JPH02199846A

JPH02199846A - ワイヤボンディング方法

Info

Publication number: JPH02199846A
Application number: JP1017571A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Otani; 和巳大谷; Mutsumi Suematsu; 睦末松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1990-08-08
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: JP2723277B2

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ＩＣチップ上の電極とリードフレーム上のリー
ドとをボンディング用ワイヤ・によって電気的に接続す
るワイヤボンディング方法に関する。

（従来の技術）従来用いられているワイヤボンディング方法として、例
えば特開昭６２−８６７３６号公報の【従来の技術〕に
記載されているものがある。前記のようなワイヤボンデ
ィング方法においては第二のボンディング動作終了後ワ
イヤを切断する場合、以下第７図（ａ）乃至（ｄ）に示
すような方法で行っていた。

すなわち、第７図（ａ）は第２のボンディング部すなわ
ちリードフレーム（１）のリード（２）にワイヤ（３）
をボンディングしている状態である。この後、第７図（
ｂ）に示すようにキャピラリ（４）を真上に一定量上昇
させ、第７図（ｃ）のように、キャピラリ（４）の上方
に位置するクランパ（１）でワイヤ（３）を位置で保持
しながら、クランパ（５）とキャピラリ（４）を同時に
上昇させることでワイヤ（３）を引張って切断を行って
いた。

しかしながら、第７図（ｂ）中入に示す部分はキャピラ
リ（４）による押付は力がほとんど加わららず接合力が
弱いため、ワイヤ（３）は引張られることによりＡ部に
剥がれを生じる。その剥がれのためにワイヤは第７図（
Ｃ）に示すように、垂直方向に対して傾くき、傾いたワ
イヤ（３）はキャピラリ（４）の導出部の開口端部（第
７図（ｃ）中Ｃ）と接触する。その後、第７図（ｄ）の
ようにワイヤ（３）は第７図（Ｃ）中の０部との接触部
分で屈曲し、ワイヤ（３）の強度の低い部分で切断され
る。そのため、切断されたワイヤ（３）はキャピラリ（
４）の導出部から図示されていないＩＣチップの電極の
方向すなわち矢印３１方向（第７図（ｄ））に屈曲して
しまっていた。

（発明が解決しようとする課題）上述の従来のワイヤボンディング方法により生じる問題
点を以下に示す。

第７図（ａ）乃至（ｄ）にあるように切断されたワイヤ
（３）に曲がりが生じると以下のような問題を生じる。

第８図（ａ）および（ｂ）と第９図（ａ）および（ｂ）
はワイヤ（３）の先端とトーチ電極（６）とのギャップ
と、放電により作られるボール（３ａ）、（３ｂ）の関
係について示した図である。

以下、キャピラリ（４）より突出するワイヤ（３）の長
さ、放電を行うときの電圧および時間はあらかじめ所定
の値に設定されているものとして説明を行う。

第８図（ａ）は、キャピラリ（４）よりワイヤ（３）が
傾くことなく突出している状態を示す図である。

同図中Ｌａはワイヤ（３）の自由端とトーチ電極（６）
とのギャップである。このギャップＬａに対して放電を
行ったとき、第８図（ｂ）のように直径Ｄａのボール（
３ａ）が作られる。このボール（３ａ）の直径Ｄａは、
図示されていないＩＣチップの電極にボール（３ａ）を
ボンディングしたときに、電極からはみ出すことなく、
かつ小さすぎない程度の大きさに設定されている。

第９図（ａ）にキャピラリ（４）からワイヤ（３）が傾
いて突出している図を示す。

同図中で、ギャップＬｂはワイヤ（３）の傾きのために
、第８図（ａ）に示すギャップＬａよりも大きくなる。

このため、第９図（ｂ）に示すように放電により作られ
るボール（３ｂ）の直径Ｄｂは、最初に設定されたボー
ル（３ａ）の直径Ｄａ　（第８図（ｂ））と異なってし
まう。そこで、最初に設定したボンディング条件では良
好なボンディングを行えないという不具合が生じる。

１０図（ａ）および（ｂ）と第１１図はＩＣチップ（７
）上の電極（８）とリードフレーム（１）のリード（２
）との間にワイヤ（３）が形成するループの形状につい
て示す図である。

第１０図（ａ）は、第８図（ａ）のようにキャピラリ（
４）よりワイヤ（３）が傾くことなく突出している状態
で張られた前記ループの形状を示した図である。

同図中Ｈａは、リードフレーム（１）の上端面から前記
ループの最上部までの高さである。この高さＨａは、ワ
イヤ（３）が形成するループが前記ＩＣチップの上端部
等と接触しないために必要な前記ループの高さである。

次に、第１０図（ｂ）にキャピラリ（４）より導出され
たワイヤ（３）が傾いている場合の図を示す。

この場合、第１０図（ｂ）中のＡに示す部分、すなわち
ワイヤ（３）の形成するループの途中に屈曲ができ、ル
ープの高さＨｂはループの高さＨａ（１１１１０図（ａ
））よりも低くなる。そのため、ワイヤ（３）がＩＣチ
ップ（７）の上端部等と接触することがあり不良の原因
となっていた。

また、第１１図はキャピラリの先端から突出したワイヤ
に曲がりがある場合の第二の例をである。

この場合、前記ワイヤの形成するループは水平方向に曲
がっている。このようなワイヤ（３）の曲がりは、ＩＣ
チップ（７）の第１１図中辺Ａから辺Ｂにボンディング
動作が移るときに発生する。

つまり、第１１図辺Ａ側の電、極（８）とリード（２）
とのボンディングを終了し、第１１図辺Ｂのボンディン
グ動作に移るとき、第７図（ｄ）に示すようにキャピラ
リ（４）より突出しているワイヤ（３）は、第１１図矢
印３２方向に曲がっている。その曲がりのため第１１図
辺Ｂのボンディングを開始した際、電極（８）とリード
（２）との間にワイヤ（３）により形成されるループは
第１１図矢印２３方向に屈曲してしまうこととなる。

前述の理由から、ワイヤ（３）の形成するループが隣接
する前記ループと接触し不良の原因となっていた。

本発明は上述のような問題を解決することを目的とする
。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）キャピラリの一端に形成された導出部から導出されたボ
ンディング用のワイヤをＩＣチップ上の電極にボンディ
ングする第１の工程と、この第１の工程の後に前記ワイ
ヤを前記キャピラリから繰り出しながら前記キャピラリ
を移動して前記ワイヤをリードフレーム上のリードにボ
ンディングする第２の工程と、この第２の工程の後に前
記キャピラリを上昇し前記キャピラリ先端より一定長さ
の前記ワイヤを導出させた後、その状態でクランパによ
り前記ワイヤを保持しながら、前記キャピラリと前記ク
ランパを上昇させ前記ワイヤを引張って切断する第３の
工程と、この第３の工程の後に切断された前記ワイヤの
自由端とトーチ電極との間に放電を行い前記ワイヤの先
端にボールを作る第４の工程とを有するワイヤボンディ
ング方法であって、特に前記第３の工程において前記キ
ャピラリの上昇方向を前記ＩＣチップ上の電極の方向で
かつ前記リードフレームよりも上方に設定したものであ
る。

（作用）本発明においては上述のような方法を取ることによって
、ワイヤを切断した時にキャピラリの導出部付近に生じ
る前記ワイヤの曲がりを防止することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図は本発明に使用するワイヤボンディング装置の要
部構成を示す斜視図である。

同図中Ｘ、Ｙテーブル（９）は、ワイヤボンディング装
置本体上に水平に設置され、このＸ、　Ｙテーブル（９
）の上面には、ボンディングヘッド（１０）が搭載され
ている。そして、このボンディングヘッド（１０）には
、Ｚ軸方向に揺動可能な状態で揺動アーム（１１）が取
付けられている。

この揺動アーム（１１）のボンディングヘッド（９）か
ら突出している側の先端部にはキャピラリ（４）が取付
けられ、他端部には図示されていない超音波発振装置が
装着されている。また、この揺動アーム（１１）の上方
には、揺動アーム（１１）と連動するようにクランパ（
５）が取付けられている。このクランパ（５）のクラン
プ部（５ａ）は、図示されていないワイヤ供給装置から
供給され、キャピラリ　（４）の開孔に挿通しているワ
イヤ（３）を保持できる位置に設定されている。さらに
、キャピラリ（４）の下方には、ボンディングヘッド（
１０）の図示されていない支持部に矢印３０方向に往復
動可能に取付けられたトーチ電極（６）とワイヤボンデ
ィング装置本体上に取り付けられたリードフレーム（１
）を搬送するための搬送路（１２）が設けられている。

第２図は本発明のワイヤボンディング方法のキャピラリ
の動きを示したものである。同図Ａ点からキャピラリ（
４）の先端に放電によりボールが作られた後の工程を説
明する。

まず、Ａ点にあるキャピラリ（４）は、第３図中Ｘ、Ｙ
、Ｚ軸位置制御装置（２０）からの信号により下降しＩ
Ｃチップ（７）の電極（８）上であるＢ点に接触する。

その後、第３図中ボンダ制御装置（２４）からの信号に
より図示されていない超音波発振装置が作動し、キャピ
ラリ（４）に水平方向に振動が加えられＩＣチップ（７
）の電極（８）とワイヤ（３）の先端に形成された前記
ボールは接合される。次に、キャピラリ（４）は第３図
中ｘ、ｙ、ｚ軸制御装置（１０）からの信号によりワイ
ヤ（３）を導出しながら上昇し、曲線Ｓに示すごとくリ
ードフレーム（１）のリード（２）上である０点へ移動
する。ここでも、Ｂ点と同様に第３図中ボンダ制御装置
（２４）によりキャピラリ（４）に超音波振動が加えら
れ、リード（２）とワイヤ（３）は接合される。その後
、再び第３図中ｘ、ｙ、ｚ軸制御装置（２０）からの信
号によりキャピラリ（４）は上方に距離ｌ移動しながら
Ｂ点の方向に距離ｍ１すなわちＤ点に移動する。移動が
完了した所で、第３図中ボンダ制御装置（２４）からク
ランパ制御装置（２６）に指令が出されワイヤ（３）は
クランパ（５）により移動が完了した状態で保持される
。前記保持（７）後ｍ３図中Ｘ、Ｙ、Ｚ軸制御装置ｆ　
（２０）　（７）信号によりキャピラリ（４）はクラン
パ（５）と共に、さらに距離ｎ上昇しワイヤ（３）を切
断する。

次に、切断されたワイヤ（３）の自由端とリード（２）
との間にトーチ電極（６）が挿入され、ワイヤ（３）と
トーチ電極（６）との間で放電を行うことによってワイ
ヤ（３）の先端に前記ボールをつくり本発明のワイヤボ
ンディング方法の１サイクルを終了する。

第２図において、キャピラリ（４）は点Ｃ−Ｄ間を上方
へ距離１移動しながら水平方向へ距Ｍｂ移動する。この
時の、距離ｌは放電によりワイヤ（３）の先端にボール
を形成するのに必要なワイヤ（３）の長さで、任意に設
定できるものとする。

また、距離ｍはワイヤ（３）の切断時に０点に生じる剥
がれの量で、この距離ｍもまた任意に設定できるものと
する。また、前記路Ｍｍは実験により求たちのである。

本発明において前記距離ｍの設定方法は、点Ｂ−Ｃ間の
距離に対しキャピラリ（４）をＢ点側に戻す距離の比率
を変化させて行う方法をとった。

そして、切断されたワイヤ（３）が最良の状態のときの
比率によって距Ｍｍを設定した。

第２図中の距離ｌおよびｍの設定方法は前記の方法に限
られるものでなく、他の方法であっても良い。

第４図は本発明のワイヤボンディング方法の切断の工程
すなわち第２図距離１間の工程のフローチャートである
。この第４図を第３図を用いて説明する。

第４図ステップ１００において、ｘ、ｙ、ｚ軸制御装置
ｔ（２０）には現在のキャピラリ（４）の座標すなわち
第２図Ａ点の座標を基準とした０点の座標が入力されて
いる。そして、第４図ステップ１１０において次の移動
位置すなわち該制御装置に入力されている第２図距離１
および距離ｍの値から目標の位置すなわち第２図り点の
座標を算出する。その後、第４図ステップ１２０におい
て、ｘ、ｙ、ｚ軸制御装置（２０）　はＸ、Ｙ、Ｚ軸コ
ントローラ（２１ａ）、（２１ｂ）、（２１ｃ）に移動
の指令を出力し、ｘ、ｙ、ｚ軸コントローラ（２１ａ）
、（２１ｂ）、（２１ｃ）はＸ、　Ｙ。

２軸ドライバ（２２ａ）、（２２ｂ）、　　（２２ｃ）
を介してｘ、ｙ、ｚ軸モータ（２３ａ）、（２３ｂ）、
（２３ｃ）を駆動させる。移動が開始されると第４図ス
テップ１３０において、ｘ、ｙ、ｚ軸コントローラ（２
１ａ）、（２１ｂ）、（２１Ｃ）はｘ、ｙ、ｚ軸モータ
（２２ａ）、（２２ｂ）（２２ｃ）からの信号を受は移
動量を検出し、ｘ、ｙ、ｚ軸各方向へ諸定量移動したか
を判別する。そして、移動が完了しない場合は第４図ス
テップ１２０へ戻し、移動が完了した場合は第４図ステ
ップ１４０へ進む。第４図ステップ１４０において、ｘ
、ｙ、ｚ軸コントローラ（２１ａ）。

（２ｌ　ｂ）、（２１ｃ）　はＸ、Ｙ、Ｚ軸モータ（２
３ａ）、（２３ｂ）、（２３ｃ）を目標位置に維持させ
る指令をする。その後、第４図ステップ１５０において
ボンダ制御装置（２４）はクランパ制御装置（２５）に
信号を送りクランパ（５）を閉じる。次に、第４図ステ
ップ１６０においてｘ、ｙ、ｚ軸制御装置（２０）は目
標の位置であるキャピラリ（４）の作動開始前の高さの
座標を読み取り、第４図ステップ１７０において、Ｘ。

Ｙ、Ｚ軸制御装置（２０）は２軸コントローラ（２１ｃ
）に移動の指令を出力し、Ｚ軸ドライバ（２２ｃ）を介
してＺ軸モータ（２３ｃ）を駆動させる。そして、第４
図ステップ１８０において２軸コントローラ（２１ｃ）
は２軸モータ（２３Ｃ）の信号を受は移動量を検出し、
移動が完了してない場合は第４図ステップ１７０へ戻し
、移動が完了した場合は第４図ステップ１９０へ進む。

そして、第４図ステップ１９０において２軸コントロー
ラ（２１ｃ）の指令により２軸モータ（２３ｃ）は目標
位置を維持する。

次に、第５図（ａ）乃至（ｄ）に本発明のワイヤボンデ
ィング方法の切断の工程すなわち第２図点Ｃ−Ｅ間の工
程を示す。

第５図（ａ）においてリード（２）上にワイヤ（３）の
ボンディングを終了したキャピラリ（４）は、その後、
第５図（ｂ）のように所定量（第２図距離ａ）上昇する
と共に矢印３１方向（第５図（ｂ））に所定量（第２図
距離ｂ）変位する。次に、第５図（Ｃ）のようにクラン
パ（５）は変位後の状態でワイヤ（３）を保持し、その
後キャピラリ（４）とクランパ（５）は所定量（第２図
距ＪＩＣ）上昇する。しかしこのとき、第５図（ｂ）中
のＡに示す部分はキャピラリ（４）による加圧力がほと
んど加わっていないためワイヤ（３）とリード（２）と
の接合が弱く、引張りにより矢印３１方向（第５図（ｂ
））に剥れが生じる。ところが、あらかじめ剥れ量と同
量の距離ｂ（第２図）が設定されているためにキャピラ
リ（４）より導出しているワイヤ（３）は、導出方向に
対し傾くことなくワイヤ（３）を保持したクランパ（５
）によって引張られることとなり、ワイヤ（３）は第５
図（ｄ）のように曲がることなく切断される。

本発明のワイヤボンディング方法による動作は前述の位
置実施例に限定されるものではない。

例えば、第６図に示すように０点から真上（矢印３２方
向）に距Ｐａｌ上昇し、Ｃ°点に移動した後、Ｄ点に距
離ｍ水平移動（矢印３１方向）しても良い。また、Ｃ″
点からＤ点へ移動する間にワイヤ（３）を保持するもの
であっても、Ｄ点へ移動した後にワイヤ（３）を保持す
るものであっても良い。

［発明の効果］本発明によれば、ワイヤの可断時キャピラリの移動方向
をリードフレームよりも上方で、かつＩＣチップの電極
の方向へ設定したために、切断後に前記キャピラリから
突出した前記ワイヤに曲がりを生じることがなくなった
。

また、前記キャピラリから突出した前記ワイヤが曲がる
ことなく切断されるため前記ワイヤとトーチ電極とのギ
ャップが一定となり放電により作られるボール径が安定
して得られる。

さらに、前記キャピラリから突出した前記ワイヤに曲が
りがないことから、ＩＣチップの電極とリードフレーム
上のリードとの間に張られる前記ワイヤの形成するルー
プの形状が一定になり、ＩＣチップ上端部や隣接する前
記ワイヤ同士が接触することのないループを安定して得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤボンディング装置の要部構成を示す斜視
図、第２図は本発明のワイヤボンディング方法のキャピ
ラリの動作を示す図、第３図はワイヤボンディング装置
の制御図、第４図は、本発明のワイヤボンディング方法
のワイヤを切断する工程のフローチャート、第５　図（
ａ　）乃至（ｄ）は、本発明のワイヤボンディング方法
のワイヤを切断する工程の説明図、第６図は本発明のワ
イヤボンディング方法の第２の実施例を示す図、第７図
（ａ）乃至（ｄ）は、従来のワイヤボンディング方法の
ワイヤを切断する工程の説明図、第８図（ａ）、（ｂ）
および第９図（ａ）、（ｂ）は、ワイヤの先端とトーチ
電極とのギャップと、放電により作られるボールの関係
について示した図、第１０図（ａ）、（ｂ）および第１
１図は、ＩＣチップのｔ！とリードフレームのリードと
を配線するワイヤの形成するループの形状を示す図であ
る。１・・・リードフレーム２・・・リード３・・・ワイヤ３ａ、３ｂ・・・ボール４・・・キャピラリ５・・・クランパ６・・・トーチ電極７・・・ＩＣチップ８・・・電極９・・・Ｘ、Ｙテーブル１０・・・ボンディングへラド１１・・・揺動アーム１２・・・搬送面２０・・・ｘ、ｙ、ｚ軸制御装置２１・・・ｘ、ｙ、ｚ軸コントローラ２２・・・ｘ、ｙ、ｚ軸ドライバ２３・・・ｘ、ｙ、ｚ軸モータ２４・・・ボンディング制御装置２５・・・クランプ制御装置第呼図〜Ｅ第（Ｉ２１（Ｃ）第！図」（θ〕（［））第閏（θン（ｂ）（Ｑ）（ｂ）第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

キャピラリの一端に形成された導出部から導出されたボ
ンディング用のワイヤをＩＣチップ上の電極にボンディ
ングする第１の工程と、この第１の工程の後に前記ワイ
ヤを前記キャピラリから繰り出しながら前記キャピラリ
を移動して前記ワイヤをリードフレーム上のリードにボ
ンディングする第２の工程と、この第２の工程の後に前
記キャピラリを上昇し前記キャピラリ先端より一定長さ
の前記ワイヤを導出させた後、その状態でクランパによ
り前記ワイヤを保持しながら、前記キャピラリと前記ク
ランパを上昇させ前記ワイヤを引張って切断する第３の
工程と、この第３の工程の後に切断された前記ワイヤの
自由端とトーチ電極との間に放電を行い前記ワイヤの先
端にボールを作る第４の工程とを有するワイヤボンディ
ング方法であって、特に前記第３の工程において前記キ
ャピラリの上昇方向を前記ＩＣチップ上の電極の方向で
かつ前記リードフレームよりも上方に設定したことを特
徴とするワイヤボンディング方法。