JPH01251628A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明はボンディング装置に係わり、特にボンディング
雰囲気にとって必要な温度上昇に伴って発生するボンデ
ィング装置用金属部品の熱膨張による弊害をも除去する
ものである。

（従来の技術） 半導体素子の製造は半導体基板に回路やデバイスを造込
む前処理工程とこの半導体基板を組立てる組立工程に大
別され、この後者は前者より早期に自動化が進められポ
ンディング装置もマニュアル装置からフルオートボンダ
ー（Ｆｕｌｌ　Ａｕｔ。

Ｂｏｎｄｅｒ）に切替えられてゴミの発生源である人間
は極端に少なくなり、しかもいわゆる多台持ちフルオー
トボンダーも使用されているのが現状でおる。

ご多分に漏れず価格競争の激しい半導体産業では歩留り
ならびに製造装置の稼動率の向上が厳しく要求されてお
り、従ってポンディング装置にあっても技術的問題の探
求が進められている。

一方ポンディング装置に付属して設置するクランパから
ツールに供給される金属細線としては金細線が主流であ
ったが、経済的な観点からＡβ細線も機種によっては適
用されており、更に銅細線も開発の段階から実用化の域
に達している。

この銅細線の適用の外には、リードフレームの表面付近
に銅もしくは銅合金を形成したものも採用される等のよ
うに価格競争に耐える技術を目積して鋭意開発が進めら
れているのが現状でおる。

ところで、銅細線は従来から使用されている金細線より
硬い性質を持っているので熱圧着工程では印加する圧力
は当然大きくせざるを得ず、その雰囲気にも注意を払わ
なければならない。と言うのはこの銅細線の溶融によっ
て形成されるボールの真円度を維持するためにも、酸化
性に富んだ特、性を持つ表面には酸化物の形成を極力抑
制し、しかもこの熱圧着工程中にも酸化の進行を抑制し
て熱圧着強度に相関関係があるボールの真円度を維持す
る必要がおるためである。

従ってこの銅細線による熱圧着工程を行うにはボンディ
ング装置装置ならびにその付近の雰囲気を一定の状態に
保持するように特別の配慮が払われている。

熱圧着工程の関する技術として特開昭６２−１６２３３
８号公報により開示したワイヤボンディング装置がある
。

この技術はワイヤボンディング装置に設置するボンディ
ングアームの温度制御に配慮したもので、具体的にはこ
のボンディングアームと平行に設置したノズルに所定の
間隔で冷媒噴出孔を形成し、しかも噴出孔から噴出する
冷媒は対向する位置に存在するボンディングアームを冷
却する方式を採用している。と言うのは金属細線製ボー
ルを利用する熱圧着工程におってはボンディング用部品
の温度を制御してその精度や強度の増大を図っているこ
とが明らかでおる。

ワイヤボールボンディング装置に超音波を適用する以前
は金属細線を長手方向に自在に移動し、かつ把持するツ
ールもしくはその付近に配置する部品に加熱装置を設置
することにより熱圧着強度等の特性を向上する方法か採
用されていた。しかしこの超音波を利用するワイヤボー
ルボンディング装置では超音波への影響を恐れてこの設
置を見合わせていたのが実状である。

（発明が解決しようとする課題〉 前）ボのように被ボンディング材料を設置するボンディ
ングステージではボンディングアームが加熱に伴う熱膨
張により伸びるのを、冷媒の噴出により防止しているが
それでも問題が発生する。即ち、０）ボンディングアー
ムと冷却用冷媒を噴出するノズルの働きを同期させるこ
とが難しいので、ボンディングアームの温度が不安定に
なる。

（２）ボンディングアームの冷却によりポンディングキ
ャピラリイの温度ひいては金属細線温度も低くなり熱圧
着強度が不安定になる。Ｑ′１１１金属細線として酸化
性の強い材料を適用した場合には酸化防止用雰囲気が不
可欠であり、従って前述のような気体の噴出等の手法は
不適当である。

本発明は上記の欠点を除去する新規なボンディング装置
に係わり、特にボンディングキャピラリイ温度の安定化
を図ることを目的とするものでおる。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この目的を達成するのに本発明では鉛直方向の移動が自
在なボンディングキャピラリイに近接する位置に配置す
る支持部材に発′熱体を設置する手法を採用する。

（作　用） ワイヤボンディング装置には超音波を利用する型と、先
端に熱圧着用硬質材料を取付けたボンディングキャピラ
リイ自体が鉛直方向に移動する型が適用されており、超
音波を利用する型ではいわゆるホーンを支持し、鉛直方
向に移動可能な部品の先端に熱圧着用硬質材料を取付で
おり、本発明ではこのいずれの型にも適用できることを
先ず明確にしておく。更に熱圧着工程に使用する金属細
線には金、ΔＢならびに銅からなる材料、そしてＡ℃な
らびに銅からなる材料におってはその合金も適用できる
。

前）ホのように本発明ではボンディングキャピラリイに
連続して配置する部品である支持部材に加熱体を設置し
たのは、超音波を利用する型と利用しない型の両ワイヤ
ボンディング装置でも、熱圧着工程時の温度を一定とす
ることにより金属細線の伸びも一定とすると熱圧着強度
等の特性が改善される事実に立脚して完成されたもので
ある。

下記の測定に当たっては熱圧着にとってキリキリな超音
波極少出力を適用して温度による影響を調査したもので
ある。

表　　１ このように熱圧着時におりる温度が高い場合がそのイ」
４率か良く、しかも熱圧着条件を多少アップ（ｕｐ）ｂ
だ時でもこの温度が低いてハガレが発生することか明ら
かであり、このような根拠を基にキャピラリイに連続し
て設置するボンディングアームを加熱する手段を設置す
る手法を採用する。

即ら本発明では熱圧着時にあ（ブる熱による障害を除去
するのに、一定の温度雰囲気に曝した金属細線を適用す
るものであって結果的にはボンディング条イ〈１範囲を
広げるものである。その具体的手段としてはキャピラリ
イに接近して配置するその支持部材に発熱体を設置する
か、あるいはキャピラリイ付近をホットガスにより加熱
して、金属細線の温度を予め加熱するものでおる。

（実施例） 第１図乃至第２図により本発明を詳述する。

第２図イ、口に金属細線を埋設する例を、第１図はホッ
トガスによる場合が示されている。即ち第１図には超音
波ボールボンディング装置の一部のみを示し他は直接本
発明に関係が無いので割愛した。即ち超音波ホーンに連
結したボンディングアーム１にはその先端を分割して隙
間を設置し、ここに固定するキャピラリイ２に形成する
孔部（図示せず）に金属細線２を挿入して以下の工程を
経てボールボンディングを完成する。

キャビラリイ２に挿入固定される金属細線３は図示して
いないクランパーの稼動により一定長が鉛直方向に繰出
される構造となっており、更にこのキャピラリイ２から
一定の長さで繰出された金属細線３を溶融して正確な真
円度を持つボールを形成するための加熱源（図示せず〉
を設置する。

これには一般的に電気トーチ方式が採用されしかも金属
細線３として酸化し易い銅もしくは銅合金を適用する機
種では、このボール形成付近を一定の気体雰囲気を維持
するように配慮されている。

即ちボールならびに熱圧着工程にあける熱負荷によりこ
の銅もしくは銅合金製金属細線３の酸化を防止するもの
であり、この結果正確な真円度を持つボールを形成して
熱圧着特性の歩留りを一定に保持するように配慮してい
る。

第２図イにおるように、キャピラリイ２を支持する部材
でおるボン、ディングアーム１の外部には発熱体４を巻
付けて金属細線３に加熱を施す方式が示されているが、
場合によってはこの発熱体４を第２図口のようにボンデ
ィングアーム１内に埋込んでも差支えない。

更に第１図にはホットガスによる加熱方式を示した。

この場合ではキャピラリイ２に挿入支持され、しかも露
出する状態に維持した金属細線３が図示されているが、
この金属細線３を筒状部材内に収容する方式による機種
もある。いずれにしてもこの金属細線３もしくは筒状部
材の近所に設置するバーナ５からホットガスにより加熱
する。

このように両方式により加熱された金属細線３を利用す
る超音波熱圧着工程により特性の優れた接合状態が良好
な歩留りで得られる。

（発明の効果〕 このように本発明に係わるボンディング装置では連続し
てボンディングを実施した場合と、この作業を中断する
搬送やポンディングパッドの検出時等の金属細線温度が
一定に保持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるボンディング装置の要部を示す
斜視図、第２図イ、口は他の実施例の概略を示す斜視図
である。 代理人　弁理士　　井　上　−男 窮１図 第　　２　　図 ／：、ボ゛ンゲンンフ゛アーム ｚ＝　Ａヤし°ウリ Ｊ　：　イに属８Ｆｆ３請灸 、５：　バーブ 会　＝７４色ｉ四体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鉛直方向の移動が自在なボンディングキヤピラリイに
   近接する位置に配置する支持部材を加熱する手段を設置
   することを特徴とするボンディング装置。