JPH0465841A - ワイヤボンディング方法 - 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、キヤ・ピラリにより接合部にボンディング用
ワイヤを接触させながら、荷重を印加し接続するワイヤ
ボンディング方法に関する。

（従来の技術） 第５図に従来行われているワイヤボンディング方法に係
る装置を示し説明する。

ボンディングヘッド（１）は、Ｘ−Ｙテーブル（２）上
に載置されている磁石（３）に挿通されリニアモータ（
４）を構成するスライドブロック（５）と、スライドブ
ロック（５）に支軸（６）によって回動可能に取り付け
られている超音波ホーン（７）とにより構成されている
。この超音波ホーン（７）の先端にはワイヤ（８）を挿
通したキャピラリ（９）が装着されている。さらに、超
音波ホーン（７）には、レバー（ｌＯ）が取り付けられ
、このレバー（１ｏ）をばね（１１）およびソレノイド
（１２）によりストッパ（１３）に押し付け、超音波ホ
ーン（７）の水平を保っている。

次に第５図に示す装置の動作を説明する。

先ず、Ｘ−Ｙテーブルを駆動して第１のボンディング位
置であるリードフレーム（Ｉ４）上に固着されたＩＣチ
ップ（１５）の電極上にキャピラリ（９）を移動する。

その後、図には示していない制御装置からの指令により
、スライドブロック（５）が下降を開始する。やがてキ
ャピラリ（９）は、ＩＣチ、ツブ（１５）の電極に接触
し停止する。この停止信号を受けた前記制御装置は、ス
ライドプロ・ツク（５）を予め設定された距離ｈ３　　
（第３図（Ｃ））まで下降させる。そこで、超音波ホー
ン（７）は、支軸（６）を支点としてわずかに傾くこと
となり、ばね（１１）は伸ばされる。その、ばね（１１
）の弾性力と、ソレノイド（１２）に予め設定された電
流を付加することにより生じる加圧力とで、キャピラリ
（９）を介して接合部、すなわちＩＣチップ（１５）の
電極に荷重が加えられるとともに、超音波振動が印加さ
れ、ボンディングが行われる。そして、キャピラリ（９
）は、レバー（１０）がストッパ（１３）に接触するま
で下降する。同時に、予め設定された時間ｔが経過する
まで超音波振動を印加し続け、時間ｔが経過すると同時
に、超音波振動を停止しキャピラリ（９）を上昇させ第
１のボンディング位置に対するボンディングが終了する
。そして、第２のボンディングも同様に行う。

（発明が解決しようとする課題） 上記の方法によると、ストッパ（１３）によりキャピラ
リ（９）の下降距離ｈ３　　（第３図（Ｃ））を制限し
ているために、設定された位置にキャピラリ（９）が到
達した後は、キャピラリ（９）に荷重が加えられない。

そのために、ボンディング時間を内において、キャピラ
リ（９）が距離ｈ３　　（第３図（Ｃ））に到達した後
は、接合部には超音波振動のみが印加されているだけな
ので、有効にボンディングを行うことができず充分な接
合強度を得ることができなかった。

また、第１図に示す装置のようにリニアモータの動力を
直接超音波ホーンに伝えキャピラリ（９）を上下動させ
る機構のワイヤボンディング装置においては、従来、ボ
ンディング時に荷重、超音波振動、ボンディング時間だ
けしか制御しておらず、ワイヤおよびボールを潰す量、
すなわち、キャピラリ（９）の目標位置の制御は行って
いなかった。

そのため、ボンディング後のワイヤ（８）およびボール
（第３図（８１））の潰れ量と接合強度とが一定にでき
なかった。つまり、キャピラリ（９）が下降し、ボンデ
ィング位置に接触すると、その際の衝撃により、ワイヤ
（８）またはボール（第３図（８ａ））は潰されるが、
潰される割合が一様ではなかった。

そこで、ボンディング開始時のワイヤ（８）またはボー
ル（第３図（８ａ））の条件が異なってしまうためボン
ディング後のワイヤ（８）及びボールの潰れ量が一定に
できず、安定した接合性を得ることができなかった。

本発明は、上記問題点を解決し、確実に安定した接合力
を得られるワイヤボンディング方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、キャピラリにより接合部にボンディング用ワ
イヤを接触させつつ荷重を印加し接合を行うワイヤボン
ディング方法において、前記キャピラリの目標位置とこ
の目標位置に対する許容位置を設定し、前記キャピラリ
が前記目標位置に到達するまでおよび前記目標位置を通
過し前記許容位置に到達するまでは駆動部に所定電流を
印加し前記キャピラリを下降させて前記接合部に荷重を
加える加圧動作と、前記キャピラリが前記許容位置に到
達した後は前記キャピラリを前記目標位置へ引き戻す電
流を前記駆動部に印加し前記キャピラリを上昇させる除
圧動作とを行い、前記許容位置において前記加圧動作と
前記除圧動作とを交互に切替えながらボンディングを行
うものである。

（作用） 上記のボンディング方法によれば、充分な接合力が得ら
れるワイヤおよびボールの漬れ厚を予め設定し、キャピ
ラリの位置制御を行い、かつ、前記位置制御時に断続的
に荷重を加えながらボンディングを行っているため、ワ
イヤおよびボールの漬れ厚が一定となり、かつ、充分な
接合力を得ることができる。そこで、安定したボンディ
ングが可能となる。

（実施例） 第１図乃至第４図を用いて、本発明の一実施例について
説明を行う。

第１図のワイヤボンディング装置の構成について説明す
る。

ボンディングヘッド（１）は、支持軸（図示せず）に回
動可能に支持され、かつ、リニアモータ（４）により駆
動する揺動体（１６）と、揺動体（１６）ｌこ装着され
、かつ、長手方向中心にワイヤ（８）を挿通しているキ
ャピラリ（９）を先端部に装着した超音波ホーン（７）
とにより構成されている。そしてこのボンディングヘッ
ド（１）は、Ｘ−Ｙテーブル（２）上ニ設ｆｉｌされ、
Ｘ−Ｙテーブル（２）を駆動することによって、リード
フレーム（１４）と、リードフレーム（１４）上に固着
されたＩＣチ・ツブ（１５）上にキャピラリ（９）を移
動できるものである。前記支持軸には回転式位置検出器
（１７）が接続されており、この位置検出器（１７）に
より、キャピラリ（９）の移動信号が制御装置（１８）
に送られる。また、この位置検出器（１７）は、揺動体
（１６）に取り付け、揺動体（１６）の上下動の移動位
置を出力する直線式位置検出器を使用しても同様の効果
を得られる。リニアモータ（４）とＸ−Ｙテーブル（２
）は、駆動回路（２０）を介して制御装置（１８）に接
続されている。さらに、制御部（１８）は、非接触検出
部（２１）を有しており、キャピラリ（９）とＩＣチッ
プまたはリートとの接触の検出を行う。超音波ホーン（
７）は、超音波発振器（２２）を介して制御装置（１８
）に接続されている。

次に、本発明の一実施例の動作について第２図乃至第４
図を用いて、ＩＣチップ（１５）の電極にワイヤ（８）
をボンディングする第１のホンディング工程について説
明する。

まず、制御装置（１８）からの駆動回路（２０）に指令
が出され、Ｘ−Ｙテーブル（２）およびリニアモータ（
４）が駆動し、キャピラリ（９）をＩＣチップ（１５）
の電極上へ移動するとともにＩＣチップ（１５）の電極
上へ下降する（第４図ステップ１００）。そして、下降
を開始したキャピラリ（９）は、やがてワイヤ（８）の
先端に形成されているボール（第３図（８ａ））をＩＣ
チップ（１５）の電極へ接触させる（第３図（ａ）、第
２図時間ａ）。この接触を接触検出部（２１）により検
知しく第４図ステップ１１０）、その検知信号が制御装
置（１８）に送られる、この後、キャピラリ（９）は、
この接触した位置から予め設定された距離：ｈ下降した
位置（Ｈ３）を目標位置として位置制御を行う。制御装
置（１８）は、前記検知信号を受けると、リニアモータ
（４）への電流：Ｉの印加を行い、キャピラリ（９）を
介してボール（第３図８ａ）をＩＣチップ（１５）の電
極とに荷重Ｗを加える。また、超音波発振器（２２）に
発振の出力を指令し、キャピラリ（９）に超音波振動Ｕ
を加える（第４図ステップ１２０）。ここで、荷重Ｗと
電流Ｉとの関係は、実験により求められ、良好なボンデ
ィングが得られる荷重Ｗが予め設定されているものであ
る。そして、荷重Ｗ及び超音波振動Ｕによって、ボール
（第３図８ａ）は、徐々に潰され（第３図ｂ）、キャピ
ラリ（９）は下降する。その後、キャピラリ（９）は、
時間ｂ（第２図）において、目標位置Ｈ３（第３図Ｃ）
に到達する（第４図ステップ１３０）。そして、この時
のボール（第３図８ａ）を潰した量、つまり、距離：ｈ
（第３図Ｃ）は、実験により予め求められ予め設定され
ているものとする。次に、第４図ステップ１３０からス
テップ１６０までの工程について第２図を用いて説明す
る。時間＝ｂにおいて、キャピラリ（９）が目標位置Ｈ
３（第３図Ｃ）へ到達した後もリニアモータ（４）には
電流■か印加され続けている。そのため、ボール（第３
図８ａ）はさらに潰され、目標位置・Ｈ３よりキャピラ
リ（９）は下降する。この際、位置検出器（１７）の出
力信号を監視している制御装置（１８）は、キャピラリ
（９）が目標位１：Ｈ３より下降していると判断する。

そして、制御装置（１８）は、キャピラリ（９）を目標
位置に引き戻すために位置検出器（１７）から出力され
た現在位置と目標位置との偏差量に応した指令を駆動回
路に出力し、リニアモータ（４）に電流ｉを印加してキ
ャピラリ（９）を上方へ引き戻す（第４図ステップ１４
０）。そこで、キャピラリ（９）は上昇を開始するが、
時間Ｃにおいて、キャピラリ（９）は再び位置Ｈ３に到
達する。

それと同時に、位置検出器（１７）から制御装置ｔ（１
８）にキャピラリ（９）の位置Ｈ３到達信号が送られる
（第４図ステップ１３０）。前記信号が送られると、制
御袋！！　（＋８）は、電流ｌを停止する。そして、再
びリニアモータ（４）に電流■を印加し、キャピラリ（
９）・を下降させてボール（第３図（８ｇ））とＩＣチ
ップ（１５）の電極とに荷重Ｗを加える（第４図ステッ
プ１２０）。この第４図ステップ１２０からステップ１
５０までの動作をボンディング時間を内において繰り返
す（第４図ステップ１６０）。

ボンディング時間ｔが経過した後、制御装置（１８）の
指令により、超音波振動Ｕが停止されるとともにキャピ
ラリ（９）が上昇し、第１のボンディング工程は終了す
る。その後、キャピラリ（９）は、第２のボンディング
位置であるリードフレーム（１４）のリード上へ移動す
る。そこで、前記第１のボンディング工程と同様に、ワ
イヤ（８）を前記リードへ接続する。このとき、第２の
ボンディング工程における目標位置もまた、実験により
良好なボンディング強度が得られる値を求め、予め設定
されているものである。第２のホンディング工程が終了
することによって、１ホンデイング工程は終了する。

上記の装置によりワイヤホンディングを行えば、ボンデ
ィング中にキャピラリ（９）の位置制御を行っているの
で、ワイヤ（８）およびボール（第３図（８ａ））の潰
れ厚が一定となり、安定した接合強度を得ることができ
る。また、位置制御を行っている最中にもキャピラリ（
９）がワイヤ（８）またはホール（第３図（８ａｌ）を
断続的に加圧しているので、充分な接合強度を得ること
ができる。

本実施例において、ワイヤボンディング装置の駆動源と
してリニアモータ（４）を使用したが、ダイレクトドラ
イブ方式によりキャピラリを駆動する装置であれば、駆
動源はりニアモータ（４）に限られるものではない。

［発明の効果］ 本発明によれば予め設定された目標位置において、位置
制御を行うとともに断続的に荷重を加えることによって
、安定したワイヤの潰れ厚を得られるとともに、充分な
接合強度を得ることができる。このことは、不良の発生
率を低減することを可能とし、歩留まりの向上を望むこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワイヤボンディング方法に使用する装
置の構成を示すブロック図、第２図はキャピラリの変位
と荷重との関係を示す図、第３図（ａ）乃至（ｃ）はキ
ャピラリの動作を示す図、第４図は本発明の一実施例の
動作を示す流れ図、第５図は従来使用されている位置制
御機構を有するワイヤボンディング装置の構成を示す図
である。 （＋）・・・ボンディングヘッド 【４）・・・リニアモータ （９）・・・キャピラリ （１７・・・位置検出器 （１８）・・・制御装置 （１９）・・・記憶部 （２０）・・・コントローラ （２１）・・・接触検出器 （２２）・・・超音波発振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　キャピラリにより接合部にボンディング用ワイヤを接
   触させつつ荷重を印加し接合を行うワイヤボンディング
   方法において、前記キャピラリの目標位置を設定し、前
   記キャピラリが前記目標位置に到達するまで駆動部に所
   定電流を印加し前記キャピラリを下降させて前記接合部
   に荷重を加える加圧動作と、前記キャピラリが前記目標
   位置より下降した後は前記キャピラリを前記目標位置へ
   引き戻す電流を前記駆動部に印加し前記キャピラリを上
   昇させる除圧動作とを行い、前記目標位置において前記
   加圧動作と前記除圧動作とを交互に切替えながらボンデ
   ィングを行うことを特徴とするワイヤボンディング方法
   。