JP3786991B2 - Wire bonding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング方法に係り、特に半導体デバイスの組立工程において、第1ボンディング点、例えば半導体チップ上の電極(パッド)と第2ボンディング点、例えばリードフレームに配設された外部リードとの間を金線又は銅,アルミニウムなどのワイヤを用いて接続を行うワイヤボンディングのループ形成方法に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、ワイヤボンディングにおけるループ形成方法は、例えば特開昭63−42135号公報に開示されているものが知られている。これは第1ボンディング点にワイヤを接続後、キャピラリを少し上昇させ、続いて第2ボンディング点と逆方向に僅かに水平移動させ、その後ループ形成に必要な量だけキャピラリを上昇させてワイヤを繰り出し、次にキャピラリを前記したループ形成に必要な量を半径とした円軌道をもって第2ボンディング点上方に移動させてワイヤを第2ボンディング点に接続する。
【0003】
この従来のループ形成方法について図7を用いて説明すると、キャピラリ102を第2ボンディング点104と逆方向に僅かに点105まで水平移動させる。これによりワイヤ101は、点103から点105に傾斜した形状となり、キャピラリ102の下端に位置するワイヤ101の点105部分に癖が付く。次に、点105でキャピラリ102を一旦又は瞬時停止させ、その後キャピラリ102をワイヤループ形成にしたがって上昇させる。次に、キャピラリ102をrを半径とする円軌道で第2ボンディング点104の上方の点106まで移動させ、続いて第2ボンディング点104に下降させてボンディングする。ワイヤ101の癖、点105部分を中心としてワイヤ101は曲がり、癖、105部分がワイヤループの頂点となるので、ワイヤループ形状が安定し、ループのたれ、曲りが防止される。この癖、105部分の設定によりループ高さを制御することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法は、第1ボンディング点103にワイヤ101を接続後、キャピラリ102を少し上昇させ、続いて第2ボンディング点104と逆方向に僅かに水平移動させるのであるが、図7に示すように、この時につくワイヤの点105(点107も含む)の折り曲げ部に着く癖は強固なもので、形成されるループの高さ及び形状を決定する要因となるが、第1ボンディング点103にワイヤを接続後、キャピラリ102を少し上昇させ、続いて第2ボンディング点104と逆方向に僅かに移動させる過程において、第1ボンディング点103に接続されたワイヤ101の直上に応力が働き、第1ボンディング点103に接続されたワイヤ101の直上のワイヤ101に亀裂若しくは皺が発生し易く、ワイヤボンディングの信頼性を著しく低下させる恐れがある。すなわち、点105まで移動すると、第1ボンディング点103にいわゆるストレスがかかってしまい、引っ張り強度の低下を招くおそれがある。
【0005】
そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑みてなされたものであって、上記第2ボンディング点と逆方向に僅かに移動させる過程における第1ボンディング点に接続されたワイヤの直上の亀裂若しくは皺の発生を軽減し、ワイヤボンディングの信頼性を向上させ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を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るワイヤボンディング方法は、第1ボンディング点と第2ボンディング点との間をワイヤを用いて接続するワイヤボンディング方法において、第1ボンディング点Aにワイヤを接続後、キャピラリを該第1ボンディング点Aの鉛直線上に所定の距離Lまで上昇させた後、第2ボンディング点と逆の方向で前記距離Lより低くかつ第1ボンディング点Aを円心とし、距離Lを半径とするE点より下方であって、前記第1ボンディング点よりも高い所定の位置Dまでキャピラリを下降させ、該位置よりキャピラリを上昇させてループ形成に必要な量より少し多い量のワイヤを繰り出しつつキャピラリを所定のループコントロールにしたがって第2ボンディング点上方へ移動させてワイヤを第2ボンディング点に接続するワイヤボンディング方法であって、前記第1ボンディング点から前記位置Dまでの距離をSとすると、該距離Sは前記距離L>Sの関係となるように設定されていることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、第1ボンディング点Aにワイヤを接続後、キャピラリ2を少し上昇させ、その後第1ボンディング点Aと第2ボンディング点を結んで想定される直線上で第2ボンディング点と逆の方向で且つ先に第1ボンディング点の鉛直線上に上昇したところより低く、長さSが高さLより短くなるように、即ちL>Sとなるようにキャピラリ2を移動制御させることによって接続されたワイヤ11とキャピラリ2の間にループ形成に必要な量より少し多い量のワイヤを繰り出してたるみ11aを発生させ、第1ボンディング点Aに接続されたワイヤ11の直上に働く応力を軽減させて、ワイヤボンディングにおける信頼性、特にワイヤボンディング工程における品質検査である引っ張り強度試験での強度確保並びに封入工程における樹脂により働く応力によるワイヤの破断不良を未然に防ぐものである。
【0008】
【実施例】
次に、本発明に係るワイヤボンディング装置の実施例を説明する。
【0009】
図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置の構成を示す正面図、図2は、図1の一部断面を含む側面図、図3は、図2に示す角度センサーの特性の一例を示す図である。
【0010】
図1及び図2において、ヘッドベース4上に載置されているボンディングヘッド1は、X方向及びY方向に移動可能なXYテーブルに搭載されており、このXYテーブルによりボンディングヘッド1を移動させて位置決めしリードフレームのリードと半導体ペレット上のパッド(電極)との間にキャピラリ2を用いてワイヤ11によるボンディング接続を行う。このボンディングヘッド1のキャピラリ2の下方にはボンディング作業を行うボンディングステージ上に配置された半導体ペレット(図示せず)が載置されている。
【0011】
ボンディングアーム3は、ヘッドベース4に支持された軸5に揺動可能に取付けられており、このボンディングアーム3には、自由端部に向かって略円錐形状のホーン3aが取り付けられている。このホーン3aの先端にはキャピラリ2が取付けられている。このキャピラリ2の中心にはアルミニウム又は金線等で構成されるワイヤ11が挿通可能な孔が形成されており、該孔を通してホーン3a上方の図示せぬクランパー等によりクランプされたワイヤ11がキャピラリ2の先端より所定長さ送り出されるように構成されている。このワイヤ11の他方はリール(図示せず)により巻回されており、このワイヤ11がたるまないように所定のテンションがかけられている。
【0012】
また、上記ボンディングアーム3の他方の端部にはリニアモータ6のボイスコイル6aが設けられ、このボイスコイル6aは永久磁石とヨークで構成される磁気回路6bの空隙内に上下に揺動可能に嵌挿されている。この磁気回路6bは、ヘッドベース4上に載置されている。このヘッドベース4は、X方向及びY方向に駆動可能なXYテーブル(図示せず)に搭載されている。
【0013】
また、ボンディングアーム3が支持されている軸5の端部には、ボンディングヘッド1のキャピラリ2の先端移動量及びツール位置の検出を行う角度センサー10が設けられている。
【0014】
この角度センサー10は、磁気角度センサー発磁体10aと磁気角度センサー検出部10bとで構成されている。この磁気角度センサー発磁体10aは、断面略コ字形状の円筒体であって、軸5の先端部分にねじ穴9を用いて螺合結合される。一方、磁気角度センサー検出部10bは、ヘッドベース4の枠体側面に取付け固定されており、該検出部の検出を行うセンサー棒10b1 が前記磁気角度センサー発磁体10aの円筒内に非接触な状態で挿入されている。
【0015】
磁気角度センサー発磁体10aは、ボンディングアーム3が軸5を支点とする揺動運動により回転され、磁気角度センサー検出部10bに対する発磁体10bの角度に比例するアナログ信号が出力されるように構成されている。この角度センサー10の出力電圧と角度との関係は、図3に示されている。また、本実施例では、この得られたアナログ信号を図示せぬA/D変換器によりデジタル信号に変換して最適な分解能が得られるように適宜設定されている。
【0016】
以上のような構成よりなる本装置の作用について以下に説明する。
【0017】
まず、ボンディングアーム3に取り付けられているリニアモータ6のボイスコイル6aが励磁されると、リニアモータ6の推力によりボンディングアーム3は軸5を支点として図1の反時計方向に揺動して回動する。そして、キャピラリ2の先端が半導体ペレットのパッドの上方所定位置まで高速で降下した後低速移動に移行してキャピラリ2の先端に図示せぬ電気放電手段により形成されたボールを半導体ペレット上のパッド上面に押しつぶして熱圧着ボンディングが行なわれる。このときキャピラリ2の先端に超音波振動を印加してボンディングを行うこともある。
【0018】
このキャピラリ2の移動量は、角度センサー10から回転角に応じて出力されるアナログ信号が図示せぬマイクロコンピュータ等よりなる制御手段に入力され、この制御手段によりキャピラリ2の移動量及び位置が演算して求められる。つまり、この角度センサー10により図3に示すような出力電圧と角度との関係から、例えば、磁気角度センサー検出部10bの出力電圧が1Vであれば、キャピラリ2が10度の位置にあることがわかり、ボンディングアーム3のホーン3aの軸方向中心を基準位置として0Vにオフセットすることによってキャピラリ2の移動量を求めることができると共にボンディングステージからツールまでの絶対的高さを求めることができる。しかも、磁気角度センサー検出部10bの基準位置で+1Vの出力が得られている場合には、−1Vに設定することにより容易にオフセット調整が可能であるので、角度センサー10の取付け具合に影響されない。
【0019】
逆に、ボンディング接続された後はリニアモータ6のボイスコイル6aを励磁させて図1の時計方向にボンディングアーム3を予め設定された移動量分だけ軸5を中心に回動させて停止させ、次のボンディング点であるリード側にボンディングヘッド1をXYテーブルを移動させて上記と同じ工程によりボンディングする。
【0020】
以上のような工程を繰返して全ての半導体チップとリードとを接続させてボンディングが完了する。
【0021】
次に、本発明に係るワイヤボンディング方法は、上記のようなワイヤボンディング装置を用いて行われるボンディング方法の実施例を図4乃至図6を用いて説明する。
【0022】
図4において、第1ボンディング点Aにワイヤを接続後、キャピラリ2を少し上昇させ、その後第1ボンディング点Aと第2ボンディング点を結んで想定される直線上で第2ボンディング点と逆の方向で且つ先に第1ボンディング点の鉛直線上に上昇したところより低く、長さSが高さLより短くなるように、即ちL>Sとなるようにキャピラリ2を移動制御させることによって接続されたワイヤ11とキャピラリ2の間にループ形成に必要な量より少し多い量のワイヤを繰り出してたるみ11aを発生させ、第1ボンディング点Aに接続されたワイヤ11の直上に働く応力を軽減させて、ワイヤボンディングにおける信頼性、特にワイヤボンディング工程における品質検査である引っ張り強度試験での強度確保並びに封入工程における樹脂により働く応力によるワイヤの破断不良を未然に防ぐものである。
【0023】
図4に示すようなワイヤ接続を行うために、図5を用いて説明する。図5は、本発明に係るキャピラリの移動軌跡を示す説明図である。
【0024】
そこで、図5に示すキャピラリの移動軌跡を図6に示すフローチャートを用いて説明すると、まず、図5に示す第1ボンディング点Aからキャピラリ2をプログラム上で指定された位置B点まで垂直に上昇させる(ステップS1 )。この第1ボンディング点AからB点までの距離をLとする。この距離Lは、予め図示せぬ制御手段にメモリされている。また、この距離Lは任意の値に設定され、図2に示す角度センサー10によって求められる。
【0025】
次に、XYテーブルを移動させて第1ボンディング点Aと第2ボンディング点を結んで想定される直線上で第2ボンディング点と逆の方向に移動させると同時に図1に示すボンディングアーム3を反時計方向に回動させてZ軸方向に下降させる(ステップS2 )。
【0026】
キャピラリ2がB点からD点に行ったかどうかを判定する(ステップS3 )。この時、B点とC点間の距離は予め図示せぬプログラム上にメモリされており、また距離Lを半径とするE点についてもメモリされている。したがって、D点がE点より上方にならないように予め図示せぬ制御手段内にプログラムされている。
【0027】
このD点まで到達した後、キャピラリ2を上昇させて所定のループコントロールにしたがってワイヤ11を第2ボンディング点に移動させてボンディングする(ステップS4 )。このD点から第2ボンディング点に至るまでのループコントロールについては種々可変可能であるが、最適なものが用いられる。
【0028】
上記方法によれば、従来のキャピラリの軌跡と本発明によるキャピラリの軌跡でのワイヤの引っ張り強度の比較を実施したところ、従来のキャピラリの軌跡を用いた場合のワイヤ引っ張り強度は、10.3gfであるのに対して、本発明を用いた場合の引っ張り強度は、11.7gfであった。したがって、本発明を用いた場合、従来のキャピラリ軌跡を用いた場合より引っ張り強度の平均で約14%の改善効果が確認できた。
【0029】
なお、本発明に係るワイヤボンディング方法では、キャピラリ2が図4及び図5に示す高さLまで上昇した点の位置制御は、ワイヤボンディング装置側で制御されているが、実際にキャピラリ2が高さLの最上昇点に位置した次の瞬間に下方に下げる。この下方への制御は、図4に示すように任意の角度θをもって制御するようにしてもよい。この角度θの下げ量並びにSはループ形状やループ高さによって任意に設定される。しかして、本発明では図4に示す角度センサー10によって制御されるので図3に示すようなデータに基づいてD点の位置が求められるので角度θはそれにしたがって求まる。よって角度θによる制御を行う場合には予め角度を算出してメモリを行えばよい。
【0030】
上記のようなワイヤボンディング方法では、図1乃至図3に示すワイヤボンディング装置を用いているが、他の構成によるワイヤボンディング装置を用いて同様のループ形成を行うようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、第1ボンディング点にワイヤを接続後、キャピラリを少し上昇させ、続いて第2ボンディング点と逆方向に且つ下方に移動させることによって、ワイヤの直上に働く応力によって発生する亀裂及び皺を軽減することができ、ワイヤボンディングにおける信頼性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置の構成を示す正面図である。
【図2】図2は、図1の一部断面を含む側面図である。
【図3】図3は、図2に示す角度センサーの特性の一例を示す図である。
【図4】図4は、本発明に係るキャピラリの移動軌跡を示す図である。
【図5】図5は、本発明に係るキャピラリの移動軌跡を示す説明図である。
【図6】図6は、本発明に係るワイヤボンディング方法を説明するフローチャートである。
【図7】図7は、従来のキャピラリの移動軌跡によるワイヤ形状を示す説明図である。
【符号の説明】
1 ボンディングヘッド
2 キャピラリ
3 ボンディングアーム
4 ヘッドベース
5 軸
6 リニアモータ
10 角度センサー
11 ワイヤ
11a たるみ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire bonding method, and in particular in a semiconductor device assembly process, a first bonding point, for example, an electrode (pad) on a semiconductor chip and a second bonding point, for example, an external lead disposed on a lead frame. The present invention relates to a wire bonding loop forming method in which a connection is made using a wire such as a gold wire, copper, or aluminum.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a loop forming method in wire bonding is known, for example, as disclosed in JP-A-63-42135. After connecting the wire to the first bonding point, raise the capillary slightly, then move it slightly in the direction opposite to the second bonding point, then raise the capillary by the amount necessary for loop formation and feed the wire Next, the capillary is moved above the second bonding point with a circular orbit having a radius necessary for the loop formation described above, and the wire is connected to the second bonding point.
[0003]
This conventional loop forming method will be described with reference to FIG. 7. The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method, after the
[0005]
Therefore, the present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art described above, and it is a crack or flaw directly above the wire connected to the first bonding point in the process of slightly moving in the direction opposite to the second bonding point. An object of the present invention is to provide a wire bonding method capable of reducing the occurrence of the above and improving the reliability of wire bonding.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The wire bonding method according to the present invention is a wire bonding method in which a wire is connected between a first bonding point and a second bonding point, and after connecting the wire to the first bonding point A, the capillary is connected to the first bonding point. After raising to a predetermined distance L on the vertical line of the point A, from the point E which is lower than the distance L in the direction opposite to the second bonding point, the first bonding point A is a circle, and the distance L is a radius. The capillary is lowered to a predetermined position D that is lower and higher than the first bonding point, and the capillary is moved up from the position to feed out a slightly larger amount of wire than is necessary for loop formation. A wire bonder that connects the wire to the second bonding point by moving it above the second bonding point according to the loop control. A grayed method, when the distance from the first bonding point to the position D and S, the distance S is characterized in that it is set such that the relationship between the distance L> S.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, after connecting the wire to the first bonding point A, the
[0008]
【Example】
Next, an embodiment of the wire bonding apparatus according to the present invention will be described.
[0009]
1 is a front view showing a configuration of a wire bonding apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a side view including a partial cross section of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing an example of characteristics of an angle sensor shown in FIG. It is.
[0010]
1 and 2, the bonding
[0011]
The
[0012]
The other end of the
[0013]
An
[0014]
The
[0015]
The magnetic
[0016]
The operation of this apparatus having the above configuration will be described below.
[0017]
First, when the
[0018]
As for the movement amount of the
[0019]
On the contrary, after the bonding connection, the
[0020]
The above process is repeated to connect all the semiconductor chips and leads to complete the bonding.
[0021]
Next, the wire bonding method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 6 as examples of the bonding method performed using the wire bonding apparatus as described above.
[0022]
In FIG. 4, after connecting the wire to the first bonding point A, the
[0023]
In order to perform wire connection as shown in FIG. 4, it demonstrates using FIG. FIG. 5 is an explanatory view showing the movement trajectory of the capillary according to the present invention.
[0024]
Therefore, the movement trajectory of the capillary shown in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 6. First, the
[0025]
Next, the XY table is moved to connect the first bonding point A and the second bonding point to move in the direction opposite to the second bonding point on the assumed straight line, and at the same time, the
[0026]
It is determined whether the
[0027]
After reaching the point D, the
[0028]
According to the above method, when the wire pulling strength was compared between the locus of the conventional capillary and the locus of the capillary according to the present invention, the wire pulling strength when using the locus of the conventional capillary was 10.3 gf. On the other hand, the tensile strength when using the present invention was 11.7 gf. Therefore, when the present invention was used, an improvement effect of about 14% on the average in tensile strength was confirmed compared with the case where the conventional capillary trajectory was used.
[0029]
In the wire bonding method according to the present invention, the position control of the point where the
[0030]
In the wire bonding method as described above, the wire bonding apparatus shown in FIGS. 1 to 3 is used, but a similar loop formation may be performed using a wire bonding apparatus having another configuration.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, after the wire is connected to the first bonding point, the capillary is lifted slightly, and then moved in the opposite direction and downward to the second bonding point, thereby acting on the wire. It is possible to reduce cracks and wrinkles generated by the above, and to improve the reliability in wire bonding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a wire bonding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a side view including a partial cross-section of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the characteristics of the angle sensor illustrated in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a movement trajectory of a capillary according to the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a movement locus of a capillary according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a wire bonding method according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a wire shape according to a movement trajectory of a conventional capillary.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記第1ボンディング点から前記位置Dまでの距離をSとすると、該距離Sは前記距離L>Sの関係となるように設定されていることを特徴とするワイヤボンディング方法。In a wire bonding method in which a wire is connected between a first bonding point and a second bonding point, after connecting the wire to the first bonding point A, the capillary is placed on a vertical line of the first bonding point A by a predetermined distance. After being raised to L, the first bonding point is lower than the distance L in a direction opposite to the second bonding point, below the E point having the first bonding point A as a center and the distance L as a radius. The capillary is lowered to a predetermined position D higher than the point, and the capillary is lifted from the position to feed out a slightly larger amount of wire than necessary for loop formation, and the capillary is moved above the second bonding point according to a predetermined loop control. A wire bonding method for connecting the wire to the second bonding point by moving to
A wire bonding method, wherein a distance from the first bonding point to the position D is S, and the distance S is set to satisfy the relationship of the distance L> S.
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JP (1) | JP3786991B2 (en) |
-
1995
- 1995-10-13 JP JP29202495A patent/JP3786991B2/en not_active Expired - Lifetime
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