WO2022137288A1 - ワイヤ構造及びワイヤ構造形成方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a wire structure including a columnar bump and a looping wire looped so as to straddle over an electronic component, and a method for forming the wire structure.
  • the end on the starting point side of the bonding is such that the wire is vertically raised with the tip of the wire bonded on the substrate, and the wire is raised at a large angle. Since it can be bent laterally, the wire does not come into contact with the electronic component even if the starting point of bonding is placed close to the electronic component. However, since it is difficult to bend the looping wire toward the substrate on the end point side of the bonding, it is necessary to set the end point of the bonding at a position away from the electronic component (see paragraph 0013 of Patent Document 1). Therefore, when the looping wire straddling the electronic component is formed by the method of Patent Document 1, a wide space for forming the looping wire is required, and there is a problem that the electronic device becomes large.
  • an object of the present invention is to provide a wire structure capable of magnetically shielding electronic components in a small space.
  • the wire structure of the present invention includes a columnar bump provided adjacent to an electronic component mounted on a substrate and a looping wire bonded onto the substrate so as to straddle the electronic component.
  • the looping wire is engaged with a rising portion whose tip is bonded to the substrate on the opposite side of the electronic component of the columnar bump and rises from the substrate, a loop portion extending so as to straddle the electronic component, and the upper end of the columnar bump. It is characterized by including a bent portion that bends so as to connect the loop portion and the rising portion.
  • the bent portion engages with the upper end of the columnar bump and bends, the bending angle of the bent portion can be increased, and the rising portion can be raised from the substrate at an angle close to vertical.
  • the tip of the rising portion is bonded to a position adjacent to the electronic component, it is possible to prevent the upper portion of the rising portion and the bent portion from coming into contact with the electronic component, and the wire structure enables magnetic shielding of the electronic component in a small space. Can be provided.
  • the columnar bump has a groove extending in the extending direction of the loop portion at the upper end, and the bent portion may engage with the groove.
  • the bent portion can be stably engaged with the upper end of the columnar bump, and the bent portion can be stably formed with a large bending angle.
  • the bent portion may have a bending angle of 60 ° to 90 °.
  • the rising portion can be raised from the substrate at an angle close to vertical, and a compact wire structure can be obtained.
  • the height of the columnar bumps may be 50% or more of the height from the substrate to the loop portion.
  • the wire structure forming method of the present invention is a wire structure forming method for forming a wire structure including columnar bumps and looping wires by a bonding tool, in which a plurality of wires are diffracted and overlapped at bump points on a substrate by the bonding tool.
  • the bonding tool is raised to feed out the wire from the tip of the bonding tool, and the bonding tool is moved laterally to form a kink wire having at least one kink.
  • the bonding tool is looped toward the upper end of the columnar bump to form a loop portion straddling the electronic component between the first bond point and the upper end of the columnar bump.
  • the side surface of the kink wire is engaged with the upper end of the columnar bump and the kink wire is bent toward the substrate to form the bending portion.
  • the kink wire is bonded to the second bond point located on the substrate adjacent to the side opposite to the first bond point from the bump point with a bonding tool, and the rising portion that rises from the second bond point and connects to the bent portion. It is characterized by including a rising portion forming step of forming the above.
  • the bonding tool is looped to the upper end of the columnar bump to engage the side surface of the kink wire with the upper end of the columnar bump to bend the kink wire, so that a bent portion having a large bending angle is formed.
  • the rising part can be raised from the substrate at an angle close to vertical.
  • the bonding tool is a capillary provided with a through hole through which the wire is inserted and an annular face portion provided around the through hole, and the columnar bump forming step folds the side surface of the wire.
  • the center position of the capillary is shifted in the direction intersecting with the extending direction of the loop portion, the side surface of the wire is pressed by the face portion, and the loop portion extends to the upper end of the columnar bump. Grooves extending in the direction may be formed.
  • the side surface of the kink wire may be engaged with the groove by a bonding tool to bend the kink wire toward the substrate.
  • the bent portion can be stably engaged with the upper end of the columnar bump, and a bent portion having a large bending angle can be stably formed.
  • the wire may be ball-bonded to the first bond point in the first bonding step, and stitch bonding may be performed to the second bond point in the rising portion forming step.
  • the columnar bump forming step further forms other columnar bumps at other bump points arranged between the first bond point and the electronic component
  • the loop portion forming step is a kink wire.
  • the bonding tool is looped towards the top edge of the columnar bump to form a loop that straddles the electronic component between the first bond point and the top edge of the columnar bump.
  • the kink wire may be bent upward of the electronic component by engaging with the upper end of the columnar bump to form another bent portion.
  • the space for forming the wire structure on the first bond point side can be reduced, and the wire structure capable of magnetically shielding the electronic component can be formed in a smaller space.
  • the electronic device of the present invention has a substrate, an electronic component mounted on the substrate, a columnar bump provided adjacent to the electronic component, and a looping bonded onto the substrate so as to straddle the electronic component.
  • An electronic device equipped with a wire The looping wire engages with the rising portion where the tip is bonded to the substrate on the opposite side of the electronic component of the columnar bump and rises from the substrate, the loop portion extending so as to straddle the electronic component, and the upper end of the columnar bump. It is characterized by including a bent portion that bends so as to connect the portion and the rising portion.
  • the columnar bump has a groove extending in the extending direction of the loop portion at the upper end, and the bent portion may engage with the groove.
  • the present invention can provide a wire structure capable of magnetically shielding electronic components in a small space.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an electronic device provided with a wire structure according to an embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. It is an elevation view which shows the detail of the part B shown in FIG.
  • FIG. 3 is an elevation view of the columnar bumps of the wire structure of the embodiment as viewed from DD shown in FIG. It is an elevation view which shows the detail of part C shown in FIG. It is an elevation view which shows the structure of the wire bonding apparatus used for manufacturing the electronic apparatus which comprises the wire structure of embodiment. It is sectional drawing of the capillary attached to the wire bonding apparatus shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which the capillary is laterally moved to the left side from the state shown in FIG. 9E and the face portion on the right side is positioned directly above the ball neck. It is a figure which shows the state which formed the crushed part by pressing the side surface of a wire on the ball neck with the face part on the right side of a capillary. It is a figure which shows the state which raised the capillary from the state of FIG. 9G.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state in which the capillary is laterally moved to the right side from the state shown in FIG.
  • FIG. 9H shows the face portion on the left side is positioned directly above the crushed portion.
  • FIG. 9J shows the state which formed the folded part by pressing the side surface of a wire on the crushed part by the face part on the left side of a capillary.
  • the capillary is raised to form a columnar shape by alternately folding the side surfaces of the wire from the left and right to form a columnar shape as shown in FIGS. 9H to 9J.
  • It is an elevation view which shows the state which formed the columnar bump which has the groove extending in the front-rear direction by pressing the side surface of.
  • FIG. 11A is a diagram showing a state in which the tip of the capillary is looped toward a columnar bump from the state of FIG. 11A to form a first rising portion and a loop portion. It is an elevation view which shows the detailed view of the E part of FIG. 11B.
  • 11B is an elevational view showing a state in which the tip of the capillary is moved downward in an arc shape toward the second bond point from the state shown in FIGS. 11B and 11C to form a bent portion.
  • 11 is an elevational view showing a state in which the tip of the capillary is lowered from the state of FIG. 11D and stitch-bonded onto the second pad to form a bent portion, a second rising portion, and a stitch-bonded portion. It is an elevation view which shows the detail of the F part of FIG. 11E. It is an elevation view which shows the 1st rise part of the wire structure of another embodiment.
  • the electronic device 30 of the embodiment includes a substrate 31, first to fourth electronic components 32a to 32d mounted on the substrate 31, columnar bumps 45, and looping wires 50. There is.
  • the columnar bump 45 and the looping wire 50 form the wire structure 50A of the embodiment.
  • the first electronic component 32a is attached to the center of the board 31.
  • the first electronic component 32a may be, for example, a semiconductor chip or an IC.
  • second and third electronic components 32b and 32c are attached to both sides of the first electronic component 32a.
  • the second and third electronic components 32b and 32c may be, for example, a capacitor or an inductor.
  • the fourth electronic component 32d is attached.
  • the fourth electronic component 32d may be, for example, a resistor or the like.
  • a first metal pad 33, a second pad 34, a left side pad 35, and a right side pad 36 are provided on the surface of the substrate 31 around the first to fourth electronic components 32a to 32d.
  • the first bond point P1 of the looping wire 50 is arranged on the first pad 33.
  • a second bond point P2 of the looping wire 50 and a bump point Pb forming the columnar bump 45 are arranged on the second pad 34.
  • the second bond point P2 is arranged on the side opposite to the first bond point P1 or the second electronic component 32b from the bump point Pb.
  • the bump points Pb and the first bond points P1 are arranged on the substrate 31 so as to sandwich the first to fourth electronic components 32a to 32d.
  • the direction from the first bond point P1 to the second bond point P2 is forward
  • the direction from the first bond point P1 to the opposite side to the second bond point P2 is backward
  • the left side toward the front will be described with the right side as the right side.
  • the extending direction of the first bond point P1 and the second bond point P2 will be described as the front-rear direction, and the direction perpendicular to this will be described as the left-right direction.
  • the reference numeral “F” in each figure indicates the front
  • the reference numeral “R” indicates the rear
  • the reference numeral “LH” indicates the left side
  • the reference numeral “RH” indicates the right side.
  • columnar bumps 45 are formed at the bump points Pb arranged on the side (rear side) of the third electronic component 32b on the second pad 34.
  • the columnar bump 45 is a columnar bump formed so as to be adjacent to the third electronic component 32b.
  • the columnar bump 45 includes a crimping ball 41 and a plurality of folded portions 44.
  • the side surface of the wire 16 is alternately folded from the left and right a plurality of times on the crimping ball 41 formed on the second pad 34, and the folded portions 44 are formed in a plurality of stages. It is formed into columns.
  • a groove 48 extending in the front-rear direction is formed at the upper end of the columnar bump 45. Since the looping wire 50 is bonded to the first bond point P1 and the second bond point P2 of the substrate 31 so as to extend in the front-rear direction, the groove 48 extends in the extending direction of the looping wire 50.
  • the height of the columnar bump 45 is substantially the same as the height of the adjacent second electronic component 32b, but it can be made lower than this, for example, the adjacent second electronic component.
  • the height may be about 50% of the height of the component 32b. Further, the height may be higher than the height of the adjacent second electronic component 32b.
  • the looping wire 50 straddles the first to third electronic components 32a to 32c so as to straddle the first bond point P1 of the first pad 33 and the second bond point P2 of the second pad 34. It is bonded to.
  • the looping wire 50 extends in the front-rear direction and includes a crimping ball 51, a first rising portion 53, a second rising portion 54, a loop portion 55, a bending portion 56, and a stitch bond portion 57.
  • the crimping ball 51 is a disk-shaped portion in which the free air ball 40 is bonded onto the first pad 33.
  • the first rising portion 53 is a portion that extends upward from above the crimping ball 51, then bends forward and extends to the vicinity of the upper side of the third electronic component 32c.
  • the loop portion 55 is a portion connected to the first rising portion 53 and extending in the front-rear direction so as to straddle the first to fourth electronic components 32a to 32d.
  • the second rising portion 54 is a portion that rises diagonally upward from the stitch bond portion 57 stitch-bonded on the second pad 34.
  • the bent portion 56 is a portion that engages with a groove 48 extending in the front-rear direction formed at the upper end of the columnar bump 45 and bends so as to connect the loop portion 55 and the second rising portion 54.
  • the bending angle ⁇ of the bending portion 56 may be, for example, between 60 ° and 90 °.
  • the bent portion 56 of the looping wire 50 engages with the groove 48 provided at the upper end of the columnar bump 45 and bends, so that the bending angle ⁇ of the bent portion 56 is increased. Can be done.
  • the second rising portion 54 can be raised from the second pad 34 of the substrate 31 at an angle close to vertical. Therefore, even if the tip of the second rising portion 54 is stitch-bonded to a position adjacent to the second electronic component 32a, the upper portion of the second rising portion 54 and the bent portion 56 are in contact with the adjacent second electronic component 32b. It can be suppressed, and the magnetic shield of the first to fourth electronic components 32a to 32d can be performed in a small space.
  • the looping wire 50 is bonded onto the first pad 33 and the second pad 34, and the looping wire 50 extends in the front-rear direction to form the first to fourth electronic components 32a to 32d. I explained that it straddles the top, but it is not limited to this.
  • the looping wire 50 may be bonded on the left side pad 35 and the right side pad 36 so as to extend in the left-right direction. Further, the looping wire 50 may be bonded so as to extend in an oblique direction between the first pad 33 and the left side pad 35 or the right side pad 36.
  • the wire bonding device 100 is a manufacturing device for the electronic device 30.
  • the wire bonding apparatus 100 includes a base 10, an XY table 11, a bonding head 12, a Z-direction motor 13, a bonding arm 14, an ultrasonic horn 15, and a capillary that is a wire bonding tool. 20, a wire clamper 17, a discharge electrode 18, a bonding stage 19, and a control unit 60 are provided.
  • the extending direction of the bonding arm 14 or the ultrasonic horn 15 will be described as the X direction
  • the direction perpendicular to the X direction on the horizontal plane will be described as the Y direction
  • the vertical direction will be described as the Z direction.
  • the XY table 11 is mounted on the base 10 and is mounted on the upper side to move in the XY direction.
  • the bonding head 12 is mounted on the XY table 11 and moves in the XY direction by the XY table 11.
  • a Z-direction motor 13 and a bonding arm 14 driven by the Z-direction motor 13 are housed in the bonding head 12.
  • the Z-direction motor 13 includes a stator 13b.
  • the bonding arm 14 is a rotor whose root portion 14a faces the stator 13b of the Z-direction motor 13 and is rotatably attached around the shaft 13a of the Z-direction motor 13.
  • An ultrasonic horn 15 is attached to the tip of the bonding arm 14 in the X direction, and a capillary 20 is attached to the tip of the ultrasonic horn 15.
  • the ultrasonic horn 15 ultrasonically vibrates a capillary 20 attached to the tip by vibration of an ultrasonic vibrator (not shown).
  • the capillary 20 is provided with a through hole 21 that penetrates in the vertical direction inside, and a wire 16 is inserted through the through hole 21.
  • the wire 16 is supplied from a wire supply such as a wire spool (not shown).
  • a wire clamper 17 is provided on the upper side of the tip of the ultrasonic horn 15. The wire clamper 17 opens and closes to grip and open the wire 16.
  • a discharge electrode 18 is provided on the upper side of the bonding stage 19.
  • the discharge electrode 18 may be attached to a frame (not shown) provided on the base 10.
  • the discharge electrode 18 is inserted into the capillary 20 to discharge electricity from the wire 16 extending from the tip 25 of the capillary 20, and the wire 16 is melted to form a free air ball 40.
  • the bonding stage 19 sucks and fixes the substrate 31 on which the first to fourth electronic components 32a to 32d are attached on the upper surface, and heats the substrate 31 with a heater (not shown).
  • the root portion 14a of the bonding arm 14 constituting the rotor When the root portion 14a of the bonding arm 14 constituting the rotor is rotated as shown by the arrow 71 in FIG. 6 by the electromagnetic force of the stator 13b of the Z-direction motor 13 of the bonding head 12, it is attached to the tip of the ultrasonic horn 15.
  • the obtained capillary 20 moves in the Z direction as shown by the arrow 72.
  • the bonding stage 19 is moved in the XY direction by the XY table 11. Therefore, the capillary 20 is moved in the XYZ direction by the XY table 11 and the Z direction motor 13.
  • the wire clamper 17 moves in the XYZ direction together with the capillary 20. Therefore, the XY table 11 and the Z-direction motor 13 form a moving mechanism 11a that moves the capillary 20 and the wire clamper 17 in the XYZ direction.
  • the XY table 11, the Z-direction motor 13, the wire clamper 17, the discharge electrode 18, and the bonding stage 19 are connected to the control unit 60, and operate based on the command of the control unit 60.
  • the control unit 60 adjusts the position of the capillary 20 in the XYZ direction by the moving mechanism 11a composed of the XY table 11 and the Z-direction motor 13, opens and closes the wire clamper 17, drives the discharge electrode 18, and bonds the bonding stage 19. The heating is controlled.
  • the control unit 60 is a computer including a CPU 61, which is a processor that processes information internally, and a memory 62 that stores an operation program, operation data, and the like.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the tip end portion of the capillary 20.
  • the capillary 20 is formed with a through hole 21 penetrating in the direction of the center line 24 passing through the center position.
  • the wire 16 is inserted into the through hole 21. Therefore, the inner diameter d1 of the through hole 21 is larger than the outer diameter d2 of the wire 16 (d1> d2).
  • the lower end of the through hole 21 extends in a conical shape. This conical tapered portion is called a chamfer portion 22.
  • the maximum diameter (that is, the diameter at the lowermost end) of this conical space is called the chamfer diameter d3.
  • the lower end surface of the capillary 20 is an annular face portion 23 that presses the free air ball 40 shown in FIG.
  • the face portion 23 may be a flat horizontal surface or an inclined surface that moves upward as it approaches the outside.
  • the width of the face portion 23, that is, the distance between the chamfer portion 22 and the outer circumference of the lower end of the capillary 20 is referred to as "face width W".
  • the point above the center line 24 at the lower end of the capillary 20 is referred to as the tip 25 of the capillary 20.
  • the CPU 61 which is the processor of the control unit 60, first opens the wire clamper 17, drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13, and moves the tip 25 of the capillary 20 to the vicinity of the discharge electrode 18. Then, the CPU 61 generates a discharge between the discharge electrode 18 and the wire tail extending from the tip 25 of the capillary 20, and as shown in FIG. 9A, the wire 16 extending from the tip 25 of the capillary 20 is free air. It is molded into a ball 40.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13, and sets the XY coordinates of the center line 24 of the capillary 20 to the bump point Pb on the second pad 34. Align with the XY coordinates of the center line 38. Then, the CPU 61 lowers the tip 25 of the capillary 20 toward the bump point Pb to the point a as shown by the arrow 81 shown in FIGS. 8 and 9B, and is free at the face portion 23 of the capillary 20 as shown in FIG. 9B. Ball bonding is performed by pressing the air ball 40 onto the second pad 34.
  • the capillary 20 presses the free air ball 40 onto the second pad 34, the face portion 23 and the chamfer portion 22 form the free air ball 40 as a crimping ball 41, as described above with reference to FIG. And the ball neck 42.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to point to the tip 25 of the capillary 20 as shown by the arrow 82 shown in FIGS. 8 and 9C. Raise to b.
  • the CPU 61 laterally moves the tip 25 of the capillary 20 toward the right side to the point c as shown by the arrow 83 shown in FIGS. 8 and 9D.
  • the CPU 61 raises the tip 25 of the capillary 20 to the point d as shown by the arrow 84 shown in FIGS. 8 and 9E.
  • the CPU 61 moves the capillary 20 to a position where the center of the face portion 23 on the right side of the capillary 20 in the face width direction becomes the XY coordinates of the center line 38 of the bump point Pb, as shown by the arrow 85 in FIGS. 8 and 9F. Move laterally to the left.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to lower the tip 25 of the capillary 20 to the point f as shown by the arrows 86 shown in FIGS. 8 and 9G, on the ball neck 42.
  • the side surface of the wire 16 folded back to the right side and the left side is pressed onto the ball neck 42 and crushed to form the crushed portion 43.
  • the CPU 61 raises the tip 25 of the capillary 20 to the point g as shown by the arrow 87 shown in FIGS. 8 and 9H, and then the face portion on the left side of the capillary 20 as shown by the arrow 88 shown in FIGS. 8 and 9I.
  • the capillary 20 is laterally moved to the right side to a position where the center of 23 in the face width direction is the XY coordinate of the center line 38 of the bump point Pb.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to lower the tip 25 of the capillary 20 to the point i as shown by the arrows 89 shown in FIGS. 8 and 9J, and the crushing portion 43.
  • the side surface of the wire 16 is pressed upward to form the folded portion 44.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to raise the capillary 20, and alternately folds the side surfaces of the wire 16 from the left and right as shown in FIGS. 9H to 9J.
  • the portion 44 is formed in a plurality of stages to form a columnar bump 45.
  • the CPU 61 moves the capillary 20 to a position where the center of the face portion 23 on the left side of the capillary 20 in the face width direction becomes the XY coordinates of the center line 38 of the bump point Pb, and the CPU 61 moves the capillary 20 to a position as shown by the arrow 90 shown in FIG. 9K.
  • the tip 25 of the capillary 20 is lowered to the point j, and the side surface of the wire 16 is pressed onto the folded portion 44 to form the uppermost folded portion 44.
  • a groove 48 extending in the front-rear direction is formed on the upper surface of the uppermost folded portion 44 by the face portion 23.
  • the folded portion 44 at the uppermost stage and the wire 16 contained in the through hole 21 of the capillary 20 are connected by a thin connecting portion 46.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to raise the capillary 20 and extend the wire tail 47 from the tip 25 of the capillary 20 as shown by the arrow 91 shown in FIG. 9L.
  • the CPU 61 closes the wire clamper 17 and raises the wire clamper 17 and the capillary 20 further to cut the lower end of the wire tail 47 connected to the wire supply and the connecting portion 46.
  • a columnar bump 45 is formed on the second pad 34.
  • the side surfaces of the wire 16 are alternately folded from the left and right by repeatedly executing the raising of the capillary 20, the movement in the left-right direction, and the pressing by the lowering to form the folded portion 44 in a plurality of stages.
  • the columnar bump 45 can be formed.
  • the position of the center line 24 of the capillary 20 is the XY coordinates of the center line 38 of the bump point Pb at the center of the face portion 23 on the left side of the capillary 20 in the face width direction.
  • the side surface of the wire 16 is pressed so as to be shifted to the right side of the position of the center line 38 of the columnar bump 45.
  • the position of the center line 24 of the capillary 20 is shifted from the position of the center line 38 of the columnar bump 45 to the left-right direction intersecting the front-rear direction, which is the direction in which the loop portion 55 extends, and the side surface of the wire 16 is pressed by the face portion 23. do.
  • a groove 48 extending in the front-rear direction can be formed at the upper end of the columnar bump 45.
  • the CPU 61 of the control unit 60 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to form a free air ball 40 at the tip of the wire 16 as described above with reference to FIGS. 9A and 9B.
  • the capillary 20 is lowered onto the first pad 33 to form a crimping ball 51 on the first pad 33 (first bonding step).
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 so as to pass from the first bond point P1 to each point S1 to S12 as shown by arrows 92a to 92k in FIG.
  • the ascent of 20 and the movement in the front-rear direction are repeated to form a kink wire 52 having a first kink 52a, a second kink 52b, and a third kink 52c as shown in FIG. 11A (kink wire forming step).
  • the CPU 61 loops the tip 25 of the capillary 20 toward the upper end of the columnar bump 45 as shown by the arrow 93 in FIG. 11B, so that the first bond point P1 and the upper end of the columnar bump 45 are first.
  • the loop portion 55 of the looping wire 50 straddling the third electronic components 32a to 32c is formed (loop portion forming step).
  • the portion of the kink wire 52 including the first kink 52a and the second kink 52b rises from above the crimping ball 51 on the first pad 33 as shown in FIGS. 5 and 11B, and of the third electronic component 32c. It is formed on the first rising portion 53 of the looping wire 50 facing upward. Further, as shown in FIG.
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13, and as shown by the arrow 94 in FIG. 11D, the tip 25 of the capillary 20 is arcuate downward toward the second bond point P2. Move it. As a result, the tip 25 of the capillary 20 engages the side surface of the kink wire 52 with the groove 48 at the upper end of the columnar bump 45, and the front side of the portion engaged with the groove 48 of the kink wire 52 is the second of the substrate 31. It is bent toward the pad 34 to form a bent portion 56 of the looping wire 50 (bending portion forming step).
  • the CPU 61 drives and controls the XY table 11 and the Z-direction motor 13 to move the tip 25 of the capillary 20 further downward toward the second bond point P2, as shown by the arrows 94 in FIGS. 11E and 11F.
  • the tip 25 of the capillary 20 is lowered toward the second bond point P2, and the tip of the kink wire 52 is placed on the second pad 34. Stitch bond on the second bond point P2 of.
  • the stitch bond portion 57 of the looping wire 50 and the second rising portion 54 of the looping wire 50 that rises from the stitch bond portion 57 and connects to the bent portion 56 are formed on the second pad 34 (the rising portion is formed). Process).
  • the CPU 61 closes the wire clamper 17 and raises the wire clamper 17 and the capillary 20 to cut the wire 16 connected to the wire supply and the stitch bond portion 57. This completes the formation of the looping wire 50.
  • the kink wire 52 is looped to the upper end of the columnar bump 45, and the side surface of the kink wire 52 is engaged with the groove 48 at the upper end of the columnar bump 45 to bend the kink wire 52.
  • the bent portion 56 having a large bending angle ⁇ can be formed, and the second rising portion 54 can be raised from the second pad 34 of the substrate 31 at an angle close to vertical.
  • the wire structure 50B of another embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, the wire structure 50B is composed of a columnar bump 45a and a looping wire 50a.
  • the columnar bump 45a is formed on the bump point Pb1 arranged on the side of the second bond point P2 with respect to the first bond point P1 on the first pad 33. Similar to the columnar bump 45 described above with reference to FIGS. 1 to 9L, the columnar bump 45a includes a crimping ball 41 and a plurality of folded portions 44, and a groove 48 extending in the front-rear direction is provided at the upper end thereof. Has been done.
  • the looping wire 50a is bonded onto the substrate 31 so as to straddle the first to fourth electronic components 32a to 32d.
  • the pad 33 and the second pad 34 are connected.
  • the looping wire 50a is different from the looping wire 50a in that the side of the first pad 33 is composed of a crimping ball 51a, a first rising portion 53a, a bent portion 56a, and a loop portion 55a.
  • Other configurations are the same as the looping wire 50a described above.
  • the first rising portion 53a is a portion that rises diagonally upward from the crimping ball 51a on the first pad 33.
  • the bent portion 56a is a portion connected to the first rising portion 53a and bent from the rising direction toward the upper side of the third electronic component 32c at the upper end of the columnar bump 45.
  • the bending angle ⁇ 2 of the bending portion 56a may be, for example, between 60 ° and 90 °.
  • the loop portion 55a is a portion connected to the bent portion 56a and extending from the vertical direction at the upper end of the columnar bump 45a across the first to third electronic components 32a to 32c to the second bond point P2.
  • the columnar bumps 45 are first placed on the bump points Pb and Pb1 of the first pad 33 and the second pad 34 in the same manner as previously referred to FIGS. 9A to 9L. , 45a (columnar bump generation step).
  • first bonding step ball bonding is performed at the first bond point P1 to form a crimping ball 51 (first bonding step).
  • the capillary 20 is raised to feed out the wire 16 from the tip 25 of the capillary 20, and the capillary 20 is moved laterally to form the kink wire 52 (kink wire forming step).
  • the bending angle of the first kink 52a shown in FIG. 11A is smaller than that in the case of forming the wire structure 50A, or the first kink 52a is not formed and only the second and third kinks 52b and 52c are formed. To do so.
  • the capillary 20 is looped toward the upper end of the columnar bump 45 formed on the second pad 34.
  • the side surface of the kink wire 52 engages with the groove 48 at the upper end of the columnar bump 45a formed on the first pad 33, and the kink wire 52 bends upward by the bending angle ⁇ 2 of the third electronic component 32c.
  • the bent portion 56a is formed.
  • a loop portion 55a connected to the bent portion 56a and extending toward the second bond point P2 is formed.
  • the bent portion 56a is a portion that engages with the upper end of the columnar bump 45a and bends so as to connect the loop portion 55a and the first rising portion 53a.
  • the bending portion generation step and the rising portion formation are performed as described with reference to FIGS. 11B to 11F.
  • the steps are performed to form the looping wire 50a.

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Abstract

基板(31)の上に取付けられた第2電子部品(32b)に隣接して設けられた柱状バンプ(45)と、第2電子部品(32b)の上を跨ぐように基板(31)の上にボンディングされたルーピングワイヤ(50)と、を備えるワイヤ構造(50A)であって、ルーピングワイヤ(50)は、先端が柱状バンプ(45)の第2電子部品(32b)と反対側で基板(31)にボンディングされて基板(31)から立ち上がる第2立ち上がり部(54)と、第2電子部品(32b)の上を跨ぐように延びるループ部(55)と、柱状バンプ(45)の上端に係合してループ部(55)と第2立ち上がり部(54)とを接続するように屈曲する屈曲部(56)と、を備える。

Description

ワイヤ構造及びワイヤ構造形成方法
 本発明は、柱状バンプと電子部品の上を跨ぐようにルーピングされたルーピングワイヤとを含むワイヤ構造の構成と、ワイヤ構造の形成方法に関する。
 ワイヤボンディングによって半導体チップ等の電子部品の上を跨ぐワイヤを形成し、電磁シールドを構成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1に記載の方法で電子部品の上を跨ぐルーピングワイヤを形成する場合、ボンディングの始点側端は、ワイヤの先端を基板の上にボンディングした状態でワイヤを垂直に立ち上げ、大きな角度で横方向に曲げることができるので、ボンディングの始点を電子部品に近接して配置してもワイヤが電子部品に接触することはない。しかし、ボンディングの終点側は、ルーピングワイヤを基板に向けて屈曲させることが難しいため、ボンディングの終点は電子部品から離した位置にすることが必要であった(特許文献1の段落0013参照)。このため、特許文献1の方法で電子部品の上を跨ぐルーピングワイヤを形成する場合、広いルーピングワイヤの形成スペースが必要となり、電子装置が大型化してしまうという問題があった。
特開2020-25076号公報
 そこで、本発明は、少ないスペースで電子部品の磁気シールドが可能なワイヤ構造を提供することを目的とする。
 本発明のワイヤ構造は、基板の上に取付けられた電子部品に隣接して設けられた柱状バンプと、電子部品の上を跨ぐように基板の上にボンディングされたルーピングワイヤと、を備えるワイヤ構造であって、ルーピングワイヤは、先端が柱状バンプの電子部品と反対側で基板にボンディングされて基板から立ち上がる立ち上がり部と、電子部品の上を跨ぐように延びるループ部と、柱状バンプの上端に係合してループ部と立ち上がり部とを接続するように屈曲する屈曲部と、を備えることを特徴とする。
 このように、屈曲部が柱状バンプの上端に係合して屈曲するので、屈曲部の屈曲角度を大きくすることができ、立ち上がり部を基板から垂直に近い角度で立ち上がらせることができる。これにより、電子部品に隣接した位置に立ち上がり部の先端をボンディングしても立ち上がり部の上部や屈曲部が電子部品に接触することを抑制でき、少ないスペースで電子部品の磁気シールドが可能なワイヤ構造を提供することができる。
 本発明のワイヤ構造において、柱状バンプは、上端にループ部の延びる方向に延びる溝を有し、屈曲部は、溝に係合してもよい。
 これにより、屈曲部を安定して柱状バンプの上端に係合させ、安定して大きな屈曲角度の屈曲部とすることができる
 本発明のワイヤ構造において、屈曲部は、屈曲角度が60°~90°でもよい。
 これにより、立ち上がり部を基板から垂直に近い角度で立ち上がらせることができ、コンパクトなワイヤ構造とすることができる。
 本発明のワイヤ構造において、柱状バンプの高さは、基板からループ部までの高さの50%以上でもよい。
 これにより、より確実に立ち上がり部、屈曲部が電子部品に接触することを抑制できる。
 本発明のワイヤ構造形成方法は、ボンディングツールによって柱状バンプとルーピングワイヤとを備えるワイヤ構造を形成するワイヤ構造形成方法であって、ボンディングツールによって基板の上のバンプ点にワイヤを複数回折り重ねて押圧し、柱状に形成して柱状バンプを形成する柱状バンプ形成工程と、バンプ点との間に電子部品を挟むよう基板の上に配置されている第1ボンド点の上に、ボンディングツールによってワイヤをボンディングする第1ボンディング工程と、第1ボンディング工程の後、ボンディングツールを上昇させてボンディングツールの先端からワイヤを繰り出すとともに、ボンディングツールを横方向に移動させて少なくとも1のキンクを備えるキンクワイヤを構成するキンクワイヤ形成工程と、キンクワイヤ形成工程の後、ボンディングツールを柱状バンプの上端に向かってルーピングさせて、第1ボンド点と柱状バンプの上端との間に電子部品を跨ぐループ部を形成するループ部形成工程と、ループ部形成工程の後、キンクワイヤの側面を柱状バンプの上端に係合させてキンクワイヤを基板に向かって屈曲させて屈曲部を形成する屈曲部形成工程と、屈曲部形成工程の後、バンプ点よりも第1ボンド点と反対側に隣接して基板の上に配置された第2ボンド点にボンディングツールでキンクワイヤをボンディングし、第2ボンド点から立ち上がって屈曲部に接続する立ち上がり部を形成する立ち上がり部形成工程と、を含むことを特徴とする。
 このように、柱状バンプを形成した後に、ボンディングツールを柱状バンプの上端までルーピングしてキンクワイヤの側面を柱状バンプの上端に係合させてキンクワイヤを屈曲させるので、屈曲角度の大きい屈曲部を形成し、立ち上がり部を基板から垂直に近い角度で立ち上がらせることができる。これにより、電子部品に隣接した位置に立ち上がり部の先端をボンディングしても立ち上がり部の上部や屈曲部が電子部品に接触することを抑制でき、少ないスペースで電子部品の磁気シールドが可能なワイヤ構造を形成することができる。
 本発明のワイヤ構造において、ボンディングツールは、ワイヤが挿通する貫通孔と、貫通孔の周囲に設けられた円環状のフェイス部とを備えるキャピラリであり、柱状バンプ形成工程は、ワイヤの側面を折り重ねて最上段の折り重ね部を形成する際に、キャピラリの中心位置をループ部の延びる方向に交差する方向にずらしてフェイス部でワイヤの側面を押圧し、柱状バンプの上端にループ部の延びる方向に延びる溝を形成してもよい。
 このように、キャピラリの中心位置をループ部の延びる方向に交差する方向にずらしてフェイス部でワイヤの側面を押圧することにより、簡便に柱状バンプの上端にループ部の延びる方向に延びる溝を形成することができる。
 本発明のワイヤ構造形成方法において、屈曲部形成工程は、ボンディングツールによってキンクワイヤの側面を溝に係合させてキンクワイヤを基板に向かって屈曲させてもよい。
 これにより、屈曲部を安定して柱状バンプの上端に係合させ、安定して大きな屈曲角度の屈曲部を形成することができる。
 本発明のワイヤ構造形成方法において、第1ボンディング工程は、ワイヤを第1ボンド点にボールボンディングを行い、立ち上がり部形成工程は、第2ボンド点にステッチボンディングを行ってもよい。
 本発明のワイヤ構造形成方法において、柱状バンプ形成工程は、第1ボンド点と電子部品との間に配置された他のバンプ点に他の柱状バンプを更に形成し、ループ部形成工程は、キンクワイヤ形成工程の後、ボンディングツールを柱状バンプの上端に向かってルーピングさせて、第1ボンド点と柱状バンプの上端との間に電子部品を跨ぐループ部を形成する際に、キンクワイヤの側面を他の柱状バンプの上端に係合させてキンクワイヤを電子部品の上方に向かって屈曲させて他の屈曲部を形成してもよい。
 これにより、第1ボンド点側のワイヤ構造を形成するスペースを少なくすることができ、より少ないスペースで電子部品の磁気シールドが可能なワイヤ構造を形成することができる。
 本発明の電子装置は、基板と、基板の上に取付けられた電子部品と、電子部品に隣接して設けられた柱状バンプと、電子部品の上を跨ぐように基板の上にボンディングされたルーピングワイヤと、を備える電子装置であって、
 ルーピングワイヤは、先端が柱状バンプの電子部品と反対側で基板にボンディングされて基板から立ち上がる立ち上がり部と、電子部品の上を跨ぐように延びるループ部と、柱状バンプの上端に係合してループ部と立ち上がり部とを接続するように屈曲する屈曲部と、を備えることを特徴とする。
 これにより、電子装置を小型化することができる。
 本発明の電子装置において、柱状バンプは、上端にループ部の延びる方向に延びる溝を有し、屈曲部は、溝に係合してもよい。
 本発明は、少ないスペースで電子部品の磁気シールドが可能なワイヤ構造を提供できる。
実施形態のワイヤ構造を備える電子装置の平面図である。 実施形態のワイヤ構造を備える電子装置の断面図であって、図1に示すA-A断面である。 図2に示すB部の詳細を示す立面図である。 実施形態のワイヤ構造の柱状バンプを図3に示すD-Dから見た立面図である。 図2に示すC部の詳細を示す立面図である。 実施形態のワイヤ構造を備える電子装置の製造に用いるワイヤボンディング装置の構成を示す立面図である。 図1に示すワイヤボンディング装置に取付けられるキャピラリの断面図である。 第2パッドの上に柱状バンプの圧着ボールと折り重ね部とを形成する際のキャピラリの先端の動作を示す説明図である。 図6に示すワイヤボンディング装置を用いて柱状バンプを形成する際のフリーエアボールの成形工程を示す図である。 図6に示すワイヤボンディング装置を用いて柱状バンプを形成する際のボールボンディングを行って圧着ボールを形成した状態を示す図である。 図9Bに示す状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。 図9Cに示す状態からキャピラリを右側に横移動させた状態を示す図である。 図9Dに示す状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。 図9Eに示す状態からキャピラリを左側に横移動させ、右側のフェイス部をボールネックの直上に位置させた状態を示す図である。 キャピラリの右側のフェイス部でボールネックの上にワイヤの側面を押し付けて押し潰し部を形成した状態を示す図である。 図9Gの状態からキャピラリを上昇させた状態を示す図である。 図9Hに示す状態からキャピラリを右側に横移動させ、左側のフェイス部を押し潰し部の直上に位置させた状態を示す図である。 キャピラリの左側のフェイス部で押し潰し部の上にワイヤの側面を押し付けて折り重ね部を形成した状態を示す図である。 図9Jに示す状態の後、キャピラリを上昇させて図9H~図9Jに示すようにワイヤの側面を左右から交互に複数回折り重ねて柱状に形成し、上端にキャピラリの左側のフェイス部でワイヤの側面を押し付けて前後方向に延びる溝を有する柱状バンプを形成した状態を示す立面図である。 図9Kの状態からワイヤクランパとキャピラリとを上昇させ、キャピラリの先端からワイヤテールを延出させた後、ワイヤクランパを閉とした状態でクランパとキャピラリとを更に上昇させてワイヤテールを柱状バンプから分離した状態を示す図である。 第1パッドの上に形成した圧着ボールの上にキンクワイヤを形成する場合のキャピラリの先端の移動を示す説明図である。 第1パッドの上に形成した圧着ボールとキンクワイヤとを示す立面図である。 図11Aの状態からキャピラリの先端を柱状バンプに向かってルーピングさせて、第1立ち上がり部とループ部とを形成した状態を示す図である。 図11BのE部の詳細図を示す立面図である。 図11B、図11Cに示す状態からキャピラリの先端を第2ボンド点に向かって下向きに円弧状に移動させて屈曲部を形成している状態を示す立面図である。 図11Dの状態からキャピラリの先端を下降させて第2パッドの上にステッチボンディングし、屈曲部と第2立ち上がり部とステッチボンド部とを形成した状態を示す立面図である。 図11EのF部の詳細を示す立面図である。 他の実施形態のワイヤ構造の第1立ち上がり部を示す立面図である。
 以下、図面を参照しながら実施形態の電子装置30について説明する。図1、2に示すように、電子装置30は、基板31と、基板31の上に取付けられた第1~第4電子部品32a~32dと、柱状バンプ45と、ルーピングワイヤ50とを備えている。柱状バンプ45とルーピングワイヤ50とは実施形態のワイヤ構造50Aを構成する。
 基板31の中央には、第1電子部品32aが取付けられている。第1電子部品32aは、例えば、半導体チップ或いはICでもよい。また、第1電子部品32aの両側には第2、第3電子部品32b,32cが取付けられている。第2、第3電子部品32b,32cは、例えば、コンデンサ或いはインダクタであってもよい。また、第4電子部品32dが取付けられている。第4電子部品32dは、例えば、抵抗等でもよい。
 第1~第4電子部品32a~32dの周囲の基板31の表面には、金属製の第1パッド33と、第2パッド34と、左側パッド35と、右側パッド36とが設けられている。第1パッド33には、ルーピングワイヤ50の第1ボンド点P1が配置されている。また、第2パッド34には、ルーピングワイヤ50の第2ボンド点P2と柱状バンプ45を形成するバンプ点Pbとが配置されている。第2ボンド点P2は、バンプ点Pbより第1ボンド点P1或いは第2電子部品32bと反対側に配置されている。また、バンプ点Pbと第1ボンド点P1とは間に第1~第4電子部品32a~32dを挟むよう基板31の上に配置されている。
 尚、以下の説明では、第1ボンド点P1から第2ボンド点P2に向かう方向を前方、第1ボンド点P1から第2ボンド点P2と反対側に向かう方向を後方、前方に向かって左側を左側、前方に向かって右側を右側として説明する。また、第1ボンド点P1と第2ボンド点P2の延びる方向を前後方向、これに直角方向を左右方向として説明する。また、各図に示す符号「F」は前方、符号「R」は後方、符号「LH」は左側、符号「RH」は右側を示す。
 図2、3に示すように、第2パッド34の上の第3電子部品32bの側(後側)に配置されたバンプ点Pbには、柱状バンプ45が形成されている。柱状バンプ45は、第3電子部品32bに隣接するように形成された柱形状のバンプである。
 図3、4に示すように柱状バンプ45は、圧着ボール41と、複数の折り重ね部44とを含んでいる。図4に示すように、柱状バンプ45は、第2パッド34の上に形成された圧着ボール41の上にワイヤ16の側面を左右から複数回交互に折り重ねて折り重ね部44を複数段に形成して柱状にしたものである。柱状バンプ45の上端には、前後方向に延びる溝48が形成されている。ルーピングワイヤ50は、前後方向に延びるように基板31の第1ボンド点P1と第2ボンド点P2とにボンディングされているので、溝48は、ルーピングワイヤ50の延びる方向に延びている。尚、図3、4では、柱状バンプ45の高さは、隣接する第2電子部品32bの高さと略同等の高さとなっているが、これよりも低くして、例えば、隣接する第2電子部品32bの高さの50%程度の高さとしてもよい。また、隣接する第2電子部品32bの高さよりも高くしてもよい。
 図2に戻って、ルーピングワイヤ50は、第1~第3電子部品32a~32cの上を跨ぐように、第1パッド33の第1ボンド点P1と、第2パッド34の第2ボンド点P2とにボンディングされている。ルーピングワイヤ50は、前後方向に延びて、圧着ボール51と、第1立ち上がり部53と、第2立ち上がり部54と、ループ部55と、屈曲部56と、ステッチボンド部57とを含んでいる。
 図5に示すように、圧着ボール51は、フリーエアボール40を第1パッド33の上にボンディングした円板状の部分である。第1立ち上がり部53は、圧着ボール51の上から上方向に延びた後、前方に屈曲して第3電子部品32cの上側の近傍まで延びる部分である。
 図2に示すように、ループ部55は、第1立ち上がり部53に接続され、第1~第4電子部品32a~32dの上を跨ぐように前後方向に延びる部分である。
 図3に示すように、第2立ち上がり部54は第2パッド34の上にステッチボンドされたステッチボンド部57から斜め上方向に立ち上がる部分である。屈曲部56は、柱状バンプ45の上端に形成された前後方向に延びる溝48に係合してループ部55と第2立ち上がり部54とを接続するように屈曲する部分である。図3に示すように屈曲部56の屈曲角度θは、例えば、60°から90°の間でもよい。
 以上の様に構成された電子装置30は、ルーピングワイヤ50の屈曲部56が柱状バンプ45の上端に設けた溝48に係合して屈曲するので、屈曲部56の屈曲角度θを大きくすることができる。これにより、第2立ち上がり部54を基板31の第2パッド34から垂直に近い角度で立ち上がらせることができる。このため、第2電子部品32aに隣接した位置に第2立ち上がり部54の先端をステッチボンディングしても第2立ち上がり部54の上部や屈曲部56が隣接する第2電子部品32bに接触することを抑制でき、少ないスペースで第1~第4電子部品32a~32dの磁気シールドを行うことができる。
 以上説明した実施形態の電子装置30では、ルーピングワイヤ50を第1パッド33と第2パッド34の上にボンディングし、ルーピングワイヤ50が前後方向に延びて第1~第4電子部品32a~32dの上を跨ぐこととして説明したが、これに限らない。例えば、左側パッド35と右側パッド36との上に左右方向に延びるようにルーピングワイヤ50をボンディングするようにしてもよい。また、第1パッド33と左側パッド35又は右側パッド36との間に斜め方向に延びるようにルーピングワイヤ50をボンディングするようにしてもよい。
 次に、図6から図11Cを参照しながら、電子装置30に取付けられているワイヤ構造50Aの形成方法について説明する。最初に、ワイヤボンディング装置100について説明する。ワイヤボンディング装置100は、電子装置30の製造装置である。
 図6に示すように、ワイヤボンディング装置100は、ベース10と、XYテーブル11と、ボンディングヘッド12と、Z方向モータ13と、ボンディングアーム14と、超音波ホーン15と、ワイヤボンディングツールであるキャピラリ20と、ワイヤクランパ17と、放電電極18と、ボンディングステージ19と、制御部60とを備えている。なお、以下の説明では、ボンディングアーム14又は超音波ホーン15の延びる方向をX方向、水平面でX方向と直角方向をY方向、上下方向をZ方向として説明する。
 XYテーブル11は、ベース10の上に取付けられて上側に搭載されるものをXY方向に移動させる。
 ボンディングヘッド12は、XYテーブル11の上に取付けられてXYテーブル11によってXY方向に移動する。ボンディングヘッド12の中には、Z方向モータ13とZ方向モータ13によって駆動されるボンディングアーム14とが格納されている。Z方向モータ13は、固定子13bを備えている。ボンディングアーム14は、根元部14aがZ方向モータ13の固定子13bに対向し、Z方向モータ13のシャフト13aの周りに回転自在に取付けられる回転子となっている。
 ボンディングアーム14のX方向の先端には超音波ホーン15が取付けられており、超音波ホーン15の先端にはキャピラリ20が取付けられている。超音波ホーン15は、図示しない超音波振動子の振動により先端に取付けられたキャピラリ20を超音波加振する。キャピラリ20は後で図7を参照して説明するように内部に上下方向に貫通する貫通孔21が設けられており、貫通孔21にはワイヤ16が挿通されている。ワイヤ16は、図示しないワイヤスプール等のワイヤ供給から供給されている。
 また、超音波ホーン15の先端の上側には、ワイヤクランパ17が設けられている。ワイヤクランパ17は開閉してワイヤ16の把持、開放を行う。
 ボンディングステージ19の上側には放電電極18が設けられている。放電電極18は、ベース10に設けられた図示しないフレームに取付けられても良い。放電電極18は、キャピラリ20に挿通してキャピラリ20の先端25から延出したワイヤ16との間で放電を行い、ワイヤ16を溶融させてフリーエアボール40を形成する。
 ボンディングステージ19は、上面に第1~第4電子部品32a~32dが取付けられた基板31を吸着固定するとともに、図示しないヒータによって基板31を加熱する。
 ボンディングヘッド12のZ方向モータ13の固定子13bの電磁力によって回転子を構成するボンディングアーム14の根元部14aが図6中の矢印71に示す様に回転すると、超音波ホーン15の先端に取付けられたキャピラリ20は矢印72に示す様にZ方向に移動する。また、ボンディングステージ19はXYテーブル11によってXY方向に移動する。従って、キャピラリ20は、XYテーブル11とZ方向モータ13によってXYZ方向に移動する。また、ワイヤクランパ17は、キャピラリ20と共にXYZ方向に移動する。従って、XYテーブル11とZ方向モータ13とはキャピラリ20とワイヤクランパ17とをXYZ方向に移動させる移動機構11aを構成する。
 XYテーブル11と、Z方向モータ13と、ワイヤクランパ17と、放電電極18と、ボンディングステージ19とは制御部60に接続されており、制御部60の指令に基づいて動作する。制御部60は、XYテーブル11とZ方向モータ13とで構成される移動機構11aにより、キャピラリ20のXYZ方向の位置を調整するとともに、ワイヤクランパ17の開閉、放電電極18の駆動、ボンディングステージ19の加熱制御を行う。
 制御部60は、内部に情報処理を行うプロセッサであるCPU61と、動作プログラムや動作データ等を格納するメモリ62とを含むコンピュータである。
 次に図7を参照しながらキャピラリ20の構造について説明する。図7は、キャピラリ20の先端部の一例を示す図である。キャピラリ20には、中心位置を通る中心線24の方向に貫通する貫通孔21が形成されている。この貫通孔21の中にはワイヤ16が挿通される。したがって、貫通孔21の内径d1は、ワイヤ16の外径d2よりも大きい(d1>d2)。貫通孔21の下端は、円錐状に広がっている。この円錐状に広がるテーパー部は、チャンファー部22と呼ばれる。また、この円錐状の空間のうち最大の直径(すなわち最下端の直径)は、チャンファー径d3と呼ばれる。
 キャピラリ20の下端面は、図6に示すフリーエアボール40を押圧する円環状のフェイス部23となる。このフェイス部23は、フラットな水平面でもよいし、外側に近づくにつれ上方にすすむような傾斜面でもよい。フェイス部23の幅、すなわち、チャンファー部22とキャピラリ20の下端の外周との距離を、「フェイス幅W」と呼ぶ。フェイス幅Wは、チャンファー径d3とキャピラリ20の外周径d4により、W=(d4-d3)/2で計算される。また、以下の説明では、キャピラリ20の下端の中心線24の上の点をキャピラリ20の先端25という。
 図7中に一点鎖線で示す様に、キャピラリ20の先端25を高さh1の点aまで下降させて図6に示すフリーエアボール40を第2パッド34の上に押圧すると、フリーエアボール40はフェイス部23で押圧されて扁平化して直径d5で厚みhbの扁平円柱状の圧着ボール41が形成される。また、フリーエアボール40を形成する金属の一部は、チャンファー部22から貫通孔21に入り込み、圧着ボール41の上側に接続されるボールネック42が形成される。
 次に、図8から図9Lを参照して第2パッド34の上に柱状バンプ45を形成する柱状バンプ形成工程について説明する。
 制御部60のプロセッサであるCPU61は、まず、ワイヤクランパ17を開放して、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、キャピラリ20の先端25を放電電極18の近傍に移動させる。そして、CPU61は、放電電極18とキャピラリ20の先端25から延出したワイヤテールとの間で放電を発生させ、図9Aに示すように、キャピラリ20の先端25から延出したワイヤ16をフリーエアボール40に成形する。
 そして、CPU61は、図8、図9Aに示す様に、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、キャピラリ20の中心線24のXY座標を第2パッド34の上のバンプ点Pbの中心線38のXY座標に合わせる。そして、CPU61は、図8、図9Bに示す矢印81の様にキャピラリ20の先端25をバンプ点Pbに向かって点aまで下降させ、図9Bに示す様に、キャピラリ20のフェイス部23でフリーエアボール40を第2パッド34の上に押圧するボールボンディングを行う。
 キャピラリ20がフリーエアボール40を第2パッド34の上に押圧すると、先に図2を参照して説明したように、フェイス部23とチャンファー部22とは、フリーエアボール40を圧着ボール41とボールネック42とに成形する。
 次には、CPU61は、図8、図9Cに示すように、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図8、図9Cに示す矢印82の様にキャピラリ20の先端25を点bまで上昇させる。次に、CPU61は、図8、図9Dに示す矢印83の様にキャピラリ20の先端25を点cまで右側に向かって横方向に移動させる。そして、CPU61は、図8、図9Eに示す矢印84の様に、キャピラリ20の先端25を点dまで上昇させる。その後、CPU61は、図8、図9F中に示す矢印85の様に、キャピラリ20の右側のフェイス部23のフェイス幅方向の中心がバンプ点Pbの中心線38のXY座標となる位置までキャピラリ20を左側に横移動させる。
 矢印82~85に示すように、キャピラリ20の先端25を上昇させた後右側へ横移動させ、その後、再度、キャピラリ20を上昇させた後左側に移動させることにより、図9Fに示すように、ボールネック42の上側のワイヤ16がボールネック42の上で右側と左側とに折り返されたような形状になる。
そして、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図8、図9Gに示す矢印86の様にキャピラリ20の先端25を点fまで下降させて、ボールネック42の上で右側と左側とに折り返されたワイヤ16の側面をボールネック42の上に押圧して押し潰し、押し潰し部43を形成する。
 その後、CPU61は、図8、図9Hに示す矢印87の様にキャピラリ20の先端25を点gまで上昇させた後、図8、図9Iに示す矢印88の様にキャピラリ20の左側のフェイス部23のフェイス幅方向の中心がバンプ点Pbの中心線38のXY座標となる位置までキャピラリ20を右側に横移動させる。
 このようなキャピラリ20の上昇と右側への横移動により、図9Hに示す押し潰し部43の左側から上方向に立ち上がったワイヤ16は、押し潰し部43の上側に折り重ねられる。
 そして、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図8、図9Jに示す矢印89に示すように、キャピラリ20の先端25を点iまで下降させ、押し潰し部43の上にワイヤ16の側面を押圧して折り重ね部44を形成する。
 次に、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、キャピラリ20を上昇させて、図9H~図9Jに示すようにワイヤ16の側面を左右から交互に折り重ねて折り重ね部44を複数段に成形し、柱状バンプ45を形成する。そして、CPU61は、キャピラリ20の左側のフェイス部23のフェイス幅方向の中心がバンプ点Pbの中心線38のXY座標となる位置までキャピラリ20を移動させ、図9Kに示す矢印90のように、キャピラリ20の先端25を点jまで下降させ、折り重ね部44の上にワイヤ16の側面を押圧して最上段の折り重ね部44を形成する。この押圧によって最上段の折り重ね部44の上面には、フェイス部23によって前後方向に延びる溝48が形成される。この際、最上段の折り重ね部44とキャピラリ20の貫通孔21の中に入っているワイヤ16とは、細い接続部46でつながっている。
 次に、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図9Lに示す矢印91のようにキャピラリ20を上昇させてキャピラリ20の先端25からワイヤテール47を延出させる。その後、CPU61は、ワイヤクランパ17を閉としてワイヤクランパ17とキャピラリ20とを更に上昇させることによりワイヤ供給に接続されているワイヤテール47の下端と接続部46とを切断する。これにより、図9Lに示すように、第2パッド34の上に柱状バンプ45が形成される。
 以上説明したように、キャピラリ20の上昇と左右方向の移動と下降による押圧とを繰り返して実行することによりワイヤ16の側面を左右から交互に折り重ねて折り重ね部44を複数段に成形し、柱状バンプ45を形成することができる。また、最上段の折り重ね部44を成形する際には、キャピラリ20の中心線24の位置をキャピラリ20の左側のフェイス部23のフェイス幅方向の中心がバンプ点Pbの中心線38のXY座標となるように、柱状バンプ45の中心線38の位置よりも右側にずらしてワイヤ16の側面を押圧する。つまり、キャピラリ20の中心線24の位置を柱状バンプ45の中心線38の位置よりもループ部55の延びる方向である前後方向に交差する左右方向にずらしてフェイス部23でワイヤ16の側面を押圧する。これにより、柱状バンプ45の上端に前後方向に延びる溝48を形成することができる。
 次に図10から図11Cを参照してルーピングワイヤ50を形成する工程について説明する。
 制御部60のCPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、先に図9A、図9Bを参照して説明したように、ワイヤ16の先端にフリーエアボール40を形成し、図11Aに示すように、キャピラリ20を第1パッド33の上に下降させて第1パッド33の上に圧着ボール51を形成する(第1ボンディング工程)。
 次に、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図10の矢印92a~矢印92kに示すように、第1ボンド点P1から各点S1~S12を通るように、キャピラリ20の上昇と前後方向の移動とを繰り返して行い、図11Aに示すような第1キンク52a、第2キンク52b、第3キンク52cを有するキンクワイヤ52を形成する(キンクワイヤ形成工程)。
 次に、CPU61は、図11Bの矢印93に示すようにキャピラリ20の先端25を柱状バンプ45の上端に向かってルーピングさせて、第1ボンド点P1と柱状バンプ45の上端との間に第1~第3電子部品32a~32cを跨ぐルーピングワイヤ50のループ部55を形成する(ループ部形成工程)。この際、キンクワイヤ52の第1キンク52aと第2キンク52bを含む部分は、図5、図11Bに示すように第1パッド33の上の圧着ボール51の上から立ち上がって第3電子部品32cの上側に向かうルーピングワイヤ50の第1立ち上がり部53に成形される。また、図11Cに示す様に、キンクワイヤ52の側面が柱状バンプ45の上端に接してルーピングワイヤ50のループ部55が形成された際、キャピラリ20の先端25とキンクワイヤ52の先端部分は、柱状バンプ45よりも前方に位置している。
 次に、CPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図11Dの矢印94に示すように、キャピラリ20の先端25を第2ボンド点P2に向かって下方向に円弧状に移動させる。これにより、キャピラリ20の先端25は、キンクワイヤ52の側面を柱状バンプ45の上端の溝48に係合させると共に、キンクワイヤ52の溝48に係合している部分の前方側を基板31の第2パッド34に向かって屈曲させて、ルーピングワイヤ50の屈曲部56を形成する(屈曲部形成工程)。
 次にCPU61は、XYテーブル11およびZ方向モータ13を駆動制御して、図11E、図11Fの矢印94に示すように、キャピラリ20の先端25を第2ボンド点P2に向かって更に下方向に円弧状に移動させた後、図11E、図11Fの矢印95に示すように、キャピラリ20の先端25を第2ボンド点P2に向かって下降させてキンクワイヤ52の先端部を第2パッド34の上の第2ボンド点P2の上にステッチボンディングする。これにより、第2パッド34の上にルーピングワイヤ50のステッチボンド部57と、ステッチボンド部57から立ち上がって屈曲部56に接続するルーピングワイヤ50の第2立ち上がり部54が形成される(立ち上がり部形成工程)。
 この後、CPU61は、ワイヤクランパ17を閉としてワイヤクランパ17とキャピラリ20とを上昇させることによりワイヤ供給に接続されているワイヤ16とステッチボンド部57とを切断する。これにより、ルーピングワイヤ50の形成が完了する。
 以上説明したように、柱状バンプ45を形成した後に、キンクワイヤ52を柱状バンプ45の上端までルーピングしてキンクワイヤ52の側面を柱状バンプ45の上端の溝48に係合させてキンクワイヤ52を屈曲させるので、屈曲角度θの大きい屈曲部56を形成でき、第2立ち上がり部54を基板31の第2パッド34から垂直に近い角度で立ち上がらせることができる。これにより、第2電子部品32bに隣接した位置に第2立ち上がり部54の先端をボンディングしても第2立ち上がり部54の上部や屈曲部56が第2電子部品32bに接触することを抑制でき、少ないスペースで第1~第4電子部品32a~32dの磁気シールドが可能なワイヤ構造50Aを形成することができる。
 次に図12を参照して他の実施形態のワイヤ構造50Bについて説明する。図12に示すように、ワイヤ構造50Bは、柱状バンプ45aと、ルーピングワイヤ50aとで構成されている。
 柱状バンプ45aは、第1パッド33の上の第1ボンド点P1よりも第2ボンド点P2の側に配置したバンプ点Pb1の上に形成されている。柱状バンプ45aは、先に図1から図9Lを参照して説明した柱状バンプ45と同様、圧着ボール41と複数段の折り重ね部44とを備え、上端には前後方向に延びる溝48が設けられている。
 ルーピングワイヤ50aは、先に図1から図9Lを参照して説明したルーピングワイヤ50と同様、第1~第4電子部品32a~32dの上を跨ぐように基板31の上にボンディングされて第1パッド33と第2パッド34とを接続する。ルーピングワイヤ50aは、第1パッド33の側が、圧着ボール51aと、第1立ち上がり部53aと、屈曲部56aと、ループ部55aとで構成されている点がルーピングワイヤ50aと異なっている。その他の構成は、先に説明したルーピングワイヤ50aと同一である。
 図12に示すように、第1立ち上がり部53aは、第1パッド33の上の圧着ボール51aから斜め上方向に立ち上がる部分である。屈曲部56aは、第1立ち上がり部53aに接続され、柱状バンプ45の上端で立ち上がり方向から第3電子部品32cの上方に向かって屈曲する部分である。屈曲部56aの屈曲角度θ2は、例えば、60°~90°の間にしてもよい。ループ部55aは、屈曲部56aに接続されて柱状バンプ45aの上端で垂直方向から第1~第3電子部品32a~32cを跨いで第2ボンド点P2に延びる部分である。
 図12に示すワイヤ構造50Bを形成する場合、最初に第1パッド33、第2パッド34のバンプ点Pb、Pb1の上に先に図9A~図9Lを参照したと同様の方法で柱状バンプ45、45aを形成する(柱状バンプ生成工程)。
 次に図11Aを参照して説明したと同様、第1ボンド点P1にボールボンディングを行い、圧着ボール51を形成する(第1ボンディング工程)。そして、キャピラリ20を上昇させてキャピラリ20の先端25からワイヤ16を繰り出すとともに、キャピラリ20を横方向に移動させてキンクワイヤ52を形成する(キンクワイヤ形成工程)。この際、図11Aに示す第1キンク52aの曲がり角度は、ワイヤ構造50Aを形成する場合よりも少なくするか、第1キンク52aを形成せず、第2、3キンク52b、52cのみを形成するようにする。
 そして、図12の矢印96に示すように、キャピラリ20を第2パッド34の上に形成された柱状バンプ45の上端に向かってルーピングさせていく。この際、キンクワイヤ52の側面は第1パッド33の上に形成した柱状バンプ45aの上端の溝48に係合して、キンクワイヤ52は第3電子部品32cの上方に向かって屈曲角度θ2だけ屈曲して屈曲部56aが形成される。また、屈曲部56aに接続して第2ボンド点P2に向かって延びるループ部55aが形成される。このように、屈曲部56aは、柱状バンプ45aの上端に係合してループ部55aと第1立ち上がり部53aとを接続するように屈曲する部分である。
 ループ部55aの側面が第2パッド34の上に形成された柱状バンプ45の上に接した後は、図11B~図11Fを参照して説明したと同様、屈曲部生成工程と、立ち上がり部形成工程とを実行してルーピングワイヤ50aを形成する。
 図12に示すワイヤ構造50Bは、第1パッド33の側に配置されている第3電子部品32cに隣接した位置にルーピングワイヤ50aの圧着ボール51aをボンディングしても第1立ち上がり部53aの上部や屈曲部56aが第3電子部品32cに接触することを抑制でき、第1パッド33の側のルーピングワイヤ50aの形成スペースを小さくできる。これにより、より少ないスペースで第1~第4電子部品32a~32dの磁気シールドが可能となる。
 10 ベース、11 XYテーブル、11a 移動機構、12 ボンディングヘッド、13 Z方向モータ、13a シャフト、13b 固定子、14 ボンディングアーム、14a 根元部、15 超音波ホーン、16 ワイヤ、17 ワイヤクランパ、18 放電電極、19 ボンディングステージ、20 キャピラリ、21 貫通孔、22 チャンファー部、23 フェイス部、24、38 中心線、25 先端、30 電子装置、31 基板、32a 第1電子部品、32b 第2電子部品、32c 第3電子部品、32d 第4電子部品、33 第1パッド、34 第2パッド、35 左側パッド、36 右側パッド、40 フリーエアボール、41、51 圧着ボール、42 ボールネック、43 押し潰し部、44 折り重ね部、45、45a 柱状バンプ、46 接続部、47 ワイヤテール、48 溝、50、50a ルーピングワイヤ、50A、50B ワイヤ構造、52 キンクワイヤ、52a~52c 第1~第3キンク、53、53a 第1立ち上がり部、54 第2立ち上がり部、55、55a ループ部、56、56a 屈曲部、57 ステッチボンド部、60 制御部、61 CPU、62 メモリ、100 ワイヤボンディング装置。
 

Claims (11)

  1.  基板の上に取付けられた電子部品に隣接して設けられた柱状バンプと、
     前記電子部品の上を跨ぐように前記基板の上にボンディングされたルーピングワイヤと、を備えるワイヤ構造であって、
     前記ルーピングワイヤは、
     先端が前記柱状バンプの前記電子部品と反対側で前記基板にボンディングされて前記基板から立ち上がる立ち上がり部と、
     前記電子部品の上を跨ぐように延びるループ部と、
     前記柱状バンプの上端に係合して前記ループ部と前記立ち上がり部とを接続するように屈曲する屈曲部と、
     を備えることを特徴とするワイヤ構造。
  2.  請求項1に記載のワイヤ構造であって、
     前記柱状バンプは、上端に前記ループ部の延びる方向に延びる溝を有し、前記屈曲部は、前記溝に係合していること、
     を特徴とするワイヤ構造。
  3.  請求項1又は2に記載のワイヤ構造であって、
     前記屈曲部は、屈曲角度が60°~90°であること、
     を特徴とするワイヤ構造。
  4.  請求項1~3のいずれか1項に記載のワイヤ構造であって、
     前記柱状バンプの高さは、前記基板から前記ループ部までの高さの50%以上であること、
     を特徴とするワイヤ構造。
  5.  ボンディングツールによって柱状バンプとルーピングワイヤとを備えるワイヤ構造を形成するワイヤ構造形成方法であって、
     前記ボンディングツールによって基板の上のバンプ点にワイヤを複数回折り重ねて押圧し、柱状に形成して前記柱状バンプを形成する柱状バンプ形成工程と、
     前記バンプ点との間に電子部品を挟むよう前記基板の上に配置されている第1ボンド点の上に、前記ボンディングツールによって前記ワイヤをボンディングする第1ボンディング工程と、
     前記第1ボンディング工程の後、前記ボンディングツールを上昇させて前記ボンディングツールの先端から前記ワイヤを繰り出すとともに、前記ボンディングツールを横方向に移動させて少なくとも1のキンクを備えるキンクワイヤを構成するキンクワイヤ形成工程と、
     前記キンクワイヤ形成工程の後、前記ボンディングツールを前記柱状バンプの上端に向かってルーピングさせて、前記第1ボンド点と前記柱状バンプの上端との間に前記電子部品を跨ぐループ部を形成するループ部形成工程と、
     前記ループ部形成工程の後、前記キンクワイヤの側面を前記柱状バンプの上端に係合させて前記キンクワイヤを前記基板に向かって屈曲させて屈曲部を形成する屈曲部形成工程と、
     前記屈曲部形成工程の後、前記バンプ点よりも前記第1ボンド点と反対側に隣接して前記基板の上に配置された第2ボンド点に前記ボンディングツールで前記キンクワイヤをボンディングし、前記第2ボンド点から立ち上がって前記屈曲部に接続する立ち上がり部を形成する立ち上がり部形成工程と、
     を含むことを特徴とするワイヤ構造形成方法。
  6.  請求項5に記載のワイヤ構造形成方法であって、
     前記ボンディングツールは、前記ワイヤが挿通する貫通孔と、前記貫通孔の周囲に設けられた円環状のフェイス部とを備えるキャピラリであり、
     前記柱状バンプ形成工程は、前記ワイヤの側面を折り重ねて最上段の折り重ね部を形成する際に、前記キャピラリの中心位置を前記ループ部の延びる方向に交差する方向にずらして前記フェイス部で前記ワイヤの側面を押圧し、前記柱状バンプの上端に前記ループ部の延びる方向に延びる溝を形成すること、
     を特徴とするワイヤ構造形成方法。
  7.  請求項6に記載のワイヤ構造形成方法であって、
     前記屈曲部形成工程は、前記ボンディングツールによって前記キンクワイヤの側面を前記溝に係合させて前記キンクワイヤを前記基板に向かって屈曲させること、
     を特徴とするワイヤ構造形成方法。
  8.  請求項5から7のいずれか1項に記載のワイヤ構造形成方法であって、
     前記第1ボンディング工程は、前記ワイヤを前記第1ボンド点にボールボンディングを行い、
     前記立ち上がり部形成工程は、前記第2ボンド点にステッチボンディングを行うこと、
     を特徴とするワイヤ構造形成方法。
  9.  請求項5から8のいずれか1項に記載のワイヤ構造形成方法であって、
     前記柱状バンプ形成工程は、前記第1ボンド点と前記電子部品との間に配置された他のバンプ点に他の柱状バンプを更に形成し、
     前記ループ部形成工程は、前記キンクワイヤ形成工程の後、前記ボンディングツールを前記柱状バンプの上端に向かってルーピングさせて、前記第1ボンド点と前記柱状バンプの上端との間に前記電子部品を跨ぐ前記ループ部を形成する際に、前記キンクワイヤの側面を前記他の柱状バンプの上端に係合させて前記キンクワイヤを前記電子部品の上方に向かって屈曲させて他の屈曲部を形成すること、
     を特徴とするワイヤ構造形成方法。
  10.  基板と、
     前記基板の上に取付けられた電子部品と、
     前記電子部品に隣接して設けられた柱状バンプと、
     前記電子部品の上を跨ぐように前記基板の上にボンディングされたルーピングワイヤと、を備える電子装置であって、
     前記ルーピングワイヤは、
     先端が前記柱状バンプの前記電子部品と反対側前記基板にボンディングされて前記基板から立ち上がる立ち上がり部と、
     前記電子部品の上を跨ぐように延びるループ部と、
     前記柱状バンプの上端に係合して前記ループ部と前記立ち上がり部とを接続するように屈曲する屈曲部と、
     を備えることを特徴とする電子装置。
  11.  請求項10に記載の電子装置であって、
     前記柱状バンプは、上端に前記ループ部の延びる方向に延びる溝を有し、前記屈曲部は、前記溝に係合していること、
     を特徴とする電子装置。
     
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