JP2764664B2 - ワイヤボンダー用ボール形成装置及びその方法 - Google Patents

ワイヤボンダー用ボール形成装置及びその方法

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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
ワイヤボンダーにおけるワイヤボンダー用ボール形成装
置及びその方法に関する。
【0002】
【従来技術】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2に示すような回路構成のワイヤボン
ダー用ボール形成装置が知られている。
【0003】図2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】しかしながら、従来の
装置では、第一に、放電電極9で発生するエネルギー量
Eは、電極間電圧Vと電流Iと時間Tとの積になるの
で、電極間距離S、即ちワイヤ7の先端と放電電極9と
の間の距離が変化すると電極間電圧Vが変わるため放電
電極9で発生するエネルギー量Eが変わりボール形成に
必要なエネルギーの増減が発生し、それによって形成さ
れるボールの径が変わるという欠点がある。即ち、この
ボール径の変化は、電極間距離Sが変化すると、これに
ほぼ比例して電極間電圧Vが変化する。したがって、電
極間距離Sが大きくなると電極間電圧Vが大きくなり、
電流を一定とすると放電電極9で発生する単位時間あた
りのエネルギー量Eは大きくなり、逆に電極間距離Sが
小さくなると電極間電圧Vは小さくなり、電流を一定と
すると放電電極9で発生する単位時間あたりのエネルギ
ー量Eは小さくなるためである。第二に、安定器5に
は、スパーク放電の安定用として大きな値の抵抗Rが用
いられているため、電圧降下損失が大きく放電維持用の
スパーク放電電流の減少により適正電流が得られないた
め、良好なボール形成ができないという欠点がある。
【0006】そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みてなされたもので、電極間距離が変化しても、その変
化に伴う電極間電圧の変化を帰還させ、ワイヤと放電電
極との間に流れる電流と電流を流す時間の双方若しくは
どちらか一方を制御することによって、電極間距離が変
化しても、ボール形成に必要なエネルギーを確保するこ
とによって、形成されるボールの径を均一化することが
できるワイヤボンダー用ボール形成装置及びその方法を
提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、電源回路と、
スイッチング制御により電流の制御を行う電流制御開閉
器と、該電流制御開閉器の電流を流す時間を制御する時
間制御器と、前記電流制御開閉器と前記放電電極との間
に接続された安定器とを備え、前記時間制御器が作動し
て放電が開始された後、電極間電圧の変化を帰還させ、
前記ワイヤと放電電極間に流れる電流と電流を流す時間
の双方若しくは電流を流す時間を制御することにより、
電極間距離が変化しても形成されるボールの径を均一化
することができるように構成したものである。また、本
発明は、電源回路と、スィッチング制御により電流の制
御を行う電流制御開閉器と、該電流制御開閉器の電流を
流す時間を制御する時間制御器と、前記電流制御開閉器
と安定器との間で一端が接続され他端が前記電源回路と
放電電極との間に接続されたダイオードとを備え、前記
時間制御器が作動して放電が開始された後、前記安定器
に流れる電流の減少に伴い発生する電圧上昇分を前記ダ
イオードによりバイパスするように構成したものであ
る。また、本発明は、放電開始後、電極間電圧の変化を
帰還させ、前記ワイヤと放電電極間に流れる電流と電流
を流す時間の双方若しくは電流を流す時間を制御するこ
とにより、電極間距離が変化しても形成されるボールの
径を均一化することができるようにしたものである。
【0008】
【実施例】次に、本発明に係るボンディング装置の実施
例を説明する。図1は、本発明に係るワイヤボンダー用
ボール形成装置の回路の構成を示す図である。なお、図
2に示す従来の装置の構成と同じ機能及び構成よりなる
ものは同じ符合を用いて説明する。
【0009】図1において、高電圧を発生する電源回路
1は、トランジスタ等のスイッチング素子等よりなる電
流制御開閉器10と接続されている。この電流制御開閉
器10は、スイッチング回路10aと、電流制御回路1
0bとで構成されている。スイッチング回路10aは、
時間制御器12の指令信号によりスイッチをオン/オフ
される。時間制御器12は、外部からのトリガ信号Tr
によってトリガされる構成となっており、後述する差動
器11からの入力電圧に応じた時間制御が行われる。電
流制御回路10bは、FETなどで構成されており、入
力電圧に応じて電流値を制御する構成となっている。電
流制御開閉器10は、インダクタLよりなる安定器5と
接続され、この安定器5は放電電極9と接続されてい
る。また、クランパ6は、高圧電源よりなる電源回路1
と接続され、ボール形成時にワイヤ7をクランプし、キ
ャピラリ8に挿通されたワイヤ7と所定の電極間距離S
を保つように移動してワイヤ7の先端下方に放電電極9
が移動される構成となっている。また、電流制御開閉器
10と安定器5との間には、ダイオード13のアノード
が接続され、カソードは、電源回路1と接続されたクラ
ンパ6と接続されている。
【0010】上記時間制御器12からの指令により電源
回路1から電流制御開閉器10及び安定器5を通り放電
電極9とワイヤ7との間に電流が供給されるが、放電電
極9とワイヤ7の先端との電極間距離S間に発生する電
極間電圧Vは、電極間距離Sの変化に応じた電圧の変化
分が安定器5に帰還入力され、更に安定器5から差動器
11に入力される。この差動器11では、例えば基準電
圧よりも大きな電圧が安定器5から入力された場合には
その増加分を出力し、基準電圧よりも小さな電圧が安定
器5から入力された場合にはその減少分を出力する構成
となっている。したがって、この差動器11の作用とし
ては帰還入力電圧に対してリニアな電圧を出力する構成
となっている。そして、この差動器11の出力は、時間
制御器12及びスイッチング回路10aに供給される。
しかして、時間制御器12は、差動器12の入力電圧に
応じて設定時間が可変される。すなわち、例えば、差動
器11からの入力電圧が小さい場合には時間が長くなる
ように設定され、入力電圧が大きい場合には時間が短く
なるように自動的に設定される。したがって、この時間
制御器12の時間制御によってスイッチング回路10a
も制御される。このスイッチング回路10aのオンの
間、差動器11からの帰還入力電圧も電流制御回路10
bに印加されているので、この電流制御回路10bは、
この入力電圧の変化に応じて電流値の制御を行う。すな
わち、通常は定電流となるように制御されているが、入
力電圧が低いときは電流値が高くなるように制御し、入
力電圧が高いときは電流値が低くなるように制御され
る。なお、本実施例では、電流制御開閉器10と時間制
御器12の双方に帰還される構成としてワイヤ7と放電
電極9間に流れる電流と時間の双方を制御するようにし
ているが、エネルギー量Eが一定となるように時間若し
くは電流値のどちらか一方を制御するようにしてもよ
い。
【0011】こうすることによって、ワイヤ7の先端と
放電電極9との間に流れる電流と電流を流す時間の双方
若しくはそのどちらか一方を制御することにより、均一
なボールを形成するのに必要な放電エネルギーを常に一
定に保つことができる。
【0012】次に、上記構成よりなる装置の作用につい
て以下に説明する。第2ボンディング点となるリードに
ワイヤ7を接続した後、外部からのトリガ信号Trによ
り時間制御器12がトリガされ、電流制御開閉器10か
ら高電圧定電流が安定器5を介して放電電極9に印加さ
れ、放電電極9とワイヤ7の先端との間で放電が発生す
る。この放電電極9とワイヤ7間の電極間電圧Vの電圧
の変化分を図1に示す矢印方向に帰還させ、安定器5の
インダクタLの作用により電流の変化に応じた電圧が発
生され、この電圧を差動器11を介して時間制御器12
及び電流制御開閉器10に出力することによってワイヤ
7の先端と放電電極9との間に流れる電流Iと電流を流
す時間T若しくはそのどちらか一方を制御し、ワイヤ7
の先端と放電電極9との間の距離が変化しても、形成さ
れるボール径を均一化することができる。
【0013】また、本実施例では、電流制御開閉器10
より供給されるスパーク放電電流が安定器5を経て放電
電極9により放電される際に何らかの原因によりスパー
ク放電電流が減少すると、インダクタLに流れる電流も
減少してしまうが、インダクタLの作用によりこの電流
の減少分に相当する電圧が発生して電圧が上昇する。し
たがって、この上昇電圧がダイオード13によりバイパ
スされてクランパ6を介してワイヤ7に加わりスパーク
放電を維持させることができるので、従来の抵抗を用い
た安定器5よりもより安定させることができる。
【0014】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ワイヤ
の先端と放電電極との間の距離が変化しても、ボール形
成に必要な放電エネルギーを常に一定に保つことによっ
て、ワイヤ先端に形成されるボール径の大きさを均一化
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るワイヤボンダー用ボール
形成装置の回路の構成を示す図である。
【図2】図2は、従来のワイヤボンダー用ボール形成装
置の回路の構成を示す図である。
【符合の説明】
1 電源回路 2 定電流回路 3 スイッチング回路 4 タイマ 5 安定器 6 クランパ 7 ワイヤ 8 キャピラリ 9 放電電極 10 電流制御開閉器 11 差動器 12 時間制御器 13 ダイオード

Claims (4)

    (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り放電
    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ダー用ボール形
    成装置であって、 電源回路と、スイッチング制御により電流の制御を行う
    電流制御開閉器と、該電流制御開閉器の電流を流す時間
    を制御する時間制御器と、前記電流制御開閉器と前記放
    電電極との間に接続された安定器とを備え、 前記時間制御器が作動して放電が開始された後、電極間
    電圧の変化を帰還させ、前記ワイヤと放電電極間に流れ
    る電流と電流を流す時間の双方若しくは電流を流す時間
    を制御することにより、電極間距離が変化しても形成さ
    れるボールの径を均一化することができるようにしたこ
    とを特徴とするワイヤボンダー用ボール形成装置。
  2. 【請求項2】 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り放電
    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ダー用ボール形
    成装置であって、 電源回路と、スイッチング制御により電流の制御を行う
    電流制御開閉器と、該電流制御開閉器の電流を流す時間
    を制御する時間制御器と、前記電流制御開閉器と安定器
    との間で一端が接続され他端が前記電源回路と放電電極
    との間に接続されたダイオードとを備え、 前記時間制御器が作動して放電が開始された後、前記安
    定器に流れる電流の減少に伴い発生する電圧上昇分を前
    記ダイオードによりバイパスするように構成したことを
    特徴とするワイヤボンダー用ボール形成装置。
  3. 【請求項3】 前記安定器は、インダクタで構成されて
    なることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のワイ
    ヤボンダー用ボール形成装置。
  4. 【請求項4】 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り放電
    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ダー用ボール形
    成装置であって、 放電開始後、電極間電圧の変化を帰還させ、前記ワイヤ
    と放電電極間に流れる電流と電流を流す時間の双方若し
    くは電流を流す時間を制御することにより、電極間距離
    が変化しても形成されるボールの径を均一化することが
    できるようにしたことを特徴とするワイヤボンダー用ボ
    ール形成方法。
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JPS60239034A (ja) * 1984-05-14 1985-11-27 Toshiba Corp ワイヤボンデイング装置
JPH06103699B2 (ja) * 1988-08-05 1994-12-14 三菱電機株式会社 ワイヤボンディングにおけるボール形成方法及びワイヤボンディング装置

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