JP3715942B2 - Wire bonding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
【0002】
本発明は、半導体チップと回路基板上に形成されたパッドとの間等を、ボンディングワイヤを配線(ルーピング)しつつ接続するワイヤボンディング方法に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
【0004】
従来の超音波熱圧着方式のワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンダは、ボンディングワイヤである金線が中心孔に移動自在に挿通された筒状のキャピラリと、カットクランパと、トーチロッドとを備えている。カットクランパは、金線を挟持すると共に所定の電位を与える挟持手段であるサーメット(Cr−SiO)製の2つ1組の挟持電極を持っている。
【0005】
例えば、金線の先端を回路基板上のパッドに接続する場合、該キャピラリの先端から突出した金線の先端に金球を形成し、この金球をキャピラリの先端で回路基板上のパッドに押し付け、該金球を超音波振動させて接続する。先端が回路基板に接続された金線をもう一方の接続対象のチップのインナーリード等に接続するときには、キャピラリを該インナーリードの位置に移動し、該キャピラリの先端側で金線を押し付け、超音波振動をかけて接続する。接続が終了した金線を切断する場合には、カットクランパの挟持電極で金線を挟持して該金線に張力をかけて切断する。
【0006】
金線に金球を形成するときには、サーメット製の挟持電極で金線を挟持し、該挟持部とトーチロッドとの間に放電用電圧をかけて、キャピラリの先端から突き出した金線に空中放電を起こさせて融し金球を形成し、これ冷却をする。金線或いは金球を接続対象の基板のパッドに接続するときには、回路基板を加熱しておき、これを該回路基板にキャピラリの先端部分で押圧して超音波振動を与えて超音波熱圧着を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、従来のワイヤボンディング方法では、次のような課題があった。
【0009】
使用する各挟持電極は、距離が可変な平行板にそれぞれ取り付けられており、金線を挟持する作用面は、円形になっている。そのため、挟持電極の中心を外れた状態で金線を挟持すると該挟持電極から金線の先端までの距離がばらつき、これが放電印加電圧のばらつきになり、該空中放電で形成される金球の大きさが不安定になる。よって、回路基板のパッドに押圧したときに金球の潰れ方にばらつきが生じ、金球接合強度のばらつきになる。
【0010】
また、空中放電を繰り返すと、挟持電極の作用面が著しく摩耗し、安定した空中放電状態が得られなくなり、形成される金球にばらつきが生じるという課題があった。
【0011】
一方、管理面からいえば、挟持電極が金線を挟持するので、該挟持電極の作用面を高精度で平行に対向させる必要があり、定期交換等の管理を困難なものにしていた。
【0012】
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記課題を解決するために、本発明のうちの請求項1に係る発明は、半導体チップ上のパッドと前記半導体チップが搭載された回路基板上のパッドとの間を接続するワイヤボンディング方法において、作用面がそれぞれ回転可能に設けられている1対の挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記の先端に溶融ボールを形成する工程と、前記溶融ボールを固化する工程と、前記ワイヤを開放する工程と、前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、を含んでいる。
請求項2に係る発明は、請求項1のワイヤボンディング方法において、前記作用面は矩形である。
【0014】
請求項3に係る発明は、半導体チップ上のパッドと前記半導体チップが搭載された回路基板上のパッドとの間を接続するワイヤボンディング方法において、それぞれ矩形形状の作用面を有し、かつ前記作用面にはワイヤに点接触する複数の微小突起が設けられている1対の挾持電極間に前記ワイヤを挾持する工程と、トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、前記溶融ボールを固化する工程と、前記ワイヤを開放する工程と、前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、を含んでいる。
【0015】
請求項4に係る発明は、半導体チップ上のパッドと前記半導体チップが搭載された回路基板上のパッドとの間を接続するワイヤボンディング方法において、それぞれ作用面を有する1対の挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、前記ワイヤを、前記1対の挟持電極のそれぞれを支持する部材の少なくとも一方に取り付けられたヒータによって加熱する工程と、トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、前記溶融ボールを固化する工程と、前記ワイヤを開放する工程と、前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、を含んでいる。
請求項5に係る発明は、請求項4のワイヤボンディング方法において、前記作用面は矩形である。
【0016】
請求項6に係る発明は、半導体チップ上のパッドと前記半導体チップが搭載された回路基板上のパッドとの間を接続するワイヤボンディング方法において、それぞれ作用面を有する1対の第1挾持電極と、それぞれ作用面を有する1対の第2挾持電極との内、1対の前記第1挟持電極が有する前記作用面及び1対の前記第2挟持電極が有する前記作用面の少なくとも1対の前記作用面は、それぞれ回転可能に設けられた1対の前記第1挟持電極及び1対の前記第2挟持電極を用い、1対の前記第1挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、前記第1挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、前記溶融ボールを固化する工程と、前記ワイヤを開放する工程と、前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、1対の前記第2挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記第2挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、を含んでいる。
【0017】
請求項7に係る発明は、請求項6のワイヤボンディング方法において、1対の前記第1挟持電極が有する前記作用面及び1対の前記第2挟持電極が有する前記作用面の少なくとも1対の前記作用面は、それぞれ矩形形状である。
【0018】
請求項8に係る発明は、請求項6又は7のワイヤボンディング方法において、前記1対の第1挟持電極が有する前記作用面及び前記1対の第2挟持電極が有する前記作用面の少なくとも1対の前記作用面には、前記ワイヤに点接触する複数の微小突起が設けられている。
請求項9に係る発明は、請求項6、7又は8のワイヤボンディング方法において、それぞれ作用面を有する1対の前記第1挾持電極間にワイヤを挾持する工程の後であって、前記トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程の前に、前記ワイヤを、1対の前記第1挟持電極のそれぞれを支持する部材の少なくとも一方に取り付けられたヒータによって加熱する工程をさらに含んでいる。
【0019】
【発明の実施の形態】
【0020】
(第1の実施形態)
【0021】
図2は、本発明の第1の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンダの概略の構成図である。
【0022】
このワイヤボンダのスプールユニット1には、スプール1aがセットされている。スプール1aには、ボンディングワイヤである金線2が巻装されている。スプール1aから繰り出された金線2は、金線ガイド3に導かれてエアクランパ4の中心孔を通っている。エアクランパ4は筒状をなし、金線2にエアーでバックテンションをかけるものである。エアクランパ4から出た金線2は、トランスデューサ5で支持された筒状のキャピラリ6の中心穴の後端側から先端側に挿通されている。トランスデューサ5は、キャピラリ6を移動させて先端側を接続対象に押圧させる機能と、該キャピラリ6に超音波振動を与える機能とを有している。
【0023】
キャピラリ6の先端の近傍には、トーチロッド7が配置され、該キャピラリ6の後端側とエアクランパ4との間には、カットクランパ10が配置されている。
【0024】
図1は、図2における本発明の第1の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図である。
【0025】
カットクランパ10は、シャフト11に取り付けられた第1の支持部材である固定板12と、伸縮自在のシャフト13に取り付けられた第2の支持部材である可動板14とを有している。これらの固定板12及び可動板14は平行であり、距離がソレノイド15によって変化するようになっている。固定板12と可動板14とには、2つ1組のサーメット製の薄板状の第1、第2の挟持電極16,17がそれぞれ取り付けられている。第1、第2の挟持電極16,17は第1、第2の挟持手段であり、金線2を作用面で挟持すると共に該金線2に所定の電位を印加するものである。挟持電極16,17の金線2を挟持する作用面は、共に矩形形状(例えば、四辺形)になっており、該作用面が対向するように平行に取り付けられているばかりでなく、回転可能に取り付けられている。可動板14とシャフト11の間には、例えばスプリング18が取り付けられている。スプリング18は、可動板14の動きを矯正するものである。
【0026】
次に、このワイヤボンダを用いたワイヤボンディング方法について説明する。
【0027】
例えば、回路基板であるシリコン基板に形成されたパッドと半導体チップのインナーリードとの間をルーピングして接続する場合、従来と同様、キャピラリ6の先端側から突き出した金線2に金球2aを形成する。この時には、カットクランパ10のソレノイド15により、可動板14を固定板12側に動かして距離を狭め、挟持電極16,17で金線2を挟持する。そして、挟持電極16,17とトーチロッド7とにそれぞれ固有の電位を与え、放電電圧を印加する。放電電圧が印加されると、キャピラリ6の先端から突き出た金線2の先端が空中放電し、金線2が融けて球状の溶融ボールになる。放電電圧の印加を停止すると、溶融ボールが冷却されて金球2aになる。
【0028】
金球2aを形成した後、可動板14と固定板12の間隔を開いて挟持電極16,17を開放すると共に、トランスデューサ5でキャピラリ6の先端を基板のパッドに押し付けるようにする。これにより、金球2aがパッドに押圧される。この状態でトランスデューサ5を介してキャピラリ6に超音波振動を与え、金球2aに該超音波振動を伝える。ここで、基板が加熱されていれば、金線2の先端の金球2aがパッドに超音波熱圧着される。
【0029】
先端が基板に接続された金線2をもう一方の接続対象の半導体チップのインナーリード等に接続するときには、キャピラリ6を該インナーリードの位置に移動し、該キャピラリ6の先端側で金線2を押圧し、トランスデューサ5を介して超音波振動を金線2に与え、金線2がインナーリードに超音波熱圧着される。これにより、金線2がルーピングされて接続されたことになる。金線2を切断する場合には、可動板14と固定板12の間隔を狭めて挟持電極16,17を閉じる。これにより、金線2が挟持される。金線2を挟持した状態でカットクランパ10全体を上方に動かすことにより、金線2に張力がかかり、該金線2が切れる。
【0030】
以上のように、この第1の実施形態では、次の(1)〜(3)のような効果がある。
【0031】
(1) 図3は、挟持電極16,17と金線2の関係を示す図である。
【0032】
従来のワイヤボンディング方法では、円形の挟持電極を使用していたので、その挟持電極の中心を金線2が通るように挟持した場合と、中心を通らない状態で金線2を挟持した場合とでは、金線2の挟持される長さが異なる。これに対し、矩形の挟持電極16,17で金線2を挟持する場合には、対辺が平行なので、図3のように、金線2が挟持電極16,17の中心を通らなくても、金線2の挟持される長さが等しくなる。そのため、空中放電させるための放電印加電圧にばらつきがなくなり、安定した大きさの金球2aを形成することができる。
【0033】
(2) 作用面が矩形の挟持電極16,17を用いたので、この挟持電極16,17の中心の位置を高精度に合わせる必要がなくなると共に、該挟持電極16,17における金線2の挟持中心位置も高精度に合わせる必要がなくなり、管理が容易になる。
【0034】
(3) 作用面が回転可能な挟持電極16,17を用いているので、定期管理のときに、該挟持電極16,17の作用面を回転させれば、摩耗のない状態で金線2を挟持できるようになる。よって、従来では定期管理毎に行っていた作用面の高精度な平行位置出しを定期管理毎に行う必要がなくなり、該高精度の平行位置出しの頻度を減少できる。
【0035】
(第2の実施形態)
図4(a),(b)は、本発明の第2の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図であり、同図(a)は全体の構成、同図(b)は同図(a)の挟持電極26,27を示している。
【0036】
このカットクランパは、第1の実施形態を示す図1のワイヤボンダにおけるカットクランパ10を変形したものであり、該カットクランパ10を示す図2と同様に、シャフト21に取り付けられた固定板22と、伸縮自在のシャフト23に取り付けられた可動板24とを有している。固定板22と可動板24とには、2つ1組のサーメット製の第1、第2の挟持電極26,27がそれぞれ取り付けられている。挟持電極26,27は、金線2を挟持するためと該金線2に所定の電位を印加するための両方に用いるものであるが、第1の実施形態とは異なり、これらの挟持電極26,27の作用面には、金線2に点接触する無数の微小な突起が形成されている。挟持電極26,27の作用面の形状は、共に矩形形状になっており、該作用面が対向するように平行に取り付けられているばかりでなく、回転可能に取り付けられている。可動板24とシャフト21の間には、該可動板24の動きを矯正するスプリング28が取り付けられている。
【0037】
このカットクランパを取り付けたワイヤボンダを用いたワイヤボンディング方法では、第1の実施形態と同様の方法により、金線2を回路基板上に形成されたパッドと半導体チップのインナーリードとの間を金線で接続する。また、定期管理も第1の実施形態と同様に行われる。
【0038】
以上のように、この第2の実施形態では、第1の実施形態と同様に、カットクランパの挟持電極26,27の作用面を矩形にすると共に、該挟持電極26,27の作用面を回転可能にしたものを使用するので、第1の実施形態と同様に、金線2の挟持される長さが等しくなり、放電印加電圧にばらつきがなくなり、安定した大きさの金球2aを形成することができ、挟持電極26,27の中心の位置や金線2の挟持中心位置を高精度に合わせる必要がなくなり、管理が容易になると共に、平行位置出しの頻度を低減できる。その上、挟持電極26,27の作用面に無数の突起を形成したものを使用するので、金線2の滑りが防止でき、これにより、空中放電における電極間隔(電極長さ)が安定し、金球2aの大きさのばらつきが少なくなり、第1の実施形態よりも、品質が安定する。
【0039】
(第3の実施形態)
【0040】
図5(a),(b)は、本発明の第3の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンダの概略の構成図であり、同図(a)は正面図、及び同図(b)は同図(a)の要部の側面図である。
【0041】
このワイヤボンダのスプールユニット31には、第1の実施形態と同様のスプール31aがセットされている。スプール31aにはボンディングワイヤである金線32が巻装されている。スプール31aから繰り出された金線32は、金線ガイド33に導かれてエアクランパ34の中心孔を通っている。エアクランパ34から出た金線32は、トランスデューサ35で支持された筒状のキャピラリ36の中心孔の後端側から先端側に挿通されている。トランスデューサ35は、キャピラリ36を移動させて金線32の接続対象に該キャピラリ36の先端を押し付ける機能と、該キャピラリ36に超音波振動を与える機能とを有している。キャピラリ36の先端の近傍には、トーチロッド37が配置されている。
【0042】
キャピラリ36の後端側とエアクランパ34との間には、第1の実施形態とは異なり、第1のカットクランパ38と第2のカットクランパ39の2セットのカットクランパが配置されている。カットクランパ38は、例えば第1の実施形態のカットクランパ10と同様の構成になっており、図1の固定板12及び可動板14に対応する第1の支持部材である固定板38a及び第2の支持部材である可動板38bと、図1の第1、第2の挟持電極16,17に対応する第1、第2の挟持手段である薄板状の矩形形状(例えば、四辺形)の挟持電極38c,38dを有している。カットクランパ39も、第1の実施形態のカットクランパ10と同様の構成になっており、図1の固定板12及び可動板14に対応する第3の支持部材である固定板39a及び第4の支持部材である可動板39bと、図1の挟持電極16,17に対応する第3、第4の挟持手段である薄板状の矩形形状(例えば、四辺形)の挟持電極39c,39dを有している。
【0043】
次に、このワイヤボンダを用いたワイヤボンディング方法について説明する。
【0044】
例えば、回路基板であるシリコン基板に形成されたパッドと半導体チップのインナーリードとの間を接続して配線する場合、キャピラリ36の先端側から突き出した金線32に金球32aを形成する。この時には、カットクランパ38の可動板38bを固定板38a側に動かして距離を狭め、挟持電極38c,38dで金線32を挟持する。そして、挟持電極38c,38dとトーチロッド37とにそれぞれ固有の電位を与え、放電電圧を印加する。放電電圧が印加されると、キャピラリ36の先端側から突き出た金線32の先端が空中放電し、該金線32が融けて球状の溶融ボールになる。放電電圧の印加を停止すると、溶融ボールが冷却されて金球32aになる。
【0045】
金球32aを形成した後、可動板38bと固定板38aの間隔を開いて挟持電極38c,38dを開放すると共に、トランスデューサ35でキャピラリ36の先端を基板のパッドに押し付けるようにする。これにより、金球32aがパッドに押圧される。この状態でトランスデューサ35を介してキャピラリ36に超音波振動を与え、金球32aに該超音波振動を伝える。ここで、基板が加熱されていれば、金線32の先端の金球32aは、パッドに超音波熱圧着される。
【0046】
先端が基板に接続された金線32をもう一方の接続対象の半導体チップのインナーリード等に接続するときには、キャピラリ36を該インナーリードの位置に移動し、該キャピラリ36の先端側で金線32を押し付け、トランスデューサ35を介して超音波振動を金線32に与える。これにより、金線32がインナーリードに超音波熱圧着される。金線32を切断する場合には、カットクランパ39の可動板39bと固定板39aの間隔を狭めて挟持電極39c,39dを閉じる。これにより、金線32が挟持される。金線32を挟持した状態でカットクランパ39全体を上方に動かすことにより、金線32に張力がかかり、該金線32が切れる。
【0047】
以上のように、この第3の実施形態では、2セットのカットクランパ38,39を備え、空中放電をさせる時に用いるカットクランパ38と金線32を切断するときに用いるカットクランパ39とを切替えて制御するようにしている。そのため、金線32の空中放電で摩耗する挟持電極38c,38dを空中放電を行わないときには使用しないようにしたので、金線32のルーピングに対する影響が小さくなり、安定した配線が可能になる。また、挟持電極38c,38dと挟持電極39c,39dとが独立して用いられるので、より安定した金線32の繰り出し量が得られ、ばらつきの少ない金球形成を行うことができ、品質が向上する。さらに、挟持電極38c,38d及び挟持電極39c,39dにおける摩耗がそれぞれ抑制されるので、定期管理の面で優位になる。
【0048】
(第4の実施形態)
【0049】
図6は、本発明の第4の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図である。
【0050】
このカットクランパは、第1の実施形態のワイヤボンダにおけるカットクランパ10を変形したものであり、該カットクランパ10を示す図1と同様に、シャフト41に取り付けられた固定板42と、伸縮自在のシャフト43に取り付けられた可動板44とを有し、これらの固定板42と可動板44の間の距離がソレノイド45によって変化するようになっている。固定板42と可動板44とには、2つ1組のサーメット製の第1、第2の挟持電極46,47がそれぞれ回転可能に取り付けられている。可動板44とシャフト41の間には、該可動板44の動きを矯正するスプリング48が取り付けられている。可動板44には、第1の実施形態には無かったヒータ49が取り付けられている。このヒータ49は、挟持電極47を加熱して金線を熱するものである。
【0051】
このようなカットクランパを用いたワイヤボンディング方法では、ヒータ49で挟持電極47を加熱しつつ、第1の実施形態と同様の方法で、基板に形成されたパッドと半導体チップのインナーリードとを金線で接続する。また、定期管理は、第1の実施形態と同様に行われる。
【0052】
以上のように、この第4の実施形態では、挟持電極47を加熱するヒータ49をカットクランパに取り付けたものを使用するので、金線を加熱した状態で空中放電させると共に金線をルーピングすることができる。よって、形成される金球の硬度のばらつきを抑えることができ、品質が安定する。さらに、金線のくせ付けの制御が容易になり、ルーピングの安定性が向上する。
【0053】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。
【0054】
(1) 第2の実施形態で説明した図4のカットクランパに、第4の実施形態のようなヒータ49を取り付けて使用することも可能である。
【0055】
(2) 第3の実施形態のワイヤボンダでは、第1の実施形態のカットクランパ10と同様の構成のカットクランパ38,39を用いたが、各カットクランパ38,39は、第2の実施形態の図4のカットクランパあるいは第4の実施形態の図6のカットクランパに変更して用いることが可能である。
【0056】
(3) 図6のカットクランパでは、ヒータ49を可動板44側に取り付けたが、固定板42側、或いは可動板44及び固定板42の両方に取り付けて用いてもよい。
【0057】
(4) カットクランパ38,39の位置を逆にして用いることも可能であり、カットクランパ38をキャピラリ36の近くに配置して用いてもよい。
【0058】
【発明の効果】
【0059】
以上詳細に説明したように、本発明のうちの請求項1、6〜9に係る発明によれば、作用面が回転可能な挟持電極を用いたので、これらを回転させるだけで、摩耗した部分でワイヤを挟持させなくて済むようになり、定期管理等で挟持電極の平行位置出しを行う頻度を低減できる。
請求項2、5、7に係る発明によれば、矩形形状の作用面を有する挟持電極を用いたので、ワイヤを挟持する長さが安定し、ワイヤのボール部分の大きさが安定する。その上、挟持電極の中心の位置を高精度に合わせる必要がなくなると共に、該挟持電極における挟持中心位置も高精度に合わせる必要がなくなり、管理が容易になる。
【0060】
請求項3、8に係る発明によれば、作用面に複数の微小突起が設けられた挟持電極を用いたので、微小突起によりワイヤの滑りを防止でき、ワイヤのボール部分の大きさが安定する。
請求項4、9に係る発明によれば、挟持電極を支持する部材に取り付けられたヒータによりワイヤを加熱するようにしたので、ワイヤを加熱した状態で空中放電させると共にワイヤをルーピングすることができる。よって、形成される溶融ボールの硬度のばらつきを抑えることができ、品質が安定する。さらに、ワイヤのくせ付けの制御が容易になり、ルーピングの安定性が向上する。
【0061】
請求項6に係る発明によれば、第1挟持電極を用いて空中放電させ、第2挟持電極を用いてワイヤを切断し、ワイヤの空中放電で摩耗する第1挟持電極を、空中放電を行わないときには使用しないようにしたので、ワイヤのルーピングに対する影響が小さくなり、安定した配線が可能になる。その上、第1挟持電極と第2挟持電極とが独立して用いられるので、より安定したワイヤの繰り出し量が得られ、ばらつきの少ない溶融ボール形成を行うことができ、品質が向上する。さらに、第1挟持電極及び第2挟持電極における摩耗がそれぞれ抑制されるので、定期管理の面で優位になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンダの概略の構成図である。
【図3】挟持電極と金線の関係を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図である。
【図5】本発明の第3の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるワイヤボンダの概略の構成図である。
【図6】本発明の第4の実施形態を示すワイヤボンディング方法に用いられるカットクランパの構成図である。
【符号の説明】
1a,31a スプール
2,32 金線
2a,32a 金球
3,33 金線ガイド
4,34 エアクランパ
5,35 トランスデューサ
6,36 キャピラリ
7,37 トーチロッド
10,38,39 カットクランパ
12,22,38a,39a,42 固定板
14,24,38b,39b,44 可動板
16,17,26,27,38c,38d,39c,39d,46,47 挟持電極
49 ヒータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]
The present invention relates to a wire bonding method in which a bonding wire is connected (looped) between a semiconductor chip and a pad formed on a circuit board.
[0003]
[Prior art]
[0004]
A wire bonder used in a conventional ultrasonic thermocompression bonding wire bonding method includes a cylindrical capillary in which a gold wire as a bonding wire is movably inserted into a center hole, a cut clamper, and a torch rod. . The cut clamper has a pair of sandwiching electrodes made of cermet (Cr—SiO), which is a sandwiching means that sandwiches the gold wire and applies a predetermined potential.
[0005]
For example, when connecting the tip of a gold wire to a pad on a circuit board, a gold ball is formed at the tip of the gold wire protruding from the tip of the capillary, and this gold ball is pressed against the pad on the circuit board at the tip of the capillary. The gold balls are connected by ultrasonic vibration. When connecting the gold wire whose tip is connected to the circuit board to the inner lead or the like of the other chip to be connected, move the capillary to the position of the inner lead and press the gold wire on the tip side of the capillary, Connect by applying sonic vibration. When cutting a gold wire that has been connected, the gold wire is clamped by a clamp electrode of a cut clamper, and the gold wire is tensioned and cut.
[0006]
When a gold ball is formed on a gold wire, the gold wire is clamped with a cermet clamping electrode, a discharge voltage is applied between the clamping part and the torch rod, and an air discharge is applied to the gold wire protruding from the tip of the capillary. Is melted to form a gold ball, which is cooled. When connecting a gold wire or a gold ball to the pad of the board to be connected, the circuit board is heated, and this is pressed against the circuit board at the tip of the capillary to apply ultrasonic vibration to perform ultrasonic thermocompression bonding. Do.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
However, the conventional wire bonding method has the following problems.
[0009]
Each sandwiching electrode to be used is attached to a parallel plate having a variable distance, and the working surface for sandwiching the gold wire is circular. Therefore, if the gold wire is clamped in a state where the center of the sandwiching electrode is off, the distance from the sandwiching electrode to the tip of the gold wire varies. Becomes unstable. Therefore, when the ball is pressed against the pad of the circuit board, the gold balls are crushed and the gold ball bonding strength is varied.
[0010]
In addition, when air discharge is repeated, there is a problem that the working surface of the sandwiching electrode is significantly worn, a stable air discharge state cannot be obtained, and the formed gold balls vary.
[0011]
On the other hand, in terms of management, since the sandwiching electrode sandwiches the gold wire, it is necessary to face the working surfaces of the sandwiching electrode in parallel with high accuracy, making management such as periodic replacement difficult.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
[0013]
In order to solve the above problem,According to a first aspect of the present invention, there is provided a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted. A step of holding a wire between a pair of holding electrodes, a step of applying a first potential to the wire by a torch rod, and applying a second potential directly to the wire by the holding electrode, A step of forming a molten ball at the tip of the substrate, a step of solidifying the molten ball, a step of releasing the wire, a step of pressing the solidified ball against a pad of the circuit board with a capillary, and the solidified ball Applying ultrasonic vibration to crimp the pads on the circuit board; holding the wire again between the holding electrodes; and It includes a step of cutting the wire by moving away from the substrate of the pad.
According to a second aspect of the present invention, in the wire bonding method of the first aspect, the working surface is rectangular.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted. A step of holding the wire between a pair of holding electrodes provided with a plurality of microprotrusions in point contact with the wire, a step of applying a first potential to the wire by a torch rod, and the holding A step of applying a second potential directly to the wire by means of an electrode to form a molten ball at the tip of the wire; a step of solidifying the molten ball; a step of releasing the wire; and a pad of the circuit board A step of pressing the solidified ball with a capillary, a step of applying ultrasonic vibration to press the solidified ball against a pad of the circuit board, The wire again sandwiched between the electrodes, includes a step of cutting the wire by moving the clamping electrode in a direction away from the pad of the circuit board.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a wire bonding method for connecting a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted, in which a wire is connected between a pair of holding electrodes each having a working surface. A step of heating the wire by a heater attached to at least one of the members supporting each of the pair of sandwiching electrodes, and a step of applying a first potential to the wire by a torch rod A step of directly applying a second potential to the wire by the holding electrode to form a molten ball at the tip of the wire, a step of solidifying the molten ball, a step of opening the wire, and the circuit A step of pressing the solidified ball against a pad of the substrate with a capillary, and a pressure bonding of the solidified ball to the pad of the circuit substrate Providing ultrasonic vibration for the purpose, and holding the wire again between the holding electrodes, and cutting the wire by moving the holding electrode in a direction away from the pad of the circuit board. Yes.
According to a fifth aspect of the present invention, in the wire bonding method according to the fourth aspect, the working surface is rectangular.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, a pad on a semiconductor chip and the semiconductor chip are mounted.Circuit boardIn the wire bonding method for connecting between the upper pads,Of the pair of first sandwiching electrodes each having a working surface and the pair of second sandwiching electrodes each having a working surface, the working surface and the pair of second second electrodes included in the pair of first sandwiching electrodes. At least one pair of the working surfaces of the sandwiching electrodes includes a pair of the first sandwiching electrodes and a pair of the second sandwiching electrodes that are rotatably provided, respectively, and the pair of the working surfaces.A step of holding a wire between first holding electrodes, a step of applying a first electric potential to the wire by a torch rod, and a second electric potential being directly applied to the wire by the first holding electrode. Forming a molten ball at a tip; solidifying the molten ball; releasing the wire; pressing the solidified ball against a pad of the circuit board with a capillary; and Applying ultrasonic vibration to crimp the circuit board pad;A pair of saidCutting the wire by holding the wire again between the second holding electrodes and moving the second holding electrode away from the pad of the circuit board.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, in the wire bonding method according to the sixth aspect, at least one pair of the working surfaces of the pair of first sandwiching electrodes and the working surface of the pair of second sandwiching electrodes. Each working surface is rectangularIt is.
[0018]
Claim8The invention according to claim6 or 7In this wire bonding method, at least one pair of the working surfaces of the working surface of the pair of first sandwiching electrodes and the working surface of the pair of second sandwiching electrodes is in point contact with the wire. A plurality of minute protrusions are provided.
Claim9The invention according to claim6, 7 or 8In the wire bonding method, after the step of holding the wire between the pair of first holding electrodes each having an action surface, before the step of applying the first potential to the wire by the torch rod The method further includes the step of heating the wire by a heater attached to at least one of the members supporting each of the pair of first sandwiching electrodes.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0020]
(First embodiment)
[0021]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wire bonder used in the wire bonding method according to the first embodiment of the present invention.
[0022]
A
[0023]
A torch rod 7 is disposed near the tip of the capillary 6, and a
[0024]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cut clamper used in the wire bonding method showing the first embodiment of the present invention in FIG.
[0025]
The
[0026]
Next, a wire bonding method using this wire bonder will be described.
[0027]
For example, when connecting between a pad formed on a silicon substrate, which is a circuit board, and an inner lead of a semiconductor chip by looping, a
[0028]
After forming the
[0029]
When the
[0030]
As described above, the first embodiment has the following effects (1) to (3).
[0031]
(1) FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the sandwiching
[0032]
In the conventional wire bonding method, since a circular sandwiching electrode is used, when the center of the sandwiching electrode is sandwiched so that the
[0033]
(2) Since the sandwiching
[0034]
(3) Since the sandwiching
[0035]
(Second Embodiment)
FIGS. 4A and 4B are configuration diagrams of a cut clamper used in the wire bonding method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A is an overall configuration, and FIG. Shows the
[0036]
This cut clamper is a modification of the
[0037]
In the wire bonding method using the wire bonder to which the cut clamper is attached, the
[0038]
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, the working surfaces of the sandwiching
[0039]
(Third embodiment)
[0040]
FIGS. 5A and 5B are schematic configuration diagrams of a wire bonder used in the wire bonding method showing the third embodiment of the present invention. FIG. 5A is a front view and FIG. ) Is a side view of the main part of FIG.
[0041]
A
[0042]
Unlike the first embodiment, two sets of cut clampers of a
[0043]
Next, a wire bonding method using this wire bonder will be described.
[0044]
For example, when connecting and wiring between a pad formed on a silicon substrate, which is a circuit board, and an inner lead of a semiconductor chip, a
[0045]
After forming the
[0046]
When the
[0047]
As described above, in the third embodiment, two sets of
[0048]
(Fourth embodiment)
[0049]
FIG. 6 is a configuration diagram of a cut clamper used in the wire bonding method according to the fourth embodiment of the present invention.
[0050]
This cut clamper is a modification of the
[0051]
In the wire bonding method using such a cut clamper, the pad formed on the substrate and the inner lead of the semiconductor chip are made of gold by heating the holding
[0052]
As described above, in the fourth embodiment, since the
[0053]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. Examples of such modifications include the following.
[0054]
(1) The
[0055]
(2) In the wire bonder of the third embodiment, the
[0056]
(3) In the cut clamper of FIG. 6, the
[0057]
(4) The positions of the
[0058]
【The invention's effect】
[0059]
As explained in detail above, claim 1 of the present invention,6-9According to the invention according to the present invention, since the sandwiching electrode whose working surface is rotatable is used, it is not necessary to sandwich the wire at the worn part only by rotating these. The frequency of positioning can be reduced.
According to the second, fifth, and seventh aspects of the present invention, since the sandwiching electrode having the rectangular working surface is used, the length for sandwiching the wire is stabilized, and the size of the ball portion of the wire is stabilized. In addition, it is not necessary to align the center position of the sandwiching electrode with high precision, and it is not necessary to align the sandwiching center position of the sandwiching electrode with high precision, thereby facilitating management.
[0060]
Claim 4,9According to the invention, since the wire is heated by the heater attached to the member that supports the sandwiching electrode, the wire can be discharged in the air while the wire is heated, and the wire can be looped. Therefore, the variation in hardness of the formed molten ball can be suppressed, and the quality is stabilized. Furthermore, it becomes easy to control the welding of the wire, and the stability of the looping is improved.
[0061]
According to the sixth aspect of the invention, the first sandwiching electrode is aerial discharged using the first sandwiching electrode, the wire is cut using the second sandwiching electrode, and the first sandwiching electrode worn by the air discharge of the wire is subjected to the air discharge. Since it is not used when it is not, the influence on the looping of the wire is reduced, and stable wiring becomes possible. In addition, since the first sandwiching electrode and the second sandwiching electrode are used independently, a more stable wire feed amount can be obtained, molten ball formation with less variation can be performed, and quality can be improved. Furthermore, since wear in the first sandwiching electrode and the second sandwiching electrode is suppressed, it is advantageous in terms of regular management.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cut clamper used in a wire bonding method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wire bonder used in the wire bonding method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a sandwiching electrode and a gold wire.
FIG. 4 is a configuration diagram of a cut clamper used in a wire bonding method showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a wire bonder used in a wire bonding method showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram of a cut clamper used in a wire bonding method according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1a, 31a spool
2,32 gold wire
2a, 32a gold ball
3,33 gold wire guide
4,34 Air clamper
5,35 transducer
6,36 Capillary
7,37 Torch rod
10, 38, 39 Cut clamper
12, 22, 38a, 39a, 42 fixing plate
14, 24, 38b, 39b, 44 Movable plate
16, 17, 26, 27, 38c, 38d, 39c, 39d, 46, 47
49 Heater
Claims (9)
作用面がそれぞれ回転可能に設けられている1対の挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、
トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、
前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記の先端に溶融ボールを形成する工程と、
前記溶融ボールを固化する工程と、
前記ワイヤを開放する工程と、
前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、
前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、
前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、
を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。In a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted,
Holding the wire between a pair of holding electrodes each having a working surface rotatably provided;
Applying a first potential to the wire by a torch rod;
Applying a second potential directly to the wire by the holding electrode to form a molten ball at the tip;
Solidifying the molten ball;
Opening the wire;
Pressing the solidified ball against the pad of the circuit board with a capillary;
Applying ultrasonic vibrations to crimp the solidified balls to the pads of the circuit board;
Re-gripping the wire between the holding electrodes, and cutting the wire by moving the holding electrode in a direction away from the pad of the circuit board;
A wire bonding method comprising:
それぞれ矩形形状の作用面を有し、かつ前記作用面にはワイヤに点接触する複数の微小突起が設けられている1対の挾持電極間に前記ワイヤを挾持する工程と、
トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、
前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、
前記溶融ボールを固化する工程と、
前記ワイヤを開放する工程と、
前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、
前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、
前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、
を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。In a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted,
Holding the wire between a pair of holding electrodes each having a rectangular working surface and provided with a plurality of microprotrusions in point contact with the wire;
Applying a first potential to the wire by a torch rod;
Applying a second potential directly to the wire by the holding electrode to form a molten ball at the tip of the wire;
Solidifying the molten ball;
Opening the wire;
Pressing the solidified ball against the pad of the circuit board with a capillary;
Applying ultrasonic vibrations to crimp the solidified balls to the pads of the circuit board;
Re-gripping the wire between the holding electrodes, and cutting the wire by moving the holding electrode in a direction away from the pad of the circuit board;
A wire bonding method comprising:
それぞれ作用面を有する1対の挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、
前記ワイヤを、前記1対の挟持電極のそれぞれを支持する部材の少なくとも一方に取り付けられたヒータによって加熱する工程と、
トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、
前記挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、
前記溶融ボールを固化する工程と、
前記ワイヤを開放する工程と、
前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、
前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、
前記挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、
を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。In a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted,
Holding the wire between a pair of holding electrodes each having a working surface;
Heating the wire with a heater attached to at least one of the members supporting each of the pair of sandwiching electrodes;
Applying a first potential to the wire by a torch rod;
Applying a second potential directly to the wire by the holding electrode to form a molten ball at the tip of the wire;
Solidifying the molten ball;
Opening the wire;
Pressing the solidified ball against the pad of the circuit board with a capillary;
Applying ultrasonic vibrations to crimp the solidified balls to the pads of the circuit board;
Re-gripping the wire between the holding electrodes, and cutting the wire by moving the holding electrode in a direction away from the pad of the circuit board;
A wire bonding method comprising:
それぞれ作用面を有する1対の第1挾持電極と、それぞれ作用面を有する1対の第2挾持電極との内、1対の前記第1挟持電極が有する前記作用面及び1対の前記第2挟持電極が有する前記作用面の少なくとも1対の前記作用面は、それぞれ回転可能に設けられた1対の前記第1挟持電極及び1対の前記第2挟持電極を用い、
1対の前記第1挾持電極間にワイヤを挾持する工程と、
トーチロッドにより前記ワイヤに第1の電位を印加する工程と、
前記第1挾持電極により前記ワイヤに直接第2の電位を印加して前記ワイヤの先端に溶融ボールを形成する工程と、
前記溶融ボールを固化する工程と、
前記ワイヤを開放する工程と、
前記回路基板のパッドに前記固化したボールをキャピラリにより押し付ける工程と、
前記固化したボールを前記回路基板のパッドに圧着するために超音波振動を与える工程と、
1対の前記第2挾持電極間に前記ワイヤを再度挾持し、前記第2挾持電極を前記回路基板のパッドから離れる方向に移動させることにより前記ワイヤを切断する工程と、
を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。In a wire bonding method for connecting between a pad on a semiconductor chip and a pad on a circuit board on which the semiconductor chip is mounted,
Of the pair of first sandwiching electrodes each having a working surface and the pair of second sandwiching electrodes each having a working surface, the working surface and the pair of second second electrodes possessed by a pair of the first sandwiching electrodes At least one pair of the working surfaces of the working surface of the sandwiching electrode uses a pair of the first sandwiching electrodes and a pair of the second sandwiching electrodes that are rotatably provided, respectively.
Holding a wire between the pair of first holding electrodes ;
Applying a first potential to the wire by a torch rod;
Applying a second potential directly to the wire by the first holding electrode to form a molten ball at the tip of the wire;
Solidifying the molten ball;
Opening the wire;
Pressing the solidified ball against the pad of the circuit board with a capillary;
Applying ultrasonic vibrations to crimp the solidified balls to the pads of the circuit board;
Cutting the wire by holding the wire again between the pair of second holding electrodes and moving the second holding electrode away from the pad of the circuit board;
A wire bonding method comprising:
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