JPH05226401A

JPH05226401A - ワイヤ案内装置及びこれを具備したワイヤボンディング装置

Info

Publication number: JPH05226401A
Application number: JP4058860A
Authority: JP
Inventors: Masanao Ura; 正直浦
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1992-02-13
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】ボンディングツールに対するワイヤの挿通作
業の簡略化及び迅速化に寄与するワイヤ案内装置及びこ
れを具備したワイヤボンディング装置を提供すること。【構成】ボンディングツールク７の筒中心を中心とす
る仮想円５０、６５の接線方向と略平行に気体を噴出す
る気体噴出手段４１、６１を、該ボンディングツールク
７のワイヤ受入部近傍設け、以て、この噴出する気体に
より案内壁を形成してワイヤ９を有効に案内するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被ボンディング部品と
なる半導体部品（ＩＣチップ）とリードとの間などにボ
ンディングツールを用いてワイヤを掛け渡してボンディ
ング接続を行うワイヤボンディング装置に関し、特にワ
イヤ切れ等の際に、ボンディング作業を迅速に続行すべ
く、該ボンディングツールの中空部内にワイヤを円滑に
導入することのできるワイヤボンディング装置に関す
る。

【０００２】また、本発明は、該ワイヤボンディング装
置に装備されるべきワイヤ案内装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のワイヤボンディング装置
を用いてＩＣチップのパッドとリードとの間でボンディ
ング接続を行うには、ボンディングアームの先端に設け
られたボンディングツールとしての略筒状のキャピラリ
にてワイヤを保持し、対象となるパッド又はリードの表
面に接触させ、該キャピラリを用いて先端にボールが形
成されたワイヤの一部を押しつぶして熱圧着して溶着す
る。この時、同時にワイヤ先端部に超音波振動が印加さ
れる場合もある。

【０００４】このワイヤボンディングを行う工程を図１
０を用いて説明すると、ボンディングステージ２６上に
載置されたＩＣチップ２５上のパッド（電極）にワイヤ
ボンディングしようとする時、先端にボールが形成され
たワイヤ９が挿通されたキャピラリ７を図示せぬ撮像装
置等からの情報に基づいてＸＹテーブル（図示せず）の
移動により位置決めした後、キャピラリ７を図１０の
乃至に示すように下降させて前記パッドにボールを押
しつぶして熱圧着ボンディングを行う。

【０００５】この工程で→はボンディングアーム
（図示せず）を高速で下降移動させ、→では低速で
移動させる。この時、クランプ８ａは開となっている。
次に、この第１ボンディング点への接続が終わると、
→ではクランプ８ａが開状態のままボンディングアー
ムが図１０に示す上方向、即ちＺ軸方向に上昇し、所定
のループコントロールにしたがってに示すようにクラ
ンプ８ａが開の状態でワイヤ９が引き出され、に示す
第２ボンディング点となるリード２７に接続される。

【０００６】この接続後、キャピラリ７の先端部にワイ
ヤ９をに示すように所定のフィード量ｆだけ引き出し
た状態でクランプ８ａを閉じる。この状態で更にボンデ
ィングアーム１を所定の高さまで上昇させる過程でに
示すようにワイヤ９がカットされて、再びワイヤ先端部
に電気トーチ（図示せず）を用いてボールを形成し、ク
ランプ８ａを開状態にさせての状態に復帰する。この
ような一連の工程によりワイヤボンディングがなされ
る。

【０００７】上記した従来のワイヤボンディング装置に
おいては、ボンディング中にワイヤ９が何らかの原因に
よって切れてキャピラリ７から抜け出てしまう場合があ
り、ボンディング作業続行のために、この抜け出たワイ
ヤをキャピラリに挿通しなおすことが作業者により適宜
行われる。また、ワイヤ９は図示しないスプールに巻回
されているが、このワイヤを新たなスプールに交換をす
る場合にも、同様にしてキャピラリ９へのワイヤの挿通
作業が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の装置においては、ワイヤ９が極めて細い故に扱い
難く、しかも張力を加えない通常の状態においては多少
の縒れを生じていることから、これをキャピラリ７に挿
通する作業が必ずしも容易ではないという欠点があり、
それ故に作業者に煩わしい感じを与えると共に、ボンデ
ィング作業の能率を向上させる上で解決されるべき問題
を抱えている。

【０００９】そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みてなされたもので、キャピラリに対するワイヤ挿通作
業の簡略化及び迅速化に寄与するワイヤ案内装置及びこ
れを具備したワイヤボンディング装置を提供することを
目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、供給されるワ
イヤを所定方向に案内するワイヤ案内装置において、案
内すべき方向に対して略垂直な仮想円の接線方向と略平
行に気体を噴出する気体噴出手段を有するように構成し
たものである。また、本発明は、ボンディングアーム先
端に取りつけられた略筒状のボンディングツールの中空
部に挿入されたワイヤによりボンディングを行うワイヤ
ボンディング装置において、前記ボンディングツールの
ワイヤ受入部近傍に配置されて前記ボンディングツール
の筒中心を中心とする仮想円の接線方向と略平行に気体
を噴出する気体噴出手段を有するように構成したもので
ある。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例としてのワイヤボンデ
ィング装置を添付図面を参照しつつ説明する。なお、以
下の説明において、図１０に示した従来装置の構成部材
と同一又は対応する部材については同じ参照符号を用い
ている。

【００１２】図１は、本発明に係るワイヤボンディング
装置の要部を示し、図２は、図１に関するＡ−Ａ断面図
である。

【００１３】このワイヤボンディング装置は、図１に示
すように保持枠１ａ及びホーン１ｂからなるボンディン
グアーム１が揺動アーム２と共に支持シャフト３の軸中
心の周りに揺動可能となっている。このボンディングア
ーム１は、支持シャフト３に堅固に嵌着され、揺動アー
ム２は支持シャフト３に揺動自在に嵌合されている。こ
の支持シャフト３は、図示せぬＸＹテーブル等に搭載さ
れている。なお、保持枠１ａ内には、ホーン１ｂを加振
するための超音波振動子（図示せず）が組み込まれてい
る。揺動アーム２及び保持枠１ａには夫々、ソレノイド
４ａ及び電磁吸着片４ｂが互いに対向して固設されてお
り、ボンディングアーム１を揺動させる際には、ソレノ
イド４ａに対して図示せぬ電源から通電してこれと電磁
吸着片４ｂとの間に吸着力を生ぜしめることにより該ボ
ンディングアーム１と揺動アーム２とを相互に固定状態
にして結合させるが、所定距離以上吸着されないように
揺動アーム２にねじ等で固定された調整可能なストッパ
６が設けられている。また、揺動アーム２及び保持枠１
ａには、上記電磁吸着手段の前方位置にマグネット５ａ
及びコイル５ｂが夫々取り付けられている。これらマグ
ネット５ａ及びコイル５ｂは、ボンディング時にボンデ
ィングアーム１の先端、すなわちボンディングツールと
してのキャピラリ７を保持する部位を図２における下向
きに付勢するための吸着力を発生させる手段を構成して
いる。

【００１４】また、揺動アーム２の先端にはクランプア
ーム８が設けられており、該クランプアーム８には、図
３に示すようなソレノイド及びばね等で構成されたクラ
ンプ開閉機構８１が設けられている。このクランプ開閉
機構８１にはワイヤ９を把持してカットするためのクラ
ンプ８ａが設けられている。このクランプ開閉機構８
１、クランプ８ａ及びクランプアーム８によりクランプ
手段が構成されている。

【００１５】図３には、クランプ開閉機構８１の構成が
簡略化して示されているが、図示の如く、クランプアー
ム８に取付け固定されるクランプ固定部８１ｂ₁ 及び８
１ｂ₂ の先端には、クランプ８ａが取付けられている。
このクランプ８ａのクランプ部８ａ₁ ，８ａ₂ は互いに
矢印方向に開閉可能な構成となっており、このクランプ
部８ａ₁ ，８ａ₂ は、軸８１ｃを中心として回動可能に
設けられたアーム８１ａが矢印方向に回動することによ
って開閉する構成となっている。このアーム８１ａの駆
動は図示せぬソレノイドにより行われる。

【００１６】また、前記クランプ部８ａ₁ ，８ａ₂ は、
互いに対向する面同士がワイヤ９を保持するため鏡面で
形成され、導電性を有し耐摩耗性、耐食性等に優れた例
えば、サーメット（cermet）等で構成される。

【００１７】また、キャピラリ７の下方には図示せぬ垂
直軸にアクチュエータ等の作用により回動可能に電気ト
ーチ１０が配設されており、ボンディングアーム１の移
動に伴ってキャピラリ７の周りに回動可能な構成となっ
ている。この電気トーチ１０は所定の電圧を印加してワ
イヤ９の先端にボールを形成する。また、クランプ８ａ
の上方には、図示せぬフレームに固定支持され、ワイヤ
９に所定のテンションをかけて常にワイヤ９をボンディ
ングアーム１のキャピラリ７の先端まで真直ぐな状態に
なるように保持し図示せぬ開閉機構により開閉可能なテ
ンションクランプ１１が配設され、このワイヤ９は更に
ガイド１２を介してスプール３６により巻回されてい
る。

【００１８】次に、図２にも示すように、揺動アーム２
の後端側には支軸１５ａが設けられており、アーム側カ
ムフォロア１５と揺動ベース１６ａとがこの支軸１５ａ
の周りに回転自在となっている。揺動ベース１６ａには
ベアリングガイド１６ｂがその一端にて固着され、この
ベアリングガイド１６ｂの他端部には予圧アーム１６ｄ
が支持ピン１６ｃを介して回転自在に取り付けられてい
る。予圧アーム１６ｄの自由端部には支軸１７ａが設け
られており、該支軸１７ａにカムフォロア１７が回転自
在に取り付けられている。そして、この予圧アーム１６
ｄの先端と揺動ベース１６ａの先端とには引張ばねであ
る予圧ばね１６ｅが掛け渡されており、アーム側カムフ
ォロア１５及びカムフォロア１７は、略ハート形に形成
されたカム１８の外周面であるカム面に圧接されてい
る。なお、アーム側カムフォロア１５及びカムフォロア
１７のカム１８に対する２つの接点は、カム１８の回転
中心を挟んで位置している。

【００１９】この揺動ベース１６ａと、ベアリングガイ
ド１６ｂと、予圧アーム１６ｄとによりフレーム構造が
形成されており、これを揺動フレーム１６と総称する。
揺動フレーム１６の構成部材としてのベアリングガイド
１６ｂは、カム１８が嵌着されたカム軸１９に取り付け
られたラジアルベアリング２０の外輪に接している。な
お、カム１８は、モータ２１よりカム軸１９に付与され
るトルクによって回転する。また、ボンディングツール
としてのキャピラリ７の高さ位置は支持シャフト３に連
結された図示せぬロータリエンコーダにより検出される
構成となっている。

【００２０】次に、本発明に係るワイヤ案内装置につい
て説明する。

【００２１】当該ワイヤ案内装置は、図１及び図３に示
す気体噴出手段４１及び気体吸引手段４２からなる。こ
の気体噴出手段４１の詳細を図４及び図５に示し、ま
た、図６に該気体吸引手段４２の詳細を示している。以
下、まず、気体噴出手段４１の構成から詳述する。

【００２２】図１及び図３に示すように、気体噴出手段
４１は、ボンディングツールとしてのキャピラリ７のワ
イヤ受入部近傍に配置されている。そして、図３及び図
４に示すように、該気体噴出手段４１は、例えば金属若
しくは樹脂等を素材とする断面形状が円形の管材を矩形
環状に屈曲成形してなり供給される気体を分配する分配
管４４と、該分配管４４の内周側であって四偶の近傍に
夫々連結された例えば４本の気体噴出管４５とを有して
いる。図３に示すように、分配管４４は、クランプ開閉
機構８１の構成部材であるクランプ固定部８１ｂ₂ に対
して上端部にてねじ等により固着された小ブラケット４
６の下端部に取り付けられている。

【００２３】図４から特に明らかなように、分配管４４
にはソケット部４４ａが設けられており、噴出されるべ
き気体である圧搾空気を供給するための可撓性チューブ
４７の一端がこのソケット部４４ａに接続されている。
なお、このチューブ４７の他端部は、気体供給源である
コンプレッサー等（図示せず）に接続されているが、該
チューブ及び気体供給源の間には気体の供給及びその断
をなすためのバルブ（図示せず）が介装されている。

【００２４】図５は図４に関するＢ−Ｂ断面を示すもの
であるが、該図から特に明らかなように、各気体噴出管
４５は、分配管４４に固設されたソケット部４４ｃに内
嵌され、且つ、ろう付け等により固定されて設けられて
おり、分配管４４に形成された孔４４ｄを通じて該分配
管４４の内部空間と連通している。そして、各気体噴出
管４５はその先端にノズル部４５ａ（図５に図示）を有
し、各々が互いに異なる方向に向けて気体を噴出するよ
うに設けられている。具体的には、図４に示すように、
各気体噴出管４５は、ワイヤ９を案内すべき方向に対し
て垂直な仮想円５０、すなわちキャピラリ７（図３を参
照）の筒中心を中心とする仮想円の接線方向と平行に気
体を噴出するように指向して配設されている。また、各
気体噴出管４５は、隣接するもの同士のノズル部からの
気体噴出方向が互いに交差するように指向せられてい
る。そして、図３及び図５から明らかなように、各気体
噴出管４５は、その気体噴出方向が、キャピラリ７の筒
中心に対して垂直な仮想面（図示せず）に対して、該キ
ャピラリ７のワイヤ供給部側に傾斜するようになされて
いる。

【００２５】次いで、気体吸引手段４２の構成について
詳述する。図３から明らかなように、気体吸引手段４２
は、上記した気体噴出手段４１との間にキャピラリ７を
挾む位置、すなわちワイヤ案内方向側に配設されてい
る。なお、この気体吸引手段４２は、キャピラリ７に対
して着脱自在であり、該キャピラリ７に対するワイヤ挿
通作業を行う際にのみ装着され、ボンディング作業中に
はキャピラリ７から外されて所定の位置に収容されてい
る。

【００２６】図３及び図６に示すように、気体吸引手段
４２は、中空状のケース５２と、外ケース５２の上端部
に固着された係止部材５３とから成る。図６から明らか
なように、ケース５２の上端部には、キャピラリ７の先
端部、すなわち尖頭部の外周に形成されたテーパ面７ａ
に嵌合すべくテーパ状に形成された吸引孔５２ａが形成
されている。また、ケース５２の外周部であって下端部
近傍にはソケット部５２ｂが設けられており、気体の吸
引を行うための可橈性チューブ５４の一端が該ソケット
部５２ｂに接続されている。なお、このチューブ５４の
他端は、気体を吸引する真空ポンプ等（図示せず）に接
続されている。また、該チューブ５４及び真空ポンプ等
の間には、気体の吸引及びその断をなすためのバルブ
（図示せず）が介装されている。

【００２７】一方、上記ケース５２上に設けられた係止
部材５３は、当該気体吸引手段４２を使用する際に、こ
れをキャピラリ７に係止させるためのもので、例えば
、ゴムあるいは合成樹脂を素材として好ましくはスポ
ンジ状の構造を有し、キャピラリ７に対して摩擦力を以
て外嵌することにより係止をなす。

【００２８】上記した構成のワイヤボンディング装置に
おいては、ボンディング作業中にワイヤ切れが生じた
り、あるいはスプール３６（図１に図示）におけるワイ
ヤ９の蓄えが無くなるなどしてキヤピラリ７の中空部７
ｂ（図６に図示）からワイヤが抜け出てしまった場合、
前述したワイヤ案内装置を用いて下記のようにしてワイ
ヤをキャピラリ７内に再導入し、ボンディング作業が続
行される。なお、上記スプール３６に巻かれていたワイ
ヤが全て使用された場合のワイヤ再挿入作業とは、この
使用済みのスプールに代えて新たなスプールを取り付け
る際に行われる。

【００２９】キャピラリ７に対するワイヤ再挿入に際
し、まず、図３及び図６に示すように、作業者によっ
て、気体吸引手段４２をキャピラリ７に装着することが
行われる。具体的には、図６において二点鎖線で示すよ
うに気体吸引手段４２をキャピラリ７の直下に持ち来
し、続いて矢印の如く上方に移動させ、該気体吸引手段
４２が具備する係止部材５３をキャピラリ７に嵌着さ
せ、ケース５２の孔５２ａをキャピラリ７のテーパ面７
ａに嵌合させる。この後、気体噴出手段４１（図３など
に図示）に対する気体の供給と気体吸引手段４２による
気体の吸引をなさしめるべく、各バルブ（図示せず）を
開く。すると、図４において矢印で示すように該気体噴
出手段４１が具備する各気体噴出管４５から気体が噴出
し、同時に気体吸引手段４２により吸引され、図３及び
図６に示すように螺旋状かつ円錐状の渦流５６となって
キャピラリ７の中空部７６を経て気体吸引手段４２に流
入する。よって、この渦流５６がワイヤ９を有効に案内
する案内壁として作用し、キャピラリ７の中空部７ｂに
対するワイヤ挿通作業を容易且つ迅速に行うことが出来
る。

【００３０】なお、図５に示したように、気体噴出手段
４１の気体噴出管４５による噴出方向がワイヤ供給側に
傾斜している故、この傾斜に基づく分力によって上記の
螺旋状の渦流５６の発生が促される。また、当該ワイヤ
案内手段は気体を噴出する気体噴出手段４１と、気体の
吸引を行う気体吸引手段４２の両者を備えているが、気
体噴出手段４１のみにてもある程度の案内作用をなし得
る気体の壁を発生させることは出来る。気体吸引手段４
２をも設けることによって、上述の如き渦流５６を生
じ、ワイヤ９の案内の効果が高まる。

【００３１】図７及び図８に、本発明の第２実施例とし
てのワイヤ案内手段の要部である気体噴出手段６１を示
す。

【００３２】図示のように、当該気体噴出手段６１は、
全体として円環状に形成された単一の気体噴出管６２を
有している。なお、該気体噴出管６２は、内外一組の分
割体６２ａ及び６２ｂを互いにろう付け等により結合し
て成り、管の断面形状は例えば円形となっている。な
お、本実施例においては、内外一対の分割体６２ａ、６
２ｂにより気体噴出管６２を形成しているが、上下一対
の分割体によって形成してもよい。また、気体噴出管６
２が全体として円環状に形成されているが、他に、矩形
環状、三角形の環状や、環の一部が切欠した形態のＣ字
状等のものなど、種々の形態を採用し得る。

【００３３】気体噴出管６２の外周部にはソケット部６
２ｃが設けられており、噴出されるべき気体を供給する
ための可撓性チューブ６３の一端がこのソケット部６２
ｃに接続されている。なお、このチューブ６３の他端は
気体供給源であるコンプレッサー等（図示せず）に接続
されている。また、該チューブとコンプレッサー等との
間には、気体の供給及びその断をなすためのバルブ（図
示せず）が介装されている。

【００３４】図示のように、上記した気体噴出管６２の
内周部、すなわち内側の分割体６２ａには、例えば４つ
のノズル部６２ｄが等ピッチにて設けられている。な
お、このノズル部６２ｄの詳細を図９に示す。そして、
これら各ノズル部６２ｄは、各々が互いに異なる方向に
指向するように形成されている。詳しくは、図８に示す
ように、各ノズル部６２ｄは、ワイヤ９を案内すべき方
向に対して垂直な仮想円６５、すなわちキャピラリ（図
３を参照）の筒中心を中心とする仮想円の接線方向と平
行に気体を噴出するように指向せられている。また、各
ノズル部６２ｄは、隣接するノズル部同士の気体噴出方
向が互いに交差するように指向せられている。

【００３５】図７に示すように、上記した構成の気体噴
出手段６１を用いた場合でも、先述した第１実施例とし
てのワイヤ案内手段におけると同様に、気体の噴出及び
吸引によって渦流５６が発生し、ワイヤ９をキャピラリ
７（図３などに図示）内に円滑に導入させることが出来
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気体噴出手段から噴出される気体が、ワイヤを有効に案
内する案内壁として作用し、キャピラリに対するワイヤ
挿通作業を容易且つ迅速に行うことが出来、作業能率の
向上に寄与するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係るワイヤボンディング装置
の要部の、一部断面を含む側面図である。

【図２】図２は、図１に関するＡーＡ断面図である。

【図３】図３は、図１に示したワイヤボンディング装置
が具備する第１実施側としてのワイヤ案内装置とその周
辺の機構を示す、一部断面を含む斜視図である。

【図４】図４は、図３に示したワイヤ案内装置が具供す
る気体噴出手段の、一部断面を含む平面図である。

【図５】図５は、図４に関するＢーＢ断面図である。

【図６】図６は、図３に示したワイヤ案内装置が具備す
る気体吸引手段の、一部断面を含む側面図である。

【図７】図７は、本発明の第２実施例としてのワイヤ案
内装置が具備する気体噴出手段の斜視図である。

【図８】図８は、図７に示した気体噴出手段の、一部断
面を含む平面図である。

【図９】図９は、図８における部分Ｃの拡大図である。

【図１０】図１０は、従来のワイヤボンディング装置の
ボンディング工程を示す説明図である。

【符合の説明】１ボンディングアーム７キャピラリ（ボンディングツール）７ｂ中空部３６スプール４１、６１気体噴出手段４２気体吸引手段４４分配管４５、６２気体噴出管５０、６５仮想円５２ケース５３係止部材５６渦流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給されるワイヤを所定方向に案内する
ワイヤ案内装置であって、案内すべき方向に対して略垂
直な仮想円の接線方向と略平行に気体を噴出する気体噴
出手段を有することを特徴とするワイヤ案内装置。
【請求項２】前記気体噴出手段に対してワイヤ案内方
向側に配置されて前記気体を吸引する気体吸引手段を有
することを特徴とする請求項１記載のワイヤ案内装置。
【請求項３】ボンディングアーム先端に取り付けられ
た略筒状のボンディングツールの中空部に挿入されたワ
イヤによりボンディングを行なうワイヤボンディング装
置であって、前記ボンディングツールのワイヤ受入部近
傍に配置されて前記ボンディングツールの筒中心を中心
とする仮想円の接線方向と略平行に気体を噴出する気体
噴出手段を有することを特徴とするワイヤボンディング
装置。
【請求項４】前記気体噴出手段との間に前記ボンディ
ングツールを挟む位置に配設されて前記気体を吸引する
気体吸引手段を有することを特徴とする請求項３記載の
ワイヤボンディング装置。
【請求項５】前記気体噴出手段による気体噴出方向
は、前記筒中心に対して垂直な仮想面に対して前記ボン
ディングツールのワイヤ供給部側に傾斜していることを
特徴とする請求項３又は請求項４記載のワイヤボンディ
ング装置。
【請求項６】前記気体噴出手段は、各々が互いに異な
る方向に噴出するように設けられたノズル部を有する気
体噴出管を複数設けるようにしたことを特徴とする請求
項３乃至請求項５のうちいずれか１記載のワイヤボンデ
ィング装置。
【請求項７】前記気体噴出手段は、環状又は略環状に
形成されて内周部に互いに異なる方向に指向するように
配設された複数のノズル部を具備した気体噴出管を有す
ることを特徴とする請求項３乃至請求項５のうちいずれ
か１記載のワイヤボンディング装置。