JPH11265906A - アルミワイヤボンディング装置 - Google Patents
アルミワイヤボンディング装置Info
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- JPH11265906A JPH11265906A JP6697398A JP6697398A JPH11265906A JP H11265906 A JPH11265906 A JP H11265906A JP 6697398 A JP6697398 A JP 6697398A JP 6697398 A JP6697398 A JP 6697398A JP H11265906 A JPH11265906 A JP H11265906A
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- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
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- H10W72/551—Materials of bond wires
- H10W72/552—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver
- H10W72/5524—Materials of bond wires comprising metals or metalloids, e.g. silver comprising aluminium [Al]
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- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各ワイヤサイズごとに違う金属固有の強さに
対し、電気的また、ソフト的手段を使って、適切加圧力
でワイヤをクランプすることにより、最小限のワイヤへ
のダメージでなおかつクランプ力を最適化し、均一のル
ープ作成を可能とする。 【解決手段】 アルミワイヤを相手試料にボンディング
するウエッジの後方にアルミワイヤを受けるワイヤ受け
と、ワイヤに適度な加圧力を与えるワイヤ押え１２と、
ウエッジに対して加圧力を発生させる電気コイル１３
と、あらかじめ電気コイル１３のコイル部とワイヤ押え
１２を密着するようにした機械的バネ１５で構成される
アルミワイヤボンディング装置において、アルミワイヤ
をクランプする機構部に、ワイヤ直径ごとに外部入力に
よりクランプ力を最適の力に設定する手段１７を設けた
アルミワイヤボンディング装置。
対し、電気的また、ソフト的手段を使って、適切加圧力
でワイヤをクランプすることにより、最小限のワイヤへ
のダメージでなおかつクランプ力を最適化し、均一のル
ープ作成を可能とする。 【解決手段】 アルミワイヤを相手試料にボンディング
するウエッジの後方にアルミワイヤを受けるワイヤ受け
と、ワイヤに適度な加圧力を与えるワイヤ押え１２と、
ウエッジに対して加圧力を発生させる電気コイル１３
と、あらかじめ電気コイル１３のコイル部とワイヤ押え
１２を密着するようにした機械的バネ１５で構成される
アルミワイヤボンディング装置において、アルミワイヤ
をクランプする機構部に、ワイヤ直径ごとに外部入力に
よりクランプ力を最適の力に設定する手段１７を設けた
アルミワイヤボンディング装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
一つであるアルミワイヤボンディング装置に関する。
一つであるアルミワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンＩＣのアルミ電極に金のワイヤ
を接合したものを２００℃以上の高温で保管すると、ア
ルミと金の金属間化合物が生成することが知られてい
る。これはきわめてもろく、ＩＣが製品となってから衝
撃、振動、過電流によって断線しやすくなる。このよう
な障害を避けるためにアルミ蒸着膜の上にアルミワイヤ
を接合する方法が、超音波を使ってなされるようになっ
た。
を接合したものを２００℃以上の高温で保管すると、ア
ルミと金の金属間化合物が生成することが知られてい
る。これはきわめてもろく、ＩＣが製品となってから衝
撃、振動、過電流によって断線しやすくなる。このよう
な障害を避けるためにアルミ蒸着膜の上にアルミワイヤ
を接合する方法が、超音波を使ってなされるようになっ
た。
【０００３】超音波ボンディングの特徴は、 （１）加熱の必要がなく、金属を溶かさない常温接合で
あること。 （２）フラックスによる汚染やスパークによる酸化物の
発生がない。 （３）異種金属の溶接ができる。特に銅とアルミは適し
ている。 （４）接合部が合金状態でハンダと同等の強度がある。 （５）高温ヒートサイクルでも、接合部の熱膨張率の差
や応力破壊がない。 （６）超音波接合の大きな特徴で、接合部での抵抗値が
ほとんど零である。
あること。 （２）フラックスによる汚染やスパークによる酸化物の
発生がない。 （３）異種金属の溶接ができる。特に銅とアルミは適し
ている。 （４）接合部が合金状態でハンダと同等の強度がある。 （５）高温ヒートサイクルでも、接合部の熱膨張率の差
や応力破壊がない。 （６）超音波接合の大きな特徴で、接合部での抵抗値が
ほとんど零である。
【０００４】この超音波ワイヤボンディングの原理は、
図６に示すように、超音波ホーン２１と受け治具２３の
間に金属２４と金属２５、たとえばアルミ（ワイヤ２４
の先端）と銅（ＩＣ基板２５）を置き、超音波発振器２
２からの超音波を超音波ホーン２１に与え、金属２５に
対して水平方向の超音波振動を、圧力を加えることによ
り伝達すると、金属２４と金属２５の接触面の間で、金
属２４，２５の表面を覆っている酸化膜が破壊され活性
化した金属が現れる。活性化した金属に加圧しているの
で、活性分子間の距離が近づき金属接合する。公知の半
導体ウエッジボンディングにおいて、ワイヤループを作
る際、ワイヤをクランプして、ワイヤーがツールに対
し、相対位置が変わらないようにするために、一般的に
は、クランプ力を発生するのに機械的バネを使用してい
る。
図６に示すように、超音波ホーン２１と受け治具２３の
間に金属２４と金属２５、たとえばアルミ（ワイヤ２４
の先端）と銅（ＩＣ基板２５）を置き、超音波発振器２
２からの超音波を超音波ホーン２１に与え、金属２５に
対して水平方向の超音波振動を、圧力を加えることによ
り伝達すると、金属２４と金属２５の接触面の間で、金
属２４，２５の表面を覆っている酸化膜が破壊され活性
化した金属が現れる。活性化した金属に加圧しているの
で、活性分子間の距離が近づき金属接合する。公知の半
導体ウエッジボンディングにおいて、ワイヤループを作
る際、ワイヤをクランプして、ワイヤーがツールに対
し、相対位置が変わらないようにするために、一般的に
は、クランプ力を発生するのに機械的バネを使用してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
サイズごとに金属固有の強さが異なるため、バネ定数が
一定の機械的バネを使用した場合、ワイヤループ作成
後、ループの端をカットする際に、ワイヤが供給方向に
押し戻され、ボンディングやループ形成に影響を与え、
不良品となる場合がある。ワイヤサイズ（直径）は通
常、細線ワイヤボンディング装置として、約２０ミクロ
ン〜７５ミクロン兼用型、また、太線ワイヤボンディン
グ装置として約１００ミクロン〜５００ミクロン兼用型
まであるが、次のループ作成のために、ワイヤの最低限
の変形を守りつつ、ワイヤサイズごとに違うウエッジか
らの飛び出し、あるいは押し戻されようとする力に対し
コントロールできておらず、弱ければ戻され、強ければ
ワイヤにダメージを与える。本発明が解決しようとする
課題は、各ワイヤサイズごとに違う金属固有の強さに対
し、電気的また、ソフト的手段を使って、適切加圧力で
ワイヤをクランプすることにより、最小限のワイヤへの
ダメージでなおかつクランプ力を最適化し、均一のルー
プ作成を可能とすることにある。
サイズごとに金属固有の強さが異なるため、バネ定数が
一定の機械的バネを使用した場合、ワイヤループ作成
後、ループの端をカットする際に、ワイヤが供給方向に
押し戻され、ボンディングやループ形成に影響を与え、
不良品となる場合がある。ワイヤサイズ（直径）は通
常、細線ワイヤボンディング装置として、約２０ミクロ
ン〜７５ミクロン兼用型、また、太線ワイヤボンディン
グ装置として約１００ミクロン〜５００ミクロン兼用型
まであるが、次のループ作成のために、ワイヤの最低限
の変形を守りつつ、ワイヤサイズごとに違うウエッジか
らの飛び出し、あるいは押し戻されようとする力に対し
コントロールできておらず、弱ければ戻され、強ければ
ワイヤにダメージを与える。本発明が解決しようとする
課題は、各ワイヤサイズごとに違う金属固有の強さに対
し、電気的また、ソフト的手段を使って、適切加圧力で
ワイヤをクランプすることにより、最小限のワイヤへの
ダメージでなおかつクランプ力を最適化し、均一のルー
プ作成を可能とすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のアルミワイヤボンディング装置は、アルミ
ワイヤを相手試料にボンディングするウエッジの後方に
前記アルミワイヤを受けるワイヤ受けと、前記ワイヤに
適度な加圧力を与えるワイヤ押えと、前記ウエッジに対
して加圧力を発生させる電気コイルと、あらかじめ前記
電気コイルのコイル部と前記ワイヤ押えを密着するよう
にした機械的バネで構成されるアルミワイヤボンディン
グ装置において、前記アルミワイヤをクランプする機構
部に、ワイヤ直径ごとに外部入力によりクランプ力を最
適の力に設定する手段を設けたものである。
め、本発明のアルミワイヤボンディング装置は、アルミ
ワイヤを相手試料にボンディングするウエッジの後方に
前記アルミワイヤを受けるワイヤ受けと、前記ワイヤに
適度な加圧力を与えるワイヤ押えと、前記ウエッジに対
して加圧力を発生させる電気コイルと、あらかじめ前記
電気コイルのコイル部と前記ワイヤ押えを密着するよう
にした機械的バネで構成されるアルミワイヤボンディン
グ装置において、前記アルミワイヤをクランプする機構
部に、ワイヤ直径ごとに外部入力によりクランプ力を最
適の力に設定する手段を設けたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明のワイヤボンディング装置に
おけるワイヤクランプ部の構造を示す。アルミワイヤ９
を相手試料８にボンディングするウエッジ４の後方にワ
イヤを受けるワイヤ受け１１とそのワイヤに適度な加圧
力を与えるワイヤ押え１２、そしてウエッジ４に対して
加圧力を発生させる電気コイル１３、ワイヤ押え１２と
電気コイル１３との間に運動方向を変換するために設け
られる支点１４及び、あらかじめ、電気コイル１３のコ
イル部とワイヤ押え１２を密着するようにした機械的バ
ネ１５で構成される。
て説明する。図１は本発明のワイヤボンディング装置に
おけるワイヤクランプ部の構造を示す。アルミワイヤ９
を相手試料８にボンディングするウエッジ４の後方にワ
イヤを受けるワイヤ受け１１とそのワイヤに適度な加圧
力を与えるワイヤ押え１２、そしてウエッジ４に対して
加圧力を発生させる電気コイル１３、ワイヤ押え１２と
電気コイル１３との間に運動方向を変換するために設け
られる支点１４及び、あらかじめ、電気コイル１３のコ
イル部とワイヤ押え１２を密着するようにした機械的バ
ネ１５で構成される。
【０００８】ワイヤはウエッジ４によって、加圧、超音
波振動により相手試料８に固着する。ワイヤは図２の第
１ポイントから第２ポイントの電極にウエッジ４の移動
に伴い、図２のようなループを形成するが、この動きの
際、ワイヤはある程度の硬さをもっているためウエッジ
先端部で図３の（ウ）に示す正常な場合に対して図３の
（ア）、（イ）のように出入りし、結果的に図２のルー
プを形成した時に、ループがばらついてしまい製品の安
定が図れない。それを防ぐ方法として、ワイヤをある力
でクランプする方法が取られているが、前述したよう
に、一般的に装置は多種類の直径のワイヤに対して適応
可能であり、したがって柔らかい純アルミワイヤに対し
て、同じ力でクランプすることはそのクランプ部にてア
ルミワイヤの変形を起こし、好ましくない。
波振動により相手試料８に固着する。ワイヤは図２の第
１ポイントから第２ポイントの電極にウエッジ４の移動
に伴い、図２のようなループを形成するが、この動きの
際、ワイヤはある程度の硬さをもっているためウエッジ
先端部で図３の（ウ）に示す正常な場合に対して図３の
（ア）、（イ）のように出入りし、結果的に図２のルー
プを形成した時に、ループがばらついてしまい製品の安
定が図れない。それを防ぐ方法として、ワイヤをある力
でクランプする方法が取られているが、前述したよう
に、一般的に装置は多種類の直径のワイヤに対して適応
可能であり、したがって柔らかい純アルミワイヤに対し
て、同じ力でクランプすることはそのクランプ部にてア
ルミワイヤの変形を起こし、好ましくない。
【０００９】本発明では、図３の（ア）、（イ）のワイ
ヤ抵抗力による出入りを防止しつつクランプ部での最低
限でアルミワイヤの変形を防ぐために、次の手段でこれ
を可能とする。電気コイル１３は図４のように電流値と
発生力にリニアな相関関係がある。機械的バネ１５は、
電気コイル１３の先端部を介し、可動片１６に対し与圧
を与えており、電気を切った際も一定の力で可動片１６
の戻りを押さえる。支点１４を介し、機械的バネ１５と
電気コイル１３の可動片１６はワイヤ受け１１に対しワ
イヤ押え１２でワイヤを挟み込む。この際、ワイヤサイ
ズごとにコイルに加える電流値を任意設定可能としてあ
り、必要最小限の力で挟み込むことが可能である。
ヤ抵抗力による出入りを防止しつつクランプ部での最低
限でアルミワイヤの変形を防ぐために、次の手段でこれ
を可能とする。電気コイル１３は図４のように電流値と
発生力にリニアな相関関係がある。機械的バネ１５は、
電気コイル１３の先端部を介し、可動片１６に対し与圧
を与えており、電気を切った際も一定の力で可動片１６
の戻りを押さえる。支点１４を介し、機械的バネ１５と
電気コイル１３の可動片１６はワイヤ受け１１に対しワ
イヤ押え１２でワイヤを挟み込む。この際、ワイヤサイ
ズごとにコイルに加える電流値を任意設定可能としてあ
り、必要最小限の力で挟み込むことが可能である。
【００１０】図５はコイルに加える電流値を任意設定可
能とする制御系のブロック図である。図において、１７
はコントローラ、１８は出力アンプであり、コントロー
ラ１７で任意に設定された電流値に相当するデジタル信
号は出力アンプ１８でアナログ信号に変換され、電気コ
イル１３に出力される。このアナログ信号（電圧）は、
ワイヤサイズに応じて、例えばＤＣ±４８Ｖの範囲で所
定のステップ毎に設定可能である。
能とする制御系のブロック図である。図において、１７
はコントローラ、１８は出力アンプであり、コントロー
ラ１７で任意に設定された電流値に相当するデジタル信
号は出力アンプ１８でアナログ信号に変換され、電気コ
イル１３に出力される。このアナログ信号（電圧）は、
ワイヤサイズに応じて、例えばＤＣ±４８Ｖの範囲で所
定のステップ毎に設定可能である。
【００１１】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、ワイ
ヤ径ごとにクランプ力を適切に可変設定できることか
ら、ワイヤへのダメージを最小限にとどめ安定した強度
と均一なループ形成が可能となる。
ヤ径ごとにクランプ力を適切に可変設定できることか
ら、ワイヤへのダメージを最小限にとどめ安定した強度
と均一なループ形成が可能となる。
【図１】 ワイヤクランプ部の構造を示す拡大図であ
る。
る。
【図２】 ループの形成状態を示す拡大図である。
【図３】 ワイヤ抵抗力によるループ形成を示す説明図
である。
である。
【図４】 電流値と発生力の関係を示すグラフである。
【図５】 コイルに加える電流値を任意設定可能とする
制御系のブロック図である。
制御系のブロック図である。
【図６】 ワイヤボンディング方法の原理を示す説明図
である。
である。
３ ホーン、４ ウエッジ、７ ウエッジ先端、８ 試
料、９ アルミワイヤ、１１ ワイヤ受け、１２ ワイ
ヤ押え、１３ 電気コイル、１４ 支点、１５機械的バ
ネ、１６ 可動片、１７ コントローラ、１８ 出力ア
ンプ、２１ 超音波ホーン、２２ 超音波発振器、２３
受け治具、２４，２５ 金属
料、９ アルミワイヤ、１１ ワイヤ受け、１２ ワイ
ヤ押え、１３ 電気コイル、１４ 支点、１５機械的バ
ネ、１６ 可動片、１７ コントローラ、１８ 出力ア
ンプ、２１ 超音波ホーン、２２ 超音波発振器、２３
受け治具、２４，２５ 金属
Claims (1)
- 【請求項１】 アルミワイヤを相手試料にボンディング
するウエッジの後方に前記アルミワイヤを受けるワイヤ
受けと、前記ワイヤに適度な加圧力を与えるワイヤ押え
と、前記ウエッジに対して加圧力を発生させる電気コイ
ルと、あらかじめ前記電気コイルのコイル部と前記ワイ
ヤ押えを密着するようにした機械的バネで構成されるア
ルミワイヤボンディング装置において、前記アルミワイ
ヤをクランプする機構部に、ワイヤ直径ごとに外部入力
によりクランプ力を最適の力に設定する手段を設けたこ
とを特徴とするアルミワイヤボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6697398A JPH11265906A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アルミワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6697398A JPH11265906A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アルミワイヤボンディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11265906A true JPH11265906A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=13331486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6697398A Pending JPH11265906A (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | アルミワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11265906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102407401A (zh) * | 2011-11-12 | 2012-04-11 | 广东南方宏明电子科技股份有限公司 | 一种打线机 |
| JP2012190912A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Jtekt Corp | ボンディング装置 |
-
1998
- 1998-03-17 JP JP6697398A patent/JPH11265906A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012190912A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Jtekt Corp | ボンディング装置 |
| CN102407401A (zh) * | 2011-11-12 | 2012-04-11 | 广东南方宏明电子科技股份有限公司 | 一种打线机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050310 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060817 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060825 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061215 |