JP2630887B2 - 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの組立
工程において、第1ボンディング点、例えば半導体チッ
プ上の電極と第2ボンディング点、例えばリードフレー
ムに配設された外部リードとをワイヤを用いて接続する
ワイヤボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、金線又は銅、アルミニウムなどの
ワイヤを用いて第1ボンディング点となる半導体チップ
上の電極と、第2ボンディング点となるリードとを接続
する装置としては、図3に示すような回路構成のワイヤ
ボンディング装置が知られている。
【0003】図3に示す装置は、高電圧を発生する電源
回路1と、この電源回路1と接続され定電流を発生する
定電流回路2と、スイッチング回路3と、このスイッチ
ング回路3を一定時間オン/オフするタイマ回路4と、
前記スイッチング回路3と接続された安定器5と、放電
電極9と、クランパ6と、キャピラリ8と、このキャピ
ラリ8に挿通されたワイヤ7とで構成されている。前記
安定器5には、スパーク放電安定用の大きな値の抵抗R
が用いられている。
【0004】上記構成よりなる装置を用いてボールの形
成を行うには、外部からのトリガ信号Trによってタイ
マ回路4がトリガされてスイッチング回路3を駆動して
スイッチをオンにする。このスイッチのオンによって定
電流回路2より一定の電流が供給されて安定器5を介し
て放電電極9に高電圧、例えば約−2500Vが印加さ
れて、ワイヤ7の先端と放電電極9との間で放電を起こ
さしめ、その放電エネルギーEによりワイヤの先端を溶
融してボール状に形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、この種の装置に
おいては、ワイヤ7と放電電極9との間には、図3に示
した従来例のように高圧の直流電圧が加えられる。そし
て、通常放電電極9には約−2500Vの直流電圧が印
加されているので、ワイヤ7の先端部分を溶融してボー
ルが形成される。この負電圧により形成されるボール
は、大きな電流により制御可能であるので制御し易く安
定したボール形状が得られるという特徴がある。これに
対して、前記放電電極9に印加する電圧が正電圧である
場合には、放電エネルギーに基づくワイヤの溶融によっ
て形成されるボールは、前記ワイヤ7の先端部のみでな
く該先端より上方まで放電エネルギーが伝達されるの
で、それによって形成されるボールは小さな電流により
大きなボールが形成されるという特徴がある。
【0006】それ故、前記放電電極9に印加される電圧
が正電圧か負電圧であるかによって形成されるボールの
結晶構造が異なることが知られており、近年では前述し
たように放電電極9には負電圧が印加されている。
【0007】しかしながら、従来の装置では、ワイヤ7
と放電電極9との間には、単純に高圧の直流電圧が加え
られるのみであって、ボールの形成時にボールネック部
の結晶構造を制御することができないという欠点があ
る。
【0008】そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みて成されたもので、昇圧トランスの2次側巻線に発生
する出力電圧に直流バイアスを加える直流バイアス発生
回路を具備し、前記昇圧トランスの2次側巻線に発生す
る出力電圧に加わる直流バイアス量を変化させること
で、放電によって形成されるボールネック部の結晶構造
を制御することの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。
【0009】
【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、高周波発振器からの高周波信号によっ
てスイッチングされるスイッチング制御素子と、前記ス
イッチング制御素子のスイッチングによって直流電源か
らの電流が1次側巻線に供給される昇圧トランスと、前
記昇圧トランスの2次側巻線に発生する出力電圧に直流
バイアスを加える直流バイアス発生回路とを備え、前記
昇圧トランスの2次側巻線に発生する出力電圧に前記直
流バイアス発生回路からの直流バイアスを加えた出力
を、前記キャピラリ先端から突出したワイヤと、放電電
極との間に印加するように構成したものである。
【0010】
【実施例】以下、本発明に係るワイヤボンディング装置
の実施例について説明する。
【0011】図1は、本発明のワイヤボンディング装置
の回路構成の一例について示したものであり、図3に示
す従来の装置の構成と同じ機能および構成よりなるもの
は同一符合を用いて説明する。
【0012】図1において、制御回路10にはタイマ回
路11が接続されており、制御回路10から供給される
トリガ信号によりタイマ回路11が間欠的に動作する。
前記タイマ回路11には高周波発振器12が接続されて
おり、この高周波発振器12は前記タイマ回路11から
の駆動信号によって発振動作が成される。
【0013】高周波発振器12には、スイッチング制御
素子を構成する一対のNPN型スイッチングトランンジ
スタQ1,Q2のベース電極が接続されており、前記ス
イッチングトランジスタQ1,Q2のベース電極には、
互いに逆位相の高周波信号が高周波発振器12よりそれ
ぞれ供給される。また前記スイッチングトランジスタQ
1,Q2のエミッタ電極は共通接続され、その共通エミ
ッタ電極は、直流電源13の負端子に接続されている。
【0014】前記スイッチングトランジスタQ1,Q2
のコレクタ端子はそれぞれ昇圧トランス14の1次側巻
線15の両端に接続されており、前記1次側巻線15の
センタータップは前記直流電源13の正端子に接続され
ている。
【0015】前記昇圧トランス14の2次側巻線16の
一端には、直流阻止用コンデンサCの一端が接続されて
おり、この直流阻止用コンデンサCの他端は放電電極9
に接続されている。また前記昇圧トランス14の2次側
巻線16の他端はクランパ6に接続され、クランパ6に
よってクランプされたワイヤ7の先端は、キャピラリ8
を通して放電電極9に対向している。
【0016】一方、前記放電電極9には高周波阻止用イ
ンダクタLの一端が接続されており、インダクタLの他
端は前記制御回路10からの出力によって切り替え制御
が成される第1スイッチ回路17に接続されている。こ
の第1スイッチ回路17は、前記制御回路10からの出
力によって、可動接点17aを端子17b側に接続する
第1モードと、可動接点17aを端子17c側に接続す
る第2モードと、さらに可動接点17aを端子17d側
に接続する第3モードとに切り替えられる。
【0017】前記第1スイッチ回路17の端子17bに
は、第1の定電流回路18の一端が接続され、この第1
の定電流回路18の他端はタイマ回路11からの駆動信
号によって開閉される第2スイッチ回路19を介して直
流電源20の負端子に接続されている。また前記第1ス
イッチ回路17の端子17dには、第2の定電流回路2
1の一端が接続され、この第2の定電流回路21の他端
はタイマ回路11からの駆動信号によって開閉される第
3スイッチ回路22を介して直流電源23の正端子に接
続されている。そして前記直流電源20の正端子と、直
流電源23の負端子とは接続され、その接続点はさらに
クランパ6に接続されている。なお、直流電源20及び
23は、本実施例では約1000V位のもので構成され
ている。
【0018】前記第1の定電流回路18は、第2スイッ
チ回路19側にそのコレクタ電極が接続されたPNP型
の電流制御トランジスタQ3と、このトランジスタQ3
のコレクタ電極とベース電極との間に接続されたバイア
ス抵抗R1と、トランジスタQ3のベース電極側にその
アノードが接続され、第1スイッチ回路17の端子17
b側にそのカソードが接続されたツェナダイオードZD
1と、トランジスタQ3のエミッタ電極と前記ツェナダ
イオードZD1のカソードとの間に両端が接続された半
固定型可変抵抗R2より構成される。
【0019】また、前記第2の定電流回路21は、第3
スイッチ回路22側にそのコレクタ電極が接続されたN
PN型の電流制御トランジスタQ4と、このトランジス
タQ4のコレクタ電極とベース電極との間に接続された
バイアス抵抗R3と、トランジスタQ4のベース電極側
にそのカソードが接続され、第1スイッチ回路17の端
子17d側にそのアノードが接続されたツェナダイオー
ドZD2と、トランジスタQ4のエミッタ電極と前記ツ
ェナダイオードZD2のアノードとの間に両端が接続さ
れた半固定型可変抵抗R4より構成される。
【0020】なお、前記第1スイッチ回路17、第1の
定電流回路18、第2スイッチ回路19、直流電源2
0、第2定電流回路21、第3スイッチ回路22、直流
電源23によって直流バイアス発生回路を構成してい
る。
【0021】以上の構成において、制御回路10から出
力されるトリガ信号は、タイマ回路11に印加され、タ
イマ回路11は間欠的な駆動信号を高周波発振器12に
供給する。高周波発振器12はタイマ回路11から供給
される駆動信号によって例えば100KHz程度の高周
波信号を発振する。
【0022】高周波発振器12による発振出力は、一対
のスイッチングトランジスタQ1,Q2を交互にオン状
態にスイッチングさせる。この時、第1のスイッチング
トランジスタQ1のベース電極が高周波発振器12によ
る発振出力によって正電位にシフトされると、第1のス
イッチングトランジスタQ1はオンになされ、約20V
程度の出力電圧を有する前記直流電源13の正端子よ
り、昇圧トランス14の1次側巻線15のセンタータッ
プに対して電流が供給される。センタータップに供給さ
れた電流は、トランス14のセンタータップより、1次
側巻線をトランジスタQ1側に流れ、前記直流電源13
の負端子に帰還する。また前記第2のスイッチングトラ
ンジスタQ2のベース電極が、高周波発振器12からの
出力によって正電位にシフトされると、第2のスイッチ
ングトランジスタQ2はオンに成され、同様に前記直流
電源13の正端子より、昇圧トランス14のセンタータ
ップに対して一定の電流が供給され、昇圧トランス14
のセンタータップより。1次側巻線をトランジスタQ2
側に流れ、前記直流電源13の負端子に帰還する。
【0023】そして昇圧トランス14の2次側巻線16
に発生した昇圧出力は、クランパ6を介してワイヤ7に
供給され、またコンデンサCを介して放電電極9に供給
されることになる。
【0024】一方、制御回路10に格納されたプログラ
ムに基づいて制御回路10より、第1スイッチ回路17
に対して切替え制御信号が供給される。プログラムが第
1モードを選択した場合には、前記したとおり可動接点
17aが端子17bに接続される。そしてタイマ回路1
1からの駆動信号によりスイッチ回路19がオンされる
と、ワイヤ7と放電電極9との間には、定電流回路18
に基づいて制御された直流電源20からの負バイアスが
重畳されることになる。
【0025】すなわち、図2に(A)として示すように
昇圧トランス14からの高周波信号に対し負バイアスが
重畳された信号がワイヤ7と放電電極9との間に供給さ
れることとなり、この信号に基づいてワイヤ7と放電電
極9との間でスパーク放電が発生して前記ワイヤ7の先
端にボールが形成される。
【0026】また、プログラムが第2モードを選択した
場合には、前記したとおり可動接点17aが端子17c
に接続される。この時は特に直流バイアスは重畳され
ず、図2における(B)として示すように昇圧トランス
14からの高周波信号のみがワイヤ7と放電電極9との
間に供給されることとなり、この信号に基づいてワイヤ
7と放電電極9との間でスパーク放電が発生して前記ワ
イヤ7の先端にボールが形成される。このモードでは、
直流バイアスは重畳されない場合でも高周波信号の作用
によって従来の装置よりも安定した放電エネルギーが得
られる。
【0027】更に、プログラムが第3モードを選択した
場合には、前記したとおり可動接点17aが端子17d
に接続される。そしてタイマ回路11からの駆動信号に
よりスイッチ回路22がオンされると、ワイヤ7と放電
電極9との間には、定電流回路21に基づいて制御され
た直流電源23からの正バイアスが重畳されることにな
る。
【0028】すなわち、図2に(C)として示すように
昇圧トランス14からの高周波信号に対し正バイアスが
重畳された信号がワイヤ7と放電電極9との間に供給さ
れることとなり、この信号に基づいてワイヤ7と放電電
極9との間でスパーク放電が発生して前述したようなボ
ールが形成される。
【0029】以上のように制御回路10に格納されたプ
ログラムによってワイヤ7と放電電極9との間に印加す
る高圧電圧の種類を選択するよう作用する。これによ
り、放電エネルギーに基づくワイヤの溶融によって形成
されるボールは、そのボール形成時にボールネック部の
結晶構造が制御されることになり、異なる結晶構造を有
するボールが得られる。
【0030】なお、図1に示した実施例においては、制
御回路10に格納されたプログラムにしたがって直流バ
イアスを選択するようにしているが、図示せぬ外部の操
作手段によってプログラムを指定して選択することがで
き、また手動によって選択するようにしても良いことは
勿論である。
【0031】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
ワイヤボンディング装置によると、昇圧トランスの2次
側巻線に発生する出力電圧に直流バイアスを加える直流
バイアス発生回路を具備し、前記昇圧トランスの2次側
巻線に発生する出力電圧に加わる直流バイアス量を変化
させることで、放電によって形成されるボールネック部
の結晶構造を制御するようにしたので、必要に応じて異
なる結晶構造を有するボールを形成することができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置
の回路の構成を示す図である。
【図2】図2は、図1に示した構成の作用を説明するた
めの電流波形図である。
【図3】図3は、従来のワイヤボンディング装置の回路
の構成を示す図である。
【符合の説明】
6 クランパ 7 ワイヤ 8 キャピラリ 9 放電電極 10 制御回路 11 タイマ回路 12 高周波発振器 13,20,23, 直流電源 14 昇圧トランス 17,19,22 スイッチ回路 18,21 定電流回路 Q1,Q2 スイッチングトランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キャピラリ先端から突出したワイヤの先
    端と放電電極との間に高電圧を印加することによって放
    電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤの先端
    部を溶融してボールを形成するワイヤボンディング装置
    において、高周波発振器からの高周波信号によってスイ
    ッチングされるスイッチング制御素子と、前記スイッチ
    ング制御素子のスイッチングによって直流電源からの電
    流が1次側巻線に供給される昇圧トランスと、前記昇圧
    トランスの2次側巻線に発生する出力電圧に直流バイア
    スを加える直流バイアス発生回路とを備え、前記昇圧ト
    ランスの2次側巻線に発生する出力電圧に前記直流バイ
    アス発生回路からの直流バイアスを加えた出力を、前記
    キャピラリ先端から突出したワイヤと、放電電極との間
    に印加するように構成したことを特徴とするワイヤボン
    ディング装置。
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