JP2954093B2 - 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】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の組立
工程において、半導体素子を有するチップとリードフレ
ームのインナーリード部とを金属細線を用いて超音波に
より接続するワイヤボンディングに用いて好適なワイヤ
ボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のワイヤボンディング装置として
は、例えば、特開平３−４４０５１号公報に開示されて
いる装置がある。図３はこのワイヤボンディング装置に
適用されるリードフレームを示す平面図であり、図にお
いて、１は複数のタブ吊りリード１Ａを有する正方形状
のアイランド部、２はアイランド部１の周囲に配設され
たインナーリード部、３はインナーリード部２の周囲に
配設されたアウターリード部、４は外枠４Ａと内枠４Ｂ
とからなるフレーム枠である。
【０００３】該リードフレームの各インナーリード部２
は、外枠４Ａと内枠４Ｂとの交点間を結ぶ対角線Ｘに沿
って配設され、タブ吊りリード１Ａを通る線Ｙと対角線
Ｘとのなす角度θは４５°となっている。
【０００４】図４はこのワイヤボンディング装置を示す
斜視図であり、図において、５はリードフレームを加熱
するヒートステージ、６はリードフレームを搬送し保持
するフレームガイド、７は超音波発振器、８はボンディ
ングヘッド、９はボンディングヘッド８に取り付けられ
た超音波伝達アーム、１０は超音波伝達アーム９の先端
部に取り付けられたボンディングツールである。なお、
１１はコネクタワイヤ、１２は半導体素子を有するチッ
プである。
【０００５】このワイヤボンディング装置では、フレー
ム枠４の搬送方向に対し、ボンディングヘッド８に取り
付けられている超音波伝達アーム９とボンディングツー
ル１０により９０°の角度を持たせた方向に超音波をか
けている。また、リードフレームは、全てのインナーリ
ード部２、２、…の長手方向に超音波が４５°の角度で
伝わる様、リードフレームの形状を、全てのインナーリ
ード部２、２、…及びアウターリード部３、３、…が共
に、フレーム枠４に対して４５°傾く様設計されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
のワイヤボンディング装置では、リードフレームのコス
トが高くなり、その結果、このリードフレームを用いた
半導体装置の製造原価が高くなる点である。その理由
は、アイランド部１、インナーリード部２、アウターリ
ード部３全てを４５°傾けることにより、従来では外枠
と共用していたアウターリード部を別個設けることにな
り、フレームサイズ及びフレーム面積が増加するためで
ある。
【０００７】第２の問題点は、従来のリードフレームが
使用できないために、リードフレームの設計を全て変更
し、作り直さなければならず、膨大な費用が発生する点
である。その理由は、今までに用いられている、一般的
なリードフレームの設計では、全てのインナーリード部
やアウターリード部が、フレーム枠に対して０゜または
９０°になる様に設計されているからである。
【０００８】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であって、リードフレームのインナーリード部及び半導
体素子を有するチップに対して超音波の印加方向のバラ
ツキを小さくすることができ、また、従来のリードフレ
ームをそのまま使用することができ、しかも、装置の大
型化を招くことのない、ワイヤボンディング装置を提供
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
に、本発明は次の様なワイヤボンディング装置を採用し
た。すなわち、請求項１記載のワイヤボンディング装置
は、半導体素子を有するチップを搭載し、かつ複数のイ
ンナーリード部を有するリードフレームを所定の方向に
搬送するフレームガイドと、前記チップと該フレームガ
イドの搬送方向に対して平行または直交する方向に延在
する前記インナーリード部とを金属細線を用いて超音波
により接続するボンディングツールと、該ボンディング
ツールを保持するアームと、該アームを前記リードフレ
ームに対して進退自在に支持するボンディングヘッド
と、該ボンディングヘッドを保持し前記リードフレーム
に対して移動自在なるステージとを備えたもので、前記
アームは、その進退方向が前記リードフレームの搬送方
向に対して斜めに交差するように前記ボンディングヘッ
ドに支持したものである。
【００１０】請求項２記載のワイヤボンディング装置
は、前記アームの進退方向と前記リードフレームの搬送
方向とのなす角度を４５度としたものである。 請求項３
記載のワイヤボンディング装置は、前記インナーリード
部の長手方向と超音波の印加方向とのなす角度を４５度
としたものである。
【００１１】本発明のワイヤボンディング装置では、ボ
ンディングツールを保持するアームを、その進退方向が
前記リードフレームの搬送方向に対して斜めに交差する
ように前記ボンディングヘッドに支持したことにより、
前記インナーリード部及び半導体素子を有するチップそ
れぞれに対して超音波の印加方向が一定となり、超音波
の印加方向のバラツキが小さくなる。これにより、同一
条件のボンディング状態が実現され、ボンディング接合
強度もばらつかず、安定する。
【００１２】また、従来のリードフレームをそのまま使
用することができることにより、リードフレームの設計
を変更する必要がなく、新たな費用の発生等もなく、経
済的である。しかも、アームの角度を変えるだけでよい
ので、ステージ上のボンディングヘッドの取付位置を変
更するだけで済み、装置の大型化を招くことがなく、装
置の高価格化も防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のワイヤボンディン
グ装置の一実施形態について図面に基づき説明する。図
１は本発明の一実施形態に係るワイヤボンディング装置
を示す平面図であり、図において、２１は半導体素子を
有するチップ３１とリードフレーム４１のインナーリー
ド部４２とを金属細線を用いて超音波により接続するボ
ンディングツール、２２は先端部にボンディングツール
２１を保持する超音波伝達アームである。
【００１４】また、２３は超音波伝達アーム２２をリー
ドフレーム４１に対して進退自在に支持し、インナーリ
ード部４２に対し４５゜の角度を保持するボンディング
ヘッド、２４はボンディングヘッド２３を保持しリード
フレーム４１に対して移動自在とするように２軸（図中
Ｘ軸及びＹ軸）方向に駆動制御可能なボンディングステ
ージ、２５はリードフレーム４１を搬送し、ワイヤボン
ディング時に所定位置に保持するフレームガイドであ
る。なお、ボンディングステージ２４の２軸の方向は、
構造によっては問わない。
【００１５】前記超音波伝達アーム２２は、その進退方
向（図中矢印方向）が全てのインナーリード部４２の長
手方向に対して所定の角度（ここでは、４５゜）を保持
する様に支持され、全てのインナーリード部４２に対し
４５゜の角度で超音波を印加するようになっている。
【００１６】前記リードフレーム４１は、図２に示すよ
うに、一般に使用されるリードフレームの１種であり、
正方形状のアイランド部４３と、アイランド部４３の周
囲に配設された複数のインナーリード部４２と、インナ
ーリード部４２各々の外側に設けられたアウターリード
部４４と、フレーム枠４５と、フレーム枠４５とアイラ
ンド部４３とを接続する吊りリード４６とから構成され
ている。インナーリード部４２は、フレーム枠４５に対
し０゜か９０゜かのいずれかの角度で固定されている。
【００１７】次に、このワイヤボンディング装置の動作
について説明する。ここでは、リードフレーム４１の全
てのインナーリード部４２、４２、…は、フレームガイ
ド２５の搬送方向に対し０゜か９０゜かのいずれかの角
度となるように配列されているので、この全てのインナ
ーリード部４２、４２、…に対して４５゜の角度でボン
ディングツール２１が振動するように、超音波伝達アー
ム２２とボンディングヘッド２３をボンディングステー
ジ２４上に取り付ける。ボンディングステージ２４は、
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動制御可能とする。
【００１８】フレームガイド２５により搬送されたリー
ドフレーム４１は、１つずつ、アイランド部４３上に搭
載されたチップ３１のパッド部（図示せず）とインナー
リード部４２、４２、…それぞれを、ボンディングステ
ージ２４のＸ軸及びＹ軸駆動により、上部に取り付けら
れたボンディングヘッド２３から超音波伝達アーム２２
を経由してボンディングツール２１の先端から４５゜の
角度をもって超音波を印加し、ワイヤボンディングを行
なう。
【００１９】このワイヤボンディング装置によれば、超
音波伝達アーム２２を、その進退方向（図中矢印方向）
が全てのインナーリード部４２の長手方向に対して所定
の角度（ここでは、４５゜）を保持する様に支持し、全
てのインナーリード部４２に対し４５゜の角度で超音波
を印加するようにしたので、全てのインナーリード部４
２及びチップ３１の各パッドそれぞれに対して超音波の
印加方向を一定にし、超音波の印加方向のバラツキを小
さくすることができる。したがって、同一条件のボンデ
ィング状態を実現することが可能になり、ボンディング
接合強度のばらつきを小さし安定させることができる。
【００２０】また、従来のリードフレーム４１をそのま
ま使用することができるので、従来のように、フレーム
枠４に対してアイランド部１とインナーリード部２を４
５°の角度で設計した場合に生じる、フレームサイズの
大型化及びフレーム面積の増加という問題が生ずる虞が
なく、リードフレームの原価を低減させることができ
る。
【００２１】また、リードフレームの設計を全て変更し
作り直すことと比べて、ボンディングヘッド２３の取付
改造費のみで済むため、全てのインナーリード部４２に
４５゜の角度で超音波を印加するための投資（費用）を
安く抑えることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明のワイヤボン
ディング装置によれば、ボンディングツールを保持する
アームを、その進退方向が前記リードフレームの搬送方
向に対して斜めに交差するように前記ボンディングヘッ
ドに支持したので、前記インナーリード部及び半導体素
子を有するチップそれぞれに対して超音波の印加方向を
一定にすることができ、超音波の印加方向のバラツキを
小さくすることができる。したがって、同一条件のボン
ディング状態を実現することができ、ボンディング接合
強度のバラツキも極めて小さく安定させることができ、
得られた半導体装置の品質及び信頼性を向上させること
ができる。
【００２３】また、従来のリードフレームをそのまま使
用することができるので、リードフレームの設計を変更
する必要がなく、また、新たな費用の発生等もなく、経
済効果がある。しかも、アームの角度を変えるだけでよ
いので、ステージ上のボンディングヘッドの取付位置を
変更するだけで済み、装置の大型化を招く虞がなく、装
置の高価格化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るワイヤボンディン
グ装置を示す平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態に係るワイヤボンディン
グ装置に適用されるリードフレームを示す平面図であ
る。
【図３】 従来のワイヤボンディング装置に適用される
リードフレームを示す平面図である。
【図４】 従来のワイヤボンディング装置を示す斜視図
である。
【符号の説明】
２１ ボンディングツール ２２ 超音波伝達アーム ２３ ボンディングヘッド ２４ ボンディングステージ ２５ フレームガイド ３１ 半導体素子を有するチップ ４１ リードフレーム ４２ インナーリード部 ４３ アイランド部 ４４ アウターリード部 ４５ フレーム枠 ４６ 吊りリード

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を有するチップを搭載し、か
    つ複数のインナーリード部を有するリードフレームを所
    定の方向に搬送するフレームガイドと、 前記チップと該フレームガイドの搬送方向に対して平行
    または直交する方向に延在する前記インナーリード部 と
    を金属細線を用いて超音波により接続するボンディング
    ツールと、 該ボンディングツールを保持するアームと、 該アームを前記リードフレームに対して進退自在に支持
    するボンディングヘッドと、 該ボンディングヘッドを保持し前記リードフレームに対
    して移動自在なるステージとを備え、 前記アームは、その進退方向が前記リードフレームの搬
    送方向に対して斜めに交差するように前記ボンディング
    ヘッドに支持されていることを特徴とするワイヤボンデ
    ィング装置。
  2. 【請求項２】 前記アームの進退方向と前記リードフレ
    ームの搬送方向とのなす角度は４５度であることを特徴
    とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記インナーリード部の長手方向と超音
    波の印加方向とのなす角度は４５度であることを特徴と
    する請求項１記載のワイヤボンディング装置。
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