(57)【要約】【課題】従来の方法では、ボールの偏芯およびボール寸法の変動によって第１ボンド点に接合されるボールの中心の第１ボンド点に対する相対位置が安定しないためワイヤボンディングを高い位置精度で行うことができない。【解決手段】このワイヤボンディング方法は、ワイヤ１１の切断前に、第２ボンド点２２でのボンディングによってワイヤ１１の基端部から第１ボンド点２１側へ傾斜したワイヤ１１を挿通した状態で、キャピラリ１０の位置を第１ボンド点２１に近づけるように移動させることにより、傾斜したワイヤ１１を修正する工程を含んでいる。かかるワイヤボンディング方法によれば、ワイヤ１１の傾斜が低減されるため、ボール１１ｂの偏芯およびボール１１ｂ寸法の変動が抑制され、第１ボンド点に接合されるボールの中心の第１ボンド点２１に対する相対位置が安定するためワイヤボンディングを高い位置精度で実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリの先端から延在したワイヤを第１ボンド点および第２ボンド点の順に、ボンディングをするボンディング工程と、
前記第２ボンド点での前記ボンディングによって前記ワイヤの基端部から前記第１ボンド点側へ傾斜したワイヤを挿通した状態で、前記キャピラリの位置を前記第１ボンド点に近づけるように移動させる移動工程と、
前記移動によって前記ワイヤの前記傾斜を低減させた位置で前記ワイヤと前記キャピラリとを固定し、前記キャピラリを上昇して前記ワイヤを前記第２ボンド点で切断する切断工程と、
前記キャピラリの先端から延在した前記ワイヤの先端部に放電することにより前記キャピラリの先端にボールを形成するボール形成工程と、
を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンディング方法において、
前記ボンディング工程の後、かつ前記移動工程の前において、
前記第２ボンド点での前記ボンディングによって前記ワイヤの基端部から前記第１ボンド点側へ傾斜したワイヤを挿通した状態で、前記キャピラリを鉛直方向に上昇する上昇工程をさらに含み、
前記移動工程は、前記キャピラリの位置を前記第１ボンド点に近づけるように前記キャピラリを水平移動することを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤボンディング方法において、
前記上昇工程は、前記キャピラリをワイヤの基端部の直径以上の距離を上昇し、
前記移動工程は、前記キャピラリの位置を前記第１ボンド点に近づけるように前記キャピラリを前記キャピラリの先端部の孔径以下の距離を水平移動する
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１乃至３いずれかに記載のワイヤボンディング方法において、
前記切断工程後の前記ワイヤの先端部と前記キャピラリの中心軸との距離は、ワイヤの基端部の半径以下であ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する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤボンディング方法は、図５に示すように、まず、半導体チップ８５が実装された基板８２上において、キャピラリ８０の先端から延在したワイヤ８１を第１ボンド点９１および第２ボンド点９２の順に、ボンディングする。図４（ａ）に示すように、第２ボンド点９２でのボンディングにより、ワイヤ８１がワイヤ８１の基端部から第１ボンド点９１側へ傾斜する。これにより、ワイヤ８１の先端に、ワイヤテール８１ａ（図４（ｂ）参照）が形成される。続けて、キャピラリ８０を上昇させ、所定の長さのワイヤ８１がキャピラリ８０の先端から延在した時点で、クランパ８３を閉じて、ワイヤ８１を第２ボンド点９２で切断する（図４（ｂ））。その後、ワイヤ８１の先端の側方に配置された放電電極８４によりワイヤテール８１ａに向け放電を行い（図４（ｃ））、キャピラリ８０の先端にボール８１ｂを形成する（図４（ｄ））。
【０００３】
このとき、キャピラリ８０とワイヤ８１との摩擦抵抗を低減する為に、キャピラリ８０に挿通されたワイヤ８１とキャピラリ８０の内壁との間には一般的に４〜１５μｍ程度のクリアランスが設けられている。また、ワイヤ８１の先端に形成されたボール８１ｂを第１ボンド点９１に所要の位置精度で接合する為に、キャピラリ８０の先端内部にはボール８１ｂを保持するための面取り開口部が存在している。その為、第２ボンド点９２でボンディングする際にワイヤ８１は第１ボンド点９１の方向に引っ張られた状態となり、基板８２とキャピラリ８０に押し潰されるようにしてワイヤ８１の一部が変形し、ワイヤ８１がワイヤ８１の基端部から第１ボンド点９１側へ傾斜する。すなわち、ワイヤ８１の先端に形成されたワイヤテール８１ａは、第２ボンド点９２と第１ボンド点９１を結んだ線分方向に曲がっている（図４（ａ）〜（ｃ））。このように、キャピラリ８０の軸線より曲がったワイヤテール８１ａに放電すると、図４（ｄ）に示すように、キャピラリ８０の軸線からずれた位置にボール８１ｂが形成される。
【０００４】
このため、特に固定型放電電極においては、ボール８１ｂの偏芯やボール８１ｂ寸法が変動し、さらに、第１ボンド点９１に接合されるボール８１ｂの中心の第１ボンド点９１に対する相対位置が変化するため、ワイヤボンディングの位置精度が低下するという問題があった。また、ワイヤ８１とキャピラリ８０内壁との間に設けられるクリアランスを縮小するには、限界があった。
【０００５】
特許文献１には、キャピラリの先端より延在したワイヤのテールを放電電極側に曲げ、このテールの先端が放電電極に向くようにキャピラリを移動させ、その後放電電極より放電を行ってワイヤの先端にボールを形成するこが記載されている。
【０００６】
特許文献２には、セカンドボンド接合後にワイヤを引っ張り、減径部分を形成し、再度ワイヤを引っ張ることで強度が低下した減径部分でワイヤを切断することが述べられている。
【０００７】
特許文献３には、第１のボールを正規のボンド点以外の任意の箇所にボールボンドして再びキャピラリの先端より延在した第２のテールを形成し、この第２のテールに電気トーチにより第２の放電を行って第２のボールを形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−４９１８６号公報
【特許文献２】特開２００７−６６９９１号公報
【特許文献３】特開２０００−２５２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ワイヤテールを放電電極側に曲げるため、ボールが形成された直上部分のワイヤに曲げ癖が残り、この後の工程で再びワイヤを第１ボンド点から第２ボンド点までワイヤボンディングした際に、隣接ワイヤでショート不良の要因となるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に記載された技術では、ワイヤの曲がりを引張矯正し、かつワイヤ一部に減径部分を形成するため、ワイヤの矯正過程においてワイヤ切断前にその減径部分でワイヤが破断してしまうという問題が生じる。
【００１０】
さらに、特許文献３に記載された技術では、ワイヤテールの矯正のために、正規のボンド点以外でのボンドする工程を必要とし、ワイヤ消費量が増加し、コスト上昇につながるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるワイヤボンディング方法は、
キャピラリの先端から延在したワイヤを第１ボンド点および第２ボンド点の順に、ボンディングをするボンディング工程と、
前記第２ボンド点での前記ボンディングによって前記ワイヤの基端部から前記第１ボンド点側へ傾斜したワイヤを挿通した状態で、前記キャピラリの位置を前記第１ボンド点に近づけるように移動させる移動工程と、
前記移動によって前記ワイヤの前記傾斜を低減させた位置で前記ワイヤと前記キャピラリとを固定し、前記キャピラリを上昇して前記ワイヤを前記第２ボンド点で切断する切断工程と、
前記キャピラリの先端から延在した前記ワイヤの先端部に放電することにより前記キャピラリの先端にボールを形成するボール形成工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１２】
このワイヤボンディング方法は、ワイヤの切断前にキャピラリを移動させることにより、ボンディングによって傾斜したワイヤを修正する工程を含んでいる。かかるワイヤボンディング方法によれば、ワイヤの傾斜が低減されるため、ボールの偏芯およびボール寸法の変動が抑制され、第１ボンド点に接合されるボールの中心の第１ボンド点に対する相対位置が安定するためワイヤボンディングを高い位置精度で実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ボールの偏芯およびボール寸法の変動が抑制され、第１ボンド点に接合されるボールの中心の第１ボンド点に対する相対位置が安定するためワイヤボンディングを高い位置精度で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明によるワイヤボンディング方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１および図２は、本発明によるワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【００１６】
本実施形態のワイヤボンディング方法は、図２に示すように、まず、半導体チップ４１が実装された基板４０上において、キャピラリ１０の先端から延在したワイヤ１１を第１ボンド点２１および第２ボンド点２２の順に、ボンディングをする。図１（ａ）乃至（ｅ）では、第２ボンド点２２でのボンディングを示している。通常、第１ボンド点２１は半導体チップ４１上に形成されたパッド（付図示）に設けられ、第２ボンド点２２は基板４０上に形成されたパッド（不図示）設けられる。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、第２ボンド点２２でのボンディングにより、ワイヤ１１がワイヤ１１の基端部１２から第１ボンド点２１側へ傾斜する。ワイヤ１１の基端部１２とは、第２ボンド点２２側にあるワイヤに対してキャピラリ１０側にあるワイヤの一部分を意味する。いいかえると、第２ボンド点２２でのボンディングにより変形されたワイヤを含まない部分であって、キャピラリ１０の中心軸とほぼ平行に延在するワイヤの一部分である。
第２ボンド点２２でのボンディングによってワイヤ１１の基端部１２から第１ボンド点２１側へ傾斜したワイヤ１１を挿通した状態で、キャピラリ１０を鉛直方向に上昇し、キャピラリ１０の位置を第１ボンド点２１に近づけるように移動させる。（図１（ｂ）及び（ｃ）参照）。なお、この上昇工程および移動工程については、以下で詳述する。
【００１８】
このとき、キャピラリ１０とワイヤ１１との摩擦抵抗を低減する為に、キャピラリ１０に挿通されたワイヤ１１とキャピラリ１０の内壁との間には一般的に４〜１５μｍ程度のクリアランスが設けられている。また、キャピラリ１０の先端は、ボール１１ｂの中心がキャピラリ１０の中心軸とほぼ同軸上に形成されるように、ボール１１ｂを保持するために面取りされた開口部を有している。
その為、第２ボンド点２２でボンディングする際にワイヤ１１は第１ボンド点２１の方向に引っ張られた状態となり、基板４０とキャピラリ１０に押し潰されるようにしてワイヤ１１の一部が変形し、ワイヤ１１の端部がワイヤ１１の基端部１２から第１ボンド点２１側へ傾斜する。すなわち、ワイヤ１１の端部に形成されたワイヤテール１１ａは、第２ボンド点２２から延在するように形成されており、第２ボンド点２２と第１ボンド点２１を結んだ線分方向に曲がる。
【００１９】
次に、キャピラリ１０の移動によってワイヤ１１の傾斜を低減させた位置で、クランパ３０を閉じてワイヤ１１とキャピラリ１０とを固定し、キャピラリ１０を上昇してワイヤ１１を第２ボンド点２２で切断する。図１（ｄ）に示すように、ワイヤ１１は先端部分にワイヤテール１１ａを有している。ワイヤ１１の切断は、第２ボンド点２２とワイヤテール１１ａの先端部との接続部分でなされる（図１（ｄ））。
【００２０】
第２ボンド点２２におけるワイヤ１１は、キャピラリ１０による圧力により断面厚の薄い部分が形成されるため、第２ボンド点２２に超音波をあてながら加熱してワイヤ１１を引っ張ることにより、第２ボンド点２２とワイヤテール１１ａ先端部との接続部分でワイヤ１１を切断することができる。これにより、キャピラリ１０の先端から所定の長さのワイヤ１１が延在し、一定の大きさのボール１１ｂが得られる。キャピラリ１０の先端から延在するワイヤ１１の長さは適宜調整できるため、ボール１１ｂの大きさも適宜調整できる。
【００２１】
その後、ワイヤ１１の先端の側方に配置された放電電極３１を用いて、キャピラリ１０の先端から延在したワイヤ１１の先端部、すなわちワイヤテール１１ａの先端部に向けて放電を行い（図１（ｄ））、これによりキャピラリ１０の先端にボール１１ｂを形成する（図１（ｅ））。
【００２２】
ここで、上記に述べたキャピラリ１０の上昇工程および移動工程について、詳述する。
図１（ｂ）に示すように、第２ボンド点２２でのボンディング後、引き続きワイヤ１１を挿通した状態でキャピラリ１０を鉛直方向に上昇させ、キャピラリ１０の先端から所定の長さのワイヤ１１を延在させる。このときキャピラリ１０は、ワイヤ１１の基端部１２の直径以上の距離を上昇させることが好ましい。
続けて、キャピラリ１０を第１ボンド点２１に近づけるように水平移動させる。このときキャピラリ１０は、キャピラリ１０の位置を第１ボンド点２１に近づけるように、キャピラリ１０の先端部の孔径以下の距離を水平移動することが好ましい。また、キャピラリ１０の軸心を第１ボンド点２１に近づけてワイヤ１１の傾斜の方向と反対側へ反らすようにしてもよい。
このようにキャピラリ１０の位置を移動させることにより、ワイヤ１１の基端部１２から第１ボンド点２１側へ傾斜したワイヤ１１の傾斜を低減し、ワイヤ１１の湾曲が伸ばされる。すなわち、ワイヤ１１が元の形状にもどるように矯正される。いいかえると、ワイヤテール１１ａの先端部の向きがキャピラリ１０の軸方向に近づく。
【００２３】
また、図３は、本実施形態において、上述のキャピラリ１０による移動前と移動後のワイヤ１１およびワイヤテール１１ａを示す図である。図３に示すように、キャピラリ１０の移動によって、ワイヤ１１の基端部１２から第１ボンド点２１側へのワイヤ１１の傾斜は、低減される。いいかえると、ワイヤテール１１ａの先端の向きは、キャピラリ１０の軸方向を向くように修正される。ワイヤテール１１ａの先端の向きが、キャピラリ１０の軸方向に近づいたかどうかは、目視により確認することができる。
また、図３において、ｄ１はワイヤ１１の直径、ｄ２はワイヤ１１の直径方向においてワイヤテール１１ａの先端部とワイヤ１１の外周との最大の距離を示している。上記キャピラリ１０の移動によって、ｄ２はｄ１以下となる。いいかえると、キャピラリ１０の中心軸からワイヤテール１１ａの先端までの距離は、ワイヤ１１の半径以下となる。これにより、ボール１１ｂの偏芯およびボール１１ｂ寸法の変動が抑制される。
【００２４】
本実施形態の効果を説明する。
本実施形態のワイヤボンディング方法は、ワイヤ１１の切断前にキャピラリ１０を移動させることにより、ボンディングによって傾斜したワイヤ１１を修正する工程を含んでいる。かかるワイヤボンディング方法によれば、ワイヤ１１の傾斜が低減されるため、ボール１１ｂの偏芯およびボール１１ｂ寸法の変動が抑制され、第１ボンド点に接合されるボールの中心の第１ボンド点２１に対する相対位置が安定するためワイヤボンディングを高い位置精度で実現できる。
【００２５】
また、本実施形態のワイヤボンディング方法は、ワイヤ１１の傾斜を修正するためにキャピラリ１０を移動させる過程において、ワイヤ１１をクランパ３０で固定せず、ワイヤ１１とキャピラリ１０内壁の間に設けられたクリアランス範囲内でワイヤ１１が自由に移動できる為、第２ボンド点２２におけるワイヤ１１に与えるストレスが軽減され、ワイヤの傾斜修正前に第２ボンド点２２でワイヤ１１が破断してしまうという問題が低減できる。これにより、位置精度の高いワイヤボンディングがより少ない処理時間で実現できる。
【００２６】
さらにまた、本実施形態のワイヤボンディング方法は、矯正するためにキャピラリ１０の打点数を増加する必要がなく、また、ワイヤの傾斜修正のための特別な器具を必要としないため、処理時間の増加が抑えられる。また、処理時間の増加を短縮するために、ボールバンプを接続する場所をリード付近に設けた場合には、リード面積が増加し、近年の製品小型化の要求への対応が難しくなるという問題が生じることもない。
【００２７】
本実施形態のワイヤボンディング方法を用いて、ワイヤボンディングされた半導体装置を製造することができる。本実施形態のワイヤボンディング方法を用いる工程以外は、公知の方法を用いることができる。これにより、ワイヤボンディングを高い位置精度で実現されることにより、信頼性が向上した半導体装置が得られる。
【００２８】
本発明によるワイヤボンディング方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
上記実施形態においてキャピラリの移動工程は、キャピラリを鉛直方向に移動させた後キャピラリの位置を第１ボンド点に近づけるように水平移動したが、例えば、キャピラリの位置を第１ボンド点に近づけるように斜めに移動してもよい。
【００２９】
ワイヤに用いられる材料としては、特に限定されないが、例えば、銅、金などが挙げられる。特にワイヤに用いられる材料として銅を用いた場合には、ワイヤの第１ボンディング点側への傾斜による影響が大きいため、本発明によるワイヤボンディングの高い位置精度がより効果的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明によるワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【図２】本発明によるワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【図３】ワイヤおよびワイヤテールを示す図である。
【図４】従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【図５】従来のワイヤボンディング方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    キャピラリ
１１    ワイヤ
１１ａ  ワイヤテール
１１ｂ  ボール
１２    基端部
２１    第１ボンド点
２２    第２ボンド点
３０    クランパ
３１    放電電極
４０    基板
４１    半導体チップ
【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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