JP2723277B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はICチップ上の電極とリードフレーム上のリー
ド（リードフレームに形成されたリード）とをボンディ
ング用ワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディ
ング方法に関する。
（従来の技術） 従来用いられているワイヤボンディング方法として、
例えば特開昭62−86736号公報の［従来の技術］に記載
されているものがある。前記のようなワイヤボンディン
グ方法においては第２のボンディング動作終了後ワイヤ
を切断する場合、以下第７図（ａ）乃至（ｄ）に示すよ
うな方法で行っていた。
すなわち、第７図（ａ）は第２のボンディング部すな
わちリードフレーム（１）に形成されたリード（２）に
ワイヤ（３）をボンディングしている状態である。この
後、第７図（ｂ）に示すようにキャピラリ（４）を真上
に一定量（lb）上昇させ、第７図（ｃ）のように、キャ
ピラリ（４）の上方に位置するクランパ（１）でワイヤ
（３）を保持したがら、クランパ（５）とキャピラリ
（４）を同時に上昇（1cとなる位置まで上昇/1c＞1b）
させることでワイヤ（３）を引張って切断を行ってい
た。
しかしながら、第７図（ｂ）中Ａに示す部分はキャピ
ラリ（４）による押付け力がほとんど加わららず接合力
が弱いため、ワイヤ（３）は引張られることによりＡ部
に剥がれを生じる。その剥がれのためにワイヤは第７図
（ｃ）に示すように、垂直方向に対して傾くき、傾いた
ワイヤ（３）はキャピラリ（４）の導出部の開口端部
（第７図（ｃ）中Ｃ）と接触する。その後、第７図
（ｄ）のようにワイヤ（３）は第７図（ｃ）中のＣ部と
の接触部分で屈曲し、ワイヤ（３）の強度の低い部分で
切断される。そのため、切断されたワイヤ（３）はキャ
ピラリ（４）の導出部から図示されていないICチップの
電極の方向すなわち矢印31方向（第７図（ｄ））に屈曲
してしまっていた。
（発明が解決しようとする課題） 上述の従来のワイヤボンディング方法により生じる問
題点を以下に示す。
第７図（ａ）乃至（ｄ）にあるように切断されたワイ
ヤ（３）に曲がりが生じると以下のような問題を生じ
る。
第８図（ａ）および（ｂ）と第９図（ａ）および
（ｂ）はワイヤ（３）の先端とトーチ電極（６）とのギ
ャップと、放電により作られるボール（3a），（3b）の
関係について示した図である。
以下、キャピラリ（４）より突出するワイヤ（３）の
長さ、放電を行うときの電圧および時間はあらかじめ所
定の値に設定されているものとして説明を行う。
第８図（ａ）は、キャピラリ（４）よりワイヤ（３）
が傾くことなく突出している状態を示す図である。
同図中Laはワイヤ（３）の自由端とトーチ電極（６）
とのギャップである。このギャップLaに対して放電を行
ったとき、第８図（ｂ）のように直径Daのボール（3a）
が作られる。このボール（3a）の直径Daは、図示されて
いないICチップの電極にボール（3a）をボンディングし
たときに、電極からはみ出すことなく、かつ小さすぎな
い程度の大きさに設定されている。
第９図（ａ）にキャピラリ（４）からワイヤ（３）が
傾いて突出している図を示す。
同図中で、ギャップLbはワイヤ（３）の傾きのため
に、第８図（ａ）に示すギャップLaよりも大きくなる。
このため、第９図（ｂ）に示すように放電により作られ
るボール（3b）の直径Dbは、最初に設定されたボール
（3a）の直径Da（第８図（ｂ））と異なってしまう。そ
こで、最初に設定したボンディング条件では良好なボン
ディングを行えないという不具合が生じる。
第10図（ａ）および（ｂ）と第11図はICチップ（７）
上の電極（８）とリードフレーム（１）のリード（２）
との間にワイヤ（３）が形成するループの形状について
示す図である。
第10図（ａ）は、第８図（ａ）のようにキャピラリ
（４）よりワイヤ（３）が傾くことなく突出している状
態で張られた前記ループの形状を示した図である。
同図中Haは、リードフレーム（１）の上端面から前記
ループの最上部までの高さである。この高さHaは、ワイ
ヤ（３）が形成するループが前記ICチップの上端部等と
接触しないために必要な前記ループの高さである。
次に、第10図（ｂ）にキャピラリ（４）より導出され
たワイヤ（３）が傾いている場合の図を示す。
この場合、第10図（ｂ）中のＡに示す部分、すなわち
ワイヤ（３）の形成するループの途中に屈曲ができ、ル
ープの高さHbはループの高さHa（第10図（ａ））よりも
低くなる。そのため、ワイヤ（３）がICチップ（７）の
上端部等と接触することがあり不良の原因となってい
た。
また、第11図はキャピラリの先端から突出したワイヤ
に曲がりがある場合の第２の例である。
この場合、前記ワイヤの形成するループは水平方向に
曲がっている。このようなワイヤ（３）の曲がりは、IC
チップ（７）の第11図中辺Ａから辺Ｂにボンディング動
作が移るときに発生する。つまり、第11図辺Ａ側の電極
（８）とリード（２）とのボンディングを終了し、第11
図辺Ｂのボンディング動作に移るとき、第７図（ｄ）に
示すようにキャピラリ（４）より突出しているワイヤ
（３）は、第11図矢印32方向に曲がっている。その曲が
りのため第11図辺Ｂのボンディングを開始した際、電極
（８）とリード（２）との間にワイヤ（３）により形成
されるループは第11図矢印23方向に屈曲してしまうこと
となる。前述の理由から、ワイヤ（３）の形成するルー
プが隣接する前記ループと接触し不良の原因となってい
た。
本発明は上述のような問題を解決することを目的とす
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、まず、キャピラリの一端に形成された導
出部から導出されたワイヤをICチップ上の電極にボンデ
ィングし、その後前記ワイヤを前記キャピラリから繰り
出しながら前記キャピラリを移動して前記ワイヤをリー
ドフレームに形成されたリードにボンディングした後、
前記キャピラリを上昇させ前記キャピラリ先端より一定
長さの前記ワイヤを導出させた後、前記ワイヤを引張っ
て切断する工程を有するワイヤボンディング方法におい
て、前記ワイヤを前記リードにボンディングしたのに基
づき、前記キャピラリを前記リード上のボンディング位
置から前記ICチップの上方に向けて斜め上方に上昇さ
せ、その後前記ワイヤを引張って切断するようにしたこ
とを特徴とするワイヤボンディング方法を得るものであ
り、また、さらに、キャピラリの一端に形成された導出
部から導出されたワイヤをICチップ上の電極にボンディ
ングし、その後前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出
しながら前記キャピラリを移動して前記ワイヤをリード
フレームに形成されたリードにボンディングした後、前
記キャピラリを上昇させ前記キャピラリ先端より一定長
さの前記ワイヤを導出させた後、前記ワイヤを引張って
切断する工程を有するワイヤボンディング方法におい
て、前記ワイヤを前記リードにボンディングしたのに基
づき、前記キャピラリをボンディングしたリードの真上
方向に上昇させ前記キャピラリ先端より一定長さの前記
ワイヤを導出させた後、前記ICチップ側に戻るように移
動させ、その後前記ワイヤを引張って切断するようにし
たことを特徴とするワイヤボンディング方法を得るもの
である。
（作用） 本発明においては上述のような方法を採ることによっ
て、ワイヤを切断した時にキャピラリの導出部付近に生
じる前記ワイヤの曲がりを防止することができる。
（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。
第１図は本発明に使用するワイヤボンディング装置の
要部構成を示す斜視図である。
同図中X,Yテーブル（９）は、ワイヤボンディング装
置本体上に水平に設置され、このX,Yテーブル（９）の
上面には、ボンディングヘッド（10）が搭載されてい
る。そして、このボンディングヘッド（10）には、Ｚ軸
方向に揺動可能な状態で揺動アーム（11）が取付けられ
ている。この揺動アーム（11）のボンディングヘッド
（９）から突出している側の先端部にはキャピラリ
（４）が取付けられ、他端部には図示されていない超音
波発振装置が装着されている。また、この揺動アーム
（11）の上方には、揺動アーム（11）と連動するように
クランパ（５）が取付けられている。このクランパ
（５）のクランプ部（5a）は、図示されていないワイヤ
供給装置から供給され、キャピラリ（４）の開孔に挿通
しているワイヤ（３）を保持できる位置に設定されてい
る。さらに、キャピラリ（４）の下方には、ボンディン
グヘッッド（10）の図示されていない支持部に矢印30方
向に往復動可能に取付けられたトーチ電極（６）とワイ
ヤボンディング装置本体上に取り付けられたリードフレ
ーム（１）を搬送するための搬送路（12）が設けられて
いる。
第２図は本発明のワイヤボンディング方法のキャピラ
リの動きを示したものである。同図Ａ点からキャピラリ
（４）の先端に放電によりボールが作られた後の工程を
説明する。
まず、Ａ点にあるキャピラリ（４）は、第３図中X,Y,
Z軸位置制御装置（20）からの信号により下降しICチッ
プ（７）の電極（８）上であるＢ点に接触する。その
後、第３図中ボンダ制御装置（24）からの信号により図
示されていない超音波発振装置が作動し、キャピラリ
（４）に水平方向に振動が加えられICチップ（７）の電
極（８）とワイヤ（３）の先端に形成された前記ボール
は接合される。次に、キャピラリ（４）は第３図中X,Y,
Z軸制御装置（10）からの信号によりワイヤ（３）を導
出しながら上昇し、曲線ｓに示すごとくリードフレーム
（１）のリード（２）上のボンディング位置であるＣ点
へ移動する。ここでも、Ｂ点と同様に第３図中ボンダ制
御装置（24）によりキャピラリ（４）に超音波振動が加
えられ、リード（２）とワイヤ（３）は接合される。そ
の後、再び第３図中X,Y,Z軸制御装置（20）からの信号
によりキャピラリ（４）は上方に距離１移動しながらＢ
点の方向に距離ｍ、すなわちＤ点に移動する。移動が完
了した所で、第３図中ボンダ制御装置（24）からクラン
パ制御装置（26）に指令が出されワイヤ（３）はクラン
パ（５）により移動が完了した状態で保持される。前記
保持の後第３図中X,Y,Z軸制御装置（20）の信号により
キャピラリ（４）はクランパ（５）と共に、らに距離ｎ
上昇しワイヤ（３）を切断する。次に、切断されたワイ
ヤ（３）の自由端とリード（２）との間にトーチ電極
（６）が挿入され、ワイヤ（３）とトーチ電極（６）と
の間で放電を行うことによってワイヤ（３）の先端に前
記ボールをつくり本発明のワイヤボンディング方法の１
サイクルを終了する。
第２図において、キャピラリ（４）は点Ｃ−Ｄ間を上
方へ距離１移動しながら水平方向へ距離ｂ移動する。こ
の時の、距離１は放電によりワイヤ（３）の先端にボー
ルを形成するのに必要なワイヤ（３）の長さで、任意に
設定できるものとする。また、距離ｍはワイヤ（３）の
切断時にＣ点に生じる剥がれの量で、この距離ｍもまた
任意に設定できるものとする。また、前記距離ｍは実験
により求たものである。
本発明において前記距離ｍの設定方法は、点Ｂ−Ｃ間
の距離に対しキャピラリ（４）をＢ点側に戻す距離の比
率を変化させて行う方法をとった。そして、切断された
ワイヤ（３）が最良の状態のときの比率によって距離ｍ
を設定した。
第２図中の距離１およびｍの設定方法は前記の方法に
限られるものでなく、他の方法であっても良い。
第４図は本発明のワイヤボンディング方法の切断の工
程すなわち第２図Ｃ−Ｅ間の工程のフローチャートであ
る。この第４図を第３図を用いて説明する。
第４図ステップ100において、X,Y,Z軸制御装置（20）
には現在のキャピラリ（４）の座標すなわち第２図Ａ点
の座標を基準としたＣ点の座標が入力されている。そし
て、第４図ステップ110において次の移動位置すなわち
該制御装置に入力されている第２図距離１および距離ｍ
の値から目標の位置すなわち第２図Ｄ点の座標を算出す
る。その後、第４図ステップ120において、X,Y,Z軸制御
装置（20）は、X,Y,Z軸コントローラ（21a），（21
b），（21c）に移動の指令を出力し、X,Y,Z軸コントロ
ーラ（21a），（21b），（21c）は、X,Y,Z軸ドライバ
（22a），（22b），（22c）を介してX,Y,Z軸モータ（23
a），（23b），（23c）を駆動させる。移動が開始され
ると第４図ステップ130において、X,Y,Z軸コントローラ
（21a），（21b），（21c）は、X,Y,Z軸モータ（22
a），（22b），（22c）からの信号を受け移動量を検出
し、X,Y,Z軸各方向へ諸定量移動したかを判別する。そ
して、移動が完了しない場合は第４図ステップ120へ戻
し、移動が完了した場合は第４図ステップ140へ進む。
第４図ステップ140において、X,Y,Z軸コントローラ（21
a），（21b），（21c）は、X,Y,Z軸モータ（23a），（2
3b），（23c）を目標位置に維持させる指令をする。そ
の後、第４図ステップ150においてボンダ制御装置（2
4）はクランパ制御装置（25）に信号を送りクランパ
（５）を閉じる。次に、第４図ステップ160においてX,
Y,Z軸制御装置（20）は目標の位置であるキャピラリ
（４）の作動開始前の高さの座標を読み取り、第４図ス
テップ170において、X,Y,Z軸制御装置（20）はＺ軸コン
トローラ（21c）に移動の指令を出力し、Ｚ軸ドライバ
（22c）を介してＺ軸モータ（23c）を駆動させる。そし
て、第４図ステップ180においてＺ軸コントローラ（21
c）はＺ軸モータ（23c）の信号を受け移動量を検出し、
移動が完了してない場合は第４図ステップ170へ戻し、
移動が完了した場合は第４図ステップ190へ進む。そし
て、第４図ステップ190においてＺ軸コントローラ（21
c）の指令によりＺ軸モータ（23c）は目標位置を維持す
る。
次に、第５図（ａ）乃至（ｄ）に本発明のワイヤボン
ディング方法の切断の工程すなわち第２図点Ｃ−Ｅ間の
工程を示す。
第５図（ａ）においてリード（２）上にワイヤ（３）
のボンディングを終了したキャピラリ（４）は、その
後、第５図（ｂ）のように所定量（lb）（第２図距離ｌ
に相当）上昇すると共に矢印31方向（第５図（ｂ））に
所定量（第２図距離ｍに相当）変位する。次に、第５図
（ｃ）のようにクランパ（５）は変位後の状態でワイヤ
（３）を保持し、その後キャピラリ（４）とクランパ
（５）は所定量（1cとなる位置まで上昇/1c＞1b）（第
２図距離ｎに相当）上昇する。しかしこのとき、第５図
（ｂ）中のＡに相当する部分はキャピラリ（４）による
加圧力がほとんど加わっていないためワイヤ（３）とリ
ード（２）との接合が弱く、引張りにより矢印31方向
（第５図（ｂ））に剥れが生じる。ところが、あらかじ
め剥れ量と同量の距離ｂ（第２図）が設定されているた
めにキャピラリ（４）により導出しているワイヤ（３）
は、導出方向に対し傾くことなくワイヤ（３）を保持し
たクランパ（５）によって引張られることとなり、ワイ
ヤ（３）は第５図（ｄ）のように曲がることなく切断さ
れる。
本発明のワイヤボンディング方法による動作は前述の
一実施例に限定されるものではない。
例えば、第６図に示すようにＣ点から真上（矢印32方
向）に距離ｌ上昇し、Ｃ′点に移動した後、Ｄ点に距離
ｍ水平移動（矢印31方向）しても良い。また、Ｃ′点か
らＤ点へ移動する間にワイヤ（３）を保持するものであ
っても、Ｄ点へ移動した後にワイヤ（３）を保持するも
のであっても良い。
［発明の効果］ 本発明によれば、ワイヤ切断後に前記キャピラリから
突出した前記ワイヤに曲がりを生じることがなくなっ
た。
また、前記キャピラリから突出した前記ワイヤが曲が
ることなく切断されるため前記ワイヤとトーチ電極との
ギャップが一定となり放電により作られるボール径が安
定して得られる。
さらに、前記キャピラリから突出した前記ワイヤに曲
がりがないことから、ICチップの電極とリードフレーム
上のリードとの間に張られる前記ワイヤの形成するルー
プの形状が一定となり、ICチップ上端部や隣接する前記
ワイヤ同士が接触することのないループを安定して得る
ことができる。
【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構成を示す斜視
図、第２図は本発明のワイヤボンディング方法のキャピ
ラリの動作を示す図、第３図はワイヤボンディング装置
の制御図、第４図は、本発明のワイヤボンディング方法
のワイヤを切断する工程のフローチャート、第５図
（ａ）乃至（ｄ）は、本発明のワイヤボンディング方法
のワイヤを切断する工程の説明図、第６図は本発明のワ
イヤボンディング方法の第２の実施例を示す図、第７図
（ａ）乃至（ｄ）は、従来のワイヤボンディング方法の
ワイヤを切断する工程の説明図、第８図（ａ），（ｂ）
および第９図（ａ），（ｂ）は、ワイヤの先端とトーチ
電極とのギャップと、放電により作られるボールの関係
について示した図、第10図（ａ），（ｂ）および第11図
は、ICチップの電極とリードフレームのリードとを配線
するワイヤの形成するループの形状を示す図である。 １…リードフレーム ２…リード ３…ワイヤ 3a,3b…ボール ４…キャピラリ ５…クランパ ６…トーチ電極 ７…ICチップ ８…電極 ９…X,Yテーブル 10…ボンディングヘッド 11…揺動アーム 12…搬送面 20…X,Y,Z軸制御装置 21…X,Y,Z軸コントローラ 22…X,Y,Z軸ドライバ 23…X,Y,Z軸モータ 24…ボンディング制御装置 25…クランプ制御装置

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】キャピラリの一端に形成された導出部から
    導出されたワイヤをICチップ上の電極にボンディング
    し、その後前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出しな
    がら前記キャピラリを移動して前記ワイヤをリードフレ
    ームに形成されたリードにボンディングした後、前記キ
    ャピラリを上昇させ前記キャピラリ先端より一定長さの
    前記ワイヤを導出させた後、前記ワイヤを引張って切断
    する工程を有するワイヤボンディング方法において、前
    記ワイヤを前記リードにボンディングしたのに基づき、
    前記キャピラリを前記リード上のボンディング位置から
    前記ICチップの上方に向けて斜め上方に上昇させ、その
    後前記ワイヤを引張って切断するようにしたことを特徴
    とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】キャピラリの一端に形成された導出部から
    導出されたワイヤをICチップ上の電極にボンディング
    し、その後前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出しな
    がら前記キャピラリを移動して前記ワイヤをリードフレ
    ームに形成されたリードにボンディングした後、前記キ
    ャピラリを上昇させ前記キャピラリ先端より一定長さの
    前記ワイヤを導出させた後、前記ワイヤを引張って切断
    する工程を有するワイヤボンディング方法において、前
    記ワイヤを前記リードにボンディングしたのに基づき、
    前記キャピラリをボンディングしたリードの真上方向に
    上昇させ前記キャピラリ先端より一定長さの前記ワイヤ
    を導出させた後、前記ICチップ側に戻るように移動さ
    せ、その後前記ワイヤを引張って切断するようにしたこ
    とを特徴とするワイヤボンディング方法。
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