JPH011244A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、細線への張力付加技術に関し、特にＩＣのワ
イヤボンディングに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

従来の技術としては、特開昭５０−１０５５９号公報に
記賊されている。その概要は、ワイヤボンディング時に
ワイヤに張力を与えるのに、スプールとキャピラリとの
間にワイヤ吹き押し装置を設けて、ワイヤにエアー又は
ガスを吹き付はワイヤに張力を持たせると共に、ワイヤ
がエアー又はガスの吹き出している道からずれないよう
に二本の平行した針金であるワイヤガイドを設けている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、上述した構成と同様なワイヤボンディング
族を用いて、ＩＣのワイヤボンディングを行なったとこ
ろ、以下に示すような問題があることを見い出した。

すなわち、ワイヤに張力を与えるのに、ワイヤに対して
エアー又はガスを吹き付けるため、ワイヤが湾曲し、こ
の際、ワイヤにねじれ、引張りなどのストレスが加わり
ワイヤボンディング後、このストレスによってワイヤル
ープが変形し、隣接するワイヤとショートしたり、ワイ
ヤに亀裂などを生じるという問題である。これは、ワイ
ヤボンディングの信頼性低下につながる。

また、エアーは吹き出し口から出ると、吹き出し方向に
向って広い範囲に吹き出す為、規定された範囲に向って
吹き出すものに比べ、エアーの使用量が多いという問題
である。

本発明の目的は、ワイヤにストレスを与えることを低減
してワイヤに張力を与えるものである。

本発明のその他の目的は、ワイヤボンディングの信頼性
を同上（ワイヤのストレスによるワイヤループ変形など
の低減）させることにある。

本発明のその他の目的は、エアーの使用量を低減してワ
イヤに張力を与えるものである。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述およびふ付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

°　本願において開示される発明のうち代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、ワイヤが通る程度の貫通孔を有する円筒状物
に円筒状物の貫通孔に対して、貫通孔の外側（ワイヤの
張力方向）にエアーを吹き付けるノズルを取付けたもの
を、ワイヤを巻いたスプールとワイヤボンディングの為
のキャピラリとの間に設ける。そして、前記貫通孔にワ
イヤを通してノズルからエアーを吹き付けることにより
、ワイヤの張力をかげるべく方向にワイヤをエアーで導
くものである。

〔作用〕

上述した手段によれば、ワイヤはワイヤが通る程度の円
筒状物の貫通孔内で張力な与えられることになるため、
ワイヤは大きく湾曲することが低減され、ワイヤのスト
レスを低減できφものである。

また、ワイヤのストレスを低減できる為、ワイヤループ
変形などによるワイヤショート低減など、ワイヤボンデ
ィングの信頼性向上を図ることができるものである。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置の、エアテンション機構を示す概略断面図である。

第２図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置の、ボンディングヘッド部、及びボンディングステ
ーションを示す概略側面図である。

第３図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置のエアテンション機構において、ワイヤ挿通方向に
エアテンションをかける際のエアテンション機構を示す
概略断面図である。

第１図において１はエアテンション機構を示す。

２はワイヤガイド体であり、後述するワイヤの径よりも
大きい内径を有する円筒状物である。３はノズルであり
、円筒状物で前記ワイヤガイド体２に直交するようにし
て組込まれ、ノズル３は七の円周方に回転自在になって
いる。４は凸部であり、前記ノズル３のワイヤガイド体
２に組込まれた側の端面の円周部の約半分が、ワイヤガ
イド体２の内径よりも内側に入り込む様に突出しており
、エアの流れを変える為のものである。５はワイヤを示
し、前記ワイヤガイド体２０円筒内に挿通される。６は
エア流れ方向であり、前記凸部４がワイヤガイド体２の
内側に張り出している為、エアの流れとしては大部分が
凸部４を境にして上方に流れることになる（下方へは凸
部４が抵抗となり流れにくい為）。

第２図において、７は本発明の一実施例であるワイヤボ
ンディング装置を示す（図示は、ボンディングヘッド部
及びボンディングステーション）。

８はスプールであり、ワイヤ５が巻かれたボビン（図示
せず）を収納し、順次ワイヤ５を解き出すようになって
いる。９は第１のアームであり、前記スプール８を支持
する為のものである。１０は第２のアームであり、前記
エアテンション機構１を支持するもので、後述する上下
動ブロックに支持されている。１１はクランパであり、
ワイヤ５をクランプする為のものでワイヤ５を切断する
際に使用される。このクランパ１１も上下動ブロックに
支持される。１２はボンディングアームであり、一端に
後述するキャピラリが取付され、他端は上下動ブロック
に支持されている。１３はキャピラリであり、円筒状物
でワイヤ５をボンディングする際にワイヤ５を支持、ガ
イド、及び圧着する為のもので、図示しない超音波振動
源によって超音波振動可能になっている。１４は放電ト
ーチであり、前記キャピラリの先端から突出するワイヤ
５の先端に、ボール（ワイヤを熔融した球状のもの）を
形成する為のもので、ボール形成時にキャピラリ直下ま
で移動できるようになっている。

１５は上下動ブロックであり、前記エアテンション機構
１．クランパ！１．キャピラリ１３．放電トーチ１４を
上下動可能に支持している。この上下動ブロック１５は
図示しないＸ−Ｙテーブルに載置され、最終的には前記
エアテンション機構１゜クランパ１１．キャピラリ１３
．放電トーチ１４をＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能にしてい
るものである。１６はボンディングステージであり、前
記キャピラリ１３の下方に配置され、ボンディング体と
してのリードフレーム１７にベレット１８を固着したも
のを位置決めしながら搬送する機能を有する。

ところで、前記上下動ブロック１５は、図示しないカム
機構を駆して上下動するものであり、エアテンシコン機
構１は第２のアーム１０内を通るエア管（図示せず）か
ら供給されるエアを吹き出して、ワイヤにテンションを
与えるものである。

また、クランパ１１はソレノイド等によって開放され、
放電トーチ１４もまたカム機構によって、キャピラリ１
３直下に移動されるものである。

第３図において、１９はエア流れ方向であり、第１図に
おけるノズル３を円周方向に回転させて凸部４が上に位
置するようになっているため、大部分のエアは下の方向
に流れろことになる。

以下上述した構成の本発明の一実施例について説明する
。

先ず、エアテンション機構としては、第１図に示すよう
にノズル３からエアを送り込むと、凸部４によってワイ
ヤガイド体２の内径が狭くなっていることにより、エア
が下へ流れようとする際の抵抗が増す為、はとんどのエ
アは上へ流れる。この際エアはワイヤガイド体２の筒内
に沿って上方に流れる。筒内にワイヤ５が挿通されてい
れば、上に流れるエアの摩擦によってワイヤ５は上方に
引張をかけられることになりこれがテンションとなる。

それゆえ、ワイヤには上方に向う力（ワイヤの長手方向
に溢った方向に向う力）が加えられるだけで、長手方向
と異なる方向へワイヤが流れることを低減でき、ワイヤ
にストレスが加わることを低減できる。

また、エアはワイヤ５の径よりも若干大ぎいワイヤガイ
ド体２の筒内に沿って流れる為、ノズル３から直接吹き
出すものに比べ、エア流量を低減できるものである。

次いで、ワイヤボンディング装置７０作用にっいて説明
する。

先ずワイヤ５は、スプール８から取り出され、エアテン
ション機構１のワイヤガイドの筒内を通り、クランパ１
１を通ってキャピラリ１３に所定長さ挿通される。その
後、キャピラリ１３先端から突出するワイヤ５に放電ト
ーチ１４の動作によってボール（図示せず）が形成され
る。この状態でノズル３からエアが供給されると、第１
図に示すようにエアが上に流れる為、ワイヤ５は上に引
張られワイヤ５先端に形成されたボールは、キャピラリ
１３の先端に接触して上罠引張られようとすることを止
められ、ワイヤ５は一定したテンションがかけられた状
態で保たれる。

一方、ボンディング体としてのリードフレーム１７及び
ベレット１８は、キャピラリ１３下方まで搬送され、位
置決めされる。

その後、先ず第１ボンディング点としてのベレット１８
の電極に向って、キャピラリ１３が移動（上下ブロック
１５等の動作を含めて）し、ワイヤ５先端のボールは第
１ボンディング点に押し付けられ、この状態で超音波振
動が印加されボールがボンディングされる。次に、キャ
ピラリ１３は上昇した後、第２ボンディング点としての
リードフレーム１７のリードに移動する。この間はワイ
ヤ５にはエアテンション機構１によって、ワイヤ５長手
方向に沿ったテンションが加え続けられ、ワイヤ５は所
定のループを保って移動される。キャピラリ１３が第２
ボンディング点に押し付けられ、超音波振動が加えられ
て第１ボンディング点（ペレット側）と第２ボンディン
グ点（リード側）に、ワイヤループが形成される。次い
で、クランパＩＩＫよってワイヤ５がクランプされ、間
もなく上下動ブロック５が上昇して、クランパ１１など
が上昇することになり、ワイヤが切断される。

その後、同様にキャピラリ１３先端から突出するワイヤ
５にボールを形成し、クランパ１１を解除し前記と同様
に、第３ボンディング点（ペレット側）と第４ボンディ
ング点（リード側）がワイヤボンドされる。

このように、ワイヤ５はワイヤの長手方向に沿つてテン
ションを与えられる為、長手方向と異なる方向に変形さ
れてテンションを与えられるものに比べ、ワイヤが受け
るストレスを低減でき、ワイヤボンディング後、前記ス
トレスによってワイヤループが変形したりすることを低
減できるものである。

また、テンションを与える為のエアは、ワイヤ径よりも
若干大きい径を有する穴から、ワイヤ長手方向に沿って
流れる為ノズルから多方向に吹き出すものに比べ、エア
の使用量を低減できるものである。

ところで、エアテンション機構にワイヤを通す際には第
３図に示されるように、ノズル３をその円周方向に回転
させて、凸部４が上に位置するようにすれば、前記とは
逆に、大部分のエアは下に流れることになり（１９の矢
印方向に流れる）、ワイヤを通し易くできる。

また、本実施例ではノズル３に凸部を設けたが、予めワ
イヤガイド体の内径を変えておき、エアを導くこともで
き種々の構造が考えられる。

さらに、ワイヤガイド体の形状も四角柱状にすることも
できるなど、種々の形状のものが考えられる。

（１）　　ワイヤが通る程度の貫通孔を有する円筒状物
内にワイヤを導き、円筒内からワイヤ長手方向にエアを
吹キ出してテンションをかけることにより、ワイヤに対
し長手方向と異なる方向に変形させて、ワイヤにテンシ
ョンをかけるものに比べ、ワイヤへのストレスを低減で
きるという効果が得られる。

（２）ワイヤへのストレスを低減して、ワイヤにテンシ
ョンをかけながらワイヤボンディングできる為、ワイヤ
ボンディング後ワイヤに加わったストレスによって、ワ
イヤショートなどが発生することを低減できるという効
果が得られる。

（３）　　ワイヤが通る程度の貫通孔を有する円筒状物
内にワイヤを導き、その円筒内からワイヤ長手方向にエ
アを吹き出してテンションをかけることにより、ノズル
口から多方向にエアを吹き出してワイヤを変形させ、テ
ンションをかけるものに比ベエアの使用量を低減して、
ワイヤにテンションなかけられるという効果が得られる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である、半導体装置の製造
におけるワイヤボンディング技術に適用した場合につい
て説明したが、それに限定されるものではなく織物技術
など細線を扱う技術に適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

すなわち、ワイヤの長手方向に回ってエアを吹き付けて
、ワイヤにテンションをかけることにより、ワイヤの長
手方向と異なる方向にエアを吹きつけてテンションをか
けるものに比べ、ワイヤにストレスがかかることを低減
して、ワイヤにテンションをかげることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置のエアテンション機構を示す概略断面図、 第２図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置のボンディングヘッド部、及びボンディングステー
ションを示す概略側面図、第３図は、本発明の一実施例
であるワイヤボンディング装置のエアテンション機構に
おいて、ワイヤ挿通方向にエアテンションをかける際の
エアテンション機構を示す概略断面図である。 １・・エアテンション機ｍ、２・・・ワイヤガイド体、
３・・・ノズル、４・・・凸部、５・・・ワイヤ、６．
１９・・・エア流れ方向、７・・・ワイヤボンディング
装置、８・・・スプール、９・・・第１のアーム、１０
・・・第２のアーム、１１・・・クランパ、１２・・・
ボンディングアーム、１３・・・キャピラリ、１４・・
・放電トーチ、１５・・・上下動ブロック、１６・・・
ボンディングステージ、１７・・・リードフレーム、１
８．＝ぺ、ト。 代理人　升埋士　　小　川　勝　男　（７゛、〜） 第　　１　　図 ハ ／−エアデ呵シお利（隋 ２−ワイ′−？か゛イド′イ閥ζ ３−ノズ゛ル Ｃ−エア訛れ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属細線としてのワイヤを巻きつけてあるスプール
   と、ワイヤをボンディングするためのキャピラリを備え
   てなるワイヤボンディング装置であって、前記スプール
   とキャピラリの間に、ワイヤを貫通させる貫通孔と、貫
   通孔に気体を導入するための、ノズル口を有するテンシ
   ョン機構が設けられていることを特徴とするワイヤボン
   ディング装置。 ２、貫通孔としては、ワイヤを貫通させる方向とは異な
   った方向の断面積が、可変になっていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンディング装
   置。 ３、ワイヤを貫通させる方向とは異なった方向としては
   、ワイヤを貫通させる方向に直交する方向であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のワイヤボンディ
   ング装置。