JP2860650B2 - 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】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等を製
造するワイヤボンディング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、ワイヤボンディング方法
は、ツールに挿通されたワイヤをボンド点に圧着させて
ボンディングを行う。従来、ボンド点にツールを圧着さ
せるボンディング荷重を任意に設定できるものとして、
例えば特開昭53−45970号公報、特公昭63−5
0856号公報に示すものが知られている。
【0003】この構造は、ソレノイドコイルと該ソレノ
イドコイル中に配置された鉄心とからなる荷重供給手段
を有し、ツールの下降及び上昇時には、ツールを一端に
保持したトランスジューサが該トランスジューサを駆動
するカムに追従するように、ボンディング荷重より大き
な荷重を掛けている。
【0004】かかるワイヤボンディング装置を用いたワ
イヤボンディング方法は、ボンディング荷重より大きな
荷重が予め掛けられた状態でツールを下降させ、ツール
がボンド点に接触した後に前記ボンディング荷重に変
え、また超音波発振出力を出力し、試料にワイヤを前記
ボンディング荷重で圧着させてボンディングを行ってい
る。
【0005】このため、かかるワイヤボンディング方法
は、大きな荷重でツールがボンド点に接触する。この接
触時に生じる衝撃荷重は、ツールの下降動作を伴ったも
のであるので、前記大きな荷重より大きな値である。こ
の大きな衝撃荷重を試料に加えると、試料にクラックや
クレタリング等の試料破壊を発生させることがある。ま
たツールがボンド点に接触した時の衝撃荷重が大きい
と、ツールを保持しているトランスジューサが振動し、
ツール先端からボンド点に均一な荷重を加えることがで
きず、この変動する荷重印加状態で超音波発振出力を与
えることになり、ボンダビリティーに悪影響を及ぼす。
【0006】従来、このような問題を解決するものとし
て、例えば特開昭62−52938号公報に示すよう
に、ツールがボンド点に着地する直前又は着地時以外
は、前記した大きな荷重にし、ツールがボンド点に着地
する直前に前記ボンディング荷重に変えている。即ち、
ツールがボンド点に接触する時は、小さなボンディング
荷重であるので、ツールがボンド点に接触した時の衝撃
荷重が小さく、ボンダビリティーへの悪影響は防止され
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ツー
ルがボンド点に着地する直前に大きな荷重からボンディ
ング荷重に急激に変化させている。即ち、非常に大きな
荷重から非常に小さなボンディング荷重に着地直前に急
激に変化させるので、ツールを保持したトランスジュー
サに振動が生じ、ボンディング品質の低下を招くという
問題があった。
【0008】本発明の課題は、ツールがボンド点に着地
する時の振動を防止し、ボンディング品質の向上が図れ
るワイヤボンディング方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1の手段は、ボンディング荷重より大きな
荷重が掛けられた状態でツールを下降させ、ツールがボ
ンド点に接触する前に前記大きな荷重より小さな荷重に
リニアに変え、その状態でツールをボンド点に接触させ
てボンディングを行うことを特徴とする。
【0010】上記課題を解決するための本発明の第2の
手段は、ボンディング荷重より大きな荷重が掛けられた
状態でツールを下降させ、ツールがボンド点に接触する
前に前記大きな荷重より前記ボンディング荷重にリニア
に変え、このボンディング荷重でツールをボンド点に接
触させてボンディングを行うことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1
(a)(b)、図2及び図3により説明する。図2及び
図3に示すように、XY方向に駆動されるXYテーブル
1上にはボンディングヘッド2が搭載されており、ボン
ディングヘッド2には支軸3が回転自在に支承されてい
る。支軸3には上下動ブロック4が固定、アーム5が回
転自在に支承されており、上下動ブロック4は力点部4
aが図示しない上下駆動手段で上下駆動される。アーム
5にはトランスジューサ6が固定されており、このトラ
ンスジューサ6の先端にはワイヤ7が挿通されたツール
8が固定されている。
【0012】前記アーム5にはリニアモータ9の一方側
が固定され、リニアモータ9の他方側は上下動ブロック
4に固定されている。本実施の形態においては、ソレノ
イドコイル9aを有するコイル枠体9bがアーム5に固
定され、鉄心9cを有する鉄心枠体9dが上下動ブロッ
ク4に固定されている。また上下動ブロック4にはスト
ッパ10がアーム5の下面に対応して固定されている。
【0013】前記のソレノイドコイル9aには、マイク
ロコンピュータ11よりリニアモータ駆動回路12を介
して制御出力が印加される。なお、図中、13はD/A
コンバータ、14は出力アンプを示す。
【0014】次に作用について説明する。マイクロコン
ピュータ11からの制御信号により、リニアモータ駆動
回路12によってソレノイドコイル9aに電流が流れ
る。この電流の大きさにより、鉄心9cが作動し、アー
ム5に矢印15方向の力(荷重)が与えられる。この場
合、図2のようにツール8が試料16に接触していない
状態においては、前記矢印15方向の力によってアーム
5はストッパ10に押し付けられている。
【0015】上下動ブロック4の力点部4aが図示しな
い上下駆動手段で矢印17方向に上昇させられると、上
下動ブロック4は支軸3を中心として反時計方向に回動
する。この場合、前記のようにアーム5は矢印15方向
の力によってストッパ10に押し付けられているので、
前記のように上下動ブロック4が支軸3を中心として反
時計方向に回動すると、アーム5及びトランスジューサ
6も共に回動する。
【0016】そして、ツール8が試料16に接触し、こ
の状態より更に上下動ブロック4の力点部4aを上昇さ
せると、図3に示すようにアーム5よりストッパ10が
離れる。この状態においては、アーム5に加わる矢印1
5方向の力はトランスジューサ6、即ちツール8にボン
ディング荷重が加わる。従って、リニアモータ9に加え
る電流の大きさを変えることによって荷重を自由に設定
することができる。
【0017】次にかかるワイヤボンディング装置を用い
てワイヤボンディングを行う本発明の一実施の形態の方
法を図1(a)(b)により説明する。ツール8は、図
1(a)に示す軌跡によって上下駆動される。このツー
ル8の上下動時には図1(b)に示すタイミングでリニ
アモータ9に制御出力が印加され、ツール8に荷重が加
えられる。
【0018】ツール8が第1ボンド点Cの上方の点Aよ
り第1ボンド点Cから150〜200μm上方のサーチ
レベルBに早い速度で下降する。この点Aからサーチレ
ベルBまでは、大きい大きな荷重W1 =180gがスト
ッパ10に加わるようにソレノイドコイル9aには電流
が供給されている。
【0019】ツール8は、サーチレベルBから第1ボン
ド点Cに向かって遅い速度で下降させられる。また同時
にサーチレベルBでソレノイドコイル9aに流す電流が
変えられ、第1ボンド点Cのボンディングに適したボン
ディング荷重W2 (例えば40g)に10msec以内
の時間でリニアに変化され、このボンディング荷重W2
で第1ボンド点Cに接触し、沈み込み量が設定されてい
れば、沈み込み量だけ沈み込み後、タイマーで設定され
た一定時間超音波発振を行ない、第1ボンド点Cにボン
ディング荷重W2 でワイヤ7がボンディングされる。
【0020】前記した第1ボンド点Cへのボンディング
が完了した後、ツール8は上昇、下降及び第2ボンド点
Fの方向へ移動、即ち点Dを経てサーチレベルEへ移動
させられ、ワイヤルーピングが行われる。このようにツ
ール8が第1ボンド点Cより点Dに上昇する時に大きな
荷重W1 =180gになるようにソレノイドコイル9a
に電流が供給される。この大きな荷重W1 は点Cと点D
の半分の高さの位置で180gに約2msecで変わ
る。
【0021】点DからサーチレベルE、第2ボンド点F
へのツール8の下降、荷重の設定及び第2ボンド点Fへ
のワイヤボンディングは、前記した点A、B、Cへの動
作と同様に行われる。ここで、サーチレベルEでは第2
ボンド点Fに適したボンディング荷重W3 (例えば60
g)に変えられることは勿論である。
【0022】このように、ツール8がボンド点C、Fに
接触する時は、ボンディング荷重W2 、W3 であるの
で、衝撃荷重は非常に小さくなる。これにより、試料1
6のクラックやクレタリング等の試料破壊は防止され
る。またツール8がボンド点C、Fに接触する前にボン
ディング荷重W2 、W3 にリニアに変えるので、急激に
荷重が変化しなく、トランスジューサ6の振動発生も防
止され、安定したボンディング荷重のもとで超音波発振
出力を与えてボンディングすることができ、ボンダビリ
ティーが向上する。
【0023】図1(c)は本発明の他の実施の形態を示
す。本実施の形態は、同図(a)の点Aからサーチレベ
ルBまでの大きな荷重W1 (例えば180g)は同図
(b)の場合と同じであるが、サーチレベルBで荷重を
第1ボンド点Cのボンディング荷重W2 (例えば40
g)より更に小さい荷重W4 (例えば20g)に約10
msecの時間でリニアに変化してツール8が第1ボン
ド点Cに荷重W4 =20gで接触し、沈み込み量が設定
してあれば沈み込み量だけ沈み込みながら荷重W4から
ボンディング荷重W2 にリニアに変わり、タイマーで設
定された一定時間超音波発振を行ない、第1ボンド点C
にボンディング荷重W2 でワイヤ7がボンディングされ
る。
【0024】前記した第1ボンド点Cへのボンディング
が完了した後は、前記実施の形態と同様に、ツール8は
点Dを経てサーチレベルEへ移動させられ、ワイヤルー
ピングが行われ、またツール8が第1ボンド点Cより点
Dに上昇する時に大きな荷重W1 =180gになるよう
にソレノイドコイル9aに電流が供給される。
【0025】点DからサーチレベルE、第2ボンド点F
へのツール8の下降、荷重の設定及び第2ボンド点Fへ
のワイヤボンディングは、前記した点A、B、Cへの動
作と同様に行われる。ここで、サーチレベルEでは、第
2ボンド点Fに適したボンディング荷重W3 (例えば6
0g)に変えられることは勿論である。
【0026】本実施の形態の場合は、ツール8がボンド
点C、Fに接触する時は、ボンディング荷重W2 、W3
より更に小さい荷重であるので、前記実施の形態より更
に優れた効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、ボンディング荷重より
大きな荷重が掛けられた状態でツールを下降させ、ツー
ルがボンド点に接触する前に前記大きな荷重より小さな
荷重にリニアに変え、その状態でツールをボンド点に接
触させてボンディングを行うので、ツールがボンド点に
着地する時の振動を防止し、ボンディング品質の向上が
図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤボンディング方法を示し、
(a)はツールの移動軌跡図、(b)は本発明の一実施
の形態を示す荷重設定図、(c)は本発明の他の実施の
形態を示す荷重設定図である。
【図2】本発明のワイヤボンディング方法に用いるワイ
ヤボンディング装置の一例を示す説明図である。
【図3】図2の要部説明図である。
【符号の説明】
6 トランスジューサ 7 ワイヤ 8 ツール 9 リニアモータ C 第1ボンド点 F 第2ボンド点 W1 大きな荷重 W2 、W3 ボンディング荷重
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−52938(JP,A) 特開 昭60−206036(JP,A) 特開 平1−244626(JP,A) 特開 昭58−16539(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 301

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディング荷重より大きな荷重が掛け
    られた状態でツールを下降させ、ツールがボンド点に接
    触する前に前記大きな荷重より小さな荷重にリニアに変
    え、その状態でツールをボンド点に接触させてボンディ
    ングを行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項2】 ボンディング荷重より大きな荷重が掛け
    られた状態でツールを下降させ、ツールがボンド点に接
    触する前に前記大きな荷重より前記ボンディング荷重に
    リニアに変え、このボンディング荷重でツールをボンド
    点に接触させてボンディング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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