JPH088275B2 - 立体形ワイヤボンディング配線装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 概要 ワイヤボンディング配線装置に関し、 互いに所定角度傾斜した二表面間のワイヤボンディン
グを可能とする立体形ワイヤボンディング配線装置を提
供することを目的とし、 互いにθ°傾斜した第１表面及び第２表面を有するワ
ークの該第１及び第２表面にワークボンディングを行う
立体形ワイヤボンディング配線装置であって、ボンディ
ングすべきワイヤが挿通され、上下方向に移動可能なボ
ンディングツールと、ワークをワーク回転中心回りに18
0°−θ°回転するワーク回転手段と、ワークのワイヤ
ボンディング位置を割り出すワーク割出手段とを具備し
て構成する。

産業上の利用分野 本発明はワイヤボンディング配線装置に関する。

ボンディングとは半導体チップをパッケージに組み込
むための接続方法の総称であり、大きく分けてワイヤボ
ンディング法とワイヤレスボンディング法の２種類があ
る。ワイヤボンディング法の場合は、先ずチップをパッ
ケージの所定の位置に上向きに固定するダイボンディン
グを行い、次にチップの電極とリードを結ぶワイヤボン
ディングを実行する。ワイヤボンディングには、熱圧着
法、超音波ボンディング法、サーモソニックボンディン
グ法等があり、ワークの形状に左右されない汎用性のあ
るワイヤボンディング法が要望されている。

従来の技術 第４図は従来のワイヤボンディング説明図である。従
来のワイヤボンディングは第４図（Ａ）に示されるよう
な、平面上の２電極間をワイヤで接続する目的、或いは
第４図（Ｂ）に示されるように段差のある平面上の２電
極間をワイヤで接続する目的で構成されている。第４図
（Ａ）において、１はワークであり、このワーク上には
接続すべき電極4,5が形成されている。２はボンディン
グツール（キャピラリー）であり、このボンディングツ
ール２中には金線等のボンディングワイヤ３が挿入され
てその先端がボンディングツール２の先端から出るよう
になっている。

ボンディング工程としては、先ず（ａ）に示すよう
に、ボンディングツール２を電極４上に降ろしてバーナ
やアーク放電等でボンディングワイヤ３の先端を加熱し
てボールを形成し、次いで例えばボンディングツール２
に超音波を印加しながらボンディングツールを電極４上
に押しつけてファーストボンディングを行う。次いで
（ｂ）に示すようにボンディングツール２を持ち上げな
がら移動させ、（ｃ）に示すようにボンディングツール
２を電極５上に降ろして、同じくバーナやアーク放電で
ボンディングワイヤ３を加熱して、ボンディングツール
２に超音波等を印加しながらボンディングツールを電極
５に押しつけることによりセカンドボンディングを行
う。このセカンドボンディングを行った後ボンディング
ツール２を横にずらしてウェッジ状にボンディングワイ
ヤ３を切断し、再びボンディングツール２を（ａ）に示
す位置に移動して上述したファーストボンディングを行
う。

第４図（Ｂ）はワーク１′が段差のある２平面を有し
ている場合であり、２つの平面上に形成された電極6,7
をボンディングワイヤ３で接続した状態を示している。
ボンディングの作業工程は第４図（Ａ）と同様なので省
略する。

発明が解決しようとする課題 上述したように従来のワイヤボンディング装置は、平
面上或いは段差のある平面上の２電極間をボンディング
ワイヤで接続する目的で構成されているため、互いに所
定角度傾斜した２電極間をワイヤボンディングできない
という問題があった。このような立体形ワイヤボンディ
ングを達成するには、従来のボンディングツールを目的
の方向に自在に向ける構成が考えられるが、この構成は
ボンディングツール移動手段が複雑となり実用的でな
い。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、互いに所定角度傾斜した２表
面間のワイヤボンディングを可能とする立体形ワイヤボ
ンディング配線装置を提供することである。

課題を解決するための手段 立体形ワイヤボンディング装置においては、ワーク
（基板）電極面をボンディングの都度最適位置に位置決
めする必要がある。ワークの電極（目標ボンディング位
置）がボンディングツールに対して最適位置とは以下の
全てを満足するものである。

電極面に対してボンディングツールは垂直に接触す
ること。

ボンディングツールの有効ストローク内でボンディ
ングを完了すること。

目標ボンディング位置に繰り返しボンディングツー
ルが位置決めできること。

ファーストボンディングからセカンドボンディング
間にわたり、ボンディングツールの運動軌跡によりボン
ディングワイヤを傷付けないこと。

上述の条件を全て満足する装置として、本発明はボン
ディングツールの角度は従来のまま固定とし、ワーク面
をその都度最適角度に位置決めできるように構成する。

即ち、本発明は第１図の原理図に示すように、互いに
θ°傾斜した第１表面10a及び第２表面10bを有するワー
ク10の該第１表面10a及び第２表面10bにワイヤボンディ
ングを行う立体形ワイヤボンディング配線装置であっ
て、ボンディングすべきワイヤ15が挿通され、上下方向
に移動可能なボンディングツール12と、ワーク10をワー
ク回転中心回りに180°−θ°回転するワーク回転手段1
3と、ワーク10のワイヤボンディング位置を割り出すワ
ーク割出手段14とを設けて構成する。

作用 本発明はボンディングツールの角度を固定し、ボンデ
ィングされるべきワーク面をワーク回転手段により所定
角度回転するように構成したので、従来の蓄積技術の活
用をはかることができると共に、上述した条件を全て満
足する立体形ワイヤボンディング配線装置を提供でき
る。

即ち、まずファーストボンディングは第１図（Ａ）に
示す位置関係にワーク10及びボンディングツール12を配
置する。ワーク10の第１表面10a上のボンディングすべ
き電極はワーク割出手段14により円筒軸割り出しされて
おり、ボンディングツール12は上方より下方に従来の平
面ボンディングと同様に移動し、ファーストボンディン
グを行う。その後、ボンディングツール12は上方に逃げ
ながら、ワーク10はワーク回転中心を軸にして180°−
θ°（第１図の場合は90°）回転されてセカンドボンデ
ィング地点真上にボンディングツール12が位置決めされ
る。その間、ワイヤのフォーミングは、ボンディングツ
ール12の上方逃げ量によりコントロールされ適当な形状
にフォーミングされる。セカンドボンディング地点真上
のボンディングツール12は、そのまま下方に移動してセ
カンドボンディングすると、ボンディングワイヤ15が第
２表面10bに形成された電極上に接続され、ワイヤが切
断されて１工程が完了する。

次いで、ワーク10はファーストボンディング位置に18
0°−θ°だけ戻された後、ワーク割出手段14により割
り出されて１ピッチ進められ、ファーストボンディング
の準備が完了する。この工程を繰り返すことにより、立
体形ワイヤボンディングを実施する。

このように本発明ではボンディング配線すべきワーク
を回転するように構成したので、目標ボンディング位置
にボンディングツールが繰り返し位置決めできると共
に、ボンディングツールは回転させないためボンディン
グワイヤを傷付けることはない。

実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第２図は本発明実施例のワイヤボンディングの対象と
なるワークの斜視図を示しており、このワークは赤外線
検知素子を搭載した内筒と環状セラミック基板とから構
成される。内筒16はコバールガラスから形成されてお
り、その円周面上及び上端面上には多数本の金パターン
16aが形成されている。又円周面上の各金パターン16aに
はワイヤボンディングされるボンディング電極が形成さ
れている。内筒16の上端面には赤外線検知素子24が接着
されており、この赤外線検知素子24と内筒16の金パター
ン16aとは金等のボンディングワイヤ25でボンディング
接続されている。22は環状セラミック基板であり、内筒
16の軸と垂直になるように固定されており、その表面上
には金の厚膜パターン16aが形成されている。内筒16の
金パターン16aと環状セラミック基板22の金の厚膜パタ
ーン22aは以下に詳述する本発明実施例の立体形ワイヤ
ボンディング配線装置により配線される。27はこのよう
に配線した金等のボンディングワイヤである。

このように構成された内筒16と環状セラミック基板22
とのアセンブリは、図示しないコバール等から形成され
た外筒中に収納されて真空吸引され、このように真空吸
引された容器は例えばヘリウム循環冷却機に搭載され、
赤外線検知素子24がこの冷却機により液体窒素温度に冷
却されるようになっている。

第３図は本発明に係る立体形ワイヤボンディング配線
装置の実施例斜視図を示している。同図において、30は
装置本体であり、この装置本体30にはブロック32が固着
され、ブロック32には支持金具34が固着されている。支
持金具34には回転可能にＬ型金具36が取付けられてお
り、ハンドル38を回転することによりＬ型金具36が回転
される。39,41はストッパであり、ハンドル38をこれら
のストッパ39,41に当接するまで回転することにより、
Ｌ型金具36は90°回転される。42はＬ型金具36に回転自
在に取付けられたワーク固定部材であり、回転割出装置
40により角度割り出しされるようになっている。44は円
筒表面44aと、この円筒の軸に直交する平面44bを有する
ワークであり、円筒表面44a及び平面44b上に所定のパタ
ーン及びボンディング接続すべき電極がそれぞれ形成さ
れている。

46はボンディングツールであり、金から形成されたボ
ンディングワイヤ48が挿通されている。ボンディングワ
イヤ48はボビン50に巻かれており、ガイド52に案内され
ながら供給される。54は超音波アームであり、その先端
はボンディングツール46に開口しており、ボンディング
ツール46を超音波により振動させながら超音波ボンディ
ングを実施するようになっている。56は割り出し位置を
拡大するための顕微鏡であり、パターン幅及びボンディ
ングワイヤの径が数十μｍと非常に小さいので、顕微鏡
56により拡大しながら割出装置40により割り出しを行う
ようにしている。58は顕微鏡56で拡大する割り出し位置
を照明するための照明装置である。

然して、ハンドル38を回転して第３図に示すようにス
トッパ39に当接させ、照明58で割り出し位置を照らしな
がら顕微鏡56で拡大して、割出装置40によりワーク44の
円筒面44a上のファーストボンディングされるべき円筒
パターン及び電極を割り出して、ボンディングツール46
の真下に位置させる。ボンディングツール46が上方より
下方に移動することによりファーストボンディングが行
われる。その後、ボンディングツール46を図示しない手
段により上方に逃がしながら、ハンドル38をストッパ41
に当接するまで回転することにより、ワーク44を90°回
転させ、セカンドボンディング地点真上にボンディング
ツール46を位置させる。その間、ボンディングツール46
の上方逃げ量により、ボンディングワイヤ48のフォーミ
ングがコントロールされ、適当な形にフォーミングされ
る。セカンドボンディング地点真上のボンディングツー
ル46は、そのまま下方に移動されてセカンドボンディン
グを行い、ボンディングワイヤ48が平面パターンの電極
上に接続され、ボンディングワイヤが切断されて１工程
が完了する。

次いで、ハンドル38をストッパ39に当接するまで回転
することにより、ワーク44が90°回転されて第３図に示
す状態になった後、照明58で割り出し位置を照らしなが
ら顕微鏡56で拡大して、割出装置40により円筒軸割り出
しを行い１ピッチ進め、ファーストボンディングの準備
が完了する。この工程を繰り返すことにより、第２図に
示したようなワークの直角立体形ワイヤボンディングを
達成できる。

上述した実施例は互いに90°傾斜した２つの表面上へ
のワイヤボンディングについて説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、ワーク回転中心の選択と
回転角度の組合せにより、ボンディング位置条件を整え
ることにより、互いに所定角度傾斜した２表面上への立
体形ワイヤボンディングが可能となる。

発明の効果 本発明は以上詳述したように達成したので、従来のワ
イヤボンディングの性能をそのまま維持・活用しなが
ら、互いに所定角度傾斜した２表面上への立体形ワイヤ
ボンディングが可能になるという効果を奏する。又、ボ
ンディングワイヤのフォーミングをワーク運動軌跡によ
り最適にコントロールすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明装置によりワイヤボンディングされるの
に適した赤外線検知素子を搭載した内筒とセラミック基
板の斜視図、 第３図は本発明の実施例斜視図、 第４図は従来のワイヤボンディング説明図である。 10,44…ワーク、12,46…ボンディングツール、13…ワー
ク回転手段、14…ワーク割出手段、15,48…ボンディン
グワイヤ、38…ハンドル、40…割出装置、54…超音波ア
ーム、56…顕微鏡、58…照明装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いにθ°傾斜した第１表面（10a）及び
   第２表面（10b）を有するワーク（10）の該第１（10a）
   及び第２表面（10b）にワイヤボンディングを行う立体
   形ワイヤボンディング配線装置であって、 ボンディングすべきワイヤ（15）が挿通され、上下方向
   に移動可能なボンディングツール（12）と、 ワーク（10）をワーク回転中心回りに180°−θ°回転
   するワーク回転手段（13）と、 ワーク（10）のワイヤボンディング位置を割り出すワー
   ク割出手段（14）とを具備したことを特徴とする立体形
   ワイヤボンディング配線装置。