JP3230691B2 - 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】
【産業上の利用分野】本発明は、第１のボンディング部
と第２のボンディング部とを導電性のワイヤにて電気的
に接続するワイヤボンディング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、半導体チップに設けられた電極
とリードフレームに形成されたリードとをワイヤを用い
て電気的に接続するものとして、ワイヤボンディング技
術が知られている。
【０００３】この技術の一例を示せば、次の通りであ
る。まずワイヤを保持するキャピラリを、第１のボンデ
ィング部である電極の上方位置から垂直下降させる。そ
して電極上方の所定高さに設定されたサーチレベルにキ
ャピラリが到達した時点で、その下降速度を今までの速
度より遅いサーチ速度に切換え、この状態を維持しなが
らワイヤを電極に接触させる。その後キャピラリを介し
てワイヤに所定のボンディング荷重並びに超音波振動を
付与し、ワイヤの一端を電極に接続する。
【０００４】次に、キャピラリを所定量上昇させた後、
放物線状の軌跡を描くようにしてリードの上方に移動さ
せる。そしてキャピラリを垂直下降させ、リード上方の
所定高さに設定されたサーチレベルに到達した時点でそ
の下降速度をサーチ速度に切換え、この状態を維持しな
がらワイヤをリードに接触させる。ここで、キャピラリ
を介してワイヤに所定のボンディング荷重並びに超音波
振動を付与し、ワイヤをリードに接続する。そして最後
に、リードの接続部分にてワイヤを切断して１サイクル
が終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のワイ
ヤボンディングにおいては、第２のボンディング部であ
るリードへの接続の際、キャピラリをリードの上方から
垂直に下降させるものであったため、次の理由から、電
極とリード間のワイヤにカールが発生するという問題が
生じていた。
【０００６】すなわち、キャピラリがリード側に移動し
た時、図５に示すように、キャピラリ１の先端から導出
しているワイヤ２は、電極方向（図中左方向）に向けて
下方に凸状のわん曲部Ｒが形成された状態にある。この
ため、キャピラリ１が下降してワイヤ２における正規の
部分をリード３に接続させる前段階にて、ワイヤ２のわ
ん曲部Ｒにおける最下部ｐが先にリード３と接触する。
そして引き続くキャピラリ１の下降によって、このわん
曲部Ｒが電極側に押し戻され、形成されるワイヤループ
が跳ね上げられることとなる。従って図６におけるＬ１
で示されるように、理想のループＬ０よりループ高さが
高くなってしまい、接続時に印加される超音波振動がル
ープ部分に伝播するなどによってワイヤループが横方向
に曲がり、このためカールが発生するのである。
【０００７】なおこのカールの原因としては、スプール
に巻かれているときに生じたワイヤ自身の巻癖も考えら
れる。
【０００８】また特に両ボンディング部間が長い場合に
は、同理由により、図６にてＬ２で示すように、形成さ
れたループの略中央部が下方に弛んでしまうことがあ
る。この場合、例えば搬送時の振動や、モールド工程に
おいて流し込む樹脂によって、ループが倒れ、不良品と
なるという問題を有していた。なお図中４は、半導体ペ
レット５の電極を示す。
【０００９】本発明は、外力の影響を受けにくい、良好
なワイヤループを形成することができ、カールの発生を
防止できるワイヤボンディング方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワイヤを保持
したキャピラリを用いて第１のボンディング部と第２の
ボンディング部とを電気的に接続するワイヤボンディン
グ方法において、前記第１のボンディング部に前記ワイ
ヤを接続した後、前記キャピラリを前記第２のボンディ
ング部に向けて移動させるとともに、前記キャピラリを
前記第２のボンディング部の手前位置から前記第２のボ
ンディング部に向けて斜め移動させ、この斜め移動の延
長端にて前記ワイヤが前記第２のボンディング部に当接
した以後、このワイヤに押圧力を作用させつつ前記キャ
ピラリを前記第１のボンディング部から離れる方向に所
定の距離移動させ、前記ワイヤを前記第２のボンディン
グ部に接続することを特徴とする。
【００１１】
【００１２】
【作用】本発明によれば、第１のボンディング部にワイ
ヤを接続した後、キャピラリは第２のボンディング部に
向けて移動し、第２のボンデイング部の手前位置から第
２のボンディング部に向けて斜めに移動する。そして、
この斜め移動の延長端にてワイヤが第２のボンディング
部に当接した以後、このワイヤに押圧力を作用させつつ
キャピラリを第１のボンディング部から離れる方向に所
定の距離移動させる。これによって第１のボンディング
部と第２のボンディング部との間に接続されたワイヤは
張力が付与されつつ第２のボンディング部に接続され
る。
【００１３】
【００１４】
【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。
【００１５】図１は、本発明の実施に用いられるワイヤ
ボンディング装置の一例を示す正面図、図２は、キャピ
ラリの移動軌跡を示す説明図である。
【００１６】ここに示したワイヤボンディング装置１０
は、図１に示すように、ＸＹ方向に移動するテーブル１
１と、このテーブル１１に載置されたボンディングヘッ
ド１２を有する。ボンディングヘッド１２には固定ブロ
ック１３が設けられ、この固定ブロック１３には支軸１
４により、揺動ブロック１５とボンディングアーム１６
とが揺動自在に支持されている。ボンディングアーム１
６の一方の揺動端部には、ワイヤ２の挿通孔を有するキ
ャピラリ１が装着され、また他端部には、不図示の超音
波振動子が装着される。さらにボンディングアーム１６
の後部と揺動ブロック１５との間には、ばね１７とボイ
スコイルモータ１８が隣接して配置される。ばね１７
は、その各端部が揺動ブロック１５とボンディングアー
ム１６にそれぞれ支持され、揺動ブロック１５に対して
ボンディングアーム１６を支軸１４を中心に反時計方向
に付勢するもので、その揺動は揺動ブロック１５に設け
たストッパ１９によって制限される。これに対してボイ
スコイルモータ１８は、その本体１８ａが揺動ブロック
１５に、その作動軸１８ｂがボンディングアーム１６に
それぞれ装着され、ボイスコイルモータ１８は電流の印
加により、その電流値に応じた押付力をボンディングア
ーム１６の後部に発生するものである。従ってボイスコ
イルモータ１８に印加する電流を調整することにて、揺
動ブロック１５とボンディングアーム１６との間に作用
するばね１７の付勢力を調整できるようになっている。
【００１７】なお図中２０は揺動ブロック１５に設けら
れたギャップセンサで、その検出面がボンディングアー
ム１６の他端部に対向するように設けられ、揺動ブロッ
ク１５に対するボンディングアーム１６の相対移動量を
検知する。
【００１８】揺動ブロック１５の後方部には、一対の支
持アーム２１が突設される。そして、不図示の制御装置
により駆動制御されるモータ２２によって回転される円
盤２３の偏芯位置に突設された係合ピン２４が、一対の
支持アーム２１間に係合しており、モータ２２の出力軸
を中心とした係合ピン２４の回転方向並びに回転速度に
応じて、揺動ブロック１５は揺動させられる。なお揺動
ブロック１５の揺動量は、モータ２２に接続された不図
示のエンコーダにて検出される。
【００１９】次にこのボンディング装置１０によるボン
ディング作動について、図２を用いて説明する。
【００２０】まずテーブル１１の移動により、キャピラ
リ１は半導体ペレット５の電極４の上方の位置Ａに位置
付けられる。ここでモータ２２が駆動されると、ボンデ
ィングアーム１６はその後端部がストッパ１９に当接し
た状態で揺動ブロック１５と一体となって揺動し、キャ
ピラリ１は下降を開始する。そしてこの下降時、モータ
２２に接続された不図示のエンコーダによってキャピラ
リ１がサーチレベルに達したことが検出されると、モー
タ２２の駆動制御によりキャピラリ１の下降速度がサー
チ速度に減速される。そしてキャピラリ１がワイヤ２を
介して電極４に接触すると、ワイヤ２にはキャピラリ１
より所定のボンディング荷重と不図示の超音波振動子か
ら超音波振動が付与され、ワイヤ２が電極４に接続され
る。なお電極４にワイヤ２が接触したことは、この接触
以後における揺動ブロック１５の揺動による、揺動ブロ
ック１５とボンディングアーム１６との相対移動をギャ
ップセンサ２０が検出することにて検出される。またボ
ンディング荷重は、ばね１７による付勢力とボイスコイ
ルモータ１８に印加する電流に応じた押付力との差分と
なる。
【００２１】このようにして第１のボンディング部への
接続が終了すると、キャピラリ１は再びＡ位置まで上昇
し、その後テーブル１１の移動によりリード３とは反対
方向へ距離ａ離れたＢ位置に移動する。さらにＢ位置か
らＣ位置まで上昇する。
【００２２】次にキャピラリ１は、テーブル１１の移動
によってリード３方向に移動すると同時に、モータ２２
の駆動によって下降し、Ｄ位置、すなわちリード３の上
方に、設定されたサーチレベルと同レベルでしかもリー
ド３上のボンディング点より電極４側に距離ｂ離れた位
置まで、丁度放物線状の軌跡を描きながら移動する。
【００２３】ここで本実施例においては、キャピラリ１
が位置Ｄに達したタイミングでボイスコイルモータ１８
に印加する電流を増大させ、ばね１７の付勢力に近い押
付力をボンディングアーム１２の後端部に付与するよう
にしてある。
【００２４】さてキャピラリ１がＤ位置に達した後、下
降速度がサーチ速度に減速されるとともに、テーブル１
１とモータ２２がともに駆動されることにより、キャピ
ラリ１はリード３のボンディング点に向かって斜め方向
に下降移動する。なおこの下降移動の移動軌跡は、水平
面に緩やかに交わる勾配であるのが好ましい。そしてこ
の下降移動時、ギャップセンサ２０が揺動ブロック１５
とボンディングアーム１６との相対移動を検出すること
により、ワイヤ２がリードに接触したことが検出され
る。このとき先に述べたように、ボイスコイルモータ１
８によりばね１７の付勢力に近い押付力がボンディング
アーム１６の後端部に付与されているので、ワイヤ２に
は正規のボンディング力より弱い押圧力が付与される。
この状態からテーブル１１はさらに距離ｃ（図３参照）
だけ電極４から離れる方向に移動して停止する。そして
停止時、ボイスコイルモータ１８に印加する電流を制御
してボンディングアーム１６に対する押付力を解除また
は弱め、これによりキャピラリ１を介してワイヤ２には
正規のボンディング力並びに不図示の超音波振動子から
超音波が印加され、リード３のボンディング点に接続さ
れる。なおこのリード３への接続時に加えられる正規の
ボンディング力、すなわちばね１７による付勢力とボイ
スコイルモータ１８に印加する電流に応じた押付力との
差分は、電極４への接続時に比べて大きくなるようにボ
イスコイルモータ１８に印加する電流が制御される。
【００２５】ここで距離ｃについて説明すると、図３に
示すのは、ワイヤ２がリード３に接続された状態の拡大
図、図４は、図３における距離ｃとカール量の相関図を
示しており、両図から、距離ｃをボンディング時に印加
する超音波振動の振幅ｓより大きく設定すると、カール
量が極端に減少することがわかる。従って本実施例にお
いては、距離ｃはボンディング時に印加する超音波振動
の振幅ｓより大きくとってある。
【００２６】さてリード３への接続が終了すると、キャ
ピラリ１は上昇を開始する。そしてリード３の接続部分
にてワイヤを切断して１サイクルが終了する。
【００２７】以上説明したように本実施例によれば、キ
ャピラリ１を、リード３のボンディング点の手前位置で
ある位置Ｄからボンディング点に向けて斜め移動させる
ようにしたので、ワイヤ２に張力が付与された状態でル
ープが形成されることとなる。このため、 ワイヤ２をリード３に接続する際に、従来のようにキ
ャピラリ１の先端から導出しているワイヤ２のわん曲部
Ｒを押し戻すことによってワイヤループを跳ね上げるこ
とがなくなり、形成されるワイヤループの高さが高くな
るのを防止することができる。 ワイヤ２自体にスプールによる巻癖が生じている場合
でも、その巻癖が矯正さされる。 電極４とリード３との両ボンディング部間が長い場合
でも、形成されたワイヤループの弛みが防止され、例え
ば搬送時や、モールド工程において樹脂を流し込んだ際
にも、ワイヤループが変形することを防止できる。
【００２８】従って上記実施例によれば、外力の影響を
受けにくい、良好なワイヤループを形成することがで
き、カールの発生を防止することができる。
【００２９】また上記実施例においては、ワイヤ２をリ
ード３に接続する際、まずワイヤ２にはキャピラリ１に
よって正規のボンディング力より弱い押圧力が付与さ
れ、キャピラリ１が距離ｃだけ電極４から離れる方向に
移動した時に正規のボンディング力が付与されるように
なっており、しかもこの距離ｃは、接続時に印加される
超音波振動の振幅ｓより大きく設定されている。このた
め、接続時の超音波振動がキャピラリ１を介してワイ
ヤ２のループ部分に伝播されることが極力防止され、超
音波によるループ倒れを防止できる。リード３におけ
るワイヤ２の接続領域が、図３にｍで示す従来に比べ
て、ｎで示すように広くなるため、接続部における引っ
張り強度を増大させることも可能となる。ワイヤ２に
押圧力を付与しながらキャピラリ１を距離ｃだけ電極４
から離れる方向に移動させる際、ワイヤ２には、キャピ
ラリ１がワイヤ２上をしごくように移動することにより
生じる引っ張り力が作用することから、ワイヤループに
弛み等が残ってしまった場合でも、上記の引っ張り力に
より弛みを除去することができ、上記、に加えてさ
らなるワイヤループ形状の矯正効果が得られる。リー
ド３におけるワイヤ２の接続領域を増大させることがで
き、しかもこのとき、キャピラリ１は連続的に距離ｃ移
動されるから、リード３に対してワイヤ３を迅速に接続
することが可能である。
【００３０】なお上記実施例においては、キャピラリ１
が位置Ｄに到達した時にボイスコイルモータ１８の電流
制御をして、ばね１７の付勢力に近い押付力をボンディ
ングアーム１２の後端部に付与するようにした。しかし
ながら、このボイスコイルモータ１８の電流制御タイミ
ングを、ワイヤ２を電極４に接続した後で位置Ｄに到達
するまでの間に設定するようにしてもよい。
【００３１】さらに実施例においては、第１ボンディン
グ点を電極４とし、第２ボンディング点をリード３とし
たが、この逆でもよく、さらに本発明は、両ボンディン
グ点を電極またはリードとするものであっても適用でき
る。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、外力の影響を受けにく
い、良好なワイヤループを形成することができ、カール
の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いられるワイヤボンディング
装置の一例を示す正面図である。
【図２】キャピラリの移動軌跡の説明図である。
【図３】ワイヤがリードにボンディングされた状態の拡
大図である。
【図４】図３における距離ｃとカール量の相関図であ
る。
【図５】従来例における第２のボンディング部へ移動中
のキャピラリから導出したワイヤの状態の説明図であ
る。
【図６】ワイヤループ形状の説明図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ ２ ワイヤ ３ リード ４ 電極 ５ 半導体ペレット １０ ワイヤボンディング装置 １１ テーブル １２ ボンディングヘッド １３ 固定ブロック １４ 支軸 １５ 揺動ブロック １６ ボンディングアーム １７ ばね １８ ボイスコイルモータ １９ ストッパ ２０ ギャップセンサ ２１ 支持アーム ２２ モータ ２３ 円盤 ２４ 係合ピン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤを保持したキャピラリを用いて第
    １のボンディング部と第２のボンディング部とを電気的
    に接続するワイヤボンディング方法において、前記第１
    のボンディング部に前記ワイヤを接続した後、前記キャ
    ピラリを前記第２のボンディング部に向けて移動させる
    とともに、前記キャピラリを前記第２のボンディング部
    の手前位置から前記第２のボンディング部に向けて斜め
    移動させ、この斜め移動の延長端にて前記ワイヤが前記
    第２のボンディング部に当接した以後、このワイヤに押
    圧力を作用させつつ前記キャピラリを前記第１のボンデ
    ィング部から離れる方向に所定の距離移動させ、前記ワ
    イヤを前記第２のボンディング部に接続することを特徴
    とするワイヤボンディング方法。
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