JPS6113380B2 - - Google Patents

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JPS6113380B2
JPS6113380B2 JP52156484A JP15648477A JPS6113380B2 JP S6113380 B2 JPS6113380 B2 JP S6113380B2 JP 52156484 A JP52156484 A JP 52156484A JP 15648477 A JP15648477 A JP 15648477A JP S6113380 B2 JPS6113380 B2 JP S6113380B2
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JP
Japan
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bonding
bonding tool
thin metal
metal wire
tool
Prior art date
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JP52156484A
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JPS5489958A (en
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Yukihiro Fukuda
Kazuo Inoe
Hiroshi Kamidoi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は超音波ボンデイング方法及びこの方法
を達成するのに適用する超音波ボンデイング装置
の改良に関する。
〔発明の技術的背景〕
近年集積回路素子の集積度向上ならびに個別半
導体素子の小型化が要求されており、これに伴う
外囲器の多ピン化に応じてボンデイングパツドの
縮少、ボンデイングパツド間及びパターン間の距
離を狭める方向が採られており、それにつれてバ
ードビークボンデイング方式と超音波ボンデイン
グ方式が多用される気運にある。
ところで、被ボンデイング部品への熱負荷が少
ない超音波ボンデイング方式は特に賞用される傾
向にあり、この方式では超音波を発生するホーン
に沿つてリードを配置し、このリードに設置する
ボンデイングポイント間を金属細線で架橋するこ
とが要求される。
このボンデイングポイントではボンデイングツ
ール先端によつて圧着された金属細線が超音波振
動を利用して所望の強度をもつて一体化される
が、金属細線が繰り出される方向に沿つて、その
径より多少大きい細長い圧着部分が形成され、2
個所の圧着部分が互に平行な関係にあるとその強
度が大きいとされている。
機能素子を形成した半導体ペレツトの組立はリ
ードフレームにダイボンデイングしてから、ペレ
ツトの一部分を占めるボンデイングパツトとリー
ドフレームに予め設けた外部リード間をワイヤボ
ンデイングによつて電気的に接続可能とする。
この機能素子の電極数に応じてリードフレーム
の形状も異なり個別半導体では第6図に示すよう
に半導体ペレツトをダイボンデイングする部分
と、このペレツトに形成したボンデイングパツド
との通電を可能とする2本の外部リードの計3本
からなる単位体を連結棒で並列に一体化する方式
が採用されている。
その量産効果を考慮してこの連結棒には単位体
を二十個程度一体化したものを製造ラインで処理
するのが一般的であり、このためにリードの長さ
が連結棒方向より短かい直方体となる。従つて製
造ラインで搬送される場合には搬送路巾を超えな
いように長手方向が進行方向となる。
超音波ボンデイング装置には超音波を発生する
ホーンが必要であり、その先端部分にボンデイン
グツールを固定し、このボンデイングツールに対
向する位置に停止したリードフレームはそのリー
ドと超音波ホーンが平行な関係に維持される。
ところで、リードフレームには半導体ペレツト
をダイボンデイングするリードに対して斜め方向
に外部リードを配置する種類もあり、その使用数
量もかなり多いのが実情である。ワイヤボンデイ
ング装置ではボンデイングツールとリードフレー
ムの位置合せを行う手段としてボンデイングツー
ル固定する方法と、逆にリードフレームを固定と
してボンデイングツールを可変とする方法が知ら
れており、後者が通常使用されている。
〔背景技術の問題点〕
ワーク即ちリードフレームを固定してボンデイ
ングツールをX−YテーブルならびにZ軸駆動機
構によつて可変とする型の超音波ボンデイング装
置により、ダイボンデイングした半導体ペレツト
のボンデイングパツトとこれより斜下向に位置す
る外部リード間をワイヤボンデイングすると第6
図がえられる。即ち、ボンデイングツールから繰
り出される金属細線はその繰り出し方向に沿つて
その径より多少大きい第1の細長い圧着部分が形
成され、この圧着部分に交叉する方向にボンデイ
ングツールを移動して、外部リードにも、この交
叉する方向に沿つた第2の圧着部分を形成する。
この結果、両圧着部分間には偏角θを生じる非平
行状態となり、架橋した金属細線部分によじれを
もたらして充分な圧着強度が得られない。
〔発明の目的〕
本発明は上記難点を除去する新規な超音波ボン
デイング方法及びその装置を提供するもので、特
にボンデイングツール以外のθ成分補正を必要と
しないものである。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明ではリード
フレームとの位置合せにおけるボンデイングツー
ルの軌跡をX方向及びこれに直交するY方向に限
定する。
即ち、ボンデイングツールと対向する位置に搬
送されたリードフレームはそのリードと超音波ホ
ーンが平行関係を保つて配置され、このホーンの
先端部分に固定したボンデイングツールに対向し
てワーク即ちリードフレームを搬送する。このリ
ードフレームは第1図に示すように連結棒により
一体化され互に平行なリードをもち、こゝに斜め
方向に位置する第1ならびに第2のボンデイング
点A,Cを設定する。この第1のボンデイング点
即ちA点での超音波ボンデイング後ボンデイング
ツールを上昇させ、繰り出した金属細線の延長線
上にあつて、第2のボンデイング点より離れて位
置する仮想B点に移動してから通常のボンデイン
グ位置より僅か上方まで下降する。次に、この移
動距離より小さい距離だけ逆方向に移動させ、更
にそのまゝX方向へ移動して第2のボンデイング
点Cでの超音波ボンデイングする方法を採用し
た。この結果ボンデイングツールの軌跡は繰り出
した金属細線の延長線と一致するY方向及びこれ
に直交するX方向に限定され各ボンデイング点に
は第2図に示すように金属細線よりやゝ大きく細
長い圧着部分が互に平行な関係を保持して設けら
れ、しかもこの圧着部分附近にいわゆるRが形成
される。
この方法を達成するため本発明ではボンデイン
グツール先端に特殊な構造を採用した。と言うの
は、ボンデイングツールが仮想B点で下降した
際、金属細線の一部が嵌入できるガイド溝を形成
したことである。ボンデイングツール底部に開口
をもつ透孔に挿通された金属細線はA点でのボン
デイング後前述のように仮想B点に移送されて下
降する。この下降に伴い繰り出された金属細線は
その延長線に直立する面に位置する柱状ボンデイ
ングツール側部に形成するガイド溝に嵌入係止さ
れ、更に逆方向への移動によつてより深く嵌入す
ると共に、このガイド溝とツール底部角部等でし
ごかれて一旦形成されたループより高いループの
成形に寄与する結果となる。尚ボンデイング底部
の他部分に形成する溝はワイヤボンデイング時に
おける金属細線のズレを防止役目も果すものであ
る。
〔発明の実施例〕
第2図及び第5図により本発明を詳述する。
第3図に示すようにボンデイングツール1は超
音波ホーン2先端部分に固定し、超音波ホーン2
はホーン支持部3に支点4で支持され、この支持
部3に設けたフオロワ6ならびにこれに係止する
カム5によつてZ方向の変位を行う。金属細線1
1はワイヤスプール12から導出され、ワイヤク
ランプ機構13によりクランプするが、この機構
ではボンデイングツール1に近接して配置するク
ランプ部13aをクランプ支点13bを介するソ
レノイド13cの励磁制御によつて開閉動作を行
う。連結棒13dで接続する桿杆13e,13
e′は支点13f,13f′により軸支し、一方の桿
杆13eはワイヤクランプ部13aに、他方の桿
杆13e′はフオロア14を介してカム15に接触
している。モータ10の軸10aにはカム5,1
5を固定してワイヤクランプ機構13を超音波ホ
ーンZの軸方向と平行に変位させる動作と、ボン
デイングツール1をZ方向すなわち上下方向に変
位する動作を行う。一方、モータ20,30は前
述の超音波ボンデイング装置を載置した基台をX
方向又はY方向に変移する駆動源であり、リード
フレームを収納するマガジン21a,21bは搬
送路であるワークステージ21cによつて連結さ
れている。次にボンデイングツール1の構造を第
2図〜4図により説明するが、第4図にはいわゆ
るプルカツテイング方式に利用するボンデイング
ツール31を示し、aは正面図bは側面図cに下
面図を示す。このボンデイングツール31は柱状
に形成され、その本体31aの側部部分から底部
部分に達する透孔31eを設け、こゝにはワイヤ
スプール12から導き出されクランプ機構13
よりクランプされる金属細線11が挿通される。
このb側面図に示したように、ボンデイングツ
ール1の底部には段部が形成されており、透孔3
1eが開口している部分は他の部分と不連続とな
つている。これはボンデイングツール1先端でボ
ンデイングパツドを金属細線を介して押圧する際
このボンデイングパツドを損傷する事故を防止す
るために採用した手段であり、更にボンデイング
ツール1の底部他の部分には溝31bを設けて金
属細線11を押圧する場合その位置ずれを防ぐ役
目をする。このためその深さは小さく金属細線1
1の半分以下が嵌入すれば充分である。
柱状のボンデイング本体側部分と対称的な他部
分にはガイド溝31cを設ける。透孔31eから
繰り出される延長線に対向するボンデイングツー
ル1の底部の他の部分には溝31bを設けるのは
前述の通りであるが、この溝にこのガイド溝31
c端が接続する。一方、第5図にはウエツジガツ
ト方式に利用するボンデイングツールの形状をa
正面図b側面図c底面図により示す。この方式で
は金属細線11が繰り出される透孔41eが柱状
のツール本体41aのほゞ中心に位置し、こゝか
らは前述の溝31bと同様に機能する溝41bが
形成されこれらに接続するガイド溝41cがボン
デイングツール41aの側部に形成される。ボン
デイングツール1は前述のように仮設位置Bに向
けて移動するが、この移動方向はこの溝41bの
延長方向即ち繰り出された金属細線の延長線上に
あり、従つてこの金属細線を嵌入する機能を果す
ガイド溝41cは溝41b方向に直立する面に位
置し、且つ移動する方向の逆方向のツール側部に
形成する。
〔発明の効果〕
本発明では互に平行関係をもつリードに斜め方
向に位置するボンデイング点を設け、このリード
に対して平行に配置する超音波ホーン端にボンデ
イングツールを固定する。このボンデイングツー
ルより繰り出された金属細線をこの第1ボンデイ
ング点にボンデイングしてその径よりやゝ大きく
細長い圧着部分を形成してから、ツールを上方に
移動後繰り出された金属細線の延長線上に位置
し、第2ボンデイング点より遠い仮想B点に移し
た上で通常のボンデイング位置より僅か上方迄下
降する。この時金属細線はガイド溝に少し嵌入さ
れる。次にこの移送方向と逆にボンデイングツー
ルを転送するので金属細線はより深くガイド溝に
嵌入された後、延長線に直交するX方向に移送し
てC点即ち第2ボンデイング点でボンデイングさ
れる。
従つて、ボンデイングツールの軌跡は金属細線
が繰り出される方向の延長線に一致するY方向
と、これに直交するX方向だけに限られる。しか
もボンデイングによつて得られる圧着部分は互に
平行関係となり、しかも僅かな曲率半径をもつ曲
線部分をもつ金属細線によつて架橋される。この
ためによじれによる強度劣化を防止する顕著な効
果を発揮する。
しかも、このボンデイングツールの軌跡を達成
するのに、その側部にガイド溝を設置したので、
仮想B点からの逆送時には金属細線をしごくこと
によつてより高いループ成形を助成する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るワイラボンデイング方法
を説明する上面図、第2図は本発明方法によるワ
イヤボンデイング後の半導体素子上面図、第3図
は本発明のワイヤボンデイング装置の斜視図、第
4図a〜c及び第5図a〜cは本発明に係るボン
デイングツールを示しaは正面図、bは側面断面
図、cは底面図、第6図は従来の半導体素子のワ
イヤボンデイング状態を示す上面図である。 1,31a,41a……ボンデイングツール、
2……超音波ホール、3〜6……ボンデイングツ
ールのZ方向変位機構、3……ホーン支持部、4
……支点、5……カム、6……フオロワ、11…
…ボンデイングワイヤ、13……ワイヤクランプ
機構、31e,41e……透孔、31c,41c
……ガイド溝。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 互に平行に形成するリードに沿つて配置する
    超音波ホーンと、この先端部分に固定する柱状ボ
    ンデイングツールと、このツールをX,Y及びZ
    方向に移動可能とする駆動機構と、前記柱状ボン
    デイングツールの軸方向を貫通しかつ底部に関口
    する透孔と、この底部を横切る溝と、この溝に
    ほゞ直立する面に位置する前記柱状ボンデイング
    ツール側面に形成するガイド溝とを具備し、前記
    透孔より繰り出す金属細線の延長線に一致するY
    方向に仮設する位置に前記柱状ボンデイングツー
    ルを移動してボンデイング位置より僅かに離れる
    位置まで下降することにより前記ガイド溝に前記
    透孔から繰り出す金属細線を係止し、前記柱状ボ
    ンデイングツールを、前記Y方向に逆送すること
    によりこの金属細線をガイド溝に嵌合することを
    特徴とするワイヤボンデイング装置。
JP15648477A 1977-12-27 1977-12-27 Wire bonding apparatus Granted JPS5489958A (en)

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JPS5489958A JPS5489958A (en) 1979-07-17
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58143A (ja) * 1981-06-25 1983-01-05 Shinkawa Ltd 超音波ワイヤボンデイング方法
JP2008028236A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Shinko Electric Ind Co Ltd ボンディングツールおよびバンプ形成方法
US20130119117A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-16 Invensas Corporation Bonding wedge

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JPS5489958A (en) 1979-07-17

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