(57)【要約】【課題】ループ形成のためのリバース動作に制約が生じる場合においても、形状ばらつきが小さく、ワイヤ量についての許容範囲が広くて安定したループを形成できるワイヤボンディング方法を提供する。【解決手段】半導体チップのパッド１９へワイヤ２３を接合する第１ボンドと、パッケージ側のリード１４へワイヤ２３を接合する第２ボンドとの間に、ワイヤ２３を繰り出すキャピラリ２２の先端が曲げ形成点を経由するものであり、曲げ形成点が第１ボンドのパッド１９と第２ボンドのリード１４とを結ぶ直線方向においてパッド１９を基準として半導体チップの中心側に位置し、かつ半導体チップの上部に一体的に設けられたガラス２０より高く位置しており、キャピラリ２２の先端が曲げ形成点を経由するまでにガラス２０とワイヤ２３との接触が起きる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が曲げ形成点を経由するものであり、前記曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より高く位置しており、前記キャピラリの先端が前記曲げ形成点を経由するまでに前記部材と前記ワイヤとの接触が起きることを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第１および第２の曲げ形成点を経由するものであり、第１の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記リード側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第２の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置していることを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項３】
半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第１および第２の曲げ形成点を経由するものであり、第１の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線から外れて、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第２の曲げ形成点が前記半導体チップの上方で、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置してい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】
本発明はワイヤボンディング方法に関し、安定したループ形成を行う技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、ワイヤボンディングが行われる半導体装置について説明する。図１５および図１６は、製造途中における半導体装置のワイヤボンディング前の斜視図および側面図である。図１５および図１６において、半導体装置１１はその土台となるセラミックパッケージ１２の中央部の窪みがダイパッド１３となっている。
【０００３】
ダイパッド１３の両側には一段高くなった部分があり、そこにはワイヤボンディングの第２ボンドが行われる複数のリード１４が列状に設けられている。セラミックパッケージ１２の全周には、リード１４よりさらに高くなった側壁１５が設けられており、裏面には複数の外部端子１６が等ピッチで設けられている。
【０００４】
セラミックパッケージ１２は素材の層を複数積み重ねて焼結することで作製される。リード１４や外部端子１６は素材の層に金属ペーストを印刷して形成した部分であるが、両者は側面を通してつながっている。ダイパッド１３には接着ペースト１７により半導体チップ１８が接着されている。半導体チップ１８はイメージセンサであり、中央側に画素領域、両端の辺の近くにワイヤボンディングの第１ボンドが行われる複数のパッド１９が列状に設けられている。
【０００５】
半導体チップ１８の上にはガラス２０が接着剤２１により貼り付けられている。このガラス２０は、半導体チップ１８の保護および、半導体チップ１８に設けられた画素領域に対して光を透過させる役割を持っている。ガラス２０は半導体チップ１８より一回り小さいが、半導体チップ１８の中央部に設けられる画素領域を最大限に大きくできるよう、端部がパッド１９に近接して存在する大きさを有している。ガラス２０は半導体チップ１８と隙間を持つようセラミックパッケージ１２の上面に接着されることもあるが、ここでは薄型化を図るために半導体チップ１８に直接接着されている。
【０００６】
次に、図１７から図２０を用いて、従来のワイヤボンディング方法による半導体装置１１のパッド１９とリード１４との接続について説明する。図１７はパッド接続前の状態を表す側面図、図１８はパッド接続時の状態を表す側面図、図１９はパッド接続後の最上点までの上昇について説明する側面図、図２０はリード接続後の状態を表す側面図である。
【０００７】
図１７から図２０において、２２はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ２３が通されている。２４はキャピラリ２２の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ２２と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ２２に対するワイヤ２３の相対移動の可否を制御する。
【０００８】
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ１８が載ったセラミックパッケージ１２を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
すなわち、図１７に示すように、ワイヤボンディングでは、ワイヤクランパ２４を閉じた状態となし、キャピラリ２２の先端から出たワイヤ２３の先端にイニシャルボール２５を放電により形成する。
【０００９】
次に、ワイヤクランパ２４を開き、図１８に示すように、キャピラリ２２の降下によりイニシャルボール２５を半導体チップ１８のパッド１９に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２３の一端をパッド１９と接合する第１ボンドを行う。
【００１０】
その後に、図１９に示すように、キャピラリ２２がワイヤ２３を繰り出しながら上昇し、キャピラリ２２は最上点まで達した後に、図２０に示すように、ワイヤ２３の他端の接続先であるリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行ってループを形成する。その後に、ワイヤ２３をリード１４に押し付けてワイヤ２３の他端をリード１４に接合する第２ボンドを行う。
【００１１】
このワイヤボンディング方法により形成されたループは、リバース動作、つまりリード１４とは逆の方向にキャピラリ２２を動作させることをしてない。このために、ループはパッド１９に近い側でワイヤ２３の材質に応じた自然な曲げ形状ができるだけの三角ループとなる。
【００１２】
その後、キャピラリ２２は上昇し、その上昇の途中でワイヤクランパ２４を閉じることで、ワイヤ２３のキャピラリ２２に対する相対移動を不可にしてワイヤ２３を引きちぎる。この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ２２の先端からワイヤ２３が出た状態となる。
【００１３】
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ１８のパッド１９とセラミックパッケージ１２のリード１４とを接続する。
上述した操作において、リバース動作を行わない理由について例を挙げながら説明する。図１６中の記号Ａで示すところの半導体チップ１８上面とガラス２０上面の高さ差は３００μｍである。ガラス２０端面は半導体チップ１８に対して±３０μｍの位置ばらつきを持つが、図１６中の記号Ｂで示すところのガラス２０端面とパッド１９の中心との距離は１２５μｍ以上となるよう管理される。
【００１４】
この距離は、半導体チップ１８のパッド１９に第１ボンドするときに、キャピラリ２２とガラス２０とが当たらないための最小限度の距離であって、パッド１９の直上でのリバース動作ができる距離ではない。
【００１５】
パッド１９の直上でのリバース動作は、キャピラリ２２が第１ボンドする際に下降した点から上に１５０μｍ程度上昇した位置において行われる。キャピラリ２２の外周面の傾斜角度が１０度であるとすると、水平方向において２６μｍ（＝１５０×ｔａｎ１０°）は隙間がふえ、その分水平動作が可能となる。しかし、リバース動作には上昇量と同量の１５０μｍ程度が必要であることに対して不足しており、リバース動作してもワイヤ２３に必要とする曲げを付けることが可能な量ではないので、ガラス２０上面未満の高さでのリバース動作はできないと考えるのがよい。なお、ここで示した数値は絶対的なものではなく、あくまで一例である。
【００１６】
従来においては、たとえばスタック型のパッケージにおいて半導体チップの上に別の半導体チップが存在することはあっても、厚さとサイズとの関係において上層の半導体チップの存在がリバース動作を阻害することはなく、リバース動作に制約がある条件下で良好なループを形成するという考え方はなかった。
【００１７】
なお、リバース動作を行うことで、台形ループを形成するという基本的なループ形成の考え方が特許文献１に開示されている。また、最初にキャピラリが動作する方向がリード側であるという例も特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特公平６−１０１４９０号公報
【特許文献２】特開２００５−３９１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかし、上述した従来のワイヤボンディング方法では、リバース動作ができないために、ループ形状の制御ができず、形状ばらつきが大きくなる。また、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲が狭いので、ワイヤ量が多過ぎるとワイヤが垂れる状態となり、少な過ぎるとワイヤが引っ張られて破断して安定したループを形成できないという問題があった。
【００１９】
本発明は上記問題を解決するものであり、半導体チップの中心側上部に一体的に設けられた物体があるために、ループ形成のためのリバース動作に制約が生じる場合においても、形状ばらつきが小さく、ワイヤ量についての許容範囲が広くて安定したループを形成することができるワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の第１のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が曲げ形成点を経由するものであり、前記曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より高く位置しており、前記キャピラリの先端が前記曲げ形成点を経由するまでに前記部材と前記ワイヤとの接触が起きることを特徴とする。
【００２１】
これにより、第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがワイヤと半導体チップ上の部材とが接触した影響の及ぶものとなり、リードに近い側の曲げがリバース動作に起因して強制的な曲げとなる。
【００２２】
本発明の第２のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第１および第２の曲げ形成点を経由するものであり、第１の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として前記リード側に位置し、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第２の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線方向において前記パッドを基準として半導体チップの中心側に位置し、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置していることを特徴とする。
【００２３】
これにより、第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがキャピラリの移動動作に起因するものとなり、リードに近い側の曲げがリバース動作に起因して強制的な曲げとなる。
【００２４】
本発明の第３のワイヤボンディング方法は、半導体チップのパッドへワイヤを接合する第１ボンドと、パッケージ側のリードへワイヤを接合する第２ボンドとの間に、前記ワイヤを繰り出すキャピラリの先端が第１および第２の曲げ形成点を経由するものであり、第１の曲げ形成点が第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結ぶ直線から外れて、かつ前記半導体チップの上部に一体的に設けられた部材より低く位置しており、第２の曲げ形成点が前記半導体チップの上方で、かつ前記半導体チップに設けられた前記部材より高く位置していることを特徴とする。
【００２５】
これにより、第１ボンドの前記パッドと第２ボンドの前記リードとを結んで形成するループにおいて、パッドに近い側に形成する曲げがキャピラリの移動動作に起因するものとなり、リードに近い側の曲げもキャピラリの移動動作に起因するものとなる。
【発明の効果】
【００２６】
このように本発明の第１のワイヤボンディング方法によれば、キャピラリが半導体チップの上部に一体的に設けられた物材以上の高さにある半導体チップの中心側の曲げ形成点を経由することで台形ループを形成することができる。つまり、ワイヤと部材とを接触させることにより、パッドに近い側に形成する曲げを下方に移動させる影響を生じさせて、ループの立ち上がり部の高さを低くできる。さらに、リードに近い側に意図的に強制的な曲げを形成してループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。
【００２７】
また、本発明の第２のワイヤボンディング方法によれば、第１および第２の曲げ形成点を経由することで台形ループを形成することができる。つまり、キャピラリが半導体チップ周辺側の第１の曲げ形成点まで移動することでパッドに近い側に曲げを付けることができる。また、このことで、ワイヤと半導体チップの上部に一体的に設けられた部材とを接触させないという条件下においても、前記部材以上の高さにある第２の曲げ形成点までキャピラリが移動することにより、台形ループを形成することができる。そして、パッドに近い側の曲げによりループの立ち上がり部の高さが制御できるとともに、二つの曲げにより、ループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。さらに、半導体チップ周辺側の曲げ形成点まで移動しても、パッド側のループの立ち上がり部をループ形成後に自然な立ち上がり方向である垂直に近くできる。
【００２８】
さらに、本発明の第３のワイヤボンディング方法によれば、パッド近傍の第１の曲げ形成点まで移動することでパッドに近い側に意図的に強制的な曲げを付けるとともに、半導体チップの上部に一体的に設けられた部材以上の高さにある半導体チップの中心側の第２の曲げ形成点まで移動することで、リード寄りにも意図的に強制的な曲げを付けた台形ループを形成することができる。
【００２９】
このパッドに近い側の曲げによりループの立ち上がり部の高さが広い範囲で制御できるとともに、二つの曲げによりループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。このとき、パッド近傍の第１の曲げ形成点まで移動することで、ループの平面投影線は曲がり、第１ボンドと第２ボンドを結ぶ直線から外れることになるが、半導体チップの中心側の第２の曲げ形成点を前記直線を介して第１の曲げ形成点とは逆側に設定すれば、その平面投影線の曲がりを戻して直線に近付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１の実施の形態）
本発明の目的に対する第１の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図１から図４を用いて、第１の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置１１のパッド１９とリード１４との接続について説明する。
【００３１】
図１は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図２はパッド接続後のリバース動作について説明する側面図、図３はリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図４は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。
【００３２】
図１から図４において、２２はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ２３が通されている。２４はキャピラリ２２の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ２２と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ２２に対するワイヤ２３の相対移動の可否を制御する。
【００３３】
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ１８が載ったセラミックパッケージ１２を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図１に示すように、ワイヤクランパ２４が閉じた状態で、キャピラリ２２の先端から出たワイヤ２３の先端にイニシャルボール２５を放電により形成する。
【００３４】
次に、ワイヤクランパ２４を開き、図２に示すように、イニシャルボール２５を半導体チップ１８のパッド１９に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２３の一端をパッド１９に接合する第１ボンドを行う。その後に、キャピラリ２２はワイヤ２３を繰り出しながら上昇し、その途中においてキャピラリ２２の下面中心が図２に示すＣ点に達した時点で動作方向を水平に転じ、リード１４とは逆方向へ、つまりガラス２０の上にあるＤ点までリバース動作を行う。
【００３５】
このＤ点は曲げ形成点であり、ワイヤ２３とガラス２０の両者間の相対的な位置ばらつきも考慮し、ワイヤ２３とガラス２０とが必ず接触するという条件を満たし、かつワイヤ２３に意図的に強制的な曲げを付けることができるようにリード１４から遠い位置に設定された点である。
【００３６】
Ｄ点では、ワイヤ２３はガラス２０と接触して曲がるとともに、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもつため、ワイヤ２３に曲げを付けることができる。
この際に、ワイヤクランパ２４は開いた状態にあるので、ワイヤ２３とガラス２０とが接触してもワイヤ２３が繰り出されるだけであり、ワイヤ２３が無理に引っ張られたりすることはなく問題は発生しない。
【００３７】
この後、図３および図４に示すように、キャピラリ２２は、再び垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ２３の他端の接続先であるリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行ってループを形成する。そして、ワイヤ２３をリード１４に押し付けてワイヤ２３の他端をリード１４に接合する第２ボンドを行う。
【００３８】
上述の動作により形成されたループは、パッド１９に近い側の曲げがワイヤ２３とガラス２０と接触の影響を受けた形状となるが、リード１４に近い側の曲げがリバース動作の影響、つまりガラス２０より上側でリード１４から遠い位置まで水平方向に移動したことの影響を強く受けた形状となり、全体として台形ループとなる。
【００３９】
すなわち、ワイヤ２３とガラス２０との接触によりできる変形部が、ループ形成後にはループの立ち上がり部からは離れた位置での窪みとなる。このことがパッド１９に近い側の曲げの形成位置を下方に移動させるように影響を及ぼし、ループの立ち上がり部の高さが低くなる。
【００４０】
その後、キャピラリ２２は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ２４を閉じることで、ワイヤ２３のキャピラリ２２に対する相対移動を不可としてワイヤ２３を引きちぎる。この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ２２の先端からワイヤ２３が出た状態となる。
【００４１】
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ１８のパッド１９とセラミックパッケージ１２のリード１４とを接続する。
このように第１の実施の形態では、ガラス２０の上面未満の高さではリバース動作を行わないものの、ガラス２０の高さ以上でリバース動作を行うことにより、ループに二箇所の曲げ、つまりパッド１９に近い側の曲げとリード１４に近い側の曲げを付けることができる。すなわち、ワイヤ２３とガラス２０とを接触させてパッド１９に近い側の曲げの形成位置を下方に移動させるように影響を及ぼすことで、ループの立ち上がり部の高さが低くなる。また、従来のような自然な曲げ形状ではなく、ループのリード１４に近い側に意図的に屈曲させて曲げ角度の大きい強制的な曲げを形成することにより、ループ形状のばらつきを小さくできる。
【００４２】
このため、ループを形成するために使用するワイヤ量の許容範囲が広くなり、ワイヤ量が多過ぎてもワイヤが垂れる状態とならず、少な過ぎてもワイヤが引っ張られて破断することがなく、安定したループを形成することができる。
【００４３】
なお、第１の実施の形態では、図２中に示すＣ点からＤ点まで水平にリバース動作を行うとしたが、パッド１９からＤ点までの移動の経路は種々変更可能である。たとえば、キャピラリ２２の先端がガラス２０と同じ高さまで上昇した後、斜めに動作してＤ点まで移動してもよく、あるいは、Ｃ点より高い位置から円弧状に動作してＤ点まで移動してもよい。
【００４４】
また、Ｄ点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後に、リード１４へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。たとえば、さらに曲げ角度の大きい強い曲げを付けるために一旦下降したあと最上点まで斜めに上昇してもよく、あるいは、最上点からリード１４方向に少し水平移動した後にリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行ってもよい。
【００４５】
本実施の形態の要点は、ガラス２０の上面以上の高さで行う１回のリバース動作のみで、ワイヤ２３とガラス２０との接触がパッド１９に近い側の曲げに影響を及ぼし、かつリード１４に近い側の曲げの形状を意図的に強制的な曲げにして台形ループを形成するということである。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じであるとする。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図５から図９を用いて、第２の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置１１のパッド１９とリード１４との接続について説明する。
【００４６】
図５は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図６はパッド接続後のリード方向への動作について説明する側面図、図７はリード方向への動作後のリバース動作について説明する側面図、図８はリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図９は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。
【００４７】
図５から図９において、２２はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ２３が通されている。２４はキャピラリ２２の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ２２と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ２２に対するワイヤ２３の相対移動の可否を制御する。
【００４８】
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ１８が載ったセラミックパッケージ１２を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図５に示すように、ワイヤクランパ２４が閉じた状態で、キャピラリ２２の先端から出たワイヤ２３の先端にイニシャルボール２５を放電により形成する。
【００４９】
次に、ワイヤクランパ２４を開き、図６に示すように、イニシャルボール２５を半導体チップ１８のパッド１９に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２３の一端をパッド１９に接合する第１ボンドを行う。その後に、キャピラリ２２はワイヤ２３を繰り出しながらわずかに上昇し、その途中においてキャピラリ２２の下面中心が図６に示すガラス２０上面未満の高さのＥ点に達した後、動作方向を水平に転じてリード１４の方向へＦ点まで移動する動作を行う。第１の曲げ形成点をなすＦ点において、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもつので、ワイヤ２３に曲げを付けることができる。
【００５０】
Ｆ点では、キャピラリ２２の先端は、ガラス２０より低いものの、ガラス２０から離れる動作をするため干渉の問題は発生しないが、パッド１９から遠い位置に設定すると、形成終了後のループがリード１４の側に倒れ過ぎるため、わずかな曲げを付けることができる程度の位置に設定するのがよい。
【００５１】
その後、図７に示すように、キャピラリ２２はワイヤ２３を繰り出しながら上昇し、途中でキャピラリ２２の下面中心が図７に示すＧ点に達した後に、動作方向を水平に転じてリード１４と逆方向でガラス２０の上にあるＨ点までリバース動作を行う。
【００５２】
第２の曲げ形成点をなすＨ点において、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもつので、ワイヤ２３に曲げを付けることができる。Ｈ点では、キャピラリ２２がガラス２０より高く位置することでキャピラリ２２とガラス２０との干渉の問題は発生しない。また、Ｆ点を経由していることで、ワイヤ２３にはリバース動作を行ったときにガラス２０との接触を遅くする形状の曲げが付いている。このため、ワイヤ２３とガラス２０とを接触させないという条件下でも、Ｈ点はリード１４から遠い位置に設定することができるので、ワイヤ２３に強い曲げを付けることができる。
【００５３】
また、図７に示すように、Ｈ点に移動したときは、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもち、リード１４と逆側に倒れることで、ループの立ち上がり部がループ形成後に自然な方向である垂直に近い状態となる。
【００５４】
この後、図８に示すように、キャピラリ２２は再度、垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ２３の他端の接続先であるリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループを形成する。
【００５５】
この後、図９に示すように、ワイヤ２３をリード１４に押し付けてワイヤ２３の他端をリード１４に接合する第２ボンドを行う。これにより形成されたループは、パッド１９に近い側の曲げが初期上昇時にリバース動作と逆方向へ動作したことの影響を受けた形状となり、リード１４に近い側の曲げがリバース動作の影響、つまりガラス２０より上側でリード１４から遠い位置まで水平方向に移動したことの影響を強く受けた形状となり、全体として台形ループとなる。なお、Ｆ点を経由することにより、ループ形成後は、パッド１９側のループの立ち上がり部においてワイヤ２３上面に窪み状の痕跡ができるが、これはダメージとは関係なく、特に問題とはならない。
【００５６】
その後、キャピラリ２２は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ２４を閉じることでワイヤ２３のキャピラリ２２に対する相対移動を不可としてワイヤ２３を引きちぎる。これにより最初と同じ、キャピラリ２２の先端からワイヤ２３が出た状態となる。
【００５７】
この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ２２の先端からワイヤ２３が出た状態となる。
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ１８のパッド１９とセラミックパッケージ１２のリード１４とを接続する。
【００５８】
このように第２の実施の形態では、ガラス２０上面未満の高さでリバース動作とは逆方向にキャピラリ２２を動作させることで、パッド１９に近い側においてループに曲げを付けることができる。この曲げは、キャピラリ２２の動作によるものであり、パッド１９からの移動距離を調整して曲げ位置を変えることでループの立ち上がり部の高さを制御できる。また、リバース動作に先立ってリバース動作とは逆方向にキャピラリ２２を動作させることで、ガラス２０の上面高さ以上で行なうリバース動作では、ワイヤ２３とガラス２０とを接触させないという条件下でも、大きなリバース動作を行うことができて、ループのリード１４に近い側の曲げ形状が意図的に曲げ角度の大きな強制的な曲げとなり、二つの曲げによってループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くでき、ワイヤ量が多過ぎてもワイヤが垂れる状態とならず、少な過ぎてもワイヤが引っ張られて破断することがなく、安定したループを形成できる。
【００５９】
なお、第２の実施の形態では、図６中に示すＥ点からＦ点まで水平にリード１４方向に動作を行うとしたが、パッド１９からＦ点までの移動の経路は種々変更可能である。たとえば、キャピラリ２２がパッド１９から斜めに動作してＦ点まで移動するか、あるいは、Ｅ点より高い位置から円弧状に動作してＦ点まで移動するとしてもよい。同様に図７中に示すＧ点からＨ点まで水平方向にリバース動作を行うとしたが、Ｆ点からＨ点までの移動の経路も種々変更可能である。また、Ｈ点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後にリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。
【００６０】
本実施の形態の要点は、ガラス２０上面未満の高さの位置でリバース動作とは逆方向に曲げを付ける動作を行うことでパッド１９に近い側に意図的な曲げを付けるとともに、それにより次のリバース動作を大きくすることを可能にして、リード１４に近い側に意図的に強制的な曲げを付けた台形ループを形成するということである。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。ワイヤボンディングが行われる半導体装置は、背景技術で説明したものと同じである。図１０から図１４を用いて、第３の実施の形態のワイヤボンディング方法による半導体装置１１のパッド１９とリード１４との接続について説明する。
【００６１】
図１０は半導体装置のパッド接続前の状態を表す側面図、図１１はパッド接続後の半導体チップの辺方向への動作について説明する側面図、図１２は半導体チップの辺方向への動作後の辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作について説明する側面図、図１３は辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作後の最上点までの上昇について説明する側面図、図１４は半導体装置のリード接続後の状態を表す側面図である。
【００６２】
図１０から図１４において、２２はワイヤボンディングで使用するキャピラリであり、筒状をなしてその中にワイヤ２３が通されている。２４はキャピラリ２２の上部に設けられたワイヤクランパであり、キャピラリ２２と一体的に動作してその開閉によりキャピラリ２２に対するワイヤ２３の相対移動の可否を制御する。
【００６３】
ワイヤボンディングは、以下に説明するように、半導体チップ１８が載ったセラミックパッケージ１２を装置上で押圧して固定するとともに加熱した状態で行う。
ワイヤボンディングでは、図１０に示すように、ワイヤクランパ２４が閉じた状態で、キャピラリ２２の先端から出たワイヤ２３の先端にイニシャルボール２５を放電により形成する。
【００６４】
次に、ワイヤクランパ２４を開き、図１１に示すように、イニシャルボール２５を半導体チップ１８のパッド１９に押し付け、熱と超音波の作用でワイヤ２３の一端をパッド１９に接合する第１ボンドを行う。その後、キャピラリ２２はワイヤ２３を繰り出しながらわずかに上昇し、キャピラリ２２の下面中心が図１１に示すガラス２０上面未満の高さのＪ点に達した後に、動作方向を水平に転じて半導体チップ１８の一辺に沿った方向へＫ点まで移動する動作を行う。
【００６５】
第１の曲げ形成点をなすＫ点においては、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもつので、ワイヤ２３に曲げを付けることができる。このＫ点への移動では、キャピラリ２２の先端はガラス２０より低い位置を移動するが、ガラス２０の端面にほぼ平行な動作をするので干渉の問題は発生しない。しかし、Ｋ点がパッド１９から近過ぎると曲げが付かないし、遠過ぎると曲げの角度が鋭角に鋭くなり過ぎ、ループの平面投影線がパッド１９とリード１４とを結ぶ直線から外れる量が大きくなるので、その中間に設定するのがよい。
【００６６】
その後、図１２に示すように、キャピラリ２２はワイヤ２３を繰り出しながら上昇し、途中でキャピラリ２２の下面中心が図１２に示すＬ点に達した後に、動作方向を水平に転じてリード１４からは遠ざかる方向にあるガラス２０上のＭ点まで移動する動作を行う。Ｍ点とＫ点はパッド１９とリード１４とを結ぶ直線を介して相反する側に位置し、Ｍ点がパッド１９とリード１４とを結ぶ直線から離間する距離は、Ｋ点がパッド１９とリード１４とを結ぶ直線から離間する距離に等しい。このような位置にＭ点を設定したのは、Ｋ点を経由することで生じるループの平面投影線の曲がりを戻し、ループの平面投影線をパッド１９とリード１４とを結ぶ直線に近付けるためである。
【００６７】
第２の曲げ形成点をなすＭ点においては、ワイヤ２３がキャピラリ２２に対して角度をもつので、ワイヤ２３に曲げを付けることができる。
この後、図１３に示すように、キャピラリ２２は再度、垂直に上昇して最上点まで達した後に、ワイヤ２３の他端の接続先であるリード１４へ向けて円弧状の下降動作を行うことでループを形成する。
【００６８】
この後、図１４に示すように、ワイヤ２３をリード１４に押し付けてワイヤ２３の他端をリード１４に接合する第２ボンドを行う。これにより形成されたループは、パッド１９に近い側の曲げがリバース動作ではないが曲げを付ける動作をしたことによるものとなり、リード１４に近い側の曲げがガラス２０より上側でキャピラリ２２をリバース動作させたことによるものなり、全体として台形ループとなる。この際に、動作方向を工夫すれば、最初の曲げを付ける動作が原因でループの平面投影線の曲がりを矯正して直線状に戻すことができる。
【００６９】
その後、キャピラリ２２は上昇し、上昇の途中からワイヤクランパ２４を閉じることでワイヤ２３のキャピラリ２２に対する相対移動を不可としてワイヤ２３を引きちぎる。
この時点で、最初と同じ状態、つまりキャピラリ２２の先端からワイヤ２３が出た状態となる。
【００７０】
次に、上述した操作を繰返して順次に半導体チップ１８のパッド１９とセラミックパッケージ１２のリード１４とを接続する。
このように第３の実施の形態では、ガラス２０の上面未満の高さでパッド１９とリード１４とを結ぶ直線から外れる方向にキャピラリ２２を動作させることで、ループのパッド１９に近い側に曲げを付けることができる。この際にキャピラリ２２がパッド１９から離間する距離によって曲げ位置を変えることで、ループの立ち上がり部の高さを広い範囲で制御できる。
【００７１】
そして、ガラス２０の上面高さ以上で、キャピラリ２２を動作させてリード１４寄りにも曲げを付けることができる。この二つの曲げにより、ループ形状のばらつきを小さくでき、ループを形成するために使用するワイヤ量についての許容範囲を広くできる。
【００７２】
なお、第３の実施の形態では、図１１中に示すＫ点を半導体チップ１８の一辺と平行な位置にある点として設定したが、ガラス２０と干渉せず、パッド１９とリード１４とを結ぶ直線から外れているという条件下を満たせば種々変更可能である。たとえば、キャピラリ２２がわずかに半導体チップ１８の内側へ入る方向にある点としてもよいし、あるいは、半導体チップ１８から遠ざかる方向にある点としてもよい。
【００７３】
また、図１２中に示すＭ点の位置は種々変更可能である。平面投影線が曲がっていても、次のワイヤ２３を接続する際にキャピラリ２２がそのワイヤ２３と当たることがなく、ワイヤ２３に無理な力が掛かることでのダメージもないならば、たとえば、パッド１９とリード１４とを結ぶ直線上にあってもよいし、パッド１９とリード１４とを結ぶ直線に対してＫ点と同じ側にあってもよい。
【００７４】
また、図１１中に示すＪ点からＫ点まで水平にリード１４の方向に移動する動作を行うとしたが、パッド１９からＫ点までの移動の経路は種々変更可能である。同様に図１２中に示すＬ点からＭ点まで水平にリバース動作を行うとしたが、Ｌ点からＭ点までの移動の経路も種々変更可能である。また、Ｍ点からは、垂直に上昇して最上点まで達した後に、リード１４へ向けて円弧状の下降動作を行うとしたが、この移動の経路についても種々変更可能である。
【００７５】
本実施の形態の要点は、ガラス２０の上面未満の高さでパッド１９とリード１４とを結ぶ直線から外れた方向に曲げを付ける動作を行うことで、パッド１９に近い側に意図的で強制的な曲げを付けるとともに、次のガラス２０の上面高さ以上で行う曲げを付ける動作でリード１４に近い側にも意図的で強制的な曲げを付けて台形ループを形成するということである。
【００７６】
なお、第１から第３の実施の形態では、半導体装置１１がセラミックパッケージ１２を用いたものであるとして説明したが、セラミックパッケージ１２に限らず、他のパッケージに対しても適用可能である。また、半導体チップ１８の上に、ガラス２０が一体的に設けられているとして説明したが、ガラス２０に限らず、リバース動作を阻害する物体がある場合について適用可能である。さらに、台形ループを形成するとしたが、曲げ箇所の数をふやした多段台形ループとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明のワイヤボンディング方法は、半導体チップ中心側上部に一体的に設けられた物体があっても、安定したループ形成ができるワイヤボンディング方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続前の状態を表す側面図
【図２】同実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続後のリバース動作について説明する側面図
【図３】同実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図
【図４】同実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリード接続後の状態を表す側面図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続前の状態を表す側面図
【図６】同第２の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続後のリード方向への動作について説明する側面図
【図７】同第２の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリード方向への動作後のリバース動作について説明する側面図
【図８】同第２の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリバース動作後の最上点までの上昇について説明する側面図
【図９】同第２の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリード接続後の状態を表す側面図
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続前の状態を表す側面図
【図１１】同第３の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続後の半導体チップの辺方向への動作について説明する側面図
【図１２】同第３の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうち半導体チップの辺方向への動作後の辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作について説明する側面図
【図１３】同第３の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうち辺方向に逆でリードからも遠ざかる方向への動作後の最上点までの上昇について説明する側面図
【図１４】同第３の実施の形態におけるワイヤボンディングによる接続のうちリード接続後の状態を表す側面図
【図１５】半導体装置の製造途中のワイヤボンディング前の斜視図
【図１６】半導体装置の製造途中のワイヤボンディング前の側面図
【図１７】従来のワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続前の状態を表す側面図
【図１８】従来のワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続時の状態を表す側面図
【図１９】従来のワイヤボンディングによる接続のうちパッド接続後の最上点までの上昇について説明する側面図
【図２０】従来のワイヤボンディングによる接続のうちリード接続後の状態を表す側面図
【符号の説明】
【００７９】
１１  半導体装置
１２  セラミックパッケージ
１３  ダイパッド
１４  リード
１５  側壁
１６  外部端子
１７  接着ペースト
１８  半導体チップ
１９  パッド
２０  ガラス
２１  接着剤
２２  キャピラリ
２３  ワイヤ
２４  ワイヤクランパ
２５  イニシャルボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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