JPH01256135A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents
ワイヤボンディング装置Info
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- JPH01256135A JPH01256135A JP63084391A JP8439188A JPH01256135A JP H01256135 A JPH01256135 A JP H01256135A JP 63084391 A JP63084391 A JP 63084391A JP 8439188 A JP8439188 A JP 8439188A JP H01256135 A JPH01256135 A JP H01256135A
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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。
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、ワイヤボンディング技術、特に、ボンダビリ
ティ−の改善技術に関し、例えば、半導体装置の製造工
程において、ペレットとリードとを電気的に接続するの
に利用して有効な技術に関する。
ティ−の改善技術に関し、例えば、半導体装置の製造工
程において、ペレットとリードとを電気的に接続するの
に利用して有効な技術に関する。
（従来の技術）
半導体装置の製造工程において、ベレットとリードを電
気的に接続するワイヤボンディング装置として、寞開昭
５８−１６９９１８号公報に示されているように、ワイ
ヤの先端に放電アークを利用してボールを溶融形成し、
このボールを被ボンデイング体に熱圧着してワイヤの接
続を行うようにしたワイヤボンディング装置であって、
前記ワイヤの先端と、このワイヤ先端に対向するように
配置される放電用の電極との間の雰囲気を還元性ガス雰
囲気に保持することができるように構成されているもの
がある。
気的に接続するワイヤボンディング装置として、寞開昭
５８−１６９９１８号公報に示されているように、ワイ
ヤの先端に放電アークを利用してボールを溶融形成し、
このボールを被ボンデイング体に熱圧着してワイヤの接
続を行うようにしたワイヤボンディング装置であって、
前記ワイヤの先端と、このワイヤ先端に対向するように
配置される放電用の電極との間の雰囲気を還元性ガス雰
囲気に保持することができるように構成されているもの
がある。
しかし、このようなワイヤボンディング装置においては
、銅系材料からなるワイヤ（以下、銅ワイヤという、）
が使用される場合、ボール形成時に溶けた銅の微粒子が
飛散して放電電極の表面に付着堆積するため、５０００
回程度０放電回数の後、放電電極の表面全体が銅被膜で
被覆されることにより、放電エネルギが減少してボール
径が基準寸法よりも小さくなり、その結果、ボンダビリ
ティ−が低下し、また、その低下を回避するために放電
電極を研磨する必要が生して作業性が低下するという問
題点があることが、本発明者によって明らかにされた。
、銅系材料からなるワイヤ（以下、銅ワイヤという、）
が使用される場合、ボール形成時に溶けた銅の微粒子が
飛散して放電電極の表面に付着堆積するため、５０００
回程度０放電回数の後、放電電極の表面全体が銅被膜で
被覆されることにより、放電エネルギが減少してボール
径が基準寸法よりも小さくなり、その結果、ボンダビリ
ティ−が低下し、また、その低下を回避するために放電
電極を研磨する必要が生して作業性が低下するという問
題点があることが、本発明者によって明らかにされた。
本発明の目的は、放電電極の飛散微粒子の付着堆積によ
るボンダビリティ−の低下を防止することができるワイ
ヤボンディング技ｊネｊを提供することにある。
るボンダビリティ−の低下を防止することができるワイ
ヤボンディング技ｊネｊを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
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
を説明すれば、次の通りである。
を説明すれば、次の通りである。
すなわち、ワイヤの先端にボールを溶融形成するための
放電電極を強制的に冷却する放電電極冷却手段を設ける
ことにより、放電７４．極のアーク放電を維持するよう
にしたものである。
放電電極を強制的に冷却する放電電極冷却手段を設ける
ことにより、放電７４．極のアーク放電を維持するよう
にしたものである。
ワイヤボンディング作業中の放電時において、ワイヤに
ボールが溶融形成されるとともに、溶融したワイヤから
放電のｉＩｉ撃等によって、ワイヤの素材が微粒子とな
って飛敗し、放電電極の表面に付着し堆積して行く。
ボールが溶融形成されるとともに、溶融したワイヤから
放電のｉＩｉ撃等によって、ワイヤの素材が微粒子とな
って飛敗し、放電電極の表面に付着し堆積して行く。
ここで、放電時に放電電極の表面は約３０００℃の高温
度になるが、前記した手段によれば、放ＮＮ極を強制冷
却する手段が設備されているため、通電を遮断されると
同時に、放電電極は約２０°Ｃまで瞬間的に急冷却され
る。このため、放電電極の表面は約３０００°Ｃ〜約２
０°Ｃに短時間の間隔をもって、熱サイクルないしは熱
衝撃を受けることになる。そして、放電電極を構成して
いる材ｔ４と、放電電極の表面に付着堆積した被膜を構
成している材料（ワイヤの材料）とに熱膨張係数の差が
あるため、当該被膜にひび割れや、剥離等が発生するこ
とになる。
度になるが、前記した手段によれば、放ＮＮ極を強制冷
却する手段が設備されているため、通電を遮断されると
同時に、放電電極は約２０°Ｃまで瞬間的に急冷却され
る。このため、放電電極の表面は約３０００°Ｃ〜約２
０°Ｃに短時間の間隔をもって、熱サイクルないしは熱
衝撃を受けることになる。そして、放電電極を構成して
いる材ｔ４と、放電電極の表面に付着堆積した被膜を構
成している材料（ワイヤの材料）とに熱膨張係数の差が
あるため、当該被膜にひび割れや、剥離等が発生するこ
とになる。
このようにして、放電電極の表面にワイヤからの異物が
付着堆積したとしても、前記熱サイクルや熱衝撃により
、当該異物の被膜にひび割れや、剥離等が発生すること
により、放電電極の表面が常に露出されるため、放電電
極とワイヤとの間において、適当な放電状態が確保され
る。その結果、所定以上の放電エネルギが確保されるた
め、適正なボールが形成され、良好なボンダビリティ−
が確保されることになる。
付着堆積したとしても、前記熱サイクルや熱衝撃により
、当該異物の被膜にひび割れや、剥離等が発生すること
により、放電電極の表面が常に露出されるため、放電電
極とワイヤとの間において、適当な放電状態が確保され
る。その結果、所定以上の放電エネルギが確保されるた
め、適正なボールが形成され、良好なボンダビリティ−
が確保されることになる。
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
置を示す正面図、第２図はその作用を説明するための拡
大部分斜視図である。
置を示す正面図、第２図はその作用を説明するための拡
大部分斜視図である。
本実施例において、本発明に係るワイヤボンディング装
置は被ボンデイング物としての半導体装１１ｆｌにおけ
るペレット２の電極パッド２ａと、リードフレーム３の
各リード４との間に銅ワイヤ５をそれぞれ橋牟各させる
ことにより、ペレット２と各リードとを電気的に接続す
るように構成されている。
置は被ボンデイング物としての半導体装１１ｆｌにおけ
るペレット２の電極パッド２ａと、リードフレーム３の
各リード４との間に銅ワイヤ５をそれぞれ橋牟各させる
ことにより、ペレット２と各リードとを電気的に接続す
るように構成されている。
このワイヤボンディング装置はフィーダ６を備えており
、フィーダ６はリードフレーム３を長手方向について摺
動自在に保持して、リードフレーム３のピッチをもって
歩進送りし得るように構成されている。フィーダ６には
ヒートブロック７がリードフレーム３を加熱し得るよう
に設備されている。フィーダ６のボンディングステージ
の外部にはＸＹ子テーブルがＸＹ力方向移動し得るよう
に設備されており、ＸＹ子テーブル上にはボンディング
ヘッド９が搭載されている。ボンディングヘッド９には
ボンディングアーム１０が基端を回転自在に軸支されて
支持されており、このアーム１０の先端にはキャピラリ
ー１１が固設されている。ボンディングアームＩＯはカ
ム機構（図示せず）により駆動されるように構成されて
おり、この駆動によってキャピラリー１１は上下動され
るようになっている。また、ボンディングヘッド９には
超音波発振袋Ｗ（図示せず）がボンディングアームＩＯ
を通してキャピラリー１１を超音波振動させるように設
備されている。
、フィーダ６はリードフレーム３を長手方向について摺
動自在に保持して、リードフレーム３のピッチをもって
歩進送りし得るように構成されている。フィーダ６には
ヒートブロック７がリードフレーム３を加熱し得るよう
に設備されている。フィーダ６のボンディングステージ
の外部にはＸＹ子テーブルがＸＹ力方向移動し得るよう
に設備されており、ＸＹ子テーブル上にはボンディング
ヘッド９が搭載されている。ボンディングヘッド９には
ボンディングアーム１０が基端を回転自在に軸支されて
支持されており、このアーム１０の先端にはキャピラリ
ー１１が固設されている。ボンディングアームＩＯはカ
ム機構（図示せず）により駆動されるように構成されて
おり、この駆動によってキャピラリー１１は上下動され
るようになっている。また、ボンディングヘッド９には
超音波発振袋Ｗ（図示せず）がボンディングアームＩＯ
を通してキャピラリー１１を超音波振動させるように設
備されている。
ボンディングアームＩＯの上側には一対のクランパアー
ム１２．１３が電磁プランジャ機構等のような適当な手
段（図示せず）により作動されるように設備されており
、両アーム１２．１３の各先端はキャピラリー１１の真
上位置に配されてクランパ１４を構成している。クラン
パ１４にはり−ルく図示せず）から操り出される銅ワイ
ヤ素材（後記する。）がガイド１５を介して挿通されて
おり、銅ワイヤ素材はさらにキャピラリー１１に挿通さ
れている。
ム１２．１３が電磁プランジャ機構等のような適当な手
段（図示せず）により作動されるように設備されており
、両アーム１２．１３の各先端はキャピラリー１１の真
上位置に配されてクランパ１４を構成している。クラン
パ１４にはり−ルく図示せず）から操り出される銅ワイ
ヤ素材（後記する。）がガイド１５を介して挿通されて
おり、銅ワイヤ素材はさらにキャピラリー１１に挿通さ
れている。
キャピラリー１１の近傍には、タングステン系（オ料を
用いて形成された放電電極１６が独立して設備されてお
り、この放電型ｔｉ１６はその上端部が回転自在に軸支
されることにより、その先端部がキャピラリー１１の下
方位置、すなわち、銅ワイヤ素材の先端の真下位置と、
キャピラリー１１の側方位置（退避位置）との間を移動
されるように構成されている。また、この電極１６と前
記クランパ１４との間には電源回路１７が接続されてお
り、放Ｔｉ電極１６と銅ワイヤ素（オの間で放電アーク
が生成されるようになっている。
用いて形成された放電電極１６が独立して設備されてお
り、この放電型ｔｉ１６はその上端部が回転自在に軸支
されることにより、その先端部がキャピラリー１１の下
方位置、すなわち、銅ワイヤ素材の先端の真下位置と、
キャピラリー１１の側方位置（退避位置）との間を移動
されるように構成されている。また、この電極１６と前
記クランパ１４との間には電源回路１７が接続されてお
り、放Ｔｉ電極１６と銅ワイヤ素（オの間で放電アーク
が生成されるようになっている。
ワイヤボンディング装置は第１図に示されているように
、銅ワイヤ素材の先端で生成されるボールの周囲にガス
を供給することにより、ガス雰囲気を形成するためのチ
ューブ１８を複数本備えており、このガス供給手段とし
てのチューブ１日は下端の吹き出し口がキャピラリー１
１の下方位置を向くようにそれぞれ取り付けられている
。チューブ１８には還元作用のあるガスＧｌ、例えば、
アルゴンガスと水素ガスとの混合ガス等を供給するため
のガス供給ａ１９が接続されている。
、銅ワイヤ素材の先端で生成されるボールの周囲にガス
を供給することにより、ガス雰囲気を形成するためのチ
ューブ１８を複数本備えており、このガス供給手段とし
てのチューブ１日は下端の吹き出し口がキャピラリー１
１の下方位置を向くようにそれぞれ取り付けられている
。チューブ１８には還元作用のあるガスＧｌ、例えば、
アルゴンガスと水素ガスとの混合ガス等を供給するため
のガス供給ａ１９が接続されている。
デユープ１８のうち放電電極１６に付設されているチュ
ーブ１８の外周には、冷却媒体流通手段としての冷却水
流通パイプ２１が螺旋形状に巻装されており、このパイ
プ２１には冷却媒体としての冷却水２２を強制的に流通
させるための冷却水供給装置２３が接続されている。こ
のパイプ２１内を流通される冷却水により、放電１ｉＦ
ｉ１６は約２０゛Ｃまで瞬間的に強制冷却されるように
なっている。
ーブ１８の外周には、冷却媒体流通手段としての冷却水
流通パイプ２１が螺旋形状に巻装されており、このパイ
プ２１には冷却媒体としての冷却水２２を強制的に流通
させるための冷却水供給装置２３が接続されている。こ
のパイプ２１内を流通される冷却水により、放電１ｉＦ
ｉ１６は約２０゛Ｃまで瞬間的に強制冷却されるように
なっている。
一方、フィーダ６の底部には、リードフレームの酸化を
防止するための還元性ガス（以下、リードフレーム酸化
防止用ガスという、）Ｇ２を供給する手段としての還元
性ガス供給装置３１が設備されており、この供給袋２３
１は吹出口３２を備えている。吹出口３２はリードフレ
ーム３の周囲にリードフレーム酸化防止用ガスＧ２を緩
やかに吹き出し得るように、フィーダ６の上面に複数個
開設されており、この吹出口３２群にはガス供給路３３
が接続されている。ガス供給路３３はガス供給ユニット
３４に接続されており、ガス供給ユニット３４は還元性
ガス、例えば、窒素および水素から成る混合ガスを、予
め設定された装置をもって供給し得るように構成されて
いる。
防止するための還元性ガス（以下、リードフレーム酸化
防止用ガスという、）Ｇ２を供給する手段としての還元
性ガス供給装置３１が設備されており、この供給袋２３
１は吹出口３２を備えている。吹出口３２はリードフレ
ーム３の周囲にリードフレーム酸化防止用ガスＧ２を緩
やかに吹き出し得るように、フィーダ６の上面に複数個
開設されており、この吹出口３２群にはガス供給路３３
が接続されている。ガス供給路３３はガス供給ユニット
３４に接続されており、ガス供給ユニット３４は還元性
ガス、例えば、窒素および水素から成る混合ガスを、予
め設定された装置をもって供給し得るように構成されて
いる。
そして、フィーダ６上にはカバー３５がフィーダ６を送
られるリードフレーム３を略全体にわたって被覆するよ
うに設備されており、このカバー３５はリードフレーム
３の周囲に供給された酸化防止用ガスＧ２をリードフレ
ーム３の周囲に可及的に停滞させるようになっている。
られるリードフレーム３を略全体にわたって被覆するよ
うに設備されており、このカバー３５はリードフレーム
３の周囲に供給された酸化防止用ガスＧ２をリードフレ
ーム３の周囲に可及的に停滞させるようになっている。
カバー３５には窓孔３６がキャピラリー１１の真下にお
けるボンディングステージとなる位置に配されて、ワイ
ヤボンディングを実施し得る大きさの略正方形形状に開
設されている。この窓孔３６には略正方形枠形状に形成
されたリードフレーム押さえ具３７が昇降自在に嵌合さ
れており、この押さえ具３７はカム機構等のような適当
な駆動装置（図示せず）によりフィーダ６の間欠送り作
動に連携して上下動するように構成されている。すなわ
ち、この押さえ具３７はワイヤボンディングが実施され
る時にリードフレーム３を上から押さえることにより、
リードフレームの遊動を防止するように構成されている
。
けるボンディングステージとなる位置に配されて、ワイ
ヤボンディングを実施し得る大きさの略正方形形状に開
設されている。この窓孔３６には略正方形枠形状に形成
されたリードフレーム押さえ具３７が昇降自在に嵌合さ
れており、この押さえ具３７はカム機構等のような適当
な駆動装置（図示せず）によりフィーダ６の間欠送り作
動に連携して上下動するように構成されている。すなわ
ち、この押さえ具３７はワイヤボンディングが実施され
る時にリードフレーム３を上から押さえることにより、
リードフレームの遊動を防止するように構成されている
。
次に前記構成にかかる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説明する。
イヤボンディング方法を説明する。
ここで、本実施例においては、ペレットの電極バンドと
リードとを電気的に接続する銅ワイヤを構成するための
素材として、銅の純度（９９，９９９％以上）が高い銅
ワイヤ素材２４が使用される。銅ワイヤ素材２４は断面
略真円形の極細線形状に引き抜き成形され、その太さは
キャピラリー１１の挿通孔の内径よりも若干細めで、ｌ
ａ絡された後の銅ワイヤ５におけるループの剛性、およ
び電気抵抗が充分に確保される値に設定されている。
リードとを電気的に接続する銅ワイヤを構成するための
素材として、銅の純度（９９，９９９％以上）が高い銅
ワイヤ素材２４が使用される。銅ワイヤ素材２４は断面
略真円形の極細線形状に引き抜き成形され、その太さは
キャピラリー１１の挿通孔の内径よりも若干細めで、ｌ
ａ絡された後の銅ワイヤ５におけるループの剛性、およ
び電気抵抗が充分に確保される値に設定されている。
この銅ワイヤ素材２４は第１図に示されているように、
ガイド１５およびクランパ１４を介してキャピラリー１
１の挿通孔に予め挿通される。
ガイド１５およびクランパ１４を介してキャピラリー１
１の挿通孔に予め挿通される。
ペレット２がボンディングされているリードフレーム３
がフィーダ６におけるボンディングステージに供給され
ると、窓孔３６内においてリードフレーム押さえ具３７
が下降されてリードフレーム３が押さえつけられる。続
いて、ＸＹ子テーブルが適宜移動される。
がフィーダ６におけるボンディングステージに供給され
ると、窓孔３６内においてリードフレーム押さえ具３７
が下降されてリードフレーム３が押さえつけられる。続
いて、ＸＹ子テーブルが適宜移動される。
一方、キャピラリー１１においては、放電電橋ＩＧが銅
ワイヤ素材２４の下端に接近されるとともに、電源回路
１７が閉じられることにより、銅ワイヤ素材２４の先端
に略真球形状のボール２５が溶融形成される。このとき
、チューブ１８から還元性ガスＧ１が供給され、銅ワイ
ヤ素材２４と電ｉ１６との間が還元性ガス雰囲気に保持
される。
ワイヤ素材２４の下端に接近されるとともに、電源回路
１７が閉じられることにより、銅ワイヤ素材２４の先端
に略真球形状のボール２５が溶融形成される。このとき
、チューブ１８から還元性ガスＧ１が供給され、銅ワイ
ヤ素材２４と電ｉ１６との間が還元性ガス雰囲気に保持
される。
続いて、キャピラリー１１がボンディングアーム１０を
介してボンディングヘッド９により下降され、銅ワイヤ
素材２４の先端部に形成されたボール２５が、ペレット
２における複数個の電極バンド２ａのうち、最初にボン
ディングする電（ｔパッド（以下、特記しない限り、単
に、パッドという。）に押着される。このとき、押着さ
れるキャピラリー１１に超音波振動が付勢されるととも
に、ペレット２がヒートブロック３２によって加熱され
ているため、ボール２５はペレット２のバンド２ａ上に
超音波熱圧着される。
介してボンディングヘッド９により下降され、銅ワイヤ
素材２４の先端部に形成されたボール２５が、ペレット
２における複数個の電極バンド２ａのうち、最初にボン
ディングする電（ｔパッド（以下、特記しない限り、単
に、パッドという。）に押着される。このとき、押着さ
れるキャピラリー１１に超音波振動が付勢されるととも
に、ペレット２がヒートブロック３２によって加熱され
ているため、ボール２５はペレット２のバンド２ａ上に
超音波熱圧着される。
ところで、銅ワイヤ素材が使用されている場合、銅は酸
化され易く、かつ比較的硬いため、第１ボンデイングに
おけるボンダビリティ−が低下する。
化され易く、かつ比較的硬いため、第１ボンデイングに
おけるボンダビリティ−が低下する。
ずなわら、溶融中に銅ワイヤ素材の表面に酸化ｎりが形
成されると、溶融が不均一になり、ボールの形状が不適
正になる。また、ボールの表面に酸化膜が形成されると
、電極パッドとの金属結合性が低下する。そこで、ボー
ル生成時に還元性ガスを供給することにより、ボールの
酸化を防止することが考えられる。
成されると、溶融が不均一になり、ボールの形状が不適
正になる。また、ボールの表面に酸化膜が形成されると
、電極パッドとの金属結合性が低下する。そこで、ボー
ル生成時に還元性ガスを供給することにより、ボールの
酸化を防止することが考えられる。
すなわち、銅ワイヤ素材２４のボール２５は還元性ガス
Ｇ、の雰囲気中で生成されるため、溶融中、その銅表面
に酸化膜が形成されることはない。
Ｇ、の雰囲気中で生成されるため、溶融中、その銅表面
に酸化膜が形成されることはない。
その結果、銅ワイヤ素材２４の先端は内部および表面全
体が溶融されるため、均一な表面張力が発生して真球度
の高いボール２５が形成されることになる。
体が溶融されるため、均一な表面張力が発生して真球度
の高いボール２５が形成されることになる。
このようにして、ボール２５は酸化膜を形成されずに真
球度が高く、かつ、適度な硬度を維持しているため、銅
ワイヤ素材２４であっても良好なボンダビリティ−をも
ってペレット２のバ・ノド上にボンディングされること
になる。
球度が高く、かつ、適度な硬度を維持しているため、銅
ワイヤ素材２４であっても良好なボンダビリティ−をも
ってペレット２のバ・ノド上にボンディングされること
になる。
第１ボンディング部が形成された後、キャピラリー１１
がｘＹテーブル８およびボンディングヘッド９により３
次元的に相対移動され、複数本のり一ド４のうち、最初
に第２ボンデイングすべきリード（以下、特記しない限
り、単にリードとする。）の先端部に銅ワイヤ素材２４
の中間部が押着される。このとき、キャピラリー１１に
超音波振動が付勢されるとともに、リードがヒートブロ
ック７により加熱されているため、銅ワイヤ素材２４の
挿着部はリード上に超音波熱圧着され、もって、第２ボ
ンディング部が形成される。
がｘＹテーブル８およびボンディングヘッド９により３
次元的に相対移動され、複数本のり一ド４のうち、最初
に第２ボンデイングすべきリード（以下、特記しない限
り、単にリードとする。）の先端部に銅ワイヤ素材２４
の中間部が押着される。このとき、キャピラリー１１に
超音波振動が付勢されるとともに、リードがヒートブロ
ック７により加熱されているため、銅ワイヤ素材２４の
挿着部はリード上に超音波熱圧着され、もって、第２ボ
ンディング部が形成される。
そして、前記ボンディング作業中、フィーダ６の上面に
開設された吹出口３２からリードフレーム酸化防止用還
元性ガスＧ２が常時吹き出されているため、リードフレ
ーム３は還元性ガス雰囲気内に浸漬されている。このと
き、還元性ガス雰囲気はフィーダＧ上に敷設されたカバ
ー３５によって被覆されているため、この還元性ガスＧ
２はリードフレーム３およびペレット２を効果的に包囲
することになる。したがって、リードフレーム等の酸化
は確実に防止されている。
開設された吹出口３２からリードフレーム酸化防止用還
元性ガスＧ２が常時吹き出されているため、リードフレ
ーム３は還元性ガス雰囲気内に浸漬されている。このと
き、還元性ガス雰囲気はフィーダＧ上に敷設されたカバ
ー３５によって被覆されているため、この還元性ガスＧ
２はリードフレーム３およびペレット２を効果的に包囲
することになる。したがって、リードフレーム等の酸化
は確実に防止されている。
ところで、リードフレーム３として銅系のリードフレー
ムが使用されている場合、銅は酸化され易く、酸化膜が
ボンディング面に厚く形成されるため、第２ボンデイン
グにおけるボンダビリティ−が低下する。すなわち、酸
化膜が形成されると、ワイヤとの金属結合性が低下する
ため、ボンダビリティーが低下する。
ムが使用されている場合、銅は酸化され易く、酸化膜が
ボンディング面に厚く形成されるため、第２ボンデイン
グにおけるボンダビリティ−が低下する。すなわち、酸
化膜が形成されると、ワイヤとの金属結合性が低下する
ため、ボンダビリティーが低下する。
しかし、本実施例においいては、フィーダ６上がカバー
３５により被覆されているとともに、そのカバー内に供
給された還元性ガス雰囲気により、リードフレーム３が
包囲されているため、酸化され易い銅系リードフレーム
が使用されていても、その表面に酸化膜が形成されるこ
とはなく、その結果、銅ワイヤ素材２４は良好なボンダ
ビリティ−をもってリード４上にボンディングされるこ
とになる。ここで、リードフレーム３は銅系材料を用い
て製作されているため、銅ワイヤ素材２４との接合性が
きわめて良好である。
３５により被覆されているとともに、そのカバー内に供
給された還元性ガス雰囲気により、リードフレーム３が
包囲されているため、酸化され易い銅系リードフレーム
が使用されていても、その表面に酸化膜が形成されるこ
とはなく、その結果、銅ワイヤ素材２４は良好なボンダ
ビリティ−をもってリード４上にボンディングされるこ
とになる。ここで、リードフレーム３は銅系材料を用い
て製作されているため、銅ワイヤ素材２４との接合性が
きわめて良好である。
第２ボンディング部が形成されると、クランパＩ４によ
り銅ワイヤ素材２４が把持され、クランパ１４がキャピ
ラリー１１と共に第２ボンディング部から相対的に離反
移動される。この離反移動により、銅ワイヤ素材２４は
第２ボンディング部から引き千切られる。これにより、
ペレット２の電極パッドとリードとの間には銅ワイヤ５
が橋絡されることになる。
り銅ワイヤ素材２４が把持され、クランパ１４がキャピ
ラリー１１と共に第２ボンディング部から相対的に離反
移動される。この離反移動により、銅ワイヤ素材２４は
第２ボンディング部から引き千切られる。これにより、
ペレット２の電極パッドとリードとの間には銅ワイヤ５
が橋絡されることになる。
その後、第２ボンディング作業を終えた銅ワイヤ素材２
４に対するクランパ１４の把持が解除されるとともに、
キャピラリー１１が若干上昇されることにより、銅ワイ
ヤ素材２４の先端部がボール２５の成形に必要な長さだ
け相対的に突き出される（所謂、テール出し動作である
。）。
４に対するクランパ１４の把持が解除されるとともに、
キャピラリー１１が若干上昇されることにより、銅ワイ
ヤ素材２４の先端部がボール２５の成形に必要な長さだ
け相対的に突き出される（所謂、テール出し動作である
。）。
以降、前記作動が操り返し実施されることにより、残り
の電極パッドと各リードとの間に銅ワイヤ５が順次橋絡
されて行く。
の電極パッドと各リードとの間に銅ワイヤ５が順次橋絡
されて行く。
その後、一つのペレット２についてのワイヤボンディン
グ作業が終了すると、押さえ具３７が上昇され、ペレッ
ト２がボンディングステージの所へ位置するようにリー
ドフレーム３が１ピツチ送られる。以後、各ペレット２
について前記ワイヤボンディング作業が順次実施されて
行く。
グ作業が終了すると、押さえ具３７が上昇され、ペレッ
ト２がボンディングステージの所へ位置するようにリー
ドフレーム３が１ピツチ送られる。以後、各ペレット２
について前記ワイヤボンディング作業が順次実施されて
行く。
ちなみに、本実施例においては、ボンディング工具とし
て、指向性のないキャピラリー１１が使用されているた
め、各銅ワイヤ５の架橋方向が交差する場合であっても
、リードフレームとボンディングアームとを相対的に回
動させずに済む、したがって、ワイヤボンディング装置
の構造を簡単化させることができる。
て、指向性のないキャピラリー１１が使用されているた
め、各銅ワイヤ５の架橋方向が交差する場合であっても
、リードフレームとボンディングアームとを相対的に回
動させずに済む、したがって、ワイヤボンディング装置
の構造を簡単化させることができる。
ところで、前述したようなワイヤボンディング作業にお
いて、銅ワイヤ素材２４にボール２５を溶融形成させる
ために、放電電極１６と銅ワイヤ素材２４との間へ高電
圧が印加されることによって放電電極１６と銅ワイヤ素
材２４の先端との間にアーク放電が形成されると、銅ワ
イヤ素材２４の先端部が溶融されるとともに、第２図に
示されているように、その銅ワイヤ素材２４の銅がアー
ク放電の衝撃等により微粒子２６となって飛散される。
いて、銅ワイヤ素材２４にボール２５を溶融形成させる
ために、放電電極１６と銅ワイヤ素材２４との間へ高電
圧が印加されることによって放電電極１６と銅ワイヤ素
材２４の先端との間にアーク放電が形成されると、銅ワ
イヤ素材２４の先端部が溶融されるとともに、第２図に
示されているように、その銅ワイヤ素材２４の銅がアー
ク放電の衝撃等により微粒子２６となって飛散される。
このようにして飛散したｗ４ｍ粒子２６は、銅ワイヤ素
材２４に比較的微小な間隔をもって対向している放電電
極１６の表面に付着する。そして、ワイヤボンディング
作業の継続に伴って、このような銅微粒子２６の付着現
象が継続されるため、放電電極１６の表面に銅微粒子２
６が堆積して行き、銅微粒子層からなる銅被膜２７が形
成されてしまう。
材２４に比較的微小な間隔をもって対向している放電電
極１６の表面に付着する。そして、ワイヤボンディング
作業の継続に伴って、このような銅微粒子２６の付着現
象が継続されるため、放電電極１６の表面に銅微粒子２
６が堆積して行き、銅微粒子層からなる銅被膜２７が形
成されてしまう。
その結果、放電電極１６の表面が銅被膜２７によって広
く被覆されてしまうと、放電電極１６と銅ワイヤ素材２
４の先端との間において、アーク放電が適正に形成され
なくなるため、銅ワイヤ素材２４の先端部における溶融
が不充分になる等の理由により、銅ワイヤ素材２４の先
端部に形成されるボール２５の直径りが小さくなり、第
１ボンデイングにおけるボンダビリティ−が低下すると
いう問題点があることが、本発明者によって明らかにさ
れた。実験によれば、約５０００回のボール生成作業に
より、第１ボンデイングにおけるボンダビリティ−が許
容範囲以下に低下した。
く被覆されてしまうと、放電電極１６と銅ワイヤ素材２
４の先端との間において、アーク放電が適正に形成され
なくなるため、銅ワイヤ素材２４の先端部における溶融
が不充分になる等の理由により、銅ワイヤ素材２４の先
端部に形成されるボール２５の直径りが小さくなり、第
１ボンデイングにおけるボンダビリティ−が低下すると
いう問題点があることが、本発明者によって明らかにさ
れた。実験によれば、約５０００回のボール生成作業に
より、第１ボンデイングにおけるボンダビリティ−が許
容範囲以下に低下した。
そこで、ボンダビリティ−の低下を回避するために、放
電電極の表面を研磨することにより、放電電極の表面に
形成された銅被膜を除去する作業の施工が必要になる。
電電極の表面を研磨することにより、放電電極の表面に
形成された銅被膜を除去する作業の施工が必要になる。
しかし、この放電電極についての研磨作業の施工は高い
頻度で必要になるため、ワイヤボンディング装置の稼働
効率、並びに、ワイヤボンディング作業全体としての作
業性が低下されるばかりでなく、放電電極の寿命が短縮
されてしまう結果になる。
頻度で必要になるため、ワイヤボンディング装置の稼働
効率、並びに、ワイヤボンディング作業全体としての作
業性が低下されるばかりでなく、放電電極の寿命が短縮
されてしまう結果になる。
しかし、本実施例においては、１ｉ１．電電極１６に冷
却水流通バイブ２１が敷設されており、このパイプ２１
を流通する冷却水２２によって放電電極１６が強制的に
冷却されることにより、前述したような放電電極１６の
表面に形成される銅被膜２７によるボンダビリティ−の
低下現象を回避することができる。
却水流通バイブ２１が敷設されており、このパイプ２１
を流通する冷却水２２によって放電電極１６が強制的に
冷却されることにより、前述したような放電電極１６の
表面に形成される銅被膜２７によるボンダビリティ−の
低下現象を回避することができる。
すなわち、前述したような銅ワイヤ素材２４の先端部に
対するボール２５の形成のためのアーク放電時において
、放電電極１６の表面温度は瞬間的に約３０００°Ｃの
高温度になる。そして、本実施例においては、放電電極
１６は冷却水流通パイプ２１を流通する冷却水２２によ
り強制的に冷却されているため、通電を遮断されると同
時に、放電電極１６の表面は約２０°Ｃまで瞬間的に２
．速冷却されることになる。つまり、放Ｔ４電極１６の
表面はきわめて微小な時間間隔（通例、約０． ３秒）
をもって、超高温度から低温度、約３０００゛Ｃ〜約２
０°Ｃにわたる熱サイクルおよび熱衝撃を加えられるこ
とになる。そして、この熱サイクルおよび熱衝撃は放電
電極１６の表面に一体的に４＝Ｊ着堆積している銅被膜
２７にも同等に作用することになる。
対するボール２５の形成のためのアーク放電時において
、放電電極１６の表面温度は瞬間的に約３０００°Ｃの
高温度になる。そして、本実施例においては、放電電極
１６は冷却水流通パイプ２１を流通する冷却水２２によ
り強制的に冷却されているため、通電を遮断されると同
時に、放電電極１６の表面は約２０°Ｃまで瞬間的に２
．速冷却されることになる。つまり、放Ｔ４電極１６の
表面はきわめて微小な時間間隔（通例、約０． ３秒）
をもって、超高温度から低温度、約３０００゛Ｃ〜約２
０°Ｃにわたる熱サイクルおよび熱衝撃を加えられるこ
とになる。そして、この熱サイクルおよび熱衝撃は放電
電極１６の表面に一体的に４＝Ｊ着堆積している銅被膜
２７にも同等に作用することになる。
ここで、放電電極１６を構成している材料（例えば、タ
ングステン系＋Ａ料）と、放電電極１６の表面に付着し
た銅被膜２７との間に熱膨張係数の差があるため、当該
ｖＡ被被膜７にひび割れ２８Δや、！ＩＪ＃２８Ｂ等が
発生し、その結果、放電電極１６の銅ワイヤ素材２４の
先端に対向する位置に放電電極１６自体の表面が露出す
ることになる。
ングステン系＋Ａ料）と、放電電極１６の表面に付着し
た銅被膜２７との間に熱膨張係数の差があるため、当該
ｖＡ被被膜７にひび割れ２８Δや、！ＩＪ＃２８Ｂ等が
発生し、その結果、放電電極１６の銅ワイヤ素材２４の
先端に対向する位置に放電電極１６自体の表面が露出す
ることになる。
つまり、ワイヤボンディング作業の継続に伴う放電によ
って、放電電極１６の表面に銅ワイヤ素材２４からの微
粒子２６が付着ｊｌｔ積することにまり銅被＋１９２７
が形成されたとしても、放電ｒＬｉｔ６自体の放電によ
って惹起される熱サイクルおよび熱衝撃作用により、放
電電極１６の表面に形成された銅被膜２７にひび割れ２
８Ａや、剥離２８Ｂ等を発生せしめることによって、放
電電極１６の一部に放電電ｐｉＡｎ出面２９を常に形成
させることができる。
って、放電電極１６の表面に銅ワイヤ素材２４からの微
粒子２６が付着ｊｌｔ積することにまり銅被＋１９２７
が形成されたとしても、放電ｒＬｉｔ６自体の放電によ
って惹起される熱サイクルおよび熱衝撃作用により、放
電電極１６の表面に形成された銅被膜２７にひび割れ２
８Ａや、剥離２８Ｂ等を発生せしめることによって、放
電電極１６の一部に放電電ｐｉＡｎ出面２９を常に形成
させることができる。
その結果、放電電極１６の露出面２９と銅ワイヤ素材２
４の先端との間には、適当なアーク放電状態３０が常に
確保されるため、所定以」二の放電エネルギが確保され
ることになる。これにより、銅ワイヤ素材２４の先端部
は充分に溶融されるため、適正な直径のボール２５が形
成されることになり、良好なボンダビリティ−が確保さ
れることになる。
４の先端との間には、適当なアーク放電状態３０が常に
確保されるため、所定以」二の放電エネルギが確保され
ることになる。これにより、銅ワイヤ素材２４の先端部
は充分に溶融されるため、適正な直径のボール２５が形
成されることになり、良好なボンダビリティ−が確保さ
れることになる。
このようにして、本実施例においては、放電電極Ｉ６の
表面に銅被膜２７が形成されていても、良好なボンダビ
リティ−が確保されるため、放電電極１６についての研
磨作業を省略、ないしは、その作業頻度を減少させるこ
とができ、その結果、ワイヤボンディング装置の稼働効
率、および、ワイヤボンディング作業全体としての作業
性を高めることができ、また、放電電極１６についての
寿命を延ばすことができる。
表面に銅被膜２７が形成されていても、良好なボンダビ
リティ−が確保されるため、放電電極１６についての研
磨作業を省略、ないしは、その作業頻度を減少させるこ
とができ、その結果、ワイヤボンディング装置の稼働効
率、および、ワイヤボンディング作業全体としての作業
性を高めることができ、また、放電電極１６についての
寿命を延ばすことができる。
前記実施例によれば次の効果が得られる。
（＋） 放電電極を強制的に冷却するように構成する
ことにより、ワイヤボンディング作業の継続に伴って、
放電電極の表面にワイヤ素材からの微粒子が付着するこ
とにより被膜が形成されたとしても、放電電極自体の放
電によって惹起される熱サイクルないしは熱衝撃作用に
より、放電電極の表面に形成された被膜にひび割れや、
剥離等を発生せしめて、放電電極の表面を常に露出させ
ることができるため、放電電極とワイヤ素材の先端との
間に適当なアーク放電状態を常に確保することにより、
ワイヤ素材の先端部に適正な直径のボールを形成せしめ
、良好なボンダビリティ−を＆！保することができる。
ことにより、ワイヤボンディング作業の継続に伴って、
放電電極の表面にワイヤ素材からの微粒子が付着するこ
とにより被膜が形成されたとしても、放電電極自体の放
電によって惹起される熱サイクルないしは熱衝撃作用に
より、放電電極の表面に形成された被膜にひび割れや、
剥離等を発生せしめて、放電電極の表面を常に露出させ
ることができるため、放電電極とワイヤ素材の先端との
間に適当なアーク放電状態を常に確保することにより、
ワイヤ素材の先端部に適正な直径のボールを形成せしめ
、良好なボンダビリティ−を＆！保することができる。
（２）放電電極の表面にワイヤ素材の微粒子による被＋
１５１が形成されていても、良好なボンダビリティ−を
確保することにより、放電電極についての研磨作業を省
略、ないしは、その作業頻度を減少させることかできる
ため、ワイヤボンディング装置の稼動効率、および、ワ
イヤボンディング作業全体としての作業性を高めること
ができ、また、放電電極についての寿命を延ばすことが
できる。
１５１が形成されていても、良好なボンダビリティ−を
確保することにより、放電電極についての研磨作業を省
略、ないしは、その作業頻度を減少させることかできる
ため、ワイヤボンディング装置の稼動効率、および、ワ
イヤボンディング作業全体としての作業性を高めること
ができ、また、放電電極についての寿命を延ばすことが
できる。
（３）放電電極冷却手段として、冷却水流通パイブを使
用することにより、設備コストおよびランニングコスト
の増加を抑制することができる。
用することにより、設備コストおよびランニングコスト
の増加を抑制することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前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。
体的に説明したが、本発明は前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。
例えば、放電電極を強制的に冷却するための手段は、冷
却水流通パイプにより構成するに限らず、冷却ガスを流
通させるように構成してもよい。
却水流通パイプにより構成するに限らず、冷却ガスを流
通させるように構成してもよい。
ワイヤとしては銅ワイヤを使用するに限らず、アルミニ
ュームワイヤ、金ワイヤ、銀ワイヤ、卑金属（ｂａｓｅ
ｍｅｔａｇ）ワイヤ等を使用してもよい。
ュームワイヤ、金ワイヤ、銀ワイヤ、卑金属（ｂａｓｅ
ｍｅｔａｇ）ワイヤ等を使用してもよい。
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超音波熱圧着式ワイ
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、熱圧着式ワイヤボン
ディング技術等に適用することができる。
をその背景となった利用分野である超音波熱圧着式ワイ
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、熱圧着式ワイヤボン
ディング技術等に適用することができる。
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、次の通りである。
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
放電電極を強制的に冷却するように構成することにより
、ワイヤボンディング作業の継続に伴って、放電電極の
表面にワイヤ素材からの微粒子が付着することにより被
膜が形成されたとしても、放電？ｌｉｔ極自体極数体に
よって惹起される熱サイクルないしは熱衝撃作用により
、放電電極の表面に形成された被膜にひび割れや、剥離
等を発生せしめて、放電電極の表面を常に露出させるこ
とができるため、放電電極とワイヤ素材の先端との間に
適当なアーク放電状態を常に確保することにより、ワイ
ヤ素材の先端部に適正な直径のボールを形成せしめ、良
好なボンダビリティ−を確保することができる。
、ワイヤボンディング作業の継続に伴って、放電電極の
表面にワイヤ素材からの微粒子が付着することにより被
膜が形成されたとしても、放電？ｌｉｔ極自体極数体に
よって惹起される熱サイクルないしは熱衝撃作用により
、放電電極の表面に形成された被膜にひび割れや、剥離
等を発生せしめて、放電電極の表面を常に露出させるこ
とができるため、放電電極とワイヤ素材の先端との間に
適当なアーク放電状態を常に確保することにより、ワイ
ヤ素材の先端部に適正な直径のボールを形成せしめ、良
好なボンダビリティ−を確保することができる。
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
置を示す正面図、 第２図はその作用を説明するための部分斜視図である。 ■・・・半導体装置、２・・・ペレット、３・・・リー
ドフレーム、４・・・リード、５・・・銅ワイヤ、６・
・・フィーダ、７・・・ヒートブロック、８・・・ＸＹ
子テーブル９・・・ボンディングヘッド、１０・・・ボ
ンディングアーム、１１・・・キャピラリー（ボンディ
ングツール）、１２．１３・・・クランパアーム、１４
・・・クランパ、１５・・・ガイド、１６・・・放電電
極、１７・・・電源回路、Ｉ８・・・チューブ（ガス供
給手段）、１９・・・ガス供給源、２１・・・冷却水流
通パイプ（冷却手段）、２２・・・冷却水（冷却媒体）
、２３・・・冷却水供給装置、２４・・・銅ワイヤ素材
、２５・・・ボール、２６・・・銅微粒子、２７・・・
銅被膜、２８Ａ・・・ひび割れ、２８Ｂ・・・剥離部、
２９・・・放電電極露出面、３０・・・アーク放電状態
、３１・・・還元性ガス供給装置、３２・・・吹出口、
３３・・・ガス供給路、３４・・・ガス供給ユニット、
３５・・・カバー、３Ｇ・・・窓孔、３７・・・押さえ
具。 代理人 弁理士 梶 原 辰 也第２図
置を示す正面図、 第２図はその作用を説明するための部分斜視図である。 ■・・・半導体装置、２・・・ペレット、３・・・リー
ドフレーム、４・・・リード、５・・・銅ワイヤ、６・
・・フィーダ、７・・・ヒートブロック、８・・・ＸＹ
子テーブル９・・・ボンディングヘッド、１０・・・ボ
ンディングアーム、１１・・・キャピラリー（ボンディ
ングツール）、１２．１３・・・クランパアーム、１４
・・・クランパ、１５・・・ガイド、１６・・・放電電
極、１７・・・電源回路、Ｉ８・・・チューブ（ガス供
給手段）、１９・・・ガス供給源、２１・・・冷却水流
通パイプ（冷却手段）、２２・・・冷却水（冷却媒体）
、２３・・・冷却水供給装置、２４・・・銅ワイヤ素材
、２５・・・ボール、２６・・・銅微粒子、２７・・・
銅被膜、２８Ａ・・・ひび割れ、２８Ｂ・・・剥離部、
２９・・・放電電極露出面、３０・・・アーク放電状態
、３１・・・還元性ガス供給装置、３２・・・吹出口、
３３・・・ガス供給路、３４・・・ガス供給ユニット、
３５・・・カバー、３Ｇ・・・窓孔、３７・・・押さえ
具。 代理人 弁理士 梶 原 辰 也第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ワイヤの先端にボールを溶融形成するための放電電
極を強制的に冷却する放電電極冷却手段を設けることに
より、放電電極によるアーク放電を維持するようにした
ことを特徴とするワイヤボンディング装置。 ２、放電電極冷却手段が、放電電極に付設されている冷
却媒体流通配管により構成され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、冷却媒体として、水が使用されていることを特徴と
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084391A JPH01256135A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084391A JPH01256135A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ワイヤボンディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01256135A true JPH01256135A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13829263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084391A Pending JPH01256135A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01256135A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011118247A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三洋電機株式会社 | ボンディング装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63084391A patent/JPH01256135A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011118247A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | 三洋電機株式会社 | ボンディング装置およびそれを用いた半導体装置の製造方法 |
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