(57)【要約】【課題】能率よくボンディング用ボールを形成し、且つボール間のワイヤボンディングが可能なワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法を提供することを課題とするものである。【解決手段】複数のワイヤ排出口を有する共用ワイヤ案内装置２０から個別にボンディング用のワイヤ５１とワイヤ５２を排出し、ワイヤ５１をトーチ電極４０にて加熱して第一ボール７１を形成してそれを第一ボンディングパッド６１に実装し、ついで共用ワイヤ案内装置２０を第二ボンディングパッド６２の近傍まで移動させ、その移動の間に当該案内装置２０のワイヤ排出口から排出されているワイヤ５２を加熱して第二ボール７２を形成して第二ボンディングパッド６２に実装し、その際、ボンディング用ワイヤ５１にて第一ボール７１と第二ボール７２とをワイヤボンディングする。【選択図】        図１
2004311844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを互いに個別に排出するための複数のワイヤ排出口を有する共用ワイヤ案内装置、上記複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを切断するために一時的に拘束可能な複数のワイヤ拘束装置、少なくとも一つの上記ワイヤ排出口から排出されているボンディング用ワイヤ部分を加熱してボンディング用ボールを形成するボール形成装置、および上記共用ワイヤ案内装置を所望個所に移動させる移動装置を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
第一ボンディング用ワイヤを排出する第一ワイヤ案内装置、上記第一ボンディング用ワイヤを切断するために一時的に拘束可能な第一ワイヤ拘束装置、第二ボンディング用ワイヤを排出する第二ワイヤ案内装置、上記第二ボンディング用ワイヤを切断するために一時的に拘束可能な第二ワイヤ拘束装置、上記第一ワイヤ案内装置または／および上記第二ワイヤ案内装置から排出されているボンディング用ワイヤ部分を加熱してボンディング用ボールを形成するボール形成装置、および上記第一ワイヤ案内装置と上記第二ワイヤ案内装置とを一緒に所望個所に移動させる移動装置を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項３】
請求項１記載のワイヤボンディング装置を用い、上記共用ワイヤ案内装置の少なくとも一つの上記ワイヤ排出口から排出されたボンディング用ワイヤを上記ボール形成装置にて加熱して第一ボンディング用ボールを形成する第一工程、第一導電体に上記第一ボンディング用ボールを実装する第二工程、一端が上記第一ボンディング用ボールに接続された上記ボンディング用ワイヤが上記共用ワイヤ案内装置から排出し続けられる状態で上記共用ワイヤ案内装置を上記移動装置により第二導電体の近傍まで移動させる第三工程、上記第三工程中または後において、上記共用ワイヤ案内装置の他のワイヤ排出口からボンディング用ワイヤを排出させ、上記ボール形成装置にて加熱して第二ボンディング用ボールを形成する第四工程、および上記第二ボンディング用ボールと上記第一ボンディング用ボールに接続された上記ボンディング用ワイヤとを上記第二導電体に実装する第五工程を備えたことを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項４】
請求項２記載のワイヤボンディング装置を用い、第一ボンディング用ワイヤを加熱して第一ボンディング用ボールを形成する第六工程、上記第二ボンディング用ワイヤと上記第一ボンディング用ボールとを第一導電体に実装する第七工程、一端が上記第一ボンディング用ボールに接続された上記第二ボンディング用ワイヤが上記第二ワイヤ案内装置から排出し続けられる状態で上記第一ワイヤ案内装置と上記第二ワイヤ案内装置とを上記移動装置により第二導電体の近傍まで移動させる第八工程、上記第八工程中または後において、上記第一ボンディング用ワイヤを加熱して第二ボンディング用ボールを形成する第九工程、および上記第一ボンディング用ボールに接続された上記第二ボンディング用ワイヤと上記第二ボンディング用ボールとを上記第二導電体に実装する第十工程を備えた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関し、特に能率よくワイヤボンディングが可能なワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ボンディングパッドなどの第一導電層と、上記第一導電層上に形成された第一ボールと、上記第一導電層と間隔をあけて配置された第二導電層と、上記第二導電層上に形成された第二ボールと、上記第一ボールと第二ボールを接続するボンディングワイヤとを備え、上記ボンディングワイヤを機械的に変形して上記第二ボールを形成した、半導体装置は、例えば後記する特許文献１から公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８０４１４号公報（請求項１、段落番号００１５、図１〜図５）
【０００４】
上記の従来技術では、ボンディングワイヤを機械的に変形して上記第二ボールを形成する場合には、例えばボンディングワイヤを第二導電層に仮接合した後に、ボンディングワイヤを機械的に変形して第二ボールを形成する。
【０００５】
また従来技術では、一般的に、第一ボンディングパッド上での第一ボールの形成作業、第二ボンディングパッド上での第二ボールの形成作業、および第一ボールと第二ボールとのワイヤボンディング作業が個別の工程で行われてきている。例えば、第二ボンディングパッド上に第二ボールとしてのスタッドバンプを形成したのち、キャピラリーを使用して第一ボンディングパッド上に第一ボールを実装し、ついでボンディングワイヤをループを形成しながら、前段階にて形成したスタッドバンプと第一ボールとをワイヤボンディングする。
【０００６】
ところで、従来のワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法では、上記した複数の工程を別々に行うので作業能率が悪いのみならず、以下の諸問題もある。即ち、第二ボンディングパッド側がチップなどの実装場所が小さい個所や、ダメージを加えてはいけない個所、実装強度が確保し難い個所などである場合は、ボンディングをすることが困難な場合がしばしばある。また２回同一の場所にボンディングする場合は、１回目の位置と２回目の位置がズレてしまう可能性があり、さらに第一ボール上からワイヤのループを形成するので、低ループボンディグが困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯界における如上の実情に鑑みて、複数のボンディングパッド上に能率よくボンディング用ボールの形成と当該ボール間のワイヤボンディングが可能なワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るワイヤボンディング装置は、複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを互いに個別に排出するための複数のワイヤ排出口を有する共用ワイヤ案内装置、上記複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを切断するために一時的に拘束可能な複数のワイヤ拘束装置、少なくとも一つの上記ワイヤ排出口から排出されているボンディング用ワイヤ部分を加熱してボンディング用ボールを形成するボール形成装置、および上記共用ワイヤ案内装置を所望個所に移動させる移動装置を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係るワイヤボンディング装置は、第一ボンディング用ワイヤを排出する第一ワイヤ案内装置、上記第一ボンディング用ワイヤを切断するために一時的に拘束可能な第一ワイヤ拘束装置、第二ボンディング用ワイヤを排出する第二ワイヤ案内装置、上記第二ボンディング用ワイヤを切断するために一時的に拘束可能な第二ワイヤ拘束装置、上記第一ワイヤ案内装置または／および上記第二ワイヤ案内装置から排出されているボンディング用ワイヤ部分を加熱してボンディング用ボールを形成するボール形成装置、および上記第一ワイヤ案内装置と上記第二ワイヤ案内装置とを一緒に所望個所に移動させる移動装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係るワイヤボンディング装置は、請求項１記載のワイヤボンディング装置を用い、上記共用ワイヤ案内装置の少なくとも一つの上記ワイヤ排出口から排出されたボンディング用ワイヤを上記ボール形成装置にて加熱して第一ボンディング用ボールを形成する第一工程、第一導電体に上記第一ボンディング用ボールを実装する第二工程、一端が上記第一ボンディング用ボールに接続された上記ボンディング用ワイヤが上記共用ワイヤ案内装置から排出し続けられる状態で上記共用ワイヤ案内装置を上記移動装置により第二導電体の近傍まで移動させる第三工程、上記第三工程中または後において、上記共用ワイヤ案内装置の他のワイヤ排出口からボンディング用ワイヤを排出させ、上記ボール形成装置にて加熱して第二ボンディング用ボールを形成する第四工程、および上記第二ボンディング用ボールと上記第一ボンディング用ボールに接続された上記ボンディング用ワイヤとを上記第二導電体に実装する第五工程を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係るワイヤボンディング装置は、請求項２記載のワイヤボンディング装置を用い、第一ボンディング用ワイヤを加熱して第一ボンディング用ボールを形成する第六工程、上記第二ボンディング用ワイヤと上記第一ボンディング用ボールとを第一導電体に実装する第七工程、一端が上記第一ボンディング用ボールに接続された上記第二ボンディング用ワイヤが上記第二ワイヤ案内装置から排出し続けられる状態で上記第一ワイヤ案内装置と上記第二ワイヤ案内装置とを上記移動装置により第二導電体の近傍まで移動させる第八工程、上記第八工程中または後において、上記第一ボンディング用ワイヤを加熱して第二ボンディング用ボールを形成する第九工程、および上記第一ボンディング用ボールに接続された上記第二ボンディング用ワイヤと上記第二ボンディング用ボールとを上記第二導電体に実装する第十工程を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下において、先行説明図と後続説明図における互いに同じ部位または表示に就いては、同じ符号を付して後続説明図では説明を省略することがある。
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図６は、本発明のワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法における実施の形態１を説明するものであって、図１は実施の形態１のワイヤボンド装置の一部斜視図を含む概略断面図であり、且つワイヤボンド方法の第一工程の説明図であり、図２はワイヤボンド方法の第二工程の説明図、図３は同第三工程の説明図、図４は同第四工程の説明図、図５は同第五工程の説明図、図６はワイヤボンドがなされた後の状態を示す断面図である。
【００１４】
図１において、実施の形態１のワイヤボンド装置１は、前記共用ワイヤ案内装置の一例としてのキャピラリー２０、前記ワイヤ拘束装置の一例としてのカットクランパ３０、および前記ボール形成装置の一例としてのトーチ電極４０、およびキャピラリー２０を所望個所に移動させる移動装置（図示せず）を備えている。キャピラリー２０は、二つのワイヤ案内路２０１およびワイヤ案内路２０２を内蔵している。ワイヤ案内路２０１は、ボンディング用ワイヤ（以下、ワイヤ）５１を導入するためのワイヤ導入口２０１１と、ワイヤ５１を排出するためのワイヤ排出口２０１２を有する。
【００１５】
同様に、ワイヤ案内路２０２は、ワイヤ５２を導入するためのワイヤ導入口２０２１と、当該ワイヤ５２を排出するためのワイヤ排出口２０２２を有し、ワイヤ排出口２０１２とワイヤ排出口２０２２とは互いに近接しているが異なる個所に設けられている。しかしてキャピラリー２０は、２本のワイヤ５１，５２のそれぞれをワイヤ排出口２０１２およびワイヤ排出口２０２２から個別に、ボンディング用ボール（以下、ボール）の形成のために一部長のみ露出させること、および／または連続的に排出させることが可能であって、かかるワイヤ５１，５２のキャピラリー２０への導入並びに排出は、ワイヤ５１の送出装置、およびワイヤ５２の送出装置（いずれも図示せず）側での操作により行われる。
【００１６】
カットクランパ３０は、ワイヤ導入口２０１１の手前に設置されて、ワイヤ５１を切断するためのカットクランパ部分３０１とワイヤ導入口２０２１の手前に設置されて、ワイヤ５２を切断するためのカットクランパ部分３０２とを備えている。カットクランパ部分３０１やカットクランパ部分３０２は、後記するカットクランパ３１、３２などと同じ構造並びに機能を有する。トーチ電極４０は、ワイヤ排出口２０１２またはワイヤ排出口２０２２からボール形成のために排出される一部長のワイヤを加熱してボールを形成する作用をなす。なお図１〜図５において、６１は前記第一導電体の一例としての第一ボンディングパッド、６２は前記第二導電体の一例としての第二ボンディングパッド、７１は第一ボール、７２は第二ボールである。
【００１７】
つぎに図１〜図６により、上記各ボンディングパッド６１、６２間をワイヤボンディングする方法に就き説明する。図１に示すように、キャピラリー２０のワイヤ排出口２０１２およびワイヤ排出口２０２２から個別に一部長のみ露出しているワイヤ５１とワイヤ５２とは、トーチ電極４０により一緒に加熱溶融され、１つの第一ボール７１が形成される。第一ボール７１を有するキャピラリー２０は、図２に示すように両カットクランパ部分３０１、分３０２が開放された状態にて第一ボンディングパッド６１に向かって下降されて、第一ボール７１は、第一ボンディングパッド６１に実装される。
【００１８】
第一ボール７１の実装後、図３に示すように、図３上で右方向にループを形成する場合は、カットクランパ部分３０１は開放され、カットクランパ部分３２は閉じられて、換言するとワイヤ５２はカットクランパ部分３０２により拘束されて、キャピラリー２０は右上方に移動せしめられる。この移動の際、カットクランパ部分３０２が閉じられた側のワイヤ５２は、スタッドバンプを行うようにひきちぎられ、一方、カットクランパ部分３０１が開放された側のワイヤ５１は、通常のワイヤボンドを行うようにループ形成される。なお図３上で左方向にループを形成する場合、両カットクランパ部分３０１、分３０２の開閉は、上記と反対となる。図３に示すように、ワイヤ５１がループを形成している間において、スタッドバンプを行うようにひきちぎられたワイヤ５２側は、再度トーチ電極４０によって加熱されて、第二ボール７２が形成される。
【００１９】
ついで図４に示すように、両カットクランパ部分３０１、分３０２は、共に開放状態とされ、キャピラリー２０は、第二ボンディングパッド６２に向かって下降され、第二ボンディングパッド６２上への第二ボール７２の実装と、ワイヤ５１による第一ボール７１と第二ボール７２との間でのワイヤボンディングとが同時に行われる。この後、キャピラリー２０は、図５に示すように、カットクランパ部分３０１とカットクランパ部分３０２とが閉じられた状態で上昇され、ワイヤ５１、ワイヤ５２は引きちぎられ、かくして図６に示すワイヤボンドが達成される。
【００２０】
以上のように、第二ボール７２の形成と第二ボンディングパッド６２上での第二ボール７２の実装とワイヤボンディングとが同時に行われるので、第二ボンディングパッド６２側のダメージを低減させる事ができ、しかもワイヤボンディングの安定性が向上する。
【００２１】
実施の形態２．
図７〜図１２は、本発明のワイヤボンド装置およびワイヤボンド方法における実施の形態２を説明するものであって、図７は実施の形態２のワイヤボンド装置の一部斜視図を含む概略断面図であり、且つワイヤボンド方法の第六工程の説明図であり、図８はワイヤボンド方法の第七工程の説明図、図９は同第八工程の説明図、図１０は同第九工程の説明図、図１１は同第十工程の説明図、図１２はワイヤボンドがなされた後の状態図である。
【００２２】
図７において、実施の形態２のワイヤボンド装置１は、前記第一ワイヤ案内装置の一例としてのキャピラリー２１、前記第一ワイヤ拘束装置の一例としてのカットクランパ３１、前記第二ワイヤ案内装置の一例としてのキャピラリー２２、前記第二ワイヤ拘束装置の一例としてのカットクランパ３２、前記ボール形成装置の一例としてのトーチ電極４０、およびおよび両キャピラリー２１，２２を一緒に所望個所に移動させる移動装置（図示せず）を備えている。
【００２３】
キャピラリー２１は、ワイヤ５１を導入するためのワイヤ導入口２１１１と同ワイヤを排出するためのワイヤ排出口２１１２を有するワイヤ案内路２１１を内蔵しており、ワイヤ導入口２１１１の近傍にカットクランパ３１を備えている。キャピラリー２２は、ワイヤ５２を導入するためのワイヤ導入口２２１１と同ワイヤを排出するためのワイヤ排出口２２１２を有するワイヤ案内路２２１を内蔵しており、ワイヤ導入口２２１１の近傍にカットクランパ３２を備えている。しかしてキャピラリー２１およびキャピラリー２２は、それぞれワイヤ５１，５２をワイヤ排出口２１２２およびワイヤ排出口２２１２から個別に、ボール形成のために一部長のみ露出させること、および／または連続的に排出させることが可能であって、かかるワイヤ５１，５２のキャピラリー２１、２２への導入並びに排出は、それぞれワイヤ５１の送出装置、およびワイヤ５２の送出装置（いずれも図示せず）側での操作により行われる。また両キャピラリー２１、２２は、互いに近接して設けられており、移動装置（図示せず）により一緒に所望個所に移動せしめられる。
【００２４】
つぎに図７〜図１２により、上記各ボンディングパッド６１、６２間をワイヤボンディングする方法に就き説明する。図７に示すように、キャピラリー２１のワイヤ排出口２１１２から一部長のみ露出しているワイヤ５１は、トーチ電極４０により加熱溶融されて第一ボール７１が形成される。ついで図８に示すように、キャピラリー２２から供給されたワイヤ５２の先端部と第一ボール７１とは、第一ボンディングパッド６１上で接続されると共に当該ボンディングパッド６１上に実装される。
【００２５】
第一ボール７１の実装後、図９に示すように、カットクランパ３１は閉じた状態とし、カットクランパ３２は開放した状態として、両キャピラリー２１、２２を第二ボンディングパッド６２に向かって移動させるために、移動装置によりキャピラリー２１は上昇せしめられ、その際にカットクランパ３１側のワイヤ５１は、スタッドバンプを行うようにひきちぎられ、一方カットクランパ３２側のワイヤ５２は、通常のワイヤボンドを行うようにループ形成される。さらにワイヤ５２がループを形成している間に、ひきちぎられたワイヤ５１側は、再度トーチ電極４０によって第二ボール７２が形成される。
【００２６】
つぎに図１０のように、カットクランパ３１，３２は開放した状態とされて第二ボンディングパッド６２上のワイヤ５２に向けてキャピラリー２１が下降され、ワイヤ５１の先端に形成された第二ボール７２とワイヤ５２とが第二ボンディングパッド６２上で接続されると共に同時に実装される。
【００２７】
第二ボール７２の実装後、図１１のように、両カットクランパ３１、３２は閉じた状態とされて、両キャピラリー２１，２２は上昇せしめられ、ワイヤ５１およびワイヤ５２は引きちぎられ、図１２の状態のワイヤボンディングが達成される。
【００２８】
以上のように、第二ボール７２の形成と第二ボンディングパッド６２上で第二ボール７２の実装とワイヤボンディングとが同時に行われるので、第二ボンディングパッド６２側のダメージを低減させる事ができ、なおかつ低ループボンディングが可能になり、また接合の安定性を向上せしめることが出来る。なお実施の形態２においては、第二ボール７２の形成を行わないキャピラリー２２は、ワイヤ５２を案内可能な他のツール、例えば金属や樹脂のパイプなどであってよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係るワイヤボンディング装置は、以上説明した通り、複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを互いに個別に排出するための複数のワイヤ排出口を有する共用ワイヤ案内装置、上記複数本のボンディング用ワイヤのそれぞれを切断する際に一時的に拘束可能な複数のワイヤ拘束装置、少なくとも一つの上記ワイヤ排出口から排出されているボンディング用ワイヤ部分を加熱してボンディング用ボールを形成するボール形成装置、および上記共用ワイヤ案内装置を所望個所に移動させる移動装置を備えたことを特徴とするものであるので、能率よく、しかして短時間で且つ低マンパワーにて第一ボール、第二ボールの形成と当該両ボール間の安定したワイヤボンディングが可能となる。
【００３０】
また第二ボールの形成と当該両ボール間のワイヤボンディングとを同時に行うことが可能であることにより、第二ボンディングパッド側でのダメージが低減した状態で安定したワイヤボンディングを容易に形成することができ、またワイヤボンディングが困難な場所でもそれを簡単に行うことができる。
【００３１】
また低ループボンディングが可能になるので、ボンディング用ワイヤの材質を選択して、例えば２本中１本の当該ワイヤは金のワイヤとは別の種類にすることにより、コストを下げることできる。
【００３２】
以上の効果は、本発明の請求項２に係るワイヤボンディング装置、並びに本発明の請求項３および請求項４のワイヤボンディング方法についても当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のワイヤボンド装置の一部斜視図を含む概略断面図であり、且つワイヤボンド方法の第一工程の説明図。
【図２】実施の形態１のワイヤボンド方法の第二工程の説明図。
【図３】実施の形態１のワイヤボンド方法の第三工程の説明図。
【図４】実施の形態１のワイヤボンド方法の第四工程の説明図。
【図５】実施の形態１のワイヤボンド方法の第五工程の説明図。
【図６】実施の形態１においてワイヤボンドがなされた後の状態図。
【図７】実施の形態２のワイヤボンド装置の一部斜視図を含む概略断面図であり、且つワイヤボンド方法の第六工程の説明図。
【図８】実施の形態２のワイヤボンド方法の第七工程の説明図。
【図９】実施の形態２のワイヤボンド方法の第八工程の説明図。
【図１０】実施の形態２のワイヤボンド方法の第九工程の説明図。
【図１１】実施の形態２のワイヤボンド方法の第十工程の説明図。
【図１２】実施の形態２においてワイヤボンドがなされた後の状態図。
【符号の説明】
１  ワイヤボンド装置、２０  キャピラリー、２０１  ワイヤ案内路、
２０１１  ワイヤ導入口、２０１２  ワイヤ排出口、２１  キャピラリー、
２１１  ワイヤ案内路、２１１１  ワイヤ導入口、２１１２  ワイヤ排出口、
２２  キャピラリー、２２１  ワイヤ案内路、２２１１  ワイヤ導入口、
２２１２  ワイヤ排出口、３０  カットクランパ、
３０１  カットクランパ部分、３０２  カットクランパ部分、
３１  カットクランパ、３２  カットクランパ、４０  トーチ電極、
５１  ワイヤ、５２  ワイヤ、６１  第一ボンディングパッド、
６２  第二ボンディングパッド、７１  第一ボール、７２  第二ボール。
【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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