JP3405585B2 - ワイヤボンディング装置およびそれを用いたワイヤボンディング方法 - Google Patents
ワイヤボンディング装置およびそれを用いたワイヤボンディング方法Info
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- H01L2924/01079—Gold [Au]
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- H01L2924/1015—Shape
- H01L2924/1016—Shape being a cuboid
- H01L2924/10162—Shape being a cuboid with a square active surface
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- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路のような半導
体チップの電極部と、リードフレームもしくは配線基板
上のリード部とを、ボンディングワイヤで接合するため
のボンディング装置、キャピラリーおよびそれを用いた
ワイヤボンディング方法に関するものである。
体チップの電極部と、リードフレームもしくは配線基板
上のリード部とを、ボンディングワイヤで接合するため
のボンディング装置、キャピラリーおよびそれを用いた
ワイヤボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】集積回路のような半導体チップの電極部
と、リードフレームもしくは配線基板上のリード部との
ボンディングワイヤによる接合は、図４のようにして行
われている。まず図４（ａ）のように、キャピラリー２
の先端の小穴よりわずかに出ているボンディングワイヤ
１を加熱して、溶融状態のボール７を形成し、このボー
ル７を電極部８上のボンディングパッド１０に乗せて、
（ｂ）のようにキャピラリー２で圧着する。この電極部
８とボンディングワイヤ１の接合は、ボールボンディン
グあるいは第１ボンディングと呼ばれる。
と、リードフレームもしくは配線基板上のリード部との
ボンディングワイヤによる接合は、図４のようにして行
われている。まず図４（ａ）のように、キャピラリー２
の先端の小穴よりわずかに出ているボンディングワイヤ
１を加熱して、溶融状態のボール７を形成し、このボー
ル７を電極部８上のボンディングパッド１０に乗せて、
（ｂ）のようにキャピラリー２で圧着する。この電極部
８とボンディングワイヤ１の接合は、ボールボンディン
グあるいは第１ボンディングと呼ばれる。
【０００３】つぎに、（ｃ）のようにキャピラリー２を
上昇させた後、破線で示すようにボンディングワイヤ１
をクランパー４で把持させ、ループを形成しながらリー
ド部９の表面に移動させる。このときボンディングワイ
ヤ１は、テンショナー５を経てスプール６から巻き出さ
れる。そして、キャピラリー２をリード部９に押付け、
超音波を併用した熱圧着により接合する。このリード部
９とボンディングワイヤ１の接合はスティッチボンディ
ングあるいは第２ボンディングと呼ばれる。
上昇させた後、破線で示すようにボンディングワイヤ１
をクランパー４で把持させ、ループを形成しながらリー
ド部９の表面に移動させる。このときボンディングワイ
ヤ１は、テンショナー５を経てスプール６から巻き出さ
れる。そして、キャピラリー２をリード部９に押付け、
超音波を併用した熱圧着により接合する。このリード部
９とボンディングワイヤ１の接合はスティッチボンディ
ングあるいは第２ボンディングと呼ばれる。
【０００４】スティッチボンディング後、クランパー４
を開き、キャピラリー２を僅かに上方に移動させて先端
の小穴からボンディングワイヤ１が出た状態とする。つ
いでクランパー４を閉じ、さらにキャピラリー２を上昇
させると、（ｄ）のようにボンディングワイヤ１がリー
ド部９から切り離される。そして、（ａ）のようにキャ
ピラリー２の先端から出ているワイヤ１を溶融してボー
ル７を形成し、つぎのボールボンディングを行う。
を開き、キャピラリー２を僅かに上方に移動させて先端
の小穴からボンディングワイヤ１が出た状態とする。つ
いでクランパー４を閉じ、さらにキャピラリー２を上昇
させると、（ｄ）のようにボンディングワイヤ１がリー
ド部９から切り離される。そして、（ａ）のようにキャ
ピラリー２の先端から出ているワイヤ１を溶融してボー
ル７を形成し、つぎのボールボンディングを行う。
【０００５】ボンディングワイヤは、ほぼ１８〜５０μ
ｍ前後の直径を有する金などの金属裸線が用いられ、前
記のように、ボールボンディングとスティッチボンディ
ングの間には、一定のループを形成しているが、このル
ープがたるんで素子とショートを起こすことがある。特
に、最近ではＬＳＩ、超ＬＳＩのように集積回路が大規
模化、高密度化するとともに、チップ自体が小型化する
ことに伴い、多ピン接合となっている。すなわち、接合
スパンを長尺にしたり、接合部のピッチがより狭くなっ
ている。このような傾向は、ループのたるみや、狭いピ
ッチで隣接するワイヤ同士の接触が起こりやすい構造と
なり、ショートによる半導体装置の電気的不良を起こす
機会を多くしている。
ｍ前後の直径を有する金などの金属裸線が用いられ、前
記のように、ボールボンディングとスティッチボンディ
ングの間には、一定のループを形成しているが、このル
ープがたるんで素子とショートを起こすことがある。特
に、最近ではＬＳＩ、超ＬＳＩのように集積回路が大規
模化、高密度化するとともに、チップ自体が小型化する
ことに伴い、多ピン接合となっている。すなわち、接合
スパンを長尺にしたり、接合部のピッチがより狭くなっ
ている。このような傾向は、ループのたるみや、狭いピ
ッチで隣接するワイヤ同士の接触が起こりやすい構造と
なり、ショートによる半導体装置の電気的不良を起こす
機会を多くしている。
【０００６】このようなボンディングワイヤの接触によ
るショートを防ぐために、表面に絶縁樹脂被覆をした被
覆ボンディングワイヤ、たとえば絶縁性の高分子樹脂材
料で被覆されたものが提案されている。ところが、図４
のような従来一般に使用されているボンディング装置や
接合治具では、被覆ボンディングワイヤの十分信頼性の
ある接合が行えず、実用化に至っていないのが現状であ
る。
るショートを防ぐために、表面に絶縁樹脂被覆をした被
覆ボンディングワイヤ、たとえば絶縁性の高分子樹脂材
料で被覆されたものが提案されている。ところが、図４
のような従来一般に使用されているボンディング装置や
接合治具では、被覆ボンディングワイヤの十分信頼性の
ある接合が行えず、実用化に至っていないのが現状であ
る。
【０００７】被覆ボンディングワイヤの接合において
は、特にリード側の接合、スティッチボンディングに問
題があった。すなわち、超音波を併用した熱圧着では、
接合界面の被覆材を完全に除去することが困難なため、
接合不良や接合強度の低下といった問題が生じた。接合
強度が低いと、ボンディング後の搬送工程や樹脂封止
（モールディング）工程等において接合部が破断した
り、使用中の熱サイクルにより破断したりする危険性が
高くなる。ボンディングワイヤの接合する部分の被覆を
あらかじめ除去することにより、接合性の改善を図るこ
とも提案されているが、複雑な装置を必要とする上、十
分な生産性を確保するための高速ボンディングが困難で
ある。
は、特にリード側の接合、スティッチボンディングに問
題があった。すなわち、超音波を併用した熱圧着では、
接合界面の被覆材を完全に除去することが困難なため、
接合不良や接合強度の低下といった問題が生じた。接合
強度が低いと、ボンディング後の搬送工程や樹脂封止
（モールディング）工程等において接合部が破断した
り、使用中の熱サイクルにより破断したりする危険性が
高くなる。ボンディングワイヤの接合する部分の被覆を
あらかじめ除去することにより、接合性の改善を図るこ
とも提案されているが、複雑な装置を必要とする上、十
分な生産性を確保するための高速ボンディングが困難で
ある。
【０００８】本発明者等は、被覆ボンディングワイヤの
スティッチボンディングにおける接合不良や接合強度低
下の問題を解決するため、特願平３−６８６２６号によ
り、キャピラリーの押付け面を拡大することを提案して
いる。
スティッチボンディングにおける接合不良や接合強度低
下の問題を解決するため、特願平３−６８６２６号によ
り、キャピラリーの押付け面を拡大することを提案して
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】最近、ＬＳＩ、超ＬＳ
Ｉのように集積回路が大規模化、高密度化し、またチッ
プ自体が小型化するに伴い、非常に狭いピッチで多ピン
のボールボンディングおよびスティッチボンディングを
行う必要性が増大してきた。そのため、ボンディングヘ
ッド先端のキャピラリーを、隣接のボンディングワイヤ
や接合部に接触しないよう、小径化することが要求され
てきた。このような要求によりキャピラリーを小径化す
ると、キャピラリーの押付け面が縮小するため、図４
（ｃ）の破線に示すように、スティッチボンディングの
際にボンディングワイヤ１をリード部９に圧着する部分
の面積が狭くなる。したがって、特に被覆ボンディング
ワイヤを使用する場合には、接合不良や接合強度の不足
といった問題が生じやすくなる。上記特願平３−６８６
２６号で提案した技術は、キャピラリーの押付け面を拡
大するものであり、狭いピッチのボンディングには適用
が困難である。
Ｉのように集積回路が大規模化、高密度化し、またチッ
プ自体が小型化するに伴い、非常に狭いピッチで多ピン
のボールボンディングおよびスティッチボンディングを
行う必要性が増大してきた。そのため、ボンディングヘ
ッド先端のキャピラリーを、隣接のボンディングワイヤ
や接合部に接触しないよう、小径化することが要求され
てきた。このような要求によりキャピラリーを小径化す
ると、キャピラリーの押付け面が縮小するため、図４
（ｃ）の破線に示すように、スティッチボンディングの
際にボンディングワイヤ１をリード部９に圧着する部分
の面積が狭くなる。したがって、特に被覆ボンディング
ワイヤを使用する場合には、接合不良や接合強度の不足
といった問題が生じやすくなる。上記特願平３−６８６
２６号で提案した技術は、キャピラリーの押付け面を拡
大するものであり、狭いピッチのボンディングには適用
が困難である。
【００１０】本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩのような大規
模化、高密度化した集積回路を有する半導体チップの電
極部と、リードフレームあるいはプリント配線基板のリ
ード部とのボールボンディングおよびスティッチボンデ
ィングを行うに際して、狭いピッチの多ピン構造に適用
可能で、特に被覆ボンディングワイヤを使用したスティ
ッチボンディング時に生じやすい接合不良や接合強度の
問題を解消することのできるボンディング装置、および
それらを使用したボンディング方法を提供することを目
的とする。
模化、高密度化した集積回路を有する半導体チップの電
極部と、リードフレームあるいはプリント配線基板のリ
ード部とのボールボンディングおよびスティッチボンデ
ィングを行うに際して、狭いピッチの多ピン構造に適用
可能で、特に被覆ボンディングワイヤを使用したスティ
ッチボンディング時に生じやすい接合不良や接合強度の
問題を解消することのできるボンディング装置、および
それらを使用したボンディング方法を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明ボンディング装置は、半導体チップを搭載した
リードフレームもしくはプリント配線基板を搬送する搬
送ラインの上方に配備された第１ボンディングヘッドお
よび第２ボンディングヘッドと、第１ボンディングヘッ
ドに取付けられた第１キャピラリーおよび第２ボンディ
ングヘッドに取付けられた第２キャピラリーとからな
り、該２台のキャピラリーは押付け面の形状が細長く、
かつ長径の方向が互いに直交していることを特徴とす
る。また、前記キャピラリーが、押付け面の形状が細長
く、押付け面外径の長径と短径の比が１．２以上４以下
であり、かつ該長径と押付け面内径の差の１／２がワイ
ヤ直径の２．４倍以上４．１倍以下であることを特徴と
する。さらに本発明のボンディング方法は、半導体チッ
プを搭載したリードフレームもしくはプリント配線基板
を搬送して、該半導体チップの電極部と該リードフレー
ムもしくはプリント基板上のリード部とをボール−ステ
ィッチボンディングにより接合する方法において、前記
搬送ラインの上方に第１ボンディングヘッドおよび第２
ボンディングヘッドを配備し、第１ボンディングヘッド
には、押付け面の形状が細長い第１キャピラリーを長径
方向をｘ方向にして取付け、第２ボンディングヘッドに
は、押付け面の形状が細長い第２キャピラリーを長径方
向をx 方向と直交するｙ方向にして取付け、ワイヤルー
プの方向がｘ±４５°方向以内の箇所は第１ボンディン
グヘッドを使用し、ワイヤループの方向がｙ±４５°方
向以内の箇所は第２ボンディングヘッドを使用して、ボ
ンディングを行うことを特徴とする。
の本発明ボンディング装置は、半導体チップを搭載した
リードフレームもしくはプリント配線基板を搬送する搬
送ラインの上方に配備された第１ボンディングヘッドお
よび第２ボンディングヘッドと、第１ボンディングヘッ
ドに取付けられた第１キャピラリーおよび第２ボンディ
ングヘッドに取付けられた第２キャピラリーとからな
り、該２台のキャピラリーは押付け面の形状が細長く、
かつ長径の方向が互いに直交していることを特徴とす
る。また、前記キャピラリーが、押付け面の形状が細長
く、押付け面外径の長径と短径の比が１．２以上４以下
であり、かつ該長径と押付け面内径の差の１／２がワイ
ヤ直径の２．４倍以上４．１倍以下であることを特徴と
する。さらに本発明のボンディング方法は、半導体チッ
プを搭載したリードフレームもしくはプリント配線基板
を搬送して、該半導体チップの電極部と該リードフレー
ムもしくはプリント基板上のリード部とをボール−ステ
ィッチボンディングにより接合する方法において、前記
搬送ラインの上方に第１ボンディングヘッドおよび第２
ボンディングヘッドを配備し、第１ボンディングヘッド
には、押付け面の形状が細長い第１キャピラリーを長径
方向をｘ方向にして取付け、第２ボンディングヘッドに
は、押付け面の形状が細長い第２キャピラリーを長径方
向をx 方向と直交するｙ方向にして取付け、ワイヤルー
プの方向がｘ±４５°方向以内の箇所は第１ボンディン
グヘッドを使用し、ワイヤループの方向がｙ±４５°方
向以内の箇所は第２ボンディングヘッドを使用して、ボ
ンディングを行うことを特徴とする。
【００１２】
【作用】本発明のボンディング装置を図面に示す例によ
り説明する。図１に示すように、第１ボンディングヘッ
ド１１および第２ボンディングヘッド２１が、搬送ライ
ン３１の上方に配備され、第１ボンディングヘッド１１
の先端には第１キャピラリー１２が取付けられ、第２ボ
ンディングヘッド２１の先端には第２キャピラリー２２
が取付けられている。そして第１キャピラリー１２およ
び第２キャピラリー２２は、図２（ａ）の断面図および
図２（ｂ）の底面図に示すように、押付け面３が長径Ｔ
ｂおよび短径Ｔａ（Ｔａ＜Ｔｂ）を有する細長い形状を
している。
り説明する。図１に示すように、第１ボンディングヘッ
ド１１および第２ボンディングヘッド２１が、搬送ライ
ン３１の上方に配備され、第１ボンディングヘッド１１
の先端には第１キャピラリー１２が取付けられ、第２ボ
ンディングヘッド２１の先端には第２キャピラリー２２
が取付けられている。そして第１キャピラリー１２およ
び第２キャピラリー２２は、図２（ａ）の断面図および
図２（ｂ）の底面図に示すように、押付け面３が長径Ｔ
ｂおよび短径Ｔａ（Ｔａ＜Ｔｂ）を有する細長い形状を
している。
【００１３】搬送ライン３１には、半導体チップ３２を
搭載したリードフレーム３３がセットされており、リー
ドフレーム３３は、搬送装置３０によりｘｙ方向に移動
可能である。半導体チップ３２には電極部８が、リード
フレーム３３にはリード部９がそれぞれ設けられてい
る。なお図示したリードフレーム３３に替えて、リード
部が設けられたプリント配線基板（図示せず）をセット
した場合も本発明の対象となる。
搭載したリードフレーム３３がセットされており、リー
ドフレーム３３は、搬送装置３０によりｘｙ方向に移動
可能である。半導体チップ３２には電極部８が、リード
フレーム３３にはリード部９がそれぞれ設けられてい
る。なお図示したリードフレーム３３に替えて、リード
部が設けられたプリント配線基板（図示せず）をセット
した場合も本発明の対象となる。
【００１４】第１ボンディングヘッド１１は、第１キャ
ピラリー１２、第１保持具１３、第１クランパー１４、
第１テンショナー１５、第１スプール１６、第１電極ト
ーチ１７および第１画像認識装置１８から構成され、第
２ボンディングヘッド２１は、第２キャピラリー２２、
第２保持具２３、第２クランパー２４、第２テンショナ
ー２５、第２スプール２６、第２電極トーチ２７および
第２画像認識装置２８から構成されている。そして、第
１ボンディングヘッド１１の各部、第２ボンディングヘ
ッドの各部および搬送装置３０の作動は、制御装置２０
によって制御される。
ピラリー１２、第１保持具１３、第１クランパー１４、
第１テンショナー１５、第１スプール１６、第１電極ト
ーチ１７および第１画像認識装置１８から構成され、第
２ボンディングヘッド２１は、第２キャピラリー２２、
第２保持具２３、第２クランパー２４、第２テンショナ
ー２５、第２スプール２６、第２電極トーチ２７および
第２画像認識装置２８から構成されている。そして、第
１ボンディングヘッド１１の各部、第２ボンディングヘ
ッドの各部および搬送装置３０の作動は、制御装置２０
によって制御される。
【００１５】第１キャピラリー１２および第２キャピラ
リー２２は、貫通する小穴にボンディングワイヤ１を通
し、図４のキャピラリー２のように先端からでたボンデ
ィングワイヤ１を、電極部８およびリード部９に圧着す
る。第１保持具１３および第２保持具２３は、第１キャ
ピラリー１２および第２キャピラリー２２を保持し、上
下および左右（ｘｙ方向）に移動させる。第１クランパ
ー１４および第２クランパー２４は、第１保持具１３お
よび第２保持具２３の動作と連動してボンディングワイ
ヤ１を把持しあるいは開放する。第１テンショナー１５
および第２テンショナー２５は、第１スプール１６およ
び第２スプール２６から巻き出されたボンディングワイ
ヤ１に、第１クランパー１４および第２クランパー２４
との間で張力を与え真直にする。第１電極トーチ１７お
よび第２電極トーチ２７は、第１キャピラリー１２およ
び第２キャピラリー２２の先端からでたボンディングワ
イヤ１を溶融してボール７を形成する。第１画像認識装
置１８および第２画像認識装置２８は、リードフレーム
３３上のボンディング位置を認識する。
リー２２は、貫通する小穴にボンディングワイヤ１を通
し、図４のキャピラリー２のように先端からでたボンデ
ィングワイヤ１を、電極部８およびリード部９に圧着す
る。第１保持具１３および第２保持具２３は、第１キャ
ピラリー１２および第２キャピラリー２２を保持し、上
下および左右（ｘｙ方向）に移動させる。第１クランパ
ー１４および第２クランパー２４は、第１保持具１３お
よび第２保持具２３の動作と連動してボンディングワイ
ヤ１を把持しあるいは開放する。第１テンショナー１５
および第２テンショナー２５は、第１スプール１６およ
び第２スプール２６から巻き出されたボンディングワイ
ヤ１に、第１クランパー１４および第２クランパー２４
との間で張力を与え真直にする。第１電極トーチ１７お
よび第２電極トーチ２７は、第１キャピラリー１２およ
び第２キャピラリー２２の先端からでたボンディングワ
イヤ１を溶融してボール７を形成する。第１画像認識装
置１８および第２画像認識装置２８は、リードフレーム
３３上のボンディング位置を認識する。
【００１６】図１における第１ボンディングヘッド１１
は、ボンディングワイヤ１を半導体チップ３２の電極部
８にボールボンディングする前の状態にあり、図４
（ａ）の工程を示している。すなわち、制御装置２０の
指令により搬送装置３０を作動させ、リードフレーム３
３を搬送ライン３１上ｘ方向に移動して、ボンディング
部分を第１ボンディング領域１９に搬送する。第１画像
認識装置１８によりボールボンディングを行うべき所定
の電極部８の位置を認識して、第１保持具１３をｘｙ方
向に操作し、第１キャピラリー１２を該電極部８の真上
に位置決めし、第１キャピラリー１２の先端の小穴から
出ているボンディングワイヤ１を、第１電極トーチ１７
により加熱して溶融状態のボール７を形成し、第１電極
トーチ１７が退避させところである。
は、ボンディングワイヤ１を半導体チップ３２の電極部
８にボールボンディングする前の状態にあり、図４
（ａ）の工程を示している。すなわち、制御装置２０の
指令により搬送装置３０を作動させ、リードフレーム３
３を搬送ライン３１上ｘ方向に移動して、ボンディング
部分を第１ボンディング領域１９に搬送する。第１画像
認識装置１８によりボールボンディングを行うべき所定
の電極部８の位置を認識して、第１保持具１３をｘｙ方
向に操作し、第１キャピラリー１２を該電極部８の真上
に位置決めし、第１キャピラリー１２の先端の小穴から
出ているボンディングワイヤ１を、第１電極トーチ１７
により加熱して溶融状態のボール７を形成し、第１電極
トーチ１７が退避させところである。
【００１７】つぎに、図４（ｂ）のボールボンディング
工程に移る。すなわち図１において、第１保持具１３を
下降させ、第１キャピラリー１２でボンディングワイヤ
１のボール７を半導体チップ３２の電極部８に圧着す
る。このとき、第１保持具１３の下降と連動して第１ク
ランパー１４が閉じ、ボンディングワイヤ１を把持す
る。ついで、図４（ｃ）のスティッチボンディング工程
に移る。すなわち図１において、第１クランパー１４を
開き、第１キャピラリー１２を上昇させた後、第１クラ
ンパー１４を閉じてボンディングワイヤ１を把持すると
ともに第１保持具１３をｘｙ操作し、ボンディングワイ
ヤ１のループを形成して、第１画像認識装置１８で認識
した所定のリード部９の真上に第１キャピラリー１２を
位置させ、先端から出ているボンディングワイヤ１をリ
ード部９に押付け、超音波を併用した熱圧着によりステ
ィッチボンディングを行う。その後、第１クランパー１
４を開き、第１キャピラリー１２を僅かに上方に移動さ
せて先端の小穴からボンディングワイヤ１が出た状態と
し、第１クランパー１４を閉じ、さらに第１キャピラリ
ー１２を上昇させて、ボンディングワイヤ１をリード部
９から切り離す。そして、つぎのボールボンディング位
置にキャピラリーを移動する。
工程に移る。すなわち図１において、第１保持具１３を
下降させ、第１キャピラリー１２でボンディングワイヤ
１のボール７を半導体チップ３２の電極部８に圧着す
る。このとき、第１保持具１３の下降と連動して第１ク
ランパー１４が閉じ、ボンディングワイヤ１を把持す
る。ついで、図４（ｃ）のスティッチボンディング工程
に移る。すなわち図１において、第１クランパー１４を
開き、第１キャピラリー１２を上昇させた後、第１クラ
ンパー１４を閉じてボンディングワイヤ１を把持すると
ともに第１保持具１３をｘｙ操作し、ボンディングワイ
ヤ１のループを形成して、第１画像認識装置１８で認識
した所定のリード部９の真上に第１キャピラリー１２を
位置させ、先端から出ているボンディングワイヤ１をリ
ード部９に押付け、超音波を併用した熱圧着によりステ
ィッチボンディングを行う。その後、第１クランパー１
４を開き、第１キャピラリー１２を僅かに上方に移動さ
せて先端の小穴からボンディングワイヤ１が出た状態と
し、第１クランパー１４を閉じ、さらに第１キャピラリ
ー１２を上昇させて、ボンディングワイヤ１をリード部
９から切り離す。そして、つぎのボールボンディング位
置にキャピラリーを移動する。
【００１８】本発明装置において、第１キャピラリー１
２および第２キャピラリー２２は、図２に示すように、
先端の押付け面３が長径Ｔｂおよび短径Ｔｂを有する細
長い形状をしている。そして、例えば第１キャピラリー
１２は長径方向をｘ方向とし、第２キャピラリー２２の
長径方向をｙ方向とするように、両キャピラリー１２お
よび２２は長径の方向が互いに直交するように設けてい
る。
２および第２キャピラリー２２は、図２に示すように、
先端の押付け面３が長径Ｔｂおよび短径Ｔｂを有する細
長い形状をしている。そして、例えば第１キャピラリー
１２は長径方向をｘ方向とし、第２キャピラリー２２の
長径方向をｙ方向とするように、両キャピラリー１２お
よび２２は長径の方向が互いに直交するように設けてい
る。
【００１９】一般に半導体装置は、チップ上の電極部と
リード部を接続するボンディングワイヤが、ｘ方向、ｙ
方向およびその間の方向と、種々の方向にループを形成
している。たとえば図３のように、リードフレーム３３
に搭載した半導体チップ３２を四方から囲むように、リ
ード部９が伸びてきており、チップ上の電極部（図示せ
ず）と、リード部９との間をボンディングワイヤ１で接
続している。なお図３において、チップ３２は４本のダ
イパッドリード３５で支持されたダイパッド３４に搭載
されている。また、リードフレーム３３上で半導体装置
が製造された後は、ダム３６の部分で切り離される。
リード部を接続するボンディングワイヤが、ｘ方向、ｙ
方向およびその間の方向と、種々の方向にループを形成
している。たとえば図３のように、リードフレーム３３
に搭載した半導体チップ３２を四方から囲むように、リ
ード部９が伸びてきており、チップ上の電極部（図示せ
ず）と、リード部９との間をボンディングワイヤ１で接
続している。なお図３において、チップ３２は４本のダ
イパッドリード３５で支持されたダイパッド３４に搭載
されている。また、リードフレーム３３上で半導体装置
が製造された後は、ダム３６の部分で切り離される。
【００２０】本発明装置により、このような半導体装置
を製造するとき、まずボンディングワイヤがｘ方向およ
びｘ方向に近い方向にループを形成するボンディング
を、上記のようにして第１ボンディングヘッド１１で行
い、つぎにリードフレーム３３を図１に示す第２ボンデ
ィング領域２９に搬送し、第２ボンディングヘッド２１
により、上記第１ボンディングヘッド１１の場合と同様
にして、ｙ方向およびｙ方向に近い方向にループを形成
するボンディングを行う。
を製造するとき、まずボンディングワイヤがｘ方向およ
びｘ方向に近い方向にループを形成するボンディング
を、上記のようにして第１ボンディングヘッド１１で行
い、つぎにリードフレーム３３を図１に示す第２ボンデ
ィング領域２９に搬送し、第２ボンディングヘッド２１
により、上記第１ボンディングヘッド１１の場合と同様
にして、ｙ方向およびｙ方向に近い方向にループを形成
するボンディングを行う。
【００２１】したがって本発明装置によれば、狭いピッ
チの多ピン構造をしたリードフレームやプリント配線基
板においても、キャピラリーの短径方向を隣接のボンデ
ィングワイヤや接合部に向けることで、これらに接触す
ることなく、ボールボンディングおよびスティッチボン
ディングを行うことができるとともに、スティッチボン
ディングに際して、図２に示すように、第１キャピラリ
ー１２および第２キャピラリー２２の長径方向にボンデ
ィングワイヤ１のループを形成することで、必要な接合
面積を確保することができるので、強い圧着力を要する
被覆ボンディングワイヤを使用する場合でも、接合不良
や接合強度の不足といった問題が解決される。
チの多ピン構造をしたリードフレームやプリント配線基
板においても、キャピラリーの短径方向を隣接のボンデ
ィングワイヤや接合部に向けることで、これらに接触す
ることなく、ボールボンディングおよびスティッチボン
ディングを行うことができるとともに、スティッチボン
ディングに際して、図２に示すように、第１キャピラリ
ー１２および第２キャピラリー２２の長径方向にボンデ
ィングワイヤ１のループを形成することで、必要な接合
面積を確保することができるので、強い圧着力を要する
被覆ボンディングワイヤを使用する場合でも、接合不良
や接合強度の不足といった問題が解決される。
【００２２】つぎに本発明に用いるキャピラリーは、先
端の押付け面の長径Ｔｂ、短径Ｔａ、内径ＣＤ、および
適用するボンディングワイヤの直径ｄの関係が（１）式
および（２）式を満足するようにしたものである。 １．２≦Ｔｂ／Ｔａ≦４ （１） ２．４ｄ≦１／２・（Ｔｂ−ＣＤ）≦４．１ｄ （２） （１）式において、Ｔｂ／Ｔａが１．２より小さいと、
狭ピッチ対応のための効果が少なく、４を超えると、荷
重および超音波を印加したときの接合が一定でなく、ま
た、キャピラリーが損傷しやすく耐久性に問題が生じ
る。（２）式において、１／２・（Ｔｂ−ＣＤ）が２．
４ｄより小さいときは押付け面が小さくて接合改善の効
果が少なく、４．１ｄを超えると押付け面増大の効果が
飽和する。
端の押付け面の長径Ｔｂ、短径Ｔａ、内径ＣＤ、および
適用するボンディングワイヤの直径ｄの関係が（１）式
および（２）式を満足するようにしたものである。 １．２≦Ｔｂ／Ｔａ≦４ （１） ２．４ｄ≦１／２・（Ｔｂ−ＣＤ）≦４．１ｄ （２） （１）式において、Ｔｂ／Ｔａが１．２より小さいと、
狭ピッチ対応のための効果が少なく、４を超えると、荷
重および超音波を印加したときの接合が一定でなく、ま
た、キャピラリーが損傷しやすく耐久性に問題が生じ
る。（２）式において、１／２・（Ｔｂ−ＣＤ）が２．
４ｄより小さいときは押付け面が小さくて接合改善の効
果が少なく、４．１ｄを超えると押付け面増大の効果が
飽和する。
【００２３】本発明方法は、第１キャピラリーは押付け
面の長径方向をｘ方向にして取付け、第２キャピラリー
は押付け面の長径方向をｘ方向と直交するｙ方向にして
取付け、ワイヤループの方向がｘ±４５°方向以内の箇
所は第１ボンディングヘッドを使用し、ワイヤループの
方向がｙ±４５°方向以内の箇所は第２ボンディングヘ
ッドを使用してボンディングを行う。このｘ方向および
ｙ方向は、リードフレームもしくはプリント配線基板の
搬送方向と無関係に定めることができる。すなわち、ボ
ンディングを行うべきリードフレームもしくはプリント
配線基板の設計されたワイヤループの方向に応じて、最
も頻度の高い方向をｘ方向あるいはｙ方向にする。
面の長径方向をｘ方向にして取付け、第２キャピラリー
は押付け面の長径方向をｘ方向と直交するｙ方向にして
取付け、ワイヤループの方向がｘ±４５°方向以内の箇
所は第１ボンディングヘッドを使用し、ワイヤループの
方向がｙ±４５°方向以内の箇所は第２ボンディングヘ
ッドを使用してボンディングを行う。このｘ方向および
ｙ方向は、リードフレームもしくはプリント配線基板の
搬送方向と無関係に定めることができる。すなわち、ボ
ンディングを行うべきリードフレームもしくはプリント
配線基板の設計されたワイヤループの方向に応じて、最
も頻度の高い方向をｘ方向あるいはｙ方向にする。
【００２４】このような本発明法により、各種リードフ
レームもしくはプリント配線基板の全ての方向のボンデ
ィングワイヤに対するスティッチボンディングを、必要
な接合面積をもって行うことができる。
レームもしくはプリント配線基板の全ての方向のボンデ
ィングワイヤに対するスティッチボンディングを、必要
な接合面積をもって行うことができる。
【００２５】
【実施例】図１に示すようなボンディング装置におい
て、第１キャピラリー１２および第２キャピラリー２２
の押付け面の長径Ｔｂを２５０μｍ、短径Ｔａを１６０
μｍとした。この本発明装置により、直径３０μｍの金
線に厚さ５０μｍの絶縁性高分子樹脂を被覆した被覆を
使用し、半導体チップの電極部８のピッチおよびリード
フレームのリード部９のピッチがいずれも１２０μｍの
部分のボールボンディングおよびスティッチボンディン
グを行った。その結果、種々の方向からなるワイヤルー
プのいずれに対しても、キャピラリーが隣接ワイヤおよ
び接合部に接触することなくボンディングを行うことが
でき、接合不良なく、接合強度の不足もない良好な接合
部が得られた。
て、第１キャピラリー１２および第２キャピラリー２２
の押付け面の長径Ｔｂを２５０μｍ、短径Ｔａを１６０
μｍとした。この本発明装置により、直径３０μｍの金
線に厚さ５０μｍの絶縁性高分子樹脂を被覆した被覆を
使用し、半導体チップの電極部８のピッチおよびリード
フレームのリード部９のピッチがいずれも１２０μｍの
部分のボールボンディングおよびスティッチボンディン
グを行った。その結果、種々の方向からなるワイヤルー
プのいずれに対しても、キャピラリーが隣接ワイヤおよ
び接合部に接触することなくボンディングを行うことが
でき、接合不良なく、接合強度の不足もない良好な接合
部が得られた。
【００２６】これに対して、押付け面が直径２５０μｍ
の円形をなすキャピラリーで、同様の部分を対象に、同
様の条件でボンディングを行ったところ、隣接ワイヤお
よび接合部にキャピラリーが接触して、正常なボンディ
ングを行うことができなかった。また、押付け面が直径
１６０μｍの円形のキャピラリーで同様のボンディング
を行ったところ、接触することなくボンディングできた
が、特にスティッチボンディング部に被覆材が残存し、
接合部の剥離および接合強度不足が生じた。
の円形をなすキャピラリーで、同様の部分を対象に、同
様の条件でボンディングを行ったところ、隣接ワイヤお
よび接合部にキャピラリーが接触して、正常なボンディ
ングを行うことができなかった。また、押付け面が直径
１６０μｍの円形のキャピラリーで同様のボンディング
を行ったところ、接触することなくボンディングできた
が、特にスティッチボンディング部に被覆材が残存し、
接合部の剥離および接合強度不足が生じた。
【００２７】
【発明の効果】本発明のワイヤボンディング装置は、ボ
ンディングヘッドの先端に取付けたキャピラリーの押付
け面の形状を細長くしているので、ＬＳＩ、超ＬＳＩの
ような大規模化、高密度化した集積回路を有する半導体
チップの電極部と、リードフレームあるいはプリント配
線基板のリード部とをボンディングするに際して、キャ
ピラリーの短径方向を隣接のボンディングワイヤや接合
部に向けることで、これらに接触することなく、ボール
ボンディングおよびスティッチボンディングを行うこと
ができるとともに、スティッチボンディングに際して
は、キャピラリーの長径方向にボンディングワイヤ１の
ループを形成することで、必要な接合面積を確保するこ
とができるので、強い圧着力を要する被覆ボンディング
ワイヤを使用する場合でも、接合不良や接合強度の不足
といった問題が解決される。
ンディングヘッドの先端に取付けたキャピラリーの押付
け面の形状を細長くしているので、ＬＳＩ、超ＬＳＩの
ような大規模化、高密度化した集積回路を有する半導体
チップの電極部と、リードフレームあるいはプリント配
線基板のリード部とをボンディングするに際して、キャ
ピラリーの短径方向を隣接のボンディングワイヤや接合
部に向けることで、これらに接触することなく、ボール
ボンディングおよびスティッチボンディングを行うこと
ができるとともに、スティッチボンディングに際して
は、キャピラリーの長径方向にボンディングワイヤ１の
ループを形成することで、必要な接合面積を確保するこ
とができるので、強い圧着力を要する被覆ボンディング
ワイヤを使用する場合でも、接合不良や接合強度の不足
といった問題が解決される。
【００２８】そして、このようなボンディングヘッドを
２台有し、各ボンディングヘッドに取付けたキャピラリ
ーの押付け面の長径方向に互いに直交させているので、
ボンディングワイヤのループが種々の方向に形成された
高密度の半導体装置の製造に適用でき、信頼性の高い半
導体装置を得ることができる。また本発明に用いるキャ
ピラリーは、適用するリードフレームもしくはプリント
配線基板およびボンディングワイヤに合わせた適正な形
状寸法に形成されているので、本発明のワイヤボンディ
ング装置に適用して、信頼性の高い半導体装置を製造す
ることができる。さらに本発明法によれば、このような
ワイヤボンディング装置を使用して信頼性の高い半導体
装置を製造することができる。
２台有し、各ボンディングヘッドに取付けたキャピラリ
ーの押付け面の長径方向に互いに直交させているので、
ボンディングワイヤのループが種々の方向に形成された
高密度の半導体装置の製造に適用でき、信頼性の高い半
導体装置を得ることができる。また本発明に用いるキャ
ピラリーは、適用するリードフレームもしくはプリント
配線基板およびボンディングワイヤに合わせた適正な形
状寸法に形成されているので、本発明のワイヤボンディ
ング装置に適用して、信頼性の高い半導体装置を製造す
ることができる。さらに本発明法によれば、このような
ワイヤボンディング装置を使用して信頼性の高い半導体
装置を製造することができる。
【図１】本発明ワイヤボンディング装置の例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】（ａ）は本発明キャピラリーの例を示す断面図
であり、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
であり、（ｂ）は（ａ）の底面図である。
【図３】半導体チップをリードフレームの接合例を示す
平面図である。
平面図である。
【図４】ボンディング工程の説明図である。
１：ボンディングワイヤ
２：キャピラリー
３：押付け面
４：クランパーガイド部
５：テンショナー
６：スプール
７：ボール
８：電極部
９：リード部
１０：ボンディングパッド
１１：第１ボンディングヘッド
１２：第１キャピラリー
１３：第１保持具
１４：第１クランパー
１５：第１テンショナー
１６：第１スプール
１７：第１電極トーチ
１８：第１画像認識装置
１９：第１ボンディング領域
２０：制御装置
２１：第２ボンディングヘッド
２２：第２キャピラリー
２３：第２保持具
２４：第２クランパー
２５：第２テンショナー
２６：第２スプール
２７：第２電極トーチ
２８：第２画像認識装置
２９：第２ボンディング領域
３０：搬送装置
３１：搬送ライン
３２：半導体チップ
３３：リードフレーム
３４：ダイパッド
３５：ダイパッドリード
３６：ダム
Ｔａ：キャピラリー押付け面外径の長径
Ｔｂ：キャピラリー押付け面外径の短径
ＣＤ：キャピラリー押付け面の内径
ｄ：適用するボンディングワイヤの直径
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−5648（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−156828（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−6893（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−81240（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−152541（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−52441（ＪＰ，Ｕ)
実開 平５−1232（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/60
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体チップを搭載したリードフレーム
もしくはプリント配線基板を搬送する搬送ラインの上方
に配備された第１ボンディングヘッドおよび第２ボンデ
ィングヘッドと、第１ボンディングヘッドに取付けられ
た第１キャピラリーおよび第２ボンディングヘッドに取
付けられた第２キャピラリーとからなり、該２台のキャ
ピラリーは押付け面の形状が細長く、かつ長径の方向が
互いに直交していることを特徴とするワイヤボンディン
グ装置。 - 【請求項２】 前記キャピラリーが、押付け面の形状が
細長く、押付け面外径の長径と短径の比が１．２以上４
以下であり、かつ該長径と押付け面内径の差の１／２が
ワイヤ直径の２．４倍以上４．１倍以下であることを特
徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。 - 【請求項３】 半導体チップを搭載したリードフレーム
もしくはプリント配線基板を搬送して、該半導体チップ
の電極部と該リードフレームもしくはプリント基板上の
リード部とをボール−スティッチボンディングにより接
合する方法において、前記搬送ラインの上方に第１ボン
ディングヘッドおよび第２ボンディングヘッドを配備
し、第１ボンディングヘッドには、押付け面の形状が細
長い第１キャピラリーを長径方向をｘ方向にして取付
け、第２ボンディングヘッドには、押付け面の形状が細
長い第２キャピラリーを長径方向をｘ方向と直交するｙ
方向にして取付け、ワイヤループの方向がｘ±４５°方
向以内の箇所は第１ボンディングヘッドを使用し、ワイ
ヤループの方向がｙ±４５°方向以内の箇所は第２ボン
ディングヘッドを使用して、ボンディングを行うことを
特徴とするワイヤボンディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06106794A JP3405585B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ワイヤボンディング装置およびそれを用いたワイヤボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06106794A JP3405585B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ワイヤボンディング装置およびそれを用いたワイヤボンディング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273141A JPH07273141A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3405585B2 true JP3405585B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=13160441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06106794A Expired - Fee Related JP3405585B2 (ja) | 1994-03-30 | 1994-03-30 | ワイヤボンディング装置およびそれを用いたワイヤボンディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405585B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3407275B2 (ja) * | 1998-10-28 | 2003-05-19 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | バンプ及びその形成方法 |
-
1994
- 1994-03-30 JP JP06106794A patent/JP3405585B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07273141A (ja) | 1995-10-20 |
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