(57)【要約】【課題】キャピラリ寸法が小さくなっても充分な圧着面積を確保することにより、ボールボンディングにおける第２ボンドのボンディング不良を防止する。【解決手段】ボンディング装置に設けられたキャピラリ８において、キャピラリ８の軸心に形成されたボンディングワイヤＷを通す孔８ａの最も小さい部分の直径をホール径Ｈ、孔８ａの最先端部をチャンファ径ＣＤ、キャピラリ８の先端の外形径をチップ径Ｔとする。このキャピラリ８において、半導体チップに形成される電極のファインピッチ化に対応するように、ホール径Ｈは約φ３３μｍ程度であり、チャンファ径ＣＤは約φ４８μｍ程度に形成されている。また、チップ径Ｔは約φ１１４μｍ程度に形成されており、第２ボンドにおけるプリント配線基板の電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部でボンディングワイヤを接続電極に圧着させて接続するキャピラリを備えたボンディング装置であって、
前記キャピラリは、
ホール径、およびチャンファ径が、第１ボンドにおいて接続される接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、
チップ径が第２のボンドにおいて接続される接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成されたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１記載のボンディング装置において、
前記キャピラリは、
前記第２のボンドにおいて接続される前記接続電極の表面荒さが２．５μｍ程度以上の場合に、チップ径が１０２μｍ程度よりも大きいことを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１記載のボンディング装置において、
前記キャピラリは、
ホール径がφ３８μｍ程度以下、チャンファ径がφ４８μｍ以下であり、チップ径が１０２μｍ程度よりも大きいことを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
半導体チップが実装されたプリント配線基板を準備する工程と、
ホール径、およびチャンファ径が、前記半導体チップに形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、チップ径が前記プリント配線基板に形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成されたキャピラリを備えたボンディング装置によって前記半導体チップの接続電極と前記プリント配線基板の接続電極とをボンディングする工程とを有したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体チップが実装され、第２のボンドにおいて接続され、表面荒さが２．５μｍ程度以上の接続電極が形成されたプリント配線基板を準備する工程と、
ホール径、およびチャンファ径が、前記半導体チップに形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、チップ径が１０２μｍ程度よりも大きいキャピラリを備えたボンディング装置によって前記半導体チップの接続電極と前記プリント配線基板の接続電極とをボンディングする工程とを有したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【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による接続技術に関し、特に、半導体チップが搭載されたプリント配線基板におけるボールボンディングに有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信の１つとして、携帯電話が広く普及しており、その機能に対しても多様性が求められている。たとえば、携帯電話に用いられるＲＦ（高周波）モジュールでは、小型化の要求が非常に強くなっている。
【０００３】
このようなＲＦモジュールでは、半導体チップの電極とプリント配線基板に設けられた電極とをボンディングワイヤによって接続されているものが広く知られている。この場合、ボンディングワイヤによるボンディングは、たとえば、第１ボンドを電気トーチなどによりワイヤ先端に形成されたボールをキャピラリなどによって押しつける、いわゆるボールボンディングによって電気的に接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のようなボールボンディングなどによりボンディング技術では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【０００５】
すなわち、ＲＦモジュールの小型化に伴い、該ＲＦモジュールに搭載される半導体チップも小型化される傾向にあり、該半導体チップに設けられたパッドのファインピッチ化が進んでいる。
【０００６】
ファインピッチ化されたパッドに合わせてキャピラリ寸法も小さくなる傾向にある。キャピラリの寸法が小さくなることによって、第２ボンド時におけるボンディングワイヤの圧着面積が小さくなってしまうという問題がある。
【０００７】
これにより、第２ボンド時のワイヤはがれなどが発生してしまい、プリント配線基板の電極とボンディングワイヤとボンディング不良が生じてしまう恐れがある。
【０００８】
本発明の目的は、キャピラリ寸法が小さくなっても充分な圧着面積を確保することにより、ボールボンディングにおける第２ボンドのボンディング不良を防止する技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本発明は、先端部でボンディングワイヤを接続電極に圧着させて接続するキャピラリを備えたボンディング装置であって、該キャピラリは、ホール径、およびチャンファ径が第１ボンドにおいて接続される接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、チップ径が第２のボンドにおいて接続される接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成されたものである。
【００１２】
また、本発明は、前記キャピラリが、第２のボンドにおいて接続される接続電極の表面荒さが２．５μｍ程度以上の場合にチップ径が１０２μｍ程度よりも大きく形成されているものである。
【００１３】
さらに、本発明は、前記キャピラリにおけるホール径がφ３８μｍ程度以下、チャンファ径がφ４８μｍ以下であり、チップ径が１０２μｍ程度よりも大きいものである。
【００１４】
また、本願のその他の発明の概要を簡単に示す。
【００１５】
本発明は、半導体チップが実装されたプリント配線基板を準備する工程と、ホール径、およびチャンファ径が該半導体チップに形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、チップ径がプリント配線基板に形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成されたキャピラリを備えたボンディング装置によって半導体チップの接続電極とプリント配線基板の接続電極とをボンディングする工程とを有したものである。
【００１６】
また、本発明は、半導体チップが実装され、第２のボンドにおいて接続され、表面荒さが２．５μｍ程度以上の接続電極が形成されたプリント配線基板を準備する工程と、ホール径、およびチャンファ径が半導体チップに形成された接続電極のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成され、チップ径が１０２μｍ程度よりも大きいキャピラリを備えたボンディング装置によって半導体チップの接続電極とプリント配線基板の接続電極とをボンディングする工程とを有したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１８】
（１）半導体チップを搭載したプリント配線基板におけるボンディングにおいて、半導体チップの接続電極、およびプリント配線基板の接続電極のいずれにも安定したボンディングを行うことができる。
【００１９】
（２）上記（１）により、半導体チップを搭載したプリント配線基板を用いて構成した半導体装置などの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態によるボンディング装置の外観説明図、図２は、図１のボンディング装置によるボンディング終了後のプリント配線基板の構成を示した断面図、図３は、図２のボンディング装置に設けられたキャピラリの説明図、図４は、本発明の一実施の形態による第１ボンド時のキャピラリ先端部近傍の断面図、図５は、図４に続く第２ボンド時のキャピラリ先端部近傍の断面図である。
【００２２】
本実施の形態において、ボンディング装置１は、たとえば、ＲＦモジュール（半導体装置）などのボンディングに用いられる。ボンディング装置１は、図１に示すように、左側にローダ２が設けられている。ローダ２には、ボンディングされる半導体チップが搭載されたＲＦモジュールのプリント配線基板Ｐ（図２）が収納されている。
【００２３】
ローダ２の右側には、基板搬送部３が設けられており、該基板搬送部３の右側には、アンローダ４が設けられている。基板搬送部３は、ローダ２からアンローダ４にかけてプリント配線基板Ｐを搬送する。この基板搬送部３の中央部には、ステージが設けられており、このステージにおいて、プリント配線基板Ｐの位置決めを行い、ワイヤボンディングを行う。アンローダ４は、ワイヤボンディングされたプリント配線基板Ｐを収納する。
【００２４】
基板搬送部３のステージ上方には、ボンディングヘッド５が設けられている。ボンディングヘッド５は、キャピラリ８（図２、図３）などのプリント配線基板Ｐのボンディングを行う際のボンディングツールを装着した機構部である。
【００２５】
基板搬送部３の下方には、操作パネル６が設けられており、該操作パネル６の下方には、制御部７が設けられている。操作パネル６は、ボンディングにおける加重や、ループコントロールなどのパラメータなどを入力する。
【００２６】
ボンディングヘッド５の上方には、認識ユニット７ａが設けられている。認識ユニット７ａは、ボンディングのずれ量などを自動的に検出する。制御部７は、操作パネル６から入力されたパラメータや認識ユニット７ａからの検出結果に基づいてボンディング装置１の制御を司る。
【００２７】
図２は、ボンディング終了後のプリント配線基板Ｐの構成を示した断面図である。
【００２８】
図示するように、プリント配線基板Ｐには、半導体チップＣＨが搭載されており、該半導体チップに形成された電極（接続電極）Ｄ１とプリント配線基板に形成された電極（接続電極）Ｄ２とがボンディングワイヤＷを介して接続された構成となる。
【００２９】
図３は、ボンディングヘッド５に設けられたキャピラリ８の説明図である。図３（ａ）は、キャピラリ８の全体図を示しており、図３（ｂ）には、キャピラリ８の先端部近傍の拡大断面図を示している。
【００３０】
キャピラリ８は、図３（ａ）に示すように、円錐形状からなり、軸心にボンディングワイヤＷ（図４、図５）を通す細孔を有し、該ボンディングワイヤＷを加圧して電気的に接続固定を行う。
【００３１】
キャピラリ８における軸心には、図３（ｂ）に示すように、ボンディングワイヤＷを通す孔８ａが形成されており、その孔８ａの最も小さい部分の直径をホール径Ｈとする。また、孔８ａの最先端部をチャンファ径ＣＤ、キャピラリ８の先端の外形径をチップ径Ｔとする。
【００３２】
ホール径Ｈとチャンファ径ＣＤとは、第１ボンドにおけるボールボンディングの圧着に関係する寸法であり、チップ径Ｔは、第２ボンドにおけるボンディングの圧着に関係する寸法である。
【００３３】
キャピラリ８において、ホール径Ｈは約φ３３μｍ程度であり、チャンファ径ＣＤは約φ４８μｍ程度に形成されている。ホール径Ｈ、ならびにチャンファ径ＣＤは、半導体チップに形成される電極のファインピッチ化に対応する寸法となっている。
【００３４】
また、チップ径Ｔは約φ１１４μｍ程度に形成されており、ホール径Ｈ、およびチャンファ径ＣＤに対する標準の径（たとえば、約φ１０２μｍ程度）よりも大きく形成されている。これにより、第２ボンドにおけるボンディングワイヤＷの圧着面積を増加させることができる。
【００３５】
次に、本実施の形態におけるキャピラリ８の作用について説明する。
【００３６】
まず、第１ボンドにおいて、キャピラリ８の先端部から出たボンディングワイヤＷが電気トーチによって溶融されてボールＢが形成される。続いて、電気トーチによってボンディングワイヤＷの先端部に形成されたボールＢは、図４に示すように、キャピラリ８により半導体チップに形成された電極Ｄ１に押しつけられて接続が行われ、第１ボンドが終了となる。このとき、ボールＢの圧着力が最適となるように、ホール径Ｈ、ならびにチャンファ径ＣＤが形成されている。
【００３７】
ここで、ホール径Ｈ、チャンファ径ＣＤは、一例を示したものであり、これらホール径Ｈ、およびチャンファＣＨ径は、第１ボンドの電極Ｄ１のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成し、ボールＢが充分に圧着すればよい。
【００３８】
よって、電極Ｄ１がよりファインピッチ化された場合には、ホール径Ｈ、およびチャンファＣＨ径もそれに見合って小さく形成されることになる。また、電極Ｄ１が大きくなると、ホール径Ｈ、およびチャンファＣＨ径はそれに見合って大きく形成されることになる。
【００３９】
次に、キャピラリ８は、プリント配線基板Ｐに形成された電極Ｄ２に移動し、第２ボンドに移行する。そして、図５に示すように、ボンディングワイヤＷを該電極Ｄ２に押しつけることにより、該ボンディングワイヤＷが接続され、第２ボンドが終了となる。
【００４０】
このとき、ボンディングワイヤＷは、キャピラリ８の最先端部によって押しつけられて圧着することになる。よって、キャピラリ８のチップ径Ｔが大きくなるとボンディングワイヤＷを圧着する面積も増加することになるので、安定したボンディングが行われることになる。
【００４１】
ここでも、チップ径は  一例を示したものであり、第２ボンドの電極Ｄ２のピッチ、電極サイズに見合ったサイズに形成し、ボンディングワイヤＷが充分に圧着すればよい。よって、電極Ｄ２がより大きくなれば、チップ径Ｔもそれに見合って大きくなり、電極Ｄ２が小さくなれば、それに見合ってチップ径Ｔも小さく形成される。
【００４２】
それにより、本実施の形態によれば、チップ径Ｔを大きく形成したキャピラリ８を用いることにより、半導体チップに形成された電極のファインピッチ化に対応しながら、第２のボンドの圧着を確実に行うことができる。
【００４３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ＲＦモジュールなどにおけるボンディング不良を低減し、ボンディング接続の信頼性を向上させることのできる技術に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施の形態によるボンディング装置の外観説明図である。
【図２】図１のボンディング装置によるボンディング終了後のプリント配線基板の構成を示した断面図である。
【図３】図２のボンディング装置に設けられたキャピラリの説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態による第１ボンド時のキャピラリ先端部近傍の断面図である。
【図５】図４に続く第２ボンド時のキャピラリ先端部近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ボンディング装置
２  ローダ
３  基板搬送部
４  アンローダ
５  ボンディングヘッド
６  操作パネル
７  制御部
８  キャピラリ
８ａ  孔
Ｗ  ボンディングワイヤ
Ｐ  プリント配線基板
Ｈ  ホール径
ＣＤ  チャンファ径
Ｔ  チップ径
Ｂ  ボール
Ｄ１，Ｄ２  電極（接続電極）
【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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