JP3369764B2 - ワイヤボンディング装置における放電用トーチ電極体 - Google Patents

ワイヤボンディング装置における放電用トーチ電極体

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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、トランジスタ、ＩＣ、
ＬＳＩ等の電子部品の製造に際してワイヤボンディング
を行うためのワイヤボンディング装置において、ボンデ
ィングワイヤの下端部を高電圧の放電にて溶融してボー
ル部を形成するための放電用トーチ電極体に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ワイヤボンディング装置は、図
６のように、ワイヤボンディング機構部３１と、その前
方に配設されたペレット４付きのリードフレーム３を移
送する作業台２とから構成される。ワイヤボンディング
機構部３１において、ボンディングツールの一つである
ところのキャピラリツール１０を支持しているボンディ
ングホーン５の基端はホーン支持部１１に装着され、該
ホーン支持部１１は支点１２を回動中心として、回動自
在に保持されており、図示しない上下動機構により、キ
ャピラリツール１０は上下動が可能となっている。 【０００３】次に、従来から良く知られるような、ワイ
ヤボンディング装置によるワイヤボンディング方法を以
下に説明する。まず、前記キャピラリツール１０に挿通
した略垂直下向きに突出した金線等のボンディングワイ
ヤ９の下端部に対しＸＹテーブル６上に載置された支持
アーム３７に取り付けられた放電用トーチ電極体３５の
尖端部３６を近づけるように配置し、該放電用トーチ電
極体３５による放電等によってボール部１３を形成す
る。 【０００４】次いで、当該ボール部１３を前記キャピラ
リツール１０の下降動にて第１ボンディング箇所に接合
し、サーボモータ７、８の駆動により、水平移動自在に
構成されたＸＹテーブル６の水平移動により、前記キャ
ピラリツール１０を第２ボンディング箇所に移動させ
て、ボンディングワイヤ９の途中を第２ボンディング箇
所に接合する。 【０００５】そして、ボンディングワイヤ９を図示しな
いクランプ装置でクランプした状態で、前記キャピラリ
ツール１０をクランプ装置と一緒に上昇動することでボ
ンディングワイヤ９を切断する。上記のように、前記ボ
ール部１３の形成に放電用トーチ電極体を用いる場合に
おいて、従来は、前記放電用トーチ電極体３５を、図６
及び図７のように、前記キャピラリツール１０の側方の
部位からキャピラリツール１０に挿通したボンディング
ワイヤ９下端部に向かって、斜め下向きあるいは略水平
に伸びるように、前記キャピラリツール１０に対して前
後動せず且つ上下動しないように固定して配設し、棒状
の放電用トーチ電極体３５の尖端部３６近傍を、略まっ
すぐな状態でボンディングワイヤ９下端部に近づけるよ
うにしていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な構成の従来の放電用トーチ電極体３５は、キャピラリ
ツール１０に挿通した略垂直下向きに突出したボンディ
ングワイヤ９の軸線９ａと前記棒状の放電用トーチ電極
体３５の尖端部３６の軸線３６ａとに挟まれる角は、放
電用トーチ電極体３５をボンディングワイヤ９下端部に
向かって斜め下向きに伸びるように配設した場合は鋭角
に（図７参照）、略水平に伸びるように配設した場合は
略直角になる。つまり、放電用トーチ電極体３５は、そ
の尖端部３６近傍の上面が、ボンディングワイヤ９下端
部に対面するような状態で配設されることになる。 【０００７】一方、ボール部１３の形成の際に、放電用
トーチ電極体３５の尖端部３６近傍に、放電の際に飛散
したボンディングワイヤ９の溶融物等の異物が付着し、
突起部３６ｂが形成されることがある。前記溶融物等
は、放電用トーチ電極体３５の上面に降りかかるように
して付着することが多いから、前記突起部３６ｂは主に
放電用トーチ電極体３５の尖端部３６近傍の上面に形成
されやすい。従って、この突起部３６ａはボンディング
ワイヤ９下端部と対面することになる。 【０００８】この場合、前記突起部３６ａの方が、放電
用トーチ電極体３５の尖端部３６よりも、ボンディング
ワイヤ９下端部に近接することがあり、そのために、放
電が放電用トーチ電極体３５の尖端部３６では行われず
に、前記突起部３６ｂの方で行われることがあって、つ
まり、放電箇所の変動が起こって、放電が不安定になる
という問題があった。 【０００９】放電が不安定だとボンディングワイヤ９の
下端部に形成されるボール部１３の形状やサイズ等が不
安定になり、ひいては、ワイヤボンディングに不具合を
生じ、不良品発生の原因にもなり兼ねない。本発明は、
前記したような問題を解消したワイヤボンディング装置
における放電用トーチ電極体を提供することを技術的課
題とするものである。 【００１０】 【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため、本発明は、「ワイヤボンディング装置において
上下動するボンディングツールに上から下向きに挿通し
たボンディングワイヤの下端部に対してボール部を形成
するための放電用トーチ電極体を、前記ボンディングツ
ールの側方の部位から前記ボンディングワイヤにおける
下端部に向かって、斜め下向きあるいは略水平に伸びる
ように、前記ボンディングツールに対して前後動せず且
つ上下動しないように固定して配設し、前記放電用トー
チ電極体の中途部を、当該放電用トーチ電極体における
尖端部が前記ボンディングツールにおける外周面よりも
中心側に位置しない状態のもとで前記ボンディングワイ
ヤにおける下端部のボール部の形成箇所に向かって上向
きに近づくように、屈曲形成する。」という構成にし
た。 【００１１】 【発明の作用・効果】このように、ボンディングツール
に対して前後動しないように固定して配設した放電用ト
ーチ電極体における尖端部を、前記ボンディングツール
に挿通したボンディングワイヤ下端部のボール部の形成
箇所に向かって上向きに近づくように、前記放電用トー
チ電極体の中途部を屈曲形成することによって、放電用
トーチ電極体の尖端部の上面が、ボンディングワイヤ下
端部と対面しないようにすることができるのである。 【００１２】従って、例え、ボール部の形成の際に放電
用トーチ電極体の尖端部の上面に放電の際に飛散したボ
ンディングワイヤの溶融物等の異物の付着による突起部
が形成されても、この突起部はボンディングワイヤ下端
部と対面しないから、前記突起部よりも、放電用トーチ
電極体の尖端部の方が、ボンディングワイヤの下端部に
近接した状態になるので、放電箇所を、放電用トーチ電
極体の尖端部一点にしぼることができるのである。 【００１３】その結果として、ワイヤボンディング装置
において上下動するボンディングツールに上から下向き
に挿通したボンディングワイヤの下端部に対してボール
部を形成するための放電用トーチ電極体を、前記ボンデ
ィングツールの側方の部位から前記ボンディングワイヤ
における下端部に向かって、斜め下向きあるいは略水平
に伸びるように、前記ボンディングツールに対して前後
動せず且つ上下動しないように固定して配設した場合
に、放電箇所の変動がなくなり、放電が安定して、ボン
ディングワイヤの下端部に形成されるボール部の形状や
サイズ等が不安定になることがなくなるという効果を奏
する。 【００１４】 【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
なお、図示するワイヤボンディング装置は、主に本発明
に特に関係する部分のみであるが、実際のワイヤボンデ
ィング装置は、ボンディングホーンの上下動機構やクラ
ンパ装置等も含まれているものである。 【００１５】図１のワイヤボンディング装置は、ワイヤ
ボンディング機構部１と、その前方に配設されたペレッ
ト４付きのリードフレーム３を移送する作業台２とから
構成される。前記ワイヤボンディング機構部１は、ＸＹ
テーブル６に載置され、このＸＹテーブル６は、Ｘ方向
のサーボモータ７とＹ方向のサーボモータ８の駆動によ
り、水平移動自在に構成される。 【００１６】図示しないワイヤリールから引き出された
金線、銅線、アルミ線等のボンディングワイヤ９はボン
ディングツールのひとつであるところのキャピラリツー
ル１０に挿通されて略垂直下向きに突出し、前記キャピ
ラリツール１０を支持するボンディングホーン５の基端
はホーン支持部１１に装着され、該ホーン支持部１１は
支点１２を回動中心として、回動自在に保持されてお
り、図示しない上下動機構によりキャピラリツール１０
は上下動が可能となっている。 【００１７】そして、前記ＸＹテーブル６上に載置され
た支持アーム２７には、放電用トーチ電極体２５が取り
付けられている。当該放電用トーチ電極体２５は、図１
及び図２のように、前記キャピラリツール１０の側方の
部位からボンディングワイヤ９下端部に向かって、斜め
下向きに伸びるように、前記キャピラリツール１０に対
して前後動せず且つ上下動しないように固定して配設さ
れている。そして、この放電用トーチ電極体２５の尖端
部２６が、前記キャピラリツール１０における外周面よ
りも中心側に位置しない状態のもとで前記ボンディング
ワイヤ９下端部のボール部１３の形成箇所に向かって上
向きに近づくように、前記放電用トーチ電極体２５の中
途部はＬ字状に屈曲している。 【００１８】この構成において、まず、ボンディングワ
イヤ９をキャピラリツール１０先端から引き出し、ボン
ディングワイヤ９の下端部を放電用トーチ電極体２５に
よる高電圧の放電で溶融させて溶融部の表面張力によっ
てボール部１３を形成する。次に、ボール部１３が下端
部に形成されたボンディングワイヤ９は、ペレット４上
の第１ボンディング箇所の上に精密に位置合わせされ
る。 【００１９】あらかじめ所定の温度に加熱されたペレッ
ト４上にキャピラリツール１０を下降し、所定の圧力が
加えられ、また、場合によっては図示しない超音波振動
機による超音波振動を併用して、ボール部１３と第１ボ
ンディング箇所は共晶接合される。次に、キャピラリツ
ール１０は上昇し、同時にＸＹテーブル６が移動するこ
とによって、前記キャピラリツール１０はリードフレー
ム３上の第２ボンディング箇所の上に来る。この間、当
然、ワイヤリールに巻かれたボンディングワイヤ９は繰
り出される。 【００２０】次いで、キャピラリツール１０は下降し、
ペレット４への接合と同様に温度、圧力と場合によって
は超音波振動の併用により、リードフレーム３上の第２
ボンディング箇所にボンディングワイヤ９は共晶接合さ
れる。そして、クランパ装置を閉じてボンディングワイ
ヤ９を保持しながらキャピラリツール１０を上昇させて
ボンディングワイヤ９を切断する。 【００２１】この操作をＩＣの電極数だけ繰り返すこと
によって、ＩＣ一個についてのワイヤ配線が完了する。
この場合において、前記したように、放電用トーチ電極
体２５の尖端部２６がボンディングワイヤ９下端部のボ
ール部１３の形成箇所に向かって上向きに近づくよう
に、前記放電用トーチ電極体２５の中途部をＬ字状に屈
曲させることによって、キャピラリツール１０に挿通し
た略垂直下向きに突出したボンディングワイヤ９の軸線
９ａと前記放電用トーチ電極体２５の尖端部２６の軸線
２６ａとに挟まれる角は鈍角になる（図２参照）。つま
り、ボール部１３の形成の際に放電用トーチ電極体２５
の尖端部２６の上面に放電の際に飛散したボンディング
ワイヤ９の溶融物等の異物の付着による突起部２６ｂが
形成されても、この突起部２６ｂが主に形成される放電
用トーチ電極体２５の尖端部２６の上面は、ボンディン
グワイヤ９下端部と対面しないから、前記突起部２６ｂ
よりも、放電用トーチ電極体２５の尖端部２６ａの方
が、ボンディングワイヤ９の下端部に近接した状態にな
るので、放電箇所を、放電用トーチ電極体２５の尖端部
２６一点にしぼることができるのである。 【００２２】更に、図２の放電用トーチ電極体２５は、
ボール部１３の形成箇所が前記放電用トーチ電極体２５
の尖端部２６の略軸線２６ａ上に在するように配置され
ているから、前記尖端部２６の上面だけでなく、下面に
おいても殆どボンディングワイヤ９下端部と対面するこ
とがなくなり、放電を更に安定させることができる。勿
論、放電用トーチ電極体２５の下面側にボンディングワ
イヤ９の溶融物等の付着による突起部２６ｂが形成され
ることがあっても、放電用トーチ電極体２５の尖端部２
６をボール部１３形成箇所よりも低い位置に配置するこ
とによって、放電用トーチ電極体２５の尖端部２６を前
記突起部２６ｂよりも、ボンディングワイヤ９下端部に
近接した状態にできるから、放電箇所の変動を防止する
ことができる。 【００２３】従って、放電箇所の変動がなくなり、放電
が安定して、ボンディングワイヤ９の下端部に形成され
るボール部１３の形状やサイズ等が不安定になることが
なくなるという効果を奏する。次に、本発明の第２の実
施例を図３及び図４について説明する。図３の放電用ト
ーチ電極体２５′はタングステン鋼等の非常に硬い材質
を放電用トーチ電極体として使用する場合においての一
例を示すものである。ステンレス鋼等の曲げ加工が容易
な材質を放電用トーチ電極体として使用する場合は、図
２の放電用トーチ電極体２５のように、該放電用トーチ
電極体２５の中途部に曲げ加工を施すだけでよいが、タ
ングステン鋼のような非常に硬い材質の場合において
は、曲げ加工を施すことは困難である。そこで、図４
に、タングステン鋼を使用した放電用トーチ電極体２
５′の形成方法の一例を示す。 【００２４】先ず、図４（ａ）のような直方体状のタン
グステン鋼２５′ａの上面を図４（ａ）の一点鎖線に沿
って削り成形して、図４（ｂ）のタングステン鋼２５′
ｂのように、その先端の部位が上向きに突出するように
する。更に、平面視におけるタングステン鋼２５′ｂの
先端の部位の一方の頂点からもう一方側の側面にかけて
図４（ｂ）の一点鎖線のように切削除去することによっ
て、図４（ｃ）のように、放電用トーチ電極体２５′の
先端の部位２６′を尖鋭状に形成するのである。 【００２５】以上のように、放電用トーチ電極の中途部
は、必ずしも曲げ加工により屈曲させるだけではなく、
切削加工等による屈曲形成でもよいのである。次に、第
３の実施例を図５に示す。図５において、放電用トーチ
電極体２５″Ａは、ボンディングワイヤ９下端部のボー
ル部１３の形成箇所と略同じ高さの位置から、ボンディ
ングワイヤ９下端部に向かって略水平に伸びるように配
設されている。そして、まず、中途部ａを、該中途部ａ
より自由端側が斜め下向きに伸びるように屈曲させ、更
に、中途部ｂを、放電用トーチ電極体２５″Ａの尖端部
２６″が前記キャピラリツール１０における外周面より
も中心側に位置しない状態のもとでボンディングワイヤ
９下端部のボール部１３の形成箇所に向かって上向きに
近づくように屈曲させるという構成にする。勿論、図５
の一点鎖線に示す放電用トーチ電極体２５″Ｂのよう
に、ボンディングワイヤ９下端部のボール部１３の形成
箇所より僅かに低い位置から、略水平に伸びるように配
設した放電用トーチ電極体２５″Ｂの中途部を、前記放
電用トーチ電極体２５″Ｂの尖端部が前記キャピラリツ
ール１０における外周面よりも中心側に位置しない状態
のもとでボンディングワイヤ９下端部のボール部１３の
形成箇所に向かって上向きに近づくように屈曲させるよ
うな構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の放電用トーチ電極体を搭載したワイヤ
ボンディング装置の側面図である。 【図２】図１のII−II視要部拡大正面図である。 【図３】第２の実施例を示す要部拡大正面図である。 【図４】第２の実施例の放電用トーチ電極体の形成過程
を示す斜視説明図である。 【図５】第３の実施例を示す要部拡大正面図である。 【図６】従来の放電用トーチ電極体を搭載したワイヤボ
ンディング装置の側面図である。 【図７】図６のＶII−ＶII視要部拡大正面図である。 【符号の説明】 ９ ボンディングワイヤ ９ａ ボンディングワイヤ軸線 １０ キャピラリツール １３ ボール部 ２５ 放電用トーチ電極体 ２６ 尖端部 ２６ａ 尖端部軸線 ２６ｂ 突起部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−269839（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161943（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183141（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−163624（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−176560（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−42432（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−35441（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ワイヤボンディング装置において上下動す
    るボンディングツールに上から下向きに挿通したボンデ
    ィングワイヤの下端部に対してボール部を形成するため
    の放電用トーチ電極体を、前記ボンディングツールの側
    方の部位から前記ボンディングワイヤにおける下端部に
    向かって、斜め下向きあるいは略水平に伸びるように、
    前記ボンディングツールに対して前後動せず且つ上下動
    しないように固定して配設し、前記放電用トーチ電極体
    の中途部を、当該放電用トーチ電極体における尖端部が
    前記ボンディングツールにおける外周面よりも中心側に
    位置しない状態のもとで前記ボンディングワイヤにおけ
    る下端部のボール部の形成箇所に向かって上向きに近づ
    くように、屈曲形成したことを特徴とするワイヤボンデ
    ィング装置における放電用トーチ電極体。
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