JPH0513517A - ワイヤボンデイング装置及びワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング装置及びワイヤボンデイング方法

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JPH0513517A
JPH0513517A JP3166702A JP16670291A JPH0513517A JP H0513517 A JPH0513517 A JP H0513517A JP 3166702 A JP3166702 A JP 3166702A JP 16670291 A JP16670291 A JP 16670291A JP H0513517 A JPH0513517 A JP H0513517A
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wire bonding
wiring
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】マルチチップＩＣのような１つの配線部材に複
数の半導体チップが装着された半導体装置のワイヤボン
ディング工程において、各半導体チップのボンディング
パッドと、それらに対応した部材の配線領域とのワイヤ
ボンディングによる接続を精度良く行い、かつ、ワイヤ
ボンディングの作業効率を向上させたワイヤボンディン
グ技術を提供する。 【構成】半導体チップ２が装着され、配線パターンを有
する部材１２の前記半導体チップ２に有するボンディン
グパッドと前記部材に設けられた配線領域とを導電性ワ
イヤ３で電気的に接続すべきワイヤボンディング装置に
おいて、ワイヤボンディングすべき前記部材１２を載置
し、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に移動ならしめること
が可能な試料載置部１１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造技術、
特に半導体装置の製造において用いられるワイヤボンデ
ィングに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、民生機器、ＯＡ機器の小型化に伴
い、それらに使用される半導体装置の高密度化、高速化
の要求が益々高まっている。これらの要求を満たすため
に、１つのセラミック基板のような配線基板もしくは配
線パターンを有するリードフレームなどの配線部材に複
数の半導体チップを装着し、あるシステムを構成する半
導体装置、所謂マルチチップＩＣあるいはマルチチップ
モジュールが採用されつつある。
【０００３】マルチチップＩＣの製造においては、あら
かじめ配線が形成されている半導体チップ取り付け部材
に、複数の半導体チップを装着し、その後半導体チップ
に有する複数のボンディングパッドと、それらに対応し
て、半導体チップ取り付け基板に有する配線部とを導電
性ワイヤで接続するワイヤボンディング工程がある。こ
のワイヤボンディング工程で用いられるワイヤボンディ
ング技術としては、例えば半導体チップのボンディング
パッドと配線部材の配線部分がＡｌの場合は、方向性の
ある超音波振動を利用して低温でボンディングを行うこ
とが可能な超音波ワイヤボンディング技術が考えられ
る。
【０００４】図４は従来の超音波ワイヤボンディング装
置の主要部の構造を示す。
【０００５】導電性ワイヤ３を半導体チップ２のボンデ
ィングパッド及び外部配線領域（図示せず）に接続すべ
きボンディングツール６はボンディングアーム７の先端
部に取付けられており、このボンディングアーム７は超
音波ホーン８に接続されている。超音波ホーン８での超
音波振動Ａはボンディングアーム７を通して、ボンディ
ングツール３に伝えられる。
【０００６】ワイヤボンディングすべき半導体チップ２
は、配線領域を有する例えばセラミックからなる半導体
取り付け基板４に装着され、試料載置部１に載置され
る。その後、半導体チップ２の中心を回転中心として１
ワイヤ毎に試料載置部１を回転させながら、ボンディン
グツール６の一方向の超音波振動Ａによってワイヤボン
デングされる。この場合、ボンディングツール６の半導
体チップ２のボンディングパッドと基板４の配線部との
間の移動は、ボンディングアーム４をＺ方向に揺動させ
る揺動部材９と、該揺動部材９が取り付けられているＸ
−Ｙテーブル１０との複合動作によって行われる。
【０００７】なお、この種の装置として関連するものに
は例えば特開昭５１−１１５６６号公報、同５１−３２
２７４号公報等に記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】通常、１チップの半導
体装置の超音波ワイヤボンディングを行なう場合におい
ては、回転中心に半導体チップ及び基板があるため、ボ
ンディングヘッドを搭載したＸ−Ｙテーブルの移動量は
少なく、位置精度を保持しながらワイヤボンディングが
できる。しかしながら、本発明者は、所謂マルチチップ
ＩＣのような１つの配線部材に複数の半導体チップが装
着されてなる半導体装置のワイヤボンディング工程にお
いて、上記従来技術のようなワイヤボンディング装置に
よってワイヤボンディングを行なう場合、例えば回転中
心を半導体チップが取付けられた配線部材、例えば配線
基板の中心においたときに、回転中心から離れた半導体
チップのワイヤボンディングを行なうため、移動可能範
囲の限られたＸ−Ｙテーブルでは、回転中心から離れた
半導体チップまでボンディングツールが届かなくなる可
能性があり、マルチチップＩＣの大型化にも対応できな
いという問題点、また、ボンディングツールが半導体チ
ップまで届いたとしても、半導体チップが回転中心から
離れる程、１ワイヤ毎の回転角度の誤差が拡大され、半
導体チップのボンディングパッドや配線基板の配線領域
からはずれた位置でワイヤボンデイングされる可能性が
大きくなるので、位置精度を保持することは非常に困難
であること、さらに、位置精度を保持するために複数の
半導体チップのそれぞれを一つずつ回転中心に移動させ
て、ワイヤボンディングを行なおうとしても、一つ一つ
手作業で半導体チップを回転中心へ移動させなければな
らず、作業効率が非常に悪くなるという種々の問題点を
見い出した。
【０００９】したがって、本発明の目的は、マルチチッ
プＩＣのような１つの配線部材に複数の半導体チップが
装着された半導体装置のワイヤボンディング工程におい
て、各半導体チップのボンディングパッドと、それらに
対応した部材の配線領域とのワイヤボンディングによる
接続を精度良く行い、かつ、ワイヤボンディングの作業
効率を向上させたワイヤボンディング技術を提供するこ
とにある。
【００１０】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
【００１２】すなわち、複数の半導体チップを有する半
導体装置を載置してワイヤボンディングすべきワイヤボ
ンディング装置の試料載置部を、Ｘ方向及びＹ方向に移
動ならしめることが可能とするものである。
【００１３】
【作用】上記した手段によれば、配線基板のような配線
部材上の個々の半導体チップの中心と試料載置部の回転
中心とを一致させることができるので、ボンディングヘ
ッドを搭載したＸ−Ｙテーブルの移動量を少なくし、精
度良くワイヤボンディングすることができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説
明する。
【００１５】図１は、本発明のワイヤボンディング装置
の主要部を示すものである。この主要部は、半導体チッ
プ２が取付けられた配線部材１２が載置され、ワイヤボ
ンディングされる試料載置部１１と、配線部材１２の配
線領域と半導体チップのボンディングパッド（図示せ
ず）とを導電性ワイヤ３、例えば、アルミニウム又はそ
の合金からなるワイヤで接続するためのボンディングヘ
ッド部５とから成る。上記配線部材１２は、例えば、セ
ラミック基板からなる配線基板である。この配線基板の
他の例として、エポキシ樹脂からなるものに配線パター
ンが付されたものでもよい。
【００１６】試料載置部１１は、配線部材１２上に半導
体チップ２を載置し、回転中心へ移動させるためのＸ−
Ｙステージ１３と、半導体チップ２のボンディングパッ
ドと配線部材１２の配線領域とをワイヤ３で接続する毎
にθ方向に動作する回転部材１４とからなる。
【００１７】ボンディングヘッド部５は、Ｘ−Ｙテーブ
ル１０に取付けられた揺動部材９と、該揺動部材９に取
付けられ、超音波振動Ａを発生させる超音波ホーン８
と、前記試料載置部１１の方向に延在し前記超音波ホー
ン８に接続されたボンディングアーム７と、該ボンディ
ングアーム７の端部に設けられ、前記超音波ホーン８か
ら発せられた超音波振動Ａをワイヤボンディング地点に
伝えるボンディングツール６とから構成される。
【００１８】配線部材１２の配線部と半導体チップ２と
をワイヤボンディングするためのボンディングヘッド部
５の移動は、Ｘ−Ｙテーブル１３によるＸ−Ｙ方向の移
動と、揺動部材９のＺ方向の往復運動によって行われ
る。このとき各ボンディング地点においては、超音波ホ
ーン８より発振され方向性を持った超音波振動Ａがボン
ディングアーム７及びボンディングツール６に伝わり、
超音波ワイヤボンディングが行われる。
【００１９】図２は、試料載置部１１の側面図である。
この試料載置部１１の回転動作は、回転部１４に接続さ
れたθモータ１５によって、１ワイヤ毎にＯを回転中心
としてθ方向に動作する。回転部に設置されたＸ−Ｙス
テージ１３の動作は、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれに動作
させるためのＸモータ１６、及びＹモータ１７によって
行なわれる。それぞれのモータには、例えばＤＣサーボ
モータが用いられる。
【００２０】次に、マルチチップＩＣのワイヤボンディ
ング方法を図１及び図３を用いて説明する。
【００２１】図１に示された試料載置部１１のＸ−Ｙス
テージ１３上に、図３に示す半導体チップ２ａ〜２ｅが
装着された配線部材１２をセットする。このとき、Ｘ−
Ｙステージ１３の位置は、（Ｘ，Ｙ）が（０，０）の位
置であり、この位置と、配線部材１２の中心Ｏ′、及び
試料載置部１１の回転中心Ｏは一致している。次に最初
にワイヤボンディングすべき半導体チップ、例えば半導
体チップ２ａを試料載置部１１の回転中心Ｏと一致させ
るために必要なデータを制御部１８の記憶手段（図示せ
ず）に入力する。このデータの入力は、ワイヤボンディ
ングのためのデータ、すなわち、ワイヤボンディングす
べき半導体チップ２ａのボンディングパッドと配線部材
１２の配線領域の位置データを入力する際に、Ｘ−Ｙス
テージ１３のモータ１５及び１６によって、半導体チッ
プ２ａの中心Ｏ″を試料載置部１１の回転中心Ｏと一致
させる。このときのＸ方向、Ｙ方向の移動量は、モータ
１５及び１６のパルス量で図示しないエンコーダへ入力
される。このパルス量が、ワイヤボンディング時に試料
載置部１１の回転中心Ｏと半導体チップ２ａの中心Ｏ″
とを一致させるデータとなる。その後、半導体チップ２
ａのワイヤボンディングすべきボンディングパッドの位
置とパッケージの配線領域の位置のデータを入力する。
これらの作業を、残りの半導体チップ２ｂ〜２ｅについ
ても同様に行なう。
【００２２】上記のように、ボンディングデータを入力
する際に、半導体チップの中心と試料載置部の回転中心
を一致させるためのＸ−Ｙ移動データも入力できるの
で、作業効率を向上させることができる。
【００２３】データ入力の後、入力された試料載置部の
回転中心とそれぞれの半導体チップの中心の位置データ
に従い、半導体チップの中心が試料載置部の回転中心へ
Ｘ−Ｙステージの動作によって移動する。このことによ
って、Ｘ−Ｙステージ１３の動作可能な範囲で半導体チ
ップの中心と試料載置部の回転中心とを一致させること
ができ、マルチチップＩＣが大型化しても、充分に対応
できる。その後、入力されたボンディングデータに従
い、従来通り、１ワイヤ毎に試料載置部がθ動作しなが
ら、ボンディング位置精度を低下させることなく、ワイ
ヤボンディングが行なわれる。
【００２４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえ
ば本発明は、超音波ワイヤボンディング装置に用いて効
果を奏するものであるが、金線を用いて熱圧着させる方
式のネイルヘッド型ワイヤボンディング装置、あるい
は、超音波熱圧着方式のワイヤボンディング装置に用い
ても同様な効果を奏することはもちろんである。
【００２５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるマルチ
チップＩＣのワイヤボンディング技術に適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、例
えば、配線基板に複数の半導体チップが直接装着されて
なる所謂マルチチップモジュール、あるいはハイブリッ
ドＩＣのワイヤボンディング技術にも適用できる。ま
た、試料載置部に半導体チップが装着された複数の基板
を載置しても良い。
【００２６】さらに、上記実施例では配線部材として配
線基板を使用した例であったが、配線部材として、配線
パターンに形作られた金属のリードフレームを使用する
こともできる。
【００２７】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、 試料載置部がθ方向
のみではなく、Ｘ方向、Ｙ方向にも移動するので、ボン
ディングヘッドを搭載したＸ−Ｙテーブルの移動量を多
くすることなく、マルチチップＩＣのワイヤボンディン
グを、精度良く行うことができる。
【００２８】 Ｘ−Ｙテーブルの移動量を少なくする
ことができるので、マルチチップＩＣのパッケージの大
型化にも対応できる。
【００２９】 夫々の半導体チップのボンディングデ
ータを入力するためのＸ−Ｙステージの移動によって、
試料載置部の回転中心と半導体チップの中心とを一致さ
せるデータも入力できるので、作業効率が向上する。
【００３０】と、いうものである。
【００３１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の主要部の概
略を示す側面図である。
【図２】本発明のワイヤボンディング装置の試料載置部
の機構を示す側面図である。
【図３】マルチチップＩＣの概略を示す平面図である。
【図４】従来のワイヤボンディング装置の概略を示す側
面図である。
【符号の説明】
１・・試料載置部、２・・半導体チップ、３・・導電性
ワイヤ、４・・半導体取り付け配線基板、５・・ボンデ
ィングヘッド部、６・・ボンディングツール、７・・ボ
ンディングアーム、８・・超音波ホーン、９・・ボンデ
ィングヘッド、１０・・Ｘ−Ｙテーブル、１１・・試料
載置部、１２・・配線部材、１３・・Ｘ−Ｙステージ、
１４・・回転部、１５・・θモータ、１６・・Ｘモー
タ、１７・・Ｙモータ、１８・・制御部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体チップが装着され、配線パターンを
    有する部材の前記半導体チップに有するボンディングパ
    ッドと前記部材に設けられた配線領域とを導電性ワイヤ
    で電気的に接続すべきワイヤボンディング装置におい
    て、ワイヤボンディングすべき前記部材を載置し、Ｘ方
    向、Ｙ方向及び回転方向に移動ならしめることが可能な
    試料載置部を設けたことを特徴とするワイヤボンディン
    グ装置。
  2. 【請求項２】前記ボンディングパッドと前記部材に設け
    られた配線領域との電気的接続は、方向性のある超音波
    振動によって行なうことを特徴とする請求項１に記載の
    ワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】前記試料載置部は、回転部材及びＸ−Ｙス
    テージから構成され、該Ｘ−Ｙステージは、モータによ
    って、Ｘ方向およびＹ方向に動作することを特徴とする
    請求項１又は２に記載のワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】回転動作及びＸ方向、Ｙ方向に動作可能な
    試料載置部に、半導体チップが装着されてなる部材を載
    置する工程と、前記部材に装着された半導体チップの中
    心と前記回転部材の回転中心とが一致するように前記試
    料載置部をＸ方向及びＹ方向に動作させる工程と、前記
    半導体チップに有する複数のボンディングパッドと該ボ
    ンディングパッドに対応して前記部材に設けられた複数
    の配線領域とを、１ワイヤ毎に回転させながら導電性ワ
    イヤで接続する工程とを備えてなるワイヤボンディング
    方法。
  5. 【請求項５】前記試料載置部には、複数の半導体チップ
    が装着されてなる１つの部材を載置することを特徴とす
    る請求項４に記載のワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項６】前記試料載置部には、半導体チップが装着
    された複数の部材を載置することを特徴とする請求項４
    に記載のワイヤボンディング方法。
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