JPH05160190A - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法

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JPH05160190A
JPH05160190A JP3323363A JP32336391A JPH05160190A JP H05160190 A JPH05160190 A JP H05160190A JP 3323363 A JP3323363 A JP 3323363A JP 32336391 A JP32336391 A JP 32336391A JP H05160190 A JPH05160190 A JP H05160190A
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wire
clamper
capillary
bonding
wire clamper
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Osamu Kudo
治 工藤
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Fujitsu Miyagi Electronics Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ワイヤの余分な繰り出しを防止
し、それに起因するワイヤの湾曲によるワイヤと他部品
との接触やワイヤ同志の接触を防止することを目的とす
る。 【構成】 ワイヤ６をチップ１上のボンディングパッド
４とインナーリード５に溶着するキャピラリ７の上方
に、上下駆動モータ１４により上下に回動可能な第１ワ
イヤクランパ１０を配置する。第１ワイヤクランパ１０
と同じ上下回動機構を有した第２ワイヤクランパ１１を
第１ワイヤクランパ１０の上方に配置する。第１ワイヤ
クランパ１０と第２ワイヤクランパ１１の独立した上下
回動運動によりワイヤ６の配線時に適当な張力をワイヤ
６に加えることのできる構造を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤボンディング装
置に係り、特に半導体素子とリードとの間にワイヤを配
線するワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】最近の電子技術の進展に伴って、ＩＣ（集
積回路）やＬＳＩ（大規模集積回路）等の半導体はその
集積度が急激に増大しつつあり、半導体を構成するチッ
プ上のボンディングパッドの高密度化が進められてい
る。
【０００３】ところが、各ボンディングパッドにワイヤ
で接続されるリード部分を有するリードフレームは、プ
レス打抜き等の機械的手段やエッチング等の化学的手段
で形成されるため、パターンの微小化には限界がある。
特に集積度の高い半導体では、チップ上のボンディング
パッドの大きさやパッド間ピッチと同程度の微小パター
ンを形成することが困難になってきている。
【０００４】そこで最近では各ボンディングパッドに接
続されるリード部分とチップとの距離を離すことによっ
てリード部分を成形可能な大きさにしている。そのた
め、リード部分とボンディングパッドとを接続するワイ
ヤの引き出し距離が長くなって曲がり易くなっている。
【０００５】また、ＩＣのコスト・ダウンに伴ってワイ
ヤの径を細くすると、さらにワイヤは曲がり易くなり、
ワイヤ同志あるいはワイヤとチップとが接触してしまう
危険性が高まっている。
【０００６】そこで、このようなワイヤボンディング
を、ワイヤの接触が無く、高速で且つ確実に行えるワイ
ヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法が望ま
れている。
【０００７】
【従来の技術】図４は従来のワイヤボンディング装置２
０の構成を説明するための図である。
【０００８】同図においてワイヤボンディングされるチ
ップ１はリードフレーム２のステージ３上に搭載され、
該チップ１の周囲にはリードフレーム２の一部であるイ
ンナーリード５が所定数放射状に形成されている。
【０００９】前記チップ１の表面には複数のアルミニウ
ム電極からなるボンディングパッド４が配設されてい
る。ワイヤボンディング装置２０はキャピラリ７をガイ
ドとして、該ボンディングパッド４と前記インナーリー
ド５の間にワイヤ１５を配設するものである。
【００１０】前記キャピラリ７はチップ１と対向する位
置に配設されており、超音波発振により振動するトラン
スデューサ８に取付けられており、ワイヤ６を超音波溶
着するようになっている。また、前記キャピラリ７は、
ワイヤ６の径より僅かに大きい直径の穴を有しており、
該ワイヤ６はその穴を通じてボンディング部分に供給さ
れ、前記ボンディングパッド４とインナーリード５を接
続して前記ワイヤ１５となる。
【００１１】前記キャピラリ７の側方にはトーチ電極９
が位置しており、キャピラリ７の先端から僅かに延出さ
れたワイヤ６と前記トーチ電極９との間に1000Ｖ程度の
電圧を印加して放電を行うことにより、ワイヤ６の先端
を溶かして球状にし、ワイヤ６がキャピラリ７の中に入
っていかないようにすると共に、ワイヤ６がボンディン
グパッド４に溶着し易くしている。前記トーチ電極９は
放電時のみキャピラリ７の下方に位置するようになって
おり、それ以外の配線作業時はキャピラリ７の前方ある
いは後方に移動し、配線作業の妨げにならないようにな
っている。
【００１２】キャピラリ７の上方には第１ワイヤクラン
パ１０が、その上方には第２ワイヤクランパ１１が、そ
れぞれワイヤ６を把持して、配線作業時にワイヤ６の垂
みを防止する機構となっている。
【００１３】そして、第２ワイヤクランパ１１のさらに
上方には、エアテンション１２が位置し、リール１３か
ら繰り出されるワイヤ６に空気を吹きつけてワイヤ６に
常時所定の張力を与えている。
【００１４】ここで、図５により従来のワイヤボンディ
ング装置２０によるボンディング方法について説明す
る。
【００１５】図中（開）はワイヤクランパが開いてワイ
ヤ６が移動可能な状態を表わし、（閉）はワイヤクラン
パが閉じてワイヤ６が挟持されていることを表わす。
【００１６】キャピラリ７，第１ワイヤクランパ１０，
第２ワイヤクランパ１１は配線作業時に移動するもので
あるが、そのそれぞれの位置は固定され一体的に動くよ
うになっている。よって、キャピラリ７と第１ワイヤク
ランパ１０，第１ワイヤクランパ１０と第２ワイヤクラ
ンパ１１の距離は、移動に拘らず一定となっている。ま
ず、チップ１上のボンディングパッド４にワイヤ６の端
部が溶着され、第１ワイヤクランパ１０，第２ワイヤク
ランパ１１が開いてキャピラリ７，第１ワイヤクランパ
１０，第２ワイヤクランパ１１が上動可能になる（図５
（Ａ））。
【００１７】次にキャピラリ７，第１ワイヤクランパ１
０，第２ワイヤクランパ１１が所定距離上動してキャピ
ラリ７の先端から所定長さのワイヤ６が延出された後
に、第２ワイヤクランパ１１が閉じてワイヤ６を挟持す
る（図５（Ｂ））。
【００１８】次にキャピラリ７，第１ワイヤクランパ１
０，第２ワイヤクランパ１１は、キャピラリ７の先端が
インナーリード５のボンディングされる部分に位置する
よう移動する（図５（Ｃ））。
【００１９】そして、ワイヤ６がインナーリード５に溶
着されるわけであるが、この時、第１ワイヤクランパ１
０，第２ワイヤクランパ１１は開いた状態となる（図５
（Ｄ））。
【００２０】溶着が完了した後に第１ワイヤクランパ１
０が閉じて強固にワイヤ６を挟持しながら上動しワイヤ
６は、その引張力によって切断される。この時トーチ電
極が移動して来て、切断されたワイヤ６の先端を球状に
溶かす。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】上述のボンディング作
業は、生産性向上のために高速で行われるもので、キャ
ピラリ７の運動の慣性の影響により第２ワイヤクランパ
を閉めるタイミングがずれて、ワイヤ６が余分に繰り出
される事がある。
【００２２】エアテンション１２からの空気の噴射によ
ってワイヤ６を常に上方へ引っ張ることによって、ワイ
ヤ６に常に張力をかけているが、第１ワイヤクランパ１
０又は第２ワイヤクランパ１１が閉じている場合は、上
記張力は繰り出されたワイヤ６には伝達されずその効果
は無い。
【００２３】このため、余分に繰り出されたワイヤ６が
縦方向に湾曲すると図６に示すように、ワイヤ１５が垂
れ下がることとなり、横方向に湾曲すると、図７に示す
ようにワイヤ１５同志が接近することとなる。
【００２４】このように従来のワイヤボンディング装置
２０及びボンディング方法では、チップの集積度が増大
するにつれて、ワイヤ１５の垂れによるチップ１の角部
との接触、及びワイヤ１５の湾曲によるワイヤ同志の接
触が発生し易くなり、不良品の原因となっていた。
【００２５】またコスト低減のためにワイヤ６を細くす
るとさらにワイヤ１５は湾曲し易くなり、コスト低減の
障害となっていた。
【００２６】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、ワイヤの余分な繰り出しに起因するワイヤの湾
曲の無いワイヤボンディング装置を提供することを目的
とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、ワイヤを端
子に溶着するキャピラリと、キャピラリの上方に位置し
てワイヤの切断時にワイヤを挟持する第１のワイヤクラ
ンパと、ワイヤを供給する手段とより構成するワイヤボ
ンディング装置において、第１のワイヤクランパが、ワ
イヤに張力を印加するように、キャピラリから離間する
方向に往復移動自在とした第１の移動機構を有すること
により解決される。
【００２８】また、前記第１のワイヤクランパのワイヤ
の送り方向上方に位置し、第２の移動機構により第１の
クランパに対して離間する方向に往復移動自在とされた
第２のワイヤクランパを設けた構成としてもよい。
【００２９】そして上記課題は、半導体チップ上のボン
ディングパッドにワイヤの端部が溶着され、第１のワイ
ヤクランパ及び第２のワイヤクランパが開いて、ワイヤ
に張力を印加する工程と、キャピラリから所定長さのワ
イヤが繰り出された後に第２のワイヤクランパが閉じて
ワイヤを挟持する工程と、キャピラリが端子に移動する
途中で第２のワイヤクランパが開き、第１のワイヤクラ
ンパが閉じてワイヤを挟持しながら移動し、キャピラリ
から繰り出されたワイヤに張力を印加する工程と、キャ
ピラリが前記端子の溶着位置に到達した後に第１のワイ
ヤクランパが開き、第２のワイヤクランパが閉じてワイ
ヤを挟持しながら移動し、前記キャピラリから繰り出さ
れたワイヤに張力を印加する工程とを有するワイヤボン
ディング方法によっても解決される。
【００３０】
【作用】上述のように、第１のワイヤクランパに移動機
構を設けた構成は、第１のワイヤクランパがワイヤを挟
持しながらキャピラリから離間する方向に移動してワイ
ヤに張力を印加する。また、移動機構を有した第２のワ
イヤクランパを設けた構成は、ワイヤの張力を常時調節
することをを可能にする。
【００３１】そして、第１のワイヤクランパ及び第２の
ワイヤクランパが独立してワイヤを挟持し、移動するワ
イヤボンディング方法は余計に繰り出されたワイヤをキ
ャピラリ上方に戻してワイヤの配線長さを所定の寸法に
する。
【００３２】
【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を説明する図
である。
【００３３】同図中、図４に示した従来のワイヤボンデ
ィング装置２０と同じ構成部品には同一の符号を付し、
その説明は省略する。
【００３４】本実施例であるワイヤボンディング装置２
１と、従来のワイヤボンディング装置２０との相違は、
第１ワイヤクランパ１０と第２ワイヤクランパ１１が上
下に回動運動できる機構にある。
【００３５】図１に示した第１ワイヤクランパ１０は、
軸１６によって回動可能に軸支され、軸１６に対してク
ランプ部の反対側には連結棒１７が所定の間隔をおいて
２本平行に突出している。
【００３６】この２本の連結棒１７の間には駆動ローラ
１８が両方の連結棒に接しながら位置している。
【００３７】駆動ローラ１８は上下駆動モータ１４の回
転軸に対して偏心して取付けられているため、上下駆動
モータ１４が回転して駆動ローラ１８が上方に回動した
場合、駆動ローラ１８は上側の連結棒１７を押し上げる
ため、第１ワイヤクランパ１０のクランプ部は、軸１６
を中心として下方に回動する。駆動モータが反対に回転
するとクランプ部は上方に回動することになる。
【００３８】図１には示していないが、第２ワイヤクラ
ンパ１１も同様な構成となっており、互いに独立して上
下の回動運動が可能になっている。
【００３９】このように第１ワイヤクランパ１０と第２
ワイヤクランパ１１とが互いに独立して上下の回動運動
を行えることは、どちらかのワイヤクランパを閉じてワ
イヤ６を挟持しながら上方に回動させることによって、
該ワイヤクランパより下方に繰り出されているワイヤ６
に張力を加え、接続時のワイヤ６の垂みを無くすことが
できる。
【００４０】従って、配線されたワイヤ１５は湾曲が少
なくなり、チップ１の角部への接触や、ワイヤ１５同志
の接触が無くなって、ワイヤ６の張力不足に起因する不
良率が低減できる。
【００４１】次に、図２に本発明のボンディング方法を
示す。
【００４２】同図における（Ａ），（Ｂ）は図５におけ
る従来のボンディング方法と同じである。
【００４３】図２（Ｃ）はワイヤ６を引張りながらイン
ナーリード５の溶着位置に移動する工程を示している
が、第２ワイヤクランパ１１を開くとともに、第１ワイ
ヤクランパ１０を閉じてワイヤ６を挟持しながら上方に
回動運動することにより、図２（Ｂ）の工程で余分に繰
り出されたワイヤ６を上方に引き戻すことができる。
【００４４】図２（Ｄ）はワイヤ６がインナーリード５
の溶着位置に到達した後の工程を示しているが、第１ワ
イヤクランパ１０が開くとともに、今度は第２ワイヤク
ランパ１１が閉じてワイヤ６を挟持しながら上方に回動
運動することにより、余分に繰り出されたワイヤ６をさ
らに確実に引き戻すことができる。
【００４５】このように図２（Ｃ）及び（Ｄ）の工程に
より、ワイヤ６の余分に繰り出された部分が確実に引き
戻されてワイヤ１５の湾曲が少なくなり、ワイヤ６の張
力不足に起因したワイヤ１５の他の部品への接触による
不良を著しく低減して生産性が向上する。
【００４６】ここで、第１ワイヤクランパ１０，第２ワ
イヤクランパ１１によってワイヤ６を引張る際は、図３
に示すように、ワイヤ６をある程度たわませた状態に調
整しながら行うので、溶着部の球状部分２２とワイヤ６
の接続部分には、上方向への引張力は働かないようにな
っている。
【００４７】
【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明によればワ
イヤの張力を常時調節することによりワイヤを大きく湾
曲させない配線ができ、ワイヤの接触による不良を低減
できる。
【００４８】また、請求項２及び請求項３の発明によれ
ば、ワイヤの繰り出し長さを調整することにより、ワイ
ヤを大きく湾曲させない配線が確実にでき、ワイヤの接
触による不良を低減し生産性の向上が図れる。
【００４９】加えて、本発明によってさらに細いワイヤ
の使用が可能となり、半導体装置のコストが低減され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を説明する図である。
【図２】本発明のボンディング方法を説明する図であ
る。
【図３】ワイヤにかかる力を説明する図である。
【図４】従来例の構成を説明する図である。
【図５】従来のボンディング方法を説明する図である。
【図６】ワイヤの垂れ下がり状態を示す図である。
【図７】ワイヤが横に湾曲した状態を示す図である。
【符号の説明】
１ チップ ２ リードフレーム ３ ステージ ４ ボンディングパッド ５ インナーリード ６，１５ ワイヤ ７ キャピラリ ８ トランスデューサ ９ トーチ電極 １０ 第１ワイヤクランパ １１ 第２ワイヤクランパ １３ リール １４ 上下駆動モータ １６ 軸 １７ 連結棒 １８ 駆動ローラ ２０，２１ ワイヤボンディング装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤ（６）を端子（４，５）に溶着す
    るキャピラリ（７）と、該キャピラリ（７）の上方に位
    置して該ワイヤ（６）の切断時に該ワイヤ（６）を挟持
    する第１のワイヤクランパ（１０）と、該ワイヤ（６）
    を該キャピラリ（７）に供給する手段（１３）とより構
    成するワイヤボンディング装置において、 前記第１のワイヤクランパ（１０）が、該ワイヤ（６）
    に張力を印加するように、前記キャピラリ（７）から離
    間する方向に往復移動自在とした第１の移動機構（１
    ４，１６，１７，１８）を有したことを特徴とするワイ
    ヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記第１のワイヤクランパ（１０）の前
    記ワイヤ（６）の送り方向上方に位置し、第２の移動機
    構により前記第１のクランパ（１０）に対して離間する
    方向に往復移動自在とされた第２のワイヤクランパ（１
    １）を設けたことを特徴とする請求項１記載のワイヤボ
    ンディング装置。
  3. 【請求項３】 半導体チップ（１）上のボンディングパ
    ッド（４）にワイヤ（６）の端部が溶着され、第１のワ
    イヤクランパ（１０）及び第２のワイヤクランパ（１
    １）が開いて、前記ワイヤ（６）に張力を印加する工程
    と、 キャピラリ（７）から所定長さの前記ワイヤ（６）が繰
    り出された後に前記第２のワイヤクランパ（１１）が閉
    じて前記ワイヤ（６）を挟持する工程と、 前記キャピラリ（７）が端子（５）に移動する途中で前
    記第２のワイヤクランパ（１１）が開き、前記第１のワ
    イヤクランパ（１０）が閉じて前記ワイヤ（６）を挟持
    しながら移動し、前記キャピラリ（７）から繰り出され
    た前記ワイヤ（６）に張力を印加する工程と、 前記キャピラリ（７）が前記端子（５）の溶着位置に到
    達した後に前記第１のワイヤクランパ（１０）が開き、
    前記第２のワイヤクランパ（１１）が閉じて前記ワイヤ
    （６）を挟持しながら移動し、前記キャピラリ（７）か
    ら繰り出された前記ワイヤ（６）に張力を印加する工程
    とを有することを特徴としたワイヤボンディング方法。
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