JP3189792B2 - ワイヤーボンディング方法及びワイヤーボンディング設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産性を向上させ
たワイヤーボンディング方法及びこの方法に対応するこ
とのできるワイヤーボンディング設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のワイヤーボンディング工程におい
ては、作業者が直接ワイヤーボンディング位置の座標入
力をする工数を削減するため、ＣＡＤを用いて配線情報
を作成して、ワイヤーボンディング装置にこの情報を出
力するようになっている。まず、表１に示すように、Ｃ
ＡＤ１１上で半導体素子とリードフレーム等をワイヤー
でボンディングする際の配線情報を作成し、ワイヤーボ
ンディング装置１２に対し、これを出力する。ワイヤー
ボンディング装置１２では、表２に示すように、各ワイ
ヤーごとに直接データ入力を行うことにより装置パラメ
ータの設定を行う。

【０００３】

【表１】

【０００４】

【表２】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来技術
には、次のような問題点があった。第１の問題点は、各
ワイヤーごとに条件設定が必要な場合は、その設定に大
幅な時間がかかるということである。工数が増大するば
かりではなく、工程内に滞留する時間も長くなるため、
ＴＡＴ（turn around time）や生産数に大きな影響を及
ぼすことになる。更に配線が複雑なものになればなるほ
ど、これらの影響は顕著なものになる。従来、ワイヤー
ボンディング装置１２上で、装置パラメータを範囲設定
することにより変更することは可能であったが、これ
は、連続したワイヤーの中に境界を設定し、境界のワイ
ヤーにおいて装置パラメータを変更するというものであ
った。そのため、境界の数が膨大になった場合は使用に
耐え得るものではない。例えば、ワイヤーの種類が不連
続である場合は、各ワイヤーごとに範囲指定を行う必要
があり、これはワイヤーごとに設定を行うのと同じこと
となってしまう。

【０００６】第２の問題点は、データ入力間違い等の作
業ミスを防止することが難しいということにある。その
ため、ワイヤーボンディング工程における歩留まりの低
下が生じ、品質の維持が難しくなっている。その理由
は、各ワイヤーごとに、それぞれ装置パラメータを設定
する必要があるため、ワイヤーボンディングを行うワイ
ヤーの数が増え、複雑な配線になるほど作業ミスの発生
の可能性が高くなるためである。上記の点に鑑み本発明
は、ＴＡＴや生産数を向上させるとともに、作業ミスを
抑制し、歩留まりの向上や品質の維持を行うことのでき
るワイヤーボンディング方法及びワイヤーボンディング
設備を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるワイヤーボ
ンディング方法は、半導体素子とリードフレームをワイ
ヤーを用いてボンディングする際の配線情報を作成する
ＣＡＤ上において、あらかじめワイヤー毎に属性を設定
し、各ワイヤーの配線情報と共に各ワイヤーの属性に関
する情報をワイヤーボンディング装置に出力し、ワイヤ
ーボンディング装置側ではその属性に対応した条件設定
のみを行うことで、配線毎に属性に対応したワイヤーボ
ンディングを行うものである。

【０００８】すなわち、本発明に係るワイヤーボンディ
ング方法は、半導体素子の電極とリードとをワイヤーを
用いて電気的に接続するワイヤーボンディング方法にお
いて、ＣＡＤ上で各ワイヤーに対して配線情報とワイヤ
ーの性状を示す属性情報とを対応させた第１データ表を
作成し、前記属性情報に対して装置パラメータを別途対
応させた第２データ表を作成し、これら２つのデータ表
をワイヤーボンディング装置上で組み合わせて得られた
データ表を基にワイヤーボンディング装置を制御するこ
とを特徴とする。例えば前記ワイヤーの性状がワイヤー
の高さである場合、前記属性情報を得るための各ワイヤ
ーに対する属性付けを、リードフレーム側の前記ワイヤ
ーのボンディング位置を判別することで前記ＣＡＤ上で
行うことが好ましい。

【０００９】この第２データ表の作成は、外部入力装置
を用いて行うことが好ましい。また、ＣＡＤからワイヤ
ーボンディング装置への第１データ表の転送は、ネット
ワークまたは記録媒体を通じて行うことが好ましい。本
発明に係るワイヤーボンディング設備は、少なくともＣ
ＡＤとワイヤーボンディング装置を含み、上記のワイヤ
ーボンディング方法に好適に用いることができる。尚、
本明細書中において「属性」とは、ボンディングに用い
るワイヤーの高さ、形状等、ボンディングワイヤーの性
状を示すものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明について
詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態例のみに
限定されるものではない。図１は、第１の実施形態のワ
イヤーボンディング設備を示すブロック図であり、図中
実線の矢印は情報の流れ、破線の矢印は製品の流れを示
している。図１を参照すると、ＣＡＤ１は半導体素子上
の電極と金属製のリードフレームやＰＢＧＡ（Plastic
Ball Grid Array）等のプラスチック製の基板、セラミ
ックパッケージ、或いはＴＡＢ（Tape Automated Bondi
ng）テープ等の各リードをボンディングするワイヤーの
配線情報と、各ワイヤーに対する属性の情報を有してお
り、ボンディングされる各ワイヤーに対し属性を持つこ
とができるように設計されているワイヤーボンディング
装置２に対してそれら情報の出力を行う。次に、ワイヤ
ーボンディング装置２には、外部入力装置３により、各
属性に対するワイヤーボンディング装置２固有の装置パ
ラメータの入力が行われる。

【００１１】ＣＡＤ１とワイヤーボンディング装置２の
接続の方法には、ネットワークを通じオンライン化され
たものと、フロッピーディスク等の記録媒体によるもの
が考えられる。ネットワークによりＣＡＤ１の保有する
情報をワイヤーボンディング装置２に出力する方式であ
れば、更なる工数削減による省力化が期待できる。

【００１２】この外部入力装置３の形態としては、ネッ
トワークあるいはフロッピーディスク等の記録媒体を用
いて行うことが考えられるが、ワイヤーボンディング装
置２に手入力により属性に対する装置パラメータを直接
入力する方式も可能である。もちろん、各ワイヤーの属
性と属性に対する装置パラメータの入力はＣＡＤ１を用
いて同時に行うことも可能であるが、通常装置パラメー
タはワイヤーボンディング装置２の機種に依存し、機種
毎に異なるため、各種のワイヤーボンディング装置に柔
軟に対応するために、外部入力装置３を別途用意する。

【００１３】また、本実施例ではＣＡＤ１からの入力に
引き続き、外部入力装置３から属性と装置パラメータの
情報がワイヤーボンディング装置２に与えられている
が、あらかじめ外部入力装置３の情報がワイヤーボンデ
ィング装置２に与えられ、その後ＣＡＤ１からの情報を
出力するという形態でも差し支えない。具体的には、前
回使用した装置パラメータがワイヤーボンディング装置
２内に残存している場合で、同一装置パラメータを引き
続き使用する場合が考えられる。

【００１４】次に、ＣＡＤ１上で作成及び管理される情
報と、実際にワイヤーボンディングが行われる対象であ
る半導体装置との関係、そしてワイヤーボンディング装
置２で保有される情報と、外部入力装置３がワイヤーボ
ンディング装置２に与える情報について詳細に説明す
る。図２は半導体素子４とリードフレームとの間のワイ
ヤーの配線の具体例を示す上面図であり、表３はＣＡＤ
１で管理される情報、表４は外部入力装置３で扱われる
情報、表５はワイヤーボンディング装置２で扱われる情
報の詳細である。

【００１５】

【表３】

【００１６】

【表４】

【００１７】

【表５】

【００１８】図２に示すように、半導体素子４上の電極
５ａ〜５ｆと、リードフレームの各リード及びアイラン
ド７上のボンディング位置６ａ〜６ｆとがワイヤー８ａ
〜８ｆによりボンディングされる。このときワイヤー８
ａ〜８ｆがボンディングされる位置に関する情報は、半
導体素子４上の電極の位置５ａ〜５ｆとリードフレーム
上のボンディング位置６ａ〜６ｆを用いて、ＣＡＤ１上
で表３のように扱われる。各ワイヤーは、アイランド７
と接続するワイヤー８ｄ、長いリードと接続するワイヤ
ー８ａ、８ｃ、８ｆ、そして短いと接続するワイヤー８
ｂ、８ｅの３種類に分類され、それぞれの分類に対して
属性の設定がなされる。

【００１９】ここで、ＣＡＤ１で作成された情報はネッ
トワーク等を用いてワイヤーボンディング装置２に出力
され、ワイヤーボンディング装置２では各ワイヤーのボ
ンディング位置を表す配線情報、並びに各ワイヤーに対
する属性を保有する。その後、外部入力装置３により、
表４に示すような各属性毎に対応する装置パラメータの
情報がワイヤーボンディング装置２に与えられる。その
結果、ワイヤーボンディング装置２は、表３と表４を組
み合わせることで、表５に示される情報を有し、各ワイ
ヤーに対する属性と属性に対する装置パラメータを参照
することで、配線情報と各ワイヤー毎の属性に応じたボ
ンディングを行う。また、装置パラメータを修正すると
きは各ワイヤーに対してではなく、各属性に対する装置
パラメータの修正を行えばよく、その結果はその属性を
持つ全ワイヤーに反映される。

【００２０】次に、第１の実施の形態のワイヤーボンデ
ィング設備の動作について説明する。通常、ＱＦＰ（Qu
ad Flat Package）等においては、半導体素子上のアル
ミ等で形成される電極と、４２合金やＣｕ合金等からな
るリードフレームとの配線は、半導体素子内の回路と使
用されるリードフレームの形状の情報をもとに、ＣＡＤ
１上で作成される。ワイヤーのボンディング位置の情報
は任意の位置、例えば半導体素子の中心点を原点とし
て、原点からのＸ方向、Ｙ方向の距離で表され、一般的
にはμｍ単位で示される。すなわち１つのワイヤーのボ
ンディング位置は半導体素子上の電極のＸＹ座標とリー
ドフレーム側のボンディング位置を示すＸＹ座標により
２次元的に定められる。

【００２１】ボンディングを行うワイヤーには直径が３
０μｍ程度の金線が使用されるのが一般的である。図２
に示すように、電極５ｄとアイランド７上のワイヤーボ
ンディング位置６ｄ、電極５ａ、５ｃ、５ｆと長いリー
ド上のワイヤーボンディング位置６ａ、６ｃ、６ｆ、そ
して電極５ｂ、５ｅと短いリード上のワイヤーボンディ
ング位置６ｂ、６ｅをワイヤーボンディングする３種類
のワイヤー、すなわちワイヤー８ｄ、ワイヤー８ｂ、８
ｅ、そしてワイヤー８ａ、８ｃ、８ｆで示される長さの
異なる３種類の配線で構成されるときに、全てのワイヤ
ーが同一のワイヤーの高さでボンディングがなされた場
合、その後に実施される樹脂封入工程においてワイヤー
の長さに応じたワイヤーの変形が起きるため、隣接の長
さの違うワイヤー同士で接触による電気的な短絡が起こ
りやすくなる。

【００２２】なお、ワイヤーの長さについては、ＱＦＰ
の場合は一般的に電極−アイランド間が０．４〜２ｍｍ
程度、電極−長いリード間が３〜４ｍｍ程度、電極−短
いリード間が４．５〜８ｍｍ程度であることが多い。そ
のため、隣接ワイヤー間の短絡防止を目的として、それ
ぞれのワイヤーボンディング位置の違いにより長さの異
なるワイヤーの高さを変えてワイヤーボンディングを行
っている。

【００２３】図２の場合においては、ＣＡＤ１上でのワ
イヤーの高さに対する属性を３種類、つまり属性１を低
ワイヤー、属性２を中ワイヤー、属性３を高ワイヤーと
し、具体的にはワイヤー８ｄを属性１、ワイヤー８ａ、
８ｃ、８ｆを属性２、ワイヤー８ｂ、８ｅを属性３とい
うように分類する。この各ワイヤーに対する属性付け
は、リードフレーム側のワイヤーのボンディング位置を
判別することで容易にＣＡＤ１上で実現できる。各ワイ
ヤーのボンディング位置を示す配線情報、並びに各ワイ
ヤーの高さについての属性情報は、作成終了後、１つの
ファイル或いは複数のファイルとしてＣＡＤ１上で扱わ
れ、ワイヤーボンディング実施前にワイヤーボンディン
グ装置２にネットワークを通じて転送される。

【００２４】次に、各属性に対するワイヤーの高さにつ
いての具体的な数値の決定を行う。図３は、図２におけ
る電極５ｄとアイランド７上のワイヤーボンディング位
置６ｄ、電極５ａ、５ｃ、５ｆと長いリード上のワイヤ
ーボンディング位置６ａ、６ｃ、６ｆ、電極５ｂ、５ｅ
と短いリード上のワイヤーボンディング位置６ｂ、６ｅ
をワイヤーボンディングする際のワイヤーについての半
導体素子４表面からワイヤーの最高点までの理想的な高
さを示しており、それぞれ２００μｍ、２５０μｍ、４
５０μｍであることが経験的に分かっている。

【００２５】一方、ワイヤーボンディング装置２の装置
パラメータとしては、現在ではほとんどの機種において
ループ高さと呼ばれる装置パラメータが用意されてお
り、このループ高さに目的のワイヤーの高さの数値を設
定することで、その設定値に応じたワイヤーの高さでワ
イヤーボンディングを行うことができる。そこで、本実
施例では属性１を２００、属性２を２５０、属性３を４
５０とし、ＣＡＤ１上で表現される１〜３の属性とワイ
ヤーボンディング装置２での装置パラメータを対応させ
たものをファイルとして作成し、外部入力装置３として
フロッピーディスクを介してワイヤーボンディング装置
２に入力する。もちろん前述したように、ここで作成し
たファイルに含まれる情報は基本的に各属性と装置パラ
メータの対応関係を表した簡単なものであることから、
ファイルを用いずにワイヤーボンディング装置２に各属
性に対する装置パラメータを直接入力しても良い。

【００２６】以上前述した２つの手段により、ワイヤー
ボンディング装置２には配線情報、各ワイヤー毎の属
性、そして属性に対応した装置パラメータが入力され、
表６に示すような情報を保有することになる。その後、
ワイヤーボンディング装置２では各ワイヤーを属性に応
じたワイヤーの高さでワイヤーボンディングを行い、ボ
ンディング位置により２００μｍ、２５０μｍ、４５０
μｍの高さのワイヤーが形成される。

【００２７】

【表６】

【００２８】なお、本実施例では属性の設定をワイヤー
の高さのみについて行っているが、ワイヤーの形状やそ
の他の条件についても属性を設定することが可能であ
り、それらを組み合わせて使用することももちろん可能
である。また、半導体装置も本実施例で述べているＱＦ
Ｐに限ったものではなく、配線がより複雑であるＰＢＧ
Ａやセラミックスケースを用いた製品等を製造する際に
も各ワイヤーに対して属性を設定するという同様の手法
を用いることが可能である。

【００２９】第１の実施の形態のワイヤーボンディング
設備においては、以下のような効果を奏することができ
る。第１の効果は、条件最適化及び製品切替に要する時
間が短縮されるということである。そのため、生産にお
ける工数削減とＴＡＴ短縮が可能となる。その理由は、
ＣＡＤ１上でワイヤー毎にワイヤーのボンディング位置
とワイヤーの属性を自動的に設定し、ワイヤーボンディ
ング装置２では属性毎の条件設定のみ行えばよく、初期
の装置パラメータの設定やその修正を迅速に行うことが
できるためである。

【００３０】第２の効果は、装置パラメータ入力時にお
ける作業ミスを大幅に低減できるということである。そ
のため高い良品率と品質を維持することが可能となる。
その理由は、従来作業者が各ワイヤー毎に装置パラメー
タの設定を行っていたのに対し、本発明ではＣＡＤ１上
で既に各ワイヤーの属性が設定され、作業者は属性に対
する装置パラメータの設定のみをすればよく、設定すべ
きパラメータの数が大幅に削減されるためである。

【００３１】次に、第２の実施形態例について、図面を
参照して詳細に説明する。図４を参照すると、ＣＡＤ１
で作成される配線情報と各ワイヤー毎の属性の情報の出
力先として、また、外部入力装置３で作成される属性と
装置パラメータの対応を示す情報の出力先として、ワイ
ヤーボンディング装置Ａ９とワイヤーボンディング装置
Ｂ１０の２台が設けられている。これら２台のワイヤー
ボンディング装置は、ＣＡＤ１と外部入力装置３から出
力される同一の情報を保有する。

【００３２】このとき、例えば各ワイヤーの属性が１と
２の２種類であったとすると、ワイヤーボンディング装
置Ａ９において属性１のワイヤーのボンディングを行
い、ワイヤーボンディング装置Ｂ１０において属性２の
ワイヤーのボンディングを行うというように、１つの半
導体素子に対し、同一の情報を用いて複数回のワイヤー
ボンディングを行うことが可能となる。この実施形態例
においては、例えばワイヤーの線径あるいは材質、さら
にワイヤーボンディング装置で用いられるキャピラリー
の資材などをワイヤーボンディング装置Ａ９とワイヤー
ボンディング装置Ｂ１０とで変更してワイヤーボンディ
ングすることも可能である。この第２の実施形態例にお
いては、装置パラメータで示されるワイヤーボンディン
グ条件だけではなく、ワイヤーの種類などの資材を変え
るために複数のワイヤーボンディング装置を用いる際に
も、共通の情報を使用できるという新たな効果を有す
る。

【００３３】更に第３の実施形態例として、図１におい
てＣＡＤ１で作成される１つないしは複数のファイル内
に複数の製品の情報を統合しておき、製品毎に属性に対
応させておくことで、ワイヤーボンディングを行う際に
ワイヤーボンディングを行うワイヤーを属性を利用して
指定するだけで、同一の情報を使用して複数の製品のワ
イヤーボンディングを行うことが可能となる。この第３
の実施形態例においては、半導体素子とリードフレーム
の種類が同一である時に、半導体素子上やリードフレー
ム上のワイヤーボンディング装置２が用いる認識点の再
設定無しにワイヤーボンディングが可能になるため、品
種切替にかかる工数が更に削減されるという効果、さら
に製品毎の情報を１つにまとめることで、情報管理の簡
素化を図れるという効果を有する。なお、本発明の技術
範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発
明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加える
ことが可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明のワイ
ヤーボンディング方法を用いることで、条件最適化及び
製品切替に要する時間を短縮することができる。そのた
め、生産における工数削減とＴＡＴ短縮が可能となる。
また、装置パラメータ入力時における作業ミスを大幅に
低減することができる。そのため高い良品率と品質を維
持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施形態のワイヤーボンディング設備
を示すブロック図である。

【図２】 半導体素子４とリードフレームとの間のワイ
ヤーの配線の具体例を示す上面図である。

【図３】 図２における電極とワイヤーボンディング位
置の距離の差による半導体素子４表面からワイヤーの最
高点までの理想的な高さの違いを示す概略図である。

【図４】 第２の実施形態のワイヤーボンディング設備
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ＣＡＤ ２ ボンディング装置 ３ 外部入力装置 ４ 半導体素子 ５ 電極 ６ ワイヤーボンディング位置 ７ アイランド ８ ワイヤー ９ ボンディング装置Ａ １０ ボンディング装置Ｂ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子の電極とリードとをワイヤー
   を用いて電気的に接続するワイヤーボンディング方法に
   おいて、 ＣＡＤ上で各ワイヤーに対して配線情報とワイヤーの性
   状を示す属性情報とを対応させた第１データ表を作成
   し、前記属性情報に対して装置パラメータを別途対応さ
   せた第２データ表を作成し、これら２つのデータ表をワ
   イヤーボンディング装置上で組み合わせて得られたデー
   タ表を基にワイヤーボンディング装置を制御することを
   特徴とするワイヤーボンディング方法。
2. 【請求項２】 前記ワイヤーの性状がワイヤーの高さで
   あることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーボンデ
   ィング方法。
3. 【請求項３】 前記属性情報を得るための各ワイヤーに
   対する属性付けを、リードフレーム側の前記ワイヤーの
   ボンディング位置を判別することで前記ＣＡＤ上で行う
   ことを特徴とする請求項２記載のワイヤーボンディング
   方法。
4. 【請求項４】 前記第２データ表の作成を、外部入力装
   置を用いて行うことを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれか一項に記載のワイヤーボンディング方法。
5. 【請求項５】 前記ＣＡＤから前記ワイヤーボンディン
   グ装置への第１データ表の転送を、ネットワークまたは
   記録媒体を通じて行うことを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれか一項に記載のワイヤーボンディング方法。
6. 【請求項６】 少なくともＣＡＤとワイヤーボンディン
   グ装置を含み、請求項１ないし５のいずれか一項に記載
   のワイヤーボンディング方法に用いることを特徴とする
   ワイヤーボンディング設備。