｓ２に沿った両端部に共通電極１１９及び個別電極１２０が配置され、これら複数の発熱抵抗体１１８と共通電極１１９及び個別電極１２０とにより発熱素子が形成されている。これによりヘッド基板１１３は、主走査方向Ｓ１に沿った帯状の部分が、共通電極１１９及び個別電極１２０間で複数の発熱抵抗体１１８が発熱する発熱領域１２１になっている。

またグレーズ層１１７の一面には、複数の発熱抵抗体１１８、共通電極１１９及び個別電極１２０を覆う保護膜１２２が形成されている。

なお図９（ａ）には、ヘッド基板１１３に配置される複数の発熱抵抗体１１８として、発熱領域１２１を形成する共通電極１１９及び個別電極１２０間の抵抗体電極間部分を実線で示している。そしてヘッド基板１１３は、放熱板１１２のヘッド基板配置部の一面に、両面テープ又はシリコン樹脂等の熱可塑性の樹脂である接着剤１２３を介して支持基板１１６の他面が接着されている。

回路基板１１４は、主走査方向Ｓ１に長いプリント配線基板として形成され、又はそれぞれ主走査方向Ｓ１に長いセラミック板にフレキシブル基板が貼着されて形成されている。そして回路基板１１４は、放熱板１１２の回路基板配置部の一面に両面テープまたは接着剤１２３を介して他面が接着されている。因みに回路基板１１４には、ヘッド基板１１３と駆動用ＩＣ１１５を介して電気的に接続される接続回路が形成され、外部から当該接続回路に駆動電力及び制御信号を入力するコネクタ（図示せず）が実装されている。

複数の駆動用ＩＣ１１５は、それぞれ一面に複数の第１端子及び第２端子が設けられ、発熱素子を制御可能なスイッチング機能を有する制御素子である。そして複数の駆動用ＩＣ１１５は、例えば回路基板１１４の一面の副走査方向Ｓ２の一端部（すなわちヘッド基板１１３との境界部分）に、主走査方向Ｓ１に沿って順に並べて配置されている。

複数の駆動用ＩＣ１１５は、複数の第１端子が複数のボンディングワイヤ１２４を介して個別電極１２０と電気的に接続されている。また複数の駆動用ＩＣ１１５は、複数の第２端子が複数のボンディングワイヤ１２５を介して、回路基板１１４の接続回路に形成された対応する基板電極（図示せず）と電気的に接続されている。

そして複数の駆動用ＩＣ１１５は、複数のボンディングワイヤ１２４、１２５と共にヘッド基板１１３の一面及び回路基板１１４の一面の境界付近に、エポキシ樹脂からなる封止体１２６によって封止されている。

ワイヤー１１として、例えば直径２３μｍの銅ワイヤーを用い、０．５ｍｍ〜３ｍｍのロングスパンでワイヤー１２４をボンディングした場合、ワイヤー１２４の曲がりは認められなかった。一般的な金（Ａｕ）ワイヤーに比べて直線性は良好であった。

直線性が良好なので、複数のワイヤー１２４が平行に配置され、ピッチが１９μｍ〜１１０μｍと狭くても、ワイヤー１２４同士が接触する恐れはない。高密度ボンディングに適している。

以上説明したように、本実施形態のワイヤーボンディング方法は、テール１１ａの先端に第１エネルギーＰ１を有する第１スパーク３１を印加し、第1エネルギーＰ１より大きい第２エネルギーＰ２を有する第２スパーク３２を印加して、ワイヤー１１ａの先端に初期ボール１６を形成している。

その結果、テール１１ａの曲り１１ｂおよび電極材の付着物１１ｃを熔融除去するための第１エネルギーＰ１と、テール１１ａを熔融するための第２エネルギーＰ２とを独立に最適化することができる。

従って、予め第１、第２エネルギーを好ましい値にセットしておくだけで初期ボール１６の形状や大きさが一定になり、安定した初期ボール１６が得られる。

ここでは、本実施形態のワイヤーボンディング方法を適用した電子部品がサーマルプリントヘッドである場合について説明したが、特に限定されるものではなく、ワイヤーと第１、第２接続端子との材質が異なるものであれば同様に適用することかできる。

（実施形態２）
本実施形態に係るワイヤーボンディング方法について図１１および図１２を用いて説明する。図１１は本実施形態のワイヤーボンディング方法を示すフローチャート、図１２はワイヤーボンディング工程の要部を示す図である。

本実施形態が実施形態１と同様の部分の説明は省略し、異なる点について説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は、２ｎｄボンドを２回行うようにしたことにある。

即ち、図１１に示すように本実施形態のワイヤーボンディング方法は、ワイヤー１１を接続端子１８に接合する工程（ステップＳ１４）とワイヤー１１を接続端子１８から切り離す工程（ステップＳ１５、Ｓ１６）との間に、２回目の２ｎｄボンドを行うものである。

始めに、クランパー１５を開いた状態で、キャピラリー１２を上昇させて短いテール１１ａを形成する（ステップＳ２０、図１２（ａ））。

キャピラリー１２を、半導体チップ１９側に所定量だけ移動する（ステップＳ２１、図１２（ｂ））。

キャピラリー１２を降下させ、テール１１ａを接続端子１８に既接合のワイヤー１１に重なるように押し付ける。これと同時に、その押付け部位に熱・荷重・超音波を与え、それによってワイヤー１１を変形させ、ワイヤー１１を既接合のワイヤー１１に接合させるためのステッチボンド（図示せず）と、次のステップでテール１１ａを確保するテールボンド（図示せず）を形成する（ステップＳ２２、図１２（ｃ））。

ワイヤー１１上でテールカットしているので、テールボンドは、例えばアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする接続端子１８に接触していない。テール１１ａにアルミニウム等の異種金属が付着するのを低減することができる。第１スパーク３１により、テール１１ａの付着物１１ｃの熔融除去が容易になる。第１スパーク３１は、主にテール１１ａの曲り１１ｂを熔融除去するだけでよい。

さらに、２ｎｄボンドを２回行うとステッチが厚くなるので、図１０に示すワイヤー１２４の引っ張り強度が向上することが認められた。

以上説明したように、本実施形態のワイヤーボンディング方法では、２ｎｄボンドを２回行っている。その結果、テール１１ａへの異種金属の付着が低減できる。従って、第１スパーク３１によるテール１１ａの付着物１１ｃの熔融除去が容易になる。

以上、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され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。

なお、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１）前記ワイヤーは、パラジウム（Ｐｄ）メッキおよび金（Ａｕ）メッキが施された銅ワイヤーであり、前記第１接続端子および第２接続端子は、アルミニウム（Ａｌ）とシリコン（Ｓｉ）の合金である請求項４に記載のワイヤーボンディング方法。

（付記２）前記第１スバークの電流と持続時間との積と前記第２スパークの電流と持続時間との積との比は、１．５〜２．５の間にある請求項１記載のワイヤーボンディング方法。

（付記３）前記第１スバークの電流と持続時間との積が２０〜３０μＡ・ｓｅｃであり、前記第２スバークの電流と持続時間との積が４４μＡ・ｓｅｃである請求項１記載のワイヤーボンディング方法。

１０ボンディング装置
１１ワイヤー
１１ａテール
１１ｂ曲がり
１１ｃ付着物
１２キャピラリー
１３、３３スパーク
１４電気トーチ
１５クランパー
１６、３４初期ボール
１７配線基板
１８接続端子
１９半導体チップ
２０圧着ボール
３１、３２第１、第２スパーク
１１０サーマルプリントヘッド
１１１ヘッドユニット
１１２放熱板
１１３ヘッド基板
１１４回路基板
１１５駆動用ＩＣ
１２４、１２５ボンディングワイヤ

Claims

キャピラリーに挿通されたワイヤーの先端に第１エネルギーを有する第１スパークを印加し、前記第１エネルギーより大きい第２エネルギーを有する第２スパークを印加して、前記ワイヤーの先端に初期ボールを形成する工程と、
前記キャピラリーを配線基板に載置された半導体チップの上方に移動して降下させ、前記初期ボールを前記半導体チップに設けられ前記ワイヤーと異なる第１の材質を有する第１接続端子に接合する工程と、
前記キャピラリーを前記配線基板に設けられ前記ワイヤーと異なる第２の材質を有する第２接続端子の上方に移動して降下させ、前記ワイヤーを前記第２接続端子に接合する工程と、
前記キャピラリーを上昇させ、前記ワイヤーが前記キャピラリーに挿通された状態で前記ワイヤーを前記第２接続端子から切り離す工程と、
を具備するワイヤーボンディング方法。
前記第１スパークにより、前記ワイヤーの前記先端の状態を補正し、前記第２スパークにより、前記ワイヤーの補正された前記先端を熔融する請求項１記載のワイヤーボンディング方法。
前記先端の状態の補正は、前記先端の曲りおよび付着物の熔融除去を含む請求項２記載のワイヤーボンディング方法。
前記ワイヤーは銅を主成分とし、前記第１の材質および前記第２の材質はアルミニウムを主成分とする請求項１乃至３記載のワイヤーボンディング方法。
前記初期ボールを形成する工程乃至前記ワイヤーを前記第２接続端子から切り離す工程を繰り返す請求項１乃至４記載のワイヤーボンディング方法。
前記ワイヤーを前記第２接続端子に接合する工程と前記ワイヤーを前記第２接続端子から切り離す工程との間に、前記キャピラリーを上昇させ、前記半導体チップ側に所定量だけ移動して降下させ、前記ワイヤーを前記第２接続端子に接合されている前記ワイヤーに重なるように押し付けて、前記ワイヤーを前記第２接続端子に接合する工程を更に具備する請求項１乃至５記載のワイヤーボンディング方法。