絶縁されたワイヤのワイヤボンディング
絶縁された、又は被覆されたワイヤを用いて、第一デバイスのボンドパッドと第二デバイスのボンドパッドとを接続する電気接続構造。電気接続構造は第一ワイヤボンドを有し、同ワイヤボンドは、絶縁されたボンドワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対して固定する。第二ワイヤボンドは、絶縁ボンドワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対して固定する。第二ワイヤボンド上に、同ワイヤボンドから偏位されたバンプが形成される。偏位バンプは第二ボンドを強化して、ワイヤの剥離強度を増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤ及びワイヤボンディングに関し、より詳細には、絶縁されたワイヤをワイヤボンディングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）のダイは、シリコンウエハ等の半導体ウエハ上に形成された小デバイスである。一般に、ダイはウエハから切り出されて、基板、即ちベースキャリアに対して取り付けられて相互接続が再配置される。ダイ上のボンドパッドは、ワイヤボンディングによってキャリア上のリードに対して電気的に接続される。集積回路の高密度化が継続的に所望されているが、それに応じてＩＣの寸法、又は接地面積は拡大されていない。また、ＩＣに対する入力及び出力を増大することも所望されており、その結果、チップとそのパッケージとの間にて接続の密度が高くなり、微細ピッチ及び超微細ピッチのワイヤボンディングが必要となる。ボンドパッド間の間隙が、より多数のボンドパッドを収容するように縮小するにつれ、ボンドワイヤの直径も縮小している。例えば、６３μｍピッチのアプリケーションでは２５μｍの直径を有するワイヤが用いられ、５２μｍピッチ及び４４μｍピッチのアプリケーションでは２０．３μｍの直径を有するワイヤが用いられている。目下、３７μｍピッチのアプリケーションで１７μｍの直径を有するワイヤを用いることが開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ワイヤの直径が縮小すると、取り扱いとワイヤボンディングとが困難となる。より小さい直径のワイヤを用いた部品は、成形段階においてワイヤスイープのリジェクトが上昇する傾向にあり、これはワイヤ短絡の要因となり得る。このようなワイヤスイープ及び短絡は、絶縁された、又は被覆されたワイヤの使用により低減し得る。しかしながら、被覆ワイヤを使用した場合、特に第二ボンドにおいて良好な接合品質を獲得することが困難である。即ち、ワイヤボンダはデバイスのボンドパッドに第一ボンドを形成し、キャリアのボンドパッドに第二ボンドを形成する。絶縁ワイヤでは、通常、第二ボンド上の非接着が問題となる。
【０００４】
本発明は、標準的な超音波ワイヤボンダを使用して第二ボンドの接合品質を改良し、ワイヤボンディング用途における絶縁ワイヤの使用を向上させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した概略、及び以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と関連して読むと理解が深まるであろう。本発明を説明する目的により、図面には目下好ましい実施形態が図示されている。しかしながら、本発明は、図示する正確な構成及び手段に限定されないことを理解するべきである。
【０００６】
添付の図面と関連させた以下の詳細な説明は、本発明の目下好ましい実施形態を説明することを意図するもので、本発明が実施される唯一の形態を表すものではない。本発明の趣旨及び範囲内に包含されることが意図される異なる実施形態によって、同一又は等価の機能が達成されることを理解されたい。
【０００７】
図面中、説明を容易にするために特定の特徴部分が拡大されている。図面、及び図面中の要素は、必ずしも正しい比を有さない。しかしながら、当業者はその詳細を容易に理解するであろう。図面全体を通して、同様の要素を示すために同様の数字が使用される。
【０００８】
本発明は、第一デバイスのボンドパッドと、第二デバイスのボンドパッドとを接続する電気接続構造に関する。この電気接続構造は、絶縁されたボンドワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対して固定する第一ワイヤボンドを有する。第二ワイヤボンドは、絶縁ボンドワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対して固定する。第二ワイヤボンド上に形成されるバンプは、第二ワイヤボンドの剥離強度を増大させる。バンプは、好ましくはバンプの直径の約１／２の距離だけ第二ワイヤボンドの中心部から偏位されている。好ましい実施形態において、バンプは金から形成されている。
【０００９】
本発明は、第一デバイスを第二デバイスに対して電気的に接続する方法も提供する。本方法は、第一ボンドを形成する工程と、第二ボンドを形成する工程と、第二ボンド上にバンプを形成する工程とを含む。第一ボンドは、絶縁されたワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングすることによって形成される。第一ボンドはボンドワイヤと第一デバイスとを電気的に接続する。第二ボンドは、絶縁ワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングすることによって形成される。第二ボンドは第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続する。第二ボンド上に形成されるバンプは、第二ボンドの中心部から偏位されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、本発明による電気接続構造の拡大側面図が示されている。電気接続構造は第一デバイスのボンドパッド１０と、第二デバイスのボンドパッド１２とを接続することによって、第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続している。第一デバイスはシリコン基板上に形成された集積回路等の半導体デバイスであり得る。第二デバイスも、積み重ねダイ構成の底部又は低部ダイ等の半導体デバイスであり得る。しかしながら、好ましい実施形態では、第二デバイスはキャリアであり、第二デバイスのボンドパッド１２はキャリアのリードである。第一デバイス及び第二デバイスと、それらのボンドパッドとは公知であり、その詳細な説明は本発明の完全な理解に必ずしも必要ではない。
【００１１】
電気接続構造は、絶縁されたボンドワイヤ１４を有し、同ワイヤ１４は、ワイヤ１４の第一の部分、即ち終端部を第一デバイスのボンドパッド１０に対して固定する第一ワイヤボンド１６を有する。第二ワイヤボンド１８は、絶縁ボンドワイヤ１４の第二の部分を第二デバイスのボンドパッド１２に対して固定する。目下好ましい実施形態では、第一ワイヤボンド１６はボールボンドで、第二ワイヤボンド１８はスティッチボンドである。
【００１２】
用語「ワイヤボンディング」は一般に、ワイヤを介してチップと基板とを相互接続することを意味する。ワイヤをパッドに対して接合する最も使用頻度の高い方法は、熱音波、又は超音波ボンディングのいずれかである。超音波ワイヤボンディングは、振動と力とを組み合わせて、ワイヤとボンドパッド間の界面を摩擦して局所温度を上昇させることによって、境界を横切る分子の分散を促進する。熱音波ボンディングは、振動に加えて熱を使用し、この熱は材料の移動を更に促進する。ボールボンディングでは、キャピラリがワイヤを保持する。ワイヤの一端上に形成されたボールが、キャピラリ面に対して加圧される。ボールは水素炎又は火花により形成され得る。キャピラリがボールをボンドパッドに対して押圧する。その後、ボールを第一パッドに対して保持する一方で超音波振動が適用されて、ボールがダイに対して接合される。これは第一ボンドと称される。一旦、ボールがダイに対して接合されると、尚ワイヤを保持しているキャピラリが、第一ボンドパッドが電気接続されるべき第二ボンドパッド上へ移動される。スティッチボンドを形成する際には、ワイヤを第二パッドに対して加圧して、楔（ウエッジ）形状のボンドを形成する。ワイヤが第二パッドに対して接合される迄、再度、超音波エネルギーが適用される。その後、キャピラリがボンドから上昇されて、ワイヤが破断される。このスティッチボンドは、第二ボンドと称される。スティッチボンディングとボールボンディングとの双方は、当業
者に公知である。
【００１３】
スティッチボンディングは公知であるが、絶縁ワイヤを用いた場合、良質な第二ワイヤボンドを獲得することは困難である。多くの場合、脆弱な第二ボンドは、ワイヤと接合リードとの間にワイヤの絶縁体が残留して良好な接合が阻止されることが原因である。即ち、第二ボンドの端部領域においてワイヤとリード間に小さい接触領域のみが存在する。ワイヤの反対側では、ウエッジ形成中に、絶縁体のより大きい部分が除去される。脆弱な接合は、ワイヤ剥離試験により証明されている。ワイヤ剥離試験では、第二ボンドに隣接したワイヤの下部にフックが配置され、上昇力が適用されて第二ボンドの強度が試験される。絶縁された微細ワイヤと超微細ワイヤは、通常、非常に低いワイヤ剥離強度を有する。ワイヤの低い剥離強度の問題を克服するために、第二ワイヤボンド１８上にバンプ２０が形成される。
【００１４】
図２を参照すると、第二ワイヤボンド１８の拡大図が示されている。図示するように、バンプ２０は第二ワイヤボンド１８から偏位されている。本発明の目下好ましい実施形態では、バンプ２０は、同バンプ２０の直径「ｄ」の約１／２の距離だけ偏位されている。バンプ２０の直径は同バンプ２０が形成されるワイヤ１４の直径に大きく依存する。バンプ２０は、２５μｍの直径を有するワイヤでは、約４０〜５０μｍの直径を有し得る。例えば、２５μｍ（１ミル）のワイヤでは、バンプ２０は約４５〜５５μｍの間で調節され得る。良好な接合を得るためには、バンプ２０はワイヤ１４の導電性材料と同一の材料から形成されることが好ましい。例えば、ワイヤ１４が金の導電性コアを有する場合、バンプ２０は金から形成されることが好ましい。本発明の一実施形態では、２０μｍの被覆された金ワイヤが、７６×７６μｍのパッドに対してワイヤボンドされた。パッド上に形成されたバンプは、約３５μｍの直径を有した。
【００１５】
バンプ２０は、第一ワイヤボンド１６を形成したのと同様の方法で、即ち水素炎又は高圧電気火花等によって、第二デバイスのボンドパッド１２上に形成、又は配置され得る。より詳細には、ワイヤボンダ内でワイヤ１４の一端上にボールが形成される。形成されたボールは、ワイヤボンダのキャピラリ面に対して加圧される。キャピラリはボールを第二ワイヤボンド１８に対して押圧する。その後、ボールをパッド１２に対して保持する一方で超音波振動が適用されて、ボールが第二ボンド１８上と、パッド１２に対して接合される。一旦、ボールがパッド１２に対して接合されると、接合されたボール上のワイヤは、キャピラリが上昇されている間に、キャピラリ上のワイヤを締め付けることによって切断される。最も脆弱な地点であるボール上のワイヤ領域は、バンプ２０のみを残して除去される。バンプ２０は、目下入手可能なＫｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｆａ ８０６０ Ｗｉｒｅｂｏｎｄｅｒ等のワイヤボンダを使用して形成され得る。キャピラリの変更は必要としない。
【００１６】
図３は、図１のボンドワイヤ１４の拡大断面図である。一般に、ボンドワイヤを形成する際に最も頻繁に使用されている元素は、金及びアルミニウムである。金及びアルミニウムの双方は頑丈で、かつ延性を有し、殆どの環境下で類似した耐性を有する。金製ワイヤは時折、安定化のためにベリリウム、カルシウム等のドーパントでドープされる。小径アルミニウム製ワイヤは、シリコンでドープされる場合が多いが、時折マグネシウムでドープされて、破壊荷重と伸長パラメータとが向上される。金及びアルミニウムに加えて、銅、パラジウム合金、白金又は銀製のボンドワイヤが公知である。本発明のボンドワイヤ１４は、電気絶縁材料２４で被覆された導電性コア２２を有し、微細ピッチ及び超微細ピッチのワイヤボンディングに適切である。ボンドワイヤ１４は、約５５μｍ未満の直径を有し、直径は３０μｍ未満であってもよい。コア２２は金又は銅からなり、かつ絶縁材料２４は約０．５〜２．０μｍの厚さを有し、フリーエアボール形成中に熱分解され得る有機絶縁被膜であることが好ましい。更に、ワイヤ１４は約１８０〜２６０℃のＴｇを有する
ことが好ましい。Ｔｇは、ガラス遷移温度としても知られる軟化温度を意味する。
【００１７】
図４を参照すると、異なるワイヤ及びワイヤボンドの剥離強度のグラフが示されている。点４０は、標準的なウエッジボンドを使用した２０μｍの直径を有する標準的なワイヤ（未被覆）の剥離強度が、約７ｇｍｓであることを示している。点４２は、本発明によるウエッジボンドとバンプ２０とを使用した２０μｍの直径を有する標準的なワイヤ（未被覆）の剥離強度が、約６．５ｇｍｓであることを示す。これはバンプを有さないボンドと比較すると、０．５ｇｍｓ低い。点４４は、標準的なウエッジボンドを使用した２３μｍの直径を有する被覆ワイヤの剥離強度を示している。剥離強度は約２ｇｍｓに過ぎず、極めて低い。これと対照的に、点４６は、本発明によるウエッジボンドとバンプ２０とを使用した２３μｍの直径を有する被覆ワイヤの剥離強度を示している。被覆ワイヤとバンプ２０を有するボンドとは約５．１ｇｍｓの剥離強度を有し、これはバンプを有さないボンドを相当超越する。しかしながら、ワイヤボンドがバンプを有する場合、未被覆ワイヤの剥離強度が低下した事実は、幾分驚くべきことである。
【００１８】
本発明は、以下の利点を提供する。（ａ）標準的なワイヤボンディング装置で絶縁ワイヤを使用する場合、リード上の第二ボンドにおける非接着（Non-Stick on Lead）による
部品のリジェクトがほぼ排除される、（ｂ）第二ボンドにおける絶縁ワイヤの接合性が向上され、ワイヤプル／ワイヤ剥離強度が増大する、（ｃ）ワイヤボンディングの新しい、又は変更された器具を必要とせず、第二ボンド操作の実行に先立ってワイヤ上の絶縁体を除去する際に必要な更なる機能向上を必要としない、（ｄ）成形時のワイヤの短絡とリジェクトとが低減されている、（ｅ）非常に微細な充填材を有する高価な成形コンパウンドを必要としない、（ｆ）微細な被覆ワイヤの使用は、クロスボンディングを可能にする、（ｇ）パッド／ダイの設計基準は、周辺パッドのみに限定される必要がない。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態の説明は、解説を目的とするもので、網羅的なものではなく、また本発明を開示された形態に限定することを意図するものでもない。当業者は本発明の幅広い概念から逸脱せずに、上述した実施形態を変更することが可能であることを理解されよう。本発明は、ＢＧＡ，ＱＦＮ，ＱＦＰ，ＰＬＣＣ，ＣＵＥＢＧＡ，ＴＢＧＡ，及びＴＳＯＰを含むワイヤボンドされたパッケージの全種類に適用可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の趣旨及び範囲内の変更を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による電気接続構造の拡大側面図。
【図２】図１に示した第二ワイヤボンドの拡大側面図。
【図３】図１に示したボンドワイヤの拡大断面図。
【図４】様々なワイヤ及びワイヤボンドを使用した第二ボンドの剥離強度を示すグラフ。
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤ及びワイヤボンディングに関し、より詳細には、絶縁されたワイヤをワイヤボンディングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）のダイは、シリコンウエハ等の半導体ウエハ上に形成された小デバイスである。一般に、ダイはウエハから切り出されて、基板、即ちベースキャリアに対して取り付けられて相互接続が再配置される。ダイ上のボンドパッドは、ワイヤボンディングによってキャリア上のリードに対して電気的に接続される。集積回路の高密度化が継続的に所望されているが、それに応じてＩＣの寸法、又は接地面積は拡大されていない。また、ＩＣに対する入力及び出力を増大することも所望されており、その結果、チップとそのパッケージとの間にて接続の密度が高くなり、微細ピッチ及び超微細ピッチのワイヤボンディングが必要となる。ボンドパッド間の間隙が、より多数のボンドパッドを収容するように縮小するにつれ、ボンドワイヤの直径も縮小している。例えば、６３μｍピッチのアプリケーションでは２５μｍの直径を有するワイヤが用いられ、５２μｍピッチ及び４４μｍピッチのアプリケーションでは２０．３μｍの直径を有するワイヤが用いられている。目下、３７μｍピッチのアプリケーションで１７μｍの直径を有するワイヤを用いることが開発されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ワイヤの直径が縮小すると、取り扱いとワイヤボンディングとが困難となる。より小さい直径のワイヤを用いた部品は、成形段階においてワイヤスイープのリジェクトが上昇する傾向にあり、これはワイヤ短絡の要因となり得る。このようなワイヤスイープ及び短絡は、絶縁された、又は被覆されたワイヤの使用により低減し得る。しかしながら、被覆ワイヤを使用した場合、特に第二ボンドにおいて良好な接合品質を獲得することが困難である。即ち、ワイヤボンダはデバイスのボンドパッドに第一ボンドを形成し、キャリアのボンドパッドに第二ボンドを形成する。絶縁ワイヤでは、通常、第二ボンド上の非接着が問題となる。
【０００４】
本発明は、標準的な超音波ワイヤボンダを使用して第二ボンドの接合品質を改良し、ワイヤボンディング用途における絶縁ワイヤの使用を向上させる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した概略、及び以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明は、添付の図面と関連して読むと理解が深まるであろう。本発明を説明する目的により、図面には目下好ましい実施形態が図示されている。しかしながら、本発明は、図示する正確な構成及び手段に限定されないことを理解するべきである。
【０００６】
添付の図面と関連させた以下の詳細な説明は、本発明の目下好ましい実施形態を説明することを意図するもので、本発明が実施される唯一の形態を表すものではない。本発明の趣旨及び範囲内に包含されることが意図される異なる実施形態によって、同一又は等価の機能が達成されることを理解されたい。
【０００７】
図面中、説明を容易にするために特定の特徴部分が拡大されている。図面、及び図面中の要素は、必ずしも正しい比を有さない。しかしながら、当業者はその詳細を容易に理解するであろう。図面全体を通して、同様の要素を示すために同様の数字が使用される。
【０００８】
本発明は、第一デバイスのボンドパッドと、第二デバイスのボンドパッドとを接続する電気接続構造に関する。この電気接続構造は、絶縁されたボンドワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対して固定する第一ワイヤボンドを有する。第二ワイヤボンドは、絶縁ボンドワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対して固定する。第二ワイヤボンド上に形成されるバンプは、第二ワイヤボンドの剥離強度を増大させる。バンプは、好ましくはバンプの直径の約１／２の距離だけ第二ワイヤボンドの中心部から偏位されている。好ましい実施形態において、バンプは金から形成されている。
【０００９】
本発明は、第一デバイスを第二デバイスに対して電気的に接続する方法も提供する。本方法は、第一ボンドを形成する工程と、第二ボンドを形成する工程と、第二ボンド上にバンプを形成する工程とを含む。第一ボンドは、絶縁されたワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングすることによって形成される。第一ボンドはボンドワイヤと第一デバイスとを電気的に接続する。第二ボンドは、絶縁ワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングすることによって形成される。第二ボンドは第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続する。第二ボンド上に形成されるバンプは、第二ボンドの中心部から偏位されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、本発明による電気接続構造の拡大側面図が示されている。電気接続構造は第一デバイスのボンドパッド１０と、第二デバイスのボンドパッド１２とを接続することによって、第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続している。第一デバイスはシリコン基板上に形成された集積回路等の半導体デバイスであり得る。第二デバイスも、積み重ねダイ構成の底部又は低部ダイ等の半導体デバイスであり得る。しかしながら、好ましい実施形態では、第二デバイスはキャリアであり、第二デバイスのボンドパッド１２はキャリアのリードである。第一デバイス及び第二デバイスと、それらのボンドパッドとは公知であり、その詳細な説明は本発明の完全な理解に必ずしも必要ではない。
【００１１】
電気接続構造は、絶縁されたボンドワイヤ１４を有し、同ワイヤ１４は、ワイヤ１４の第一の部分、即ち終端部を第一デバイスのボンドパッド１０に対して固定する第一ワイヤボンド１６を有する。第二ワイヤボンド１８は、絶縁ボンドワイヤ１４の第二の部分を第二デバイスのボンドパッド１２に対して固定する。目下好ましい実施形態では、第一ワイヤボンド１６はボールボンドで、第二ワイヤボンド１８はスティッチボンドである。
【００１２】
用語「ワイヤボンディング」は一般に、ワイヤを介してチップと基板とを相互接続することを意味する。ワイヤをパッドに対して接合する最も使用頻度の高い方法は、熱音波、又は超音波ボンディングのいずれかである。超音波ワイヤボンディングは、振動と力とを組み合わせて、ワイヤとボンドパッド間の界面を摩擦して局所温度を上昇させることによって、境界を横切る分子の分散を促進する。熱音波ボンディングは、振動に加えて熱を使用し、この熱は材料の移動を更に促進する。ボールボンディングでは、キャピラリがワイヤを保持する。ワイヤの一端上に形成されたボールが、キャピラリ面に対して加圧される。ボールは水素炎又は火花により形成され得る。キャピラリがボールをボンドパッドに対して押圧する。その後、ボールを第一パッドに対して保持する一方で超音波振動が適用されて、ボールがダイに対して接合される。これは第一ボンドと称される。一旦、ボールがダイに対して接合されると、尚ワイヤを保持しているキャピラリが、第一ボンドパッドが電気接続されるべき第二ボンドパッド上へ移動される。スティッチボンドを形成する際には、ワイヤを第二パッドに対して加圧して、楔（ウエッジ）形状のボンドを形成する。ワイヤが第二パッドに対して接合される迄、再度、超音波エネルギーが適用される。その後、キャピラリがボンドから上昇されて、ワイヤが破断される。このスティッチボンドは、第二ボンドと称される。スティッチボンディングとボールボンディングとの双方は、当業
者に公知である。
【００１３】
スティッチボンディングは公知であるが、絶縁ワイヤを用いた場合、良質な第二ワイヤボンドを獲得することは困難である。多くの場合、脆弱な第二ボンドは、ワイヤと接合リードとの間にワイヤの絶縁体が残留して良好な接合が阻止されることが原因である。即ち、第二ボンドの端部領域においてワイヤとリード間に小さい接触領域のみが存在する。ワイヤの反対側では、ウエッジ形成中に、絶縁体のより大きい部分が除去される。脆弱な接合は、ワイヤ剥離試験により証明されている。ワイヤ剥離試験では、第二ボンドに隣接したワイヤの下部にフックが配置され、上昇力が適用されて第二ボンドの強度が試験される。絶縁された微細ワイヤと超微細ワイヤは、通常、非常に低いワイヤ剥離強度を有する。ワイヤの低い剥離強度の問題を克服するために、第二ワイヤボンド１８上にバンプ２０が形成される。
【００１４】
図２を参照すると、第二ワイヤボンド１８の拡大図が示されている。図示するように、バンプ２０は第二ワイヤボンド１８から偏位されている。本発明の目下好ましい実施形態では、バンプ２０は、同バンプ２０の直径「ｄ」の約１／２の距離だけ偏位されている。バンプ２０の直径は同バンプ２０が形成されるワイヤ１４の直径に大きく依存する。バンプ２０は、２５μｍの直径を有するワイヤでは、約４０〜５０μｍの直径を有し得る。例えば、２５μｍ（１ミル）のワイヤでは、バンプ２０は約４５〜５５μｍの間で調節され得る。良好な接合を得るためには、バンプ２０はワイヤ１４の導電性材料と同一の材料から形成されることが好ましい。例えば、ワイヤ１４が金の導電性コアを有する場合、バンプ２０は金から形成されることが好ましい。本発明の一実施形態では、２０μｍの被覆された金ワイヤが、７６×７６μｍのパッドに対してワイヤボンドされた。パッド上に形成されたバンプは、約３５μｍの直径を有した。
【００１５】
バンプ２０は、第一ワイヤボンド１６を形成したのと同様の方法で、即ち水素炎又は高圧電気火花等によって、第二デバイスのボンドパッド１２上に形成、又は配置され得る。より詳細には、ワイヤボンダ内でワイヤ１４の一端上にボールが形成される。形成されたボールは、ワイヤボンダのキャピラリ面に対して加圧される。キャピラリはボールを第二ワイヤボンド１８に対して押圧する。その後、ボールをパッド１２に対して保持する一方で超音波振動が適用されて、ボールが第二ボンド１８上と、パッド１２に対して接合される。一旦、ボールがパッド１２に対して接合されると、接合されたボール上のワイヤは、キャピラリが上昇されている間に、キャピラリ上のワイヤを締め付けることによって切断される。最も脆弱な地点であるボール上のワイヤ領域は、バンプ２０のみを残して除去される。バンプ２０は、目下入手可能なＫｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｆａ ８０６０ Ｗｉｒｅｂｏｎｄｅｒ等のワイヤボンダを使用して形成され得る。キャピラリの変更は必要としない。
【００１６】
図３は、図１のボンドワイヤ１４の拡大断面図である。一般に、ボンドワイヤを形成する際に最も頻繁に使用されている元素は、金及びアルミニウムである。金及びアルミニウムの双方は頑丈で、かつ延性を有し、殆どの環境下で類似した耐性を有する。金製ワイヤは時折、安定化のためにベリリウム、カルシウム等のドーパントでドープされる。小径アルミニウム製ワイヤは、シリコンでドープされる場合が多いが、時折マグネシウムでドープされて、破壊荷重と伸長パラメータとが向上される。金及びアルミニウムに加えて、銅、パラジウム合金、白金又は銀製のボンドワイヤが公知である。本発明のボンドワイヤ１４は、電気絶縁材料２４で被覆された導電性コア２２を有し、微細ピッチ及び超微細ピッチのワイヤボンディングに適切である。ボンドワイヤ１４は、約５５μｍ未満の直径を有し、直径は３０μｍ未満であってもよい。コア２２は金又は銅からなり、かつ絶縁材料２４は約０．５〜２．０μｍの厚さを有し、フリーエアボール形成中に熱分解され得る有機絶縁被膜であることが好ましい。更に、ワイヤ１４は約１８０〜２６０℃のＴｇを有する
ことが好ましい。Ｔｇは、ガラス遷移温度としても知られる軟化温度を意味する。
【００１７】
図４を参照すると、異なるワイヤ及びワイヤボンドの剥離強度のグラフが示されている。点４０は、標準的なウエッジボンドを使用した２０μｍの直径を有する標準的なワイヤ（未被覆）の剥離強度が、約７ｇｍｓであることを示している。点４２は、本発明によるウエッジボンドとバンプ２０とを使用した２０μｍの直径を有する標準的なワイヤ（未被覆）の剥離強度が、約６．５ｇｍｓであることを示す。これはバンプを有さないボンドと比較すると、０．５ｇｍｓ低い。点４４は、標準的なウエッジボンドを使用した２３μｍの直径を有する被覆ワイヤの剥離強度を示している。剥離強度は約２ｇｍｓに過ぎず、極めて低い。これと対照的に、点４６は、本発明によるウエッジボンドとバンプ２０とを使用した２３μｍの直径を有する被覆ワイヤの剥離強度を示している。被覆ワイヤとバンプ２０を有するボンドとは約５．１ｇｍｓの剥離強度を有し、これはバンプを有さないボンドを相当超越する。しかしながら、ワイヤボンドがバンプを有する場合、未被覆ワイヤの剥離強度が低下した事実は、幾分驚くべきことである。
【００１８】
本発明は、以下の利点を提供する。（ａ）標準的なワイヤボンディング装置で絶縁ワイヤを使用する場合、リード上の第二ボンドにおける非接着（Non-Stick on Lead）による
部品のリジェクトがほぼ排除される、（ｂ）第二ボンドにおける絶縁ワイヤの接合性が向上され、ワイヤプル／ワイヤ剥離強度が増大する、（ｃ）ワイヤボンディングの新しい、又は変更された器具を必要とせず、第二ボンド操作の実行に先立ってワイヤ上の絶縁体を除去する際に必要な更なる機能向上を必要としない、（ｄ）成形時のワイヤの短絡とリジェクトとが低減されている、（ｅ）非常に微細な充填材を有する高価な成形コンパウンドを必要としない、（ｆ）微細な被覆ワイヤの使用は、クロスボンディングを可能にする、（ｇ）パッド／ダイの設計基準は、周辺パッドのみに限定される必要がない。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態の説明は、解説を目的とするもので、網羅的なものではなく、また本発明を開示された形態に限定することを意図するものでもない。当業者は本発明の幅広い概念から逸脱せずに、上述した実施形態を変更することが可能であることを理解されよう。本発明は、ＢＧＡ，ＱＦＮ，ＱＦＰ，ＰＬＣＣ，ＣＵＥＢＧＡ，ＴＢＧＡ，及びＴＳＯＰを含むワイヤボンドされたパッケージの全種類に適用可能である。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の趣旨及び範囲内の変更を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による電気接続構造の拡大側面図。
【図２】図１に示した第二ワイヤボンドの拡大側面図。
【図３】図１に示したボンドワイヤの拡大断面図。
【図４】様々なワイヤ及びワイヤボンドを使用した第二ボンドの剥離強度を示すグラフ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一デバイスを第二デバイスに対して電気的に接続する方法であって、
絶縁されたワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングして第一ボンドを形成することによって、ボンドワイヤと第一デバイスとを電気的に接続する工程と、
前記絶縁ワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングして第二ボンドを形成することによって、第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続する工程と、
前記第二ボンド上に、同第二ボンドの中心部から偏位されたバンプを形成する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記第二ボンド上のバンプは、同バンプの直径の約１／２の距離だけ偏位されている請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項３】
前記バンプは約４０〜５０μｍの直径を有する請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項４】
前記バンプは金から形成されている請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項５】
前記絶縁ワイヤは、有機絶縁被膜を有する金製ワイヤ及び銅製ワイヤのいずれか一方を備える請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項６】
前記絶縁ワイヤは約２５μｍ以下の直径を有する、請求項５に記載の電気接続方法。
【請求項７】
前記絶縁被膜は約０．５〜２．０μｍの厚さを有する、請求項６に記載の電気接続方法。
【請求項８】
前記絶縁被膜は約１８０〜２６０℃のＴｇを有する、請求項７に記載の電気接続方法。
【請求項９】
前記第一ボンドはボールボンドを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１０】
前記第二ボンドはスティッチボンドを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１１】
前記第二デバイスはキャリアを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１２】
リードにウエッジボンドされた被覆ワイヤの第二ワイヤボンドの強度を増大させる方法であって、
前記第二ボンド上に、同第二ボンドの中心部から偏位されたバンプを形成する工程を含む方法。
【請求項１３】
第一デバイスのボンドパッドと、第二デバイスのボンドパッドとを接続する電気接続構造であって、
絶縁されたボンドワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対して固定する第一のワイヤボンドと、
前記絶縁ボンドワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対して固定する第二のワイヤボンドと、
前記第二のワイヤボンド上に形成され、かつ同ワイヤボンドから偏位されたバンプと、を備える電気接続構造。
【請求項１４】
前記第二ボンド上のバンプは、同バンプの直径の約１／２の距離だけ偏位されている請
求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１５】
前記バンプは約４０〜５０μｍの直径を有する、請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１６】
前記バンプは金から形成されている請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１７】
前記絶縁ワイヤは、有機絶縁被膜を有する金製ワイヤ及び銅製ワイヤのいずれか一方を備える請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１８】
前記絶縁ワイヤは、約２５μｍ以下の直径を有する請求項１７に記載の電気接続構造。
【請求項１９】
前記絶縁被膜は、約０．５〜２．０μｍの厚さを有する請求項１８に記載の電気接続構造。
【請求項２０】
前記絶縁被膜は、約１８０〜２６０℃のＴｇを有する請求項１７に記載の電気接続構造。
【請求項２１】
前記第一ボンドはボールボンドを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項２２】
前記第二ボンドはスティッチボンドを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項２３】
前記第二デバイスはキャリアを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１】
第一デバイスを第二デバイスに対して電気的に接続する方法であって、
絶縁されたワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングして第一ボンドを形成することによって、ボンドワイヤと第一デバイスとを電気的に接続する工程と、
前記絶縁ワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対してワイヤボンディングして第二ボンドを形成することによって、第一デバイスと第二デバイスとを電気的に接続する工程と、
前記第二ボンド上に、同第二ボンドの中心部から偏位されたバンプを形成する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記第二ボンド上のバンプは、同バンプの直径の約１／２の距離だけ偏位されている請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項３】
前記バンプは約４０〜５０μｍの直径を有する請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項４】
前記バンプは金から形成されている請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項５】
前記絶縁ワイヤは、有機絶縁被膜を有する金製ワイヤ及び銅製ワイヤのいずれか一方を備える請求項１に記載の電気接続方法。
【請求項６】
前記絶縁ワイヤは約２５μｍ以下の直径を有する、請求項５に記載の電気接続方法。
【請求項７】
前記絶縁被膜は約０．５〜２．０μｍの厚さを有する、請求項６に記載の電気接続方法。
【請求項８】
前記絶縁被膜は約１８０〜２６０℃のＴｇを有する、請求項７に記載の電気接続方法。
【請求項９】
前記第一ボンドはボールボンドを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１０】
前記第二ボンドはスティッチボンドを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１１】
前記第二デバイスはキャリアを有する請求項１に記載の電気接続構造。
【請求項１２】
リードにウエッジボンドされた被覆ワイヤの第二ワイヤボンドの強度を増大させる方法であって、
前記第二ボンド上に、同第二ボンドの中心部から偏位されたバンプを形成する工程を含む方法。
【請求項１３】
第一デバイスのボンドパッドと、第二デバイスのボンドパッドとを接続する電気接続構造であって、
絶縁されたボンドワイヤの第一の部分を第一デバイスのボンドパッドに対して固定する第一のワイヤボンドと、
前記絶縁ボンドワイヤの第二の部分を第二デバイスのボンドパッドに対して固定する第二のワイヤボンドと、
前記第二のワイヤボンド上に形成され、かつ同ワイヤボンドから偏位されたバンプと、を備える電気接続構造。
【請求項１４】
前記第二ボンド上のバンプは、同バンプの直径の約１／２の距離だけ偏位されている請
求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１５】
前記バンプは約４０〜５０μｍの直径を有する、請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１６】
前記バンプは金から形成されている請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１７】
前記絶縁ワイヤは、有機絶縁被膜を有する金製ワイヤ及び銅製ワイヤのいずれか一方を備える請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項１８】
前記絶縁ワイヤは、約２５μｍ以下の直径を有する請求項１７に記載の電気接続構造。
【請求項１９】
前記絶縁被膜は、約０．５〜２．０μｍの厚さを有する請求項１８に記載の電気接続構造。
【請求項２０】
前記絶縁被膜は、約１８０〜２６０℃のＴｇを有する請求項１７に記載の電気接続構造。
【請求項２１】
前記第一ボンドはボールボンドを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項２２】
前記第二ボンドはスティッチボンドを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【請求項２３】
前記第二デバイスはキャリアを有する請求項１３に記載の電気接続構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２００７−５２４９８７（Ｐ２００７−５２４９８７Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０３３８７（Ｐ２００６−５０３３８７）
【出願日】平成１６年２月６日（２００４．２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００３４９３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７５３４７
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（５０４１９９１２７）フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド (806)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年２月６日（２００４．２．６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００３４９３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７５３４７
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（５０４１９９１２７）フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド (806)
【Ｆターム（参考）】
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