JP2866266B2 - 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、半導体部品（ＩＣチッ
プ）とリードとの間などにワイヤを掛け渡してボンディ
ング接続を行うワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のワイヤボンディング装置
を用いてＩＣチップのパッドとリードとをボンディング
接続する際、ボンディングアームの先端に設けられたボ
ンディングツールにてワイヤを保持し、このワイヤの先
端部を溶融してボールを形成し、対象物となるパッド又
はリードの表面に該ボールを接触させ且つ押しつぶして
熱圧着することを行う。この時、同時にワイヤ先端部に
超音波振動が印加される場合もある。
【０００３】かかるワイヤボンディング装置の従来例を
図５に示す。図５に示すように、超音波振動子５０が、
ＸＹテーブル（図示せず）上に載置されたフレーム５１
上にブラケット５１ａ及び支持シャフト５２を介して揺
動可能に支持されている。
【０００４】超音波振動子５０の一端には、先端にボン
ディングツールとしてのキャピラリ５３が設けられたホ
ーン５４が取り付けられ、他端には、先端部にローラ５
６が設けられたレバー５７が固着されている。これらに
よりボンディングアームが構成される。そして、ローラ
５６に対応してカム５８が設けられており、レバー５７
は、ローラ５６がカム５８と接触するように、コイルス
プリング５９によって図における反時計方向に付勢され
ている。
【０００５】超音波振動子５０の上方にはワイヤ６０が
巻装されたリール６１が配置されており、また、前方に
はリール６１から供給されるワイヤ６０を把持するクラ
ンパ６２が設けられている。なお、キャピラリ５３の近
傍には、ワイヤ６０の先端部を溶融させてボールを形成
するためのトーチ６３が配設されており、且つ、鉛直軸
６４を中心として回動し得るようになされている。ま
た、キャピラリ５３の上方にはカメラ等からなる位置検
出装置６５が設けられており、この位置検出装置によっ
て、ボンディング対象物であるＩＣチップ６７の基準位
置とのずれ量を算出して正規のボンディング点を求め
る。そして、この求められた値に基づき、ＸＹテーブル
を移動させてボンディングを行う。
【０００６】上記構成よりなる装置によりボンディング
作業を行う場合、図示せぬパルスモータなどによりカム
５８を回転駆動することによってカム５８の形状に応じ
てボンディングアームを揺動させてキャピラリ５３を昇
降させてボンディング接続を行う。なお、ボンディング
作業中になされるワイヤ先端部におけるボールの形成、
該ボールのパッド及びリードへの接触及び押しつぶし、
ワイヤの切断等、種々の細かな作業については例えば実
公昭６３−４８１２３号公報などにおいて開示されてい
るので、ここではその詳細な説明を省略する。
【０００７】しかして、ＩＣチップ６７に対するキャピ
ラリ５３の近接及び離間動作は、支持シャフト５２を中
心とした超音波振動子５０及びホーン５４等のボンディ
ングアームの揺動によりなされるが、その構成を図６に
示す。なお、図６は、図５に関するＤ−Ｄ断面を示すも
のである。
【０００８】図６に示すように、超音波振動子５０及び
ホーン５４を支持する支持シャフト５２は、フレーム５
１（図５に図示）上の一対のブラケット５１ａに組み込
まれたラジアルベアリング６９によりその両端を保持さ
れて揺動可能な構成となっている。そして、ラジアルベ
アリング６９の内外輪のスラスト方向におけるガタつき
を防止するため、ラジアルベアリング６９の内輪及び支
持シャフト５２に対して、圧縮ばね７０により与圧板７
１を介して該方向への与圧が付与されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成のワイヤ
ボンディング装置においては、ラジアルベアリング６９
にスラスト方向の与圧を付与しているためにベアリング
の寿命が短く、良好なボンディングを行う状態を長期に
わたって維持することが困難であり、与圧の調整を定期
的に行わなければならないという欠点がある。
【００１０】また、ボンディング時にキャピラリ５３が
ＩＣチップ６７に対して比較的高速にて接近するため
に、軽微ながらも該ＩＣチップに衝突する状態となり、
この衝突により生ずる振動がボンディング用として加え
られる他の振動と重なり合うとボンディングに少なから
ず悪影響を及ぼすという欠点がある。
【００１１】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、ベアリングの長寿命化を達成する
と共に、ボンディングを安定して行うことができるワイ
ヤボンディング装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボンディング
ツールを保持したボンディングアームを支持機構により
ラジアルベアリングを介して揺動自在に支持し、該ボン
ディングツールをボンディング対象物に対して接離させ
るワイヤボンディング装置において、略板状に形成され
たばね部材をその可撓方向が前記ボンディングアームの
揺動方向と略一致するように一端部にて前記支持機構に
取り付けると共に、該ばね部材の他端部を前記ボンディ
ングアームに対して結合させるように構成したものであ
る。
【００１３】
【実施例】次に、本発明に係るワイヤボンディング装置
の実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、こ
のワイヤボンディング装置は、以下に説明する部分以外
は図５に示す従来の装置とほぼ同様に構成されているの
で、装置全体としての説明は省略する。
【００１４】図１に示すように、保持枠１ａ及びホーン
１ｂから成るボンディングアーム１は、揺動アーム２と
共に支持シャフト３の軸中心の周りに揺動可能となって
いる。詳しくは、図３から明らかなようにボンディング
アーム１の一部をなす保持枠１ａが支持シャフト３に堅
固に嵌着され、揺動アーム２は支持シャフト３に揺動自
在に嵌合されている。なお、保持枠１ａ内には、ホーン
１ｂを加振するための超音波振動子（図示せず）が組み
込まれている。図１に示すように、揺動アーム２及び保
持枠１ａには夫々、ソレノイド４ａ及び電磁吸着片４ｂ
が互いに対応して固設されており、ボンディングアーム
１を揺動させる際には、ソレノイド４ａに対して図示せ
ぬ電源から通電してこれと電磁吸着片４ｂとの間に吸着
力を生ぜしめることにより該ボンディングアーム１と揺
動アーム２とを相互に固定状態にして結合させる。揺動
アーム２及び保持枠１ａには、上記電磁吸着手段の前方
位置に、マグネット５ａ及びコイル５ｂが夫々取り付け
られている。これらマグネット５ａ及びコイル５ｂは、
ボンディング時にボンディングアーム１の先端、すなわ
ちボンディングツールとしてのキャピラリ２０を保持す
る部位を図１における下向きに付勢するための吸着力を
発生させる手段を構成している。
【００１５】図２にも示すように、揺動アーム２の後端
側には支軸６ａが設けられており、アーム側カムフォロ
ア６と揺動ベース９ａとがこの支軸６ａの周りに回転自
在となっている。揺動ベース９ａにはベアリングガイド
９ｂがその一端にて固着され、このベアリングガイド９
ｂの他端部には予圧アーム９ｄが支持ピン９ｅを介して
回転自在に取り付けられている。予圧アーム９ｄの自由
端部には支軸７ａが設けられており、該支軸７ａにカム
フォロア７が回転自在に取り付けられている。そして、
この予圧アーム９ｄの先端と揺動ベース９ａの先端とに
は引張ばねである予圧ばね９ｆが掛け渡されており、ア
ーム側カムフォロア６及びカムフォロア７は、略ハート
形に形成されたカム８の外周面であるカム面に圧接され
ている。なお、アーム側カムフォロア６及びカムフォロ
ア７のカム８に対する２つの接点は、カム８の回転中心
を挟んで位置している。
【００１６】この揺動ベース９ａと、ベアリングガイド
９ｂと、予圧アーム９ｄとによりフレーム構造が形成さ
れており、これを揺動フレーム９と総称する。揺動フレ
ーム９の構成部材としてのベアリングガイド９ｂは、カ
ム８が嵌着されたカム軸１２に取り付けられたラジアル
ベアリング１１の外輪に接している。なお、カム８は、
モータ１３よりカム軸１２に付与されるトルクによって
回転する。
【００１７】ここで、前述したボンディングアーム１を
揺動自在に支持する構成について図３に基づいて詳述す
る。
【００１８】図３に示すように、支持機構（全体として
は図示しない）の一部を構成するフレーム１５上に左右
一対のブラケット部１５ａが設けられており、該各ブラ
ケット部１５ａ内にラジアルベアリング１６が組み込ま
れている。そして、上記ボンディングアーム１の構成部
材である保持枠１ａを担持した支持シャフト３がこれら
ラジアルベアリング１６の内輪に嵌着されている。これ
によって、ボンディングアーム１が揺動自在となってい
る。
【００１９】図３に示すように、上記したフレーム１５
には、上記各ブラケット部１５ａにより挟まれる位置に
他のブラケット部１５ｂが設けられている。図１及び図
４に示すように、このブラケット部１５ｂの上端部に、
平板状に形成されたばね部材１７の一端部が小ねじ１８
（参照符号は図４にのみ示す）によて固着されている。
そして、該ばね部材１７の他端部は上記の保持枠１ａに
対して小ねじ１９（図４参照）により固着されている。
なお、ばね部材１７は図３にも示している。
【００２０】上記したばね部材１７は、その可撓方向が
ボンディングアーム１の揺動方向と一致するように配設
されている。また、図４から特に明らかなように、ばね
部材１７は両端部が夫々ブラケット部１５ｂ及び保持枠
１ａに結合されており、その中央部分にて屈曲するよう
になされている。そして、図示のように、この屈曲中心
が支持シャフト３の軸中心と一致せられている。
【００２１】平板状のばね部材１７を上記のように配設
したことにより、図３に示すラジアルベアリング１６の
内外輪のスラスト方向におけるガタつきを、ばね部材１
７の幅方向における大きな剛性を以て規制することがで
き、ガタつき防止のために特別に与圧を付与する必要が
ない。
【００２２】更に、上記のばね部材１７は、キャピラリ
２０（図１参照）がボンディング対象物に接近するにつ
れて撓み量が大きくなるように設けられている。具体的
には、図４において二点鎖線にて示すように、キャピラ
リ２０を保持したボンディングアーム１が上昇位置にあ
るときにはばね部材１７はその撓み量がゼロで完全に平
板状の状態にあり、ボンディングアーム１が下方に揺動
するにつれて漸次撓むようになされている。かかる構成
の故、ボンディング時にキャピラリ２０がボンディング
対象物に当接する際に、ばね部材１７が緩衝作用をな
し、キャピラリ２０がボンディング対象物に比較的高速
にて衝突することによる振動の発生は回避される。な
お、図４において、参照符号θは、ボンディングアーム
１の揺動ストロークを示すものである。
【００２３】次に、上記構成よりなるワイヤボンディン
グ装置の動作の概略についてボンディング作業の手順に
沿って説明する。
【００２４】まず、ボンディングステージ（図示せず）
上に載置されたＩＣチップの上方に、キャピラリ２０
を、位置検出装置（６５：図５参照）からの情報に基づ
いてＸＹテーブル（図示せず）を作動させることにより
位置決めする。この位置決めに伴いカム８及びモータ１
３等から成るアーム駆動手段によりボンディングアーム
１を下方に揺動させてキャピラリ２０を降下させ、第１
ボンディング点となるＩＣチップのパッドに対してボー
ルを押しつぶして熱圧着ボンディングを行う。このボン
ディング接続後に第２ボンディング点となるリードにワ
イヤを接続させて一連のボンディング動作が行われる。
上記ボンディング作業を全てのＩＣチップ上のパッドと
リードとに関して行い、次のＩＣチップとリードとに同
様の作業を繰り返す。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボンディングアームを支えるラジアルベアリングの内外
輪のガタつきを、与圧によらずに板状のばね部材の幅方
向における大きな剛性を以て規制することができるため
にベアリングの長寿命化が達成され、ボンディングを良
好に行う状態を長期にわたって保つことができると共
に、煩雑な与圧調整作業を定期的に行う必要もないとい
う効果がある。また、ボンディング時にボンディングツ
ールがボンディング対象物に当接する際にこのばね部材
が緩衝作用をなすから、ボンディングツールがボンディ
ング対象物に衝突することによる振動の発生が回避さ
れ、ボンディングを安定して行う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
の要部の一部断面を含む側面図である。
【図２】図２は、図１に関するＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、図１に関するＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、図１における部分Ｃの拡大図である。
【図５】図５は、従来のワイヤボンディング装置の側面
図である。
【図６】図６は、図５に関するＤ−Ｄ断面図である。
【符合の説明】
１ ボンディングアーム ３ 支持シャフト １６ ラジアルベアリング １７ ばね部材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングツールを保持するボンディ
    ングアームを支持機構によりラジアルベアリングを介し
    て揺動自在に支持し、該ボンディングアームの揺動によ
    って前記ボンディングツールをボンディング対象物に対
    して接離させるワイヤボンディング装置であって、略板
    状に形成されたばね部材をその可撓方向が前記ボンディ
    ングアームの揺動方向と略一致するように一端部にて前
    記支持機構に取り付けると共に、該ばね部材の他端部を
    前記ボンディグアームに対して結合させたことを特徴と
    するワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記ばね部材は、前記ボンディングツー
    ルがボンディング対象物に接近するにつれて撓み量が大
    きくなるように設けられていることを特徴とする請求項
    １記載のワイヤボンディング装置。
JP4317964A 1992-11-04 1992-11-04 ワイヤボンディング装置 Expired - Lifetime JP2866266B2 (ja)

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