JPH0564461B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は半導体部品の組立工程に用いられる
ワイヤボンデイング装置の改善に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕 半導体部品の組立工程においては、ワイヤボン
デイング装置でペレツトのパツトとリードフレー
ムのリードとを金線あるいはアルミ線などのボン
デイングワイヤで接続することが行なわれてい
る。

この種のワイヤボンデイング装置としては、昇
降動するボンデイングツールと、このボンデイン
グツールに追従して昇降するクランパーおよびワ
イヤ押えで構成されるクランパー機構とを上・下
の方向に直列に並らべ、これらクランパー機構、
ボンデイングツールに、ワイヤ繰出部から繰り出
されるボンデイングワイヤの先端部をクランパー
機構、ボンデイングツールの順に導入して、最下
位に配置されるボンデイングツールの下方にペレ
ツトおよびリードフレームをセツトするものが用
いられ、ボンデイングツールと、ペレツトならび
にリードフレームとの間における相対動、ボンデ
イングツールの昇降、クランパー機構のボンデイ
ングツールに対応したクランプを組合せてボンデ
イングを行なうようにしている。

基本的には、第１図ａ〜ｆで示すように、たと
えばボンデイングワイヤａの先端に形成したボー
ルｂをボンデイングツールｃの下降で、あらかじ
めセツトされたペレツトｄのパツトへ圧着させ、
ここでペレツトｄ側のボンデイングを行なう。つ
いで、ボンデイングツールｃを上昇させ、この状
態からワークステージ（図示しない）を移動し
て、今度はリードフレームｅのリードをボンデイ
ングツールｃの先端に導き、この位置で再びボン
デイングツールｃを下降させてボンデイングワイ
ヤａをリードフレームｅのリードに圧着させ、こ
こでリードフレームｅ側のボンデイングを行な
う。そして、その後、ボンデイングワイヤａをク
ランパーｆのクランパーならびにボンデイングツ
ールｃの上昇によつて、引き切ればペレツトｄと
リードフレームｅとはＬ字状のワイヤループｇで
接続される。

ところで、ペレツトｄとリードフレームｅをボ
ンデイングするにあたつては、常に良好なワイヤ
ループｇを形成することが重要とされる。このた
めにはボンデイングワイヤａにある程度の張力を
ワイヤループ成形工程において与える必要があ
る。

従来、このようなボンデイングワイヤａに張力
を与えるテンシヨン機構には、空気をボンデイン
グワイヤａに吹き付けるものが一般に使用され、
これを第２図で示すように、ワイヤ繰出部ｈとク
ランパー機構ｉとの間に介装するようにしてい
る。

すなわち、テンシヨン機構は、クランパー機構
ｉとワイヤ繰出部ｈとの間にかけ渡されるボンデ
イングワイヤａの周辺に空気噴射ノズルｊを配設
して、空気噴射ノズルｊからボンデイングワイヤ
ａへそのボンデイングワイヤａの軸心とは直角な
方向から空気を噴射させようとするものである。

ところが、ボンデイングワイヤａは空気流によ
つて不安定にゆれる問題がある。このため、張力
を与えたからといつてもかならずしも良好なワイ
ヤループｇを形成できるものではなかつた。また
良好なワイヤループｇを形成するためにはボンデ
イングツールｃの昇降動やワイヤループｇの長短
によつてボンデイングワイヤａの張力を微妙に加
減コントロールすることが好ましいが、空気の応
答性がコントロール要素に対して追従できなく、
このためたとえばワイヤループｇの長さが１つの
ペレツトｄのうちで大きく変化するものに対して
は極端に悪いワイヤループｇが形成されてしま
う。これらの点は大きな悩みとされ、ワイヤボン
デイングを終えたのちの人手による目視検査を行
なう原因ともなつていて、これらを解消できるも
のが強く要望されている。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、良好なワイヤルー
プを形成することができるワイヤボンデイング装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明はテンシヨン機構を、ボン
デイングワイヤに電流を加えてボンデイングワイ
ヤに磁束を発生させる手段と、ボンデイングワイ
ヤで発生した磁束に磁界を干渉させてボンデイン
グワイヤを吸引する磁界発生手段と、ボンデイン
グツールの昇降動やワイヤループの長短に応じて
上記磁界発生手段をコントロールする制御部とか
ら構成することにより、ボンデイングワイヤにゆ
れのない安定した張力を与えると同時にその張力
をコントロール要素（ボンデイングツールの昇降
動、ワイヤループの長短）に追従してコントロー
ルすることができるようにするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を第３図および第４図に示す一
実施例にもとづいて説明する。第３図はワイヤボ
ンデイング装置を示し、図中１はワイヤスプール
１ａから構成されるワイヤ繰出部、２は後述する
テンシヨン機構、３はワイヤガイド、４はワイヤ
押え４ａおよびクランパー４ｂで構成されるクラ
ンパー機構、５は超音波振動子（図示しない）が
配備されたボンデイングツールである。そして、
これら各機器は図示しないボンデイングヘツド本
体に対して上方側から順に取付けられている。ま
たクランパー４ｂならびにボンデイングツール５
は図示しない昇降機構を介して取付けられ、二者
共、互いに同期して昇降することができるように
なつている。そして、ワイヤ繰出部１から繰り出
される金線、アルミ線などといつた導電性のボン
デイングワイヤ６の先端部がテンシヨン機構２、
ワイヤガイド、ワイヤ押え４ａ、クランパー４ｂ
を順に通じてボンデイングツール５に導入されて
いる。またボンデイングツール５の下部側には電
気トーチ７が配設されているとともに、ワイヤス
プール１ａに巻かれたボンデイングワイヤ６の終
端は給電端子８に接続されていて、電気トーチ７
とボンデイングワイヤ６の先端との間に電圧を加
えることができるようになつている。つまり、ボ
ンデイングワイヤ６の先端部にボール９を形成す
ることができるようにしている。そして、ボンデ
イングツール５の下方に半導体装置を構成するペ
レツト１０およびリードフレーム１１を搭載した
移動可能なワークステージ１２がセツトされ、ボ
ンデイングツール５とワークステージ１２との間
における相対移動、ボンデイングツール５の昇降
動、クランパー機構４のクランパー、テンシヨン
機構２の張力発生を用いてペレツト１０のパツト
とリードフレーム１１のリードとの間をボンデイ
ングワイヤ６でボンデイングすることができるボ
ールタイプのワイヤボンデイング装置を構成して
いる。

一方、この発明の要部となるテンシヨン機構２
としてはたとえばつぎのようになつている。

すなわち、ワイヤスプール１ａの前段にワイヤ
ガイド１３を設けて、ワイヤ押え４ａの上部側に
配置されたワイヤガイド３との間に、ボンデイン
グワイヤ６が自由に可動（移動）できる領域Ａを
形成する。またワイヤ押え４ａの上部側に配置さ
れたワイヤガイド３を端子１４としてボンデイン
グワイヤ６の終端の給電端子８との間に電流が流
れるようにする。これにより、ボンデイングワイ
ヤ６に磁束を発生させる手段を構成することにな
る。もちろんワイヤガイド３は導電性をもつ。一
方、領域Ａの、たとえばかけ渡されたボンデイン
グワイヤ６と隣接する側方の中央には、適当な距
離をおいて磁界発生手段としての電磁石１５が配
設されている。この電磁石１５は領域Ａにかけ渡
されたボンデイングワイヤ６の軸心に対して直角
に磁界が発生するような向きで配置され、ボンデ
イングワイヤ６に電流を渡した状態で電磁石１５
のコイル１５ａを流すことにより、発生する磁界
がボンデイングワイヤ６の周囲に発生する磁束と
干渉しボンデイングワイヤ６を吸引して張力を得
ることができるようになつているものである。そ
して、この吸引力は電磁石１５に与える電流の加
減でコントロールされるようになつている。な
お、１６は電磁石１５をボンデイングツール５の
昇降動やワイヤループの長短によつてコントロー
ルするための制御部である。もちろん、ボンデイ
ングワイヤ６に流れる電流をコントロールしても
よい。

なお、第３図において、１７はワイヤスプール
１ａの繰り出し側に設けたワイヤ押え、１８はワ
イヤガイド３に対するボンデイングワイヤ６の接
触を常に良好に保つために、ボンデイングワイヤ
６の接触部分にワイヤガイド３に向う押圧力を供
給する空気吹き出しノズルである。

つぎにこのように構成されたワイヤボンデイン
グ装置の作用について説明する。まずボンデイン
グワイヤ６の先端にボール９を形成することから
始まる。これは、電気トーチ７と給電端子８とに
電圧を加えて、電気トーチ７とボンデイングワイ
ヤ６の先端との間にスパークを発生させてボンデ
イングワイヤ６の先端を球状に熔解して行なわれ
る。そして、このボール９を形成した状態におい
て、クランパー４ｂでボンデイングワイヤ６をク
ランプならびにワイヤ押えで押えた状態を初期状
態とする。そして、この状態において、まずクラ
ンパー４ｂを開放してボンデイングツール５を下
降させ、ボール９をボンデイングツール５の先端
にくいつかせる。ついで、ボール９のいくつきを
終えると同時にワイヤ押え４ａの押えを開放し
て、ボンデイングツール５の下降により、ボール
９をあらかじめボンデイングツール５の下方にセ
ツトされたペレツト１０のパツトへ圧着する。そ
して、圧着ならび超音波振動子の超音波振動によ
り、ペレツトボンド、すなわちペレツト１０側の
ボンデイングが行なわれる。ついで、ペレツト１
０側のボンデイングを終えると、ワイヤ押え４ａ
ならびにクランパー４ｂが開放したままに、ボン
デイングツール５が上昇するとともに、ワークス
テージ１２がループを張る方向へ所要の距離移動
してボンデイングツール５の先端にリードフレー
ム１１のリードを導く。そして、このワイヤルー
プ形成開始段階となるワークステージの移動開始
からテンシヨン機構２が作動する。すなわち、ワ
イヤガイド３と給電端子８との間に電流を流すと
ともに、電磁石１５のコイル１５ａに電流を流
す。これにより、ボンデイングワイヤ６の周囲に
は磁束が、また電磁石１５にはボンデイングワイ
ヤ６の軸心とは直角な磁界が形成される。故に、
ボンデイングワイヤ６は、フレミングの左手の法
則から磁束と磁界が干渉して電磁石１５側、すな
わちボンデイングワイヤ６の軸心とは直角な方向
に吸引されて、第３図の二点鎖線で示すように、
領域Ａにおいて彎曲変位される。しかるに、ボン
デイングワイヤ６にはゆれをきたすことが全くな
いきわめて安定した張力が与えられることにな
る。

ついで、ワークステージ１２の移動が完了する
と、ワイヤ押え４ａならびにクランパー４ｂが開
放したままの状態でボンデイングツール５が再び
下降し、リードフレーム１１のリードにボンデイ
ングワイヤ６が圧着して先に述べたペレツト１０
側と同様にリードボンド、すなわちリードフレー
ム１１側のボンデイングが行なわれる。これによ
り、ペレツト１０とリードフレーム１１間にワイ
ヤループが形成される。ここで、ワイヤループの
成形にあたり、ボンデイングツール５の昇降動、
ワイヤループ長さの長短に応じて張力をかえるこ
とが良好なワイヤループを得るうえで好ましい。
たとえば、リードフレーム１１にボンデイングワ
イヤ６をボンデイングする直前で、ボンデイング
ワイヤ６にある程度の強い引き上げ力を加えるこ
とがループ性を高めることが知られている。しか
し、従来では張力の応答性が悪く、特にワイヤル
ープの長さが大きく変化するものでは極端に悪い
ワイヤループが形成されてしまうものであつた。

この発明では磁界にてボンデイングワイヤ６を
吸引し張力を与えるものであるから、張力は電磁
石１５の駆動媒体である電流を制御部１６により
加減コントロールすれば高速に自由に制御するこ
とができることとなる。したがつて、ボンデイン
グツール５の昇降動、ワイヤループ長さの長短に
応答して短時間で張力をコントロールすることが
できる。故に、ワイヤループ形成工程終了段階で
は良好なるワイヤループが得られることになる。

他方、リードフレーム１１のボンデイングを終
えたのちは、クランパー４ｂでボンデイングワイ
ヤ６をクランプし、しかるのちボンデイングツー
ル５を上昇させて、リードフレーム１１の圧着部
からボンデイングワイヤ６を引き切り、ボンデイ
ングツール５から突出したボンデイングワイヤ６
の先端に電気トーチ７によるスパークによつてボ
ール９を形成すれば、１サイクルのボンデイング
工程が終了する。そして、このボンデイング工程
が、ペレツト１０のパツトとそのパツトと接続関
係にあるリードフレーム１１のリードの数に対応
して連続に行なわれる。

なお、上述した一実施例ではボンデイングワイ
ヤ６の終端から電流を流すようにしたものを一例
にあげたが、ワイヤガイド１３を給電端子として
ワイヤガイド３，１３間に電流を流すようにし
て、またワイヤガイド１３に対するボンデイング
ワイヤ６の接触を確保するべく第３図の二点鎖線
で示すように空気吹き出しノズル２０を設けるよ
うにしてもよい。この場合、ボンデイングワイヤ
６の電気抵抗の変化を受けなく、電流を安定して
与えることができる。

また、この発明を電気トーチを使つたボールタ
イプのワイヤボンデイング装置に適用したが、火
炎トーチを使つたボールタイプのワイヤボンデイ
ング装置あるいはウエツジタイプのワイヤボンデ
イング装置といつた各種のワイヤボンデイング装
置にも適用できることはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、ボンデ
イングワイヤにゆれのない安定した張力を与える
ことができると同時にその張力をボンデイングツ
ールの昇降動、ワイヤループ長さの長短などのコ
ントロール要素に追従（応答）してすばやくコン
トロールすることができるようになる。

したがつて、良好なワイヤループを形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｆはボンデイングの推移を示す側面
図、第２図は従来のワイヤボンデイング装置を示
す構成図、第３図および第４図はこの発明の一実
施例を示し、第３図はワイヤボンデイング装置を
示す構成図、第４図はその第３図〜線に沿う
断面図である。 １……ワイヤ繰出部、２……テンシヨン機構、
４……クランパー機構、５……ボンデイングツー
ル、６……ボンデイングワイヤ、８……給電端
子、１０……ペレツト、１１……リードフレー
ム、１３……ワイヤガイド、１４……端子、１５
……電磁石（磁界発生手段）、１６……制御部、
１８……空気吹き出しノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワイヤ繰出部から繰り出されるボンデイング
   ワイヤの先端部をテンシヨン機構、クランパー機
   構、ボンデイングツールの順に導入し、上記ボン
   デイングツールの昇降動、クランパー機構のクラ
   ンパーならびにテンシヨン機構の張力を用いて、
   ペレツトおよびリードフレーム間をボンデイング
   ワイヤでボンデイングするようにしたワイヤボン
   デイング装置において、上記テンシヨン機構は、
   上記ボンデイングワイヤに電流を加えてボンデイ
   ングワイヤに磁束を発生させる手段と、このボン
   デイングワイヤで発生した磁束に磁界を干渉させ
   て上記ボンデイングワイヤを吸引する磁界発生手
   段と、ボンデイングツールの昇降動やワイヤルー
   プの長短に応じて上記磁界発生手段をコントロー
   ルする制御部とを有することを特徴とするワイヤ
   ボンデイング装置。