JPS6031101B2 - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワイヤボンディング装置、特にＩＣ、瓜１等の
半導体部品にヮィャを接続するヮィャボンディング装置
における振動防止機構に関するものである。

ワイヤボンディング装置には、熱圧着方式、超音波方式
、超音波熱圧着方式等の種々の方式があるが、以下超音
波ワイヤボンディング装置を例にとり説明する。

第１図に示す様に、ボンディングアーム（超音波方式の
場合は一般に超音波発振ホーンとよばれる）１の先端に
取付けられたツール２の先端にはワイヤ３が挿通される
傾斜した案内孔２ａが設けられ、この案内孔２ａの近傍
にはワイヤ３をクランプするクランパー４が設けられて
いる。またボンディングアームーにはワイヤリ−ル（図
示せず）から供給されるワイヤ３を案内する孔ｌａが設
けられ、ワイヤ３は孔ｌａ、クランパー４、案内孔２ａ
を通して工具２の先端下面に案内されるようになってい
る。このような装置でボンディングを行なうには、まず
フレーム位置決め台５に位置決め戦遣された半導体部品
６のべレットＳ上のパッドＳｐの真上にツール２を位置
させ、続いてツール２を下降させてワイヤ３をパッドＳ
ｐに予め調整された微小圧で押圧し、ボンディングアー
ムーに超音波を与えながらパッドＳｐにワイヤ３の先端
をボンディングする。

次にボンディングアームーを上昇させると同時にクラン
パー４によるワイヤ３のクランプ状態を解除し、ボンデ
ィングアームーを移動させてリードフレームＬのリード
ポストＬｐの真上に位置させ、同様の動作でボンディン
グを行なう。そこで、クランパー４は再びワイヤ３をク
ランプし、ツール２から遠ざかる方向に向けてワイヤ３
の挿通方向に沿って移動し、ワイヤ３にテンションを与
えてツール先端下面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つのボンディング点がワイ
ヤ３により接続される。さて、かかるボンディング装置
においては、ボンディング作業時のツールの持つ作業圧
を極めて微小な値に設定する必要から、ボンディングア
ーム１は弾性部材等により付勢これ自重をほとんど消さ
れているため、ツール２を前記の如くＸＹ駆動及び上下
駆動させる時の振動がボンディングアーム１からツール
２に加わり、不安定な条件でボンディングを行なうこと
になる。特に超音波方式においては、超音波発振はボン
ディングアーム１からツール２に伝わるが、前記の如く
ＸＹ駆動及び上下動の振動が加わると、超音波発振の波
形が悪くなり、ボンディング不良となる。また高速でボ
ンディングする場合には、一層ＸＹ駆動及び上下動振動
の影響やツール下降時の慣性の影響が大きくなる。従来
、かかる欠点を除去するものとして、本願出願人特開昭
５２−８３１７び号公報に示す‐ような振動防止機構を
提供した。

この構造はツールが下降して試料面に接触する寸前まで
ボンディングアームを振動防止機構（スプリングダンパ
−）に当ててボンディングアーム全体の振動を防止し、
ツールに超音波振動以外の振動が加わらないようにして
いる。しかしながら、第１ボンディング面と第２ボンデ
ィング面の高さの差のある試料をボンディングする場合
は、スプリングダンパーは高い方のボンディング面の接
触寸前の高さに合せて固定しなければならないため、高
さの低い他方のボンディング面に対しては接触面との高
さにより大きいギャップができてスプリングダンパーの
働きが悪く、振動によるボンディング圧着のッブレ幅が
バラツキ、ボンディング強度の不安定の要因になってい
る。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、第
１ボンディング面と第２ボンディング面とに高さの差が
ある場合も常に安定してボンディングを行なうことがで
きるワイヤボンディ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２図は本発明になるワイヤボンディング装置の一実施
例を示す正面図、第３図は第２図の平面図である。なお
、第１図と同じ又は相当部材には同一符号を付しその説
明を省略する。１０はベース、１１はＸ駆動モータ１２
により×方向に駆動されるＸ駆動テーフル、１３はＸ駆
動テーブルに萩架されＹ駆動モータ１４によりＹ方向に
駆動されるＹ駆動テーブル、１５はＹ駆動テーブル１３
に戦架されたハウジングで、前記Ｘ駆動テーフル１１及
びＹ駆動テーブル１３によりＸＹ方向に移動させられる
。

１６はボンディングアーム１を支持して上下に揺動可能
に設けられたボンディング支持アームで、ハウジング１
５に回動自在に支承された支軸１７に固定されている。

２川まクランパー４を保持するクラソパ−ホルダーで、
ボンディング支持アーム１６の側面に固定された受台２
１に水平方向に摺動自在に設けられている。２２はワイ
ヤ３の挿通方向の延長線上に設けられボンディングアー
ム１の穴、クランパー４及びツール２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、
２３はワイヤ３の挿通線上に設けられ適当な摩擦力でワ
イヤ３を常時侠持するワイヤテンショナーで、ボンディ
ング支持アーム１６に固定されたブラケット２４に支持
されている。

３０‘まカム軸で、ハウジング１５に固定されたカム軸
駆動モータ３１により回転させられる。

３２はカム軸３０に固定されツール２を上下動させるた
めの上下駆動カム、３３は同様にカム軸３０に固定され
クランパー４を水平に移動させるクランパー駆動カムで
ある。

そして、上下駆動カム３２にはボンディング支持アーム
１６の一端に設けられたカムフオロア３４が圧接するよ
うにバランススプリング３５で付勢されている。このバ
ランススプリング３５はボンディング支持アーム１６と
ハウジング１５の上方に螺合して位置調整可能な荷重調
整ねじ３６との間に掛け合わされており、ボンディング
支持アーム１６の自重を打ち消しつつツール２に最適な
ボンディング圧を与えるようになっている。３７はハウ
ジング１５に回転自在に支承された支軸３８に固定され
たクランパー駆動アームで、このアーム３７に取付けら
れたカムフオロア３９がクランパー駆動カム３３に圧接
するようにクランパー駆動アーム３７の一端とハウジン
グ１５の上方に固定されたスプリング掛け４０１こ掛け
られたクランパー駆動スプリング４１により付勢されて
いる。

４２はクランパー駆動アーム３７とクランパーホルダ−
２０とを連結するりンクで、このリンク４２を介してク
ランパー駆動アーム３７の揺動はクランパーホルダー２
０に伝達され、クランパ」４が水平に移動する。

以上は従来公知の構造である。次に本発明になる振動防
止機構について説明する。

５０はハウジング１５に回転自在に支承された支軸５１
に固定された防振機構駆動アームで、一端は受台２１の
上方に伸び、池端はカム軸３０の方に伸びている。

５２は防振機構駆動アーム５０の一端に取付けられた防
振機構で、第４図に示すような構造よりなる。

即ち．防振機構駆動アーム５０の摺動軸受５３に摺動可
能に設けられた受軸５４は、受台２１に設けた防振受け
５５に軽〈押圧するように防振スプリング５６によって
下方に付勢されており、この受軸５４に螺合する調整ナ
ット５７をストッパとしてその摺動下降位置を調整する
ことができる。５８はカム軸３川こ固定された防振機構
駆動カムで、このカム５８に防振機構駆動アーム５０の
池端に設けたカムフオロア５９が圧接するように防振機
構駆動アーム５０とハウジング１５の上方に設けたスプ
リング掛け６川こ掛けられた防振駆動スプリング６１で
付勢されている。

第５図は第１、第２ボンディング面６ａ，６ｂとカム３
２，５８と防振機構５２との関係を示す作動説明図で、
６ａは第１ボンディング面（第１図におけるパッドＳｐ
に対応）、６ｂは第２ボンディング面（第１図における
リードポストＬｐに対応）、ｈは第１ボンディング面６
ａと第２ボンディング面６ｂの高さの差を示す。

また上下駆動カム３２は従来と同様にツール２が第１又
は第２ボンディング面をあらかじめ設定されたバランス
スプリング３５で押圧し、カム３２が影響しないように
ボンディング部のカム半径３２ａ，３２ｂはツール２が
ボンディング面６ａ，６ｂより下方に位置するように設
定されている。また防振機構駆動カム５８は防振機構５
２が第１ボンディング面６ａより第２ボンディング面６
ｂにおいてはボンディング面の落差ｈだけ下降するよう
に形成されている。次に第２図、第３図に示す本装置の
作用を第５図を参照しながら説明する。

×駆動モ−夕１２、Ｙ駆動モーター４により×駆動テー
ブル１１、Ｙ駆動テーブル１３がそれぞれＸＹ方向に移
動し、これによりハウジング１５をＸＹ方向に移動させ
てツール２を第１ボンディング面６ａの直上に位置決め
する。またこの状態においては、防振機構５２の受軸５
４は防振受け５５に接触して上方に押し上げられた状態
にある。この位置関係を第５図にＡで示す。続いてカム
軸駆動モータ３１が駆動し、カム軸３０が回転を始める
。これにより上下駆動カム３２はその動作線図上で下降
曲線を描き、この結果ボンディング支持アーム１６がそ
の残留自重と受軸５４の下方に向う押圧力とによって支
軸１７を中心として反時計方向に回転し、ツール２は下
降する。この時ツール２の下端には既にクランパ−４に
把持されてワイヤ３が繰り出されている。そしてカム軸
３０が更に回転すると、ボンディング支持アーム１６、
即ちツール２は上下駆動カム３２の形状に従って下降を
続け、予め設定された最下降位置３２ａの直前で第１ボ
ンディング面６ａに予め設定された作業圧で押圧して下
降を停止する。この位置関係を第５図にＣで示す。また
、前記したようにボンディング支持アーム１６が反時計
方向に回転を続けると、受軸５４も防振スプリング５６
の付勢力により防振受け５５に接触して下降するが、第
５図の位置Ｃ直前のＢ位置で調整ナット５７が摺動軸受
５３の上面に接触して受軸５４は下降を停止する。これ
によりＣ位置においては、受軸５４は防振受け５５より
離れた状態になる。そして、このＣ位置において、カム
軸３川こ固定された指令カム（図示せず）によってマイ
クロスイッチが働いてボンディングアームーが発振を始
め、ツール２に超音波振動が伝えられ、この超音波振動
をワイヤ３及び第１ボンディング面６ａに加え、ワイヤ
３を第１ボンディング面６ａにボンディングする。

この間カム軸３川ま更に回転を続けており、図示しない
タイマによって予め設定された時間後にボンディングア
ームーの発振を停止させ、次に上下駆動カム３２は動作
線上で上昇曲線に転じ、これによりボンディングアーム
ー及びツール２は上下駆動カム３２に係勤して上昇し始
める。また前記ボンディングアームーの発振停止と同時
に図示しない手段によりクランパ−４によるワイヤ３の
クランプは解除される。また、前記の如くツール２が上
昇し始めると、ツール２が第１ボンディング面６ａより
離れた直後にボンディングァームーと共に移動する防振
受け５５が受軸５４に接触し、ボンディングアーム１に
防振スプリング５６の付勢力が働く。このようにしてボ
ンディング支持アーム１６の上昇が行なわれると、次の
第２ボンディング面６ｂの直上にツール２を位置決めす
るために、ハウジング１５はＹ方向に移動させられる。
そして、その後は第１ボンディング面６ａヘボンデイン
グしたと同様の動作により第２ボンディング面６ｂにボ
ンディングを行なう。さて、ここにおいて防振機構５２
の作用について注目すると、ツール２が第１ボンディン
グ６ａの直上より第２ボンディング面６ｂの直上に移動
し、続いて下降する間に防振機構駆動カム５８はボンデ
ィング面の落差ｈに相当するだけ下降するので、防振機
構駆動アーム５０は支軸５１を中心として反時計方向に
回動する。

これにより摺動軸受５３は防振受け５５にｈだけ近づく
。従って、第１ボンディング面６ａと第２ボンディング
面６ｂに落差ｈがあってもツール２が第２ボンディング
面６Ｍこ接触するＥ位置の直前におけるＤ位暦から防振
受け５５は受軸５４から離れた状態になる。またツール
２が第２ボンディング面６ｂより離れた直後に防振受け
５５が受軸５４に接触し、ボンディングアーム１に防振
スプリング５６の付勢力が働く。以上の説明から明らか
な如く、本発明になるワィャボンディング装置によれば
、第１ボンディング面と第２ボンディング面の高さの差
がある試料をボンディングする場合においても、防振機
構はその差に応じて上下動し、常に第１及び第２ボンデ
ィング面にツールが接触及び離れる直前及び直後に防振
機構がボンディングアームに働くので、低いボンディン
グ面においてもツール上下動駆動及びＸＹ駆動による振
動は防止でき、常に安定したボンディングが行なわれる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤボンディング装置の要部を示す一部断面
図、第２図は本発明になるワイヤボンディング装置の一
実施例を示す正面図、第３図は第２図の平面図、第４図
は防振機構の拡大断面図、第５図はボンディング面とカ
ムと防振機構との動作位置関係を示す作動説明図である
。 １……ポンデイングアーム、２……ツール、３……ワイ
ヤ、６ａ……第１ボンディング面、６ｂ・・・・・・第
２ボンディング面、５０・・・・・・防振機構駆動アー
ム、５２・・・・・・防振機構、５３・・…・摺動軸受
、５４・・・・・・受軸、５６・・・・・・防振スプリ
ング、５８…・・・防振機構駆動カム、６１・・・・・
・振動駆動スプリング。 第２図 第１図 第４図 第５図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１ボンデイング面と第２ボンデイング面との間を
   ボンデイングアームの先端に設けたツールによりワイヤ
   を接続するワイヤボンデイング装置において、ツールを
   介してワイヤがボンデイング面に接触する前及びボンデ
   イング面よりツールが離れた後にボンデイングアームを
   弾性的に付勢する防振機構と、第１ボンデイング面と第
   ２ボンデイング面の落差に追従するように前記防振機構
   を上下動させる防振機構駆動機構とを備えたワイヤボン
   デイング装置。