JPH11354569A - 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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JPH11354569A
JPH11354569A JP10156925A JP15692598A JPH11354569A JP H11354569 A JPH11354569 A JP H11354569A JP 10156925 A JP10156925 A JP 10156925A JP 15692598 A JP15692598 A JP 15692598A JP H11354569 A JPH11354569 A JP H11354569A
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JP
Japan
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wire
bonding
capillary
joint
end surface
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JP10156925A
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Toshihiro Matsunaga
俊博 松永
Yasuki Tsutsumi
安己 堤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールボンディングにおけるボンディングの
接合強度の向上を図る。 【解決手段】 内部にワイヤ案内孔３ｃが形成されかつ
ボンディング時にワイヤのワイヤ接合部を加圧する先端
面３ａに細いリング状の溝である凹部３ｂが形成された
キャピラリ３と、キャピラリ３によってワイヤボンディ
ングが行われるボンディング処理部とを有し、キャピラ
リ３により前記ワイヤ接合部を加圧してワイヤボンディ
ングを行う際に、キャピラリ３の先端面３ａの細いリン
グ状の凹部３ｂによって前記ワイヤ接合部にワイヤ側突
起部を形成して前記ワイヤ接合部の加圧を行う。

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、キャピラリを用いてボールボンディングを
行うワイヤボンディングに適用して有効な技術に関す
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、半導体チ
ップのパッドの微細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】これにより、ワイヤボンディング技術の１
つである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）技術においても微細ピッチ化が必要とされ
ている。
【０００５】そこで、ボールボンディングにおいては、
そのボンディングツールであるキャピラリの先端径を細
く形成して微細ピッチに対応している。
【０００６】なお、先端径を細く形成した構造のキャピ
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ＶＬＳＩ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
術のボールボンディングにおいては、キャピラリの先端
径が小さくなり、かつワイヤ径も細くなるにつれて、ボ
ンディング時のキャピラリとワイヤ接合部との接触面積
が小さくなる。
【０００８】これにより、ボンディングの接合強度が低
下することが問題とされる。
【０００９】本発明の目的は、ボールボンディングにお
けるボンディングの接合強度の向上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。
【００１０】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。
【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、
以下のとおりである。
【００１２】すなわち、本発明のワイヤボンディング方
法は、ワイヤ接合部を加圧する先端面に凹部または突起
部が形成されたボンディングツールであるキャピラリを
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す工程と、前記キャピラリの前
記先端面によって前記ワイヤの前記ワイヤ接合部を被接
合部材の被接合部に対して加圧して前記ワイヤ接合部を
前記被接合部に接合する工程とを有し、前記キャピラリ
によって前記ワイヤ接合部を加圧する際に、前記キャピ
ラリの前記凹部または前記突起部によって前記ワイヤ接
合部にワイヤ側突起部またはワイヤ側凹部を形成して前
記ワイヤ接合部を加圧するものである。
【００１３】さらに、本発明のワイヤボンディング装置
は、ボンディング用のワイヤのワイヤ接合部を加圧する
先端面に凹部または突起部が形成されたボンディングツ
ールであるキャピラリと、前記キャピラリによってワイ
ヤボンディングが行われるボンディング処理部とを有
し、前記キャピラリにより前記ワイヤ接合部を加圧して
ワイヤボンディングを行う際に、前記キャピラリの前記
凹部または前記突起部によって前記ワイヤ接合部にワイ
ヤ側突起部またはワイヤ側凹部を形成して前記ワイヤ接
合部の加圧を行うものである。
【００１４】これにより、キャピラリによる加圧時のキ
ャピラリとワイヤのワイヤ接合部との接触面積および接
触抵抗を増やすことができる。
【００１５】その結果、キャピラリによって超音波を印
加した際に、キャピラリとワイヤ接合部との間において
超音波による振動エネルギが伝わり易くなり、これによ
り、ボールボンディングにおけるワイヤ接合部と被接合
部材の被接合部との接合強度の向上を図ることができ
る。
【００１６】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体チップをチップ支持部材のチップ支持部に接合す
る工程と、ワイヤ接合部を加圧する先端面に凹部または
突起部が形成されたボンディングツールであるキャピラ
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す工程と、前記キャピラリ
の前記先端面によって前記半導体チップの被接合部であ
る表面電極に対してチップ側の前記ワイヤの前記ワイヤ
接合部を加圧してこのワイヤ接合部を前記表面電極に接
合する工程と、前記キャピラリの前記先端面によって前
記チップ支持部材の被接合部であるリード部に対してリ
ード部側の前記ワイヤの前記ワイヤ接合部を加圧してこ
のワイヤ接合部を前記リード部に接合する工程と、前記
ワイヤを前記チップ側または前記リード部側の前記ワイ
ヤ接合部のキャピラリ側の近傍で切断する工程とを有
し、前記キャピラリにより前記チップ側または前記リー
ド部側の前記ワイヤ接合部を加圧する際に、前記キャピ
ラリの前記先端面の前記凹部または前記突起部により前
記チップ側または前記リード部側の前記ワイヤ接合部に
ワイヤ側突起部またはワイヤ側凹部を形成して加圧する
ものである。
【００１７】
【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。
【００１８】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
の構造の一例を示す図であり、（ａ）は拡大部分断面
図、（ｂ）は拡大底面図、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
装置の一例であるＢＧＡの構造を示す断面図、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、図６は図４、図
５に示すボンディング手順においてキャピラリによる加
圧時のワイヤ接合部の状態を示す拡大部分断面図であ
る。
【００１９】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（被接合部材）の被接合部であるパッド１ａ
（表面電極）と、パッケージ基板４を有した被接合部材
である本体部材１８（チップ支持部材）のリード部４ａ
（被接合部）とを金などからなる（銅やアルミニウムな
どでもよい）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に熱圧
着し、その後、図５（ｃ）に示すように、ワイヤ２をリ
ード部４ａに熱圧着するものである。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】本実施の形態の図１に示す前記ワイヤボン
ディング装置の概略構成は、図２（ａ）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、ボンディ
ング時にワイヤ２のワイヤ接合部２ａを加圧する先端面
３ａに凹部３ｂが形成されたキャピラリ３と、キャピラ
リ３によってワイヤボンディングが行われるボンディン
グ処理部５とを有し、キャピラリ３によりワイヤ接合部
２ａを加圧してワイヤボンディングを行う際に、キャピ
ラリ３の先端面３ａに形成された凹部３ｂによってワイ
ヤ接合部２ａにワイヤ側突起部２ｃを形成してワイヤ接
合部２ａの加圧を行うものである。
【００２３】また、本実施の形態のワイヤボンディング
装置に設けられたキャピラリ３は、パッド１ａが微細ピ
ッチで設けられた半導体チップ１に対応可能なように、
その先端が細く形成されたものであり、その先端の直径
は、例えば、１００μｍ程度である。
【００２４】さらに、図２（ａ）に示すキャピラリ３の
先端付近の外周側面のテーパ部３ｄの垂直方向に対する
傾斜角θ1 は、例えば、１０°前後であるとともに、ワ
イヤ案内孔３ｃの直径は、例えば、３３μｍ程度である
（この場合、ワイヤ２の直径が２７μｍ）。
【００２５】なお、本実施の形態のキャピラリ３は、そ
の先端面３ａにおける凹部３ｂが円形の細いリング状に
形成されている。つまり、凹部３ｂはリング状の溝であ
り、図２（ｂ）に示すように、先端面３ａにおいてリン
グ状の溝である凹部３ｂがキャピラリ３の中心とほぼ同
心円上に形成されている。
【００２６】したがって、ボンディング時、このキャピ
ラリ３によってワイヤ接合部２ａを加圧した際には、図
６（ａ）に示す半導体チップ１のパッド１ａに接合させ
るチップ側のワイヤ接合部２ａにおいても、かつ、図６
（ｂ）に示すリード部４ａに接合させるリード部側のワ
イヤ接合部２ａにおいてもそれぞれに凹部３ｂによって
ワイヤ側突起部２ｃが形成される。
【００２７】ここで、本実施の形態におけるキャピラリ
３のリング状の溝である凹部３ｂは、図２（ａ）に示す
ように、その断面形状が台形に形成されている場合であ
り、前記台形の下底の長さは、例えば、１０μｍ程度で
あるとともに、前記台形の高さ（凹部３ｂの深さ）は、
例えば、３〜７μｍ程度である。ただし、前記台形の形
状・大きさについては、前記数値に限定されるものでは
ない。
【００２８】なお、溝である凹部３ｂの縦断面の形状の
条件としては、図２（ａ）に示す溝（凹部３ｂ）の内壁
の斜角θ2 が小さい方が好ましく、かつ、溝の底部ある
いは角部が曲面に形成されている方が好ましい。
【００２９】これは、加圧終了後にキャピラリ３を上昇
させてワイヤ接合部２ａから離脱させる際に、この離脱
を容易にするためである。
【００３０】次に、図１〜図６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、先端面３ａに細いリング状の溝である凹部３ｂが形
成されたキャピラリ３と、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に熱圧着してボ
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とパ
ッケージ基板４のリード部４ａとを熱圧着によって電気
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。
【００３１】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、ダイボンド済み（半導体チ
ップ１搭載後）でかつパッケージ基板４が張り付けられ
たＢＧＡ６の本体部材１８（チップ支持部材）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ワークである本体部材１
８を受け取るアンローダ９と、本体部材１８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
１１と、ボンディング処理部５においてワークである本
体部材１８を支持しかつθ回転可能なステージ１２とを
備えている。
【００３２】また、ボンディングヘッド１１は、その先
端に図２に示すキャピラリ３が取り付けられたＵＳ（Ul
tra-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が搭載された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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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、本体部材１８
とこれ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を熱圧着して接
続する。前記カメラ１５が撮影した映像はモニタ１６に
出力される。
【００３６】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る図３に示す
半導体装置の構成について説明する。
【００３７】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に示すようなパッケージ基板４を有
する本体部材１８（チップ支持部材）のチップ支持部１
８ａに半導体チップ１が搭載されたＢＧＡ６（Ball Gri
d Array)を取り上げて説明する。
【００３８】ここで、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される際、先端径が
小さいキャピラリ３を用いた場合に、大きな効果が得ら
れるため、本実施の形態では、ＢＧＡ６が、例えば、約
６００ピンのバンプ２０（外部端子）を有した多ピンの
ゲートアレイの場合を説明する。
【００３９】したがって、ＢＧＡ６の半導体チップ１の
パッド１ａの設置ピッチが微細ピッチ（ファインピッ
チ）の場合である。
【００４０】ＢＧＡ６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（被接合部）
が設けられたゲートアレイである半導体チップ１（被接
合部材）と、この半導体チップ１を支持するチップ支持
部１８ａを備え、かつパッケージ基板４とヒートスプレ
ッダである放熱板１９とを張り合わせて形成された本体
部材１８（被接合部材）と、半導体チップ１のパッド１
ａとこれに対応するパッケージ基板４上のリード部４ａ
（被接合部）とを電気的に接続する金線であるワイヤ２
と、格子状に配置された外部端子である複数のバンプ２
０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。
【００４１】なお、チップ支持部材である本体部材１８
は、パッケージ基板４のみによって形成されていてもよ
く、その場合、チップ支持部１８ａもパッケージ基板４
に形成されることになる。
【００４２】ここで、本実施の形態のＢＧＡ６において
は、ワイヤボンディング時に、図２に示すキャピラリ３
によってチップ側およびリード部側のそれぞれのワイヤ
接合部２ａが加圧されるため、それぞれのワイヤ接合部
２ａには図３に示すようなワイヤ側突起部２ｃがリング
状に形成されている。
【００４３】このワイヤ側突起部２ｃは、キャピラリ３
によってワイヤ接合部２ａを加圧した際に、ワイヤ接合
部２ａにおけるキャピラリ３との接触部がキャピラリ３
の凹部３ｂに侵入して形成されたものである。
【００４４】また、半導体チップ１は、例えば、エポキ
シ系の接着剤などによって本体部材１８の放熱板１９の
チップ支持部１８ａに固着されている。
【００４５】なお、放熱板１９は、例えば、銅やアルミ
ニウムなどによって形成され、さらに、パッケージ基板
４は、例えば、エポキシ系樹脂であるＢＴレジンなどに
よって形成されている。
【００４６】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。
【００４７】なお、樹脂封止時に、前記封止用樹脂がバ
ンプ２０の搭載領域に入り込まないようにレジンダム２
１が形成されている。
【００４８】さらに、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。
【００４９】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。
【００５０】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ＢＧＡ６（半導体装置）の製造方法に含めて
説明する。
【００５１】そこで、本実施の形態では、例えば、直径
２７μｍの金のワイヤ２を用いて図３に示すＢＧＡ６を
製造する場合について説明する。
【００５２】また、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
件については、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。
【００５３】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。
【００５４】また、放熱板１９とパッケージ基板４とを
張り合わせて形成したチップ支持部材である本体部材１
８を準備する。
【００５５】さらに、個々に分離した半導体チップ１を
本体部材１８のチップ支持部１８ａに搭載（接合）する
ダイボンドを行う。
【００５６】この際、図３に示すＢＧＡ６では、エポキ
シ系の接着剤などによって本体部材１８の放熱板１９の
チップ支持部１８ａに固着する。
【００５７】一方、ワイヤ接合部２ａを加圧する先端面
３ａに細いリング状の溝である凹部３ｂが形成されたキ
ャピラリ３を有した図１に示すワイヤボンディング装置
を準備する。
【００５８】すなわち、図２に示す先端が細いタイプの
キャピラリ３を備えた前記ワイヤボンディング装置のス
タンバイを実行する。
【００５９】その後、半導体チップ１搭載済み（ダイボ
ンド済み）の本体部材１８（以降、この状態の本体部材
１８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。
【００６０】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。
【００６１】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（微細ピッチ）対応のものであ
り、図２に示すように、その先端面３ａに細いリング状
の溝である凹部３ｂが形成されている。なお、凹部３ｂ
の幅は、先端面３ａの幅（ワイヤ２の直径にもよるが、
一例として３０μｍ程度）の１／３程度が望ましいが、
実用上は、１／４〜１／２の範囲でよく、また、凹部３
ｂの深さは、凹部３ｂの幅の１／２程度が望ましいが、
実用上は、１／４〜２／３の範囲でよい。
【００６２】その後、このキャピラリ３を用いてワイヤ
ボンディングを行う。
【００６３】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。
【００６４】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。
【００６５】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。
【００６６】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の接合面１ｂに熱圧着して
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。
【００６７】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
パッケージ基板４のリード部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）。
【００６８】その後、ワイヤ２の先端に形成したボール
２ｂをキャピラリ３の先端に配置し、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、キャピラリ３の先端面３ａによって半導体チ
ップ１の被接合部であるパッド１ａに対して（チップ側
の）ワイヤ２のワイヤ接合部２ａを加圧して（押し付け
て）このワイヤ接合部２ａをパッド１ａに接合する。
【００６９】ここで、本実施の形態では、キャピラリ３
によりワイヤ接合部２ａを加圧する際に、キャピラリ３
の先端面３ａの凹部３ｂにより、図６（ａ）に示すよう
に、チップ側のワイヤ接合部２ａにリング状のワイヤ側
突起部２ｃを形成しながら加圧する。
【００７０】つまり、キャピラリ３によってチップ側の
ワイヤ接合部２ａを加圧すると、ワイヤ接合部２ａにお
けるキャピラリ３との接触部がキャピラリ３の先端面３
ａの凹部３ｂに侵入し、これにより、リング状にワイヤ
側突起部２ｃが形成される。
【００７１】なお、その際のボンディング温度は、例え
ば、１８０℃程度である。
【００７２】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に熱圧着し、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、３０ｇであり、超音波発振時間は、２０ｍｓ程度で
ある。
【００７３】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。
【００７４】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を本体部材１８のパッケー
ジ基板４のボンディングすべきリード部４ａ上に移動さ
せてルーピングを行う。
【００７５】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をパッケージ基板４のリード部４ａの接合面４ｂに
熱圧着するリード側すなわち第２ボンド側の接合を行
う。
【００７６】その際、キャピラリ３の先端面３ａによっ
て本体部材１８（チップ支持部材）の被接合部であるリ
ード部４ａに対してリード部側のワイヤ２のワイヤ接合
部２ａを加圧してこのワイヤ接合部２ａをリード部４ａ
に接合する。
【００７７】また、キャピラリ３により、リード部側の
ワイヤ接合部２ａを加圧する際に、キャピラリ３の先端
面３ａの凹部３ｂにより、図６（ｂ）示すように、リー
ド部側のワイヤ接合部２ａにリング状のワイヤ側突起部
２ｃを形成しながら加圧する。
【００７８】この際も、キャピラリ３によってリード部
側のワイヤ接合部２ａを加圧すると、ワイヤ接合部２ａ
におけるキャピラリ３との接触部がキャピラリ３の先端
面３ａの凹部３ｂに侵入し、これにより、リング状にワ
イヤ側突起部２ｃが形成される。
【００７９】なお、第２ボンド側の接合の際にも、ＵＳ
ホーン１３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。
【００８０】この際の第２ボンド側のボンディング荷重
は、例えば、１００ｇであり、超音波発振時間は、１５
ｍｓ程度である。
【００８１】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。
【００８２】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
本体部材１８のパッケージ基板４のリード部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。
【００８３】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。
【００８４】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。
【００８５】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って半導体チップ１
およびワイヤ２を封止する樹脂封止を行い、これによ
り、封止部７を形成する。
【００８６】その後、本体部材１８のパッケージ基板４
の所定箇所に外部端子であるバンプ２０を配置し、これ
を図示しないリフロー炉に通して前記外部端子の固着を
終える。
【００８７】なお、本実施の形態のＢＧＡ６では、バン
プ２０を格子状に配置する。
【００８８】その後、ＢＧＡ６に対して所定の検査を行
う。
【００８９】その結果、図３に示すＢＧＡ６（半導体装
置）を製造できる。
【００９０】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。
【００９１】すなわち、キャピラリ３の先端面３ａに凹
部３ｂが形成されたことにより、ワイヤボンディング時
にキャピラリ３によってワイヤ接合部２ａを加圧した際
に、キャピラリ３の凹部３ｂによってワイヤ接合部２ａ
にワイヤ側突起部２ｃが形成される。
【００９２】これにより、キャピラリ３による加圧時の
キャピラリ３とワイヤ２のワイヤ接合部２ａとの接触面
積および接触抵抗を増やすことができる。
【００９３】その結果、キャピラリ３によって超音波を
印加した際に、キャピラリ３とワイヤ接合部２ａとの間
において超音波による振動エネルギが伝わり易くなる。
【００９４】これにより、ボールボンディングにおける
ワイヤ接合部２ａと半導体チップ１のパッド１ａとの、
または、ワイヤ接合部２ａと本体部材１８のリード部４
ａとの接合強度の向上を図ることができる。
【００９５】また、キャピラリ３の先端面３ａにおける
凹部３ｂが細いリング状に形成されていることにより、
ワイヤ接合部２ａのキャピラリ３との接触面に対して荷
重をほぼ均一に掛けることができ、その結果、ワイヤ接
合部２ａのパッド１ａもしくはリード部４ａとの接合面
における接合力をほぼ均一にすることができる。
【００９６】さらに、凹部３ｂを円形の細いリング状に
形成することにより、ボンディング時のボンディング方
向（キャピラリ３のボンディング動作の方向）が３６０
°何れの方向であっても接続強度向上の効果を同様に引
き出すことができる。
【００９７】つまり、ボンディング時のボンディング方
向に無関係に接続強度を向上させることができる。
【００９８】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。
【００９９】例えば、前記実施の形態では、キャピラリ
３の先端面３ａに溝である凹部３ｂが形成されている場
合を説明したが、凹部３ｂの代わりとして図７の他の実
施の形態のように、突起部３ｅが設けられていてもよ
い。
【０１００】この場合には、キャピラリ３によってワイ
ヤ接合部２ａを加圧した際に、図７に示すように、ワイ
ヤ接合部２ａにワイヤ側凹部２ｄが形成される。
【０１０１】これにより、凹部３ｂの代わりとして突起
部３ｅを設けても、前記実施の形態の凹部３ｂの場合と
同様の作用効果が得られる。なお、突起部３ｅの幅は、
先端面３ａの幅の１／３程度が望ましいが、実用上は、
１／４〜１／２の範囲でよく、さらに、突起部３ｅの高
さは、突起部３ｅの幅の１／２程度が望ましいが、実用
上は、１／４〜２／３の範囲でよい。
【０１０２】また、キャピラリ３の先端面３ａに形成さ
れる細いリング状の凹部３ｂ（前記突起部３ｅも含む）
は、図８の他の実施の形態のように、二重の細いリング
状に形成されていてもよい。
【０１０３】これにより、キャピラリ３による加圧時の
キャピラリ３とワイヤ２のワイヤ接合部２ａとの接触面
積および接触抵抗をさらに増やすことができる。
【０１０４】その結果、キャピラリ３によって超音波を
印加した際の振動エネルギがさらに伝わり易くなるた
め、これにより、ワイヤ接合部２ａとパッド１ａ、もし
くは、ワイヤ接合部２ａとリード部４ａとの接合強度を
さらに向上させることができる。
【０１０５】また、前記実施の形態または前記他の実施
の形態においては、凹部３ｂまたは突起部３ｅが、リン
グ状に示されるように、繋がった形状の場合について説
明したが、凹部３ｂまたは突起部３ｅは、先端面３ａに
おいて必ずしも繋がっていなくてもよく、例えば、図９
の他の実施の形態のように、凹部３ｂ（突起部３ｅも含
む）がほぼ均等に細かく分割されて形成されたものでも
よい。
【０１０６】なお、図９に示した凹部３ｂは、全体とし
てみれば、細いリング状に形成されているが、凹部３ｂ
が細かくほぼ均等に分割されたものである。
【０１０７】これによっても、前記実施の形態で説明し
た作用効果とほぼ同様のものが得られる。
【０１０８】また、前記実施の形態または前記他の実施
の形態において説明したキャピラリ３の先端面３ａの凹
部３ｂあるいは突起部３ｅの縦断面の形状は、台形であ
るが、前記縦断面の形状は、台形に限定されるものでは
なく、加圧後、キャピラリ３の先端面３ａとワイヤ接合
部２ａとの分離がスムーズに行えるものであれば、正方
形や長方形などの矩形または多角形あるいは半円などの
他の形状であってもよい。
【０１０９】さらに、前記実施の形態または前記他の実
施の形態においては、半導体装置の一例としてＢＧＡ６
の場合を説明したが、前記半導体装置は、ＢＧＡ６に限
定されるものではなく、先端面３ａに凹部３ｂもしくは
突起部３ｅが設けられたキャピラリ３を用いてボールボ
ンディングを行って製造するものであれば、ＱＦＰ（Qu
ad Flat Package)やＰＧＡ（Pin Grid Array) などの他
の半導体装置であってもよい。
【０１１０】
【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。
【０１１１】（１）．キャピラリの先端面に凹部または
突起部が形成されたことにより、キャピラリによる加圧
時のキャピラリとワイヤのワイヤ接合部との接触面積お
よび接触抵抗を増やすことができる。その結果、ボール
ボンディングにおけるワイヤ接合部と被接合部材の被接
合部との接合強度の向上を図ることができる。
【０１１２】（２）．キャピラリの先端面における凹部
または突起部が細いリング状に形成されていることによ
り、ワイヤ接合部のキャピラリとの接触面に対して荷重
をほぼ均一に掛けることができ、その結果、ワイヤ接合
部の被接合部との接合面における接合力をほぼ均一にす
ることができる。
【０１１３】（３）．キャピラリの先端面における凹部
または突起部が二重の細いリング状に形成されているこ
とにより、キャピラリによる加圧時のキャピラリとワイ
ヤのワイヤ接合部との接触面積および接触抵抗をさらに
増やすことができ、その結果、ワイヤ接合部と被接合部
材の被接合部との接合強度をさらに向上できる。
【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】（ａ),（ｂ) 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の構造の一例を示す図であ
り、（ａ）は拡大部分断面図、（ｂ）は拡大底面図であ
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一例であるＢＧＡ
の構造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。
【図６】（ａ),（ｂ) は図４、図５に示すボンディング
手順においてキャピラリによる加圧時のワイヤ接合部の
状態を示す拡大部分断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるワイヤボンディ
ング装置に設けられたキャピラリの構造を示す部分拡大
断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態であるワイヤボンディ
ング装置に設けられたキャピラリの構造を示す拡大底面
図である。
【図９】本発明の他の実施の形態であるワイヤボンディ
ング装置に設けられたキャピラリの構造を示す拡大底面
図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ（被接合部材） 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 ２ｃ ワイヤ側突起部 ２ｄ ワイヤ側凹部 ３ キャピラリ ３ａ 先端面 ３ｂ 凹部 ３ｃ ワイヤ案内孔 ３ｄ テーパ部 ３ｅ 突起部 ４ パッケージ基板 ４ａ リード部（被接合部） ４ｂ 接合面 ５ ボンディング処理部 ６ ＢＧＡ（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 本体部材（チップ支持部材） １８ａ チップ支持部 １９ 放熱板 ２０ バンプ ２１ レジンダム 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】 ワイヤ接合部を加圧する先端面に凹部ま
    たは突起部が形成されたボンディングツールであるキャ
    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
    孔に通す工程と、 前記キャピラリの前記先端面によって前記ワイヤの前記
    ワイヤ接合部を被接合部材の被接合部に対して加圧して
    前記ワイヤ接合部を前記被接合部に接合する工程とを有
    し、 前記キャピラリによって前記ワイヤ接合部を加圧する際
    に、前記キャピラリの前記凹部または前記突起部によっ
    て前記ワイヤ接合部にワイヤ側突起部またはワイヤ側凹
    部を形成して前記ワイヤ接合部を加圧することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のワイヤボンディング方法
    であって、前記先端面における前記凹部または前記突起
    部が細いリング状に形成された前記キャピラリを用いる
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 ボンディング用のワイヤのワイヤ接合部
    を加圧する先端面に凹部または突起部が形成されたボン
    ディングツールであるキャピラリと、 前記キャピラリによってワイヤボンディングが行われる
    ボンディング処理部とを有し、 前記キャピラリにより前記ワイヤ接合部を加圧してワイ
    ヤボンディングを行う際に、前記キャピラリの前記凹部
    または前記突起部によって前記ワイヤ接合部にワイヤ側
    突起部またはワイヤ側凹部を形成して前記ワイヤ接合部
    の加圧を行う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、前記キャピラリの前記先端面における前記凹
    部または前記突起部が細いリング状に形成されているこ
    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、前記キャピラリの前記先端面におけ
    る前記凹部または前記突起部が二重の細いリング状に形
    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。
  6. 【請求項６】 半導体チップをチップ支持部材のチップ
    支持部に接合する工程と、 ワイヤ接合部を加圧する先端面に凹部または突起部が形
    成されたボンディングツールである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
    孔に通す工程と、 前記キャピラリの前記先端面によって前記半導体チップ
    の被接合部である表面電極に対してチップ側の前記ワイ
    ヤの前記ワイヤ接合部を加圧してこのワイヤ接合部を前
    記表面電極に接合する工程と、 前記キャピラリの前記先端面によって前記チップ支持部
    材の被接合部であるリード部に対してリード部側の前記
    ワイヤの前記ワイヤ接合部を加圧してこのワイヤ接合部
    を前記リード部に接合する工程と、 前記ワイヤを前記チップ側または前記リード部側の前記
    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
    有し、 前記キャピラリにより前記チップ側または前記リード部
    側の前記ワイヤ接合部を加圧する際に、前記キャピラリ
    の前記先端面の前記凹部または前記突起部により前記チ
    ップ側または前記リード部側の前記ワイヤ接合部にワイ
    ヤ側突起部またはワイヤ側凹部を形成して加圧すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD771168S1 (en) 2014-10-31 2016-11-08 Coorstek, Inc. Wire bonding ceramic capillary
USD797172S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797171S1 (en) 2015-02-03 2017-09-12 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD797826S1 (en) 2015-02-03 2017-09-19 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD868123S1 (en) 2016-12-20 2019-11-26 Coorstek, Inc. Wire bonding wedge tool
FR3126898A1 (fr) * 2021-09-15 2023-03-17 Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas Outil de soudure par fil

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USD824970S1 (en) 2015-02-03 2018-08-07 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
USD824969S1 (en) 2015-02-03 2018-08-07 Coorstek, Inc. Ceramic bonding tool with textured tip
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