JP2817314B2 - ワイヤボンダおよびワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンダおよびワイヤボンディング方法

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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、キャピラリから導出されたワイヤの下端部
に溶融ボールを形成するワイヤボンダおよびワイヤボン
ディング方法に関するものである。
（従来の技術） 第５図は、半導体チップとリードフレームをワイヤに
より接続する従来のワイヤボンダのトーチ装置を示すも
のである。100はアーム部、101はトーチロッド、102は
ワイヤ103をリードフレーム104に搭載された半導体チッ
プ105へ向って導出するキャピラリ、106はワイヤ103の
クランプ部材である。トーチロッド101は、アーム部100
の先端部のヒンジ部107に垂設された揺動部材108に片持
ち支持されている。109にはこの揺動部材108を左右に揺
動させるためのソレノイドである。次にその動作を説明
する。
ソレノイド109が作動することにより、トーチロッド1
01はヒンジ部107を中心に左右に揺動し、その先端部101
aはキャピラリ102から導出されたワイヤ103の下端部の
下方に移動する。次いでトーチロッド101に高電圧（一
般には数KV程度）が印加されることにより、この先端部
101aとワイヤ103の下端部の間に高電圧スパークが生
じ、ワイヤ103の下端部に溶融ボール110が形成される。
次いでソレノイド109が逆方向に作動することにより、
トーチロッド101はキャピラリ102の側方に退去し、次い
でキャピラリ102は下降して、ボール110を半導体チップ
105の上面電極部にボンディングする。
このように従来手段は、溶融ボール110を形成するに
あたっては、ソレノイド109によりトーチロッド101を揺
動させて、その先端部101aをワイヤ103の下端部の下方
に移動させ、またボール110を半導体チップ105にボンデ
ィングする際には、キャピラリ102の下降の障害になら
ないように、トーチロッド101を側方へ退去させるよう
になっていた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来手段は、トーチロッド101を揺
動させるのに要する時間はロスタイムとなり、それだけ
サイクルタイムが長くなって作業能率があがらない問題
があった。因みに、このロスタイムは数10m秒程度であ
る。またヒンジ部107、揺動部材108、ソレノイド109、
ソレノイド109の制御手段（図外）を必要とするため、
機構が複雑化し、またその保守管理にかなりの手間を要
するものであった。また揺動部材108が高速にて揺動す
るのに伴い、機械的なカチカチ音が連続発生し、作業者
にとってきわめて耳障りなものであった。
更にはキャピラリ102から導出したワイヤ103が屈曲し
ている場合があるが、このようにワイヤ103の下端部に
屈曲による方向性がある場合には、ワイヤ103の下端部
とトーチロッド101の先端部101aとの距離に狂いを生
じ、溶融ボール110が正常に形成されにくい問題があっ
た。
したがって本発明は、上記従来手段の問題点を解消で
きるワイヤボンダおよびワイヤ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） 本発明は、キャピラリと、このキャピラリの下方に位
置するトーチロッドとを備え、このトーチロッドに電圧
を印加することによりこのトーチロッドとこのキャピラ
リの下端部から導出されたワイヤの下端部の間に高電圧
スパークを発生させてこのワイヤの下端部に溶融ボール
を形成するワイヤボンダであって、前記トーチロッド
に、前記キャピラリが昇降自在に嵌入する開口部を形成
し、前記キャピラリがこの開口部を貫通して下降してワ
イヤの下端部に形成されたボールをワークにボンディン
グするようにしたことを特徴とするワイヤボンダであ
る。
また本発明は、キャピラリをその下方のトーチロッド
の開口部へ下降させる工程と、トーチロッドに電圧を印
加することによりキャピラリの下端部から下方へ導出さ
れたワイヤの下端部とトーチロッドの間に高電圧スパー
クを発生させてワイヤの下端部に溶融ボールを形成する
工程と、キャピラリを開口部を貫通して下降させてワイ
ヤの下端部のボールをワークにボンディングする工程
と、キャピラリを開口部を通って上昇させる工程と、を
含むことを特徴とするワイヤボンディング方法である。
（作用） 上記構成において、キャピラリから導出されたワイヤ
の下端部が、開口部に進入もしくは接近した状態で、ト
ーチロッドに高電圧が印加され、ワイヤの下端部に溶融
ボールが形成される。次いでキャピラリは開口部を貫通
してそのまま下降し、ボールはワークにボンディングさ
れる。
（実施例１） 次に、図面を参照しながら本発明の実施例を説明す
る。
第１図はワイヤボンダのトーチ装置の斜視図であっ
て、１は垂直なキャピラリであり、リードフレーム２に
搭載された半導体チップ３へ向って、その下端部からワ
イヤ４を導出する。５はワイヤ４のクランプ部材であ
る。
６はキャピラリ１の側方に位置するアーム部であり、
その先端部にはトーチロッド７が装着されている。トー
チロッド７はアーム部６に固設されており、またその先
端部８は、上記キャピラリ１の下方まで延出している。
この先端部８は扁平であり、円形の開口部９が開口され
ている。この開口部９はキャピラリ１の下方にあり、ま
たその直径はキャピラリ１の直径よりもやや大きく、キ
ャピラリ１はこの開口部９に昇降自在に嵌入する。10は
トーチロッド７に高電圧を印加するためリード線であ
る。次に動作の説明を行う。
キャピラリ１が下降し、このキャピラリ１の下端部か
ら導出するワイヤ４の下端部が開口部９に進入若しくは
接近した状態で、トーチロッド７に高電圧が印加される
と、ワイヤ４の下端部と開口部９の周縁部との間に高電
圧スパークを生じ、ワイヤ４の下端部に溶融ボール11が
形成される（第２図参照）。次いでキャピラリ１は開口
部９内を貫通して更に下降し、ボール11は半導体チップ
３の上面電極部にボンディングされ（第２図鎖線参
照）、次いでキャピラリ１は側方へ移動し、ワイヤ４を
リードフレーム２に圧着する（同図破線参照）。次いで
キャピラリ１は再び開口部９を通って上昇し、ボンディ
ング作業は終了する。
上記動作において、アーム部６に固設されたトーチロ
ッド７は揺動することなく静止しており、キャピラリ１
はその開口部９を通って昇降することにより、ワイヤ４
を半導体チップ３やリードフレーム２にボンディングす
る。したがって上記従来手段のように、トーチロッド７
を揺動させるための時間は要しないので、サイクルタイ
ムを短縮し、高速にてボンディングができる。またトー
チロッド７は静止しているので、揺動にともなうカチカ
チ音のような耳障りな雑音を発生することもない。また
ワイヤ４の下端部が開口部９に進入接近した状態、すな
わちワイヤ４の下端部が開口部９の周縁部に取り囲まれ
た状態で、トーチロッド７に高電圧を印加するので、確
実に溶融ボール11を形成でき、キャピラリ１の下端部か
ら導出するワイヤ４がどの方向に屈曲していても、確実
に溶融ボール11を形成することができる。
（実施例２） ところで、ワイヤの下端部に溶融ボールを形成する場
合、金以外の金属にあっては、溶融ボールの表面に酸化
膜生じ、溶融ボールが変形することが知られている。そ
のための対策として、ワイヤの下端部にノズルを近づ
け、このノズルから還元ガスを吹き出して、還元ガス雰
囲気中において、高電圧スパークにより溶融ボールを形
成することが知られている。そこで次に、還元ガスの吹
き出しに有利なトーチロッドの構造を説明する。
第３図及び第４図において、12はトーチロッドであ
り、このトーチロッド12は中空パイプにより形成されて
いる。またその先端部の上面は部分的に切除されて、凹
入部13が形成されており、またこの凹入部13の下面には
開口部14が形成されている。
このものは、ワイヤ４の下端部が凹入部13に進入した
状態で、トーチロッド12に高電圧が印加され、溶融ボー
ル11が形成されるが、トーチロッド12の内部には、この
トーチロッド12を通して還元ガス（破線矢印参照）が供
給されて、凹入部13の内部は還元ガスが充満しており、
したがって還元ガス雰囲気中において、溶融ボール11が
形成される。またキャピラリ１は、開口部14を通って下
降し、ボール11は半導体チップ３にボンディングされ
る。
本発明は種々の設計変更が考えられるのであって、例
えば上記実施例の開口部9,14は閉ループ状であって、ワ
イヤ４の下端部は開口部9,14の周縁部に完全に取り囲ま
れるが、開口部9,14は部分的に切欠していてもよいもの
であり、要は開口部の大きさがキャピラリが嵌入通過で
きる大きさであればよい。
（発明の効果） 本発明によれば、従来手段のようにトーチロッドを揺
動させる必要はなく、したがって揺動に要する時間を省
略してサイクルタイムを短縮し、高速にてワイヤボンデ
ィングを行うことができる。またソレノイドやその制御
手段などを不要にして、構成を簡単化できるので、コス
トダウンとなり、また保守管理の手間も軽減でき、更に
は作業者にとってきわめて耳障りな揺動にともなうカチ
カチ音の発生もない等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示すものであって、第１図はトー
チ装置の斜視図、第２図はボンディング中の側面図、第
３図及び第４図は他の実施例のトーチロッドの先端部の
斜視図及び側面図、第５図は従来手段の斜視図である。 １……キャピラリ ４……ワイヤ ６……アーム部 7,12……トーチロッド 9,14……開口部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】キャピラリと、このキャピラリの下方に位
    置するトーチロッドとを備え、このトーチロッドに電圧
    を印加することによりこのトーチロッドとこのキャピラ
    リの下端部から導出されたワイヤの下端部の間に高電圧
    スパークを発生させてこのワイヤの下端部に溶融ボール
    を形成するワイヤボンダであって、前記トーチロッド
    に、前記キャピラリが昇降自在に嵌入する開口部を形成
    し、前記キャピラリがこの開口部を貫通して下降してワ
    イヤの下端部に形成されたボールをワークにボンディン
    グするようにしたことを特徴とするワイヤボンダ。
  2. 【請求項２】キャピラリをその下方のトーチロッドの開
    口部へ下降させる工程と、トーチロッドに電圧を印加す
    ることによりキャピラリの下端部から下方へ導出された
    ワイヤの下端部とトーチロッドの間に高電圧スパークを
    発生させてワイヤの下端部に溶融ボールを形成する工程
    と、キャピラリを開口部を貫通して下降させてワイヤの
    下端部のボールをワークにボンディングする工程と、キ
    ャピラリを開口部を通って上昇させる工程と、を含むこ
    とを特徴とするワイヤボンディング方法。
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