(57)【要約】【課題】ワイヤの断線を抑制することが可能である電子部品およびワイヤボンディング方法を提供すること。【解決手段】電極４１を有する駆動ＩＣ４と、ワイヤ５Ａを介して電極４１に接続された接続対象部と、を備える電子部品であって、ワイヤ５Ａのうち上記接続対象部側の一端は、冠状のファーストボンディング部とされており、ワイヤ５Ａのうち電極４１側の他端は、先端に向かうほど断面が小となるくびれ状のセカンドボンディング部５２とされており、セカンドボンディング部５２は、電極４１に形成された第１バンプ６Ａと、セカンドボンディング部５２に対して第１バンプ６Ａとは反対側に位置する第２バンプ６Ｂとに挟まれている。【選択図】  図３
2008117888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する電子素子と、
ワイヤを介して上記電極に接続された接続対象部と、
を備える電子部品であって、
上記ワイヤのうち上記接続対象部側の一端は、冠状のファーストボンディング部とされており、
上記ワイヤのうち上記電極側の他端は、先端に向かうほど断面が小となるくびれ状のセカンドボンディング部とされており、
上記セカンドボンディング部は、上記電極に形成された第１バンプと、上記セカンドボンディング部に対して上記第１バンプとは反対側に位置する第２バンプとに挟まれていることを特徴とする、電子部品。
【請求項２】
電子素子の電極と、接続対象部とを、ワイヤによって接続するワイヤボンディング方法であって、
上記電子素子の上記電極に、第１バンプを形成する工程と、
上記接続対象部に対して、上記ワイヤの一端を接合するファーストボンディング工程と、
上記第１バンプに対して、上記ワイヤの他端を接合するセカンドボンディング工程と、
上記ワイヤの上記他端に、第２バンプを形成する工程と、
を有することを特徴とする、ワイヤボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤがボンディングされた電子素子を備える電子部品、およびこの電子部品の製造に用いられるワイヤボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２２は、このようなワイヤボンディング方法の一例を示している。同図に示された電子素子９２は、基板９１に搭載されており、電極９２ａが形成されている。基板９１には、ボンディングボンディングパッド９１ａを含む配線パターンが形成されている。電子素子９２の電極９２ａとボンディングパッド９１ａとは、ワイヤ９３によって接続されている。
【０００３】
ワイヤ９３を形成するには、キャピラリＣｐを用いる。まず、電子素子９２の電極９２ａ直上にキャピラリＣｐを位置させる。この状態でキャピラリＣｐからワイヤＷを突出させ、この突出部分を溶解させることにより溶融ボール（図示略）を形成する。次に、キャピラリＣｐを電極９２ａに接近させ、上記溶融ボールを電極９２ａに付着させる。上記溶融ボールは、ファーストボンディング部９３ａとなる。そして、キャピラリＣｐからワイヤＷを送り出しながらキャピラリＣｐを電極９２ａから離間させる。以上の作業により、電極９２ａに対するファーストボンディング工程が完了する。
【０００４】
次いで、キャピラリＣｐをボンディングパッド９１ａに接近させ、ワイヤＷの先端をボンディングパッド９１ａに対して押し付ける。これにより、ワイヤＷを切断する。このときの押し付け力によって、基板９１側に残存したワイヤＷの端部が、セカンドボンディング部９３ｂとなってボンディングパッド９１ａに接合される。この後に、キャピラリＣｐをボンディングパッド９１ａから離間させる。以上の作業により、ボンディングパッド９１ａに対するセカンドボンディング工程が完了し、ワイヤ９３が形成される。
【０００５】
しかしながら、ファーストボンディング部９３ａが半球状とされているのに対し、セカンドボンディング部９３ｂは、薄肉の断面くさび形状とされている。たとえば電子素子９２を含む領域に熱変形が生じると、セカンドボンディング部９３ｂには比較的大きな応力が発生する。このため、セカンドボンディング部９３ｂは、ファーストボンディング部９３ａと比べて断線するおそれが大きいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−５１０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ワイヤの断線を抑制することが可能である電子部品およびワイヤボンディング方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面によって提供される電子部品は、電極を有する電子素子と、ワイヤを介して上記電極に接続された接続対象部と、を備える電子部品であって、上記ワイヤのうち上記接続対象部側の一端は、冠状のファーストボンディング部とされており、上記ワイヤのうち上記電極側の他端は、先端に向かうほど断面が小となるくびれ状のセカンドボンディング部とされており、上記セカンドボンディング部は、上記電極に形成された第１バンプと、上記セカンドボンディング部に対して上記第１バンプとは反対側に位置する第２バンプとに挟まれていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、上記電極には、上記第１バンプ、上記セカンドボンディング部、および上記第２バンプが一体となって接合される。このため、上記ワイヤを上記電子素子から引き離す力が生じても、上記セカンドボンディング部に応力が集中することがない。したがって、上記ワイヤの断線を適切に抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２の側面によって提供されるワイヤボンディング方法は、電子素子の電極と、接続対象部とを、ワイヤによって接続するワイヤボンディング方法であって、上記電子素子の上記電極に、第１バンプを形成する工程と、上記接続対象部に対して、上記ワイヤの一端を接合するファーストボンディング工程と、上記第１バンプに対して、上記ワイヤの他端を接合するセカンドボンディング工程と、上記ワイヤの上記他端に、第２バンプを形成する工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
このような構成によれば、上記第１バンプを利用して、上記ワイヤの上記他端を上記電極に対して確実に接合することができる。また、上記セカンドボンディング工程によって上記ワイヤの上記他端がくさび状となっていても、上記第２バンプによって上記ワイヤの上記他端が補強されることとなる。したがって、上記ワイヤの断線を抑制することができる。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１〜図３は、本発明に係る電子部品の一例を示している。同図に示された赤外線データ通信モジュールＡは、基板１、発光素子２、受光素子３、駆動ＩＣ４、および樹脂パッケージ７を備えている。赤外線データ通信モジュールＡは、たとえばＩｒＤＡ規格に準拠した双方向通信を行うための手段としてパーソナルコンピュータや携帯電話機に搭載されるものである。赤外線データ通信モジュールＡにおいては、発光素子２、受光素子３、および駆動ＩＣ４を導通させるための手段として、たとえばＡｕ製のワイヤ５Ａ，５Ｂ，５Ｃが用いられている。ワイヤ５Ａ，５Ｂ，５Ｃのうち、ワイヤ５Ａ，５Ｂが本発明に係る構成とされている。なお、図２および図３は、赤外線データ通信モジュールＡの拡大写真であり、理解の便宜上樹脂パッケージ７が省略されている。
【００１５】
基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂により、全体として平面視長矩形状に形成されている。基板１には、ボンディングパッド１１を含む配線パターンが形成されている。この配線パターンは、たとえばＣｕからなる薄膜に対してパターン形成を施したものである。ボンディングパッド１１は、ワイヤ５Ａ，５Ｃをボンディングするためのものである。
【００１６】
発光素子２は、たとえば、赤外線を発することができる赤外線発光ダイオードなどからなる。発光素子２は、ワイヤ５Ｃによりボンディングパッド１１と接続されている。
【００１７】
受光素子３は、たとえば、赤外線を感知することができるＰＩＮフォトダイオードなどからなる。受光素子３は、赤外線を受光すると、その光量に応じた起電力を生じることが可能に構成されている。図２に示すように、受光素子３には複数の電極３１が形成されている。電極３１は、ワイヤ５Ｂをボンディングするためのものである。
【００１８】
駆動ＩＣ４は、発光素子２および受光素子３による送受信動作を制御するためのものであり、本発明で言う電子素子の一例である。図２に示すように、駆動ＩＣ４には、複数の電極４１が形成されている。電極４１は、ワイヤ５Ａ，５Ｂをボンディングするためのものである。
【００１９】
図２に示すように、ワイヤ５Ａは、駆動ＩＣ４の電極４１と基板１のボンディングパッド１１とを接続している。ワイヤ５Ｂは、駆動ＩＣ４の電極４１と受光素子３の電極３１とを接続している。ボンディングパッド１１および電極３１は、本発明でいう接続対象部の一例である。ワイヤ５Ａ，５Ｂは、ファーストボンディング部５１とセカンドボンディング部５２とを有している。ワイヤ５Ａのファーストボンディング部５１は、ボンディングパッド１１に接合されており、冠状とされている。ワイヤ５Ｂのファーストボンディング部５１は、電極３１に接合されており、冠状とされている。図３に示すように、セカンドボンディング部５２は、第１バンプ６Ａおよび第２バンプ６Ｂによって挟まれている。第１バンプ６Ａは、電極４１に対して直接接合されており、たとえばＡｕからなる。セカンドボンディング部５２は、第１バンプ６Ａを介して電極４１に導通している。第２バンプ６Ｂは、セカンドボンディング部５２に対して接合されおり、たとえばＡｕからなる。
【００２０】
樹脂パッケージ７は、たとえば顔料を含んだエポキシ樹脂により形成されており、可視光に対しては透光性を有しない反面、赤外線に対しては透光性を有する。この樹脂パッケージ７は、トランスファモールド法などの手法により形成されており、図１に示すように、発光素子２、受光素子３、駆動ＩＣ４、ワイヤ５Ａ，５Ｂ，５Ｃを覆うように基板１上に設けられている。樹脂パッケージ７には、２つのレンズ７ａ，７ｂが形成されている。レンズ７ａは、発光素子２の正面に位置しており、発光素子２から放射された赤外線を指向性を高めて出射するように構成されている。レンズ７ｂは、受光素子３の正面に位置しており、赤外線データ通信モジュールＡに送信されてきた赤外線を集光して受光素子３の受光面（図示略）に入射するように構成されている。
【００２１】
次に、赤外線データ通信モジュールＡの製造に用いられるワイヤボンディング方法について、ワイヤ５Ａを例として図４〜図２１を参照しつつ以下に説明する。
【００２２】
まず、図４に示すように、基板１に駆動ＩＣ４をダイボンディングしておく。駆動ＩＣ４の電極４１の直上にキャピラリＣｐを位置させる。キャピラリＣｐには貫通孔が形成されており、この貫通孔からＡｕ製のワイヤＷを送り出し自在となっている。キャピラリＣｐからワイヤＷを突出させる。このワイヤＷの突出部分に対してスパークを飛ばすなどにより、突出部分を溶融させる。これにより、溶融ボールＷｂを形成する。
【００２３】
次に、図５に示すように、キャピラリＣｐを電極４１へと接近させる。溶融ボールＷｂが電極４１に付着する位置でキャピラリＣｐを停止させる。溶融ボールＷｂは、電極４１に沿って下端が平坦となるとともに、電極４１に対して溶着する。また、溶融ボールＷｂの上部がキャピラリＣｐの上記貫通孔先端部分に充填される。これにより、電極４１上に第１バンプ６Ａが形成される。
【００２４】
次に、図６に示すようにキャピラリＣｐを電極４１から離間させる。この離間動においては、ワイヤＷをキャピラリＣｐから相対的に送り出すことにより、第１バンプ６Ａが電極４１に接合された状態を保つ。このとき、キャピラリＣｐを、その先端と電極４１との距離Ｖが、ワイヤＷ直径の１．３〜２．２倍となる位置に移動させる。本実施形態においては、ワイヤＷの直径は３０μｍ程度とされている。したがって、距離Ｖを４０〜６５μｍ程度とすることが好ましい。
【００２５】
次に、図７に示すように、キャピラリＣｐを電極４１から離間させる方向と垂直である方向にスライドさせる。このとき、ワイヤＷのうち第１バンプ６Ａから上方に延びる部分は、いまだＡｕの融点付近の温度となっている。このため、この上方に延びる部分がキャピラリＣｐのスライド動によりせん断変形を受ける。この結果、第１バンプ６Ａの上方にくびれ部Ｗｓが形成される。くびれ部Ｗｓは、第バンプ６Ａをはじめその周辺部分よりも断面積が顕著に小となっている。くびれ部Ｗｓを適切に形成するためには、キャピラリＣｐをスライドさせる距離Ｈを、ワイヤＷの直径の１．０〜１．７倍とすることが好ましい。本実施形態においては、ワイヤＷの直径が３０μｍ程度であるため、距離Ｈを３０〜５０μｍ程度とする。
【００２６】
次に、図８に示すように、ワイヤＷを送り出しながらキャピラリＣｐを電極４１から離間させる。このとき、第１バンプ６Ａおよびくびれ部Ｗｓには、キャピラリＣｐを離間させることによる引張力は作用しない。
【００２７】
次に、図９に示すように、ワイヤＷの送り出しを停止させた状態で、キャピラリＣｐを電極４１からさらに離間させる。すると、ワイヤＷが上方へと引っ張られることとなり、この引張力がくびれ部Ｗｓに作用する。くびれ部Ｗｓは、断面積が顕著に小であるために、この引張力によって切断される。以上の作業により、電極４１に第１バンプ６Ａが形成される。
【００２８】
第１バンプ６Ａを形成した後は、ボンディングパッド１１に対するファーストボンディング工程を行う。図１０に示すように、ボンディングパッド１１の直上にキャピラリＣｐを位置させる。そして、溶融ボールＷｂを形成する。
【００２９】
次に、図１１に示すように、キャピラリＣｐを下降させ、ボンディングパッド１１に対して溶融ボールＷｂを押し付ける。これにより、溶融ボールＷｂがファーストボンディング部５１となる。以上の作業によりファーストボンディング工程が完了する。
【００３０】
次に、図１２に示すようにワイヤＷを送り出しながらキャピラリＣｐを上昇させる。そして、第１バンプ６Ａに対するセカンドボンディング工程を行う。図１３に示すようにキャピラリＣｐを一旦図中右方へとシフトさせた後に、図中左方および図中下方へと移動させる。これにより、キャピラリＣｐを第１バンプ６Ａに対して押し付ける。ワイヤＷのうちキャピラリＣｐの先端付近にある部分は、キャピラリＣｐと第１バンプ６Ａとに挟まれることにより、ほとんど切断された状態となる。これにより、ボンディングパッド１１と第１バンプ６Ａとにわたるブリッジ状とされたワイヤ５Ａが形成される。ワイヤ５Ａのうち第１バンプ６Ａに接合された部分は、くさび状のセカンドボンディング部５２となる。キャピラリＣｐの押し付けは、通常キャピラリＣｐを超音波振動させながら行う。
【００３１】
次に、図１４に示すように、ワイヤＷを送り出しながらキャピラリＣｐを電極４１から離間させる。そして、図１５に示すように、ワイヤＷの送り出しを停止した状態で、キャピラリＣｐを電極４１からさらに離間させる。これにより、ワイヤＷは第１バンプ６Ａおよびワイヤ５Ａから完全に離間させられる。以上の作業により、セカンドボンディング工程が完了する。図１６は、セカンドボンディング工程が完了した状態の第１バンプ６Ａおよびセカンドボンディング部５２を示す拡大写真である。キャピラリＣｐが押し付けられたことにより、第１バンプ６Ａは、若干扁平な形状となっている。
【００３２】
次に、図１７に示すように、キャピラリＣｐを図中右方に移動させる。この移動により、キャピラリＣｐから突出するワイヤＷをセカンドボンディング部５２の直上に位置させる。そして、図１８に示すように、ワイヤＷの先端にスパークを飛ばすことなどにより、溶融ボールＷｂを形成する。
【００３３】
次に、図１９に示すように、キャピラリＣｐを電極４１に対して再度接近させる。このときの溶融ボールＷｂがセカンドボンディング部５２を覆う位置においてキャピラリＣｐを停止させる。これにより、溶融ボールＷｂが第２バンプ６Ｂとなる。
【００３４】
次に、図２０に示すように、ワイヤＷを送り出しながらキャピラリＣｐを電極４１から離間させた後に、電極４１から離間する方向と垂直である方向にスライドさせる。このときのキャピラリＣｐの上昇距離およびスライド距離は、図６および図７を参照して説明した距離と同様である。これにより、第２バンプ６Ｂに繋がるくびれ部Ｗｓが形成される。
【００３５】
次に、キャピラリＣｐを上昇させることにより、ワイヤＷをくびれ部Ｗｓにおいて切断する。すると、図２１に示すように、第２バンプ６Ｂの形成が完了する。
【００３６】
次に、赤外線データ通信モジュールＡおよびその製造に用いられたワイヤボンディング方法の作用について説明する。
【００３７】
本実施形態によれば、第１バンプ６Ａ、セカンドボンディング部５２、および第２バンプ６Ｂが一体となって電極４１に接合される。このため、くさび状とされたセカンドボンディング部５２に応力が集中することを回避することが可能である。特に、樹脂パッケージ７は、赤外線に対する透光性を有する樹脂からなるため、熱膨張率が比較的大きい。本実施形態においては、樹脂パッケージ７の熱変形によってワイヤ５Ａ，５Ｂを駆動ＩＣ４から引き離す力が生じても、第１バンプ６Ａ、セカンドボンディング部５２、および第２バンプ６Ｂに生じる応力を十分に小さくすることが可能である。したがって、ワイヤ５Ａ，５Ｂの断線を適切に抑制することができる。
【００３８】
第１バンプ６Ａおよび第２バンプ６Ｂの形成においては、キャピラリＣｐをスライドさせることにより、ワイヤＷにくびれ部Ｗｓを生じさせる。第１バンプ６Ａまたは第２バンプ６ＢをワイヤＷから分断するときには、くびれ部Ｗｓに応力が集中する。このため、第１バンプ６Ａと電極４１との接合力、または第２バンプ６Ｂとセカンドボンディング部５２との接合力が不当に弱まってしまうおそれが小さい。したがって、ワイヤ５Ａ，５Ｂの断線を抑制するのに好適である。
【００３９】
本発明に係る電子部品およびワイヤボンディング方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る電子部品およびワイヤボンディング方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４０】
本発明で言う電子素子は、上述した駆動ＩＣ４に限定されない。たとえば、受光素子３の電極３１に対して、第１バンプ６Ａ、セカンドボンディング部５２、および第２バンプ６Ｂを形成する構成としてもよい。また、本発明で言う電子素子は、駆動ＩＣおよび受光素子以外に、その電極にワイヤが接合される形態とされた様々なものを含む。本発明で言う接続対象部としては、電極３１、ボンディングパッド１１に限定されず、たとえばリードフレームの一部であってもよい。本発明に係る電子部品は、上述した赤外線データ通信モジュールＡに限定されず、たとえば受光モジュールなどワイヤが接続された電子素子を備える構成とされた様々な電子部品を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る電子部品の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す電子部品の要部拡大写真である。
【図３】図１に示す電子部品の要部拡大写真である。
【図４】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、第１バンプの形成開始状態を示す要部断面図である。
【図５】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリを電極に対して押し付けた状態を示す要部断面図である。
【図６】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリを電極から離間させる作業を示す要部断面図である。
【図７】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをスライドさせる作業を示す要部断面図である。
【図８】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリを電極から離間させる作業を示す要部断面図である。
【図９】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、第１バンプが形成された状態を示す要部断面図である。
【図１０】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、ファーストボンディング工程の開始状態を示す要部断面図である。
【図１１】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをボンディングパッドに押し付けた状態を示す要部断面図である。
【図１２】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをボンディングパッドから離間させる作業を示す要部断面図である。
【図１３】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリを第１バンプに押し付ける作業を示す要部断面図である。
【図１４】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリを第１バンプから離間させる作業を示す要部断面図である。
【図１５】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、セカンドボンディング工程が完了した状態を示す要部断面図である。
【図１６】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、セカンドボンディング工程が完了した状態を示す要部拡大写真である。
【図１７】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをセカンドボンディング部直上に移動させた状態を示す要部拡大写真である。
【図１８】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、第２バンプの形成開始状態を示す要部断面図である。
【図１９】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをセカンドボンディング部に押し付けた状態を示す要部断面図である。
【図２０】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、キャピラリをスライドさせた状態を示す要部断面図である。
【図２１】本発明に係るワイヤボンディング方法の一例において、第２バンプの形成完了状態を示す要部断面図である。
【図２２】従来の電子部品およびワイヤボンディング方法の一例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ      赤外線通信モジュール（電子部品）
Ｃｐ    キャピラリ
Ｗ      ワイヤ
Ｗｂ    溶融ボール
１      基板
２      発光素子
３      受光素子
４      ＩＣチップ（電子素子）
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  ワイヤ
６Ａ    第１バンプ
６Ｂ    第２バンプ
７      樹脂パッケージ
１１    ボンディングパッド（接続対象部）
３１    電極
４１    電極
５１    ファーストボンディング部
５２    セカンドボンディング部
【図１】
2008117888.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
2008117888.tif 000017
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2008117888.tif 000021
【図２】
2008117888.tif 000022
【図３】
2008117888.tif 000023
【図１６】
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