引線(xiàn)接合裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用毛細(xì)管進(jìn)行引線(xiàn)接合的裝置以及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]引線(xiàn)接合(wire bonding)裝置例如是用于通過(guò)細(xì)線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)(wire)使基板的引線(xiàn)(lead)與半導(dǎo)體晶片的焊墊(pad)之間連接。引線(xiàn)接合是以如下的方式進(jìn)行。亦即，使引線(xiàn)接合用的工具與導(dǎo)線(xiàn)一同朝著引線(xiàn)下降。一開(kāi)始以高速下降，接近引線(xiàn)后則轉(zhuǎn)換為低速。此低速下降稱(chēng)為第I查找(search) (1st查找)。接著，通過(guò)工具的前端將導(dǎo)線(xiàn)壓接至引線(xiàn)，并一面施加超聲波振動(dòng)一面使兩者接合，以完成第I接合(bond) (1st接合)。在第I接合后，將工具拉升以使導(dǎo)線(xiàn)延展(extend)，并一面形成適當(dāng)?shù)幕芈?loop) —面移動(dòng)至焊墊的上方。若來(lái)到焊墊的上方，則使工具下降。一開(kāi)始以高速下降，接近焊墊后則轉(zhuǎn)換為低速。此低速下降為第2查找(search) (2nd查找)。接著，通過(guò)工具的前端將導(dǎo)線(xiàn)壓接至焊墊，并一面施加超聲波振動(dòng)一面使兩者接合，以進(jìn)行第2接合(bond) (2nd接合)。在第2接合后，一面通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)夾鉗(clamper)停止導(dǎo)線(xiàn)的移動(dòng)一面拉升工具并在第2接合點(diǎn)的地方將導(dǎo)線(xiàn)切斷。重復(fù)上述步驟，以進(jìn)行基板的多個(gè)引線(xiàn)與半導(dǎo)體晶片的多個(gè)焊墊之間的連接。另外，在第I接合、第2接合時(shí)，亦可進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?。另外，亦可?duì)接合焊墊進(jìn)行第I接合，并對(duì)引線(xiàn)進(jìn)行第2接合。
[0003]如上所述，在引線(xiàn)接合中進(jìn)行第I接合與第2接合的兩個(gè)接合，但此第I接合或第2接合卻有不會(huì)正常進(jìn)行的情況。而且，會(huì)有因?yàn)榈贗接合不充分而在移至第2接合的形成回路的階段等發(fā)生導(dǎo)線(xiàn)從引線(xiàn)剝落的情況，而且，即使第I接合正常，在形成回路的過(guò)程中也會(huì)有導(dǎo)線(xiàn)斷開(kāi)的情況。若總結(jié)上述現(xiàn)象并稱(chēng)為未附著，則有必要在早期進(jìn)行未附著的檢測(cè)。在未附著的檢測(cè)中，在基板側(cè)與工具的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)之間施加電壓，或使電流流通，并進(jìn)行基板側(cè)與工具的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)之間的電阻成分、二極體(d1de)成分、電容(capacitance)成份正常與否的判斷(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。
[0004]此外，作為引線(xiàn)接合的方式，目前已知有球形接合法(ball bonding)與楔形接合法(wedge bonding)。
[0005]關(guān)于球形接合法，使用可通過(guò)高電壓火花等以形成自由空氣球(free airball，F(xiàn)AB)的金線(xiàn)等，并使用在前端具有對(duì)工具的長(zhǎng)邊方向軸的周邊呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形的倒角(chamfer)部的毛細(xì)管(capillary)作為工具。
[0006]關(guān)于楔形接合法，其不使用鋁線(xiàn)等以形成FAB，且并非使用毛細(xì)管作為接合用的工具，而是使用在前端具有導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)引元件(wire guide)與壓接面的楔形接合用的工具。在楔形接合中，在工具前端，傾斜地沿著導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)引元件將導(dǎo)線(xiàn)放出到壓接面?zhèn)?，并通過(guò)壓接面將導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面壓接至接合對(duì)象物以進(jìn)行接合。因此，在工具的前端，導(dǎo)線(xiàn)成為從壓接面來(lái)看呈現(xiàn)水平的型態(tài)，工具的前端對(duì)其長(zhǎng)邊方向軸的周邊并沒(méi)有呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
[0007]楔形接合用的工具的前端并沒(méi)有呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形，因此隨著焊墊、引線(xiàn)的配置，在不做任何更動(dòng)的狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)引元件的方向與導(dǎo)線(xiàn)的連接方向不一致的情形。因此，目前進(jìn)行了將保持工具的接合頭(bonding head)設(shè)為旋轉(zhuǎn)式(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)4)，或使保持接合對(duì)象物的接合平臺(tái)(bonding stage)旋轉(zhuǎn)。于此，目前提出了使用前端為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形的毛細(xì)管，并通過(guò)毛細(xì)管前端壓接導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面以進(jìn)行接合的方法(例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)5)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第3335043號(hào)公報(bào)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-306940號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利特開(kāi)昭58-9332號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本專(zhuān)利特開(kāi)昭55-7415號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)5:美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2005/0167473號(hào)說(shuō)明書(shū)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明欲解決的課題
[0016]通過(guò)使用前端為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)形的毛細(xì)管，無(wú)論導(dǎo)線(xiàn)的連接方向?yàn)楹?，皆可通過(guò)毛細(xì)管前端壓接導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面以進(jìn)行接合。在此情形，若在進(jìn)行于第2接合點(diǎn)的接合后，將導(dǎo)線(xiàn)沿著導(dǎo)線(xiàn)的連接方向切斷，則在接下來(lái)的引線(xiàn)接合的第I接合點(diǎn)中，被壓接的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面的延伸方向朝著之前的引線(xiàn)接合的導(dǎo)線(xiàn)的連接方向。于此若導(dǎo)線(xiàn)在朝向接下來(lái)的引線(xiàn)接合的第2接合點(diǎn)的連接方向延伸，則在第I接合點(diǎn)中，在被壓接的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面的延伸方向與導(dǎo)線(xiàn)的連接方向之間具有一角度。若在第I接合點(diǎn)中，導(dǎo)線(xiàn)在角度改變的狀態(tài)下延伸，則在此第I接合點(diǎn)的接合強(qiáng)度下降。在第I接合點(diǎn)中，較佳為被壓接的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面的延伸方向與導(dǎo)線(xiàn)的連接方向一致。
[0017]無(wú)論之前的引線(xiàn)接合的導(dǎo)線(xiàn)的連接方向?yàn)楹危墒乖诮酉聛?lái)的引線(xiàn)接合的第I接合點(diǎn)中，被壓接的導(dǎo)線(xiàn)側(cè)面的延伸方向與導(dǎo)線(xiàn)的連接方向一致的一個(gè)方法為，在于第2接合點(diǎn)的接合結(jié)束后，在垂直方向從第2接合點(diǎn)移動(dòng)毛細(xì)管，并切斷導(dǎo)線(xiàn)。若以上述的方式，則被切斷的導(dǎo)線(xiàn)的前端的延伸方向筆直沿著毛細(xì)管的軸方向，因此變得與導(dǎo)線(xiàn)的連接方向無(wú)關(guān)。于此，將筆直沿著毛細(xì)管的軸方向延伸的導(dǎo)線(xiàn)的前端以與接下來(lái)的引線(xiàn)接合的連接方向一致的方式彎曲即可。然而，若在垂直方向從第2接合點(diǎn)拉升導(dǎo)線(xiàn)并切斷，則在第2接合點(diǎn)會(huì)有導(dǎo)線(xiàn)從接合對(duì)象物翻轉(zhuǎn)朝上的情況，且視情形會(huì)發(fā)生剝離。如上所述，若在垂直方向從第2接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)，則第2接合點(diǎn)的接合強(qiáng)度下降。
[0018]本發(fā)明的目的在于提供可確保第I接合點(diǎn)的接合強(qiáng)度與第2接合點(diǎn)的接合強(qiáng)度的引線(xiàn)接合裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0019]解決課題采用的手段
[0020]本發(fā)明的引線(xiàn)接合裝置包括插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管、使導(dǎo)線(xiàn)相對(duì)于毛細(xì)管呈現(xiàn)挾持(clamp)狀態(tài)的夾鉗以及控制毛細(xì)管的移動(dòng)與夾鉗的動(dòng)作的控制部?？刂撇繛榭蓤?zhí)行包括以下各個(gè)處理的構(gòu)成:在引線(xiàn)接合的第I接合點(diǎn)使用插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管并通過(guò)楔形接合法使第I接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第I接合處理；在第I接合處理之后，使導(dǎo)線(xiàn)從第I接合點(diǎn)延展規(guī)定的回路長(zhǎng)，并在引線(xiàn)接合的第2接合點(diǎn)使第2接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第2接合處理；在第2接合處理之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管向垂直于毛細(xì)管的軸方向的水平面內(nèi)移動(dòng)，并從第2接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的切斷處理；使導(dǎo)線(xiàn)從第2接合點(diǎn)延展到規(guī)定的預(yù)接合(preliminary bond)點(diǎn)，并在預(yù)接合點(diǎn)進(jìn)行預(yù)接合的預(yù)接合處理；以及，在預(yù)接合處理之后，將從毛細(xì)管的前端凸出的導(dǎo)線(xiàn)整形成規(guī)定的彎曲形狀的整形處理。
[0021]本發(fā)明的引線(xiàn)接合裝置亦可適宜地進(jìn)一步包括用于將從毛細(xì)管的前端凸出的導(dǎo)線(xiàn)整形成規(guī)定的折疊(folding)形狀的折疊站(folding stat1n)。
[0022]而且，作為本發(fā)明的引線(xiàn)接合裝置，預(yù)接合處理亦可適宜地進(jìn)一步包括在預(yù)接合之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管在平行于毛細(xì)管的軸方向的方向移動(dòng)，并從預(yù)接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的切斷處理，在預(yù)接合處理的切斷處理之后，整形處理亦可適宜地為以下處理:將處于從前端凸出有導(dǎo)線(xiàn)的狀態(tài)的毛細(xì)管移動(dòng)到預(yù)先決定的折疊站的位置，將毛細(xì)管的前端壓接到折疊站的上表面，并將從毛細(xì)管的前端凸出的導(dǎo)線(xiàn)整形成規(guī)定的彎曲形狀。
[0023]而且，作為本發(fā)明的引線(xiàn)接合裝置，預(yù)接合處理亦可適宜地進(jìn)一步包括在預(yù)接合之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管在平行于毛細(xì)管的軸方向的方向移動(dòng)，并從預(yù)接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的切斷處理，在預(yù)接合處理的切斷處理之后，整形處理亦可適宜地為以下處理:使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管在垂直于毛細(xì)管的軸方向的水平方向僅移動(dòng)規(guī)定的距離，并從預(yù)接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)，藉此將從毛細(xì)管的前端凸出的導(dǎo)線(xiàn)整形成規(guī)定的彎曲形狀。
[0024]而且，作為本發(fā)明的引線(xiàn)接合裝置，在第I接合點(diǎn)以及第2接合點(diǎn)的引線(xiàn)接合亦可適宜地通過(guò)楔形接合法進(jìn)行。
[0025]而且本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下步驟:在引線(xiàn)接合的第I接合點(diǎn)使用插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管并通過(guò)楔形接合法使第I接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第I接合處理步驟；在第I接合處理之后，使導(dǎo)線(xiàn)從第I接合點(diǎn)延展規(guī)定的回路長(zhǎng)，并在引線(xiàn)接合的第2接合點(diǎn)使第2接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第2接合處理步驟；在第2接合處理之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管向垂直于毛細(xì)管的軸方向的水平面內(nèi)移動(dòng)，并從第2接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的切斷處理步驟；在切斷處理步驟之后，使導(dǎo)線(xiàn)從第2接合點(diǎn)延展到規(guī)定的預(yù)接合點(diǎn)，并在預(yù)接合點(diǎn)進(jìn)行預(yù)接合之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管在平行于毛細(xì)管的軸方向的方向移動(dòng)，并從預(yù)接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的預(yù)接合處理步驟；以及，在預(yù)接合處理步驟之后，將處于從前端凸出有導(dǎo)線(xiàn)的狀態(tài)的毛細(xì)管移動(dòng)到預(yù)先決定的折疊站的位置，將毛細(xì)管的前端壓接到折疊站的上表面，并將從毛細(xì)管的前端凸出的導(dǎo)線(xiàn)整形成規(guī)定的彎曲形狀的整形處理步驟。
[0026]而且本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括以下步驟:在引線(xiàn)接合的第I接合點(diǎn)使用插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管并通過(guò)楔形接合法使第I接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第I接合處理步驟；在第I接合處理步驟之后，使導(dǎo)線(xiàn)從第I接合點(diǎn)延展規(guī)定的回路長(zhǎng)，并在引線(xiàn)接合的第2接合點(diǎn)使第2接合對(duì)象物與導(dǎo)線(xiàn)之間接合的第2接合處理步驟；在第2接合處理步驟之后，使導(dǎo)線(xiàn)處于挾持狀態(tài)，并使插通有導(dǎo)線(xiàn)的毛細(xì)管向垂直于毛細(xì)管的軸方向的水平面內(nèi)移動(dòng)，并從第2接合點(diǎn)切斷導(dǎo)線(xiàn)的切斷處理步驟；在切斷處理步驟之后，使導(dǎo)線(xiàn)從