JPH11307572A - ワイヤボンディング方法および装置ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法および装置ならびに半導体装置の製造方法

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JPH11307572A
JPH11307572A JP11294298A JP11294298A JPH11307572A JP H11307572 A JPH11307572 A JP H11307572A JP 11294298 A JP11294298 A JP 11294298A JP 11294298 A JP11294298 A JP 11294298A JP H11307572 A JPH11307572 A JP H11307572A
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JP
Japan
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capillary
wire
peripheral surface
body side
bonding
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JP11294298A
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English (en)
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Shinya Sugimori
真也 杉森
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Hitachi Ltd
Renesas Semiconductor Package and Test Solutions Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Hokkai Semiconductor Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭ピッチ対応の半導体装置の歩留り向上と生
産性向上を図る。 【解決手段】 内部にワイヤ案内孔３ｃが形成されると
ともに、本体側部３ａとこれの先端側に一体に設けられ
かつ本体側部３ａよりも外径が小さいネック部３ｂとを
先端に有したボトルネックタイプのキャピラリ３が設置
されたワイヤボンディング装置において、このキャピラ
リ３の先端の本体側部３ａの外周面３ｅとネック部３ｂ
の外周面３ｇとの境界部３ｉを曲面とし、さらに、本体
側部３ａの内周面３ｆとネック部３ｂの内周面３ｈとの
境界部３ｊを曲面としたことにより、ボンディング中に
先端の境界部３ｉ，３ｊに付与される応力の集中を防止
し、これにより、キャピラリ３の折れを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
関し、特に、先端が細いボトルネックキャピラリを用い
るワイヤボンディング技術ならびに半導体装置の製造技
術に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。
【０００３】半導体装置の軽薄短小化に伴い、狭ピッチ
に対応するワイヤボンディング技術のニーズが高まって
いる。
【０００４】そこで、前記狭ピッチに対応したワイヤボ
ンディング技術の１つとして、キャピラリの先端を細く
形成したボトルネックキャピラリが知られている。
【０００５】前記ボトルネックキャピラリは、その先端
が、本体側部とボンディング済みの隣のワイヤに接触し
ないように細く形成したネック部とからなり、前記本体
側部と前記ネック部とが一体に形成されている。
【０００６】なお、ワイヤボンディング技術におけるボ
トルネックタイプのキャピラリについては、例えば、日
経ＢＰ社、１９９３年５月３１日発行、「実践講座ＶＬ
ＳＩパッケージング技術（下）」香山晋、成瀬邦彦（監
修）、２７〜３０頁に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術のボトルネックキャピラリの先端では、本体側部とネ
ック部との境界部で外径が極端に変化しているため、ボ
ンディング時、特に、超音波振動を印加した際に、ボト
ルネックキャピラリの先端の境界部に応力が集中し、そ
の結果、この境界部でボトルネックキャピラリが折れて
破損するという問題が起こる。
【０００８】なお、ボンディング途中でボトルネックキ
ャピラリが折れると、ボンディングを行っていた半導体
チップも不良品となって処理されてしまうため、半導体
チップおよびこれを搭載する半導体装置の歩留りが低下
するという問題も起こる。
【０００９】さらに、ボンディング途中でボトルネック
キャピラリが折れた場合、ボトルネックキャピラリの交
換を行うが、この際には、ワイヤボンディング装置との
整合性を図らなければならないため、ワイヤボンディン
グ工程における生産性が低下する（時間と手間がかか
る）ことも問題とされる。
【００１０】本発明の目的は、狭ピッチ対応の半導体装
置の歩留り向上と生産性向上とを図るワイヤボンディン
グ方法および装置ならびに半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１２】
【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、
以下のとおりである。
【００１３】すなわち、本発明のワイヤボンディング方
法は、本体側部とこれの先端側に一体に設けられかつ前
記本体側部よりも外径が小さいネック部とを先端に有す
るとともに、前記本体側部の外周面と前記ネック部の外
周面との境界部を曲面としたキャピラリを準備する工程
と、ボンディング用のワイヤを前記キャピラリのワイヤ
案内孔に通してワイヤ先端にボールを形成する工程と、
前記キャピラリの前記ネック部の先端のボール加圧部に
前記ボールを配置し、その後、前記ボール加圧部によっ
て前記ボールを被接合面に押し付けてワイヤボンディン
グを行う工程とを有するものである。
【００１４】さらに、本発明のワイヤボンディング装置
は、内部にワイヤ案内孔が形成されるとともに、本体側
部とこれの先端側に一体に設けられかつ前記本体側部よ
りも外径が小さいネック部とを先端に有したキャピラリ
を備え、前記キャピラリにおける前記本体側部の外周面
と前記ネック部の外周面との境界部を曲面としたもので
ある。
【００１５】これにより、ボトルネックタイプのキャピ
ラリにおいて、このキャピラリの先端の本体側部からネ
ック部に亘る境界部の肉厚変化を緩やかにすることがで
きるとともに、キャピラリの先端の肉厚をほぼ均一にす
ることができる。
【００１６】したがって、ボンディング時に、キャピラ
リに加わる応力をその先端全体に亘って分散させること
ができ、その結果、先端の境界部への応力集中を防ぐこ
とができる。
【００１７】これにより、キャピラリが折れたり破損す
ることを防げるため、キャピラリの耐久性を向上でき
る。
【００１８】その結果、狭ピッチ対応のボトルネックタ
イプのキャピラリを用いたワイヤボンディングにおい
て、ボンディング中のキャピラリの破損も防止できるた
め、狭ピッチ対応の半導体チップおよびこれを用いた半
導体装置の歩留りを向上できる。
【００１９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体チップをフレーム部材のチップ搭載部に搭載する
工程と、本体側部とこれの先端側に一体に設けられかつ
前記本体側部よりも外径が小さいネック部とを先端に有
するとともに、前記本体側部の外周面と前記ネック部の
外周面との境界部を曲面としたキャピラリを準備する工
程と、ボンディング用のワイヤを前記キャピラリのワイ
ヤ案内孔に通してワイヤ先端にボールを形成する工程
と、前記キャピラリの前記ネック部の先端のボール加圧
部に前記ボールを配置し、その後、前記ボール加圧部に
よって前記ボールを前記被接合面である前記半導体チッ
プの表面電極の接合面に押し付けてワイヤボンディング
を行う工程と、前記ボールを前記半導体チップの前記表
面電極の前記接合面に接合した後、前記キャピラリによ
り前記ワイヤを前記フレーム部材のインナリードの接合
面に接合する工程と、前記ワイヤを前記インナリードの
前記接合面に接合した後、前記ワイヤを前記インナリー
ド上のワイヤ接合部のキャピラリ側の近傍で切断する工
程とを有するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【００２１】図１は本発明のワイヤボンディング装置の
全体構造の実施の形態の一例を示す斜視図、図２は図１
に示すワイヤボンディング装置に設けられたキャピラリ
とこれに対する比較例のキャピラリの構造の一例を示す
拡大部分断面図、図３は図１に示すワイヤボンディング
装置によってワイヤボンディングされた半導体装置の構
造の一例を示す断面図、図４および図５は本発明のワイ
ヤボンディング方法におけるボンディング手順の一例を
示す手順概念図である。
【００２２】図１に示す本実施の形態のワイヤボンディ
ング装置は、半導体製造工程のワイヤボンディング工程
において、半導体集積回路が形成された図３に示す半導
体チップ１のパッド１ａ（表面電極）と、半導体チップ
１を搭載するリードフレーム４（フレーム部材）のイン
ナリード４ａとを金などからなる金属細線（銅やアルミ
ニウムなどでもよい）であるボンディング用のワイヤ２
によって電気的に接続するものであり、ワイヤ２の先端
に形成した図４（ａ）に示すボール２ｂをボンディング
ツールであるキャピラリ３によって半導体チップ１のパ
ッド１ａに圧着し、その後、図５（ｃ）に示すように、
ワイヤ２をインナリード４ａに圧着するものである。
【００２３】したがって、前記ワイヤボンディング装置
は、キャピラリ３を用いてボールボンディング（ネイル
ヘッドボンディングともいう）を行うボンディング装置
である。
【００２４】さらに、本実施の形態で説明する前記ワイ
ヤボンディング装置は、ボンディング時にキャピラリ３
に超音波を印加する超音波熱圧着法のワイヤボンディン
グ方式のものであるが、ただし、超音波を印加しない熱
圧着法だけのものであってもよい。
【００２５】また、本実施の形態の図１に示す前記ワイ
ヤボンディング装置は、図２に示すような内部にワイヤ
案内孔３ｃが形成されるとともに、本体側部３ａとこれ
の先端側に一体に設けられかつ本体側部３ａよりも外径
が小さいネック部３ｂとを先端に有したボトルネックタ
イプのキャピラリ３を備えており、このキャピラリ３に
おける本体側部３ａの外周面３ｅとネック部３ｂの外周
面３ｇとの境界部３ｉを曲面としたものである。
【００２６】つまり、キャピラリ３は、その先端が、キ
ャピラリ本体３ｋに一体に設けられた本体側部３ａとこ
の本体側部３ａより細く形成されたネック部３ｂとから
なり、ループを形成したボンディング済みの隣のワイヤ
２とボンディング中に接触しないように、先端側のネッ
ク部３ｂの外径を本体側部３ａの外径よりも小さく形成
したものであり、狭ピッチに対応したボトルネックキャ
ピラリと呼ばれるものである。
【００２７】さらに、本実施の形態のキャピラリ３は、
その先端の外周面３ｅと外周面３ｇとの境界部３ｄを曲
面としたことに加えて、本体側部３ａの内周面３ｆとネ
ック部３ｂの内周面３ｈとの境界部３ｊを曲面としてい
る。
【００２８】なお、境界部３ｉ、境界部３ｊの曲面の曲
がり度合い、すなわち、前記曲面の曲率は、ボンディン
グ時に超音波などによってキャピラリ３に荷重が付与さ
れた際に、境界部３ｉおよび境界部３ｊに前記荷重によ
る応力が集中しない程度の曲率である。
【００２９】これにより、本実施の形態のキャピラリ３
は、先端の本体側部３ａの外周面３ｅとネック部３ｂの
外周面３ｇとが、かつ、本体側部３ａの内周面３ｆとネ
ック部３ｂの内周面３ｈとが、それぞれ連続した滑らか
な曲面によって形成されている。
【００３０】さらに、本実施の形態のキャピラリ３は、
その先端の外周面３ｅ，３ｇの境界部３ｉと内周面３
ｆ，３ｈの境界部３ｊとが、キャピラリ３の先端側と基
端側とを結ぶ方向（キャピラリ３の長手方向）に相互に
ずれて形成されている（本実施の形態では、境界部３ｉ
の方が、境界部３ｊよりも高い位置（基端側）に形成さ
れている）。
【００３１】これは、外側の境界部３ｉと内側の境界部
３ｊとが同じ高さの位置に形成された場合、境界部３
ｉ，３ｊの肉厚が薄くなり、ここに応力が集中するのを
避けるためである。
【００３２】つまり、外側の境界部３ｉと内側の境界部
３ｊの位置を高さ方向にずらすことにより、境界部３
ｉ，３ｊへの応力集中を防ぐことができる。
【００３３】また、本実施の形態のキャピラリ３は、そ
の先端の本体側部３ａの外周面３ｅと内周面３ｆとをそ
れぞれの境界部３ｉ，３ｊより突出した凸面とし、かつ
ネック部３ｂの外周面３ｇと内周面３ｈとをそれぞれの
境界部３ｉ，３ｊより凹んだ凹面としている。
【００３４】すなわち、図２に示すように、外側および
内側が滑らかな曲線によって形成されていない比較例の
キャピラリ２３（一点鎖線で表す形状）と比較して、本
実施の形態のキャピラリ３は、その先端の本体側部３ａ
の肉厚を凸面にして前記比較例のものより厚く、かつネ
ック部３ｂの肉厚を凹面にして前記比較例のものより薄
く形成し、さらに、先端の外周面３ｅ，３ｇおよび内周
面３ｆ，３ｈをそれぞれ連続した滑らかな曲面によって
形成している。
【００３５】これは、先端の本体側部３ａの外側周囲に
は、障害物がないことと、ワイヤ案内孔３ｃでは本体側
部３ａの領域のワイヤ２に対して充分なマージンがある
こととによるものである。
【００３６】つまり、ネック部３ｂは、ボンディング動
作中、ループを形成したボンディング済みの隣のワイヤ
２と接触しないようにしなければならないため、ネック
部３ｂの外径を大きくすることは困難である。
【００３７】さらに、ワイヤ案内孔３ｃのネック部３ｂ
の領域は、その孔径が小さく、ワイヤ２に対して充分な
マージンがない。
【００３８】これらにより、ネック部３ｂの内側の肉厚
を厚くすることもできない。
【００３９】したがって、これらの要因を考慮した場
合、図２に示す実線によるキャピラリ３の形状が好まし
い。
【００４０】なお、ボトルネックタイプのキャピラリ３
では、図２に示すテーパ角θの角度は、０〜１０°程度
が好ましい。
【００４１】前記テーパ角θは、狭ピッチの度合いが増
すほど０°に近づいていく。
【００４２】また、キャピラリ３は、例えば、アルミナ
セラミックス、サファイアもしくはルビーなどによって
形成されている。
【００４３】その際のキャピラリ３の加工方法は、例え
ば、モールドや研削などである。
【００４４】次に、図１〜図５を用いて、図１に示すワ
イヤボンディング装置の全体基本構成について説明する
と、ワイヤ２の先端に形成したボール２ｂを配置するボ
ール加圧部３ｄが形成された図２に示すボトルネックタ
イプのキャピラリ３と、ワイヤ２の先端のボール２ｂを
半導体チップ１のパッド１ａに圧着してボール２ｂとパ
ッド１ａとを電気的に接続する第１ボンドが行われると
ともに、前記第１ボンド後、ワイヤ２とリードフレーム
４のインナリード４ａとを電気的に接続する第２ボンド
が行われるボンディング処理部５とを備えている。
【００４５】続いて、前記ワイヤボンディング装置の詳
細構成について説明すると、ワークであるダイボンド済
み（半導体チップ１搭載後）のリードフレーム４をボン
ディング処理部５に向けて送り出すローダ８と、ワイヤ
ボンディングを終えて搬送されたリードフレーム４を受
け取るアンローダ９と、リードフレーム４をローダ８か
らボンディング処理部５に、かつボンディング処理部５
からアンローダ９に搬送するフィーダ部１０と、ボンデ
ィングに関わるツールを搭載したボンディングヘッド１
１と、ボンディング処理部５においてワークであるリー
ドフレーム４を支持しかつθ回転可能なステージ１２と
を備えている。
【００４６】また、ボンディングヘッド１１は、その先
端にキャピラリ３が取り付けられたＵＳ（Ultra-Sonic)
ホーン（超音波ホーン）１３を上下に動かし、このボン
ディングヘッド１１が載るＸＹテーブル１４との動作制
御により、ワイヤ２を接続し、その結果、ワイヤ２のル
ープを形成する。
【００４７】なお、ＵＳホーン１３は、キャピラリ３に
超音波振動を印加するものでもある。
【００４８】さらに、キャピラリ３の上方にはワイヤ２
を挟んで引っ張りかつ切断するクランパ１７が設けられ
ている。
【００４９】また、ボンディングの際には、ボンディン
グヘッド１１に搭載されたカメラ１５が、リードフレー
ム４とその上にダイボンディングされた半導体チップ１
との相対位置を検出し、所定の箇所にワイヤ２を圧着し
て接続する。前記カメラ１５が撮影した映像はモニタ１
６に出力される。
【００５０】次に、本実施の形態のワイヤボンディング
装置によってワイヤボンディングが行われた図３に示す
半導体装置の構成について説明する。
【００５１】なお、本実施の形態では、前記半導体装置
の一例として、図３に示すようなチップ搭載部であるダ
イパッド４ｄに半導体チップ１が搭載されたＱＦＰ６
（QuadFlat Package)を取り上げて説明する。ＱＦＰ６
は、ファインピッチのもの（パッド１ａの設置ピッチが
狭ピッチのもの）である。
【００５２】ＱＦＰ６の構成は、半導体集積回路が形成
されかつアルミニウムからなるパッド１ａが設けられた
半導体チップ１と、この半導体チップ１を支持するチッ
プ搭載部であるダイパッド４ｄと、半導体チップ１のパ
ッド１ａに応じて設けられ、かつこのパッド１ａと図１
に示すワイヤボンディング装置を用いてワイヤボンディ
ングが行われたインナリード４ａと、前記ワイヤボンデ
ィングによって半導体チップ１のパッド１ａとこれに対
応するインナリード４ａとを電気的に接続する金線であ
るワイヤ２と、インナリード４ａと一体で外部に突出し
たＱＦＰ６の外部端子であるアウタリード４ｂと、半導
体チップ１およびワイヤ２を樹脂封止して形成した封止
部７とからなる。
【００５３】なお、半導体チップ１は、例えば、銀ペー
ストなどの接合材１８によってダイパッド４ｄに固着さ
れている。
【００５４】また、ダイパッド４ｄ、インナリード４ａ
およびアウタリード４ｂを有する図４に示すリードフレ
ーム４は、例えば、鉄−ニッケル合金などによって形成
された薄板状のものである。
【００５５】さらに、封止部７を形成する封止用樹脂
は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。
【００５６】なお、封止部７は、モールドによって形成
されたものであるが、モールド以外のポッティングなど
によって形成されてもよい。
【００５７】次に、本実施の形態のワイヤボンディング
方法および半導体装置の製造方法について説明する。
【００５８】なお、前記ワイヤボンディング方法は、図
１に示すワイヤボンディング装置を用いて行うものであ
り、本実施の形態では、このワイヤボンディング方法を
図３に示すＱＦＰ６（半導体装置）の製造方法に含めて
説明する。
【００５９】ここで、本実施の形態では、例えば、直径
２７μｍの金のワイヤ２を用いて１００ピン程度のＱＦ
Ｐ６を製造する場合について説明する。
【００６０】ただし、ＱＦＰ６のピン数またはワイヤ２
の素材や直径などについては、特に限定されるものでは
なく、種々変更可能である。
【００６１】さらに、後述するボンディング温度、ボン
ディング荷重および超音波発振時間などのボンディング
条件についても、本実施の形態で説明したものに限定さ
れるものではない。
【００６２】まず、図示しない半導体ウェハ上において
半導体集積回路が形成された半導体チップ１をダイシン
グにより個々の半導体チップ１に切断・分離する。
【００６３】さらに、個々に分離した半導体チップ１を
フレーム部材であるリードフレーム４のダイパッド４ｄ
（チップ搭載部）に搭載するダイボンドを行う。
【００６４】この際、図３に示すＱＦＰ６では、銀ペー
ストなどの接合材１８によって半導体チップ１をダイパ
ッド４ｄに固着する。
【００６５】一方、本体側部３ａとこれの先端側に一体
に設けられかつ本体側部３ａよりも外径が小さいネック
部３ｂとを有するとともに、本体側部３ａの外周面３ｅ
とネック部３ｂの外周面３ｅとの境界部３ｉを曲面とし
たキャピラリ３を準備する。
【００６６】すなわち、図２に示すボトルネックタイプ
のキャピラリ３を備えた図１に示すワイヤボンディング
装置のスタンバイを準備する。
【００６７】その後、半導体チップ１搭載済み（ダイボ
ンド済み）のリードフレーム４（以降、この状態のリー
ドフレーム４をワークという）を図１に示すワイヤボン
ディング装置のローダ８にセットする。
【００６８】さらに、フィーダ部１０によりローダ８か
ら前記ワークをボンディング処理部５まで搬送して、ス
テージ１２上にセットし、そこでワイヤボンディングを
行う。
【００６９】ここで、本実施の形態で用いるキャピラリ
３は、ファインピッチ（狭ピッチ）対応のボトルネック
タイプのキャピラリ３であり、図２に示すように、その
先端の外周面３ｅと外周面３ｇとの境界部３ｉを曲面と
したことに加えて、本体側部３ａの内周面３ｆとネック
部３ｂの内周面３ｈとの境界部３ｊを曲面としたもので
ある。
【００７０】したがって、先端の本体側部３ａの外周面
３ｅとネック部３ｂの外周面３ｇとが、かつ、本体側部
３ａの内周面３ｆとネック部３ｂの内周面３ｈとが、そ
れぞれ連続した滑らかな曲面によって形成されており、
さらに、外周面３ｅ，３ｇの境界部３ｉと内周面３ｆ，
３ｈの境界部３ｊとが、キャピラリ３の先端側と基端側
とを結ぶ方向に相互にずれて形成されている。
【００７１】また、先端の本体側部３ａの外周面３ｅと
内周面３ｆとをそれぞれの境界部３ｉ，３ｊより突出し
た凸面とし、かつネック部３ｂの外周面３ｇと内周面３
ｈとをそれぞれの境界部３ｉ，３ｊより凹んだ凹面とし
ている。
【００７２】これにより、図２に示すボトルネックタイ
プのキャピラリ３によってワイヤボンディングを行う。
【００７３】なお、前記ワイヤボンディングを行う際に
は、まず、図４（ａ）に示すように、ボンディングツー
ルを半導体チップ１上に搬送し、そこで、ワイヤスプー
ル２４に巻かれて収容されたボンディング用の金線であ
るワイヤ２を、所定量だけワイヤスプール２４からワイ
ヤガイド２５を介して引き出す。
【００７４】その後、エアテンショナー２６によってワ
イヤ２に所定のテンションを掛けつつ、ワイヤガイド２
５およびクランパ１７を介して図２に示すキャピラリ３
のワイヤ案内孔３ｃにワイヤ２を通す。
【００７５】さらに、電気トーチ２７によってワイヤ２
の先端にボール２ｂを所定の大きさに形成する。
【００７６】続いて、キャピラリ３によりボール２ｂを
半導体チップ１のパッド１ａに圧着してボール２ｂとパ
ッド１ａとを電気的に接続する第１ボンドを行う。
【００７７】この際、まず、図１に示すカメラ１５に接
続された図４（ｂ）に示すカメラ鏡筒１５ａによって、
ボンディングすべき半導体チップ１のパッド１ａおよび
リードフレーム４のインナリード４ａの位置（座標）を
モニタ１６に出力しながら補正しつつ算出する（位置認
識を行う）。
【００７８】その後、キャピラリ３のネック部３ｂの先
端のボール加圧部３ｄにワイヤ２の先端に形成したボー
ル２ｂを配置し、続いて、ＵＳホーン１３によって所定
の超音波振動をキャピラリ３に印加しながら、ボール加
圧部３ｄによってボール２ｂを被接合面である半導体チ
ップ１のパッド１ａの接合面１ｂ（図４参照）に押し付
ける。
【００７９】その際のボンディング温度は、例えば、２
１０℃程度である。
【００８０】これにより、図４（ｃ）に示すように、キ
ャピラリ３によって、ワイヤ２の先端に形成したボール
２ｂを半導体チップ１のパッド１ａに圧着し、その結
果、チップ側のボンディングである第１ボンドを完了す
る。なお、第１ボンド側のボンディング荷重は、例え
ば、５０ｇであり、超音波発振時間は、２０ｍｓ程度で
ある。
【００８１】また、その際、クランパ１７においては、
これを開いて、ワイヤ２を開放しておく。
【００８２】前記第１ボンドを終了した後、図５（ａ）
に示すように、キャピラリ３をリードフレーム４のボン
ディングすべきインナリード４ａ上に移動させてルーピ
ングを行う。
【００８３】続いて、図５（ｂ）に示すように、キャピ
ラリ３を降下させ、その後、キャピラリ３によってワイ
ヤ２をリードフレーム４のインナリード４ａの接合面４
ｃに圧着するリード側すなわち第２ボンド側の接合を行
う。なお、第２ボンド側の接合の際にも、ＵＳホーン１
３によってキャピラリ３に超音波振動を印加しながら接
合を行う。
【００８４】この際の第２ボンド側のボンディング荷重
は、例えば、１３０ｇであり、超音波発振時間は、１５
ｍｓ程度である。
【００８５】前記第２ボンドの終了後、図５（ｃ）に示
すように、ワイヤ２を前記第２ボンド側のワイヤ接合部
２ａの近傍（ワイヤ２のキャピラリ３側の近傍）で切断
するワイヤ切断を行い、その後、キャピラリ３を上昇さ
せて、再び、ボール２ｂの形成を行う。
【００８６】この手順により、半導体チップ１のボンデ
ィングすべき全てのパッド１ａに対し、これに対応する
リードフレーム４のインナリード４ａとのワイヤボンデ
ィングを、第１ボンドと第２ボンドとを順次繰り返して
行ってワイヤボンディングを終了する。
【００８７】その後、ワイヤボンディングが終了したワ
ークをフィーダ部１０によってアンローダ９に搬送し、
これをアンローダ９に収容する。
【００８８】続いて、アンローダ９からワークを取り出
し、半導体チップ１およびワイヤ２の封止を行う。
【００８９】この際、封止工程において、封止用樹脂と
して、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などを用い、ポ
ッティングまたはモールドなどにより樹脂封止を行い、
これにより、封止部７を形成する。
【００９０】その後、リードフレーム４において個々の
アウタリード４ｂを切断し、リードフレーム４からＱＦ
Ｐ６を分離する切断工程を行う。
【００９１】さらに、切断後、外部端子であるアウタリ
ード４ｂを所望の形状に曲げ成形する。
【００９２】本実施の形態では、図３に示すように、ガ
ルウィング状に形成する。
【００９３】これにより、アウタリード４ｂが形成さ
れ、かつ、その後、ＱＦＰ６の所定の検査を行う。
【００９４】その結果、図３に示すＱＦＰ６（半導体装
置）を製造できる。
【００９５】本実施の形態のワイヤボンディング方法お
よび装置ならびに半導体装置の製造方法によれば、以下
のような作用効果が得られる。
【００９６】すなわち、ワイヤボンディング装置が、本
体側部３ａとこの本体側部３ａよりも外径が小さいネッ
ク部３ｂとを先端に有したボトルネックタイプのキャピ
ラリ３を備え、このボトルネックタイプのキャピラリ３
において、先端の本体側部３ａの外周面３ｅとネック部
３ｂの外周面３ｇとの境界部３ｉを曲面とすることによ
り、キャピラリ３の先端の本体側部３ａからネック部３
ｂに亘る境界部３ｉ，３ｊの肉厚変化を緩やかにするこ
とができるとともに、キャピラリ３の先端の肉厚をほぼ
均一にすることができる。
【００９７】これにより、ボンディング時に、キャピラ
リ３に加わる応力をその先端全体に亘って分散させるこ
とができ、その結果、境界部３ｉ，３ｊへの応力集中を
防ぐことができる。
【００９８】すなわち、ボンディング荷重や超音波など
によってキャピラリ３に付与される機械的ストレスに対
する強度を向上させることができ、その結果、ボトルネ
ックタイプのキャピラリ３が折れたり破損することを防
げるため、このキャピラリ３の耐久性を向上できる。
【００９９】これにより、狭ピッチ対応のボトルネック
タイプのキャピラリ３を用いたワイヤボンディングにお
いて、ボンディング中のキャピラリ３の破損も防止でき
るため、狭ピッチ対応の半導体チップ１およびこれを用
いたＱＦＰ６（半導体装置）の歩留りを向上できる。
【０１００】なお、境界部３ｉ，３ｊが曲面に形成され
たことにより、このボトルネックタイプのキャピラリ３
の折れの発生頻度を、境界部３ｉ，３ｊが曲面に形成さ
れていない比較例（図２に示す一点鎖線）のキャピラリ
２３の約１／４に低減できる。
【０１０１】さらに、ボンディング途中でキャピラリ３
が折れることを防げるため、キャピラリ３の交換回数を
低減でき、その結果、ワイヤボンディング工程における
生産性を向上できる（処理時間と手間を削減できる）。
【０１０２】また、ボトルネックタイプのキャピラリ３
の先端における本体側部３ａの内周面３ｆとネック部３
ｂの内周面３ｈとの境界部３ｊを曲面としたことによ
り、外周面側のみを曲面とした場合と比較して、さら
に、キャピラリ３の先端に加わる応力をその全体に亘っ
て分散させることができ、その結果、境界部３ｉ，３ｊ
への応力集中をさらに防ぐことができる。
【０１０３】これにより、ボトルネックタイプのキャピ
ラリ３の機械的ストレスに対する強度をさらに向上で
き、その結果、このキャピラリ３の折れをさらに防ぐこ
とができる。
【０１０４】また、先端の外周面３ｅ，３ｇの境界部３
ｉと内周面３ｆ、３ｈの境界部３ｊとがキャピラリ３の
先端側と基端側とを結ぶ方向に相互にずれていることに
より、境界部３ｉ，３ｊの肉厚が薄くなることを防止で
き、キャピラリ３の先端の本体側部３ａからネック部３
ｂに亘る境界部３ｉ，３ｊ箇所の肉厚の均一化をさらに
図ることができる。これにより、キャピラリ３の先端に
加わる応力をその全体に亘ってさらに分散させることが
でき、その結果、境界部３ｉ，３ｊへの応力集中をさら
に防ぐことができる。
【０１０５】これにより、ボトルネックタイプのキャピ
ラリ３の先端の機械的ストレスに対する強度をさらに向
上でき、その結果、キャピラリ３の折れをさらに防ぐこ
とができる。
【０１０６】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態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言う
までもない。
【０１０７】例えば、前記実施の形態では、ボトルネッ
クタイプのキャピラリ３の先端の外側の境界部３ｉと内
側の境界部３ｊとの両方が曲面に形成されている場合を
説明したが、キャピラリ３においては、少なくとも先端
の外側の境界部３ｉが曲面に形成されていればよい。
【０１０８】したがって、先端の外側の境界部３ｉと内
側の境界部３ｊとのキャピラリ３の高さ方向に対しての
相互の位置関係についても、特に限定されるものではな
いが、前記実施の形態で説明したように、両者の位置
は、相互にずれている方が好ましい。
【０１０９】また、前記実施の形態のキャピラリ３にお
いては、先端の本体側部３ａの外周面３ｅと内周面３ｆ
とをそれぞれの境界部３ｉ，３ｊより突出した凸面と
し、かつネック部３ｂの外周面３ｇと内周面３ｈとをそ
れぞれの境界部３ｉ，３ｊより凹んだ凹面としている場
合を説明したが、先端の本体側部３ａとネック部３ｂと
における凸面または凹面の関係は、前記実施の形態の場
合と反対で合ってもよく、さらに、外側または内側の何
れか一方が、凸面または凹面であってもよい。
【０１１０】ただし、キャピラリ３は、ボトルネックキ
ャピラリであるため、ネック部３ｂの外径を大きくする
ことはできない。したがって、このことを考慮して凸面
または凹面を形成しなければならない。
【０１１１】これらにより、本実施の形態のワイヤボン
ディング装置に設置されるボトルネックタイプのキャピ
ラリ３は、少なくとも先端の外側の境界部３ｉが曲面に
形成されていればよく、その結果、キャピラリ３の先端
の外周の本体側部３ａからネック部３ｂに亘る境界部３
ｉが連続した滑らかな曲面によって形成されていればよ
い。
【０１１２】また、前記実施の形態では、前記ワイヤボ
ンディング装置によってワイヤボンディングされる半導
体装置の一例として、ＱＦＰ６を取り上げて説明した
が、前記半導体装置は、ワイヤボンディング工程で、ボ
トルネックタイプのキャピラリ３によってワイヤボンデ
ィングされるものであれば、ＱＦＰ６以外のＳＯＰ（Sm
all Outline Package)やＣＳＰ（Chip Scale Package)
などであってもよい。
【０１１３】
【発明の効果】本願によっ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、
以下のとおりである。
【０１１４】（１）．本体側部とこの本体側部よりも外
径が小さいネック部とを先端に有したボトルネックタイ
プのキャピラリにおいて、本体側部の外周面とネック部
の外周面との境界部を曲面とすることにより、キャピラ
リの先端の本体側部からネック部に亘る境界部の肉厚変
化を緩やかにすることができる。これにより、ボンディ
ング時に、キャピラリに加わる応力をその先端全体に亘
って分散させることができ、その結果、境界部への応力
集中を防ぐことができる。これにより、キャピラリの機
械的ストレスに対する強度を向上させることができ、そ
の結果、キャピラリが折れたり破損することを防げる。
【０１１５】（２）．前記（１）により、キャピラリの
破損を防げるため、キャピラリの耐久性を向上できる。
これにより、狭ピッチ対応のボトルネックタイプのキャ
ピラリを用いたワイヤボンディングにおいて、ボンディ
ング中のキャピラリの破損も防止できるため、狭ピッチ
対応の半導体チップおよびこれを用いた半導体装置の歩
留りを向上できる。
【０１１６】（３）．前記（１）により、ボンディング
途中でキャピラリが折れることを防げるため、キャピラ
リの交換回数を低減でき、その結果、ワイヤボンディン
グ工程における生産性を向上できる。
【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全体構造の
実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すワイヤボンディング装置に設けられ
たキャピラリとこれに対する比較例のキャピラリの構造
の一例を示す拡大部分断面図である。
【図３】図１に示すワイヤボンディング装置によってワ
イヤボンディングされた半導体装置の構造の一例を示す
断面図である。
【図４】（ａ),（ｂ),（ｃ）は本発明のワイヤボンディ
ング方法におけるボンディング手順の一例を示す手順概
念図である。
【図５】（ａ),（ｂ),（ｃ）は本発明のワイヤボンディ
ング方法におけるボンディング手順の一例を示す手順概
念図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ １ａ パッド（表面電極） １ｂ 接合面 ２ ワイヤ ２ａ ワイヤ接合部 ２ｂ ボール ３ キャピラリ ３ａ 本体側部 ３ｂ ネック部 ３ｃ ワイヤ案内孔 ３ｄ ボール加圧部 ３ｅ，３ｇ 外周面 ３ｆ，３ｈ 内周面 ３ｉ，３ｊ 境界部 ３ｋ キャピラリ本体 ４ リードフレーム（フレーム部材） ４ａ インナリード ４ｂ アウタリード ４ｃ 接合面 ４ｄ ダイパッド（チップ搭載部） ５ ボンディング処理部 ６ ＱＦＰ（半導体装置） ７ 封止部 ８ ローダ ９ アンローダ １０ フィーダ部 １１ ボンディングヘッド １２ ステージ １３ ＵＳホーン １４ ＸＹテーブル １５ カメラ １５ａ カメラ鏡筒 １６ モニタ １７ クランパ １８ 接合材 ２３ キャピラリ ２４ ワイヤスプール ２５ ワイヤガイド ２６ エアテンショナー ２７ 電気トーチ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体側部とこれの先端側に一体に設けら
    れかつ前記本体側部よりも外径が小さいネック部とを先
    端に有するとともに、前記本体側部の外周面と前記ネッ
    ク部の外周面との境界部を曲面としたキャピラリを準備
    する工程と、 ボンディング用のワイヤを前記キャピラリのワイヤ案内
    孔に通してワイヤ先端にボールを形成する工程と、 前記キャピラリの前記ネック部の先端のボール加圧部に
    前記ボールを配置し、その後、前記ボール加圧部によっ
    て前記ボールを被接合面に押し付けてワイヤボンディン
    グを行う工程とを有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】 内部にワイヤ案内孔が形成されるととも
    に、本体側部とこれの先端側に一体に設けられかつ前記
    本体側部よりも外径が小さいネック部とを先端に有した
    キャピラリを備え、前記キャピラリにおける前記本体側
    部の外周面と前記ネック部の外周面との境界部を曲面と
    したことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のワイヤボンディング装置
    であって、前記キャピラリにおける前記本体側部の内周
    面と前記ネック部の内周面との境界部を曲面としたこと
    を特徴とするワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のワイヤボンディング装置
    であって、前記外周面の前記境界部と前記内周面の前記
    境界部とが前記キャピラリの先端側と基端側とを結ぶ方
    向に相互にずれて形成されていることを特徴とするワイ
    ヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 請求項２，３または４記載のワイヤボン
    ディング装置であって、前記本体側部の前記外周面と前
    記内周面とをそれぞれの前記境界部より突出した凸面と
    し、前記ネック部の前記外周面と前記内周面とをそれぞ
    れの前記境界部より凹んだ凹面としたことを特徴とする
    ワイヤボンディング装置。
  6. 【請求項６】 半導体チップをフレーム部材のチップ搭
    載部に搭載する工程と、 本体側部とこれの先端側に一体に設けられかつ前記本体
    側部よりも外径が小さいネック部とを先端に有するとと
    もに、前記本体側部の外周面と前記ネック部の外周面と
    の境界部を曲面としたキャピラリを準備する工程と、 ボンディング用のワイヤを前記キャピラリのワイヤ案内
    孔に通してワイヤ先端にボールを形成する工程と、 前記キャピラリの前記ネック部の先端のボール加圧部に
    前記ボールを配置し、その後、前記ボール加圧部によっ
    て前記ボールを前記被接合面である前記半導体チップの
    表面電極の接合面に押し付けてワイヤボンディングを行
    う工程と、 前記ボールを前記半導体チップの前記表面電極の前記接
    合面に接合した後、前記キャピラリにより前記ワイヤを
    前記フレーム部材のインナリードの接合面に接合する工
    程と、 前記ワイヤを前記インナリードの前記接合面に接合した
    後、前記ワイヤを前記インナリード上のワイヤ接合部の
    キャピラリ側の近傍で切断する工程とを有することを特
    徴とする半導体装置の製造方法。
JP11294298A 1998-04-23 1998-04-23 ワイヤボンディング方法および装置ならびに半導体装置の製造方法 Pending JPH11307572A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006036873A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Wire feed system for a wire bonding apparatus
JP2019134152A (ja) * 2018-01-30 2019-08-08 Toto株式会社 ボンディングキャピラリ

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WO2006036873A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Wire feed system for a wire bonding apparatus
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