JP2506958B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体集積回路装置を製造する際に用いられ
るワイヤボンディング装置に関するものである。
従来の技術 従来より半導体集積回路装置のうちハイブリッド集積
回路装置は、セラミック基板やガラス強化エポキシ基板
の上に半導体チップを載せ、基板の配線部分と半導体チ
ップをワイヤボンディングすることによって半導体チッ
プと基板の配線部分を接続している。
このワイヤボンディングの工程について以下説明をす
る。まず中空のキャピラリに金線を通し、キャピラリの
先端より少し金線の先端を突出させる。そしてキャピラ
リの先端より突出した金線の部分を放電によって溶融
し、ボール状にする。この金線の先端のボール状の部分
がキャピラリの先端より突出した状態でキャピラリの先
端を半導体チップのボンディング面に押し付ける。キャ
ピラリの先端を半導体チップのボンディング面に押し付
けたままキャピラリに超音波振動を加える。するとキャ
ピラリの先端より突出した金線は半導体チップとの摩擦
熱によって溶解し接合される。この状態でキャピラリを
一旦持ち上げ、基板の配線部分の上に移動させる。そし
てキャピラリを基板の配線部分に押し付け再びキャピラ
リに超音波振動を加える。するとキャピラリの先端より
突出した金線は基板の配線部分との摩擦熱によって溶解
し接合される。これによって半導体チップと基板の配線
部分の接続がなされる。次にキャピラリを基板の配線部
分より持ち上げ、キャピラリの先端より突出した金線を
切断する。そして金線のキャピラリの先端より突出した
部分を放電によって溶融し、金線の先端をボール状にす
る。そして以下上記の動作を繰り返して、半導体チップ
と基板の配線部分の接続を行なう。
以上のボンディング動作において、キャピラリが金線
をボンディング面に押し付ける荷重はボンディングの品
質に大きな影響を与える。例えば押し付け荷重が大きく
過ぎると、金線の先端のボール状の部分が大きくつぶれ
隣接した部分と接触し、短絡する場合がある。また半導
体チップのボンンディング面を傷付ける場合がある。そ
して押し付け荷重が小さ過ぎると、ボンディングが不十
分となって金線がボンディング部分より外れることがあ
った。
一方、キャピラリの下降動作はキャピラリの先端のワ
イヤがボンディング面に接触するまではボンディング作
業に直接関係する時間ではないので、キャピラリを途中
まで高速で下降させてボンディング作業に要する時間の
短絡を図っていた。この場合、基板は反りを有していた
り、厚みにばらつきがあるので、その分の余裕をとっ
て、キャピラリの下降速度を高速から低速に変更する高
度を予め設定しておき、その固定された高さまでは高速
でキャピラリを下降させ、その後低速で降下させてキャ
ピラリの先端のワイヤをボンディング面に接触させてい
た。これはキャピラリを高速でボンディング面に衝突さ
せないためである。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のキャピラリの降下速度の変更高
度は、ボンディング面の高度に関わらず一定であるた
め、ボンディング面の高度によっては、また高速でキャ
ピラリを降下させることができる部分でも低速で降下さ
せることになっていた。
これは更なるボンディング作業時間の短縮の障害とな
っている。
本発明は、この点に鑑み、ボンディング面の高度に応
じて、キャピラリの降下速度の変更高度を変えて、更な
るボンディング時間の短縮を図ったボンディング装置及
びボンディング方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、ボンディング面
にワイヤを圧接するキャピラリと、前記キャピラリを降
下させる際の、速度を高速から低速に変更すべき高さに
対応するデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に
記憶されているデータに対応する高度まで前記キャピラ
リを所定の速度で降下させ、それ以降前記キャピラリが
ボンディング面に当たるまで前記キャピラリを前記所定
の速度より低い速度で降下させるよう制御される駆動モ
ータと、前記キャピラリの先端のワイヤがボンディング
面に当った際の前記キャピラリの高度に基づくデータに
前記記憶手段に記憶されたデータを更新する制御手段と
を有し、ボンディング動作における前記キャピラリの先
端のワイヤのボンディング面への接触高度に基づいて前
記記憶手段に記憶したデータを更新しながら複数箇所の
ボンディング作業を行うことを特徴とするワイヤボンデ
ィング装置という構成でなる。
また、本発明は、記憶手段に記憶されたデータに対応
する高さまでキャピラリを所定の速度で降下させ、前記
記憶手段に記憶されたデータに対応する高さに達した以
降は前記所定の速度よりも遅い速度でキャピラリを降下
させ、前記所定の速度よりも遅い速度で下降中のキャピ
ラリがボンディング面に達したか否かを判別し、前記キ
ャピラリの先端のワイヤが前記ボンディング面に達した
際の前記キャピラリの高さに基づくデータに前記記憶手
段に記憶されたデータを更新し、 前記手順を繰り返すことによって複数箇所のボンディン
グ動作を行うことを特徴とするワイヤボンディング方法
という構成でなる。
作用 この構成によって本発明は、記憶手段に記憶されたキ
ャピラリの降下速度の変更高度を示すデータが逐次更新
され、複数箇所のボンディング面に対するボンディング
作業におけるキャピラリの高速降下領域を更に拡大す
る。
実施例 以下本発明のワイヤボンディング装置の一実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例に於けるワイヤボンディン
グ装置の構成を示す機能ブロック図である。
第１図に於て１は超音波ホーンであり、この超音波ホ
ーン１は先端にキャピラリ２を有している。キャピラリ
２は中空で金線の通過孔を有している。３は超音波発振
器であり、超音波ホーン１の超音波振動子に接続されて
いる。４は高さ測定手段であり、キャピラリ２の先端の
基準位置に対する高度を測定するものである。５はデー
タ記憶手段であり、高さ測定手段４の出力データを記憶
する。６はモータ制御手段であり、データ記憶手段５に
格納されたデータに従って駆動モータ７を制御する。駆
動モータ７はキャピラリ２に連結されており、キャピラ
リ２を上下動させる。第２図は本発明のワイヤボンディ
ング装置の電気回路を示すブロック図である。８はマイ
クロコンピュータ（以下CPUと書く。）である。９は振
幅検出回路であり、キャピラリ２の振幅が所定値以下に
なった場合にそれを示す。信号を出力する。また振幅検
出回路９はCPU8の入力ポートに接続されている。10は読
みだし専用記憶装置（以下ROMと書く。）であり、CPU8
の動作手順を示すデータを格納している。11は読み書き
自在記憶装置（以下RAMと書く。）であり、CPU8の動作
中に一時的に保管すべきデータを格納する。12はモータ
駆動回路であり、CPU8の出力信号に従って駆動モータ７
に制御信号を送るものである。第４図は本発明のワイヤ
ボンディング装置の主要部の側面図である。13はキャピ
ラリ支持体であり、軸14によって本体（図示せず）に回
動自在に取り付けられている。15は軸であり、超音波ホ
ーン１を支持するホーン支持具16をボディングヘッド支
持体13に回動自在に支持している。17は予圧ばねであ
り、ホーン支持具16を第４図の左回転方向に付勢し、キ
ャピラリ２を下方に押し下げている。18はボディングヘ
ッド支持体13より突出した回動制限突起であり、19はホ
ーン支持具16に突設された棒である。20,21はそれぞれ
アームであり、ボディングヘッド支持体13に突設され、
それぞれ先端にローラ22,23を有している。24はカムで
あり、駆動モータ７に連結されている。25は基板支持台
であり、26は基板である。27は基板25の上に乗せられた
半導体チップである。基板25は反りを有しているが、第
４図では理解を助けるために基板２の反りを誇張して示
している。
以上のように構成された本発明のワイヤボンディング
装置について、第３図のフローチャートに沿って以下そ
の動作を説明する。
まずステップａで基準となる位置に対するキャピラリ
の最初の高度h0を示すデータを入力する。ステップｂお
よびステップｃで駆動モータ７に信号を送って駆動モー
タを高速回転させ、カム24によってボンディングヘッド
支持体13を軸14を中心に回動させることによって、キャ
ピラリ２が最初の高度h0に達するまで高速でキャピラリ
２を降ろす。ステップｄで駆動モータ７に信号を送って
駆動モータを低速回転させ、キャピラリ２を低速で降下
させる。ステップｅで振幅検出回路９の出力信号をチェ
ックし、キャピラリ２の振幅が所定値以下の場合はキャ
ピラリ２の先端がボンディング面に接触したと見なす。
キャピラリ２の先端がボンディング面に接触すると、ス
テップｆでキャピラリ２の先端がボンディンダ面に接触
した位置の高度h1を示すデータをRAM11に格納する。ス
テップｇでワイヤボンディング動作を行う。ワイヤボン
ディング動作が終了するとキャピラリ２を元の位置に戻
す。ここで１回目のワイヤボンディング作業が終了し、
以降２回目のワイヤボンディング作業に入る。ステップ
ｈおよびステップｉでキャピラリ２が高度h1に達するま
で高速でキャピラリ２を降ろす。ステップｊで駆動モー
タ７に信号を送って駆動モータを低速回転させ、キャピ
ラリ２を低速で降下させる。ステップｋで振幅検出回路
９の出力信号をチェックし、キャピラリ２の振幅が所定
値以下の場合はキャピラリ２の先端がボンディング面に
接触したと見なす。ステップｌでキャピラリ２の先端が
ボンディング面に接触した位置の高度h2を示すデータを
RAM11に格納する。ステップｍでワイヤボンディング動
作を行い、ワイヤボンディング動作が終了するとキャピ
ラリ２を元の位置に戻す。ステップｎでワイヤボンディ
ング動作をすべて終了したか否かチェックし、終了して
いなかったらステップｈへ戻り、終了していたらすべて
の動作を終わる。
このようにしてワイヤボンディング動作を繰返して行
なっている間、前回のワイヤボンディング動作の際にキ
ャピラリ２が接触したボンディング面の高度を示すデー
タに基づいてキャピラリを降ろしてボンディング動作を
行なう。よって基板が大きく反っていても、ボンディン
グ面のすぐそばまでキャピラリを高速で降ろすことがで
きる。
発明の効果 以上のように本発明は、ボンディング面にワイヤを圧
接するキャピラリと、前記キャピラリを降下させる際
の、速度を高速から低速に変更すべき高さに対応するデ
ータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されて
いるデータに対応する高度まで前記キャピラリを所定の
速度で降下させ、それ以降前記キャピラリがボンディン
グ面に当たるまで前記キャピラリを前記所定の速度より
低い速度で降下させるよう制御される駆動モータと、前
記キャピラリの先端のワイヤがボンディング面に当った
際の前記キャピラリの高度に基づくデータに前記記憶手
段に記憶されたデータを更新する制御手段とを有し、ボ
ンディング動作における前記キャピラリの先端のワイヤ
のボンディング面への接触高度に基づいて前記記憶手段
に記憶したデータを更新しながら複数箇所のボンディン
グ作業を行うようにしたので、キャピラリの降下速度変
更高度がボンディング動作毎に更新され、高速降下領域
が拡大され、作業時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のワイヤボンディング装置の一実施例に
於ける機能ブロック図、第２図は同電気回路の構成を示
すブロック図、第３図は同動作を示すフローチャート、
第４図は同要部側面図である。第５図はキャピラリーの
高さの時間特性図である。 １……超音波ホーン、２……キャピラリ ３……超音波発振器、４……高さ測定手段 ５……データ記憶手段、６……モータ制御手段 ７……駆動モータ、８……CPU、９……振幅検出回路 10……ROM、11……RAM 12……モータ駆動回路、13……キャピラリ支持体 14,15……軸、16……ホーン支持具 17……予圧ばね、18……回動制御突起、19……棒 20,21……アーム、22,23……ローラ 24……カム、25……基板支持台、26……基板 27……半導体チップ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボンディング面にワイヤを圧接するキャピ
    ラリと、 前記キャピラリを降下させる際の、速度を高速から低速
    に変更すべき高さに対応するデータを記憶する記憶手段
    と、 前記記憶手段に記憶されているデータに対応する高度ま
    で前記キャピラリを所定の速度で降下させ、それ以降前
    記キャピラリがボンディング面に当たるまで前記キャピ
    ラリを前記所定の速度より低い速度で降下させるよう制
    御される駆動モータと、 前記キャピラリの先端のワイヤがボンディング面に当っ
    た際の前記キャピラリの高度に基づくデータに前記記憶
    手段に記憶されたデータを更新する制御手段と、を有
    し、ボンディング動作における前記キャピラリの先端の
    ワイヤのボンディング面への接触高度に基づいて前記記
    憶手段に記憶したデータを更新しながら複数箇所のボン
    ディング作業を行うことを特徴とするワイヤボンディン
    グ装置。
  2. 【請求項２】記憶手段に記憶されたデータに対応する高
    さまでキャピラリを所定の速度で降下させ、 前記記憶手段に記憶されたデータに対応する高さに達し
    た以降は前記所定の速度よりも遅い速度でキャピラリを
    降下させ、 前記所定の速度よりも遅い速度で下降中のキャピラリが
    ボンディング面に達したか否かを判別し、 前記キャピラリの先端のワイヤが前記ボンディング面に
    達した際の前記キャピラリの高さに基づくデータに前記
    記憶手段に記憶されたデータを更新し、 前記手順を繰り返すことによって複数箇所のボンディン
    グ動作を行うことを特徴とするワイヤボンディング方
    法。
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