JP2000223523A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の長さよりループが長く形成された異常
ループのボンディングワイヤを漏れなく検出することが
できるワイヤボンディング装置を提供する。 【解決手段】 ボンディングワイヤ４が挿通する貫通孔
３ａが設けられこの貫通孔３ａからボンディングワイヤ
４を送出しながら所定の経路を移動することによりボン
ディングワイヤ４を所定のループ形状に成形するキャピ
ラリ３と、ボンディングワイヤ４をループ状に成形する
際にキャピラリ３の貫通孔３ａとボンディングワイヤ４
とが接触することによりボンディングワイヤ４に生じる
張力を測定可能なテンションゲージ１と、張力の大きさ
に基づいて異常を検出し所定の制御を行なう制御手段と
が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体チップの電極
と半導体パッケージの外部端子に繋がる内部端子とをル
ープ状のワイヤにより接続するワイヤボンディング装置
に関し、特に、所定の長さよりループが長く形成された
異常ループのワイヤを漏れなく検出することができるワ
イヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップの電極と、半導体パ
ッケージの外部端子に繋がる内部端子とを電気的に接続
するために、電極と内部端子との間をループ状のワイヤ
により接続するワイヤボンディング装置がある。このよ
うな電極と内部端子とを接続する工程を以下、ボンディ
ング工程といい、また、それに使用されるワイヤをボン
ディングワイヤという。
【０００３】ワイヤボンディング装置においては、例え
ば、ボンディングワイヤを供給するワイヤ供給手段と、
このワイヤ供給手段から供給されるボンディングワイヤ
が挿通する貫通孔が設けられたキャピラリと、このキャ
ピラリの貫通孔を通過したボンディングワイヤの先端部
を溶融するワイヤ溶融手段とが設けられている。なお、
キャピラリはワイヤをループ形状に形成するために所定
の経路を移動するようになっている。
【０００４】このように構成された従来のワイヤボンデ
ィング装置を使用して半導体チップの電極と半導体パッ
ケージの内部端子とを接続する工程について以下に説明
する。先ず、ワイヤ供給手段から供給されたボンディン
グワイヤはキャピラリの貫通孔を挿通する。次に、ボン
ディングワイヤの先端部はワイヤ溶融手段により、溶融
されボール状になる。その後、ボンディングワイヤのボ
ール状の先端部は半導体チップの所定の電極の上に配置
され、キャピラリが下方へ移動してボンディングワイヤ
のボール状の先端部を電極に押し付けることよりボンデ
ィングワイヤの一端と半導体チップの電極とが接続され
る。次いで、キャピラリの貫通孔からボンディングワイ
ヤが送出されながらキャピラリはその先端部を利用しボ
ンディングワイヤが所定のループ形状になるように移動
して、そして、半導体パッケージの所定の内部端子とボ
ンディングワイヤとが、例えば、ウェッジボンディング
法により接続される。
【０００５】このように形成されるボンディングワイヤ
のループ形状は、決められた適切な長さ（以下、所定長
という）になることが求められる。図４はボンディング
ワイヤのループ形状を示す模式図である。図５（ａ）乃
至（ｃ）は異常ループのボンディングワイヤが形成され
る過程を示す模式図である。
【０００６】図４に示すように、半導体チップの電極５
と半導体パッケージの内部端子８とを接続するボンディ
ングワイヤは所定長のループ（図４に示す２点鎖線）で
はなく、所定長より長いループ（このようなループを以
下、異常ループという）のボンディングワイヤ４が形成
される場合がある。このような異常ループのボンディン
グワイヤを検出するために、従来のワイヤボンディング
装置においては、ボンディングワイヤを監視し、規定の
高さより高く形成されたワイヤ（このような異常ループ
を特にハイループという）を検出するハイループセンサ
７、このハイループセンサ７の検出信号に基づきアラー
ムを発生させボンディング装置を停止させるコントロー
ル部（図示せず）が設けられている。
【０００７】次に、異常ループのボンディングワイヤが
形成される過程を説明する。図５（ａ）に示すように、
キャピラリ３の貫通孔３ａの内部にゴミ等の異物６があ
るため、ボンディングワイヤ４の詰まりが発生した場
合、図５（ｂ）に示すように、ボンディング時に繰り出
された余分なボンディングワイヤ４を吸い込むことがで
きず、所定長（図５（ｂ）における２点鎖線参照）より
長い異常ループのボンディングワイヤが形成される。ま
た、詰まった状態で次のボンディングを打つと、図５
（ｃ）に示すように、結線時に半導体チップの電極５と
キャピラリ３との間のボンディングワイヤ４にテンショ
ンが掛かり、異物６が負荷に負けて貫通孔３ａの外部に
引き出されたとき、それまでボンディングワイヤ４に掛
っていたテンションによりボンディングワイヤ４が多量
に繰り出される。これにより、所定長を超えた異常ルー
プが発生する。
【０００８】このようにして形成される異常ループのボ
ンディングワイヤは、図４に示すように、結線されたボ
ンディングワイヤ４の高さが規定高さ（図４に示す破
線）を超えた場合にハイループセンサ７により検出さ
れ、ハイループセンサ７の検出信号に基づきコントロー
ル部はアラームを発生させ、ボンディング装置を停止さ
せる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のワイヤボンディング装置においては、異常ルー
プ発生の原因そのもの、即ち、キャピラリ３の貫通孔３
ａとボンディングワイヤ４との接触抵抗を検出しておら
ず、ハイループセンサ７により規定高さを超える形状の
異常ループ（ハイループ）を検出することはできるが、
規定の長さを超え水平方向に振り出された形状の異常ル
ープが形成されたボンディングワイヤを検出することが
できないという問題点がある。
【００１０】ところで、キャピラリとボンディングワイ
ヤとの接触抵抗の大きさは、キャピラリとボンディング
ワイヤとを相対運動させたときにボンディングワイヤに
生じるテンションの大きさで判別することができ、従来
より、ボンディングワイヤに生じるテンションの大きさ
を検出する装置が開示されている（特許２６５０５６３
号公報、特開昭６０−１６７３３９号公報）。
【００１１】しかしながら、特許２６５０５６３号公報
に開示された従来の装置においては、キャピラリとボン
ディングワイヤとの接触抵抗の評価のみを行なうための
装置であり、また、ワイヤをキャピラリの下方に配置さ
れた巻き取り手段により巻き取ることにより接触抵抗を
測定する構成であるため、ボンディング作業と同時に接
触抵抗を測定することはできない。
【００１２】また、特開昭６０−１６７３３９号公報に
開示された従来の装置においては、ボンディング作業が
行なわれる毎にクランパを使用してワイヤにテンション
を加えて接触抵抗を測定しており、接触抵抗の検出作業
が煩雑であるという問題点がある。
【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、半導体チップの電極と半導体パッケージの
外部端子に繋がる内部端子とをループ状のワイヤにより
接続することができる共に、所定の長さよりループが長
く形成された異常ループのボンディングワイヤを容易且
つ漏れなく検出する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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係るワイヤボン
ディング装置は、ボンディングワイヤが挿通する挿通孔
が設けられこの挿通孔から前記ボンディングワイヤを送
出しながら所定の経路を移動することにより前記ボンデ
ィングワイヤを所定のループ形状に成形するキャピラリ
と、前記ボンディングワイヤをループ状に成形する際に
前記キャピラリの挿通孔と前記ボンディングワイヤとが
接触することにより前記ボンディングワイヤに生じる張
力を測定可能な張力検出手段と、前記張力の大きさに基
づいて異常を検出し所定の制御を行なう制御手段とを有
することを特徴とする。
【００１５】この場合、前記張力検出手段は前記キャピ
ラリに連結された弾性部材を有し、この弾性部材の変形
量を測定することにより前記張力を検出する構成にする
ことができる。
【００１６】また、前記制御手段は異常を検出すると、
少なくともボンディング工程を停止するものとすること
ができ、前記制御手段は異常を検出すると、警告音を発
するものとすることができる。
【００１７】更に、前記弾性部材はバネ部材から構成す
ることができる。更にまた、前記張力検出手段はテンシ
ョンゲージから構成することができる。
【００１８】本発明においては、ボンディングワイヤを
ループ状に成形する際にキャピラリの挿通孔とボンディ
ングワイヤとが接触することによりボンディングワイヤ
に生じる張力を張力検出手段により測定することができ
るため、制御手段により異常を検出することができる。
また、ボンディング作業毎にボンディングワイヤに張力
を付与する必要がない。これにより、従来、検出不可能
であった水平方向に張り出した異常ループのボンディン
グワイヤを漏れなく検出することができる。なお、異常
検出時に、例えば、ボンディング工程を停止したり、警
告音を発すると、作業者が容易に異常ループの発生を確
認することができ、異常ループ形状に結線された半導体
装置の流出を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係るワイ
ヤボンディング装置について、添付の図面を参照して具
体的に説明する。図１乃至３は本発明の実施例に係るワ
イヤボンディング装置の一部を示す模式図である。
【００２０】図１乃至３に示すように、本実施例のワイ
ヤボンディング装置においては、ボンディングワイヤ４
を供給するワイヤ供給手段（図示せず）と、このワイヤ
供給手段から供給されるボンディングワイヤ４が挿通す
る貫通孔３ａが設けられたキャピラリ３と、このキャピ
ラリ３の貫通孔３ａを通過したボンディングワイヤ４の
先端部を溶融するワイヤ溶融手段（図示せず）とが設け
られている。なお、キャピラリ３はワイヤ４をループ形
状に形成するために所定の経路を移動をするようになっ
ている。また、キャピラリ３の上部に設けられたキャピ
ラリ台座２の上部には、例えば、バネ部材からなる弾性
部材１ａを介してキャピラリ台座２に接続されたテンシ
ョンゲージ（張力検出手段）１が設けられている。この
テンションゲージ１においては、ボンディング工程時に
貫通孔３ａの中にゴミ等の異物が混入し詰まったときに
キャピラリ３がテンションゲージ１から相対的に離隔す
る方向に移動する方向の荷重を測定することにより、半
導体チップの電極５とキャピラリ３との間のワイヤ４の
テンションの大きさを検出できるようになっている。更
に、テンションケージ１により検出されるワイヤ４のテ
ンションの大きさに基づきワイヤ４の詰まりを判定しボ
ンディング装置の制御を行なうコントロール部（図示せ
ず）が設けられている。
【００２１】このように構成された本実施例のワイヤボ
ンディング装置を使用して電極５と内部端子８とを接続
する工程について以下に説明する。先ず、ワイヤ供給手
段から供給されたボンディングワイヤ４はキャピラリ３
の貫通孔３ａを挿通する。次に、ボンディングワイヤ４
の先端部はワイヤ溶融手段により、溶融されボール状に
なる。その後、図１に示すように、ボンディングワイヤ
４のボール状の先端部は半導体チップの所定の電極５の
上に配置され、キャピラリ３が下方へ移動してボンディ
ングワイヤ４のボール状の先端部を電極５に押し付ける
ことによりボンディングワイヤ４の一端と半導体チップ
の電極５とが接続される。次いで、図２に示すように、
キャピラリ３の貫通孔３ａからボンディングワイヤ４が
送出されながらキャピラリ３はその先端部を利用しボン
ディングワイヤ４が所定のループ形状になるように移動
して、そして、半導体パッケージの所定の内部端子８と
ボンディングワイヤ４とが、例えば、ウェッジボンディ
ング法により接続される。
【００２２】このとき、異物によるワイヤ４の詰まりが
発生していなければ、半導体チップの電極５とキャピラ
リ３との間のワイヤ４にテンションは掛らず、ボンディ
ングワイヤ４は所定長のループ形状に成形される。この
とき、テンションゲージ１は異常を検出しない。しかし
ながら、図３に示すように、異物６によりワイヤ４の詰
まりが発生すると、ワイヤ４はキャピラリ３の貫通孔３
ａを滑らかに送られることができず、半導体チップの電
極５とキャピラリ３との間にボンディングワイヤ４を引
っ張るテンションが加わる。それに伴いキャピラリ３が
テンションゲージ１から相対的に離隔するため、弾性部
材１ａが伸びてそのテンションが検出される。コントロ
ール部はテンションゲージ１が検出したテンションの大
きさに基づき、アラームを鳴らし、ボンディング装置を
停止させる。これにより、作業者は異常が発生したこと
を知ることができる。
【００２３】このように、本実施例においては、結線さ
れた異常ループのボンディングワイヤを検出するのでは
なく、電極５とキャピラリ３との間のボンディングワイ
ヤ４の張力をテンションゲージ１を利用して検出するこ
とができる。また、ボンディング作業毎にボンディング
ワイヤに張力を付与する必要がない。これにより、例え
ば、アラームを鳴らし、装置を停止させることができ
る。これにより、従来、検出不可能であった水平方向に
張り出した異常ループのボンディングワイヤを容易且つ
漏れなく検出することができる。
【００２４】また、これにより、作業者が容易に異常ル
ープの発生を確認することができ、異常ループ形状に結
線された半導体装置の流出を防止することができる。
【００２５】なお、本実施例においては、テンションゲ
ージ１によりワイヤ４のテンションが検出されると、ア
ラームを発生しボンディング装置を停止させているが、
それ以外の方法により異常を告知したり回避するように
構成してもよい。また、張力検出手段として弾性部材を
使用したテンションゲージを利用しているが、張力を検
出することができれば、他の検出手段を使用してもよ
く、更に、バネ部材以外の弾性部材を使用してもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ボンディングワイヤをループ状に成形する際にキャピラ
リの挿通孔とボンディングワイヤとが接触することによ
りボンディングワイヤに生じる張力を張力検出手段によ
り測定することができるため、制御手段により異常を検
出することができる。また、ボンディング作業毎にボン
ディングワイヤに張力を付与する必要がない。これによ
り、従来、検出不可能であった水平方向に張り出した異
常ループのボンディングワイヤを容易且つ漏れなく検出
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るワイヤボンディング装置
の一部を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例に係るワイヤボンディング装置
の一部を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係るワイヤボンディング装置
の一部を示す模式図である。
【図４】ボンディングワイヤのループ形状を示す模式図
である。
【図５】（ａ）乃至（ｃ）は異常ループのボンディング
ワイヤが形成される過程を示す模式図である。
【符号の説明】
１；テンションゲージ １ａ；弾性部材 ２；キャピラリ台座 ３；キャピラリ ３ａ；貫通孔 ４；ボンディングワイヤ ５；電極 ６；異物 ７；ハイループセンサ ８；内部端子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングワイヤが挿通する挿通孔が
    設けられこの挿通孔から前記ボンディングワイヤを送出
    しながら所定の経路を移動することにより前記ボンディ
    ングワイヤを所定のループ形状に成形するキャピラリ
    と、前記ボンディングワイヤをループ状に成形する際に
    前記キャピラリの挿通孔と前記ボンディングワイヤとが
    接触することにより前記ボンディングワイヤに生じる張
    力を測定可能な張力検出手段と、前記張力の大きさに基
    づいて異常を検出し所定の制御を行なう制御手段とを有
    することを特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記張力検出手段は前記キャピラリに連
    結された弾性部材を有し、この弾性部材の変形量を測定
    することにより前記張力を検出するものであることを特
    徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は異常を検出すると、ボン
    ディング工程を停止するものであることを特徴とする請
    求項１又は２に記載のワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 前記制御手段は異常を検出すると、警告
    音を発するものであることを特徴とする請求項１乃至３
    のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 前記弾性部材はバネ部材であることを特
    徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワイヤ
    ボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記張力検出手段はテンションゲージで
    あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
    記載のワイヤボンディング装置。
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