JPH0276241A - ワイヤボンデイング装置 - 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〕 本発明は半導体装置を製造する際に使用されるワイヤボ
ンディング装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種ワイヤボンディング装置は第１）図および
第１２図に示すように構成されている。

第１）図は例えば特開昭５５−２４４０３号公報に示さ
れた従来のワイヤボンディング装置を示す断面図、第１
２図は第１）図中Ａ−Ａ線断面図である。

これらの図において、１は半導体チップ、２はこの半導
体チップ１が接合されたリードフレームで、このリード
フレーム２はレール３上に載置されている。４は前記半
導体チップＩのポンディングパッド（図示せず）に金線
５を圧接させるためのキャピラリで、超音波ホーン６の
先端部に配設されている。超音波ホーン６はホーン支持
体７およびこのホーン支持体７に固定された回転軸８を
介してフレーム９に連結されており、回転軸８がフレー
ム９に回動自在に軸支されることによって、フレーム９
に対して揺動自在に設けられている。

１０は前記フレーム９の駆動装置を構成するケースで、
このケース１０はフレーム９の両側部を支持するリニア
軸受１）が取付けられ、基台１２上に取付けられている
。また、このケース１０の上部には前・；記フレーム９
を昇降させるためのモータ１３が固定されており、この
モータ１３の駆動軸１３ａに連結されケース１０の下部
軸受部１０ａに軸支されたボールネジ１４と、前記ボー
ルネジ１４に螺合されボールネジ１４が回転することに
よって昇降されるナンド１５゜１５と、これらのナンド
１５．１５間に挾持されケース１０の前面開口部１０ｂ
を貫通し前記フレーム９に連結された連結用バー１６と
を介してフレーム９が駆動されることになる。すなわち
、モータ１３の駆動軸１３ａの回動動作がボールネジ１
４およびナツト１５によって昇降動作に変換され、フレ
ーム９が昇降されることになる。１７および１８はボン
ディング位置検出用スイッチを構成する固定側接触子お
よび可動側接触子で、この固定側接触子１７は接点を後
方に指向させてフレーム９の前側に水平に取付けられて
おり、また、可動側接触子１８は前記ホーン支持体７に
取付けられた接点支持板１９に接点を前方に指向させて
取付けられている。そして、これら両接触子１７．１８
は接点が互いに対接するよう配置され、各々リード線２
０によって後述するエンコーダに接続されている。すな
わち、フレーム９が下降され金線５がキャピラリ４によ
って半導体チップ１に接触されると、超音波ホーン６が
第１）図において時計回りに回動され前記両接触子１７
．１８が離間されることになる。この際、ボンディング
位Ｒ検出用スイッチの回路が開かれることになり、これ
によりボンディング位置が検出されることになる。

２１はボンディング圧力を超音波ホーン６に加えるため
の引張ばねで、このばね２１は前記フレーム９の前側と
接点支持板１９との間に介装されている。

２２はエンコーダで、前記モータ１３に連結され前記ボ
ンディング位置検出用スイッチによってボンディング位
置が検出された際にモータ１３を僅かに動作させ、超音
波ホーン６をさらに回動させるように設定されている。

このエンコーダ２２の動作によって前記ばね２１が伸長
されることになり、超音波ホーン６には所定のボンディ
ング圧力が加えられることになる。２３は金線５のクラ
ンパーで、フレーム９に固定されている。２４は金線５
を保持する上部スプールで、この上部スプール２４は前
記ケー□゛ス１０に取付けられたベース２５上に固定さ
れている。

このように構成されたワイヤボンディング装置でワイヤ
ボンディングを実施する場合、半導体チップ１が接合さ
れたリードフレーム２をレール３上に載置した後、モー
タ１３を駆動することによって超音波ホーン６を下降さ
せキャピラリ４を所定位置に配置させる。この位置決め
動作は固定側接触子１７．可動側接触子１８およびエン
コーダ２２によって行われる。すなわち、モータ１３に
より超音波ホーン６が下降されキャピラリ４によって金
線５が半導体チップ１のポンディングパッドに接触する
と、超音波ホーン６はキャピラリ４側が固定され基部側
が下降されることになるからホーン支持体７を中心とし
て揺動されることになる。この際ホーン支持体７が回転
され、可動側接触子１８が第１）図において時計回りに
回転されその接点が固定側接触子１７から離間される。

その時のモータ１３の位置をエンコーダ２２が検出し、
ばね２１によって超音波ホーン６が付勢されるようにモ
ータ１３を僅かに駆動させてから停止させる。位置決め
終了後、超音波ホーン６を作動させてボンディング動作
に移る。ボンディング終了後にキャピラリ４を次のボン
ディング地点に移動させる際には、モータ１３を逆回転
させてフレーム９が上昇される。この際、可動側接触子
１８ばばね２１によって再び固定側接触子１７に対接さ
れ、電気的に結合状態になりボンディング位置検出スイ
ッチの回路が閉成される。以上の動作を繰り返してボン
ディングが行われることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このように構成された従来のワイヤボンディ
ング装置においては、固定側接触子１７と可動側接触子
１８とが、ばね２１が収縮し超音波ホーン６が復帰され
る際のストッパとなるため、ボンディング動作毎に両接
触子１７．１８の接点どうしが衝突されることになる。

このため、ボンディング回数が多くなると各接点に摩耗
粉（酸化物）が付着し易く、導通不良を起こし易い。導
通不良を起こした際にはボンディング位置を検出しにく
くなり、正確にワイヤボンディングを実施することがで
きなくなるという問題があった。また、接点の付着物を
除去するには装置を分解しなければならないため、保守
作業に時間が多くかかるという問題もあった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るワイヤボンディング装置は、接触子を緩衝
用ばねによって弾性支持し、かつ前記超音波ホーンが下
方に回動され両接触子が接触された状態で超音波ホーン
の回動を阻止するストッパーを超音波ホーンとフレーム
との間に介装したものである。また、本発明の別の発明
に係るワイヤボンディング装置は接触子を銀−タングス
テン合金によって形成したものである。

〔作　用〕

フレームが上昇された際に超音波ホーンは接触子に、よ
り停止されずに、ストッパーによって停止されることに
なり、両接触子が対接される際には緩衝ばねによって衝
撃力が緩和される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１０図によっ
て詳細に説明する。

第１図は本発明のワイヤボンディング装置を要部を破断
して示す側断面図、第２図は第１図中■−ｎ線断面図、
第３図はホーン支持体を示す正面断面図、第４図は第３
図中ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は接触子を拡大して示
す側断面図、第６図は可動側接触子を示す側面図、第７
図は同じく可動側接触子を示す斜視図、第８図は固定側
スライダの斜視図、第９図は固定側ホルダを示す斜視図
、第１０図（ａ）は固定側接触子の組立状態を示す正面
図、第１０図（ｂ）は同じく側面図である。これらの図
において前記　第１）図および第１２図で説明したもの
と同一もしくは同等部材については同一符号を付し、こ
こにおいて詳細な説明は省略する。これらの図において
、３１はフレーム９を昇降させるための揺動アームで、
この揺動アーム３１はフレーム９にねし止めされており
、この揺動アーム３１の一端部には後述するリンク３２
の凹部３２ａに係合する揺動軸受３３が軸３４によって
回転自在に設けられている。リンク３２はモータ１３お
よびエンコーダ２２に連結されケース１０に回転自在に
軸支された駆動軸３５に固定されており、第２図に示す
ように前記揺動アーム３１の両側に配置されている。す
なわち、モータ１３により駆動軸３５が回転されると、
揺動アーム３１も回転され、凹部３２ａ内を揺動軸受３
３が移動することによって揺動アーム３１およびフレー
ム１０が昇降されることになる。３６は可動側接触子で
、この可動側接触子３６は第５図に示すように可動側接
触片３７が接合された接点支え３８と、この接点支え３
８が螺着されるねじ孔を有し、ホーン支持体７に嵌合さ
れセットボルト３９ａによって固定されるホルダ３９と
からなり、接点支え３８にはリード線２０が取付けられ
ている。また、この接点支え３８は自らを回転させるこ
とによって突出量を変えることができる。４０は固定側
接触子で、この固定側接触子４σは固定側接触片４１が
接合された固定側スライダ４２と、この固定側スライダ
４２が移動自在に挿入される中空部４３を有し、フレー
ム９に螺着される固定側ホルダ４４と、前記固定側スラ
イダ４２の中空部内に保持され、固定側スライダ４２と
固定側ホルダ４４との間に弾装された緩衝ばね４５と、
前記固定側ホルダ４４の周側部に螺着され固定側スライ
ダ４２が固定側ホルダ４４内から逸脱されるのを阻止す
るストッパ４６とからなり、前記固定側スライダ４２に
はリード線２０が接合されている。すなわち、固定側ス
ライダ４２は緩衝ばね４５によってストッパ４６に押し
つけられており、固定側接触片４１を緩衝ばね４５の弾
撥力に抗して押圧すれば、固定側スライダ４２は固定側
ホルダ４４内に挿入されることになる。

また、前記可動側接触子３６および固定側接触子４０は
超音波ホーン６より下側であって、第３図に示すように
後述するストッパーの両側に配設されており、再接触片
３７．４１が互いに対接するように位置づけられている
。したがって、フレーム９が上昇された際にホーン支持
体７が第１図において反時計方向に回動し、可動側接触
子３６の可動側接触片３７が固定側接触子４０の固定側
接触片４１に衝突されても、前記緩衝ばね４５によって
衝撃力が緩和される。

４７はフレーム９が上昇され超音波ホーン６が第１図中
反時計方向に回動された際に、前記両接触子３６．４０
が対接された状態で超音波ホーン６の回動を阻止するス
トッパーで、ホーン支持体７の下部に固定された当接片
４７ａと、フレーム９の下部に固定された受は片４７ｂ
とからなり、この受は片４７ｂには当接片４７ａを吸着
保持するための電磁ソレノイド４８が一体的に取付けら
れている。すなわち、ボンディングが終了した後、フレ
ーム９が上昇され超音波ホーン６が反時計方向に回動さ
れた・際に、超音波ホーン６は両接触子３６．４０によ
り停止されずに、前記ストッパー４７によって停止され
ることになり、両接触子３６．４０にかかる負荷が軽減
される。

４９はボンディング荷重を超音波ホーン６に加えるだめ
のソレノイド、５０は金線５に張力を付与するためのテ
ンションスプリングで、テンションローラ５１とベース
２５との間に弾装されている。５２は前記テンションロ
ーラ５１をベース２５に対して回動自在に支持するため
のアームで、このアーム５２はベース２５に回動自在に
取付けられている。なお、５３は金線５のガイドローラ
ー、５４はリードフレーム２を加熱するためのヒートブ
ロック、５５はキャピラリ４を水平移動させるためのＸ
−Ｙテーブル、５６は上部スプール２４を駆動させるた
めの金線モーターである。

このように構成された本発明に係るワイヤボンディング
装置においては、モータ１３によりフレーム９と超音波
ホーン６とが昇降されている際には、電磁ソレノイド４
８によってストッパー４７の当接片４７ａが受は片４７
ｂに吸着された状態で移動される。

そして、ボンディングを行なうにあたりフレーム９を下
降させると、半導体チップ１の上面を検出する手前数μ
上空で電磁ソレノイド４８の保持力が解除され、次いで
、ソレノイド４９が接点支持板１９を吸着することによ
って超音波ホーン６にボンディング荷重が付与される。

そして、半導体チップ１のポンディングパッドにキャピ
ラリ４によって金線５が接触されると、超音波ホーン６
が回動され前記可動側接触子３６と固定側接触子４０と
が離間され、ボンディング位置検出スイッチの回路が開
かれる。この信号が途絶えたことによってキャピラリ４
がボンディング位置に配置されたことをボンダー本体の
ＣＰＵ　（図示せず）が検出し、モーター１３が停止さ
れる。ボンディング終了後、モーター１３によりフレー
ム９が上昇されると、超音波ホーン６が反時計方向に回
動され両接触子３６および４０が接触される。この際、
固定側接触子４０の緩衝ばね４５によって再接触片３７
．４１間に生じる衝撃力が緩和され、超音波ホーン６は
両接触子３６．４０により停止されずに前記ストッパー
４７によって停止されることになる。そして、電磁ソレ
ノイド４８によってストッパー４７の当接片４７ａを受
は片４７ｂに吸着させた状態で超音波ホーン６が次のボ
ンディング地点に移動される。

なお、上記実施例においては固定側接触子４０に緩衝ば
ね４５を設けた例を示したが、このような限定にとられ
れることなく、例えば可動側接触子３６に設けても同等
の効果が得られる。可動部材の重量を低く抑え、接点に
加えられる衝撃力を低減させるためには本実施例に示す
ように固定側接触子４０に緩衝ばね４５を設ける方が望
ましい。

また、上記実施例のワイヤボンディング装置においては
、可動側接触子３６および固定側接触子４０の各接触片
３７．４１に第１表に示すような接触抵抗の小さい材質
のものを使用することによって、長期にわたってより正
確にボンディング位置の検出を行なうことができる。

第１表 第１表によるとＡ、−Ｗ合金が最も電導度が高くこのＡ
、−Ｗ合金を接点材料に使用することが望ましい。また
、タングステンの含有率が多くなると硬度は高くなるが
、電導度が低下される傾向がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るワイヤボンディング装
置は、接触子を緩衝用ばねによって弾性支持し、かつ前
記超音波ホーンが下方に回動され両接触子が接触された
状態で超音波ホーンの回動を阻止するストッパーを超音
波ホーンとフレームとの間に介装したため、フレームが
上昇された際に超音波ホーンは接触子により停止されず
に、ストッパーによって停止されることになり、両接触
子が対接される際には緩衝ばねによって衝撃力が緩和さ
れるから、各接点に摩耗粉（酸化物）が付着しにくくな
り、導通不良を起こしにくくなる。

したがって、確実にボンディング位置を検出することが
できるから、全てのワイヤボンディング部分が均等にボ
ンディングされた信頬性の高い半導体装置を得ることが
でき、しかも、保守作業の間隔を延長することもできる
。また、本発明の別の発明に係るワイヤボンディング装
置は接触子を銀−タングステン合金によって形成したた
め、各接点間の接触抵抗を減少させることができ、長寿
命の接触子を得ることができるから、長期にわたってよ
り正確にボンディング位置の検出を行なうことができる
と共に、維持費を低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のワイヤボンディング装置を要部を破断
して示す側断面図、第２図は第１図中■−■線断面図、
第３図はホーン支持体を示す正面断面図、第４図は第３
図中ｒＶ−ＩＶ線断面図、第５図は接触子を拡大して示
す側断面図、第６図は可動側接触子を示す側面図、第７
図は同じく可動側接触子を示す斜視図、第８図は固定側
スライダの斜視図、第９図は固定側ホルダを示す斜視図
、第１０図（ａ）は固定側接触子の組立状態を示す正面
図、第１０図（ｂ）は同じく側面図、第１）図は従来の
ワイヤボンディング装置を示す断面図、第１２図は第１
）図中Ａ−Ａ＆１断面図である。 １・・・・半導体チップ、６・・・・超音波ホーン、７
・・・・ホーン支持体、９・・・・フレーム、３６・・
・・可動側接触子、３７・・・・可動側接触片、４０・
、・、固定側接触子、４１・・・・固定側接触片、４５
・・・・緩衝ばね、４７・・・・ストッパー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体チップに対して昇降自在に設けられたフレ
   ームにボンディング用超音波ホーンが回動自在に取付け
   られ、半導体チップにより超音波ホーンが上方に回動さ
   れることによって超音波ホーン側接触子とフレーム側接
   触子とが離間されボンディング位置を検出するボンディ
   ング位置検出スイッチを備えたワイヤボンディング装置
   において、前記接触子を緩衝用ばねによって弾性支持し
   、かつ前記超音波ホーンが下方に回動され両接触子が接
   触された状態で超音波ホーンの回動を阻止するストッパ
   ーを超音波ホーンとフレームとの間に介装したことを特
   徴とするワイヤボンディング装置。
2. （２）請求項１記載のワイヤボンディング装置において
   、前記接触子を銀−タングステン合金によって形成した
   ことを特徴とするワイヤボンディング装置。