JPH03268437A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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JPH03268437A
JPH03268437A JP2067257A JP6725790A JPH03268437A JP H03268437 A JPH03268437 A JP H03268437A JP 2067257 A JP2067257 A JP 2067257A JP 6725790 A JP6725790 A JP 6725790A JP H03268437 A JPH03268437 A JP H03268437A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体集積回路（ＩＣ）等の組立を行うワイヤ
ボンディング装置に関し、特にワイヤボンディングを行
う際に半導体チップに与える衝撃加重を低減できるボン
ディングヘッドを備えたワイヤボンディング装置に関す
るものである。
［背景技術］ 従来、半導体集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）を製造する場合には、半導体ペレットが配設された
リードフレームを搬送装置上に位置決めした後、ワイヤ
を保持するボンディングツールをリードフレーム及び半
導体ペレットに対して変位させることにより、ワイヤを
リードフレームに設けたリードと半導体ペレットのパッ
ドとに夫々溝いてボンディングする。このような工程に
よるワイヤボンディングは第４図に示すようなボンディ
ングツール２を上下動可能な機構を有するボンディング
ヘッドにより行われている。
このボンディングヘッドの構成を第４図を用いて説明す
る。
図にわいて、ボンディングアーム４は軸１１に回動可能
に取付けられており、このボンディングアーム４の先端
にはボンディングツール２が取付けられている。このボ
ンディングツール２の中心にはアルミニウムまたは金線
等で構成されるワイヤｌが挿通可能な孔が形成されてお
り、鎖孔を通して図示せぬクランパー等によりクランプ
されたワイヤ１がボンディングツール２の先端より所定
長さ送り出されるように構成されている。このワイヤ１
の他方はり−ル１２により巻回されており、このワイヤ
１がたるまないように所定のテンションがかけられてい
る。また、上記ボンディングアーム４の他方の端部には
リニアモータ１３のコイル１３ａが設けられ、該コイル
１３ａは磁気部材１３ｂに上下動可能に嵌挿されている
。この磁気部材１３ｂはボンディングヘッドが搭載され
ているＸ方向及びＹ方向に駆動可能なｘＹテーブル（図
示せず）に設けられた図示せぬ支持部材に固定されてい
る。また、ボンディングアーム４の第４図に示す上面近
傍には近接センサー５が上記支持部材に固定され、ボン
ディングアーム４の上面と接触しないように所定距離離
間して設けられている。また、ボンディングツール２の
下方にはボンディング作業を行うボンディングステージ
上に位置決め配置された半導体ペレット３が載置されて
いる。
上記のような構成よりなる装置の作用について説明する
と、 今、ボンディングアーム４に取付けられているリニアモ
ータ１３が励磁されるとボンディングアーム４は軸１１
を支点として第４図の反時計方向に回動される。そして
、ボンディングツール２の先端が半導体ペレット３のパ
ッドの上方所定位置まで高速で降下した後低速移動に移
行してボンディングツール２の先端に図示せぬトーチに
より形成されたボールを半導体ペレット３上のパッド上
面に押しつぶして熱圧着ボンディングが行なわれる。こ
のときボンディングツール２の先端に超音波振動を印加
してボンディングを行うこともある。このときボンディ
ングアーム４上方に配置された近接センサー５によりボ
ンディングアーム４が設定距離まで近接したことを検知
し、該検知情報によりリニアモータ１３の駆動を停止さ
せる。逆に、ボンディング接続された後はりニアモータ
１３を励磁させて第４図の時計方向にボンディングアー
ム４を予め設定された移動量分だけ軸１１を中心に回動
させて停止させ、次のボンディング点であるリード側に
ボンディングヘッドをＸＹテーブルを移動させて上記と
同じ工程によりボンデインクする。
以上のような工程を繰返して全ての半導体チップとリー
ドとを接続させてボンディングが完了する。
［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来のようなワイヤボンディング装置で
はボンディングアーム４の端部にリニアモータ１３のコ
イル１３ａが一体に取付けられているためボンデインゲ
ーム４の全体荷重が大きくなる。したがって、ボンディ
ングアーム４をリニアモータ１３により駆動する駆動電
流の電流値がボンディング加圧、すなわちボンディング
ツール２の先端に形成されたボールを押しつぶして熱圧
着ボンディングを行うための加圧電流値よりも大きくな
るためボンディングツール２の先端が半導体ペレットの
パッド面に接した瞬間に必要以上の加重が加わる欠点が
ある。また、ボンディングアーム２にリニアモータ１３
を直接取付けることからボンディングアーム４も大型化
してしまうためボンディングアーム４とリニアモータ１
３の慣性モーメントも大きくなり衝撃加重となって半導
体ベレットのパッド面に加圧される。したがって、ボン
ディングツール２の先端が半導体ペレット３のパッド面
などにクラック等を発生させるという欠点がある。
本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、ボ
ンディング時の衝撃加重を軽減させて適度な加重により
ボンディングを行うことのできるワイヤボンディング装
置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明はＸＹ力方向平面移動可能な部材上に設けられた
軸と、ワイヤの挿通されたキャピラリを保持し前記軸に
揺動自在に設けられたボンディングアームと、前記軸に
揺動自在に設けられ前記ボンディングアームと独立して
揺動可能に設けられた駆動アームと、該駆動アームに取
付けられ該駆動アームを揺動させる駆動手段とを備え、
前記ボンディングアームと前記駆動アームとの間に弾性
変位を発生する弾性体を設けるようにしたものである。
また、本発明はＸＹ力方向平面移動可能な部材上に設け
られた軸と、ワイヤの挿通されたキャピラリを保持し前
記軸に揺動自在に設けられたボンディングアームと、前
記軸に揺動自在に設けられ前記ボンディングアームと独
立して揺動可能に設けられた駆動アームと、該駆動アー
ムに取付けられ該駆動アームを揺動させる駆動手段と、
前記駆動アームに前記ボンディングアームの変位量を規
制する変位手段と、前記ボンディングアームと前記駆動
アームとの間に弾性変位を発生する弾性体とを備え、前
記弾性体は少なくとも前記変位手段の変位量に相当する
弾性変位を有するようにしたものである。
［実施例］ 次に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明す
る。
第１図は本実施例に用いられるワイヤボンディング装置
のボンディングヘッド部の構成を示す正面図である。な
お、従来の装置と同一の機能及び構成を示すものについ
ては同じ符合を用いて説明する。
第１図において、ボンディングヘッドはＸ方向及びＹ方
向に移動可能なＸＹテーブルに搭載されており、このＸ
Ｙテーブルによりボンディングヘッドを移動させて位置
決めしリードフレームのリードと半導体ベレット３上の
パッド（電極）との間にボンディングツール２を用いて
ワイヤｌによるボンディング接続を行うものである。こ
のボンディングヘッドのボンディングツール２の下方に
はボンディング作業を行うボンディングステージ上に配
置された半導体ペレット３が載置されている。このボン
ディングアーム４は軸１１に回動可能に取付けられてお
り、このボンディングアム４の先端にはボンディングツ
ール２が取付けられている。このボンディングツール２
の中心にはアルミニウムまたは金線等で構成されるワイ
ヤ１が挿通可能な孔が形成されており、鎖孔を通して図
示せぬクランパー等によりクランプされたワイヤｌがボ
ンディングツール２の先端より所定長さ送り出されるよ
うに構成されている。このワイヤ１の他方はリール１２
により巻回されており、このワイヤ１がたるまないよう
に所定のテンションがかけられている。また、上記ボン
ディングアーム４の両側には断面路１学状の駆動アーム
１０が外嵌されており、該駆動アーム１０は軸１１によ
り回動可能に構成されている。この駆動アーム１０とボ
ンディングアーム４とは軸１１を支点として独立に回動
できるように構成されている。この駆動アームＩＯの後
方にはりニアモータ６を構成するコイル６ａが下方に設
けられ、該コイル６ａは磁気部材６ｂに上下動可能に嵌
挿され、この磁気部材６ｂはＸＹテーブルに固定されて
いる。また、駆動アーム１０に設けられたコイル６ａと
軸１１の中心を通る軸線との間にボンディングアーム４
の自由回転を防止するねじ等で構成されているストッパ
９が駆動アーム１０の上面から下方に向かって設けられ
ている。また、このストッパ９の近傍にはボンディング
時にボンディングアーム４が半導体ペレット３のパッド
面に所定の加圧が加えられボンディングアーム４の後端
部分が所定の量だけ回転したことを検知する近接センサ
ー５が設けられており、この近接センサー５の検知情報
によりリニアモータ６の励磁を停止するように構成され
ている。また、駆動アーム１０の軸１１の中心より前方
に延長するアーム部１０ａには該駆動アーム１０の下面
とボンディングアーム４の上面との間に圧電アクチュエ
ータ８が設けられている。この圧電アクチュエータ８は
所定の電圧が印加されるとアクチュエータの作動片が伸
長するように作用し、所定の電圧が給電されないと作動
片が縮み作動片のストロークΔＳが変位するように構成
されている。したがって、第１図に示すようにボンディ
ングアーム４の上面と圧電アクチュエータ８の作動片先
端部との間に所定量のクリアランスを形成することが可
能である。また、この圧電アクチュエータ８の近傍、す
なわち図中駆動アーム１０の先端アーム部１０ａ下面に
は弾性体７が接着剤等により固着されている。この弾性
体７はシリコンゴムやシリコンなどが含有されたスポン
ジ、軽い弾性力を有する圧縮コイルばねなどのように適
度な弾性力を有するものであればよい。但し、ここで用
いられる弾性体７は上記圧電アクチュエータ８の作動片
の作用により形成されるクリアランスΔＳのストローク
分を吸収できる程度の弾性変位作用を有するものを用い
る必要がある。また、このボンディングヘッドに備えら
れているリニアーモータ６、圧電アクチュエータ８等へ
のオン・オフのタイミング制御等は図示せぬマイクロコ
ンピュータ等で構成される制御手段によりなされる。
以上のような構成による本装置の作用について以下に説
明する。
まず、駆動アームｌＯに固定された圧電アクチュエータ
８は通常所定の電圧が印加されて作動片が伸長した状態
に設定されており、ストッパ９と共にボンディングアー
ム４の上面に当接してボンディングアーム４の回動を規
制している。この状態でリニアモータ６が励磁されると
駆動アーム】０はボンディングアーム４を固定したまま
第１図に示す反時計方向に軸１１を支点として高速に回
動しボンディングツール２を第２図図示の半導体ペレッ
ト３の電極であるパッド３ａの上方所定位置まで高速に
降下する。この所定距離位置にボンディングツール２が
到達する情報は図示せぬセンサー若しくは時間情報等に
より予め装置に備えられている外部操作手段により設定
されており、ボンディングツール２の高速移動された後
は低速に降下するように制御がなされる。この低速移動
がなされるとき、すなわち高速から低速に切換制御され
る時点から圧電アクチュエータ８への給電をオフとして
圧電アクチュエータ８の作動片を縮ませてこの圧電アク
チュエータ８の作動片先端とボンディングアーム４の上
面との間に第１図の二点鎖線で示すクリアランスΔＳを
形成する。
しかし５ボンデイングアーム４はこのとき弾性体７の復
元作用によって自由回転が規制され軽く固定された状態
にある。この状態で更にリニアモータ６のコイル６ａは
励磁されているので駆動アーム１０は弾性体７の復元力
に抗して圧電アクチュエータ８の作動片先端に形成され
たクリアランス分を移動できるので軸１１を支点として
回動し、ボンディングツール２も弾性体７が変形して微
動しながら下降を続は半導体ベレット３の電極面である
パッド３ａに到達すると、やがて圧電アクチュエータ８
の先端とボンディングアーム４の上面とが当接する。そ
して、第３図に示すようにボンディングツール２の先端
に形成されたワイヤｌのボールｌａはパッド３ａ上面で
ｔｌの量だけ押しつぶされて熱圧着などによるボンディ
ングがなされる。また、この時間内にボンディングアー
ム４の後端部と近接センサー５のギャップも同時に変化
するため、近接センサー５は予め設定されている所定距
離以上接近したことを検知し、この検知出力を図示せぬ
制御手段に出力してリニアモータ６の励磁を停止させて
ボンディングを完了する。
逆に、上記ボンディングがなされた後は再びリニアモー
タ６を励磁させて駆動アーム１０を今度は軸１１を支点
として第１図の時計方向に回動するように作用させる。
このときボンディングアーム４は予め設定された移動量
分だけ軸１１を支点として回動させるが弾性体７の作用
によりボンディングアーム４は軽く固定されながらボン
ディングツール２もボンディング後のパッド３ａより衝
撃を与えることなく離間する。その後圧電アクチュエー
タ８に所定の電圧を印加してボンディングアーム４をス
トッパ９と共に確実に固定する。
そして、ＸＹテーブルを移動させて第２のボンディング
点である対応するリード１４側に移動させて上記と同様
のボンディング接続を行う。
以上のような工程を全ての電極及びリードに繰り返し行
いボンディングを完了し、次の半導体ペレットを１コマ
移送して同様の工程を繰り返す。
なお、本実施例では圧電アクチュエータを用いて所定の
変位量を発生するように構成しているが、所定の変位量
を発生することが可能なものであれば適宜用いることも
可能である。その他車発明の趣旨を変更しない範囲で適
宜他の構成部材等を用い変形使用しても良い。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ボンディングアー
ムと駆動アームとが独立して駆動できるように構成した
ので、駆動アームを駆動するための駆動力が直ちにボン
ディングアームに加わらないのでボンディング時でのボ
ンディングツール先端部に衝撃加重として加わることが
なく半導体ペレットにクラック等を発生させることがな
いという効果がある。また、本発明によればボンディン
グアームと駆動アーム間に弾性体を設けるようにしたの
でボンディング時に加わる衝撃加重を弾性体の作用によ
り吸収することができるという効果がある。更に、本発
明によれば駆動アームを駆動する駆動手段を設けたので
ボンディングアームを軽量化することが可能となりボン
ディングアーム自身の慣性モーメントによる衝撃加重を
低減できる効果があるとともに駆動手段の衝撃加重の影
響をボンディングツール先端に与えることがないという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であり、本発明に用いられる
ワイヤボンディング装置のボンディングヘッド部の構成
を示す正面図、第２図は第１図に示すボンディングツー
ルの先端に形成されたボールと半導体ペレットの電極面
に接した状態を示す部分拡大図、第３図は第２図に示す
ボールがボンディングツールにより押しつぶされた状態
を示す部分拡大図、第４図は従来のワイヤボンディング
装置のボンディングヘッド部の構成を示す正面図である
。 第２図 Ｉ・・・ワイヤ、２・・・ボンディングツール、３・・
・半導体ペレット、４・・・ボンディングアーム、５・
・・近接センサー、６・・・リニアモータ、７・・・弾
性体、８・・・圧電アクチュエータ、９・・・ストッパ
、１０・・・駆動アーム、１１・・・軸、１２・・・リ
ール。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ＸＹ方向に平面移動可能な部材上に設けられた軸
    と、ワイヤの挿通されたキャピラリを保持し前記軸に揺
    動自在に設けられたボンディングアームと、前記軸に揺
    動自在に設けられ前記ボンディングアームと独立して揺
    動可能に設けられた駆動アームと、該駆動アームに取付
    けられ該駆動アームを揺動させる駆動手段とを備え、前
    記ボンディングアームと前記駆動アームとの間に弾性変
    位を発生する弾性体を設け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. （２）ＸＹ方向に平面移動可能な部材上に設けられた軸
    と、ワイヤの挿通されたキャピラリを保持し前記軸に揺
    動自在に設けられたボンディングアームと、前記軸に揺
    動自在に設けられ前記ボンディングアームと独立して揺
    動可能に設けられた駆動アームと、該駆動アームに取付
    けられ該駆動アームを揺動させる駆動手段と、前記駆動
    アームに前記ボンディングアームの変位量を規制する変
    位手段と、前記ボンディングアームと前記駆動アームと
    の間に弾性変位を発生する弾性体とを備え、前記弾性体
    は少なくとも前記変位手段の変位量に相当する弾性変位
    を有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。
  3. （３）前記変位手段は圧電アクチュエータで構成されて
    いることを特徴とする請求項２記載のワイヤボンディン
    グ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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