JPH04290238A - ワイヤボンディング装置 - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤボンディング装
置等に装備されるワイヤクランプ機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体の組み立てなどに使用するワイヤ
ボンディング装置は、ワイヤをクランプして固定したり
ワイヤをクランプして張力を付加したりするワイヤクラ
ンプ機構を備えている。従来のワイヤクランプ機構では
、ワイヤをクランプするために開閉するクランプ可動板
の開閉駆動源にモータやソレノイド（電磁石）を用いた
ものが一般的であった。

【０００３】上述した従来技術の一例を、図４を参照し
ながら説明する。図４は、ワイヤをクランプするための
クランプ可動板の開閉駆動源に、ソレノイドを用いたワ
イヤクランプ機構の要部概略図である。クランプ可動板
３１は先端にワイヤ挟持片３６を有し、中間支持軸３１
ａを回動支点としてソレノイド３５により開き方向に作
動される。クランプ可動板３１に対向する位置には固定
板３３が配置され、固定板３３のクランプ可動板３１側
には、先端にワイヤ挟持片３６と対向するワイヤ挟持片
３７を有し、ワイヤクランプ時のワイヤ３８に与える衝
撃を緩和する間隔を持って固定板３３に取り付けられた
板ばね３２が設けられている。クランプ可動板３１のワ
イヤ挟持片３６の設けられた他端側には、クランプ可動
板３１を閉じ方向に付勢する圧縮コイルばね３４が配置
され、端部にはソレノイド３５が取り付けられている。 ワイヤ挟持片３６，３７の間に挿通されたワイヤ３８を
、圧縮コイルばね３４による閉じ方向への作用でワイヤ
挟持片３６，３７間に挟持してクランプするように構成
されている。クランプ力を解除するには、ソレノイド３
５へ通電してソレノイド３５の開き方向への作用により
、ワイヤ挟持片３６，３７を開いてクランプ力を解除す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のワ
イヤクランプ機構では、以下に示すような問題点が発生
してくる。

【０００５】上述した従来技術のワイヤクランプ機構で
は、機械的にワイヤをクランプするため、ワイヤクラン
プ時にワイヤにツブレやキズ等の不良を発生させてしま
うという問題点もあった。また、従来技術のワイヤクラ
ンプ機構では、一定のクランプ力しか出すことができな
かったため、ワイヤの材質や外径等に変更が生じた場合
などのクランプ力の変更が必要となった際には、クラン
プ機構の再調整をしなければならないという問題点があ
った。［発明の構成］

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記したような技術的課
題を解決するために、本発明は、半導体チップ部品の電
極部とリードフレームのリードとの間をキャピラリを挿
通させたワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング
装置において、誘電体を一端に有した導電性部材を前記
キャピラリの上方近傍位置でかつ前記ワイヤの近傍位置
に前記誘電体が前記ワイヤに対向するように設け、前記
ワイヤと前記導電性部材とに電圧を加えて静電気を発生
させ、前記ワイヤと前記誘電体との間に、静電気の作用
による摩擦力を加える摩擦力付加機構を備えたことを特
徴とするワイヤボンディング装置を提供するものである
。

【０００７】また、半導体チップ部品の電極部とリード
フレームのリードとの間をキャピラリを挿通させたワイ
ヤで電気的に接続するワイヤボンディング装置において
、それぞれ誘電体を一端に有した複数の導電性部材を、
前記キャピラリの上方近傍位置でかつ前記ワイヤの周囲
に前記複数の誘電体が前記ワイヤに対向するように設け
、前記ワイヤと前記複数の導電性部材とに電圧を加えて
静電気を発生させ、前記ワイヤと前記複数の誘電体の間
に、静電気の作用による摩擦力を加える摩擦力付加機構
を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置を提
供するものである。

【０００８】

【作用】本発明は上記構成により、ワイヤと導電性部材
とに電圧を加えることにより静電気を発生させ、ワイヤ
と誘電体との間に静電気の作用（静電吸引力）による摩
擦力を加えることにより、ワイヤを固定あるいはワイヤ
に張力を付加することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を参照
しながら説明する。

【００１０】図１は、本発明の摩擦力付加機構をワイヤ
ボンディング装置に適用した要部概略図である。ワイヤ
ボンディング装置は、半導体チップ部品１におけるペレ
ット２の電極部（図示しない）とリードフレーム３のリ
ード４とに、それぞれワイヤ５をボンディングすること
により、ペレット２とリード４を電気的に接続するよう
に構成されている。６は、リードフレーム３を加熱する
ようにヒートブロック（図示しない）が内蔵され、ペレ
ット２がボンディングされたリードフレーム３が供給さ
れるボンディングステージである。ボンディングステー
ジ６の近傍にはＸＹテーブル７が配置されており、ＸＹ
テーブル７上には上下駆動機構８が搭載されている。上
下駆動機構８は、ボンディングステージ６の配置された
方向に設けられたツールアーム１２を上下方向に駆動さ
せる構成となっている。ＸＹテーブル７及び上下駆動機
構８は、制御部１８から出された信号をドライバ２０を
介して受信し、それぞれＸＹ方向あるいは上下方向に駆
動するようになっている。ツールアーム１２の上下駆動
機構８の一端側には、絶縁材料１３を介して例えばアル
ミニュウム合金でできた導電性部材１０が設けられてお
り、導電性部材１０の先端部には、例えばセラミック系
樹脂でできた薄板状の誘電体９がワイヤ５に対向するよ
うに設けられている。この誘電体９のワイヤ５に対向す
る面は、凹凸がないように鏡面状に加工されている。導
電性部材１０とワイヤ５には、制御部１８の信号に基づ
き電圧制御部１９を介して図示しない電源より電圧が加
えられ、例えば導電性部材１０には正（または負）の電
荷を、ワイヤ５には負（または正）の電荷を与えるよう
になっており、誘電体９とワイヤ５の間に静電気を発生
させるようになっている。ツールアーム１２のボンディ
ングステージ６側には、ツールアーム１２に設置され支
持されたホーン１４が備えられている。ホーン１４は、
超音波発振装置２１につながっており、超音波振動を発
生させるように構成されている。ホーン１４の先端部に
は、ボンディング工具としてのキャピラリ１１が支持さ
れており、キャピラリ１１の下端部近傍位置には、キャ
ピラリ１１の下端から突出したワイヤ５の先端部を溶融
し得るように電気トーチ１５が配置されている。ワイヤ
５は、リール１７に繰出し可能に巻装されており、例え
ば非接触でしかもワイヤ５にたるみがでないように、エ
アを吹き付けて張力を与えるように構成されたガイド１
６を介し、ガイド１６の下方に設けられたキャピラリ１
１に挿通されている。次に、上記構成の装置の動作の概
要を説明する。

【００１１】ペレット２をボンディングされているリー
ドフレーム３がボンディングステージ６に供給されると
、ＸＹテーブル７は制御部１８からドライバ２０を介し
て信号を受けて所定量移動する。キャピラリ１１は上下
駆動機構８によって下降され、ワイヤ５の先端部に電気
トーチ１５によって形成されたボールをペレット２の電
極部に圧接させる。この時、電極部はボンディングステ
ージ６に内蔵されているヒートブロックにより加熱され
おり、さらにワイヤ５の圧接部には超音波振動が超音波
発生装置２１からホーン１４とキャピラリ１１を介して
伝えられており、ワイヤ５のボールはペレット２の電極
部に超音波熱圧着されて第１のボンディング部が形成さ
れる。

【００１２】第１のボンディング部が形成されると、キ
ャピラリ１１はＸＹテーブル７及び上下駆動機構８によ
り、３次元的に相対移動されて所定のリード４にワイヤ
５を圧接する。そしてワイヤ５はリード４に第１のボン
ディング部を形成したときと同様に超音波熱圧着され、
第２のボンディング部が形成される。第１のボンディン
グ部から第２のボンディング部にキャピラリ１１が移動
する際に、第１及び第２のボンディング部の間に架かる
ワイヤ５のループ形状を制御するために、ワイヤ５と導
電性部材１０とに加える電圧を変更して摩擦力を変化さ
せ、ワイヤ５に所定の張力を付加している。

【００１３】第２のボンディングが終了すると、電気ト
ーチ１５によりボールを形成するために、制御部１８よ
り指定されたワイヤ突出量分だけキャピラリ１１を上下
駆動機構８を介して上昇させる。導電性部材１０とワイ
ヤ５には、制御部１８より出された信号に基づき電圧制
御部１９から所定の電圧が加えられ、誘電体９とワイヤ
５の間に静電気を発生させ、この発生した静電気の作用
（静電吸引力）を利用してワイヤ５を誘電体９に吸着し
ワイヤ５を固定する。このようにしてワイヤ５を固定す
ると、ツールアーム１２は第２のボンディング部に相対
的に離反する方向に移動する。この移動によりワイヤ５
は第２のボンディング部からキャピラリ１１の下端に、
制御部１８から指定された長さのワイヤ５を突出させ、
電気トーチ１５により放電してボールを形成する。その
後、導電性部材１０及びワイヤ５に加えられていた電圧
は停止され、ワイヤ５の固定あるいは張力の付加を解除
する。以後、上記したボンディング動作を繰り返し行う
ことにより、ペレット２の各電極部と各リード４とはボ
ンディングワイヤによって電気的に接続される。

【００１４】次に、第２の実施例として導電性部材及び
誘電体をそれぞれ二つ備えた場合について図２及び図３
を参照しながら説明する。図２は、第２の実施例として
導電性部材及び誘電体をそれぞれ二つ備えた装置を示し
た図であり、図３は図２の一部を拡大した図である。第
１の実施例では導電性部材は導電性部材１０一つであっ
たが、第２の実施例では図２及び図３に示すように、ツ
ールアーム１２の先端に、上述した第１の実施例の導電
性部材１０及び誘電体９と同様の素材でできた第１の導
電性部材２２及び誘電体２３を、第１の誘電体２３がワ
イヤ５に対向するように配置させ、第１の誘電体２３と
ワイヤ５を介在して対向して同じ高さの位置に、第１の
誘電体２３と同様の素材でできた薄板状の第２の誘電体
２５を、第１の導電性部材２２と同様の素材でできた第
２の導電性部材２４のワイヤ５と対向するように配置す
る。第２の導電性部材２４はワイヤ５の挿通を妨げない
位置で第１の導電性部材２２に支持固定されており、Ｘ
Ｙ方向及び上下方向へは常に一緒に作動するようになっ
ている。上記した第１及び第２の誘電体２３，２５のワ
イヤ５と対向する面は、第１の実施例の誘電体９と同様
に鏡面状に加工されている。設けられた第１及び第２の
誘電体２３，２５の間隔は、ワイヤ５が非接触で挿通す
るのに必要な間隔が設けてある。そしてワイヤ５を固定
、あるいは張力を付加する時は、ワイヤ５に正（または
負）の電荷、第１及び第２の導電性部材２２，２４とに
は負（または正）の電荷を加えることにより静電気を発
生させ、この加える電圧を制御することによりワイヤ５
と第１及び第２の誘電体２３，２５との間に発生させる
静電気を調整して、ワイヤ５を第１及び第２の誘電体２
３，２５との間に非接触で固定あるいは張力を付加させ
る構成となっている。上述した第１及び第２の導電性部
材２２，２４と第１及び第２の誘電体２３，２５以外の
構成以外は、第１の実施例と同様であるため省略する。

【００１５】上述した第１及び第２の実施例で説明した
誘電体を、ワイヤの外形に沿って曲面状に形成すること
も可能であり、第１の実施例においてはワイヤを囲むよ
うに筒形に形成することも可能である。

【００１６】さらに、上記した第２の実施例では導電性
部材やワイヤに与える電圧を制御することにより、ワイ
ヤと誘電体の間に発生する静電気を制御して摩擦力を変
化させていたが、第２の実施例中で説明したように対向
する形で対になっている場合は、電圧を常時一定に保ち
ながら誘電体の方を前後に移動可能に構成し、２つの誘
電体の間隔を変化させることにより摩擦力を制御できる
ようにすることも可能である。誘電体は前後だけではな
く上下左右にも移動可能に構成しても何等問題はない。

【００１７】また、静電吸引力を利用した本発明の摩擦
力付加機構を、ワイヤに張力を与えることによりワイヤ
のたるみを防止し、しかも非接触を保つことの可能なガ
イドとして用いることも可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明の摩擦力付加機構を用いることに
より、ワイヤを機械的にクランプすることがなくなるの
で、ワイヤ固定時にワイヤに負担がかからずツブレやキ
ズ等の不良をおこすことを防止することが可能となり、
高精度のワイヤボンディングを行うことが可能となった
。

【００１９】さらに、静電吸引力によってワイヤに摩擦
力を加えることによりワイヤを固定するため、ワイヤの
材質や外径等に変更等が生じた場合でも摩擦力付加機構
の再調整をする必要がなくなった。また、第１のボンデ
ィング部から第２のボンディング部に移動する時、ワイ
ヤに固定時より若干弱い摩擦力を加えることにより張力
を付加し、２つのボンディング部の間に架かるワイヤの
ループ形状を制御することも可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の概略図

【図２】本発明第２の実施例の概略図

【図３】本発明第２の実施例の一部拡大図

【図４】従来
のソレノイドを用いたワイヤクランプ機構の要部概略図

【符号の説明】

１　　半導体チップ部品 ３　　リードフレーム ４　　リード ５　　ワイヤ ９　　誘電体 １０　　導電性部材 １１　　キャピラリ ２２　　第１の導電性部材 ２３　　第１の誘電体 ２４　　第２の導電性部材 ２５　　第２の誘電体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体チップ部品の電極部とリードフ
   レームのリードとの間をキャピラリを挿通させたワイヤ
   で電気的に接続するワイヤボンディング装置において、
   誘電体を一端に有する導電性部材を前記キャピラリの上
   方近傍位置でかつ前記ワイヤの近傍位置に前記誘電体が
   前記ワイヤに対向するように設け、前記ワイヤと前記導
   電性部材とに電圧を加えて静電気を発生させ、前記ワイ
   ヤと前記誘電体との間に静電気の作用による摩擦力を加
   える摩擦力付加機構を備えたことを特徴とするワイヤボ
   ンディング装置。
2. 【請求項２】　　半導体チップ部品の電極部とリードフ
   レームのリードとの間をキャピラリを挿通させたワイヤ
   で電気的に接続するワイヤボンディング装置において、
   それぞれ誘電体を一端に有する複数の導電性部材を前記
   キャピラリの上方近傍位置でかつ前記ワイヤの周囲に前
   記複数の誘電体が前記ワイヤに対向するように設け、前
   記ワイヤと前記複数の導電性部材とに電圧を加えて静電
   気を発生させ、前記ワイヤと前記複数の誘電体の間に静
   電気の作用による摩擦力を加える摩擦力付加機構を備え
   たことを特徴とするワイヤボンディング装置。