JP4787374B2 - 半導体装置の製造方法並びにワイヤボンディング装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法並びにワイヤボンディング装置 Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤボンディングによって形成するワイヤループを含む半導体装置の製造方法並びにこれらの方法に用いるワイヤボンディング装置の構造に関する。
半導体装置の製造工程において、半導体チップの電極であるパッドとリードフレームの電極であるリードとの間を金属細線であるワイヤで接続するワイヤボンディング装置が多く用いられている。ワイヤボンディング装置は、駆動モータにより回転駆動されるボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの先端に取り付けられたキャピラリと、超音波ホーンに取り付けられた超音波振動子とを備え、ボンディングアームを回転駆動してキャピラリをパッドまたはリードに対して接離方向に移動させ、キャピラリ先端に形成されたイニシャルボールをパッドに、ワイヤをリードに圧着すると共に、超音波振動子によって超音波ホーンを共振させ、キャピラリ先端に超音波振動を付与してボンディングを行うものが多い。
ワイヤボンディング装置によってパッドとリードとの間をワイヤで接続する際には、最初にキャピラリ先端に延出したワイヤをイニシャルボールに形成し、イニシャルボールをパッド上にボンディングした後、キャピラリを上昇させてリードの上までルーピングしてワイヤをリードの上にボンディングし、その後キャピラリと共にワイヤを引き上げてワイヤを切断する方法が多く用いられている（例えば、特許文献１の図５、図６参照）。この方法によってパッドとリードとの間をワイヤによって接続する場合、パッドにはイニシャルボールがボンディングされるのでパッドとワイヤとの接合強度は十分となるが、リードにはワイヤの側面がボンディングされるのみであることからその強度が不足する場合がある。
このため、リードにワイヤをボンディングした後、ワイヤを繰り出しながらキャピラリをパッド側に向かって上昇させ、リードへの最初のボンディング位置よりもパッドから遠い位置に再度ワイヤをボンディングし、その後、ワイヤと共にキャピラリを上昇させてワイヤを切断する方法が提案されている（例えば、特許文献１の図２参照）。また、リードにボンディングした後、キャピラリを上昇、下降させ、リードへの最初のボンディング位置よりもパッドから遠い位置にキャピラリを接触させて超音波振動を加える方法が提案されている（例えば、特許文献２の図４参照）。
特許第３８３０４８５号明細書 特許第４３６５８５１号明細書
しかし、特許文献１に記載された従来技術は、リードにワイヤをボンディングしてワイヤループを形成した後、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを移動させてリードのパッドと反対側に小さな第２ワイヤループを形成するので、安定して第２ワイヤループを形成するためには、ワイヤの繰り出し長さを長くしてワイヤをループ状に形成しやすくする必要がある。ワイヤの繰り出し長さを長くすると第２ワイヤループが大きくなりボンディングするリードも面積の大きなものが必要となるので、半導体装置が大型化してしまうという問題があった。また、特許文献２に記載されている従来技術では、リードへの最初のボンディング位置よりもパッドから遠い位置にキャピラリを接触させることから、リードの長さを長くする必要があり、コンパクトな半導体装置の製造には適していないという問題があった。
本発明は、コンパクトで接合強度の大きいワイヤループを提供することを目的とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、キャピラリの先端に加わる押圧荷重を検出する荷重センサを有するワイヤボンディング装置によって第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、キャピラリによって第１ボンド点にワイヤを接合する第１ボンディング工程と、第１ボンディング工程の後、キャピラリの先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを所定の軌跡に沿って第２ボンド点に向かってルーピングさせ、第２ボンド点にワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディング工程と、第２ボンディング工程の後、先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後、キャピラリ先端から繰り出したワイヤがワイヤループの上面に接触し、荷重センサによって検出される押圧荷重が所定の荷重となるまでキャピラリをワイヤループに向かって降下させ、キャピラリ先端から繰り出したワイヤをワイヤループの上面に沿った形状の第１の折り返し部に形成する第１折り返し工程と、第１折り返し工程の後、さらに先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリを降下させ、キャピラリ先端からさらに繰り出したワイヤを第１の折り返し部の上面に沿った第２の折り返し部に形成する第２折り返し工程と、第２折り返し工程の後、キャピラリを降下させてワイヤと第２ボンド点との接合部の近傍にワイヤをボンディングすると共に、キャピラリの第１ボンド点側のフェイス部で第１、第２の折り返し部の第２ボンド点側の少なくとも一部をワイヤループの第２ボンド点側に重ね合わせるように押し潰す第３ボンディング工程と、を含むことを特徴とする。
本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置であって、キャピラリの先端に加わる押圧荷重を検出する荷重センサと、キャピラリをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、移動機構への指令信号を出力するコンピュータである制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、制御部は、制御部が実行し、キャピラリによって第１ボンド点にワイヤを接合する第１ボンディングプログラムと、第１ボンド点にワイヤを接合した後、キャピラリの先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを所定の軌跡に沿って第２ボンド点に向かってルーピングさせ、第２ボンド点にワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディングプログラムと、制御部が実行し、ワイヤループを形成した後、先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後、キャピラリ先端から繰り出したワイヤがワイヤループの上面に接触し、荷重センサによって検出される押圧荷重が所定の荷重となるまでキャピラリをワイヤループに向かって降下させ、キャピラリ先端から繰り出したワイヤをワイヤループの上面に沿った形状の第１の折り返し部に形成する第１折り返しプログラムと、制御部が実行し、第１の折り返し部の形成の後、さらに先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリを降下させ、キャピラリ先端からさらに繰り出したワイヤを第１の折り返し部の上面に沿った第２の折り返し部に形成する第２折り返しプログラムと、制御部が実行し、第２折り返し部の形成の後、キャピラリを降下させてワイヤと第２ボンド点との接合部の近傍にワイヤをボンディングすると共に、キャピラリの第１ボンド点側のフェイス部で第１、第２の折り返し部の第２ボンド点側の少なくとも一部をワイヤループの第２ボンド点側に重ね合わせるように押し潰す第３ボンディングプログラムと、を含むことを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、キャピラリによって第１ボンド点にワイヤを接合する第１ボンディング工程と、第１ボンディング工程の後、キャピラリの先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを所定の軌跡に沿って第２ボンド点に向かってルーピングさせ、第２ボンド点にワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディング工程と、第２ボンディング工程の後、先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリをワイヤループに向かって降下させ、キャピラリ先端から繰り出したワイヤをワイヤループと、ワイヤと第２ボンド点との接合部との上に折り返して踏み潰しながらボンディングして第１踏み潰し部を形成する第１踏み潰しボンディング工程と、第１踏み潰しボンディング工程の後、さらに先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリを降下させ、キャピラリ先端からさらに繰り出したワイヤを第１踏み潰し部の上面に沿った第３の折り返し部に形成する第３折り返し工程と、第３折り返し工程の後、更に、キャピラリを降下させてワイヤと第２ボンド点との接合部の近傍にワイヤをボンディングすると共に、キャピラリの第１ボンド点側のフェイス部で第３の折り返し部の第２ボンド点側の少なくとも一部を第１踏み潰し部の上に重ね合わせるように踏み潰す第２踏み潰しボンディング工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法において、第１踏み潰しボンディング工程は、キャピラリ先端から繰り出したワイヤを、ワイヤループと、第２ボンド点との接合部との上に折り返し、その表面の一部が平面となるまで踏み潰すこと、としても好適である。
本発明の半導体装置の製造方法において、第２踏み潰しボンディング工程は、キャピラリの第１ボンド点側のフェイス部で第３の折り返し部の第２ボンド点側の少なくとも一部を第１踏み潰し部の上にその表面の一部が平面となるまで踏み潰すこと、としても好適である。
本発明の半導体装置の製造方法において、キャピラリは超音波によって加振され、第１ボンディング工程、第２ボンディング工程、第１踏み潰しボンディング工程、第２踏み潰しボンディング工程は、ボンディングの際にキャピラリを超音波加振すること、としても好適である。
本発明の半導体装置の製造方法において、第２踏み潰しボンディング工程の後、キャピラリを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程を含むこと、としても好適である。
本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置であって、キャピラリをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、移動機構への指令信号を出力するコンピュータである制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、制御部は、制御部が実行し、キャピラリによって第１ボンド点にワイヤを接合する第１ボンディングプログラムと、第１ボンド点にワイヤを接合した後、キャピラリの先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを所定の軌跡に沿って第２ボンド点に向かってルーピングさせ、第２ボンド点にワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディングプログラムと、制御部が実行し、ワイヤループを形成した後、先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリをワイヤループに向かって降下させ、キャピラリ先端から繰り出したワイヤをワイヤループと、ワイヤと第２ボンド点との接合部との上に折り返して踏み潰しながらボンディングして第１踏み潰し部を形成する第１踏み潰しボンディングプログラムと、制御部が実行し、第１踏み潰し部を形成した後、さらに先端からワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、続いてキャピラリを第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後キャピラリを降下させ、キャピラリ先端からさらに繰り出したワイヤを第１踏み潰し部の上面に沿った第３の折り返し部に形成する第３折り返しプログラムと、制御部が実行し、第３折り返し部を形成した後、更に、キャピラリを降下させてワイヤと第２ボンド点との接合部の近傍にワイヤをボンディングすると共に、キャピラリの第１ボンド点側のフェイス部で第３の折り返し部の第２ボンド点側の少なくとも一部を第１踏み潰し部の上に重ね合わせるように踏み潰す第２踏み潰しボンディングプログラムと、を含むことを特徴とする。
本発明は、コンパクトで接合強度の大きいワイヤループを提供することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の構成を示す系統図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置における荷重センサの取り付け状態を示す説明図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１折り返し工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１折り返し工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２折り返し工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第３ボンディング工程の動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法によるワイヤ切断動作を示す説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第１折り返し工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２折り返し工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第２折り返し工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法における第３ボンディング工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ切断動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の実施形態の半導体装置の製造方法におけるキャピラリの移動軌跡を示す説明図である。 本発明の実施形態のワイヤループのリード側端末を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の構成を示す系統図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の他の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法における第１踏み潰しボンディング工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法における第１踏み潰しボンディング工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法における第３折り返し工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法における第３折り返し工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法における第２踏み潰しボンディング工程の動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法におけるワイヤ切断動作を示すリード近傍の説明図である。 本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法におけるキャピラリの移動軌跡を示す説明図である。 本発明の他の実施形態のワイヤループのリード側端末を示す斜視図である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態であるワイヤボンディング装置１０について説明する。図１において、信号線は１点鎖線で示す。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にはボンディングアーム１３が取り付けられている。ボンディングアーム１３はＺ方向モータによって回転中心の回りに駆動され、その先端に超音波ホーン１３ｂが取り付けられ、超音波ホーン１３ｂの先端がボンディング面である半導体チップ７２のパッド面に対して弧状に接離動作するように構成されている。超音波ホーン１３ｂの先端は、半導体チップ７２のパッド面又はリードフレーム７１の表面の近傍では上下方向であるＺ方向に移動する。超音波ホーン１３ｂの先端には、ボンディングツールであるキャピラリ１６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９をボンディング面に沿った面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１３をＺ方向モータで駆動させることによって、ボンディングアーム１３の先端に取り付けられた超音波ホーン１３ｂ先端及びその先端に取り付けられたキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ＸＹテーブル２０のボンディングアーム１３の先端側にはリードフレーム７１を吸着固定するボンディングステージ１４が設けられている。
図２に示すように、ボンディングアーム１３は超音波ホーン１３ｂの中心軸１３ｄの方向に延びる略直方体で、フランジ取り付け面１３ｍのある先端側部分１３ａと図示しない回転中心を含む後端側部分１３ｒとを有しており、ボンディングアーム１３のボンディングステージ１４側には、超音波ホーン１３ｂに接続される超音波振動子１５が収容される窪み１３ｇが設けられている。先端側部分１３ａのフランジ取り付け面１３ｍには超音波ホーン１３ｂの振動の節に設けられたフランジ１３ｎがボルト１３ｑで取り付けられている。先端側部分１３ａと後端側部分１３ｒとは超音波ホーン１３ｂの中心軸１３ｄを含む高さ方向位置（Ｚ方向位置）に設けられた薄板状の接続部１３ｈによって接続されている。接続部１３ｈのボンディングステージ１４側とボンディングステージ１４と反対側にはボンディングアーム１３の先端側部分１３ａと後端側部分１３ｒとの間に細いスリット１３ｆ，１３ｋが設けられている。ボンディングアーム１３のボンディングステージ１４と反対側であるＺ方向上側には荷重センサ２５を取り付けるための溝１３ｅが設けられている。溝１３ｅはボンディングアーム１３の先端側部分１３ａと後端側部分１３ｒとの間に対向して設けられている。溝１３ｅに取り付けられた荷重センサ２５はボンディングアーム１３の先端側部分１３ａから後端側部分１３ｒに向かってねじ込まれているねじ１３ｐによって先端側部分１３ａと後端側部分１３ｒとの間で挟みこまれて与圧されるよう構成されている。荷重センサ２５はその中心軸１３ｃが超音波ホーン１３ｂの中心軸１３ｄからＺ方向に距離Ｌだけオフセットして取り付けられている。
図１に示すように、キャピラリ１６は円錐形状の先端部を有する孔開き円柱で、中心部のワイヤ孔に金線等で製造されたワイヤ８１を挿通させることができる構造となっている。ワイヤ８１はボンディングヘッド１９の上に取り付けられたスプール１１から供給される。超音波ホーン１３ｂは、超音波振動子１５で発生した超音波エネルギをキャピラリ１６に供給し、キャピラリ１６に挿通されたワイヤ８１をボンディング面である半導体チップ７２のパッド面、及びリードフレーム７１のリードに押し付けて接合させる機能を有している。また、ボンディングステージ１４の近傍には、キャピラリ１６の先端から延出したワイヤを加熱してイニシャルボールにする放電トーチ２６が設けられている。
ボンディングへッド１９にはキャピラリ１６に挿通されるワイヤ８１を把持、開放するクランパ１７が設けられている。クランパ１７はボンディングアーム１３と連動してＸＹＺ方向に移動する。ワイヤボンディング装置１０はクランパ開閉機構２７を備えており、クランパ１７はクランパ開閉機構２７の動作によって開閉駆動されるよう構成されている。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０は内部にＣＰＵを持つ制御部３０によって各部の位置の検出及び動作制御が行われ、半導体チップ７２とリードフレーム７１との間をワイヤ８１によって接続する。ＸＹテーブル２０には、ボンディングへッド１９のＸＹ方向位置を検出するＸＹ位置検出手段が設けられている。また、ボンディングへッド１９にはボンディングアーム１３の回転中心の回りの回転角度を検出することによってキャピラリ１６先端のＺ方向高さを検出するキャピラリ高さ検出手段２９が設けられている。キャピラリ高さ検出手段２９は回転角度を検出するものでなく、ボンディングアーム１３先端やキャピラリ１６先端の位置を直接検出するようなものであってもよい。また、キャピラリ高さ検出手段２９も非接触式であってもよいし、接触式であってもよい。
ボンディングへッド１９には、半導体チップ７２、リードフレーム７１などの画像を取得する撮像手段であるカメラ２８が取り付けられ、カメラ２８によって撮像した画像に基づいてキャピラリ１６のＸＹ方向の位置決めを行うよう構成されている。カメラ２８は画像信号を取得することができるものであれば絞り機構やシャッタ等の無い撮像素子とレンズ等によって構成されるものでもよい。
上記のキャピラリ高さ検出手段２９、荷重センサ２５の検出信号は、それぞれ、キャピラリ高さ検出インターフェース４２、荷重センサインターフェース４６を介してデータバス３２から制御部３０に接続され、各信号が制御部３０に入力されるように構成されている。また、ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９によって構成される移動機構１８、クランパ開閉機構２７、超音波振動子１５、放電トーチ２６はそれぞれ移動機構インターフェース４４、クランパ開閉機構インターフェース４１、超音波振動子インターフェース４３、ボール形成手段インターフェース４５を介してデータバス３２から制御部３０に接続され、ＣＰＵを含む制御部３０からの指令によって各機器が動作するように構成されている。
データバス３２には記憶部３４が接続されている。記憶部３４は、制御部３０の行う位置検出処理や制御指令出力動作に必要な制御データを保持しており、制御部３０からの指令によって制御データを制御部３０に出力し、或いは入力された信号データなどを記憶、保持する。制御部３０とデータバス３２と記憶部３４と各インターフェース４１〜４６とは、一体として構成されたコンピュータ６０であり、記憶部３４には制御データ以外にボンディング制御全般をコントロールする制御プログラムや、第１ボンディング手段である第１ボンディングプログラム、第２ボンディング手段である第２ボンディングプログラム、第１折り返し手段である第１折り返しプログラム、第２折り返し手段である第２折り返しプログラム、第３ボンディング手段である第３ボンディングプログラムが格納されている。
以上のように構成されたワイヤボンディング装置１０のワイヤボンディング動作によって半導体装置を製造する工程について説明する。まず、制御部３０は、記憶部３４に格納されている全体制御プログラム、第１ボンディングプログラム、第２ボンディングプログラム、第１折り返しプログラム、第２折り返しプログラム、第３ボンディングプログラムと制御用のデータを読み出して、内部のメモリにストアする。また、図４Ａに示すように、初期状態ではキャピラリ１６の先端にはテールワイヤ８２が延出し、クランパ１７は閉とされている。
図３のステップＳ１０１に示すように、制御部３０は、イニシャルボールを形成する指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６の先端が放電トーチ２６の近傍に来るようボンディングヘッド１９を移動させる。キャピラリ１６が放電トーチ２６の近傍まで移動したら、ボール形成手段インターフェース４５からの信号によって放電トーチ２６がキャピラリ１６の先端に延出しているテールワイヤ８２との間で放電し、図４Ｂに示すように、テールワイヤ８２を球形のイニシャルボール８３とする。
図３のステップＳ１０２、図４Ｃに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６を第１ボンド点である半導体チップ７２のパッド７３の上に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６の中心がパッド７３の直上に来るまでボンディングヘッド１９を移動させる。
制御部３０は第１ボンディング工程を行う。図３のステップＳ１０３に示すように、制御部３０はキャピラリ１６を降下させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６の先端をパッド７３の上に降下させる。また、この指令によってクランパ開閉機構インターフェース４１からの信号がクランパ開閉機構２７に出力され、クランパ開閉機構２７によってクランパ１７が開となる。そして、図３のステップＳ１０４、及び図４Ｄに示すように、キャピラリ１６の先端に形成されていたイニシャルボール８３をパッド７３の上に押し付けると共に、超音波振動子インターフェース４３からの信号によって超音波振動子１５を駆動してキャピラリ１６を振動させ、イニシャルボール８３を圧着ボール８４としてパッド７３の上に接合し、第１ボンディングを行う。
第１ボンディング工程に続いて、制御部３０は第２ボンディング工程を行う。制御部３０は、図３のステップＳ１０５に示すように、クランパ１７を開としたままキャピラリ１６を上昇させる指令を出力する。この指令によって、移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、図４Ｅに示すようにボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６の先端をパッド７３から上昇させると共に、移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、キャピラリ１６はリードフレーム７１のリード７４と反対側に向かって所定の距離だけ水平に移動する。その後、更に、キャピラリ１６は所定の高さまで上昇する。この際、クランパ１７は開となっているのでキャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出される。
キャピラリ１６が所定の高さまで上昇したら、制御部３０は、図３のステップＳ１０６に示すようにクランパ１７を開としたままキャピラリ１６を第２ボンド点であるリード７４の上までルーピングする指令を出力する。この指令によって、移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９、ＸＹテーブル２０に出力され、図４Ｆに示すように、キャピラリ１６はリード７４に向かって所定の軌跡に沿ってループを描いて移動していく。このルーピングの際にもクランパ１７が開となっていることからキャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されていく。ここで、所定の軌跡とは、三角ループ、台形ループ、Ｍ形ループ等の軌跡をいう。
キャピラリ１６がリード７４の上まで来たら、制御部３０は、図３のステップＳ１０７に示すように、キャピラリ１６を降下させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６の先端をリード７４の上に降下させる。そして、図３のステップＳ１０８、及び図４Ｇに示すように、キャピラリ１６の先端でワイヤ８１をリード７４に押し付けると共に、超音波振動子インターフェース４３からの信号によって超音波振動子１５を駆動してキャピラリ１６を振動させ、リード７４の上にワイヤ８１を接続する第２ボンディングを行う。第２ボンディングが行われると、図４Ｇに示すように第１ボンド点であるパッド７３と第２ボンド点であるリード７４との間を接続するワイヤループ８５が形成される。
ワイヤループ８５の形成に続いて、制御部３０は、第１折り返し工程を行う。図３のステップＳ１０９及び図４Ｈに示すように、制御部３０は、クランパ１７を開としたままキャピラリ１６を高さＨ１だけ上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。制御部３０はキャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してキャピラリ高さ検出手段２９からの信号を取得し、キャピラリ１６の先端の高さが高さＨ１となっているかどうかを監視する。そして、キャピラリ高さ検出手段２９からの信号によってキャピラリ１６の先端の高さがＨ１になったと判断したらキャピラリ１６の上昇を停止する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
そして、図３のステップＳ１１０及び図４Ｈに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６を第１の距離Ｌ１だけパッド７３に向かって水平に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６をパッド７３に向かって移動させる。制御部３０はＸＹテーブル２０の中に設けられているボンディングヘッド１９のＸＹ方向の位置検出手段からの信号によってキャピラリ１６の位置を取得し、キャピラリ１６が第１の距離Ｌ１だけ移動したかどうかを監視する。そして、キャピラリ１６が第１の距離Ｌ１だけ移動したと判断したらキャピラリ１６の水平移動を停止する。キャピラリ１６の水平移動が終了するとキャピラリ１６の先端に繰り出されたワイヤはリード７４からパッド７３の方向に曲がった第１折り返し部８６となっている。
図３のステップＳ１１１及び図４Ｊに示すように、制御部３０はキャピラリ１６を降下させる信号を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が降下を開始する。キャピラリ１６が降下してくると、第１折り返し部８６の反発力によってキャピラリ１６の押圧荷重は次第に大きくなっていく。制御部３０は、荷重センサ２５からの信号によってキャピラリ１６の押圧荷重を取得する。そして、更にキャピラリ１６を降下させていくと、図５に示すように、第１折り返し部８６の下面がワイヤループ８５の上面に接触する。すると、キャピラリ１６の押圧荷重は更に大きくなってくる。そして、図３のステップＳ１１２に示すように、荷重センサ２５によって検出した押圧荷重が所定の荷重となったら、制御部３０は図３のステップＳ１１３に示すようにキャピラリ１６の降下を停止する指令を出力する。この指令によってキャピラリ１６の降下は停止し、第１折り返し工程は終了する。
図５に示すように、キャピラリ１６の降下を停止した状態では、第１折り返し部８６はリード７４との接合部８５ａに向かって斜め下方に延びるワイヤループ８５の上面に接しており、荷重センサ２５によって検出する押圧荷重が所定の荷重となるようにワイヤループ８５を下方向に向かって押し下げている。ワイヤループ８５は若干押し下げられてはいるが略その形状を保った状態となっている。また、第１折り返し部８６は、リード７４にワイヤ８１を第２ボンディングした際にキャピラリ１６の中心が位置していた点８６ａからパッド７３の方向に向かってワイヤループ８５の上面に沿ってゆるいＳ字形の弧を描いて伸び、ワイヤループ８５との接点である点８６ｂから上方のキャピラリ１６に向かって曲がって延びている。また、本実施形態ではキャピラリ１６の先端のフェイス部１６ａ、アウターラディウス部１６ｂはともにワイヤループ８５には接触していない。
第１折り返し工程に続いて制御部３０は第２折り返し工程を行う。図３のステップＳ１１４及び図４Ｋに示すように、制御部３０はクランパ１７を開としたままキャピラリ１６の先端を高さＨ２まで上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。制御部３０はキャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してキャピラリ高さ検出手段２９からの信号を取得し、キャピラリ１６の先端の高さが高さＨ２となっているかどうかを監視する。そして、キャピラリ高さ検出手段２９からの信号によってキャピラリ１６の先端の高さがＨ２になったと判断したらキャピラリ１６の上昇を停止する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
図３のステップＳ１１５及び図４Ｋに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６を第１折り返し工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きい第２の距離Ｌ２だけパッド７３と反対方向に向かって水平に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６をパッド７３と反対方向のリード７４の側に向かって移動させる。制御部３０はＸＹテーブル２０の中に設けられているボンディングヘッド１９のＸＹ方向の位置検出手段からの信号によってキャピラリ１６の位置を取得し、キャピラリ１６が第２の距離Ｌ２だけ移動したかどうかを監視する。そして、キャピラリ１６が第２の距離Ｌ２だけ移動したと判断したらキャピラリ１６の水平移動を停止する。キャピラリ１６の水平移動が終了すると図６に示すように、キャピラリ１６の先端に繰り出されたワイヤは第１折り返し部８６からリード７４の方向に曲がった第２折り返し部８７となっている。キャピラリ１６の第２の水平移動距離Ｌ２は第１折り返し工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きいので、キャピラリ１６の水平移動が終了した状態では、図６に示すように、キャピラリ１６の中心は第２ボンディングの際にキャピラリ１６の中心があった第１折り返し部８６のリード７４との接続点である点８６ａよりもパッド７３と反対側になっており、キャピラリ１６の中心は第２ボンド点の接合部８５ａを越えた位置となっている。
図３のステップＳ１１６に示すように、制御部３０は、第３ボンディング工程を行う指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が降下を開始する。キャピラリ１６が降下してくると、図７に示すように、第２折り返し部８７は、第１折り返し部８６の上側に重なるように折れ曲がってくる。そして、図７に示すようにキャピラリ１６のパッド７３側のフェイス部１６ａ或いはアウターラディウス部１６ｂが第２折り返し部８７の側面に接し、フェイス部１６ａ或いはアウターラディウス部１６ｂによって第２折り返し部８７は更に折り返されていく。
図４Ｌ及び図８に示すように、キャピラリ１６が更に降下すると、キャピラリ１６のパッド７３側のフェイス部１６ａとアウターラディウス部１６ｂは第１折り返し部８６、第２折り返し部８７を押し潰し、その上面の形状をキャピラリ１６のフェイス部１６ａとアウターラディウス部１６ｂに沿った形状とすると共に第１、第２折り返し部８６，８７の一部がワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａに重なるように第１、第２折り返し部８６，８７のパッド７３と反対側の端部をリード７４の点８６ａに隣接する点８７ａに接合する。第１、第２折り返し部８６，８７をリード７４に接合したら第３ボンディング工程を終了する。
制御部３０は、第３ボンディング工程を終了したら、図３のステップＳ１１７に示すように、クランパ１７を開としたままキャピラリ１６を上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
制御部３０は、キャピラリ１６が所定の距離だけ上昇したら、図３のステップＳ１１８に示すようにワイヤ切断指令を出力する。この指令によってクランパ開閉機構インターフェース４１からの信号がクランパ開閉機構２７に出力され、クランパ開閉機構２７によってクランパ１７が閉となる。クランパ１７を閉とした状態でキャピラリ１６を更に上昇させると図４Ｍ，図９に示すように、ワイヤ８１が切断され、キャピラリ１６の先端からはテールワイヤ８２が延出した状態となる。また、第３ボンディングの際にキャピラリ１６の中心があったリード７４側の点８７ａの位置には、丸く盛り上がったワイヤ切断跡８７ｄが成形される。
以上説明した、第１折り返し工程と第２折り返し工程と第３ボンディング工程のキャピラリ１６先端の軌跡を模擬的に図１０に示す。図１０に示すように、第１折り返し工程では、キャピラリ１６の先端は、リード７４の上の第２ボンディング工程の際のキャピラリ１６の中心位置である点８６ａから点ｐまで高さＨ１だけ上昇し、その後パッド７３の方向に向かって水平に第１の距離Ｌ１だけ移動し、荷重センサ２５によって検出する荷重が所定の荷重となる点ｒまで先端を降下させる。第２折り返し工程では、点ｒからキャピラリ１６の先端高さがＨ２となるまで上昇させた後、パッド７３と反対側のリード７４の方向に向かって第１の距離Ｌ１よりも若干長い第２の距離Ｌ２だけ水平に移動させる。そして第３ボンディング工程では、キャピラリ１６の中心を点８６ａよりもパッド７３と反対側で点８６ａに隣接する点８７ａの位置とした後、リード７４の上の点８７ａまで降下させる。
以上のようなボンディング動作によって形成されるワイヤループ８５のリード７４側の端末の形状を図１１に示す。図１１に示すように、リード７４側の端末は、ワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａの上に第１折り返し部８６と第２折り返し部８７のパッド７３と反対側の端部とが重なって押しつぶされ、第１折り返し部８６と第２折り返し部８７のパッド７３と反対側の端部の表面はキャピラリ１６の先端の形状に沿った円筒形の窪み８７ｅとなっている。また、窪み８７ｅのパッド７３と反対側の端部は丸く盛り上がったワイヤ切断跡８７ｄとなっている。第１折り返し部８６と第２折り返し部８７とはワイヤ切断跡８７ｄからパッド７３の方向に向かって反り上がるように伸び、そのパッド７３側の端部８６ｃ，８７ｃは先端が丸くなるように折り返されている。
この様に、本実施形態では、ワイヤループ８５とのリード７４側の端末部分に第１、第２折り返し部８６，８７を重ねてボンディングするようにしたことでワイヤループ８５とリード７４との接合強度を大きくすることができる。また、ワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａの上に第１、第２折り返し部８６，８７の一部をキャピラリの先端で押しつぶしているのでその形状がコンパクトになると同時に、第１折り返し工程でキャピラリ１６の押圧荷重が所定の荷重となるまでキャピラリ１６を押し下げることによってワイヤループ８５の形状を保ちつつ、第１折り返し部８６をワイヤループ８５に沿った形状に折り返すことができることから、短いワイヤでも確実に折り返し形状の形成を行うことができ、コンパクトなワイヤループ８５の端末部分の形状を安定して形成することができると共に、リード７４との接合部分の厚さを大きくすることができるので、ヒールクラックを効果的に抑制することができる。
なお、本実施形態では、第２の水平移動距離Ｌ２は第１折り返し工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きいこととして説明したが、第２の水平移動距離Ｌ２は第１折り返し工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも小さくてもよいし、同一の距離であってもよい。
次に図１２から図２１を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図１から図１１を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
図１２に示すように、先に図１を参照して説明したワイヤボンディング装置１０と異なり、本実施形態のワイヤボンディング装置１００の記憶部３４には、制御データ以外にボンディング制御全般をコントロールする制御プログラムや、第１ボンディング手段である第１ボンディングプログラム、第２ボンディング手段である第２ボンディングプログラム、第１踏み潰しボンディング手段である第１踏み潰しボンディングプログラム、第３折り返し手段である第３折り返しプログラム、第２踏み潰しボンディング手段である第２踏み潰しボンディングプログラム、が格納されている。その他の構成は図１を参照して説明したワイヤボンディング装置１０と同様である。
以下、本実施形態のワイヤボンディング装置１００のワイヤボンディング動作によって半導体装置を製造する工程について説明する。まず、制御部３０は、記憶部３４に格納されている全体制御プログラム、第１ボンディングプログラム、第２ボンディングプログラム、第１踏み潰しボンディングプログラム、第３折り返しプログラム、第２踏み潰しボンディングプログラムと制御用のデータを読み出して、内部のメモリにストアする。また、図４Ａに示すように、初期状態ではキャピラリ１６の先端にはテールワイヤ８２が延出し、クランパ１７は閉とされている。図４Ａから図４Ｇに示される第１ボンディング工程、第２ボンディング工程は先に説明した実施形態と同様であるので説明を省略し、第１踏み潰しボンディング工程から説明する。
図１３のステップＳ２０９及び図４Ｈに示すように、第１踏み潰しボンディング工程では、制御部３０は、クランパ１７を開としたままキャピラリ１６を高さＨ１だけ上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。制御部３０はキャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してキャピラリ高さ検出手段２９からの信号を取得し、キャピラリ１６の先端の高さが高さＨ１となっているかどうかを監視する。そして、キャピラリ高さ検出手段２９からの信号によってキャピラリ１６の先端の高さがＨ１になったと判断したらキャピラリ１６の上昇を停止する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
そして、図１３のステップＳ２１０及び図４Ｈに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６を第１の距離Ｌ１だけパッド７３に向かって水平に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６をパッド７３に向かって移動させる。制御部３０はＸＹテーブル２０の中に設けられているボンディングヘッド１９のＸＹ方向の位置検出手段からの信号によってキャピラリ１６の位置を取得し、キャピラリ１６が第１の距離Ｌ１だけ移動したかどうかを監視する。そして、キャピラリ１６が第１の距離Ｌ１だけ移動したと判断したらキャピラリ１６の水平移動を停止する。キャピラリ１６の水平移動が終了するとキャピラリ１６の先端に繰り出されたワイヤはリード７４からパッド７３の方向に曲がった第１折り返し部８６となっている。
図１３のステップＳ２１１及び図４Ｊに示すように、制御部３０はキャピラリ１６を降下させる信号を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が降下を開始する。キャピラリ１６が降下してくると、図１４に示すように、第１折り返し部８６の下面がワイヤループ８５の上面に接触する。この時、ワイヤループ８５はリード７４に向って斜めに傾斜して接合部８５ａでリード７４に接続されており、第１折り返し部８６は、リード７４にワイヤ８１を第２ボンディングした際にキャピラリ１６の中心が位置していた点８６ａからパッド７３の方向に向かってワイヤループ８５の上面に沿ってゆるいＳ字形の弧を描いて伸び、ワイヤループ８５との接点である点８６ｂから上方のキャピラリ１６に向かって曲がって延びている。図１４に示す状態ではキャピラリ１６の先端のフェイス部１６ａ、アウターラディウス部１６ｂはともにワイヤループ８５には接触していない。
そして、更にキャピラリ１６を降下させていくと、図１３のステップＳ２１２、図１５に示すように、キャピラリ１６のフェイス部１６ａは第１折り返し部８６をワイヤループ８５と第２ボンド点の接合部８５ａとの上に押し付け、第１折り返し部８６の表面が平面となるまで第１折り返し部８６とワイヤループ８５とを重ねて踏み潰して第１踏み潰しボンディングを行い、図１５に示す第１踏み潰し部８６ｄを形成する。この際、キャピラリ１６の先端で第１折り返し部８６を押し付けると共に、超音波振動子インターフェース４３からの信号によって超音波振動子１５を駆動してキャピラリ１６を振動させるようにしてもよい。制御部３０は、第１踏み潰し部８６ｄを形成すると第１踏み潰しボンディング工程を終了する。なお、第１踏み潰しボンディング工程では、キャピラリ１６の先端は、リード７４の表面からボンディングするワイヤ８１の直径の半分程度の高さまで降下させることとしてもよい。
第１踏み潰しボンディング工程に続いて制御部３０は第３折り返し工程を行う。図１３のステップＳ２１３及び図４Ｋに示すように、制御部３０はクランパ１７を開としたままキャピラリ１６の先端を高さＨ２まで上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。制御部３０はキャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してキャピラリ高さ検出手段２９からの信号を取得し、キャピラリ１６の先端の高さが高さＨ２となっているかどうかを監視する。そして、キャピラリ高さ検出手段２９からの信号によってキャピラリ１６の先端の高さがＨ２になったと判断したらキャピラリ１６の上昇を停止する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
図１３のステップＳ２１４及び図４Ｋに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６を第１踏み潰しボンディング工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きい第２の距離Ｌ２だけパッド７３と反対方向に向かって水平に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がＸＹテーブル２０に出力され、ＸＹテーブル２０はキャピラリ１６をパッド７３と反対方向のリード７４の側に向かって移動させる。制御部３０はＸＹテーブル２０の中に設けられているボンディングヘッド１９のＸＹ方向の位置検出手段からの信号によってキャピラリ１６の位置を取得し、キャピラリ１６が第２の距離Ｌ２だけ移動したかどうかを監視する。そして、キャピラリ１６が第２の距離Ｌ２だけ移動したと判断したらキャピラリ１６の水平移動を停止する。キャピラリ１６の水平移動が終了すると図１６に示すように、キャピラリ１６の先端に繰り出されたワイヤは第１踏み潰し部８６ｄからリード７４の方向に曲がった第３折り返し部８８となっている。キャピラリ１６の第２の水平移動距離Ｌ２は第１踏み潰しボンディング工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きいので、キャピラリ１６の水平移動が終了した状態では、図１６に示すように、キャピラリ１６の中心は第２ボンディングの際にキャピラリ１６の中心があった点８６ａよりもパッド７３と反対側になっており、キャピラリ１６の中心は第２ボンド点の接合部８５ａを越えた位置となっている。キャピラリ１６の位置をこの位置まで移動させると、制御部３０は第３折り返し工程を終了する。
図１３のステップＳ２１５に示すように、制御部３０は、第３折り返し工程の後、第２踏み潰しボンディング工程を行う指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が降下を開始する。キャピラリ１６が降下してくると、図１７に示すように、第３折り返し部８８は、第１踏み潰し部８６ｄの上側に重なるように折れ曲がってくる。そして、図１７に示すようにキャピラリ１６のパッド７３側のフェイス部１６ａ或いはアウターラディウス部１６ｂが第３折り返し部８８の側面に接し、フェイス部１６ａ或いはアウターラディウス部１６ｂによって第３折り返し部８８は更に折り返されていく。
図４Ｌ及び図１８に示すように、キャピラリ１６が更に降下すると、キャピラリ１６のパッド７３側のフェイス部１６ａとアウターラディウス部１６ｂは第３折り返し部８８を踏み潰し、その上面の形状をキャピラリ１６のフェイス部１６ａとアウターラディウス部１６ｂに沿った形状とすると共に第３折り返し部８８の一部が第１踏み潰し部８６ｄとワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａ及び第１折り返し部８６に重なるように第３折り返し部８８のパッド７３と反対側の端部をリード７４の点８６ａに隣接する点８７ａに接合する。この際、キャピラリ１６のフェイス部１６ａが当たる表面はキャピラリのフェイス部１６ａの表面と同様の平面となる。第３折り返し部８８をリード７４に接合したら第２踏み潰しボンディング工程を終了する。この際、キャピラリ１６の先端で第３折り返し部８８を押し付けると共に、超音波振動子インターフェース４３からの信号によって超音波振動子１５を駆動してキャピラリ１６を振動させるようにしてもよい。
制御部３０は、第２踏み潰しボンディング工程を終了したら、図１３のステップＳ２１６に示すように、クランパ１７を開としたままキャピラリ１６を上昇させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの信号がボンディングヘッド１９に出力され、ボンディングヘッド１９の中に取り付けられているＺ方向モータが駆動され、ボンディングアーム１３が回転してキャピラリ１６が上昇する。この際クランパ１７は開となっているので、キャピラリ１６の先端からワイヤ８１が繰り出されている。
制御部３０は、キャピラリ１６が所定の距離だけ上昇したら、図１３のステップＳ２１７に示すようにワイヤ切断指令を出力する。この指令によってクランパ開閉機構インターフェース４１からの信号がクランパ開閉機構２７に出力され、クランパ開閉機構２７によってクランパ１７が閉となる。クランパ１７を閉とした状態でキャピラリ１６を更に上昇させると図４Ｍ，図１９に示すように、ワイヤ８１が切断され、キャピラリ１６の先端からはテールワイヤ８２が延出した状態となる。また、第２踏み潰しボンディングの際にキャピラリ１６の中心があったリード７４側の点８７ａの位置には、丸く盛り上がったワイヤ切断跡８７ｄが成形される。
以上説明した、第１踏み潰しボンディング工程と、第３折り返し工程と、第２踏み潰しボンディング工程のキャピラリ１６先端の軌跡を模擬的に図２０に示す。図２０に示すように、第１踏み潰しボンディング工程では、キャピラリ１６の先端は、リード７４の上の第２ボンディング工程の際のキャピラリ１６の中心位置である点８６ａから点ｐまで高さＨ１だけ上昇し、その後パッド７３の方向に向かって水平に第１の距離Ｌ１だけ移動した後、リード７４の上面近傍の点ｒまで先端を降下して第１踏み潰し部８６ｄを形成する。この点ｒのリード７４の表面からの高さはボンディングするワイヤ８１の直径の半分程度の高さとしてもよい。第３折り返し工程では、点ｒからキャピラリ１６の先端高さがＨ２となるまで上昇させた後、パッド７３と反対側のリード７４の方向に向かって第１の距離Ｌ１よりも若干長い第２の距離Ｌ２だけ水平に移動させる。そして第２踏み潰しボンディング工程では、キャピラリ１６の中心を点８６ａよりもパッド７３と反対側で点８６ａに隣接する点８７ａの位置とした後、リード７４の上の点８７ａまで降下させる。
以上のようなボンディング動作によって形成されるワイヤループ８５のリード７４側の端末の形状は、図２１に示すように、リード７４側の端末は、ワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａの上に第１踏み潰し部８６ｄと第３折り返し部８８のパッド７３と反対側の端部とが重なって押しつぶされ、第１踏み潰し部８６ｄと第３折り返し部８８のパッド７３と反対側の端部の表面はキャピラリ１６の先端の形状に沿った円筒形の窪み８７ｅとなっている。また、窪み８７ｅのパッド７３と反対側の端部は丸く盛り上がったワイヤ切断跡８７ｄとなっている。第１踏み潰し部８６ｄはワイヤ切断跡８７ｄからパッド７３の方向に向かってリード７４の表面に沿うように伸び、第３折り返し部８８は、第１踏み潰し部８６ｄの上面でワイヤ切断跡８７ｄからパッド７３の方向に向かって反り上がるように伸び、そのパッド７３側の端部８７ｃは先端が丸くなるように折り返されている。また、第１折り返し部８６は、丸く盛り上がったワイヤ切断跡８７ｄの中に一体となっている。
この様に、本実施形態では、ワイヤループ８５とのリード７４側の端末部分に第１踏み潰し部８６ｄと第３折り返し部８８を重ねてボンディングするようにしたことでワイヤループ８５とリード７４との接合強度を大きくすることができる。また、ワイヤループ８５のリード７４との接合部８５ａの上に第１踏み潰し部８６ｄと第３折り返し部８８の一部をキャピラリ１６の先端で押し潰しているのでその形状がコンパクトになると共に、ワイヤループ８５の端末部分の形状を安定して形成することができる。更に、リード７４との接合部分の厚さを大きくすることができるので、ヒールクラックを効果的に抑制することができる。
なお、本実施形態では、第２の水平移動距離Ｌ２は第１踏み潰しボンディング工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも大きいこととして説明したが、第２の水平移動距離Ｌ２は第１踏み潰しボンディング工程での第１の水平移動距離Ｌ１よりも小さくてもよいし、同一の距離であってもよい。
１０ ワイヤボンディング装置、１１ スプール、１３ ボンディングアーム、１３ａ 先端側部分、１３ｂ 超音波ホーン、１３ｃ，１３ｄ 中心軸、１３ｅ 溝、１３ｆ，１３ｋ スリット、１３ｇ 窪み、１３ｈ 接続部、１３ｍ フランジ取り付け面、１３ｎ フランジ、１３ｐ ねじ、１３ｑ ボルト、１３ｒ 後端側部分、１４ ボンディングステージ、１５ 超音波振動子、１６ キャピラリ、１６ａ フェイス部、１６ｂ アウターラディウス部、１７ クランパ、１８ 移動機構、１９ ボンディングヘッド、２０ ＸＹテーブル、２５ 荷重センサ、２６ 放電トーチ、２７ クランパ開閉機構、２８ カメラ、２９ キャピラリ高さ検出手段、３０ 制御部、３２ データバス、３４ 記憶部、４１ クランパ開閉機構インターフェース、４２ キャピラリ高さ検出インターフェース、４３ 超音波振動子インターフェース、４４ 移動機構インターフェース、４５ ボール形成手段インターフェース、４６ 荷重センサインターフェース、６０ コンピュータ、７１ リードフレーム、７２ 半導体チップ、７３ パッド、７４ リード、８１ ワイヤ、８２ テールワイヤ、８３ イニシャルボール、８４ 圧着ボール、８５ ワイヤループ、８５ａ 接合部、８６ 第１折り返し部、８６ｄ 第１踏み潰し部、８７ 第２折り返し部、８７ｄ ワイヤ切断跡、８７ｅ 窪み、８８ 第３折り返し部。

Claims (8)

  1. キャピラリの先端に加わる押圧荷重を検出する荷重センサを有するワイヤボンディング装置によって第１ボンド点と第２ボンド点とが接続されるワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記キャピラリによって前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合する第１ボンディング工程と、
    前記第１ボンディング工程の後、前記キャピラリの先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを所定の軌跡に沿って前記第２ボンド点に向かってルーピングさせ、前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディング工程と、
    前記第２ボンディング工程の後、先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤが前記ワイヤループの上面に接触し、荷重センサによって検出される押圧荷重が所定の荷重となるまで前記キャピラリを前記ワイヤループに向かって降下させ、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤを前記ワイヤループの上面に沿った形状の第１の折り返し部に形成する第１折り返し工程と、
    前記第１折り返し工程の後、さらに先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを降下させ、前記キャピラリ先端からさらに繰り出した前記ワイヤを前記第１の折り返し部の上面に沿った第２の折り返し部に形成する第２折り返し工程と、
    前記第２折り返し工程の後、前記キャピラリを降下させて前記ワイヤと前記第２ボンド点との接合部の近傍に前記ワイヤをボンディングすると共に、前記キャピラリの前記第１ボンド点側のフェイス部で前記第１、第２の折り返し部の前記第２ボンド点側の少なくとも一部を前記ワイヤループの第２ボンド点側に重ね合わせるように押し潰す第３ボンディング工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置であって、
    キャピラリの先端に加わる押圧荷重を検出する荷重センサと、
    キャピラリをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
    移動機構への指令信号を出力するコンピュータである制御部と、
    を備えるワイヤボンディング装置であって、
    前記制御部は、
    前記制御部が実行し、前記キャピラリによって前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合する第１ボンディングプログラムと、
    前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合した後、前記キャピラリの先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを所定の軌跡に沿って前記第２ボンド点に向かってルーピングさせ、前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディングプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記ワイヤループを形成した後、先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤが前記ワイヤループの上面に接触し、荷重センサによって検出される押圧荷重が所定の荷重となるまで前記キャピラリを前記ワイヤループに向かって降下させ、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤを前記ワイヤループの上面に沿った形状の第１の折り返し部に形成する第１折り返しプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記第１の折り返し部の形成の後、さらに先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを降下させ、前記キャピラリ先端からさらに繰り出した前記ワイヤを前記第１の折り返し部の上面に沿った第２の折り返し部に形成する第２折り返しプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記第２折り返し部の形成の後、前記キャピラリを降下させて前記ワイヤと前記第２ボンド点との接合部の近傍に前記ワイヤをボンディングすると共に、前記キャピラリの前記第１ボンド点側のフェイス部で前記第１、第２の折り返し部の前記第２ボンド点側の少なくとも一部を前記ワイヤループの第２ボンド点側に重ね合わせるように押し潰す第３ボンディングプログラムと、
    を含むことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  3. キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記キャピラリによって前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合する第１ボンディング工程と、
    前記第１ボンディング工程の後、前記キャピラリの先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを所定の軌跡に沿って前記第２ボンド点に向かってルーピングさせ、前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディング工程と、
    前記第２ボンディング工程の後、先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを前記ワイヤループに向かって降下させ、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤを前記ワイヤループと、前記ワイヤと前記第２ボンド点との接合部との上に折り返して踏み潰しながらボンディングして第１踏み潰し部を形成する第１踏み潰しボンディング工程と、
    前記第１踏み潰しボンディング工程の後、さらに先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを降下させ、前記キャピラリ先端からさらに繰り出した前記ワイヤを前記第１踏み潰し部の上面に沿った第３の折り返し部に形成する第３折り返し工程と、
    前記第３折り返し工程の後、更に、前記キャピラリを降下させて前記ワイヤと前記第２ボンド点との前記接合部の近傍に前記ワイヤをボンディングすると共に、前記キャピラリの前記第１ボンド点側のフェイス部で前記第３の折り返し部の前記第２ボンド点側の少なくとも一部を前記第１踏み潰し部の上に重ね合わせるように踏み潰す第２踏み潰しボンディング工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項３に記載に半導体装置の製造方法であって、
    前記第１踏み潰しボンディング工程は、
    前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤを、前記ワイヤループと、前記第２ボンド点との前記接合部との上に折り返し、その表面の一部が平面となるまで踏み潰すこと、
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記第２踏み潰しボンディング工程は、
    前記キャピラリの前記第１ボンド点側のフェイス部で前記第３の折り返し部の前記第２ボンド点側の少なくとも一部を前記第１踏み潰し部の上にその表面の一部が平面となるまで踏み潰すこと、
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項３から５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記キャピラリは超音波によって加振され、
    前記第１ボンディング工程、前記第２ボンディング工程、前記第１踏み潰しボンディング工程、前記第２踏み潰しボンディング工程は、
    ボンディングの際に前記キャピラリを超音波加振すること、
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項３から６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記第２踏み潰しボンディング工程の後、キャピラリを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程を含むこと、
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. キャピラリによって第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置であって、
    キャピラリをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
    移動機構への指令信号を出力するコンピュータである制御部と、
    を備えるワイヤボンディング装置であって、
    前記制御部は、
    前記制御部が実行し、前記キャピラリによって前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合する第１ボンディングプログラムと、
    前記第１ボンド点に前記ワイヤを接合した後、前記キャピラリの先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを所定の軌跡に沿って前記第２ボンド点に向かってルーピングさせ、前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合し、第１ボンド点と第２ボンド点とを接続するワイヤループを形成する第２ボンディングプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記ワイヤループを形成した後、先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点に向かって第１の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを前記ワイヤループに向かって降下させ、前記キャピラリ先端から繰り出した前記ワイヤを前記ワイヤループと、前記ワイヤと前記第２ボンド点との接合部との上に折り返して踏み潰しながらボンディングして第１踏み潰し部を形成する第１踏み潰しボンディングプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記第１踏み潰し部を形成した後、さらに先端から前記ワイヤを繰り出しながら前記キャピラリを上昇させ、続いて前記キャピラリを前記第１ボンド点と反対方向に向かって第２の所定距離だけ移動させ、その後前記キャピラリを降下させ、前記キャピラリ先端からさらに繰り出した前記ワイヤを前記第１踏み潰し部の上面に沿った第３の折り返し部に形成する第３折り返しプログラムと、
    前記制御部が実行し、前記第３折り返し部を形成した後、更に、前記キャピラリを降下させて前記ワイヤと前記第２ボンド点との前記接合部の近傍に前記ワイヤをボンディングすると共に、前記キャピラリの前記第１ボンド点側のフェイス部で前記第３の折り返し部の前記第２ボンド点側の少なくとも一部を前記第１踏み潰し部の上に重ね合わせるように踏み潰す第２踏み潰しボンディングプログラムと、
    を含むことを特徴とするワイヤボンディング装置。
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