TWI248186B - Method for producing a wedge-wedge wire connection - Google Patents

Method for producing a wedge-wedge wire connection Download PDF

Info

Publication number
TWI248186B
TWI248186B TW093141295A TW93141295A TWI248186B TW I248186 B TWI248186 B TW I248186B TW 093141295 A TW093141295 A TW 093141295A TW 93141295 A TW93141295 A TW 93141295A TW I248186 B TWI248186 B TW I248186B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
capillary
connection
wedge
lead
wire
Prior art date
Application number
TW093141295A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200529397A (en
Inventor
Michael Mayer
Heinrich Berchtold
Original Assignee
Unaxis Internat Tranding Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Unaxis Internat Tranding Ltd filed Critical Unaxis Internat Tranding Ltd
Publication of TW200529397A publication Critical patent/TW200529397A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI248186B publication Critical patent/TWI248186B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/002—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating specially adapted for particular articles or work
    • B23K20/004—Wire welding
    • B23K20/005—Capillary welding
    • B23K20/007—Ball bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/0555—Shape
    • H01L2224/05552—Shape in top view
    • H01L2224/05554—Shape in top view being square
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48095—Kinked
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
    • H01L2224/48477—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
    • H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
    • H01L2224/48479—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4912—Layout
    • H01L2224/49171—Fan-out arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
    • H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
    • H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
    • H01L2224/78301—Capillary
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/8503—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector
    • H01L2224/85035—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball"
    • H01L2224/85045—Reshaping, e.g. forming the ball or the wedge of the wire connector by heating means, e.g. "free-air-ball" using a corona discharge, e.g. electronic flame off [EFO]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
    • H01L2224/85051—Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8512—Aligning
    • H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
    • H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
    • H01L2224/8518—Translational movements
    • H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85203—Thermocompression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/852—Applying energy for connecting
    • H01L2224/85201—Compression bonding
    • H01L2224/85205—Ultrasonic bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/8538—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/85399—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

1248186 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種用於利用在商業中已知爲球形-引線 接合器（BaU-Wire Bonder)的引線接合器（Wire Bonder)來 產生楔形-楔形（w e d g e - w e d g e )引線連接的方法。 【先前技術】 引線接合器是一種將被安裝在基板上的半導體晶片進 行引線接合的機器。在商業中，存在兩種不同類型的引線 接合器，一種爲球形-楔形引線接合器，簡稱爲球形引線-接合器，另一種爲楔形-楔形引線接合器，簡稱爲楔形-引 線接合器。 球形-引線接合器具有一個被夾到操縱桿（horn)的頂端 的毛細管（capillary)。毛細管將引線連接到半導體晶片的連 接點上和基板上的連接點上，以及引導這兩個連接點之間 的引線。在產生半導體晶片上的連接點和基板上的連接點 之間的引線連接時，伸出毛細管的引線的末端被首先熔化 成球。然後，這個球被藉由壓力和超音波連接到半導體晶 片上的連接點。藉由這種方式，來自超音波轉換器的超音 波被施加到操縱桿上。這個過程稱爲球接合。然後，引線 被拉到所需的長度，形成引線環並焊入（熱壓縮接合）基板 上的連接點。這個最後的子過程稱爲楔形接合。在將引線 連接到基板上的連接點上之後，引線被剝離且可以開始下 一輪的接合。 楔形-引線接合器具有引線引導和連接工具，其將引線 1248186 連接到半導體晶片上的連接點和基板上的對應連接點。在 產生半導體晶片上的連接點和基板上的連接點之間的引線 連接時，引線引導和連接工具所提供的引線的末端被藉由 壓力和超音波連接到基板上的連接點。然後，引線被拉到 所需的長度，形成引線環並焊入基板上的連接點。這兩個 子過程稱爲楔形接合。在將引線連接到基板上的連接點上 之後’引線被剝離或切斷且可以開始下一輪的接合。一般 而言’楔形-楔形連接進行這樣的引線連接；在兩個連接點 上’通吊在較局的溫度下’從毛細管伸出的對應引線被經 由壓力和超音波接入對應的連接點，而沒有前面所述的熔 化爲球。 楔形-引線接合器的接合頭與球形-引線接合器的接合 頭之間有本質的不同，因爲對於楔形-楔形接合過程，將被 連接到第一連接點上的引線的末端總是呈將進行的引線連 接的方向。因此，對於楔形-引線接合器，操縱桿必須可旋 轉地安置在垂直軸上，其中在操縱桿的頂端固定引線引導 和連接工具。楔形-引線接合器的接合頭必須使引線引導和 連接工具的移動具有總共五個自由度，而球形-引線接合器 的接合頭只需使毛細管的移動具有總共三個自由度。 【發明內容】 本發明是基於這樣的發現而作出的：在產生第二楔形 連接之後進行引線的剝離時，球形引線接合器也能夠用於 產生楔形-楔形引線連接，使得伸出毛細管的引線指向待進 行的下一引線連接的方向。 1248186 因此，根據本發明，提供了以如下的方式對球形-引線 接合器進行安排爲了藉由剝離引線來完成楔形-楔形引線 連接的產生和準備伸出毛細管的引線以產生下一楔形-楔 形引線連接，在將引線連接到第二連接點之後，進行下述 的步驟： -計算水平面上的二維向量V，其從毛細管的在待進行的 下一楔形-楔形引線連接的第一連接點上的所需作用點 指向毛細管的在待進行的下一楔形-楔形引線連接的第 二連接點上的所需作用點，以及 -在將引線連接到第二連接點上之後，將毛細管沿著由向 量V與垂直線所形成的平面中的行進路徑移動。在將引 線連接到第二連接點上時，像通常那樣產生預定斷開點 ，其中引線將在到達行進路徑的末端時剝離。 基本上，毛細管的行進路徑包括四個連續的行進移動 a) 將毛細管升高預定的距離△ z !; b) 以向量v所限定的方向，將毛細管在水平方向上移 動預定的距離△ Wi ; c) 將毛細管降低預定的距離△ z2 ;以及 d) 以向量v所限定的方向，將毛細管在水平方向上移 動預定的距離△ W2。距離△ W2形成的尺寸使得引線剝離。 在進行步驟a、b和C中毛細管的移動時引線夾張開且 在引線被剝離之前將引線與向量v的方向對準。引線在預 定的斷開點上剝離’使得引線從毛細管伸出，其被與向量 -7- 1248186 V的方向對準。 步驟a、b和c中毛細管的移動爲水平或垂直移 些移動也可以互相疊加’以避免突然的停止以及毛 相關振盪，其具有使毛細管的行進時間變短的優點 如上所述，球形-引線接合器的接合頭具有這樣 管，其引導引線並且使毛細管的移動具有三個自由 座標的笛卡爾系統的X、y和Z方向上的移動。滿足 求但是在設計上基本不同的不同接合頭在專利EP 、US 5330089 或 US 6460751 中有描述。 本發明的基本原理也可以用於這樣的應用：藉 將引線連接到基板上、然後連接到半導體晶片上的 產生引線連接。對於這些應用，通常需要經由必須 施加到半導體晶片上的附加引線材料來補強引線與 晶片之間的連接。在球形連接被首先施加到半導體 的連接點且不形成引線連接而立即剝離引線的情況 用上述的應用。在商業中，所產生的球形連接被稱；| (bump)”或”球形凸起”。然後，產生球形-楔形引線連 中伸出毛細管的引線被熔化爲球且被連接到基板上 點，然後拉出所需的引線長度，經由這種方式，形 ί哀和引線被連接到凸起上’作爲模形接合。這種引 的特徵在於其具有位於兩個末端的”球”或”凸起”。 中，這種方法已知爲球形-凸起-反向-環（B a 11 - B u m p - R L ο ο p)方法。本發明簡化了對於這種類型應用的引線 產生，其中本發明使伸出毛細管的引線首先被連接 動。這 細管的 〇 的毛細 度，即 這些需 317787 由首先 方式來 先前被 半導體 晶片上 中，採 I ”凸起 接，其 的連接 成引線 線連接 在商業 e v e r s e - 連接的 到施加 1248186 在半導體晶片上的凸起上’作爲楔形連接，然後被拉出所 需的引線長度’藉由這種方式立即形成引線環並將引線連 接到基板上的連接點上，作爲楔形連接。從而，進行兩種 不同的程序。 對於桌一種程序’半導體晶片上的所有連接點都首先 以已知的方法設置凸起。然後，設置半導體晶片與基板之 間的引線環，作爲如上所述的楔形-楔形連接。 對於第二種程序，從開始到結束依次完整地產生一個 引線連接。這種引線連接的產生的特徵在於以下的步驟： 將伸出毛細管的引線熔化爲球（"球的形成”）， 計算水平面上的二維向量V，其從毛細管在半導體晶 片的連接點上的所需作用點指向毛細管在基板的連接點i 的所需作用點， 球的形成通過以下方式： -將球連接到半導體晶片上的連接點，以及 -將毛細管沿著由向量V與垂直線所形成的平面中的行進 路徑移動，從而在行進路徑的末端剝離引線。在此，0 進路徑也包括如第一不例所描述的a到d的行進g重力 凸起被連接到半導體晶片上的連接點且伸出毛細管的弓丨 線指向將產生的引線連接的方向。 -將毛細管移回到剛產生的凸起上， -將伸出毛細管的引線連接到凸起上，從而建立楔形連胃 ， '將引線拉出所需長度’從而’像通常那樣，引線形成環 1248186 ’且將引線連接到基板上的連接點上，作爲楔形連接。 【實施方式】 第1圖示出理解本發明所必需的引線接合器的若干部 分的示意性側視圖。球形-引線接合器包括接合頭2，該接 合頭2以及操縱桿3可藉由兩個驅動器在水平X y平面1中 移動，其中在操縱桿3的頂端夾有毛細管4。毛細管4具 有縱向鑽孔，藉由該鑽孔饋送引線5。操縱桿3能夠藉由 第三驅動器繞水平軸6旋轉。因此，這三個驅動器使毛細 管4的頂端的移動從一個位置A移動到任一位置B。根據 這種設計，毛細管4的自由度的數目n總共爲n = 3。此外 ，電極1 2被連接到接合頭2上，藉由該電極，可以將伸出 毛細管的引線熔化爲球。對這種電極的細節描述在台灣專 利申請TW 200404026和1222388中有示例。 第2圖示出具有若干安裝在基板7上的半導體晶片8 的基板7的示意性平面圖。基板7也可以爲半導體晶片。 每個半導體晶片8具有預定數目的連接點9.1、9.2等，每 個連接點藉由引線連接1 0. 1、1 0.2等與基板7上的對應的 連接點1 1 . 1、1 1 .2等進行電連接。 現在根據第3圖和第4A圖至第4E圖對根據本發明的 方法進行詳細的描述。第3圖示出了被第2圖的虛線包圍 的部分。第3圖的左側所示出的引線連接1 0 . 1已進行到這 樣的程度：藉由球形-引線接合器的毛細管4，引線環已從 半導體晶片8上的第一連接點9 . 1延伸到基板7上的對應 的第二連接點1 1 . 1，且末端被焊入兩個連接點9 . 1和1 1 . 1 -10- 1248186 。但是，從毛細管4中出來的引線5還未與引線連接〗〇 · 1 分開。下一步要做的是產生兩個連接點9 · 2和η . 2之間的 引線連接1〇·2。因此，向量v = (Vx，Vy，Vz)的兩個分量Vx和 vy確定爲位於水平Xy平面中，且從第—連接點9 2指向第 二連接點1 1 · 2 ··向量V連接各個連接點9 · 2和1 1.2上的毛 細管4的所需作用點。一般而言，兩個連接點9.2和！丨· 2 位於不同的Z咼度，向量V的Z分量vz不重要。因此，兩 個分量VX和Vy限定了位於水平xy平面中的二維向量Vl。 當第一連接點9 · 2上的毛細管4的所需作用點的座標用（X i， yi，Zl)指定且第二連接點η·2上的毛細管4的所需作用點 的座標用（X2, y2, ζ2)指定時，則這導致向量Vl爲Vl = (X2-Xl， 的結果。同樣示出了從實際還未完成的引線連接10· 1 的連接點1 1.1出來的向量V2。向量V2與向量Vl平行且示 出毛細管4所經過的水平X y平面i中的行進方向，其將在 下面的步驟描述。 第4A圖至第4E圖示出連續瞬態圖中的第二連接點1 1 · 1 、引線5和毛細管4，其示出引線5與引線連接1 〇 · 1的分 離。引線5的分離使得：在剝離之後，伸出毛細管4的引 線的末端與向量v i或v2平行。附圖示出與向量v2平行的 垂直平面中的垂直部分。箭頭表示毛細管4的行進方向。 第4 A圖示出在將引線5連接到第二連接點1 1 · 1之後 緊接的狀況。進行下述的步驟： -毛細管4被升高預定的距離△ z i。這個狀況在第4B圖中 示出。 -11- 1248186 -毛細管4被以向量v2所限定的方向在水平方向上移動預 ' 定的距離Aw!。這個狀況在第4C圖中示出。 -毛細管4被降低預定的距離△ z 2。這個狀況在第4 D圖中 示。一般而言，距離△ z 2小於距離△ z 1 ’因此，在毛細 管4的後面的行進移動中’引線5沒有與半導體晶片8 摩擦或只與其產生小摩擦。 -毛細管4再次被以向量v2所限定的方向在水平方向上移 動預定的距離△ w2。距離△ w2形成的尺寸使得引線剝離 。第4E圖示出在剝離引線5之後的狀況。 毛細管4在水平方向上移動距離△ w i和毛細管4在後 來降低距離△ z2具有這樣的效果：伸出毛細管4的引線的 末端在水平方向上遠離毛細管4的頂端突起。在向量v i的 方向上的行進方向具有這樣的效果：引線的末端爲將進行 的下一引線連接的方向。 剝離引線5的過程步驟具有這樣的效果：伸出毛細管 4的引線的末端與向量Vl平行。毛細管4現在被移動到將 進行的下一引線連接10.2第一連接點9.2且引線5被連接 到連接點9 · 2上。引線5的連接通過預定接合力和超音波 被施加到毛細管4上來完成。由於引線的末端先前沒有形 成球’所以引線5與連接點9 · 2之間的連接爲楔形連接。 弓丨線現在以通常的方式被拉出所需的長度，形成引線環且 連接到第二連接點1 1 · 2上。同時或者在後來，對將進行的 下一引線連接丨〇 · 3計算向量v i且根據上述的過程步驟剝離 引線。 -12- 1248186 在完成半導體晶片與基板之間的最末引線連接時，對 下一半導體晶片與基板之間將進行的第一引線連接確定向 量V。經由這種方式，所有的半導體晶片可以容易地藉由 楔形-楔形連接接合。 只存在一個問題，在開始產生時，伸出毛細管的引線 的末端沒有指向與將進行的第一引線連接對應的向量V1的 方向。這個問題可以經由以下的方式解決：或者對於引線 連接，引線的末端形成爲球且引線被連接爲球形連接，或 者引線被連接到基板上的合適位置上，根據本發明的過程 步驟對將進行的第一引線連接計算向量V i和剝離引線。伸 出毛細管的引線的末端現在指向向量V i的方向且第一引線 連接能夠產生爲楔形-楔形連接。 本發明的一個重要優點在於省去了引線球的形成，這 整體來說縮短了循環時間。另一個優點是所產生的楔形-楔 形連接的環高度小於球形-楔形連接。 第5A圖示出根據上面基於第4A圖至第4E圖所述的 方法、毛細管4 (第4 A圖）在向量v i和垂直線（g[] z方向）所 形成的平面中所經過的行進路徑1 3，其在將引線5連接到 第二連接點1 1 · 1上直到引線5被剝離之後。這個行進路徑 包括兩個垂直和兩個水平的移動，其距離由AZl、Awi、 △ z 2和△ w 2限定。根據本發明的方法也可以將毛細管4的 行進移動進行稍微的修改，其特別被最佳化爲在行進移動 期間消除停止的效果。在第5B圖至第5E圖示出四個示例 。對於第5 B圖中的示例，將水平方向上的移動距離△ w t -13- 1248186 、毛細管4升高的距離△ z !和毛細管4降低的距離△ Z2疊 加··毛細管4的行進路徑1 3爲鋸齒形。對於第5 C圖的示 例，將毛細管4降低的距離△ z2與水平方向上的移動距離 △ w i疊加：毛細管4的行進路徑1 3部分爲弓形。此外， 爲了盡可能防止在毛細管4的突然停止時，毛細管4出現 不能避免的振盪以及獲得較短的循環時間，可以藉由弓形 部分來平滑行進路徑1 3中的剩下的轉角點。第5 B圖和第 5 C圖的示例中所示的行進路徑1 3被修改爲如第5 D圖和第 5 E圖所示。至少在毛細管4完全經過行進路徑1 3時，引 線5被剝離引線連接1 〇 . 1 (第2圖）。 本發明的第二實施例涉及這樣的應用：第2圖所示的 半導體晶片8上的連接點9 . 1、9 · 2等以及基板7上的連接 點1 1 · 1、1 1 · 2等之間的引線連接1 〇 . 1、i 〇 . 2等被藉由以 "凸起π的形式施加到半導體晶片8上的連接點9.1、9.2等 上的附加引線材料而補強。對於這個實施例，引線連接被 一個接一個地產生：首先，”凸起”，更確切地說爲所謂的，， 球凸起”被施加到半導體晶片8上的連接點，然後，毛細管 4以將進行的引線連接的方向移動，直到引線5被剝離， 然後毛細管4移回到凸起上，然後進行從凸起到基板7上 的連接點的楔形-楔形引線連接。現在參照第7 Α圖到第7 F 圖對第6圖所示的引線連接1 0.2的產生進行描述，其中第 7A圖至第7F圖示出與引線連接ι〇·2的方向對準的垂直面 的垂直部分，即由向量vi和垂直線所形成的平面。第7Α 圖至第7F圖還示出引線夾丨4的張開或閉合的狀況。固定 -14- 1248186 基準軸1 7用於示出向量v ,的方向上的毛細管4的各水平 位置。 第7 A圖示出在伸出毛細管4的引線被熔化爲球且連接 到半導體晶片8上的第一連接點9.2之後且在引線5被剝 離之前的狀況。在連接時，熔化的球被壓平。引線5仍然 與被壓平的球1 5連接，但是已預形成預定斷開點1 6，在 預定斷開點1 6上引線5將被剝離。毛細管4現在被升高至 所謂的尾部高度，使得在後來剝離引線5之後，伸出毛細 管4的引線5 (所謂的”尾部”）具有預定的長度。這種狀況如 第7B圖所示。毛細管4被同時向側邊和向上移動，較佳的 是沿著以預定斷開點1 6爲中心的弓形，從而這種行進移動 的水平分量指向將進行的引線連接1 0.2的方向。毛細管4 所經過的軌跡路徑如元件符號1 8所示。這個方向經由第一 連接點9 · 2和第二連接點1 1 · 2上的毛細管4的所需作用點 之間的連接線來限定。這個連接線對應於如第2圖所示的 引線連接1 〇 . 2，作爲向量v i。當沿著以預定斷開點1 6爲 中心的弓形進行移動時，預定斷開點1 6未變形且引線5還 未剝離。這個狀況如第7C圖所示。引線夾1 4現在被閉合 且毛細管4進一步遠離第一連接點9. 1移動，較佳的是沿 著連接預定斷開點1 6和毛細管4的開口的線移動。由於引 線夾1 4被閉合，所以引線5在預定斷開點1 6上被剝離。 ”球凸起π的形成現在完成了，且伸出毛細管4的引線與將 進行的引線連接1 0 · 1的方向對準。這個狀況如第7 D圖所 示。毛細管4現在移回到”球凸起"（第7 Ε圖）上且被降低 -15- 1248186 (第7F圖），且伸出毛細管4的引線藉由壓力和超音波連接 到”球凸起”上。然後，以通常的方式完成引線連接1 〇 . 2， 其中引線5被拉出預定的長度，像通常那樣形成爲引線環 並連接到第二連接點，作爲楔形連接。 本發明的基本優點在於： -環高度Η(第6圖）小於球形-楔形引線連接。 -楔形-楔形引線連接的產生無需所謂的反向移動，其是球 形-楔形引線連接所需的，以預形成引線環，使引線連接 具有所需的彎曲。經由這種方式，連接點9 · 1、9 · 2等的 空間需求降低了，這提供了連接點9. 1與相鄰設置的半 導體晶片19之間的最小距離Α小於當從連接點9.1、9.2 等開始必須進行球形連接時的距離要小的優點，這對於” 層疊的晶片π應用更是如此。 -接合周期所需的時間小於球形-凸起-反向-環方法，由於 對於每個引線連接，引線被熔化爲球只需一次而不是兩 次。 雖然已示出和描述了本發明的實施例和應用，但是對 於可從本公開中獲益的本發明的技術人員來說顯而易見， 在不脫離本發明的範圍的情況下，可以進行多種修改，而 不是上述的實施例。因此，本發明只受所附的申請專利範 圍及其等同物所限制。 【圖式簡單說明】 附圖合倂入本文件中並作爲本文件的一部分，附圖示 出了本發明的一個或多個實施例，且與詳細的說明一起解 -16- 1248186 釋本發明的原理和實現。附圖沒有刻度比例。在附圖中： 第1圖示意性地示出一球形-引線接合器； 第2圖爲示出具有若干半導體晶片的基板的示意性平 面圖； 第3圖爲第2圖的剖面圖； 第4A圖至第4E圖示出引線的剝離和引線的末端形成 下一楔形連接所需的形狀的連續瞬態圖； 第5A圖至第5E圖示出毛細管的不同行進路徑； 第6圖示出一完成的引線連接；以及 第7A圖至第7F圖示出用於產生如第6圖所示的引線 連接的毛細管的不同行進路徑。 主要元件符號說明 1 平面 2 接合頭 3 操縱桿 4 毛細管 5 引線 6 水平軸 7 基板 8 半導體晶片 9.1,··· 連接點 10.1,··· 引線連接 11.1,··· 連接點 12 電極 -17- 1248186
12 電極 13 行進路徑 14 引線夾 15 球 16 預定斷開點 17 基準軸 18 軌跡路徑 19 半導體晶片
-18-

Claims (1)

1248186 十、申請專利範圍： 1 . 一種用於藉由引線接合器來產生第一連接點（9.1、9.2、 ···)和第二連接點（11.1、11.2、…）之間的楔形-楔形引線 連接（1 0 . 1、1 0.2、…）的方法，其特徵在於··藉由剝離引 線（5)來完成楔形-楔形引線連接和準備伸出毛細管（4)的 引線，以產生將進行的下一楔形-楔形引線連接（10.1、 10.2、…），該引線（5)由固定至操縱桿（3)的毛細管（4)引 導，接合頭（2)藉此使操縱桿（3)的移動具有總共三個自由 度，並且進行下述步驟·· -計算水平面上的二維向量v，該二維向量v從毛細管（4) 的在將進行的下一楔形-楔形引線連接的第一連接點 上的所需作用點指向毛細管（4)的在將進行的下一楔形 -楔形引線連接的第二連接點上的所需作用點，及 -在將引線（5)連接到第二連接點上之後，將毛細管（4)沿 著由向量v與垂直線所形成的平面中的行進路徑（1 3) 移動。 2 . —種用於藉由引線接合器來產生第一連接點（9.1、9·2、 …）和第二連接點（11.1、11.2、…）之間的引線連接（1〇·1 、10.2、…）的方法，使得引線（5)由固定至操縱桿(3)的 毛細管（4)引導，且接合頭（2)使操縱桿（3)的移動具有總 共三個自由度，所述方法包括下述步驟： -將伸出毛細管（4)的引線熔化爲球， -計算水平面上的二維向量v，二維向量v從毛細管（4) 的在第一連接點（9.1、9.2、…）上的所需作用點指向毛 1248186 細管（4)的在第二連接點（11.1、11_2、…）上的所需作 用點， -第一連接點（9.1、9.2、…）上的凸起通過以下方式形成： - 將球連接到第一連接點（9 · 1、9.2、…）上，以及 - 將毛細管（4)沿著由向量v與垂直線所形成的平面中的 行進路徑移動，從而在向量v的方向對準並且之後剝 離引線， - 將毛細管（4 )移回到剛產生的凸起上， - 將伸出毛細管（4)的引線連接到凸起上， -將引線拉出所需的長度，且將引線連接到第二連接點 (1 1 . 1、1 1 .2、…）上。
-20-
TW093141295A 2004-01-09 2004-12-30 Method for producing a wedge-wedge wire connection TWI248186B (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH412004 2004-01-09
CH5232004 2004-03-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200529397A TW200529397A (en) 2005-09-01
TWI248186B true TWI248186B (en) 2006-01-21

Family

ID=34808922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW093141295A TWI248186B (en) 2004-01-09 2004-12-30 Method for producing a wedge-wedge wire connection

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050167473A1 (zh)
KR (1) KR20050073412A (zh)
CN (1) CN1638077A (zh)
DE (1) DE102005001434A1 (zh)
TW (1) TWI248186B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4298665B2 (ja) * 2005-02-08 2009-07-22 株式会社新川 ワイヤボンディング方法
DE102006011352A1 (de) * 2005-03-23 2006-10-05 Unaxis International Trading Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Drahtverbindung
CH697970B1 (de) * 2006-03-30 2009-04-15 Oerlikon Assembly Equipment Ag Verfahren zur Herstellung einer Wedge Wedge Drahtbrücke.
JP5734236B2 (ja) 2011-05-17 2015-06-17 株式会社新川 ワイヤボンディング装置及びボンディング方法
JP5426000B2 (ja) 2012-11-16 2014-02-26 株式会社新川 ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
CN104813457B (zh) 2012-11-16 2017-08-04 株式会社新川 打线装置以及打线方法
SG11201503849YA (en) 2012-11-16 2015-06-29 Shinkawa Kk Wire-bonding apparatus and method of manufacturing semiconductor device
TWI543284B (zh) * 2014-02-10 2016-07-21 新川股份有限公司 半導體裝置的製造方法以及打線裝置
TWI562252B (en) * 2014-02-17 2016-12-11 Shinkawa Kk Detecting discharging device, wire bonding device and detecting discharging method
TWI585927B (zh) * 2014-02-21 2017-06-01 新川股份有限公司 半導體裝置的製造方法、半導體裝置以及打線裝置
CN108610028B (zh) * 2018-05-21 2021-04-23 潮州三环（集团）股份有限公司 一种陶瓷劈刀
KR102579103B1 (ko) 2018-12-12 2023-09-15 헤라우스 매터리얼즈 싱가포르 피티이 엘티디 전자 부품의 콘택트 표면을 전기적으로 연결하는 방법
WO2020184338A1 (ja) 2019-03-08 2020-09-17 株式会社新川 ワイヤボンディング装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000082717A (ja) * 1998-09-07 2000-03-21 Shinkawa Ltd ワイヤボンディング方法
JP3913134B2 (ja) * 2002-08-08 2007-05-09 株式会社カイジョー バンプの形成方法及びバンプ
EP1352701B1 (de) * 2002-04-12 2007-12-12 F & K Delvotek Bondtechnik Bonddraht-Schneidvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN1638077A (zh) 2005-07-13
KR20050073412A (ko) 2005-07-13
US20050167473A1 (en) 2005-08-04
DE102005001434A1 (de) 2005-09-22
TW200529397A (en) 2005-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI248186B (en) Method for producing a wedge-wedge wire connection
TWI342055B (en) Wire loop, semiconductor device having same and wire bonding method
US7262124B2 (en) Wire loop, semiconductor device having same, wire bonding method and wire bonding apparatus
TWI358096B (zh)
CN102272911B (zh) 引线焊接装置及焊接方法
TWI397138B (zh) 打線接合方法、打線接合裝置及打線接合控制程式
JP2004282015A (ja) ワイヤボンディング機を用いて半導体相互接続のためのバンプを形成する方法及び装置
JP2007512714A (ja) 低いループ高さのボールボンディング方法およびその装置
WO2014171160A1 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US6685083B2 (en) Ultrasonic vibration mode for wire bonding
US9922952B2 (en) Method for producing semiconductor device, and wire-bonding apparatus
TWI229397B (en) Method for determining optimum bond parameters when bonding with a wire bonder
TW200800452A (en) Method for making a wedge wedge wire loop
JP4365851B2 (ja) ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置
US6270000B1 (en) Wire bonding method
US20060213956A1 (en) Method for producing a wire connection
JP3709714B2 (ja) ワイヤボンディング装置，ワイヤボンディング方法
JP4219781B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JP7546314B1 (ja) 半導体装置の製造方法、及びワイヤボンディング装置
TWI816255B (zh) 打線結構、打線結構形成方法以及電子裝置
KR102488240B1 (ko) 와이어 본딩 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP7386526B2 (ja) ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
KR102411252B1 (ko) 와이어 본딩 장치
JPS5919463B2 (ja) ワイヤボンデイング方法
JPH1056034A (ja) ボンディング装置