JPH10308408A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤボンディングにより狭ピッチ配列部位
間のワイヤ接続が行え、多ピン・高集積化した半導体装
置が得られる半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 ワイヤガイド部９から所定長さ繰り出さ
れたリードワイヤ５を、ワイヤ移送部１２で保持し半完
成半導体装置２のワイヤ接続部位である電極パッド６と
リード７の接続端８の間の上方に移送し、位置認識部１
４ａでリードワイヤ５の接続部位５ａが電極パッド６に
対し所定の位置にあるか否かを認識し、ワイヤガイド部
９とは別に設けられたボンディング部１６のボンディン
グツール１５でボンディングするような構成を有するた
め、ボンディングツール１５の先端部をリードワイヤ５
の直径とほぼ同程度の細い所定先端径を有するものとす
ることができ、半完成半導体装置２の電極パッド６が狭
ピッチで配列されていても、ワイヤボンディングによる
リードワイヤ５の接続が行えることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパッケージ
に搭載された半導体チップの電極とパッケージのリード
との間をリードワイヤで接続するための半導体製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、半導体装置の高集積化等に
よる多ピン化にともないパッドの狭ピッチ化が進み、狭
ピッチの半導体チップの電極パッドとパッケージのリー
ドとをワイヤボンディングにより接続するには、半導体
チップにおける電極パッド配置等を千鳥足状にすること
が行われている。しかし、電極パッド等を千鳥足配置に
した場合には、通常の直径が３０μｍ程度のリードワイ
ヤを用いるもので、隣接するもの同士のピッチが７０μ
ｍ程度のものまでしか対応できず、さらに微細なピッチ
を要するものや千鳥足配置ができないものではワイヤボ
ンディングが行えなかった。

【０００３】すなわち、パッドピッチが狭ピッチになる
と、ワイヤボンディングを行うためのキャピラリやウェ
ッジが隣接パッドにボンディングされたリードワイヤと
接触し、そのリードワイヤを変形させてしまうことが生
じる。このため、そのままではボンディングすることが
できず、この不都合を回避するためにキャピラリの先端
径を、隣接するリードワイヤとの接触を免れるような小
さなものとする加工が行われるが、加工限界があってキ
ャピラリでは先端径が７０μｍ程度が限界となってい
た。

【０００４】一方、パッドの狭ピッチ化に対してはＴＡ
Ｂ（Ｔａｐｅ ＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）技
術等があるが、製造時の能率が低く、またコストが高く
なることからワイヤボンディングによる狭ピッチ化対応
が強く求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
ワイヤボンディングによって狭ピッチで配列された部位
間のワイヤ接続が行え、多ピン・高集積化した半導体装
置を得ることができる半導体製造装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、半導体チップを搭載して支持された半完成半導体装
置のワイヤ接続部位間上に所定長のリードワイヤを繰り
出すワイヤガイド部と、繰り出されたリードワイヤを保
持しワイヤ接続部位間上に移送するワイヤ移送部と、移
送されたリードワイヤの接続部位がワイヤ接続部位に対
し所定の位置にあるか否かを認識する位置認識部と、ワ
イヤ接続部位に対し所定の位置に位置したリードワイヤ
の接続部位をワイヤ接続部位にボンディングするための
ワイヤガイド部と別に設けられたボンディングツールを
有するボンディング部を備えていることを特徴とするも
のであり、さらに、ワイヤ移送部が、リードワイヤの減
圧吸引または磁気吸着による持上げ保持機構を備えてい
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【０００８】先ず、第１の実施形態を製造装置の概略構
成及び製造工程を示す図１乃至図５により説明する。図
１乃至図５は、本実施形態における製造工程の各工程を
説明するための図である。

【０００９】図１乃至図５において、１は製造装置で、
その図示しない支持部には半完成半導体装置２が支持さ
れるようになっている。半完成半導体装置２は、そのパ
ッケージ３の所定部位に半導体チップ４を搭載してお
り、半導体チップ４の上面には、例えば紙面に垂直な方
向に、アルミニウム製ワイヤのリードワイヤ５を接続す
るワイヤ接続部位である複数の電極パッド６が、所定の
狭ピッチで配列されている。そしてパッケージ３には半
導体チップ４の各電極パッド６に対応して、同じくリー
ドワイヤ５を接続するワイヤ接続部位であるリード７の
接続端８が対向配置されており、リード７は図示しない
がアウター側がパッケージ３の外部に延出するように設
けられている。

【００１０】製造装置１には、支持部に支持された半完
成半導体装置２の上方にリードワイヤ５を繰り出すワイ
ヤガイド部９が設けられている。このワイヤガイド部９
はリードワイヤ５を繰り出す際のガイドとなるワイヤ管
１０と、ボンディング後に切断され、図示しないワイヤ
供給部側に残されたリードワイヤ５を保持するクランプ
１１を備えている。

【００１１】さらに製造装置１には、リードワイヤ５を
所定の位置に移送するワイヤ移送部１２が設けられい
る。このワイヤ移送部１２は、リードワイヤ５を図示し
ない吸引源を減圧動作させることにより先端部分に吸着
保持するヘッド１３と、このヘッド１３の水平方向及び
垂直方向の三次元の移動を行わせるようにしてリードワ
イヤ５の持ち上げ移送を行う図示しない周知の駆動機構
を備えている。なお、ワイヤ移送部１２のヘッド１３は
吸引源を減圧動作でリードワイヤ５を保持するようにし
ているが、リードワイヤが金製ワイヤでなる場合には、
ヘッドに磁力が働くようにするか否かによってリードワ
イヤを保持するようにしたり、放すようにしたりさせて
もよい。

【００１２】また製造装置１には、支持部に支持された
半完成半導体装置２の電極パッド６及びリード７の接続
端８の直上に、それぞれ位置認識部１４ａ，１４ｂが配
置されている。この位置認識部１４ａ，１４ｂは、ワイ
ヤ移送部１２により移送されたリードワイヤ５の片端側
の接続部位５ａが電極パッド６の直上に位置しているか
否か、あるいはリードワイヤ５の他側の接続部位５ｂが
リード７の接続端８の直上に位置しているか否かの位置
認識を行う。

【００１３】さらに製造装置１には、略円錐形状で、例
えばリードワイヤ５の直径と略同寸法である所定先端径
の先端部を有するボンディングツール１５を備えたボン
ディング部１６が設けられている。ボンディングツール
１５は、電極パッド６及びリード７の接続端８の直上に
移動可能に設けられており、電極パッド６の直上に位置
しているリードワイヤ５の片端側の接続部位５ａを、そ
の対応する電極パッド６にボンディングし、同じくリー
ド７の接続端８の直上に位置しているリードワイヤ５の
他側の接続部位５ｂを、その対応するリード７の接続端
８にボンディングするように設けられている。

【００１４】そして、上記のように構成された製造装置
１でのリードワイヤ５の電極パッド６及びリード７の接
続端８へのボンディングは次のように行われる。

【００１５】すなわち、図１に示す第１の工程で、ワイ
ヤガイド部９のワイヤ管１０の先端から延出し、片端側
の接続部位５ａ近傍がワイヤ移送部１２のヘッド１３に
より吸着され保持されたリードワイヤ５が、支持部に支
持された半完成半導体装置２の上方に所定長だけ繰り出
される。そして、位置認識部１４ａからの接続部位５ａ
の電極パッド６の直上位置に対する位置ずれ信号を基
に、位置ずれ信号が零となるようヘッド１３を駆動機構
によって所定位置まで移動させ、リードワイヤ５の片端
側の接続部位５ａを電極パッド６の直上に位置させる。

【００１６】次に図２に示す第２の工程で、ボンディン
グ部１６のボンディングツール１５を、電極パッド６の
上方の位置認識部１４ａによる位置認識を行いながら電
極パッド６の直上に位置している接続部位５ａの直上に
移動させ、続いて接続部位５ａの電極パッド６に対する
位置ずれが無いよう監視しながら、ヘッド１３によるリ
ードワイヤ５の吸着を解除すると共にボンディングツー
ル１５を下降させて先端部でリードワイヤ５の接続部位
５ａを電極パッド６上にボンディングする。

【００１７】次に図３に示す第３の工程で、リード７の
接続端８の上方の位置認識部１４ｂによる位置認識を行
いながら、リードワイヤ５の他側の接続部位５ｂがリー
ド７の接続端８の直上に位置するようにし、片端側と同
様に位置認識部１４ｂによる位置認識を行いながらボン
ディングツール１５を接続部位５ｂの直上に移動させ
る。続いて接続部位５ｂの接続端８に対する位置ずれが
無いよう監視しながら、ボンディングツール１５を下降
させて先端部でリードワイヤ５の接続部位５ｂをリード
７の接続端８上にボンディングする。なお、接続部位５
ｂのボンディングを行う際には、ワイヤ管１０の先端か
ら当初繰り出された長さだけでは不足しているリードワ
イヤ５の不足分の長さが繰り出される。

【００１８】次に図４に示す第４の工程で、他側の接続
部位５ｂがリード７の接続端８にボンディングされたリ
ードワイヤ５は、ワイヤ管１０側の部分で切断され、ま
た切断によってワイヤ供給部側に残されたリードワイヤ
５は、ワイヤ供給部によって切断先端部分がワイヤ管１
０内に引き込まれないようクランプ１１によって保持さ
れる。

【００１９】次に図５に示す第５の工程で、クランプ１
１によって保持されたリードワイヤ５のワイヤ管１０か
ら延出する片端部分を、ワイヤ移送部１２のヘッド１３
に吸着させて保持する。そして、次に他の電極パッド６
とリード７の接続端８の間のリードワイヤ５での接続が
可能となるようワイヤガイド部９を移動させてから、再
び上記の第１の工程に戻り、他の電極パッド６とリード
７の接続端８のリードワイヤ５による接続を行う。

【００２０】以上のようにボンディングツール１５の先
端部分からリードワイヤ５を繰り出すのではなく、ワイ
ヤガイド部９からリードワイヤ５を繰り出し、ワイヤ移
送部１２で所定位置にリードワイヤ５の接続部位５ａが
位置するように移送し、ボンディングのみを行うボンデ
ィングツール１５でボンディングを行うために、ボンデ
ィングツール１５の先端部を、リードワイヤ５の直径と
ほぼ同程度の細い所定先端径を有するものとすることが
できる。その結果、半完成半導体装置２の狭ピッチで配
列された電極パッド６やリード７の接続端８への、ワイ
ヤボンディングによるリードワイヤ５の接続が行えるこ
とになり、多ピン・高集積化した半導体装置を得ること
ができる。

【００２１】次に、第２の実施形態を製造装置の概略構
成及び製造工程を示す図６乃至図９により説明する。図
６乃至図９は、本実施形態における製造工程の各工程を
説明するための図である。

【００２２】図６乃至図９において、２１は製造装置
で、その図示しない支持部には半完成半導体装置２が支
持されるようになっており、この支持部に支持された半
完成半導体装置２の上方にリードワイヤ２２を繰り出す
ワイヤガイド部２３が設けられている。ワイヤガイド部
２３は所定長さに切断されたリードワイヤ２２を繰り出
す際のガイドとなるワイヤ管１０と、所定長さのリード
ワイヤ２２が切り出された後図示しないワイヤ供給部側
に残されたリードワイヤを保持する図示しないクランプ
を備えている。さらに製造装置２１には、リードワイヤ
２２を所定の位置に移送するワイヤ移送部２４が設けら
れいる。このワイヤ移送部２４は、所定長さに切り出さ
れたリードワイヤ２２を図示しない吸引源を減圧動作さ
せることにより先端部分に吸着保持するヘッド１３と、
このヘッド１３の水平方向及び垂直方向の三次元の移動
を行わせるようにしてリードワイヤ２２の持ち上げ移送
を行う図示しない周知の駆動機構を備えている。

【００２３】また製造装置２１には、支持部に支持され
た半完成半導体装置２の電極パッド６及びリード７の接
続端８の直上に、それぞれ位置認識部１４ａ，１４ｂが
配置されている。この位置認識部１４ａ，１４ｂは、ワ
イヤ移送部２４により移送されたリードワイヤ２２の片
端側の接続部位２２ａが電極パッド６の直上に位置して
いるか否か、あるいはリードワイヤ２２の他側の接続部
位２２ｂがリード７の接続端８の直上に位置しているか
否かの位置認識を行う。

【００２４】さらに製造装置２１には、略円錐形状で、
例えばリードワイヤ２２の直径と略同寸法である所定先
端径の先端部を有するボンディングツール１５ａ，１５
ｂを、電極パッド６の直上及びリード７の接続端８の直
上にそれぞれ対応するように備えたボンディング部２５
が設けられている。そして電極パッド６の直上に位置し
ているリードワイヤ２２の片端側の接続部位２２ａを、
その対応する電極パッド６にボンディングし、同じくリ
ード７の接続端８の直上に位置しているリードワイヤ２
２の他側の接続部位２２ｂを、その対応するリード７の
接続端８にボンディングするようになっている。

【００２５】そして、上記のように構成された製造装置
２１でのリードワイヤ２２の電極パッド６及びリード７
の接続端８へのボンディングは次のように行われる。

【００２６】すなわち、図６に示す第１の工程で、ワイ
ヤガイド部２３のワイヤ管１０の先端から所定長さに切
断されたリードワイヤ２２は、支持部に支持された半完
成半導体装置２の上方に繰り出され、リードワイヤ２２
の略中央部分がワイヤ移送部２４のヘッド１３により吸
着され保持される。そしてリードワイヤ２２のワイヤ移
送部２４による移送が行われ、位置認識部１４ａからの
接続部位２２ａの電極パッド６の直上位置に対する位置
ずれ信号や、位置認識部１４ｂからの接続部位２２ｂの
リード７の接続端８の直上位置に対する位置ずれ信号を
基に、位置ずれ信号が零となるようヘッド１３を駆動機
構によって所定位置まで移動させ、リードワイヤ２２の
両端の接続部位２２ａ及び接続部位２２ｂを、電極パッ
ド６の直上及びリード７の接続端８の直上に位置させ
る。

【００２７】次に図７に示す第２の工程で、ワイヤ移送
部２４のヘッド１３によりリードワイヤ２２の略中央部
分を保持した状態で、電極パッド６の上方の位置認識部
１４ａによる位置認識を行い、接続部位２２ａの電極パ
ッド６に対する位置ずれが無いよう監視しながら、ボン
ディング部２５のボンディングツール１５ａを下降させ
て先端部でリードワイヤ２２の接続部位２２ａを電極パ
ッド６上にボンディングする。

【００２８】次に図８に示す第３の工程で、リード７の
接続端８の上方の位置認識部１４ｂによる位置認識を行
い、接続部位２２ｂのリード７の接続端８に対する位置
ずれが無いよう監視しながら、ボンディング部２５のボ
ンディングツール１５ｂを下降させて先端部でリードワ
イヤ２２の接続部位２２ｂを接続端８上にボンディング
する。

【００２９】次に図９に示す第４の工程で、両端の接続
部位２２ａ，２２ｂが電極パッド６及びリード７の接続
端８にボンディングされたリードワイヤ２２のワイヤ移
送部２４のヘッド１３によるリードワイヤ２２の吸着を
解除する。

【００３０】以上のように本実施形態においても、ボン
ディングツール１５ａ，１５ｂの先端部分からリードワ
イヤ２２を繰り出すのではなく、ワイヤガイド部２３か
らリードワイヤ２２を繰り出し、ワイヤ移送部２４で所
定位置にリードワイヤ２２の接続部位２２ａ，２２ｂが
位置するように移送し、ボンディングのみを行うボンデ
ィングツール１５ａ，１５ｂでボンディングを行うため
に、ボンディングツール１５ａ，１５ｂの先端部を、リ
ードワイヤ２２の直径とほぼ同程度の細い所定先端径を
有するものとすることができ、第１の実施形態と同様の
効果を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
が、ワイヤガイド部から所定長さ繰り出されたリードワ
イヤを、ワイヤ移送部で保持し半完成半導体装置のワイ
ヤ接続部位間上に移送し、位置認識部でリードワイヤの
接続部位がワイヤ接続部位に対し所定の位置にあるか否
かを認識し、ワイヤガイド部とは別に設けられたボンデ
ィング部のボンディングツールでボンディングを行うこ
とができる構成を有するので、ワイヤボンディングによ
って狭ピッチで配列された部位間のワイヤ接続を行うこ
とができて、多ピン・高集積化した半導体装置を得るこ
とができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における製造工程の第
１の工程を説明するための図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における製造工程の第
２の工程を説明するための図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における製造工程の第
３の工程を説明するための図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における製造工程の第
４の工程を説明するための図である。

【図５】本発明の第１の実施形態における製造工程の第
５の工程を説明するための図である。

【図６】本発明の第２の実施形態における製造工程の第
１の工程を説明するための図である。

【図７】本発明の第２の実施形態における製造工程の第
２の工程を説明するための図である。

【図８】本発明の第２の実施形態における製造工程の第
３の工程を説明するための図である。

【図９】本発明の第２の実施形態における製造工程の第
４の工程を説明するための図である。

【符号の説明】

２…半完成半導体装置 ４…半導体チップ ５，２２…リードワイヤ ５ａ，５ｂ，２２ａ，２２ｂ…接続部位 ６…電極パッド ８…接続端 ９，２３…ワイヤガイド部 １２，２４…ワイヤ移送部 １４ａ，１４ｂ…位置認識部 １５，１５ａ，１５ｂ…ボンディングツール １６，２５…ボンディング部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを搭載して支持された半完
   成半導体装置のワイヤ接続部位間上に所定長のリードワ
   イヤを繰り出すワイヤガイド部と、繰り出された前記リ
   ードワイヤを保持し前記ワイヤ接続部位間上に移送する
   ワイヤ移送部と、移送された前記リードワイヤの接続部
   位が前記ワイヤ接続部位に対し所定の位置にあるか否か
   を認識する位置認識部と、前記ワイヤ接続部位に対し所
   定の位置に位置した前記リードワイヤの接続部位を前記
   ワイヤ接続部位にボンディングするための前記ワイヤガ
   イド部と別に設けられたボンディングツールを有するボ
   ンディング部を備えていることを特徴とする半導体製造
   装置。
2. 【請求項２】 ワイヤ移送部が、リードワイヤの減圧吸
   引または磁気吸着による持上げ保持機構を備えているこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。