JPH104113A - ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置

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JPH104113A
JPH104113A JP8154233A JP15423396A JPH104113A JP H104113 A JPH104113 A JP H104113A JP 8154233 A JP8154233 A JP 8154233A JP 15423396 A JP15423396 A JP 15423396A JP H104113 A JPH104113 A JP H104113A
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JP
Japan
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wire
electrode
lead
bonding
circuit board
Prior art date
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Kohei Murakami
光平 村上
Keiji Goto
圭司 後藤
Toru Sugiyama
徹 杉山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤの変形による電気的な短絡を防止する
こと。 【解決手段】 回路基板上に半導体チップ1が搭載され
ていて、この半導体チップ1に複数の電極パッドと、回
路基板上に、この電極パッドに対応する複数のリード電
極とを備え、第一の電極パッド2a〜2cに対応すると
共に、この第一の電極パッド2a〜2cから第一の距離
を有する第一のリード電極5a〜5cと、第一の電極パ
ッド2a〜2cに隣接した第二の電極パッド3a〜3c
に対応すると共に、この第二の電極パッド3a〜3cか
ら第一の距離よりも長い第二の距離を有する第二のリー
ド電極6a〜6cとを備え、電極パッドから上記リード
電極をワイヤによって接続するワイヤボンディング方法
であって、第一の電極パッド2a〜2cと第一のリード
電極5a〜5cとを第一のワイヤ20a〜20cでボン
ディングした後、第二の電極パッド3a〜3cと第二の
リード電極6a〜6cとを第二のワイヤ22aでボンデ
ィングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、回路基板上に半
導体チップが搭載されていて、半導体チップの電極パッ
ドと回路基板上のリード電極とをワイヤで接続するワイ
ヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体素子の高機能・高集積化が
著しい。かかる高集積化によって半導体チップの機能が
増大するので、この半導体チップと回路基板とを結合す
るための入出力部としての電極パッドおよびリード電極
の点数が増大する。したがって、半導体チップに設けら
れた電極パッドの間隔や、回路基板に設けられたリード
電極の間隔が狭くなり、この電極パッドとリード電極と
を接続するワイヤの配線密度が必然的に高い半導体装置
が構成されている。
【0003】したがって、ワイヤの配線密度が高くなる
結果、ワイヤ同士が互いに接触し易くなってきており、
この接触は、電気的に種々の不都合を生じ、回路の正常
な動作を阻害するので、以下の提案がなされている。
【0004】かかる提案として従来のワイヤボンディン
グを特開平6−302638号公報に開示された図7に
よって説明する。図7において、半導体チップ1に設け
られた複数の電極パッド2と、回路基板に設けられた複
数のリード電極5とを備え、このリード電極5と電極パ
ッド2とを接続する低ループワイヤ41と高ループワイ
ヤ42とが交互に配置されている。
【0005】かかる技術によれば、隣り合うワイヤの高
さに高低差が生じるので、図7(b)に示すようにワイ
ヤ同士の側面から見た交差箇所がなくなり、隣り合うワ
イヤ同士の接触を回避できる。
【0006】また、他の従来のワイヤボンディングを特
開平7−50314号公報に開示された図8によって説
明する。図8において、電極パッド2をボールボンドに
よってワイヤ20aの一端を接合してからリード電極5
にこのワイヤ20aの他端をステッチボンドによってボ
ンディングし(正ボンディング)、隣合うワイヤ20b
の一端をリード電極5にボールボンドによってボンディ
ングし、このワイヤ20bの他端を電極パッド2にステ
ッチボンディング(逆ボンディング)している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−50314号公報に開示された技術は、逆ボンディ
ングを採用するので、ステッチボンド部を電極パッド2
形成する場合、キャピラリ30が半導体チップ1に接触
して、この半導体に物理的ダメージを与えるために金ワ
イヤには、適用できなかった。
【0008】加えて、従来の半導体装置のワイヤボンデ
ィングは、チップの電極パッド2からリード電極5との
距離がほぼ同一の場合において、キャピラリ30がワイ
ヤに接触してワイヤ同士が短絡等しない技術に関するも
のである。
【0009】したがって、電極パッド2とリード電極5
又はリード電極6との距離が異なる場合には、キャピラ
リ30によってリード電極5に短いワイヤ20を接合す
る場合、図9に示すように、既に、リード電極6に接合
された長いワイヤ22にキャピラリ30の端が接触して
長いワイヤ22が変形し、隣の短いワイヤ20に接触し
て電気的に短絡するおそれがある。
【0010】なお、この距離が異なる理由は回路基板1
0の実装面積を抑えるために、リード電極5とリード電
極6とを千鳥状に形成して、高集積化を図るためであ
る。
【0011】この電気的な短絡のおそれは、ワイヤ20
とワイヤ22同士に留まらず、回路基板10のレジスト
またはメッキ15、16の精度によっても生じていた。
すなわち、回路基板10のリード電極5、6にワイヤ2
0、22の一端をボンディングする部分にメッキ15、
16を施し、このメッキ15、16を施した部分を除い
て、液状フォットレジストによって印刷した後に、この
リード電極5、6をワイヤ20、22で接合していたの
で、レジストの印刷精度またはメッキ15、16の精度
によっては、リード電極5と電位の異なる他のリード電
極6が隣接した場合、このリード電極5とリード電極6
の絶縁が不十分となり、電気的に短絡されるという第二
の問題点があった。
【0012】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、隣接するワイヤまたはリード電
極等が接触することで、短絡を防止するワイヤボンディ
ング及びワイヤボンディング装置を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るワイヤ
ボンディング方法は、回路基板上に半導体チップが搭載
されていて、この半導体チップに設けられた少なくとも
第一及び第二の電極パッドと、回路基板上には、第一の
電極パッドから第一の距離を有する第一のリード電極と
第二の電極パッドから第一の距離よりも長い第二の距離
を有する第二のリード電極と、を備えた半導体装置の、
電極パッドからリード電極をワイヤによって接続するワ
イヤボンディング方法であって、第一の電極パッドと第
一のリード電極とを第一のワイヤでボンディングした
後、第二の電極パッドと第二のリード電極とを第二のワ
イヤでボンディングすることを特徴とするものである。
【0014】第2の発明に係るワイヤボンディング装置
は、第一の電極パッド及び第一のリード電極とを複数備
えた半導体装置の、第一の電極パッドと第一のリード電
極とを第一のワイヤで接合する繰り返しを複数回行うワ
イヤボンディング方法であって、第一の電極パッドと第
一のリード電極とを第一のワイヤでボンディングした
後、隣接する第一の電極パッドと第一のリード電極とを
第一のワイヤでボンディングすることを特徴とするもの
である。
【0015】第3の発明に係るワイヤボンディング装置
は、回路基板上に半導体チップが搭載されていて、この
半導体チップに少なくとも第一及び第二の電極パッド
と、回路基板上に、第一及び第二の電極パッドに対応す
る第一及び第二のリード電極とを備え、電極パッドから
リード電極を、電極パッドとリード電極との距離に応じ
た複数のワイヤによって接続するワイヤボンディング装
置であって、第一及び第二の電極パッドと第一及び第二
のリード電極の位置を入力する位置入力手段と、位置入
力手段によって入力した位置に基づいてワイヤの長さ値
又は距離値を演算する演算手段と、このワイヤ長さ値又
は距離値を記憶する記憶手段とを備え、記憶手段に記憶
されたワイヤ長さ値又は距離値の短い順に、ワイヤを電
極パッドからリード電極にボンディングするボンディン
グ手段とを備えたことを特徴とするものである。
【0016】第4の発明に係るワイヤボンディング方法
は、回路基板上に半導体チップが搭載されていて、この
半導体チップの電極パッドと回路基板上のリード電極と
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、
リード電極のボンディング領域をメッキし、回路基板の
表面にフォトレジストによって絶縁層を形成し、この絶
縁層のボンディング領域を光ビームによって除去し、電
極パッドとリード電極とをワイヤによってボンディング
することを特徴とするものである。
【0017】第5の発明に係るワイヤボンディング方法
は、回路基板上に半導体チップが搭載されていて、この
半導体チップの電極パッドと回路基板上のリード電極と
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、
回路基板の表面にフォトレジストによって絶縁層を形成
した後、この絶縁層のボンディング領域を光ビームによ
って除去した後、この除去された露出部にメッキを形成
し、電極パッドとリード電極とをワイヤによってボンデ
ィングすることを特徴とするものである。
【0018】第6の発明に係るワイヤボンディング方法
は、回路基板上に半導体チップが搭載されていて、この
半導体チップの電極パッドと回路基板上のリード電極と
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法において、
ワイヤを接続した後、ワイヤボンディングを蒸着コーテ
ィングすることを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 この発明の実施の形態を図1及び図2によって説明す
る。図1は半導体装置の斜視図、図2は半導体装置の側
面図である。図1及び図2において、この半導体装置
は、半導体チップ1の上に、複数の電極パッド2a〜2
c・・・・、3a〜3c・・・・が設けられ、この第一
の電極パッド2a〜2c・・・・、第二の電極パッド3
a〜3c・・・・に対応した第一のリード電極5a〜5
c・・・・と、このリード電極5a〜5c・・・・より
も距離δだけ離れた第二のリード電極6a〜6c・・・
・が回路基板上に設けられており、電極パッド2a〜2
c・・・とリード電極5a〜5c・・・と第一のワイヤ
としての短ワイヤ20a〜20c・・・で接続され、電
極パッド3a〜3c・・・とリード電極6a〜6c・・
・と第二のワイヤとしての長ワイヤ22a・・・で接続
されている。
【0020】上記のように構成された半導体装置のワイ
ヤボンディング方法を図1〜図3を参照して説明する。
図3はワイヤボンディング方法を示す要部平面図であ
る。まず、短ワイヤ20aの接合について説明する。短
ワイヤ20aの一端を電極パッド2aにキャピラリ30
によってボールボンド接合し、このキャピラリ30を図
3(b)の点線Aのように上昇し、この短ワイヤ20a
のループ高さを越えてから、点線Bのようにリード電極
5aに向かってキャピラリ30を水平移動し、リード電
極5aの上方まで移動すると、このキャピラリ30を点
線Cのように下降して、リード電極5aに短ワイヤ20
aの他端をステッチボンド接合する。
【0021】次に、キャピラリ30は短ワイヤ20aの
ループ高さよりも高いところまで上昇させ、対角線に電
極パッド2aと隣接する電極パッド2bの上方まで点線
Dのように移動し、電極パッド2bへ下降し、ワイヤ2
0bの一端をキャピラリ30によってこの電極パッド2
bにボールボンド接合する。以後、上記同様に短ワイヤ
20b、20c・・・を電極パッド2c・・・およびリ
ード電極5b、5c・・・に接合する。
【0022】次に、長ワイヤの接合について説明する。
キャピラリ30を電極パッド3aまで下降し、長ワイヤ
22aの一端を電極パッド3aにキャピラリ30によっ
てボールボンド接合し、キャピラリ30は短ワイヤ20
aの最上点よりも高く実線Zのように移動した後、リー
ド電極6aに向かって点線Yのように水平移動させ、リ
ード電極6aの真上まで移動したら、真直に点線Xのよ
うに下降し、長ワイヤ22aの他端と電極リード6aを
キャピラリ30によってステッチボンド接合する。
【0023】このキャピラリ30による接合の際に、図
2に示すようにリード電極5a〜5cとリード電極6a
〜6cとが距離δ離れており、リード電極5a〜5cに
接合されている短ワイヤ20a〜20cとキャピラリ3
0との距離が離れているため、5キャピラリ30が既に
リード電極5a〜5cに接合されている短ワイヤ20a
〜20cに極めて接触しににくなる。
【0024】次に、キャピラリ30は短ワイヤ20aの
最上点よりも高く真直に上昇し、電極パッド3bに向か
って点線Nのように対角線に移動し、電極パッド3bの
真上に移動したら、電極パッド3bに下降し、長ワイヤ
22bの一端をキャピラリ30によって電極パッド3b
に接合する。
【0025】なお、上記実施の形態では、リード電極5
a〜5c・・・、6a〜6c・・・と電極パット2a〜
2c・・・・、3a〜3c・・・・の距離が二種類の場
合で、ワイヤの長さも二種類の場合について説明した
が、この距離が三種類以上で、ワイヤ長さが三種類以上
の場合についても適用できる。
【0026】また、リード電極5a〜5cとリード電極
6a〜6cとが距離δを有する場合について説明した
が、チップ電極2a〜2cとチップ電極3a〜3c と
が距離δを有する場合についても適用できる。
【0027】また、電極パッドとリード電極との距離が
異なる場合、ワイヤの長さが同一の場合も適用でき、逆
に、この距離が長い方を短いワイヤで、この距離が短い
方を長いワイヤの場合も適用できる。ワイヤのループが
異なることがあるからである。
【0028】実施の形態2 この発明の他の実施の形態を図4によって説明する。図
4はワイヤボンディング装置のフローチャートである。
まず、ワイヤボンディング装置のCRT上に回路基板1
0等を表示する(ステップ100)。ワイヤをボンディ
ングする位置を入力する。例えば、ワイヤ20aの一端
に接合する電極パッド2aと、ワイヤ20aの他端を接
合するリード電極5aとの位置座標X1、Y1を入力す
る(ステップ101)。すべてのワイヤ20b・・、2
2a・・に対応する電極パッド2b・・、3a・・・と
リード電極5b・・、6a・・・の座標Xn、Ynを入
力する(ステップ104)。
【0029】ワイヤ長さ値を以下のように演算手段によ
って演算する。ワイヤ長さ値WL1=WL3=WL5=
K(X1−X2)、ワイヤ長さ値WL2=WL4=WL
6=K(X1−X3)によって求める。ここで、Kは電
極間の距離にループ高さ等を考慮した係数であり、K>
1である。なお、X1−X2又はX1−X3は、電極間
の距離である。
【0030】この場合、WL1=WL3=WL5<WL
2=WL4=WL6であるから、ワイヤ長さ値WL1、
WL2の順に記憶手段としての記憶素子に記憶する(ス
テップ105)。記憶されたワイヤ長さ値WL1、WL
2の短い順に、ワイヤを電極パッド及びリード電極にボ
ンディング手段によってボンディングを実行する(ステ
ップ106)。
【0031】なお、上記実施の形態では、ワイヤ長さ値
の短い順にボンディングを実行したが、電極間の距離を
演算し、この電極間の距離の短い順にボンディングを実
行しても同様の作用、効果を奏する。
【0032】実施の形態3.この発明の他の実施の形態
を図5によって説明する。図5は、この発明の他の実施
の形態を示す回路基板の概略工程図である。図5(c)
において、回路基板10には、リード電極5a、6aが
形成され、このリード電極5a、6aのボンディング領
域に金メッキ等が形成され、この回路基板10の表面に
フォトレジスト50が被覆されており、ボンディング領
域のフォトレジスト50が除去されている。
【0033】まず、回路基板10の銅等からなるリード
電極5a、6aにおけるワイヤボンディング領域に厚さ
0.3〜0.5μmの金等からなるメッキ15a、16
aを施す。ここで、金等のメッキを施すのは金ワイヤを
銅等からなるリード電極5a、6aに接合できないから
である。
【0034】次に、回路基板10の表面に液状フォトレ
ジスト50を全面塗布した後に、硬化させる。硬化後
に、光ビーム52としてのエキシマレーザΦ200μm
に集光しながら照射し、各ワイヤボンディング領域のレ
ジスト50a、50bを除去し、リード電極5a、6a
のメッキを露出させ、このリード電極5a、6aのボン
ディング領域をワイヤが接合できるようにする。そし
て、以後は実施の形態1と同様にワイヤを電極パッドと
リード電極5a、6aに接合する。
【0035】上記のように回路基板10のレジスト50
を正確に光ビーム52によって除去できるので、リード
電極5a、6aに電位の異なるパターンが隣接しても、
レジスト50の精度に左右されることなく、ワイヤボン
ディングが可能である。
【0036】また、上記実施の形態では、回路基板10
のワイヤボンディング領域にメッキ15a、16aを施
した後に、液状のフォトレジスト50を塗布して硬化し
た後に光ビーム52によってボンディング領域のレジス
ト50a、50bを除去したが、回路基板10にフォト
レジスト50を塗布した後に、上記と同様な光ビーム5
2をボンディング領域に照射することで、レジスト50
を除去し、この除去した領域に金メッキ15a、16a
を施しても良い。
【0037】このようなワイヤボンディングを施した半
導体装置を図示していない真空蒸着装置内に搬入し、絶
縁材料としてポリイミド0.5μmを回路基板10全体
に蒸着22し、エポキシ樹脂によって半導体チップ1を
封止する。図6(b)に示すようにリード電極とワイヤ
22が接触しても、ワイヤ22が絶縁されているので、
電気的に不都合を生じない。
【0038】
【発明の効果】第1の発明によれば、キャピラリによっ
てワイヤをリード電極又は電極パッドに接合する際、キ
ャピラリがワイヤに接触しにくくなり、ワイヤ同士の接
触が極めて生じにくいという効果がある。
【0039】第2の発明によれば、第1の発明の効果に
加えて、キャピラリの移動量が少なくなり、ワイヤのボ
ンディングが迅速にできるという効果がある。
【0040】第3の発明によれば、電極パッドとリード
電極との距離値又はワイヤ長さ値を演算し、この演算値
に基づいて、電極パッドとリード電極とをワイヤによっ
てボンディングする順序を定めたので、ボンディングの
教示作業が簡易になるという効果がある。
【0041】第4の発明によれば、回路基板の表面全体
にレジストを印刷後に、光ビームによってボンディング
領域を除去するので、レジストの印刷精度に影響されず
に、リード電極同士が電気的に極めて接触しにくいとい
う効果がある。
【0042】第5の発明によれば、回路基板の表面全体
にレジストを印刷後に、光ビームによってボンディング
領域を除去し、この除去した領域にメッキを施すので、
レジストの印刷精度に影響されずに、リード電極同士が
電気的に極めて短絡しにくいし、金等のメッキの量を節
減できるという効果がある。
【0043】第6の発明によれば、ワイヤ表面が絶縁物
で覆われるので、ワイヤが変形することによってワイヤ
同士等が接触しても不具合が生じないという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す半導体装置の斜
視図である。
【図2】 この発明の実施の形態を示すボンディングの
状態を示す側面図である。
【図3】 この発明の実施の形態を示すワイヤボンディ
ング方法を示す要部平面図である。
【図4】 この発明の他の実施の形態を示すフローチャ
ートである。
【図5】 この発明の他の実施の形態を示す基板の概略
工程図である。
【図6】 この発明の他の実施の形態を示す正面図であ
る。
【図7】 従来の半導体装置を示す斜視図である。
【図8】 従来の半導体装置を示す斜視図である。
【図9】 従来の半導体装置を示す斜視図である。
【符号の説明】 1 半導体チップ、2a、2b、2c 電極パッド、5
a、5b、5c リード電極、6a、6b、6c リー
ド電極、10 回路基板、20 第一のワイヤ、22
第二のワイヤ、50 フォトレジスト、52 光ビーム

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板上に半導体チップが搭載されて
    いて、この半導体チップに設けられた少なくとも第一及
    び第二の電極パッドと、 上記回路基板上には、上記第一の電極パッドから第一の
    距離を有する第一のリード電極と、上記第二の電極パッ
    ドから上記第一の距離よりも長い第二の距離を有する第
    二のリード電極と、を備えた半導体装置の、 上記電極パッドから上記リード電極をワイヤによって接
    続するワイヤボンディング方法であって、 上記第一の電極パッドと上記第一のリード電極とを第一
    のワイヤでボンディングした後、 上記第二の電極パッドと上記第二のリード電極とを第二
    のワイヤで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。
  2. 【請求項2】 上記第一の電極パッド及び上記第一のリ
    ード電極とを複数備えた半導体装置の、 上記第一の電極パッドと上記第一のリード電極とを第一
    のワイヤで接合する繰り返しを複数回行うワイヤボンデ
    ィング方法であって、 上記第一の電極パッドと上記第一のリード電極とを上記
    第一のワイヤでボンディングした後、 隣接する上記第一の電極パッドと上記第一のリード電極
    とを第一のワイヤで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。
  3. 【請求項3】 回路基板上に半導体チップが搭載されて
    いて、この半導体チップに設けられた少なくとも第一及
    び第二の電極パッドと、上記回路基板上には、第一及び
    第二の電極パッドに対応する第一及び第二のリード電極
    とを備え、上記電極パッドから上記リード電極を、上記
    電極パッドと上記リード電極との距離に応じた複数のワ
    イヤによって接続するワイヤボンディング装置であっ
    て、上記第一及び第二の電極パッドと上記第一及び第二
    のリード電極の位置を入力する位置入力手段と、 上記位置入力手段によって入力した位置に基づいて上記
    ワイヤの長さ値又は上記距離値を演算する演算手段と、 このワイヤ長さ値又は上記距離値を記憶する記憶手段と
    を備え、上記記憶手段に記憶されたワイヤ長さ値又は上
    記距離値の短い順に、上記ワイヤを上記電極パッドから
    上記リード電極にボンディングするボンディング手段と
    を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項4】 回路基板上に半導体チップが搭載されて
    いて、この半導体チップの電極パッドと回路基板上のリ
    ード電極とをワイヤで接続するワイヤボンディング方法
    において、 上記リード電極のボンディング領域をメッキし、上記回
    路基板の表面にフォトレジストによって絶縁層を形成
    し、この絶縁層の上記ボンディング領域を光ビームによ
    って除去し、上記電極パッドと上記リード電極とを上記
    ワイヤによって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。
  5. 【請求項5】 回路基板上に半導体チップが搭載されて
    いて、この半導体チップの電極パッドと回路基板上のリ
    ード電極とをワイヤで接続するワイヤボンディング方法
    において、 上記回路基板の表面にフォトレジストによって絶縁層を
    形成した後、この絶縁層の上記ボンディング領域を光ビ
    ームによって除去した後、この除去された露出部にメッ
    キを形成し、上記電極パッドと上記リード電極とを上記
    ワイヤによって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。
  6. 【請求項6】 回路基板上に半導体チップが搭載されて
    いて、この半導体チップの電極パッドと回路基板上のリ
    ード電極とをワイヤで接続するワイヤボンディング方法
    において、上記ワイヤを接続した後、上記ワイヤに絶縁
    材料を蒸着コーテ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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