JP3522123B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、キャピラリに挿通
されたワイヤをキャピラリで第１ボンド点と第２ボンド
点の間を接続するワイヤボンディング方法に係り、特に
第１ボンド点と第２ボンド点との段差が小さく、かつ配
線距離の短いデバイスにおいて、低ワイヤループ、短ワ
イヤループを形成するのに好適なワイヤボンディング方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立工程には、図４に示す
ように、リードフレーム１にマウントされた半導体チッ
プ２上のパッド２ａ（第１ボンド点）とリードフレーム
１上のリード１ａ（第２ボンド点）との間をワイヤ３に
より接続する工程がある。この場合におけるワイヤ３の
ループ形状として、図４（ａ）に示す三角ループと、図
４（ｂ）に示す台形ループとがある。なお、この種のワ
イヤループ形成方法として、例えば特開平４−３１８９
４３号公報、特公平１−２６５３１号公報、特公平５−
６０６５７号公報、特公平６−１０１４９０号公報が挙
げられる。
【０００３】図４（ａ）に示す三角ループは、図５
（ａ）及び図６に示す工程により形成される。図６
（ａ）に示すように、ワイヤ３をクランプするクランパ
（図示せず）は開状態で、キャピラリ４が下降して第１
ボンド点Ａにワイヤ先端に形成されたボールをボンディ
ングした後、キャピラリ４はＢ点まで上昇してワイヤ３
を繰り出す。次に図６（ｂ）に示すように、キャピラリ
４を第２ボンド点Ｇと反対方向にＣ点まで水平移動させ
る。一般に、キャピラリ４を第２ボンド点Ｇと反対方向
に移動させるループ形成動作のことをリバース動作とい
う。これにより、ワイヤ３は、Ａ点からＣ点まで傾斜し
た形状となり、ワイヤ３の部分に癖３ａが付く。このＡ
点からＣ点までの工程で繰り出されたワイヤ３は、図４
（ａ）に示すネック高さ部３１となる。
【０００４】次に図６（ｃ）に示すように、キャピラリ
４はＦ点まで上昇してワイヤ３を繰り出す。その後、ク
ランパ（図示せず）が閉じる。クランパが閉じると、以
後キャピラリ４が移動してもワイヤ３の繰り出しは行わ
れない。次に図５（ａ）及び図６（ｄ）に示すように、
キャピラリ４は円弧運動又は円弧運動後に下降して第２
ボンド点Ｇに位置し、第２ボンド点Ｇにワイヤ３をボン
ディングする。
【０００５】図４（ｂ）に示す台形ループは、図５
（ｂ）及び図７に示す工程により形成される。図７
（ａ）に示すように、ワイヤ３をクランプするクランパ
（図示せず）は開状態で、キャピラリ４が下降して第１
ボンド点Ａにワイヤ先端に形成されたボールをボンディ
ングした後、キャピラリ４はＢ点まで上昇してワイヤ３
を繰り出す。次に図７（ｂ）に示すように、キャピラリ
４を第２ボンド点Ｇと反対方向にＣ点まで水平移動させ
る。これにより、ワイヤ３は、Ａ点からＣ点まで傾斜し
た形状となり、ワイヤ３の部分に癖３ａが付く。このＡ
点からＣ点までの工程で繰り出されたワイヤ３は、図４
（ｂ）に示すネック高さ部３１となる。
【０００６】次に図７（ｃ）に示すように、キャピラリ
４はＤ点まで上昇してワイヤ３を繰り出す。その後、図
７（ｄ）に示すように、キャピラリ４は再び第２ボンド
点Ｇと反対方向にＥ点まで水平移動、即ちリバース動作
を行う。これにより、ワイヤ３は、Ｃ点からＥ点まで傾
斜した形状となり、ワイヤ３の部分に癖３ｂが付く。こ
のＣ点からＥ点まで繰り出されたワイヤ３は、図４
（ｂ）に示す台形部長さ部分３２となる。
【０００７】次に図７（ｅ）に示すように、キャピラリ
４はＦ点まで上昇して図４（ｂ）に示す傾斜部３３分だ
けワイヤ３を繰り出す。その後、クランパ（図示せず）
が閉じる。クランパが閉じると、以後キャピラリ４が移
動してもワイヤ３の繰り出しは行われない。次に図５
（ｂ）及び図７（ｆ）に示すように、キャピラリ４は円
弧運動又は円弧運動後に下降して第２ボンド点Ｇに位置
し、第２ボンド点Ｇにワイヤ３をボンディングする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図５（ａ）及び図６に
示す三角ループ形成工程は、図５（ｂ）及び図７に示す
台形ループ形成工程より単純な工程で形成でき、ループ
形成が短時間に行えるという特徴を有する。しかし、第
１ボンド点Ａと第２ボンド点Ｇとの段差が大きい場合、
或いは第１ボンド点Ａと半導体チップ２の端部とが離れ
ている場合には、図４（ａ）に示す三角ループのワイヤ
ループ形状では、ワイヤ３が半導体チップ２に接触して
しまう。このような場合には、図４（ｂ）に示す台形ル
ープのワイヤループ形状にして、ワイヤ３と半導体チッ
プ２との接触を防止している。
【０００９】このように、三角ループと台形ループとを
状況によって使い分けている。しかし、第１ボンド点Ａ
と第２ボンド点Ｇとの段差が小さく（例えば１００μｍ
以下）、かつ配線距離の短い（例えば１ｍｍ以下）のデ
バイスにおいて、低ワイヤループ形状及び短ワイヤルー
プ形状の三角ループ形成工程及び台形ループ形成工程を
行う場合、以下のような不都合が生じる。図６（ｂ）及
び図７（ｂ）に示すように、リバース動作時のリバース
量が十分であり、ワイヤ３に癖３ａが強く付けられる場
合には、図６（ｄ）及び図７（ｆ）のように正確な三角
ループ及び台形ループが形成される。しかし、低ワイヤ
ループ形状を目的とする場合には、ネック高さ部３１の
高さを低く抑えなければならないため、リバース量を大
きくすることができない。
【００１０】ネック高さ部３１の高さを低く抑えた場合
の三角ループ形成工程のワイヤ形状を図８に、台形ルー
プ形成工程のワイヤ形状を図９に示す。この場合には、
図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示すように、図６（ｃ）及
び図７（ｃ）に示す癖３ａを十分に付けることができず
に、たわみ部３ｃが形成されてしまう。その結果、図８
（ｄ）及び図９（ｆ）のように不正確で全体的にワイヤ
ループ高さが高く膨らんだ形状の三角ループ及び台形ル
ープが形成されてしまうという問題があった。また元々
のワイヤの曲がりやワイヤループ形状動作中にワイヤに
曲がりが発生した時に、それを除去する方法が無く、そ
のためにボンディング後のワイヤループ曲がりや膨らみ
が発生してしまう問題もあった。
【００１１】本発明の課題は、第１ボンド点と第２ボン
ド点との段差が小さく、かつ配線距離の短いデバイスに
おいて、安定したワイヤループ形状及び形状保持力が高
く、正確な低ワイヤループ、短ワイヤループのワイヤル
ープ形状を形成することができるワイヤボンディング方
法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の手段は、キャピラリに挿通されたワイヤをキャ
ピラリで第１ボンド点と第２ボンド点の間を接続するワ
イヤボンディング方法において、キャピラリの先端から
延在したワイヤの先端に形成されたボールを第１ボンド
点にボンディング後、キャピラリ先端からワイヤを繰り
出しながらキャピラリは上昇し、次にキャピラリは第２
ボンド点の方向に移動し、その後キャピラリを該キャピ
ラリのチャンファー面にほぼ沿った斜め上方に上昇させ
ることを特徴とする。
【００１３】上記課題を解決するための第２の手段は、
キャピラリに挿通されたワイヤをキャピラリで第１ボン
ド点と第２ボンド点の間を接続するワイヤボンディング
方法において、キャピラリの先端から延在したワイヤの
先端に形成されたボールを第１ボンド点にボンディング
後、キャピラリ先端からワイヤを繰り出しながらキャピ
ラリは上昇し、次にキャピラリは第２ボンド点の方向に
移動し、その後キャピラリを該キャピラリのチャンファ
ー面にほぼ沿った斜め上方に上昇させ、次にキャピラリ
を第２ボンド点より僅かに第１ボンド点側の第２ボンド
点の上方位置まで下降させ、次にキャピラリを第２ボン
ド点の上方に移動させ、その後キャピラリを下降させて
第２ボンド点にワイヤをボンディングすることを特徴と
する。
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１及び
図２により説明する。まず、従来と同じ図１（ａ）の工
程が行われる。即ち、図１（ａ）に示すように、ワイヤ
３をクランプするクランパ（図示せず）は開状態で、キ
ャピラリ４が下降して第１ボンド点Ａにワイヤ先端に形
成されたボールをボンディングした後、キャピラリ４は
ワイヤ３を繰り出しながらＢ点まで上昇する。
【００１６】次に本実施の形態の特徴とする工程が行わ
れる。図１（ｂ）に示すように、キャピラリ４はＢ点か
ら第２ボンド点Ｇの方向のＣ点まで移動する。これによ
り、ワイヤ３の部分に癖３ａが付く。またＡ点からＢ点
までの工程で繰り出されたワイヤ３は、図１（ｆ）に示
すネック高さ部３１となる。
【００１７】次に図１（ｃ）に示すように、キャピラリ
４はＣ点から第２ボンド点Ｇの方向へ斜め上方のＤ点ま
でワイヤ３を繰り出しながら上昇する。このＣ点からＤ
点までの動作でワイヤ３を繰り出した長さが図１（ｆ）
に示す傾斜部３３となる。なお、Ｃ点からＤ点までのキ
ャピラリ４の上昇軌跡は、実線で示す直線状、或いは２
点鎖線で示す円弧状であることが望ましい。その理由を
図３により説明する。
【００１８】図３（ａ）に示すように、キャピラリ４に
はチャンファー面４ａ、角部４ｂ及びホール４ｃが存在
する。角部４ｂはチャンファー面４ａとホール４ｃとの
接合点である。キャピラリ４は、タイプにより角部４ｂ
が丸みを帯びたもの及びチャンファー面４ａが多段にな
っているものが存在する。ここでは、一般に用いられて
いる図３（ａ）のタイプについて説明する。なお、チャ
ンファー面４ａの成すチャンファー角θは、一般的に９
０°〜１２０°程度である。
【００１９】ワイヤ３の繰り出し時、チャンファー面４
ａ及び角部４ｂには図３（ｂ）に示すようにワイヤ３が
当接する。特に角部４ｂによってワイヤ３がしごかれる
ので、これによりワイヤ３の曲がりや癖を除去すること
ができる。この曲がりや癖を除去した後のワイヤ３には
ストレスを与えるべきではないので、ワイヤ３の方向に
チャンファー面４ａがほぼ沿っていることが望ましい。
このように、キャピラリ４をチャンファー面４ａの方向
に上昇させることにより、ワイヤ３がしごかれ、ボンデ
ィング中及びボンディング後のワイヤ３の曲がり及び癖
が除去される。
【００２０】図１（ｃ）の工程後、クランパ（図示せ
ず）は閉じる。クランパが閉じると、以後キャピラリ４
が移動してもワイヤ３の繰り出しは行われない。次に図
１（ｄ）に示すように、キャピラリ４は円弧運動又は円
弧運動後に下降してＥ点に位置する。次に図１（ｅ）に
示すように、キャピラリ４は第２ボンド点Ｇの僅かに上
方のＦ点に移動する。このＥ点からＦ点までの移動によ
りワイヤ３を引っ張ってテンションを与え、図１（ｄ）
に示すワイヤ形状３４の下方への膨らみを吸収し、理想
的なワイヤ長を有するワイヤ形状３５となる。次に図１
（ｆ）に示すように、キャピラリ４は下降して第２ボン
ド点Ｇに位置し、ワイヤ３をボンディングする。
【００２１】なお、Ｄ点からＥ点までの動作及びＦ点か
ら第２ボンド点Ｇまでの動作は、本発明の要旨と直接関
係はないので、前記した従来例に開示されている動作と
同様の動作を行わせても、またはその他の種々の動作を
行わせても良いことは言うまでもない。しかし、Ｅ点か
らＦ点までの動作を行わせると、前記したように理想的
なワイヤ形状３５となり好ましい。また図１（ｃ）の工
程では、キャピラリ４を斜め上方に上昇させた。このよ
うに斜めに上昇させると、前記したように、ワイヤ３が
しごかれ、ボンディング中及びボンディング後のワイヤ
３の曲がり及び癖が除去されるので好ましい。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、キャピラリの先端から
延在したワイヤの先端に形成されたボールを第１ボンド
点にボンディング後、キャピラリ先端からワイヤを繰り
出しながらキャピラリは上昇し、次にキャピラリは第２
ボンド点の方向に移動し、その後キャピラリを該キャピ
ラリのチャンファー面にほぼ沿った斜め上方に上昇させ
るので、第１ボンド点と第２ボンド点との段差が小さ
く、かつ配線距離の短いデバイスにおいて、安定したワ
イヤループ形状及び形状保持力が高く、正確な低ワイヤ
ループ、短ワイヤループのワイヤループ形状を形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示し、（ａ）乃至
（ｆ）は各工程のキャピラリ移動によるワイヤ形状を示
す状態図である。
【図２】図１のキャピラリの軌跡を示す説明図である。
【図３】（ａ）はキャピラリの断面図、（ｂ）はキャピ
ラリとワイヤとの関係を示す説明図である。
【図４】（ａ）は従来の三角ループのワイヤループ形状
を示す図、（ｂ）は従来の台形ループのワイヤループ形
状を示す図である。
【図５】（ａ）は従来の三角ループの軌跡を示す図、
（ｂ）は従来の台形ループの軌跡を示す図である。
【図６】（ａ）乃至（ｄ）は従来の三角ループにおける
各工程のキャピラリの軌跡によるワイヤ形状を示す状態
図である。
【図７】（ａ）乃至（ｆ）は従来の台形ループにおける
各工程のキャピラリの軌跡によるワイヤ形状を示す状態
図である。
【図８】従来の三角ループにおいて、リバース量が不十
分な場合のキャピラリ移動によるワイヤ形状を示す状態
図である。
【図９】従来の台形ループにおいて、リバース量が不十
分な場合のキャピラリ移動によるワイヤ形状を示す状態
図である。
【符号の説明】
Ａ 第１ボンド点 Ｇ 第２ボンド点 ３ ワイヤ ４ キャピラリ ４ａ チャンファー面 ４ｂ 角部 ４ｃ ホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−226936（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−370941（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−370941（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャピラリに挿通されたワイヤをキャピ
    ラリで第１ボンド点と第２ボンド点の間を接続するワイ
    ヤボンディング方法において、キャピラリの先端から延
    在したワイヤの先端に形成されたボールを第１ボンド点
    にボンディング後、キャピラリ先端からワイヤを繰り出
    しながらキャピラリは上昇し、次にキャピラリは第２ボ
    ンド点の方向に移動し、その後キャピラリを該キャピラ
    リのチャンファー面にほぼ沿った斜め上方に上昇させる
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 キャピラリに挿通されたワイヤをキャピ
    ラリで第１ボンド点と第２ボンド点の間を接続するワイ
    ヤボンディング方法において、キャピラリの先端から延
    在したワイヤの先端に形成されたボールを第１ボンド点
    にボンディング後、キャピラリ先端からワイヤを繰り出
    しながらキャピラリは上昇し、次にキャピラリは第２ボ
    ンド点の方向に移動し、その後キャピラリを該キャピラ
    リのチャンファー面にほぼ沿った斜め上方に上昇させ、
    次にキャピラリを第２ボンド点より僅かに第１ボンド点
    側の第２ボンド点の上方位置まで下降させ、次にキャピ
    ラリを第２ボンド点の上方に移動させ、その後キャピラ
    リを下降させて第２ボンド点にワイヤをボンディングす
    ることを特徴とするワイヤボンディング方法。
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