[发明专利]打线接合装置及接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及打线接合(wire bonding)装置及接合方法。

背景技术

对半导体芯片(chip)与基板的连接多使用打线接合装置。打线接合装置有如下两种类型，即球形(ball)打线接合装置与楔形(wedge)打线接合装置。球形打线接合装置为如下装置：将延伸至毛细管(capillary)的前端的导线利用电火花(spark)等形成为初始球(initial ball)，且将该初始球按压于半导体芯片的焊垫上，并且施加超声波振动而作为压接球接合于焊垫(pad)，其后将导线一面从毛细管抽出一面朝向基板的引线(lead)环接(looping)，将导线按压接合于基板的引线上，其后使毛细管上升而使导线尾端(tail)延伸至毛细管的前端之后将导线切断，将导线尾端通过电火花等形成为初始球并接合于下一焊垫，重复上述步骤而分别连接半导体芯片的多个焊垫与基板的多个引线。

此外，楔形打线接合装置为如下装置：使用具有导线导件(wire guide)与按压面的工具，不形成初始球而是在利用导线导件保持导线的方向的状态下通过按压面将导线的侧面按压于半导体芯片的焊垫上，并且施加超声波激励(ultrasonic excitation)而将导线接合于半导体芯片的焊垫，其后使工具上升而在基板的引线上环接，通过工具的按压面将导线侧面按压于引线的表面来接合，其后使工具朝向导线的连接方向倾斜上升而将导线切断，并且使导线尾端延伸至工具的按压面下。然后，使工具移动至下一焊垫上，将延伸至按压面下的导线尾端的侧面按压于半导体芯片的焊垫上而进行接合，重复上述步骤而分别连接半导体芯片的多个焊垫与基板的多个引线(例如，参照专利文献1)。

专利文献1记载的楔形接合装置中，在利用导线导件保持导线的方向的状态下通过按压面将导线的侧面按压于半导体芯片的焊垫上，因此导线必须始终在朝向导线的连接方向的方向延伸。然而，连结半导体芯片的焊垫与基板的引线的方向有多样变化，因此采用例如以下方法，即以使接合工具(tool)的导线导件的方向与导线的连接方向一致的方式，使接合头为旋转式(例如，参照专利文献2)，或者使保持半导体芯片或基板的接合载台旋转。

然而，使接合头或接合载台旋转会导致接合装置整体变为大型，而且有接合速度慢，无法实现高速接合的问题。因此，提出如下方法：使用毛细管，并且不形成初始球而是将导线接合于半导体的焊垫、基板的引线(例如，参照专利文献3)。专利文献3记载的楔形打线接合方法在接合于第2接合点之后，使毛细管暂时上升而使导线尾端延伸之后，使毛细管朝向沿下一导线的连接方向的方向水平移动，其后使毛细管下降至毛细管的前端轻微接触于与第2接合点接合的导线的程度的位置，最后使毛细管再次朝向沿下一导线的连接方向的方向水平移动而将导线尾端切断(参照专利文献3，段落0040至0049)。根据该方法，可预先将导线尾端朝向下一导线的连接方向而折弯至毛细管的前端，因此在进行下一接合时，通过利用毛细管的前端按压该导线的折弯部分，从而不使接合头旋转，且也不形成初始球便可对导线进行楔形打线接合。此外，专利文献3中记载有如下情况：最初进行接合时形成初始球并将球球形打线接合于基板的适当位置，在切断导线尾端时使导线的方向朝向沿下一导线的连接方向的方向而折弯导线之后进行楔形打线接合(参照专利文献3的段落0050)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭58-9332号公报

专利文献2：日本专利特开昭55-7415号公报

专利文献3：美国专利申请案公开2005-0167473号

发明内容

发明所要解决的问题

然而，专利文献3记载的现有技术的楔形打线接合方法，使用进行球形打线接合的毛细管来进行楔形打线接合，因此如专利文献3的图4A至图4E、图7A至图7D所示般，在毛细管的前端设置用以将初始球接合于焊垫等第1接合点的锥状的斜面部。因此，为将延伸至毛细管的前端的导线尾端以可进行楔形打线接合的方式向沿毛细管前端的面的方向折弯，而必须暂时使毛细管下降来将导线尾端按压于毛细管的前端。因此，专利文献3记载的楔形打线接合方法中，存在无法大幅提高接合速度的问题。

此外，专利文献3记载的现有技术的楔形打线接合方法中，如专利文献3的图3所示般，可应对邻接的导线的连接方向的变化角度小的情况，但例如在如导线的连接方向反转的情况般其方向大幅变化的情况下，存在如下问题：毛细管或者导线尾端挂住连接已完成接合的焊垫与引线的连接导线，而无法将导线尾端向下一导线的连接方向折弯。