JP3462372B2 - 半導体回路部品のワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

半導体回路部品のワイヤボンディング方法及び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、電気信号を外部へ
導出するためのリードを有するステムと、このステム上
に絶縁部材を介して実装された半導体素子と、この半導
体素子とリードとを電気的に接続するワイヤとからなる
半導体回路部品のワイヤボンディング方法及びワイヤボ
ンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体回路部品のワイヤボンディ
ング方法を、図９ないし図１２に示す。
【０００３】半導体回路部品は、電気信号を外部へ導出
するためのリード２，２・・・を有するステム４及びス
テム基台５と、ステム４上に絶縁部材（図示省略）を介
して実装（ダイボンド）された半導体素子６と、この半
導体素子６と各リード２，２・・・とをそれぞれ電気的
に接続するワイヤ１，１・・・とからなっている。
【０００４】このような構造の半導体回路部品におい
て、半導体素子６の電極（図示省略）から外部回路等へ
電気的な導通をとるため、半導体素子６の電極とリード
２とにワイヤ１をボンディングするが、その際用いられ
るのが、ボールボンディングと呼ばれる方法である。
【０００５】ボールボンディングは、キャピラリ３によ
って保持されているワイヤ１の先端にボール１ａを形成
し（図９参照）、そのボール１ａを半導体素子６の電極
にボンディングする（図１０参照）。そして、電極にボ
ンディングを行ったワイヤ１をキャピラリ３によりリー
ド２の先端面２ａまで引き出して押し付け（図１１参
照）、超音波振動を印加してリード２とワイヤ１とを接
着させて、ワイヤ１をボンディングするものである（図
１２参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来のワイヤ
ボンディング方法では、電極にボンディングを行ったワ
イヤ１をキャピラリ３によりリード２の先端面２ａまで
引き出すために、リード２の位置確認のみを行ってお
り、リード２の先端面２ａの傾きについては全く考慮さ
れていない。リード２の傾きは、半導体素子６をダイボ
ンドするステム４の製造の際に発生する。すなわち、リ
ード２は金属棒をカットして製造するが、その際にカッ
ト面（先端面）２ａが傾く場合と、リード２をステム基
台５に立てる際のリード２自体の傾きにより、リード２
の先端面２ａが傾く場合とがある。
【０００７】そのため、リード２自体が傾いている場合
や、リード２のカット面（先端面）２ａが傾いている場
合には、キャピラリ３によりリード２の先端面２ａにワ
イヤ１を押し付けることが難しいといった問題があっ
た。
【０００８】ワイヤ１を押し付けられない場合には、ワ
イヤ１をリード２の先端面２ａに接着させることができ
ないため、外部回路等への導通がとれず、半導体回路部
品としては不良となる。
【０００９】本発明はこのような問題点を解決すべく創
案されたもので、その目的は、リードの先端面の傾きを
考慮してボンディングを行うことのできる半導体回路部
品のワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装
置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１記載の半導体回路部品のワイヤボ
ンディング方法は、電気信号を外部へ導出するためのリ
ードを有するステムと、このステム上に絶縁部材を介し
て実装された半導体素子と、この半導体素子と前記リー
ドとを電気的に接続するワイヤとからなる半導体回路部
品のワイヤボンディング方法であって、前記ワイヤをボ
ンディングする際、前記リードの先端面に対し、ボンデ
ィングキャピラリのワイヤボンド面が平行となるように
調整を行うものである。
【００１１】また、本発明の請求項２記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング方法は、請求項１記載のもの
において、前記ステム又は前記ボンディングキャピラリ
のいずれか一方を傾けることにより、前記リードの先端
面に対し、ボンディングキャピラリのワイヤボンド面が
平行となるように調整を行うものである。
【００１２】また、本発明の請求項３記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング方法は、請求項２記載のもの
において、前記リードの先端面の傾きを画像認識によっ
て検出し、その検出結果に基づいて前記ステム又は前記
ボンディングキャピラリを傾けるものである。
【００１３】また、本発明の請求項４記載の半導体装置
のワイヤボンディング装置は、電気信号を外部へ導出す
るためのリードを有するステムと、このステム上に絶縁
部材を介して実装された半導体素子と、この半導体素子
と前記リードとを電気的に接続するワイヤとからなる半
導体回路部品のワイヤボンディング装置であって、前記
ワイヤをボンディングする際、前記リードの先端面の傾
きを画像認識により検出する傾き検出手段と、この傾き
検出手段の検出結果に基づいて前記リードの先端面とボ
ンディングキャピラリのワイヤボンド面とが平行となる
ように調整を行う調整手段とを備えたものである。
【００１４】また、本発明の請求項５記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング装置は、請求項４記載のもの
において、前記傾き検出手段は、前記リードの先端面に
レーザ光等を照射し、その反射光の位置を検出すること
により前記リードの先端面の傾きを検出するものであ
る。
【００１５】また、本発明の請求項６記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング装置は、電気信号を外部へ導
出するためのリードを有するステムと、このステム上に
絶縁部材を介して実装された半導体素子と、この半導体
素子と前記リードとを電気的に接続するワイヤとからな
る半導体回路部品のワイヤボンディング装置であって、
前記ボンディングキャピラリのワイヤボンド先端部分が
弾性部材によって傾動可能に設けられ、前記ワイヤをボ
ンディングする際、前記ボンディングキャピラリのワイ
ヤボンド先端面を前記リードの先端面に押し付けること
により、前記弾性部材の弾性変形によって、前記リード
の先端面に対し、前記ボンディングキャピラリのワイヤ
ボンド面が平行となるように調整されるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施形態であるワイヤ
ボンディング装置の要部構成を含む回路ブロック図であ
る。
【００１８】半導体回路部品の構造は、図９に示したも
のと同様であって、電気信号を外部へ導出するためのリ
ード２，２・・・を有するステム４及びステム基台５
と、ステム４上に絶縁部材（図示省略）を介して実装
（ダイボンド）された半導体素子６と、この半導体素子
６と各リード２，２・・・とをそれぞれ電気的に接続す
るワイヤ１，１・・・とからなっている。
【００１９】このような構造の半導体回路部品におい
て、半導体素子６の電極とリード２とにワイヤ１をボン
ディングするためのキャピラリ３は、キャピラリ３を支
持する支持軸１１に対し、回動機構部１３を介して取り
付けられており、この回動機構部１３は、角度調整部１
４によって回動制御されるようになっている。つまり、
キャピラリ３は、回動機構部１３を介することにより、
支持軸１１の軸心Ｌ１を通る点Ｏを中心として、任意の
方向に任意の角度傾斜可能な構造となっている。
【００２０】また、ステム基台５のリード２の近傍に
は、リード２の先端面２ａの傾きを検出するための傾き
検出部１５が設けられており、この傾き検出部１５の傾
きデータが角度調整部１４に入力されるようになってい
る。角度調整部１４は、この傾きデータに基づいて回動
機構部１３を回動制御し、キャピラリ３の先端面（ワイ
ヤボンド面）３ａとリード２の先端面２ａとが平行とな
るように、キャピラリ３を傾斜させるようになってい
る。
【００２１】図２は、傾き検出部１５の一実施形態を示
している。ただし、図２中のステム基台５やリード２は
平面図である。この傾き検出部１５は、リード２の先端
面２ａの近傍であって、先端面２ａを通る水平面内の任
意の２方向（本例では、直交する２方向）Ａ，Ｂにそれ
ぞれ撮像素子１５ａ，１５ａを配置し、この撮像素子１
５ａ，１５ａからの画像データを画像認識部１５ｂにお
いて認識し、その認識した画像データに基づいて傾き算
出部１５ｃにより先端面２ａの傾きを算出し、その算出
結果を傾きデータとして角度調整部１４に出力するよう
になっている。このような画像認識自体は従来から行わ
れているものであるので、ここでは詳細な説明を省略す
る。なお、図２では、撮像素子１５ａを２台配置してい
るが、撮像素子１５ａを１台のみとし、この１台の撮像
素子１５ａをＡ方向及びＢ方向の２方向に移動させて画
像認識を行うようにしてもよい。このようにすると、撮
像素子１５ａが１台省略できるので、その分コストを低
減することができる。
【００２２】図３は、傾き検出部１５の他の実施形態を
示している。ただし、図２中のステム基台５やリード２
は側面図である。この傾き検出部１５は、照射角度が固
定されているレーザ光等を照射する発光部１５ｆと、こ
の発光部１５ｆから照射され、リード２の先端面２ａで
反射された光を受光する受光部１５ｇとを備えており、
受光部１５ｇは、リード２の軸心Ｌ２を通る先端面２ａ
上の点Ｐを中心として、湾曲面（球面）を描くように回
動可能な構造となっている。この受光部１５ｇにより受
光された光信号は移動制御部１５ｈに導かれており、移
動制御部１５ｈは、この光信号を受信するまで、受光部
１５ｇを湾曲面上の任意の方向に移動するようになって
いる。また、傾き算出部１５ｉは、光信号を受信したと
きの発光部１５ｆの位置（この位置は固定となってい
る）と受光部１５ｇの位置とのデータを移動制御部１５
ｈから受信し、その位置データに基づいてリード２の先
端面２ａの傾きを算出し、その算出結果を傾きデータと
して角度調整部１４に出力するようになっている。
【００２３】次に、上記構成の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方法について、図４
及び図５を参照して説明する。
【００２４】キャピラリ３によって保持されているワイ
ヤ１の先端にボール１ａを形成し、そのボール１ａを半
導体素子６の電極にボンディングする（図４参照）。こ
のとき、キャピラリ３は垂直状態に維持されている。
【００２５】この後、半導体素子６の電極にボンディン
グを行ったワイヤ１をキャピラリ３によりリード２の先
端面２ａまで引き出して押し付けるのであるが、このと
き、傾き検出部１５は、図２に示す装置又は図３に示す
装置を用いてリード２の先端部２ａの傾きを検出し、そ
の傾きデータを角度調整部１４に出力する。角度調整部
１４は、この傾きデータに基づいて回動機構部１３を回
動制御し、キャピラリ３の先端面（ワイヤボンド面）３
ａとリード２の先端面２ａとが平行となるように、キャ
ピラリ３を傾斜させる（図５参照）。この後、キャピラ
リ３を押し付けてワイヤ１をリード２の先端面２ａに押
し付け、超音波振動を印加してリード２とワイヤ１とを
接着させて、ワイヤ１をボンディングする。
【００２６】図６は、本発明の他の実施形態であるワイ
ヤボンディング装置の要部構成を含む回路ブロック図で
あり、半導体回路部品の構造は、図１に示したもの同様
である。
【００２７】このような構造の半導体回路部品におい
て、リード２を有するステム基台５は、支持枠体２１に
よって支持されており、この支持枠体２１は、キャピラ
リ３の中心線Ｌ３を通る点Ｑを中心として、任意の方向
に任意の角度傾斜可能、及び点Ｑを含む水平面内におい
て任意の方向に任意の距離移動可能な構造となってい
る。
【００２８】また、ステム基台５のリード２の近傍に
は、リード２の先端面２ａの傾きを検出するための傾き
検出部１５が設けられており、この傾き検出部１５の傾
きデータが角度調整部２４に入力されるようになってい
る。角度調整部２４は、この傾きデータに基づいて支持
枠体２１を回動制御及び移動制御し、キャピラリ３の先
端面（ワイヤボンド面）３ａとリード２の先端面２ａと
が平行となるように、支持枠体２１を傾斜させるように
なっている。なお、傾き検出部１５としては、前記した
図２及び図３に示す装置が適用可能である。
【００２９】次に、上記構成の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方法について、図４
及び図７を参照して説明する。
【００３０】キャピラリ３によって保持されているワイ
ヤ１の先端にボール１ａを形成し、そのボール１ａを半
導体素子６の電極にボンディングする（図４参照）。
【００３１】この後、半導体素子６の電極にボンディン
グを行ったワイヤ１をキャピラリ３によりリード２の先
端面２ａまで引き出して押し付けるのであるが、このと
き、傾き検出部１５は、図２に示す装置又は図３に示す
装置を用いてリード２の先端部２ａの傾きを検出し、そ
の傾きデータを角度調整部２４に出力する。角度調整部
２４は、この傾きデータに基づいて支持枠体２１を回動
制御及び移動制御し、キャピラリ３の先端面（ワイヤボ
ンド面）３ａとリード２の先端面２ａとが平行となるよ
うに、支持枠体２１を傾斜させる（図７参照）。この
後、キャピラリ３を押し付けてワイヤ１をリード２の先
端面２ａに押し付け、超音波振動を印加してリード２と
ワイヤ１とを接着させて、ワイヤ１をボンディングす
る。
【００３２】図８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の他の実施
形態であるワイヤボンディング装置の要部構造を示して
おり、請求項６に対応している。
【００３３】この実施形態では、角度調整部１４，２４
や傾き検出部１５といった回路ブロックを用いることな
く、より簡単な構成でリード２の先端面２ａとキャピラ
リ３の先端面（ワイヤボンド面）３ａとが平行となるよ
うにしたものである。
【００３４】すなわち、キャピラリ本体３１の下端部３
２とキャピラリ先端部３３の根元部分３４とを、複数本
（好ましくは３本以上）のバネ材３５，３５・・・によ
って連結した構造〔同図（ａ）〕、又は環状に形成され
たゴム部材３６を介挿して接合した構造〔同図（ｄ）〕
としている。
【００３５】このような構造にすると、ワイヤ１をリー
ド２の先端面２ａにボンディングする際、キャピラリ３
の先端面３ａをリード２の先端面２ａに押し付けること
により、各バネ材３５，３５・・・又は環状のゴム部材
３６の変形によって、リード２の先端面２ａに対し、キ
ャピラリ３の先端面３ａが平行となるように傾斜する
〔同図（ｂ），（ｃ）及び同図（ｅ），（ｆ）参照〕。
【００３６】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の半導体回路部品
のワイヤボンディング方法は、ワイヤをボンディングす
る際、リードの先端面に対し、ボンディングキャピラリ
のワイヤボンド面が平行となるように調整を行うもので
あり、請求項２記載の半導体回路部品のワイヤボンディ
ング方法は、ステム又はボンディングキャピラリのいず
れか一方を傾けることにより、リードの先端面に対し、
ボンディングキャピラリのワイヤボンド面が平行となる
ように調整を行うものである。これにより、リード自体
の取り付けが傾いているためにその先端面が傾いている
場合や、リードの先端面（カット面）が傾いている場合
であっても、ワイヤボンディングを確実に行うことがで
きる。また、製品歩留りも向上するものである。
【００３７】また、本発明の請求項３記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング方法は、リードの先端面の傾
きを画像認識によって検出し、その検出結果に基づいて
ステム又はボンディングキャピラリを傾けるものであ
る。これにより、リードの先端面の傾きが確実に検出で
きるので、ワイヤボンディングを確実に行うことができ
る。
【００３８】また、本発明の請求項４記載の半導体装置
のワイヤボンディング装置は、ワイヤをボンディングす
る際、リードの先端面の傾きを画像認識により検出する
傾き検出手段と、この傾き検出手段の検出結果に基づい
てリードの先端面とボンディングキャピラリのワイヤボ
ンド面とが平行となるように調整を行う調整手段とを備
えたものである。これにより、リードの先端面の傾きが
確実に検出でき、かつリードの先端面とボンディングキ
ャピラリのワイヤボンド面とを平行となるように調整で
きるので、リード自体の取り付けが傾いているためにそ
の先端面が傾いている場合や、リードの先端面（カット
面）が傾いている場合であっても、ワイヤボンディング
を確実に行うことができる。また、製品歩留りも向上す
るものである。
【００３９】また、本発明の請求項５記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング装置は、傾き検出手段を、リ
ードの先端面にレーザ光等を照射し、その反射光の位置
を検出することによりリードの先端面の傾きを検出する
ように構成したので、画像を認識するといった複雑な処
理が不要となる。
【００４０】また、本発明の請求項６記載の半導体回路
部品のワイヤボンディング装置は、ボンディングキャピ
ラリのワイヤボンド先端部分が弾性部材によって傾動可
能に設けられ、ワイヤをボンディングする際、ボンディ
ングキャピラリのワイヤボンド先端面をリードの先端面
に押し付けることにより、弾性部材の弾性変形によっ
て、リードの先端面に対し、ボンディングキャピラリの
ワイヤボンド面が平行となるように調整されるものであ
る。すなわち、角度調整部や傾き検出部といった回路ブ
ロックを用いることなく、極めて簡単な構成で、リード
の先端面とボンディングキャピラリの先端面（ワイヤボ
ンド面）とを平行となるように調整できるので、リード
自体の取り付けが傾いているためにその先端面が傾いて
いる場合や、リードの先端面（カット面）が傾いている
場合であっても、ワイヤボンディングを確実に行うこと
ができる。また、製品歩留りも向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるワイヤボンディング
装置の要部構成を含む回路ブロック図である。
【図２】傾き検出部の一実施形態を示す回路ブロック図
である。
【図３】傾き検出部の他の実施形態を示す回路ブロック
図である。
【図４】図１に示す実施形態の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方法を説明するため
の図である。
【図５】図１に示す実施形態の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方法を説明するため
の図である。
【図６】本発明の他の実施形態であるワイヤボンディン
グ装置の要部構成を含む回路ブロック図である。
【図７】図６に示す実施形態の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方法を説明するため
の図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の他の実施形態であ
るワイヤボンディング装置の要部構造を示す断面図であ
る。
【図９】従来のワイヤボンディング方法を説明するため
の図である。
【図１０】従来のワイヤボンディング方法を説明するた
めの図である。
【図１１】従来のワイヤボンディング方法を説明するた
めの図である。
【図１２】従来のワイヤボンディング方法を説明するた
めの図である。
【符号の説明】
１ ワイヤ ２ リード ２ａ 先端面 ３ キャピラリ（ボンディングキャピラリ） ３ａ 先端面（ワイヤボンド面） ４ ステム ５ ステム基台 ６ 半導体素子 １１ 支持軸 １３ 回動機構部 １４，２４ 角度調整部（調整手段） １５ 傾き検出部（傾き検出手段） ２１ 支持枠体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気信号を外部へ導出するためのリード
    を有するステムと、このステム上に絶縁部材を介して実
    装された半導体素子と、この半導体素子と前記リードと
    を電気的に接続するワイヤとからなる半導体回路部品の
    ワイヤボンディング方法であって、前記ワイヤをボンデ
    ィングする際、前記リードの先端面に対し、ボンディン
    グキャピラリのワイヤボンド面が平行となるように調整
    を行うことを特徴とする半導体回路部品のワイヤボンデ
    ィング方法。
  2. 【請求項２】 前記ステム又は前記ボンディングキャピ
    ラリのいずれか一方を傾けることにより、前記リードの
    先端面に対し、ボンディングキャピラリのワイヤボンド
    面が平行となるように調整を行うものである請求項１記
    載の半導体回路部品のワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 前記リードの先端面の傾きを画像認識に
    よって検出し、その検出結果に基づいて前記ステム又は
    前記ボンディングキャピラリを傾けるものである請求項
    ２記載の半導体回路部品のワイヤボンディング方法。
  4. 【請求項４】 電気信号を外部へ導出するためのリード
    を有するステムと、このステム上に絶縁部材を介して実
    装された半導体素子と、この半導体素子と前記リードと
    を電気的に接続するワイヤとからなる半導体回路部品の
    ワイヤボンディング装置であって、前記ワイヤをボンデ
    ィングする際、前記リードの先端面の傾きを画像認識に
    より検出する傾き検出手段と、この傾き検出手段の検出
    結果に基づいて前記リードの先端面とボンディングキャ
    ピラリのワイヤボンド面とが平行となるように調整を行
    う調整手段とを備えたことを特徴とする半導体回路部品
    のワイヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 前記傾き検出手段は、前記リードの先端
    面にレーザ光等を照射し、その反射光の位置を検出する
    ことにより前記リードの先端面の傾きを検出するもので
    ある請求項４記載の半導体回路部品のワイヤボンディン
    グ装置。
  6. 【請求項６】 電気信号を外部へ導出するためのリード
    を有するステムと、このステム上に絶縁部材を介して実
    装された半導体素子と、この半導体素子と前記リードと
    を電気的に接続するワイヤとからなる半導体回路部品の
    ワイヤボンディング装置であって、前記ボンディングキ
    ャピラリのワイヤボンド先端部分が弾性部材によって傾
    動可能に設けられ、前記ワイヤをボンディングする際、
    前記ボンディングキャピラリのワイヤボンド先端面を前
    記リードの先端面に押し付けることにより、前記弾性部
    材の弾性変形によって、前記リードの先端面に対し、前
    記ボンディングキャピラリのワイヤボンド面が平行とな
    るように調整されることを特徴とする半導体装置のワイ
    ヤボンディング装置。
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