(57)【要約】【課題】  安定した長さのテールを形成できるバンプ形成方法を得る。【解決手段】  半導体素子１のパッド２またはリードフレーム１０上にバンプ５を形成するバンプ形成方法において、キャピラリ６に挿通された金属ワイヤ４の先端にボール７を形成し、このボール７をキャピラリ６によりバンプ形成部に接合した後、キャピラリ６を水平移動させてボール７から金属ワイヤ４を切断し、金属ワイヤ４の切断部をパッド２またはリードフレーム１０上にステッチボンディングしてテール９を形成することを特徴とするものである。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子のパッドまたはリードフレーム上にバンプを形成するバンプ形成方法において、キャピラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成し、このボールを前記キャピラリによりバンプ形成部に接合した後、前記キャピラリを水平移動させて前記ボールから前記ワイヤを切断し、前記ワイヤの切断部を前記パッドまたは前記リードフレーム上にステッチボンディングしてテールを形成することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２】
前記ワイヤの切断部に形成されたヒゲをステッチボンディングすることを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成方法。
【請求項３】
前記キャピラリのワイヤ挿通孔の開口部に形成されたエッジ部を用いて前記ワイヤを切断することを特徴とする請求項１または２に記載のバンプ形成方法。
【請求項４】
前記ボールの接合の際に、前記キャピラリに超音波振動を印加することを特徴とする請求項１または２に記載のバンプ形成方法。
【請求項５】
前記超音波振動の印加方向は、前記キャピラリの水平移動方向および前記ワイヤの挿通方向に対して略直交する方向であることを特徴とする請求項４に記載のバンプ形成方法。
【請求項６】
前記キャピラリは、前記超音波振動を印加しながら水平移動することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のバンプ形成方法。
【請求項７】
請求項５のバンプ形成方法に用いる前記キャピラリであって、
前記キャピラリのワイヤ挿通孔の開口部において、前記キャピラリの水平移動方向にはエッジ部が形成され、前記超音波振動の印加方向には開口部先端に向かって拡径するテーパ部が形成されていることを特徴とするキャピラリ。
【請求項８】
請求項５のバンプ形成方法に用いる前記キャピラリであって、
前記キャピラリのワイヤ挿通孔の開口部には開口部先端に向かって拡径するテーパ部が形成され、前記キャピラリの水平移動方向のテーパ角度が、前記超音波振動の振動方向のテーパ角度よりも小さく形成されていることを特徴とするキャピラリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤボンディングによりバンプを形成する方法と、それに用いられるキャピラリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバンプ形成方法では、キャピラリに通したＡｕワイヤの先端にボールを形成し、キャピラリを下降させてボールを半導体素子のパット上に接合してバンプを形成する。次に、キャピラリ先端の平坦部をバンプの上面に押し付けることにより、バンプに繋がっているＡｕワイヤに圧痕部を形成し、Ａｕワイヤをクランプ装置によってクランプしておいて、キャピラリを上昇させることで、Ａｕワイヤを圧痕部から引きちぎるようにして切断している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２９６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のバンプ形成方法において、Ａｕワイヤに代えてＣｕワイヤ等の硬い材質からなるワイヤを用いた場合、ワイヤの変形が起こりにくいため、上述した圧痕部の形成状態が不安定となり、ワイヤを引きちぎる際に望ましくない位置でワイヤが引きちぎられてしまう恐れがある。その結果、キャピラリより延在したワイヤ（テール）の長さが安定しないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述のような問題を解決するためになされたもので、安定した長さのテールを形成できるバンプ形成方法およびそれに用いるキャピラリを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るバンプ形成方法は、半導体素子のパッドまたはリードフレーム上にバンプを形成するバンプ形成方法において、キャピラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成し、このボールをキャピラリによりバンプ形成部に接合した後、キャピラリを水平移動させてボールからワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングしてテールを形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、キャピラリを水平移動させてワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングしてテールを形成するようにしたので、安定した長さのテールを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリを示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係るバンプ形成方法を示す工程図である。
【図３】実施の形態２に係るバンプ形成方法におけるステッチボンディング箇所を示す図である。
【図４】実施の形態３に係るバンプ形成工程に用いるキャピラリを示す断面図である。
【図５】実施の形態４に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリの底面図である。
【図６】実施の形態４に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリの断面図である。
【図７】実施の形態５に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリの底面図である。
【図８】実施の形態５に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１および図２は、実施の形態１に係るバンプ形成方法を示すものであって、図１はバンプの形成に用いるキャピラリを示す断面図、図２はバンプ形成方法を示す工程図である。
【００１０】
まず、図１を用いて実施の形態１のバンプ形成方法に用いるキャピラリを説明する。
図１において、キャピラリ６は、挿通するワイヤ（図示せず）の径よりも大きい径のワイヤ挿通孔６ａを有している。そして、キャピラリ６のワイヤ挿通孔６ａの開口部全周には、先端に向かって拡径するテーパ部６ｂが形成されている。このテーパ部６ｂは、後述するボールをバンプ形成部に接合する際において、ボールをキャピラリの中心に位置合わせする役割と、ボールに超音波を伝えやすくする役割を有している。
【００１１】
次に、図２を用いて実施の形態１のバンプ形成方法を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、キャピラリ６のワイヤ孔６ａに挿通した直径５０μｍ以下の金属ワイヤ４の先端に、トーチ電極（図示せず）の熱によってボール７を形成する。なお、以下では金属ワイヤ４の材質がＣｕであるもので説明するが、金属ワイヤ４の材質はＣｕに限らずＡｕ等も用いることができる。
【００１２】
次に、図２（ｂ）に示すように、キャピラリ６を下降させて、金属ワイヤ４の先端に形成したボール７を、半導体素子１のパット２上のバンプ形成部に所定の荷重を加えながら押圧する。このとき、押圧と同時に超音波振動子（図示せず）からキャピラリ６を介してボール７に超音波振動を印加する。荷重と超音波振動により、ボール７はパット２上に接合される。
【００１３】
そして、図２（ｃ）に示すように、ボール７を押圧した状態のキャピラリ６を、超音波振動を印加しながら横方向に水平移動させる。超音波振動を印加する方向は、キャピラリ６が水平移動する方向およびキャピラリ６のワイヤ挿通方向に対して略直交する方向である。この水平移動によって、キャピラリ６のテーパ部６ｂが金属ワイヤ４をすり切り、ボール７から金属ワイヤ４が切断される。この結果、上部が平坦で広い面を有するバンプ５が形成される。このように、キャピラリ６で金属ワイヤ４をすり切ってバンプ５を形成するので、Ｃｕ等の硬い材質の金属ワイヤ４を用いた場合でも、バンプ５上部の形状が安定する。
一方、ボール７から切断した金属ワイヤ４の切断部にはヒゲ４ａが形成される。このヒゲ４ａは、キャピラリ６の先端に付着しており、上記水平移動の方向とは逆方向の横向きに曲がり、先端に向かって細くなる形状で形成される。
【００１４】
次に、図２（ｄ）に示すように、半導体素子１をダイボンドしている平面状のリードフレーム１０に、金属ワイヤ４の切断部であるヒゲ４ａをステッチボンディングする。リードフレーム１０は平面状であるため、ヒゲ４ａは確実にリードフレーム１０に接合される。また、このステッチボンディングでヒゲ４ａが変形し、後述するテールを形成する際に金属ワイヤ４の切断個所となる圧痕部が形成される。ここで、上述した水平移動での金属ワイヤ４の切断により、ヒゲ４ａはその先端に向かって細くなるような形状で形成されているので、Ｃｕ等の硬い材質の金属ワイヤ４を用いた場合でも、圧痕部を安定して形成することができる。
【００１５】
次に、図２（ｅ）に示すように、キャピラリ６を上昇させる。そして、上昇途中でカットクランパ８を閉じた後、図２（ｆ）に示すように、カットクランパ８を閉じた状態でキャピラリ６およびカットクランパ８を上昇させる。金属ワイヤ４は、ステッチボンディングの際に形成された圧痕部の位置で破断強度が低下しており、この位置で切断される。これにより、テール９が形成される。なお、このテール９は次のボールを作るための材料となる。
このように、水平移動により金属ワイヤ４を切断した後で、切断部であるヒゲ４ａをステッチボンディングすることで、圧痕部が安定して形成されるので、金属ワイヤ４の切断位置のバラつきが起こりにくく、安定した長さのテール９を形成することができる。
【００１６】
金属ワイヤ４を完全に切断した状態からでも、ステッチボンディングすることでテール９を形成できるため、キャピラリ６を保持するボンディングヘッド（図示せず）に金属ワイヤ４の繰り出し機構を設ける必要がなく、ボンディング精度の悪化が伴うボンディングヘッドの重量増加を防止できる。
【００１７】
実施の形態１のバンプ形成方法によれば、キャピラリを水平移動させてワイヤを切断し、ワイヤの切断部をパッドまたはリードフレーム上にステッチボンディングするようにしたので、安定した長さのテールを容易に形成することができる。これにより、ボール形状が安定し、そのボールを用いた次のボンディング性のバラつきを抑制できる。
【００１８】
また、上部が平坦で広い面を有するバンプ５を形成することで、形成したバンプ５上へワイヤボンディングを行う際に、バンプ５とワイヤとの接合力が大きく、接合性のばらつきが小さくなる。
【００１９】
また、ボール７から金属ワイヤ４を切断する際に、超音波振動を印加しながらキャピラリ６を水平移動させているので、キャピラリ６が金属ワイヤ４をすり切る効果が増し、金属ワイヤ４の切断が容易になる。これにより、バンプ５上へのワイヤボンディングの際に、バンプと金属ワイヤとの接合の安定性が増す。
【００２０】
また、リードフレーム１０は平面状であるため、ステッチボンディングの際に金属ワイヤ４の切断部であるヒゲ４ａを確実に接合できるとともに、ヒゲ４ａに圧痕部を安定して形成することができ、形成するテール９の長さのバラつきが小さくなる。
【００２１】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２のバンプ形成方法におけるステッチボンディング箇所を示す図である。実施の形態１のバンプ形成方法では、図２（ｄ）に示すように、リードフレーム１０上にステッチボンディングするものを示したが、図３に示すようにリードフレームに代えて半導体素子１のパット２上の空いている箇所にステッチボンディングを行うようにしてもよい。このようにすることで、実施の形態１の効果に加えて、キャピラリ６の移動距離を短くすることができ、プロセス時間を短縮することができる。なお、ステッチボンディング箇所を半導体素子１のパッド２上としたこと以外は実施の形態１と同様であるので説明を省略した。
【００２２】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリを示す断面図である。実施の形態１では、ワイヤ挿入孔の開口部全周にテーパ部６ｂが形成されたキャピラリ６を用いたが、図４に示すように、ワイヤ挿入孔の開口部全周にエッジ部６ｃが形成されたキャピラリ６を用いてもよい。なお、バンプ形成方法は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２３】
実施の形態３によれば、図２（ｃ）に示すキャピラリ６の水平移動の際に、キャピラリ６のエッジ部６ｃで金属ワイヤ４ａをすり切るので、金属ワイヤ４の切断がしやすく、形成したバンプ５上に金属ワイヤ４の一部が残ることを防止することができる。
【００２４】
なお、実施の形態３では、開口部全周にエッジ部６ｃが形成されたキャピラリ６を用いたものを例示したが、これに限らず、水平移動する方向にのみエッジ部６ｃを有し、その他の方向にはテーパ部６ｂを有するようなキャピラリを用いても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００２５】
実施の形態４．
図５および図６は、実施の形態４のバンプ形成方法に用いるキャピラリを示すものであって、図５はキャピラリの底面図、図６（ａ）は図５のＡＡ方向に沿った断面図、図６（ｂ）は図５のＢＢ方向に沿った断面図である。
【００２６】
実施の形態４のバンプ形成方法に用いられるキャピラリ６は、図５および図６に示すように、キャピラリのワイヤ挿通孔６ａの開口部において、キャピラリ６の水平移動方向であるＡＡ方向にはエッジ部６ｃが形成されている。また、ボール７を接合する際の超音波振動の印加方向であるＢＢ方向には開口部先端に向かって拡径するテーパ部６ｂが形成されている。なお、パンプの形成方法は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００２７】
実施の形態４によれば、ボール７をキャピラリ６の中心に確実に位置合わせできるとともに、ボール７の接合時において、超音波振動をボール７に良好に伝達することができる。さらに、キャピラリ６を水平移動させた際に、金属ワイヤ４の切断がしやすく、形成したバンプ５上にワイヤの一部が残ることを防止することができる。
【００２８】
実施の形態５．
図７および図８は、実施の形態５に係るバンプ形成方法に用いるキャピラリを示すものであって、図７はキャピラリの底面図、図８（ａ）は図７のＡＡ方向に沿った断面図、図８（ｂ）は図７のＢＢ方向に沿った断面図である。
【００２９】
実施の形態１では、ワイヤ挿通孔６ａの開口部全周にテーパ部６ｂが形成されたキャピラリ６を用いるものを示したが、図７および図８に示すように、このテーパ部６ｂを、キャピラリ６の水平移動方向であるＡＡ方向のテーパ角度θ１が、ボール７を接合する際の超音波振動の印加方向であるＢＢ方向のテーパ角度θ２よりも小さく形成するようにしてもよい。なお、パンプの形成方法は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
【００３０】
実施の形態５によれば、キャピラリ６の水平移動方向のテーパ角度θ１を、ボールを接合する際の超音波振動の印加方向のテーパ角度θ２よりも小さくしたので、実施の形態１の効果に加えて、キャピラリ６を水平移動させた際に、金属ワイヤ４の切断がしやすく、形成したバンプ５上にワイヤの一部が残ることを防止することができる。
【００３１】
なお、上記各実施の形態においては、直径５０μｍ以下のワイヤを使用してバンプを形成する方法について説明したが、ワイヤの径はこれに限るものではなく、キャピラリを平行移動することでワイヤをカットできる直径のワイヤであれば同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体素子
２  パット
４  金属ワイヤ
５  バンプ
６  キャピラリ
６ａ  ワイヤ挿通孔
６ｂ  テーパ部
６ｃ  エッジ部
７  ボール
９  テール
１０  リードフレーム
【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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