JPH09134932A - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及び装置

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JPH09134932A
JPH09134932A JP7315837A JP31583795A JPH09134932A JP H09134932 A JPH09134932 A JP H09134932A JP 7315837 A JP7315837 A JP 7315837A JP 31583795 A JP31583795 A JP 31583795A JP H09134932 A JPH09134932 A JP H09134932A
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wire
bonding
frequency
resonance frequency
wire bonding
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Satoru Uemura
哲 植村
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Toshiba Mechatronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤループの共振現象に伴うワイヤループ
の損傷を防止できるようにすること。 【解決手段】 ワイヤ５を挿通保持するキャピラリ２１
を駆動制御し、半導体ペレット１の電極及びリードフレ
ーム３のリードにおける各ボンディング点間をワイヤを
用いて接続するワイヤボンディング装置１０において、
上記ボンディング点間にワイヤによって形成されるワイ
ヤループの共振周波数を算出する共振周波数算出部１６
と、キャピラリ２１に付与される超音波振動の超音波振
動数を記憶する超音波振動数記憶部１７と、上記共振周
波数と上記超音波振動数とを比較し、両者の一致、不一
致を判定する比較判定部１８と、比較判定部にて上記共
振周波数と上記機械振動数とが不一致の場合に、ワイヤ
ボンディングを実施すべく上記キャピラリを駆動制御す
る制御装置１４と、を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おけるワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程におけるワイヤボンディ
ング工程では、図５及び図６に示すように、半導体ペレ
ット１の複数の電極２が、リードフレーム３の複数本の
リード４のそれぞれに、ワイヤ５を介して電気的に接続
され、両者間にワイヤループ６が形成される。このワイ
ヤボンディングはワイヤボンディング装置によって実施
される。
【０００３】つまり、ワイヤボンディング装置は、キャ
ピラリ先端から突出したワイヤ５とトーチ電極との間で
放電を生じさせてワイヤ５の先端に溶融ボールを形成
し、このボールを半導体ペレット１の電極２のボンディ
ング点に接合後、ワイヤ５を導出させつつキャピラリを
リードフレーム３のリード４上に移動させ、このリード
４のボンディング点にワイヤ５を接合して、電極２とリ
ード４とを電気的に接続、即ちワイヤボンディングして
いる。ワイヤ５と電極２及びリード４の各ボンディング
点との接合は、キャピラリを超音波振動することにより
なされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ワイヤボンディン
グ装置では、半導体ペレット１の電極２のボンディング
点とリードフレーム３のリード４のボンディング点とを
ボンディングするワイヤ５の直径、材質或いはワイヤル
ープ６長によっては、ワイヤループ６の共振周波数がワ
イヤボンディング装置のキャピラリの超音波振動数と一
致して、ワイヤループ６が共振してしまうことがある。
そして、このワイヤループ６の共振現象の結果、ワイヤ
ループ６における電極２とリード４との接合部７に損傷
が生じ、ボンディング不良となる虞れがある。
【０００５】本発明の課題は、上述の事情を考慮してな
されたものであり、ワイヤループの共振現象に伴うボン
ディング不良を防止できるワイヤボンディング方法及び
ワイヤボンディング装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ボンディング点間に形成されるワイヤループの共振
周波数がワイヤボンディング装置の機械振動数とは不一
致となるようにボンディング点位置を決定してボンディ
ングすることを特徴とするものである。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、上記機械振動数は、ワイヤボンディン
グ時にキャピラリに付与される超音波振動の振動数であ
るものである。
【０００８】請求項３に記載の発明は、ワイヤを挿通保
持するキャピラリを駆動制御し、ボンディング点間を上
記ワイヤを用いて接続するワイヤボンディング装置にお
いて、上記ボンディング点間に上記ワイヤによって形成
されるワイヤループの共振周波数を算出する共振周波数
演算手段と、上記ワイヤボンディング装置の機械振動数
を記憶する記憶手段と、上記共振周波数と上記機械振動
数とを比較し、両者の一致、不一致を判定する比較判定
手段と、上記比較判定手段の結果に基づき上記キャピラ
リを駆動制御する制御手段と、を有するものである。
【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、制御手段は、比較判定手段にて共振周
波数と機械振動数とが不一致と判定された場合に、ワイ
ヤボンディングを実施すべくキャピラリを駆動制御する
ものである。
【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項３又は４
に記載の発明において、制御手段は、比較判定手段にて
共振周波数と機械振動数とが一致すると判定された場合
に、ワイヤループ長を変更してこのワイヤループの共振
周波数と上記機械振動数とを不一致状態にすべくキャピ
ラリを駆動制御するものである。
【００１１】請求項６に記載の発明は、請求項３又は４
に記載の発明において、制御装置は、比較判定手段にて
共振周波数と機械振動数とが一致すると判定された場合
にキャピラリの駆動を停止させるものである。
【００１２】請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の
いずれか一に記載の発明において、機械振動数は、ワイ
ヤボンディング時にキャピラリに付与される超音波振動
の振動数であるものである。
【００１３】請求項１〜７に記載の発明には、次の作用
がある。２つのボンディング点間に形成されるワイヤル
ープの共振周波数と、ワイヤボンディング装置の機械振
動数とが不一致状態となるようにワイヤボンディングが
実施されるので、ワイヤループが共振することによるボ
ンディング不良が防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明に係るワイヤボン
ディング装置の一つの実施の形態を示す構成図である。
図２は、図１の半導体ペレット及びリードの一部を示す
部分平面図である。図３は、図２のIII 部拡大図であ
る。図４は、図１のワイヤボンディング装置が実施する
ワイヤボンディング方法を示すフローチャートである。
図５は、ワイヤボンディングされた半導体ペレットとリ
ードフレームとを示す平面図である。図６は、図５のVI
-VI 線に沿う断面図である。
【００１５】ワイヤボンディング装置１０は、半導体ペ
レット１における電極２上のボンディング点とリードフ
レーム３におけるリード４上のボンディング点とをワイ
ヤ５を用いて接続し、両者間にワイヤループ６を形成す
るものであり、ガイドレール１１、ＸＹテーブル１２、
ボンディングヘッド１３、制御手段としての制御装置１
４、ボンディング点記憶部１５、共振周波数演算手段と
しての共振周波数演算部１６、記憶手段としての超音波
振動数記憶部１７、比較判定手段としての比較判定部１
８を有して構成される。
【００１６】ガイドレール１１は、前工程にて半導体ペ
レット１がマウントされたリードフレーム３の搬送を案
内し、一対設置されている。
【００１７】ＸＹテーブル１２は、ボンディング領域に
対応するガイドレール１１の側方に設置され、ガイドレ
ール１１の搬送方向及びこれと直交する方向に移動可能
に構成される。このＸＹテーブル１２上にボンディング
ヘッド１３が載置される。
【００１８】このボンディングヘッド１３は、ボンディ
ングアーム１９及びトーチ電極２０を備え、ボンディン
グアーム１９の先端部に、ワイヤ５を挿通保持するキャ
ピラリ２１が挿着される。ボンディングアーム１９は図
示しないアーム駆動機構により上下動させられる。ま
た、トーチ電極２０は、その先端部がキャピラリ２１の
直下に移動可能とされて、キャピラリ２１から突出した
ワイヤ５とトーチ電極２０との間に放電を生じさせ、ワ
イヤ５の先端に溶融ボール２２を形成する。
【００１９】ボンディング点記憶部１５には、半導体ペ
レット１における複数個の電極２上の各ボンディング点
の位置、及びリードフレーム３における複数本のリード
４上の各ボンディング点の位置がそれぞれ記憶されてい
る。
【００２０】制御装置１４は、ＸＹテーブル１２、ボン
ディングヘッド１３、ボンディング点記憶部１５、共振
周波数演算部１６、比較判定部１８と電気的に接続さ
れ、これらのＸＹテーブル１２、ボンディングヘッド１
３、共振周波数演算部１６及び比較判定部１８を制御す
る。
【００２１】つまり、制御装置１４は、ボンディング点
記憶部に記憶されたボンディング点、又は、後述の如く
位置修正されたボンディング点に、ＸＹテーブル１２及
びボンディングヘッド１３のボンディングアーム１９を
操作することにて、キャピラリ２１を順次移動させワイ
ヤボンディングを実施させる。このワイヤボンディング
動作は、先端に溶融ボール２２が形成されたワイヤ５を
挿通保持したキャピラリ２１を半導体ペレット１の電極
２上に下降させ、ワイヤ５の先端の溶融ボール２２を、
この電極２のボンディング点に圧接させつつ超音波振動
を加えて接合し、その後、キャピラリ２１を所定の移動
軌跡にしたがってリードフレーム３のリード４上に移動
させ、このワイヤ５をリード４のボンディング点に圧接
させつつ超音波振動を加えることにて接合し、その後、
キャピラリ２１を所定量上昇させ、ワイヤ５を切断する
ことにてなされる。
【００２２】これにより、上記電極２及びリード４が、
ワイヤ５にてループ形状に形成されたワイヤループ６に
より接続される。
【００２３】ここで、超音波振動数記憶部１７には、ワ
イヤボンディング時にボンディングアーム１９を介して
キャピラリ２１に付与する機械的振動としての超音波振
動の振動数（超音波振動数）が記憶されている。
【００２４】また、制御装置１４は共振周波数演算部１
６を制御し、この共振周波数演算部１６は、電極２とリ
ード４との両ボンディング点間の距離、ワイヤループ６
のループ形状等の条件に基づいて、ループ形成のために
必要なワイヤループ長を算出し、次に、このワイヤルー
プ長、ワイヤ５の直径及びワイヤ５の材質に基づいて、
形成されるワイヤループ６の共振周波数を算出する。上
記電極２とリード４の両ボンディング点間距離は、ボン
ディング点記憶部１５に記憶された情報に基づいて算出
される。
【００２５】更に、制御装置１４は比較判定部１８を制
御し、この比較判定部１８は、共振周波数演算部１６に
て算出された共振周波数と、超音波振動数記憶部１７に
記憶された超音波振動数とを比較して、両者の一致、不
一致を判定する。この比較判定部１８の判定結果は制御
装置１４へ出力される。尚、本明細書において、共振周
波数と超音波振動数が一致するとは、両者が完全に一致
する場合に加え、共振周波数が超音波振動数に対してあ
る一定の幅内に入る場合も含むものとする。
【００２６】制御装置１４は、比較判定部１８の判定結
果において、ワイヤループ６の共振周波数とキャピラリ
２１に付与される超音波振動数とが不一致の場合に、ボ
ンディング点記憶部１５に記憶された電極２及びリード
４上の各ボンディング点にキャピラリ２１を移動してワ
イヤボンディングを実施する。上記共振周波数と超音波
振動数とが一致した場合に、制御装置１４は、リード４
上のボンディング点をワイヤループ６の形成方向（図２
中のＡ）にずらし量Ｌだけ位置修正し、この位置修正し
たリード４上のボンディング点と、ボンディング点記憶
部１５に記憶された電極２上のボンディング点とをワイ
ヤ５を用いてワイヤボンディングする。上記ずらし量Ｌ
は制御装置１４にプログラム設定可能とされ、図示例で
は、ＸＹテーブル１２が移動するＸ方向にΔＸ、Ｙ方向
にΔＹ移動した値であり、ボンディング点修正後のワイ
ヤループ長に基づくワイヤループ６の共振周波数が、キ
ャピラリ２１に付与される超音波振動数と不一致状態と
なるように設定される。
【００２７】次に、作用を図４に基づいて説明する。ス
タート指令が制御装置１４に入力されると、制御装置１
４が共振周波数演算部１６を制御し、この共振周波数演
算部１６は、ボンディング点記憶部１５に記憶された半
導体ペレット１の電極２上のボンディング点と、リード
フレーム３のリード４上のボンディング点に関する情報
等から、ワイヤループ６のループワイヤ長を算出し、
（ステップ）、引き続き、このワイヤループ６の共振
周波数を算出する（ステップ）。次に、制御装置１４
は、比較判定部１８を制御し、この比較判定部１８は、
共振周波数演算部１６にて算出されたワイヤループ６の
共振周波数と、超音波振動数記憶部１７に記憶されキャ
ピラリ２１に付与される超音波振動数とを比較し、両者
の一致、不一致を判定する（ステップ）。
【００２８】制御装置１４は、比較判定部１８において
共振周波数と超音波振動数とが不一致と判定された場合
に、ボンディング点記憶部１５に記憶されたボンディン
グ点にワイヤボンディングを実施し（ステップ）、一
致の場合に、リード４上のボンディング点を、ワイヤル
ープ６の形成方向Ａにずらし量Ｌだけ位置修正し（ステ
ップ）、ボンディング点記憶部１５に記憶された電極
２上のボンディング点と上記位置修正されたリード４上
のボンディング点とをワイヤボンディングする（ステッ
プ）。
【００２９】制御装置１４は、今回実施されたワイヤボ
ンディングが電極２及びリード４上の最終のボンディン
グ点におけるものであるか否かを判定し（ステップ
）、最終でない場合には同一の半導体ペレット１につ
いて上述のワイヤボンディングを繰り返し、最終の場合
には、この半導体ペレット１についてのワイヤボンディ
ングを終了する。
【００３０】上記実施の形態によれば、半導体ペレット
１の電極２とリードフレーム３のリード４における各ボ
ンディング点間に形成されるワイヤループ６の共振周波
数と、ボンディングアーム１９がキャピラリ２１に付与
する超音波振動の振動数（超音波振動数）とが不一致の
状態で、ワイヤ５を用いてワイヤボンディングが実施さ
れるので、他の組のボンディング中も含めて、ワイヤボ
ンディング時にワイヤループ６が共振せず、ワイヤルー
プ６と電極２及びリード４との接合部７（図６）が上記
共振現象により損傷するといったボンディング不良を防
止できる。
【００３１】尚、上記実施の形態の特に図４では、１組
のボンディング点間にワイヤループが形成された後に次
のワイヤループ長を算出する例を説明したが、例えば１
個の半導体ペレットにおいて形成される全てのワイヤル
ープのループワイヤ長、共振周波数をボンディング前に
求めておくようにしても良い。
【００３２】また、上記実施の形態では、比較判定部１
８において共振周波数と超音波振動数が一致すると判定
された時に、リード４上のボンディング点位置を修正す
る場合を説明したが、電極２側のボンディング点位置を
修正するものであっても構わない。またボンディング点
位置を修正することなく、キャピラリ２１の駆動を停止
させ、ワイヤボンディングを中止しても良い。
【００３３】また、上記実施の形態では、機械振動とし
て、ボンディングアーム１９を介してキャピラリ２１に
付与する超音波振動の場合を述べたが、機械振動として
は、上記超音波振動の他、ＸＹテーブル１２によるボン
ディングヘッド１３の移動に伴う振動や、ガイドレール
１１によるリードフレーム３の搬送に伴う振動等、ワイ
ヤボンディング装置１０の駆動に起因する様々な振動が
ある。従って、超音波振動数記憶部１７は、上記様々な
機械振動の振動数を記憶し、比較判定部１８は、これら
の各機械振動の振動数とワイヤループ６の共振周波数と
を比較判定するようにしても良い。
【００３４】更に、上記実施の形態では、ワイヤボンデ
ィング装置１０が半導体ペレット１の電極２におけるボ
ンディング点とリードフレーム３のリード４におけるボ
ンディング点とをワイヤボンディングするものを述べた
が、異なる電極２のボンディング点どうし、又は異なる
リード４のボンディング点どうしをワイヤボンディング
する場合にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るワイヤボン
ディング方法及びワイヤボンディング装置によれば、ワ
イヤループの共振現象に伴うボンディング不良を防止で
きる。
【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
の一つの実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は、図１の半導体ペレット及びリードの一
部を示す部分平面図である。
【図３】図３は、図２のIII 拡大図である。
【図４】図４は、図１のワイヤボンディング装置が実施
するワイヤボンディング方法を示すフローチャートであ
る。
【図５】図５は、ワイヤボンディングされた半導体ペレ
ットとリードフレームとを示す平面図である。
【図６】図６は、図５のVI-VI 線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体ペレット ２ 電極 ３ リードフレーム ４ リード ５ ワイヤ ６ ワイヤループ １０ ワイヤボンディング装置 １４ 制御装置 １６ 共振周波数演算部 １７ 超音波振動数記憶部 １８ 比較判定部 １９ ボンディングアーム ２１ キャピラリ Ａ ワイヤループの形成方向 Ｌ ずらし量

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディング点間に形成されるワイヤル
    ープの共振周波数がワイヤボンディング装置の機械振動
    数とは不一致となるようにボンディング点位置を決定し
    てボンディングすることを特徴とするワイヤボンディン
    グ方法。
  2. 【請求項２】 上記機械振動数は、ワイヤボンディング
    時にキャピラリに付与される超音波振動の振動数である
    請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 ワイヤを挿通保持するキャピラリを駆動
    制御し、ボンディング点間を上記ワイヤを用いて接続す
    るワイヤボンディング装置において、 上記ボンディング点間に上記ワイヤによって形成される
    ワイヤループの共振周波数を算出する共振周波数演算手
    段と、 上記ワイヤボンディング装置の機械振動数を記憶する記
    憶手段と、 上記共振周波数と上記機械振動数とを比較し、両者の一
    致、不一致を判定する比較判定手段と、 上記比較判定手段の判定結果に基づき上記キャピラリを
    駆動制御する制御手段と、 を有することを特徴とするワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 制御手段は、比較判定手段にて共振周波
    数と機械振動数とが不一致と判定された場合に、ワイヤ
    ボンディングを実施すべくキャピラリを駆動制御する請
    求項３に記載のワイヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 制御手段は、比較判定手段にて共振周波
    数と機械振動数とが一致すると判定された場合に、ワイ
    ヤループ長を変更してこのワイヤループの共振周波数と
    上記機械振動数とを不一致状態にすべくキャピラリを駆
    動制御する請求項３又は４に記載のワイヤボンディング
    装置。
  6. 【請求項６】 制御装置は、比較判定手段にて共振周波
    数と機械振動数とが一致すると判定された場合にキャピ
    ラリの駆動を停止させる請求項３又は４に記載のワイヤ
    ボンディング装置。
  7. 【請求項７】 機械振動数は、ワイヤボンディング時に
    キャピラリに付与される超音波振動の振動数である請求
    項３〜６のいずれか一に記載のワイヤボンディング装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110626914A (zh) * 2019-08-18 2019-12-31 浙江梅轮电梯股份有限公司 电梯的独立式安全监测装置

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