JPH10189647A - ワイヤボンディング用キャピラリとボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭い間隔のパッド間でワイヤボンディングす
るためのキャピラリとそれを用いたボンディング方法を
提供する。 【解決手段】 キャピラリ（１）はボディを有し、該ボ
ディは外側面と、ボディの中を通っていて該ボディの端
部で終わっている孔（２３）と、該孔と該外面との間に
あって両者により形成されている壁とを有する。壁はそ
の一端部において第一（２１）と第二（２２）の向かい
合っているセクタを有し、該セクタは第三と第四の向か
い合っているセクタ（３１）によって相互に離されてい
る。第一のセクタは他のセクタよりも厚く、第二のセク
タは第一のセクタと第三、第四のセクタとの中間の厚さ
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボンディング面にワ
イヤをボンディングするためのキャピラリとボンディン
グ方法に関するものであり、特に半導体装置に関連して
いる。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造の際、チップ上の２個
のボンドパッド間の結線、またはチップ上の１個のボン
ドパッドとリードフレームのような外部のボンディング
位置との間の結線は、糸巻きから供給されたワイヤの一
端において、１個のボンディングパッドの上にボールボ
ンドを作り、それからワイヤの他端においてスティッチ
ボンディングをなすのが、一般的である。ワイヤはステ
ィッチボンディング位置でそれまで供給されていた糸巻
きから切断される。このようなボンディングとワイヤの
切断は一般的にキャピラリを使って行われ、ボンディン
グされるワイヤがワイヤの糸巻きからキャピラリを通っ
て送り出される。その手順として、キャピラリから外に
延びているワイヤの一部からボールを形成し、そのボー
ルをボンドパッドにボンディングして、それからキャピ
ラリを第二のボンドパッドに移す。その際、キャピラリ
を第二のボンドパッドへ移動中に、ワイヤはキャピラリ
から送り出されている。それから、ワイヤが第二のパッ
ド、通常リードフィンガ、にスティッチボンドされて、
糸巻きから切断される用意がなされる。これらの作業を
行うのにキャピラリのノーズ（鼻）を使う。

【０００３】キャピラリがスティッチボンディングを行
うために、キャピラリはボンドパッドの上に置かれてい
るワイヤに力を加えなければならない。キャピラリが破
損することなくこの作業を行うためには、第一の条件と
して、スティッチボンディング工程中、キャピラリの壁
で力の加わる箇所はそこに加えられる力に耐えるのに十
分な厚さを持っていなければならない。このことは従来
技術によって実現されており、それによれば、ワイヤボ
ンディング用キャピラリは中央の孔、すなわち孔と、円
形の断面と、上述の目的を達成してそこに加わる力に耐
えるのに十分な外表面と中央孔間の壁の厚さとを備えて
いる。

【０００４】特に半導体技術の分野において、ワイヤボ
ンディング位置間の隙間の寸法がどんどん狭くなってい
く中で、キャピラリを使ってワイヤをワイヤボンディン
グ面にボンディングし、それから隣接するワイヤボンデ
ィング位置および隣のワイヤボンディング位置でボンデ
ィングされているワイヤと干渉せずに、キャピラリを新
しい場所に移動することに関して、問題が増えてきた。
寸法が小さくなるにつれて、キャピラリがあるボンディ
ング位置から第二のボンディング位置まで移動中に、キ
ャピラリが隣のボンドパッドまたは隣のボンドパッドか
ら伸びているワイヤと干渉する、すなわちぶつかるであ
ろう確率が増える。

【０００５】この問題に適応しかつまたは最小にするた
めに開発されたある従来技術によれば、ノーズ部の直径
を小さくしたキャピラリが使われている。この結果、キ
ャピラリの壁が薄くなったので、スティッチボンドが弱
くなった。従って、この技術は望ましくない。

【０００６】この問題に適応しかつまたは最小にするた
めに開発された別の従来技術によれば、ワイヤボンディ
ング用キャピラリが円形の断面を有し、キャピラリの向
かい合っている両側でキャピラリの壁の一部が一対除か
れていて、その部分にくぼみを作ってある。この種のキ
ャピラリはテキサスインスツルメント社によりＢｏｗＴ
Ｉ（登録商標）として供給されている。これは「８」の
字のような形をしたノーズまたはスティッチ面を有する
キャピラリを用いており、従来技術のようにワイヤを運
ぶための空洞の中心と、大きいが壁の薄いウェスト
（腰）部とを備えている。この形をしたキャピラリもま
た、「８」の字形のキャピラリの壁の厚い部分を使っ
て、一方のパッドにおいてキャピラリの中を通ったワイ
ヤからボールを作ってボンディングし、それから第二の
パッドにおいてそのワイヤをスティッチボンディングす
る機能を果たすことができる。「８」の頭部と底部はス
ティッチボンドディングするのに使わなければならな
い、なぜならばこれらの方がほかの部分より厚くて、ス
ティッチボンディング中にキャピラリに加えられる力に
よく耐えることができるからである。隣のボンディング
位置で同時に複数のボンディングをしようとするとき、
上述の形をしたキャピラリを用いると、隣接ボンディン
グはキャピラリを相互に９０度回転して行われるので、
一方のキャピラリの円形部分が隣のキャピラリのウェス
トにはまるが離れている。この技術を使えば、ボンド間
の間隙を必然的に減らすことができることは明らかであ
る。キャピラリから出ているワイヤの一端をボールボン
ディングした後、キャピラリはワイヤを中に持ったま
ま、隣のボンディング位置へと移動する。その間ワイヤ
はキャピラリの中を通る。それから今ボンディングした
ばかりのワイヤの他端は、スティッチボンディングする
ためにキャピラリの厚い部分を使って、隣の位置でステ
ィッチボンディングされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、しばし
ば更にもっと小さい寸法が導入され続けており、将来も
続くと考えられるので、あるボンディング位置から次の
ボンディング位置へと移動するキャピラリの移動方向
は、「８」の字形の円形部分のせいで障害となる可能性
が依然としてある。この障害はまた隣接するボンディン
グ位置から伸びているワイヤによっても引き起こされる
のであって、キャピラリが次のボンディング位置に移動
するとき、「８」の字形のキャピラリが隣のワイヤにぶ
つかるかもしれないのである。問題のボンドまたはワイ
ヤの一つでも損傷を避けるために、キャピラリは、今ボ
ンディングしたあるいはボンディングしつつある隣のボ
ンド、またはそこから伸びているワイヤと、接触しない
ことが必要である。これは隣接ボンドがきわめて近接し
ていることに起因してしばしば問題になる。

【０００８】この問題を最小にする一つの方法は、キャ
ピラリのスティッチ面の寸法を更に小さくすることであ
る。しかしながらこのやり方では、従来技術に関して前
述したように、スティッチボンドを形成するときにキャ
ピラリの破損と貧弱なスティッチボンド力という問題が
生ずる。従ってこの問題に対する別の解が必要なことは
明らかである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、１個の
ボール部分の寸法または従来技術の「８」の字形キャピ
ラリのウェストを変更せずに上述の問題が最小になる。

【００１０】要約すると、従来技術の「８」の字の例の
半分の形をしていて、またウェストの全部または大部分
を含み、円形部分の一部を除いた形のキャピラリを提供
することによって、このことが実現される。その結果得
られるキャピラリは外側面を有し、中に孔が通っている
ボディと、孔と外側面との間に壁が形成されていて、孔
はボディの端で終わっている。孔に垂直な断面に沿った
壁の厚さは、孔から広がっている壁の小セクタ（扇形部
分）よりずっと厚い。小セクタは約９０度になっている
が、この数値は厳密なものではない。最初にボールボン
ドが形成されるが、ボールボンディングしている間、ス
ティッチボンドを形成する部分が適所に位置決めされる
ので、それはスティッチボンドを形成すべき位置から離
れる方向に広がる。ボールボンドを形成してから、隣接
パッドから伸びているワイヤに触れずに、キャピラリを
持ち上げることができる。そのときキャピラリのどの部
分もワイヤの隣に位置しないであろうから、隣接パッド
は通常同じ方向に進む。

【００１１】したがって、キャピラリが次のボンディン
グ位置へ移動するとき、もしキャピラリのボール部分が
移動方向の後尾側にあれば、ボール部分がキャピラリの
移動方向に対して障害にならないことは明かである。

【００１２】

【発明の実施の形態】最初に図１を参照すると、ボール
ボンド３を形成する標準的な従来技術によるボンドキャ
ピラリ１と、そのごく近くに隣のボンド５とボンドされ
たワイヤ７とが示されている。図１からわかるように、
ボールボンドを形成するとき、キャピラリは隣接するワ
イヤとぶつかる。

【００１３】図２a と２ｂとを参照すると、図１の問題
に対して提案された従来技術の一つの解決法が示されて
おり、キャピラリのノーズ９の外径が小さくなってい
て、ボンドとワイヤ間が狭くてもよいようになってい
る。前述のように、この種のキャピラリはスティッチボ
ンディングするのに必要な力が加わると壊れやすいの
で、この問題に対する適切な解にはなってない。

【００１４】次に図３a から図３ｃを参照すると、前述
した従来技術のＢｏｗＴＩ（登録商標）キャピラリが示
されている。図からわかるように、ノーズの一部が１１
と１３の部分で除かれていて、図３ｂに示すように、キ
ャピラリはそのウェストの部分で隣りのボンドパッドと
ワイヤにぴったり合う。

【００１５】次に図４ａと図４ｂを参照すると、本発明
によるキャピラリが示されている。キャピラリの形が変
更されており、ノーズ２１が図３ｂに示すまま維持され
ていて、タブすなわちウェストの部分３１がそこから伸
びていて、キャピラリの孔２３がタブの部分で終わって
いる。図４ａと図４ｂからわかるように、ノーズ２２の
一部を図３ａから図３ｃの従来技術のキャピラリから除
くことによって、キャピラリの除かれた部分はもはやキ
ャピラリの移動経路における障害物となる可能性がなく
なっている。図４ａと図４ｂにはキャピラリのノーズ部
を含む作業端部だけが示されているのであって、キャピ
ラリの残りの部分の断面形状は任意のものが想定でき、
好ましくは円形であろうことを理解されたい。

【００１６】作業時、最初にキャピラリをボンドパッド
の上方の位置に移動する。ボンドパッドの上にボールボ
ンドが形成される。ボールは孔２３から伸びているワイ
ヤの端についている。ワイヤが孔２３から送り出され
て、ボールが形成され、ボンドパッドに付着させられ
る。それからキャピラリを持ち上げると、ボール部２２
はキャピラリの移動方向に沿ってボール部２１の前方に
位置し、キャピラリが第二のボンド位置に向かって移動
している間、キャピラリを導く。それからボール部２１
を使って、ワイヤを第二の位置でスティッチボンディン
グして、スティッチボンドを形成する。ボール部２１は
スティッチボンディング中に加えられる圧力に破損せず
に耐えるだけの十分な厚さを有しているとともに、最小
の寸法のキャピラリノーズ部を提供しているのである。

【００１７】以上、本発明を特定の好ましい実施例に関
して説明したが、当業者には多くの変更や修正が直ちに
明らかになるであろう。したがって、請求項はそうした
変更と修正をすべて含むべく、従来技術に鑑みてできる
だけ広く解釈すべきである。

【００１８】以上の説明に関して、更に以下の項を開示
する。 （１）（ａ）ボディであって、該ボディは外側面と、ボ
ディの中を通っていて該ボディの端部で終わっている孔
と、該孔と該外側面との間にあって両者により形成され
ている壁とを有することと、（ｂ）前記壁はその一端部
において第一と第二の向かい合っているセクタを有し、
該セクタは、第三と第四の向かい合っているセクタによ
って相互に離されており、該セクタのうち一方は他方の
セクタよりも厚いことと、を含む、ワイヤをボンディン
グ面にボンディングするためのキャピラリ。 （２）第１項記載の装置において、前記のセクタのうち
の前記一方と向かい合っている前記セクタは、前記セク
タのうち残りのセクタの他方よりも厚い、キャピラリ。 （３）第１項記載の装置において、前記ボディは前記孔
を含む平面の両側において対称である、キャピラリ。 （４）第２項記載の装置において、前記ボディは前記孔
を含む平面の両側において対称である、キャピラリ。 （５）第１項記載の装置において、前記セクタのうち前
記一方の外側は円形である、キャピラリ。 （６）第２項記載の装置において、前記セクタのうち前
記一方の外側は円形である、キャピラリ。 （７）第３項記載の装置において、前記セクタのうち前
記一方の外側は円形である、キャピラリ。 （８）第４項記載の装置において、前記セクタのうち前
記一方の外側は円形である、キャピラリ。

【００１９】（９）（ａ）ボディを含み、該ボディは外
側面と、該ボディの中を通っている孔と、該孔と該外側
面との間に形成されている壁とを有し、該孔は該ボディ
の端部まで該壁に囲まれていて、かつ該ボディの端部で
終わっていることと、（ｂ）該孔に垂直なキャピラリの
断面に沿った該壁の厚さは、前記壁の残りの方に関して
該孔から広がっている前記壁の小さいセクタに沿った壁
よりはるかに厚いことと、を含む、ワイヤをボンディン
グ面にボンディングするためのキャピラリ。 （１０）第９項記載の装置において、前記ボディは前記
孔を含む平面の両側において対称である、キャピラリ。 （１１）第９項記載の装置において、前記孔に垂直な断
面に沿った該壁の厚さは、前記ボディの前記端部におい
て前記小さいセクタに沿った壁よりも厚い、キャピラ
リ。 （１２）第１０項記載の装置において、前記孔に垂直な
断面に沿った該壁の厚さは、前記ボディの前記端部にお
いて前記小さいセクタに沿った壁よりも厚い、キャピラ
リ。 （１３）（ａ）ボディを含み、該ボディは外側面と、該
ボディの中を通っている孔と、該孔と該外面との間にあ
って両者により形成されている壁とを有し、該孔は該ボ
ディの端部で終わっていて、該壁はその一端部において
第一と第二の向かい合っているセクタを有し、該セクタ
は第三と第四の向かい合っているセクタによって相互に
離されており、該セクタのうち一方は他方のセクタより
も厚くなっているキャピラリを用意するステップと、
（ｂ）前記キャピラリを用いて第一のボンディング位置
に第一のボンドを形成するステップと、（ｃ）前記キャ
ピラリを第二のボンディング位置に移動するステップ
と、（ｄ）スティッチボンド中、前記キャピラリの厚い
壁の部分を前記キャピラリの移動経路の下流に位置する
ようにしながら、前記第二の位置にスティッチボンドを
形成するステップと、を含む、二個のボンディング位置
の間にワイヤをボンディングする方法。 （１４）第１３項記載の方法において、前記第一のボン
ドはボールボンドである、ワイヤボンディング方法。

【００２０】（１５）ボディを有し、該ボディは外側面
と、ボディの中を通っていて該ボディの端部９で終わっ
ている孔２３と、該孔と該外側面との間にあって両者に
より形成されている壁とを有するキャピラリ１を含む、
二個のボンディング位置間でワイヤをボンディングする
ためのキャピラリ。壁はその一端部において第一２１と
第二２２の向かい合っているセクタを有し、該セクタは
第三と第四の向かい合っているセクタ３１によって相互
に離されており、第一のセクタは他のセクタよりも厚
く、第二のセクタは第一のセクタと、第三、第四のセク
タとの中間の厚さを有している。キャピラリを用いて第
一のボンディング位置に第一のボンド、通常ボールボン
ド、を形成する。キャピラリを第二のボンディング位置
に移動して、第二の位置にスティッチボンドを形成す
る。スティッチボンディング中、前記キャピラリの厚い
壁の部分を前記キャピラリの移動経路の下流に配置す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による第一のワイヤボンドキャピラリ
の断面図。

【図２】従来技術による第二のワイヤボンドキャピラリ
の図であって、ａは断面図、ｂは斜視図である。

【図３】従来技術による第三のワイヤボンドキャピラリ
の図であって、ａは断面図、ｂはキャピラリが既にそこ
にボンディングされているワイヤのついたボンドパッド
の隣りにボンディングする様子を示す概略図であり、ｃ
は斜視図である。

【図４】本発明によるキャピラリの図であって、ａは既
にそこにボンディングされているワイヤのついたボンド
パッドの隣りに、キャピラリがボンディングする様子を
示す概略図であり、ｂは斜視図である。

【符号の説明】

１ キャピラリ ３ ボールボンド ５ ボンドパッド ７ ワイヤ ９ ノーズ １１、１３ ノーズの一部 ２１、２２ ノーズの一部 ２３ 孔 ３１ ウェスト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）ボディであって、該ボディは外側
   面と、前記ボディの中を通っていて前記ボディの端部で
   終わっている孔と、該孔と前記外側面との間にあって両
   者により形成されている壁とを有し、 （ｂ）前記壁はその一端部において第一と第二の向かい
   合っているセクタを有し、該セクタは、第三と第四の向
   かい合っているセクタによって相互に離されており、前
   記セクタのうち一方は他方のセクタよりも厚い、ワイヤ
   をボンディング面にボンディングするためのキャピラ
   リ。
2. 【請求項２】 （ａ）ボディであって、該ボディは外側
   面と、前記ボディの中を通っている孔と、該孔と前記外
   側面との間にあって両者により形成されている壁とを有
   し、前記孔は前記ボディの端部で終わっていて、前記壁
   はその一端部において第一と第二の向かい合っているセ
   クタを有し、該セクタは第三と第四の向かい合っている
   セクタによって相互に離されており、前記セクタのうち
   一方は他方のセクタよりも厚くなっているキャピラリを
   用意し、 （ｂ）前記キャピラリを用いて第一のボンディング位置
   に第一のボンドを形成し、 （ｃ）前記キャピラリを第二のボンディング位置に移動
   し、 （ｄ）スティッチボンド中、前記キャピラリの厚い壁の
   部分を前記キャピラリの移動経路の下流に位置するよう
   にしながら、前記第二の位置にスティッチボンドを形成
   する、二個のボンディング位置の間にワイヤをボンディ
   ングする方法。