JPH05335367A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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JPH05335367A
JPH05335367A JP4168610A JP16861092A JPH05335367A JP H05335367 A JPH05335367 A JP H05335367A JP 4168610 A JP4168610 A JP 4168610A JP 16861092 A JP16861092 A JP 16861092A JP H05335367 A JPH05335367 A JP H05335367A
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discharge
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造簡単にして安価であり、しかもボールを
高精度に形成することが出来るワイヤボンディング装置
を提供すること。 【構成】 放電電極３１を固定として、構造を簡単にす
ると共にモータ等の駆動手段を不要とし、コストの低減
を達成している。また、放電電極３１の先端部に直線状
の峰部３１ａを形成して、この峰部３１ａが溶融すべき
ワイヤ先端部９ａと平行となるように配設し、以て放電
エネルギーが常に均等に付与されるようにしてボールの
形成が高精度に行われるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの組立
工程において、第１ボンディング点、例えば半導体チッ
プ上の電極と第２ボンディング点、例えばリードフレー
ムに配設された外部リードとをワイヤを用いて接続する
ワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金線又は銅、アルミニウムなどの
ワイヤを用いて第１ボンディング点となる半導体チップ
上の電極と、第２ボンディング点となるリードとを接続
する装置としては、図６及び図７に示すようなワイヤボ
ンディング装置が知られている。
【０００３】このワイヤボンディング装置は、図６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が装着された部位を図６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。
【０００４】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にはソレ
ノイド及びばね等で構成されたクランプ開閉機構（図示
せず）が設けられている。このクランプ開閉機構にはワ
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、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。
【０００５】キャピラリ７の下方近傍には、放電電極１
０ａを有する電気トーチ１０が配設されている。この電
気トーチ１０は水平面内において揺動自在となされ、図
示しないモータ等の駆動手段によってボンディングアー
ム１の上下動に同期して往復動せしめられる。そして、
この動作に伴い、キャピラリ７の先端から突出したワイ
ヤ９の先端と放電電極１０ａとの間に高電圧を印加する
ことによって放電を起こさせ、その放電エネルギーによ
りワイヤ先端部を溶融してボールを形成する。
【０００６】一方、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。
【０００７】次に、図７にも示すように、揺動アーム２
の後端部には支軸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。
【０００８】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、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。
【０００９】上記した構成のワイヤボンディング装置を
用いてボンディングを行う際の動作について説明する。
【００１０】まず、ボンディングステージ２６上にリー
ドフレーム２７が載置されており、該リードフレーム２
７に装着された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、電気トーチ１０との
間の放電によって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８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。
【００１１】この工程で→はボンディングアーム１
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１が図８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、に示すように第２ボ
ンディング点となるリード（図示せず）に接続される。
【００１２】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１０を用いてボールを形成し、クランプ８
ａ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。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のワイヤ
ボンディング装置においては、放電電極１０ａが揺動す
る形式のものであるため、この揺動を可能とするための
機構やモータ等の駆動手段を必要とし、構造が複雑でコ
ストの増大を招来するという欠点がある。また、揺動式
であるので放電中に多少のぐらつきを生じ易く、それ故
に放電が不安定となって高精度なボール形成が困難とい
う欠点がある。
【００１４】そこで、本発明は上記した従来技術の欠点
に鑑みてなされたもので、構造簡単にして安価であり、
しかもボールを高精度に形成することが出来るワイヤボ
ンディング装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボンディング
ステージに対して接離するボンディングアームに装着さ
れたキャピラリ先端から突出したワイヤの先端と放電電
極との間に高電圧を印加することによって放電を起こさ
せ、その放電エネルギーによりワイヤ先端部を溶融して
ボールを形成するワイヤボンディング装置であって、前
記放電電極は、その先端部が、略直線状にして前記ワイ
ヤ先端部と略等しい長さの峰部を有するが如く先鋭に形
成され、前記峰部が前記キャピラリの中心軸と略平行と
なるように且つ前記ワイヤ先端部に対応すべく前記ボン
ディングステージに対して固定されるように構成したも
のである。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る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。
【００１７】なお、当該ワイヤボンディング装置は以下
に説明する要部以外は図６及び図７に示した従来のワイ
ヤボンディング装置と同様に構成されている故、装置全
体としての説明は省略する。また、以下の説明におい
て、該従来のワイヤボンディング装置の構成部材と同一
の構成部材については同じ参照符号を付している。
【００１８】図１に示すように、本発明に係るワイヤボ
ンディング装置においては、放電電極３１を具備した電
気トーチ３２が、ボンディングステージ２６に対して固
定状態にて設けられたブラケット３４に固設されてい
る。
【００１９】図２及び図３は、上記の放電電極３１の詳
細を示すものである。図示のように、放電電極３１は、
その先端部が、キャピラリ７の先端から突出したワイヤ
先端部９ａと略等しい長さの峰部３１ａを有するように
先鋭に形成されている。そして、この峰部３１ａがキャ
ピラリ７の中心軸７ａと略平行となるように配設されて
いる。すなわち、峰部３１ａの仮想延長線３１ｂとキャ
ピラリ７の中心軸７ａとのなす角度θは極く小さくなる
ように設定されている。なお、放電電極３１の上辺部３
１ｃ及び底辺部３１ｄは共に直線状にして水平方向にお
いて伸長し、この上辺部３１ｃと上記の峰部３１ａは弧
状部３１ｅを介して互いに連続するようになされてい
る。また、図示のように、放電電極３１の先端部であっ
て溶融前のワイヤの先端９ｃに対応する部位には、ワイ
ヤに向って突出する突起３１ｇが形成されている。
【００２０】上記した構成において、キャピラリ７から
突出したワイヤ９の先端と放電電極３１との間に高電圧
を印加することによって放電を起こさせ、その放電エネ
ルギーによりワイヤ先端部９ａを溶融してボール９ｅを
形成する。
【００２１】上述したように、本発明に係るワイヤボン
ディング装置においては、放電電極３１が、その先端部
形状について、溶融されるべきワイヤ先端部９ａと略等
しい長さの直線状峰部３１ａを有するように先鋭に形成
され、該峰部３１ａが該キャピラリ７の中心軸７ａと略
平行となるように構成されている。かかる構成において
は、ボール９ｅを形成すべく該ワイヤ先端部９ａを溶融
する際に、該ワイヤ先端部９ａの全長に亘って均等な放
電エネルギーを連続的に付与することが出来、ボール９
ｅを高精度に形成することができる。すなわち、図２に
おいて、放電開始時の放電形状を一点鎖線３５ａにて示
し、放電終了間際の放電形状を二点鎖線３５ｂで示して
いる。図示のように、これら一点鎖線３５ａ及び二点鎖
線３５ｂと放電電極３１の峰部３１ａとにより、略三角
形が形成されている。そして、峰部３１ａとワイヤ先端
との距離の平均値が、ワイヤ先端が９ｃにて示す位置か
ら９ｅで示す位置に変化する間中、略等しい値となる。
よって、放電開始時（９ｃにて示す位置）から終了時
（９ｅにて示す位置）までの間、常に均等なエネルギー
が付与されることとなる。
【００２２】なお、前述したように、放電電極３１の先
端部にはワイヤ９に向って伸長すべく突起３１ｇが形成
されているが、この突起３１ｇを設けたことによって放
電が起き易くなり、常に安定した放電状態が得られる。
【００２３】図４及び図５に、放電電極３１の変形例を
示す。
【００２４】なお、この変形例においては、図２及び図
３に示した放電電極３１の各部位に対応する部位につい
て、同じ参照符号を付して示している。
【００２５】図示のように、この放電電極３１において
は、峰部３１ａの仮想延長線３１ｂがキャピラリ７の中
心軸７ａに対して高い精度にて平行となるように設定さ
れている。また、峰部３１ａは、上辺部３１ｃ及び底辺
部３１ｄに対して完全に直角に交わるように形成されて
いる。
【００２６】かかる構成の放電電極を用いても、図２及
び図３に示した放電電極３１を用いた場合と同様の効果
を得ることが出来る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電電極を固定としたので、構造が簡単であり、モータ
等の駆動手段も全く不要であることからコストの低減が
達成されるという効果がある。また、上記放電電極は、
その先端部形状について、溶融されるべきワイヤ先端部
と略等しい長さの直線状峰部を有するように先鋭に形成
され、該峰部がキャピラリの中心軸と略平行となるよう
に配置されている。かかる構成の故、該ワイヤ先端部の
溶融に際して該ワイヤ先端部の全長に亘って均等な放電
エネルギーを連続的に付与することが出来、ボールを高
精度に形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例としてのワイヤボンデ
ィング装置の一部断面を含む側面図である。
【図２】図２は、図１に示したワイヤボンディング装置
が具備するキャピラリと放電電極を示す一部断面を含む
側面図である。
【図３】図３は、図２に示した放電電極の要部の斜視図
である。
【図４】図４は、図１に示したワイヤボンディング装置
が具備すべき放電電極の変形例とキャピラリを示す、一
部断面を含む側面図である。
【図５】図５は、図４に示した放電電極の要部の斜視図
である。
【図６】図６は、従来のワイヤボンディング装置の一部
断面を含む側面図である。
【図７】図７は、図６に関するＡ−Ａ断面図である。
【図８】図８は、図６に示した従来のワイヤボンディン
グ装置による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 ９ ワイヤ ９ａ ワイヤ先端部 ２５ ＩＣチップ ２６ ボンディングステージ ２７ リードフレーム ３１ 放電電極 ３１ａ 峰部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングステージに対して接離する
    ボンディングアームに装着されたキャピラリ先端から突
    出したワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加す
    ることによって放電を起こさせ、その放電エネルギーに
    よりワイヤ先端部を溶融してボールを形成するワイヤボ
    ンディング装置であって、前記放電電極は、その先端部
    が、略直線状にして前記ワイヤ先端部と略等しい長さの
    峰部を有するが如く先鋭に形成され、前記峰部が前記キ
    ャピラリの中心軸と略平行となるように且つ前記ワイヤ
    先端部に対応すべく前記ボンディングステージに対して
    固定されていることを特徴とするワイヤボンディング装
    置。
  2. 【請求項２】 前記放電電極の先端部であって溶融前の
    ワイヤの先端に対応する部位に、前記ワイヤに向かって
    突出する突起が形成されていることを特徴とする請求項
    １記載のワイヤボンディング装置。
JP4168610A 1992-06-03 1992-06-03 ワイヤボンディング装置 Pending JPH05335367A (ja)

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JP4168610A JPH05335367A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 ワイヤボンディング装置

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JP4168610A JPH05335367A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 ワイヤボンディング装置

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JP4168610A Pending JPH05335367A (ja) 1992-06-03 1992-06-03 ワイヤボンディング装置

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