JPS5924540B2 - 超音波ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波ワイヤボンディング装置に関するもので
ある。

半導体装置、集積回路装置等の製造においては、第１図
に示すように基板１のパッド１ａと基板１のリードＩｂ
とをワイヤ３で接続するために超音波ワイヤボンディン
グ装置が用いられる。

第２図はかかる半導体装置等（以下試料という）にワイ
ヤボンディングを施す装置の全体的な構成を概念的に示
したもので、４は試料を供給するローダ部、５はローダ
部４から供給された試料６を位置決めするための位置決
め台、７は位置決め台５を矢印Ａ方向に回転させるため
の回転装置、８は作業終了後の試料を搬出するアンロー
ダ部、９は試料のポンチインク面と平行な平面内でＸ方
向と、これに直角なＹ方向とに変位自在なＸＹテーブル
１０に載架された超音波ワイヤボンディング装置、１１
は超音波ワイヤボンディング装置９のホーンで、先端に
はツール１２が設けられている。

またこのツール１２の先端には、第３図に示す様にホー
ン１１の振動方向に沿つてワイヤ３が挿通される傾斜し
た案内孔１２ａ及びポッhロa１２ｂが、前記案内孔１２
ａの近傍にはワイヤ３の挿通方向に整列してワイヤ３を
クランプするクランパ１３が、そして更にその延長線上
にはホーン１１に案内孔Ｉｌａがそれぞれ設けられてお
り、ワイヤ３はこれらを通じてツール１２の先端に案内
されている。そこで、かかる装置でボンディングを行な
うには、試料６を位置決め台５上の所定位置に″置いた
後、位置決め台５の矢印Ａ方向の回転と、超音波ワイヤ
ボンディング装置９、即ちホーン１１とツール１２をＸ
Ｙ変位させ、ワイヤ３の接続方向を順次ホーン１１の振
動方向に置いてそれぞれのワイヤ３の接続に対してひと
つづつポンチインク作業を行なつていく。

即ち、第４図に示す様に試料６のパッド（第１ボンド点
）１ａにワイヤ３の先端を第１ボンド３ａし、次にホー
ン１１及びクランパ１３が次のリード（第２ボンド。Ｉ
ｂ上に移動し、この点に第２ボンド３ｂする。そして、
クランパ１３によりワイヤ３をクランプし、クランパ１
３がツール１２から遠ざかる方向にワイヤの挿通方向に
沿って移動してワイヤ３をツール先端のボンド溝１２ｂ
の端部より切断する。このようにして一対の相互に接続
される２つのボンド点がワイヤにより接続される。さて
、かかる超音波ワイヤボンデイング装置では、第５図に
示すようにツール１２に挿通されたワイヤ挿通方向（Ｙ
方向）に対してボンド配線方向（第１ボンド点１ａから
第２ボンド点１ｂの方向）が斜め方向（θだけ斜め）で
あると、第１ボンド後第２ボンド点上に移動する時にツ
ール１２のｘ方向移動によつてワイヤ３がツール１２の
ボンド溝１２ｂから外れ、第２ボンド点ではボンドでき
ない。

このため、前記した様にツール１２のボンド溝１２ｂよ
りワイヤ３が逃げないようにワイヤ挿通方向（Ｙ方向）
にボンド配線方向（１ａ→１ｂ）を一致させるように位
置決め台５を回転させてからボンドを行なわなければな
らない。またこのために試料の自動供給取り出し機構も
位置決め台の回転機構を含めた方式になり、構造が複雑
でかつ大型化する欠点があつた。本発明は上記従来技術
の欠点に鑑みなされたもので、試料を回転させなくても
斜め方向ボンドが可能で、試料自動送り機構が簡素化さ
れる超音波ワイヤボンデイング装置を提供することを目
的とする。

以下、本発明を図示の実施例により説明する。

第６図は本発明になる超音波ワイヤボンデイング装置の
一実施例を示す全体構成を示し、３はワイヤ、１０はＸ
Ｙテーブル、１１はホーン、１２はツール、１３はクラ
ンパである。これらはそれぞれ前述した働きを担つて設
けられている。２０はＸＹテーブル１０に載架されたハ
ウジング、２１はホーン１１を支持して上下に揺動可能
に設けられたホーン支持アームで、ハウジング２０ＩＩ
Ｃ回動自在に支承された支軸２２に固定されている。

２３はクランパ１３を保持するクランパホルダーでホー
ン支持アーム２１の側面に固定された受台２４に摺動自
在に設けられている。

２５はワイヤ３の挿通方向の延長線上に設けられホーン
１１の穴、クランパ１３及びツール１２の案内孔を通し
てツール２の下面にワイヤ３を供給するワイヤスプール
である。

２６はハウジング２０に回転自在に支承され図示しない
カム軸駆動モータにより回転させられるカム軸で、この
カム軸２６ｆ１Ｃツール１２を上下動させるツール上下
駆動カム２７、クランパ１３を水平に移動させるクラン
パ駆動カム２８及び図示しないが種々のタイミング信号
用カム等が固定されている。

そしてツール上下駆動カム２７にはホーン支持アーム２
１の一端に設けられたカムフオロア２９が圧接するよう
にスプリング３０で付勢されている。３１はホーン支持
アーム２１に回転自在に支承された支軸３２ＶＣ固定さ
れたクランパ駆動アームで、このクランパ１駆動アーム
３１の一端に取付けられたカムフオロア３３がクランパ
駆動カム２８に圧接するようにスプリング３４で付勢さ
れている。

またクランパ駆動アーム３１の他端にはクランパホルダ
ー２３の上端に植設されたピン３６がスプリング３５で
当接している。以上は従来公知の構造である。次に本発
明になるワイヤガイド機構について説明する。

４０はツール１２と平行にツール前方に設けられたワイ
ヤガイド部材で、ワイヤガイド部材駆動アーム４１の先
端部に上下摺動自在に設けられ、スプリング４２で下方
に付勢されている。

このワイヤガイド部材４０はワイヤ３をガイドするよう
に第７図に示すように下方が開放したガイドスリツト４
０ａが設けられている。ワイヤガイド部材５駆動アーム
４１はハウジング２０に回転自在に支承された支軸４３
ＶＣ固定されており、一端は前記ワイヤガイド部材４０
の上面に当接し、他端に設けられたカムフオロア４４は
カム軸２６に固定されたワイヤガイド部材駆動カム４５
に圧接するようにスプリング４６で付勢されている。次
にかかる構成よりなる本装置の作用を第８図を参照しな
がら説明する。ＸＹテーブル１０が移動し、第８図ａに
示すようにツール１２を第１ボンド点１ａの直上に位置
決めする。続いてカム軸２６が回転を始め、これにより
上下駆動カム２７はその動作線図上で下降曲線を描き、
ホーン支持アーム２１が支軸２２を中心として反時計方
向に回転し、これによりツール１２及びクランパ１３は
第８図ｂのように下降し、ツール１２は第１ボンド点１
ａに予め設定された作業圧で当接する。続いてカム軸２
６ＶＣ固定された指令カム（株）示せず）によつてマイ
クロスイツチが働いてホーン１１が発振を始め、ツール
１２に超音波振動が伝えられ、ワイヤ３を第１ボンド点
１ａに第１ボンド３ａする。また前記の如くホーン１１
が発振を始めると同時に、又は前記の如くツール１２が
下降すると同時にワイヤガイド部材駆動カム４５は上昇
曲線を描き、ワイヤガイド部材４０は第８図ｃに示すよ
うに第１ボンド点１ａに近接した上方位置に下降する。
前記の如く第１ボンド３ａが完了すると、上下１駆動カ
ム２７は上昇曲線に転じ、またＸＹテーブル１０がＸＹ
方向に移動して第６図ｄの経路を経て第６図ｅに示すよ
うにツール１２は第２ボンド点１ｂの直上に位置する。

この時、ワイヤガイド部材１駆動カム４５は同心円弧曲
線であるので、ワイヤガイド部材４０は下降したままツ
ール１２と共に水平方向に移動する。従つて、第６図ｃ
からｄに移動する時、即ちツール１２が上昇及びＸＹ方
向に移動すると、ツール１２の下端から延びたワイヤ３
はワイヤガイド部材４０のガイドスリツト４０ａに導か
れる。このようにツール１２の下端が延びたワイヤ３は
、ツール１２が第２ボンド点１ｂ上の移動する間はワイ
ヤガイド部材４０のガイドスリツト４０ａＶＣガイドさ
れて移動するので、第９図のように第１ボンド点１ａ（
第１ボンド３ａ）と第２ボンド点１ｂ（第２ボンド３ｂ
）がツール１２に挿通されたワイヤ挿通方向（Ｙ方向）
Ｖｃ対して斜め方向であつても、ワイヤ３はツール１２
のボンド溝１２ｂから外れることなく第２ボンド点１ｂ
上に導かれる。この場合、ワイヤ配設方向がワイヤ挿通
方向に対して４５、以内であれば何んら問題ない。次に
上下，駆動カム２７は下降曲線を描き、ツール１２及び
クランパ１３は第８図ｆに示すように下降し、第２ボン
ド点１ｂにツール１２は当接する。

この状態においては、ワイヤガイド部材１駆動カム４５
は同心円弧曲線を描いているので、ワイヤガイド部材４
０は下降位置に位置した状態にある。従つて、ツール１
２がワイヤ３を第２ボンド点１ｂに圧接させる直前にツ
ール１２より延びたワイヤ３はワイヤガイド部材４０よ
り離れるが、その直後にワイヤ３はツール１２より第２
ボンド点１ｂに押圧されるので、ワイヤ３はツール１２
のボンド溝１２ｂより離れることはない。次にカム軸２
６に固定された指令カム（図示せｈによつてマイクロス
イツチが働きてホーン１１が発振を始め、ツール１２に
超音波振動が伝えられてワイヤ３を第２ボンド点１ｂに
第２ボンド３ｂする。第２ボンド３ｂ完了後はカム軸２
６に固定された指令カム（図示せず）によつてクランパ
１３がワイヤ３をクランプし、その後クランパ，駆動カ
ム２８が上昇曲線を描き、クランパ駆動アーム３１が時
計方向に回動し、クランパホルダー２３がピン３６を介
して上昇し、これによりクランパ１３はワイヤ３をクラ
ンプしたままワイヤ挿通方向でツール１２より遠ざかる
方向に移動して第８図ｇに示すようにワイヤ３をツール
１２の下面後端より切断する。またワイヤガイド部材駆
動カム４５が下降曲線を描きワイヤガイド部材４０は上
昇する。続いて上下駆動カム２７は上昇曲線を描きツー
ル１２及びクランパ１３は上昇する。続いてクランパ１
駆動カム２８が下降曲線を描き、クランパ駆動アーム３
１が反時計方向に回動し、クランパ１３がツール１２方
向に前進して第８図ａに示すようにツール１２の下端に
ワイヤ３を繰り出す。以上の動作により２つのボンド点
１ａ，１ｂ間にワイヤ３をボンデイングする動作が終了
する。以上の説明から明らかな如く、本発明になる超音
波ワイヤボンデイング装置によれば、ツールの前方にワ
イヤガイド部材を設けてなるので、第１ボンド点より第
２ボンド点にツールが移動する時にツール先端より延び
たワイヤぱワイヤガイド部材にガイドされて導かれ、ワ
イヤ配線方向がツールに挿通されたワイヤ挿通方向より
斜めでもポンチインクができる。このため試料を回転さ
せなくてもボンドが可能で、試料の回転機構を含めた自
動送り機構が簡素化される。またワイヤガイド部材をワ
イヤガイド５駆動機構で上下１駆動させてなるので、容
易に実用化することができる。またツールが試料に当接
する時はワイヤガイド部材を試料の上方に位置させてお
くことができ、試料に悪影響を及ぼすこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体装置の説明図、第２図はワイアポンチイ
ンク装置の付帯装置を含む全体構成概略図、第３図はツ
ール近傍を示す説明断面図、第４図はワイヤボンド作業
の説明を示し、ａは正面図、ｂは平面図、第５図は従米
の装置による斜めボンドの説明図、第６図は本発明にな
る超音波ワイヤボンデイング装置の一実施例を示す全体
構成図、第７図はワイヤガイド部材を示さ、ａは正面図
、ｂは側面図、第８図ａ−ｇはワイヤボンド作業の工程
を示す説明図、第９図は本発明になる装置によるワイヤ
ボンド状態を示す平面説明図である。 １ａ・・・・・・第１ボンド点、１ｂ・・・・・・第２
ボンド点、３・・・・・・フイヤ、３ａ・・・・・・第
１ボンド、３ｂ・・・・・・第２ボンド、１１・・・・
・・ホーン、１２・・・・・・ツール、４０・・・・・
・ワイヤガイド部材、４０ａ ・・・・・・ガイドスリ
ツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１ボンド点と第２ボンド点との間をホーンの先端
   に設けたツールによりワイヤを接続する超音波ワイヤボ
   ンディング装置において、前記ツールの前方に配設され
   ワイヤをガイドするように下方が開放したガイドスリッ
   トを有するワイヤガイド部材と、このワイヤガイド部材
   を上下駆動させるワイヤガイド駆動機構とを備えたこと
   を特徴とする超音波ワイヤボンディング装置。