JPH0547860A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング方法

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JPH0547860A
JPH0547860A JP3223447A JP22344791A JPH0547860A JP H0547860 A JPH0547860 A JP H0547860A JP 3223447 A JP3223447 A JP 3223447A JP 22344791 A JP22344791 A JP 22344791A JP H0547860 A JPH0547860 A JP H0547860A
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ball
load
capillary
bond
bonding
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JP3223447A
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English (en)
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Yoshimitsu Terakado
義光 寺門
Kazuo Sugiura
一夫 杉浦
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Shinkawa Ltd
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Shinkawa Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】圧着ボール径が小さく、かつ圧着ボール径のバ
ラツキが小さくて接合性が合格レベルとなる。 【構成】ボールが第１ボンド面１の第１ボンド点に接触
する時の印加荷重１５を超音波出力１２の印加時の印加
荷重１６より大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は第１ボンド点と第２ボン
ド点との間をワイヤで接続するワイヤボンデイング方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤボンデイング方法は、周知の如
く、図５に示す方法によって行われる。まず、図５
（ａ）に示すように、キヤピラリ４の下端より延在する
ワイヤ３に電気トーチ５による火花放電によってボール
３ａを作る。その後、電気トーチ５は矢印方向へ移動す
る。次に（ｂ）に示すように、キヤピラリ４は第１ボン
ド点１ａの上方に移動する。続いて（ｃ）に示すよう
に、キヤピラリ４が下降し、ワイヤ３の先端のボール３
ａを第１ボンド点１ａに接続する。その後、（ｄ）に示
すように、キヤピラリ４は上昇する。続いて（ｅ）に示
すように、キヤピラリ４は第２ボンド点２ａの上方に移
動する。次に（ｆ）に示すように、キヤピラリ４が下降
して第２ボンド点２ａにワイヤ３を接続する。その後、
キヤピラリ４が一定の位置へ上昇した後、クランパ６が
閉じ、キヤピラリ４とクランパ６が共に上昇して（ｇ）
に示すようにワイヤ３を切断する。これにより、１本の
ワイヤ接続が完了する。なお、この種のワイヤボンデイ
ング方法に関連するものとして、例えば特開昭５７ー８
７１４３号公報、特公平１ー２６５３１号公報、特公平
２ー１３８１８号公報等があげられる。
【０００３】ところで、かかるワイヤボンデイング方法
においては、特に第１ボンド点１ａへのボンデイング
は、ボール３ａを圧着させるために、圧着ボール形状
（圧着されたボール形状）とボンド面への接合性が問題
となる。そこで、従来は、図６に示すように、キヤピラ
リ４に一定の印加荷重１０を加えておき、キヤピラリ４
が第１ボンド面１の第１ボンド点１ａに接触している時
に第１ボンド面１に印加荷重１１が加えられるように
し、この印加荷重１１が加わった状態で超音波出力１２
を印加している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、印加
荷重１１が圧着ボール径に及ぼす影響については何ら配
慮されていない。本発明者は、上記従来技術のように一
定の印加荷重１１を加えた場合において、種々実験を行
い、接合性が合格レベルとなる時の圧着ボール径につい
て調べた結果、次のようなことが判明した。印加荷重１
１が大であれば、図７（ａ）に示すように、圧着ボール
径のバラツキは小さくて安定しているが、接合性が合格
レベル時の圧着ボール径は大となる。これに対して印加
荷重１１を小さくすると、図７（ｂ）に示すように、接
合性が合格レベル時の圧着ボール径は比較的小さくなる
が、圧着ボール径のバラツキが大きくなる。
【０００５】このように、大きな印加荷重１１である
と、超音波印加前の大きな印加荷重１１でボール３ａを
適度に変形させるので、圧着ボール径は安定するが、超
音波印加時の印加荷重１１が大き過ぎてしまい、圧着ボ
ール径が大きくなる。また小さな印加荷重１１である
と、超音波印加前のボール３ａ変形が少な過ぎてボール
形状が安定しないが、比較的小さな圧着ボール径が得ら
れる。即ち、従来技術では、圧着ボール径及び圧着ボー
ル径のバラツキの両方を満足させることは困難であっ
た。特に、近年、半導体組立装置の微細ピッチ化等によ
り、第１ボンド点１ａのパッドサイズは益々小さくなっ
て行く傾向にあり、圧着ボール径が小さく、かつ圧着ボ
ール径のバラツキが小さくすることが大きな課題となっ
ている。
【０００６】本発明の目的は、圧着ボール径が小さく、
かつ圧着ボール径のバラツキが小さくて接合性が合格レ
ベルとなるワイヤボンデイング方法を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の構成は、ワイヤの先端に形成したボールを荷
重を加えながら超音波を印加して第１ボンド点にボンデ
イングするワイヤボンデイング方法において、前記ボー
ルが第１ボンド点に接触する時の荷重を超音波印加時の
荷重より大きくしたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記手段は、種々実験を繰り返し行った結果得
られたものである。即ち、超音波印加前は、大きな荷重
を印加するので、圧着ボール径はバラツキが少なく安定
し、また超音波印加時は、小さな荷重を印加するので、
圧着ボール径は大きくならなく比較的小さくなったもの
と思われる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４によ
り説明する。図２に示すように、ＸＹテーブル２０上に
は、ボンデイングヘッド２１が搭載されている。ボンデ
イングヘッド２１には支軸２２が回転自在に支承されて
おり、支軸２２にはホーンホルダ２３が固定されてい
る。ホーンホルダ２３にはホーン２４が固定され、ホー
ン２４の先端部には図５に示すキヤピラリ４が固定され
ている。キヤピラリ４には、図示しないスプールに巻回
されたワイヤ３の先端が挿通されている。またボンデイ
ングヘッド２１には正逆回転可能な上下駆動用モータ２
５が固定されており、上下駆動用モータ２５の出力軸に
はカム軸２６が固定され、カム軸２６にはカム２７が固
定されている。そして、ホーンホルダ２３に回転自在に
設けられたローラよりなるカムフォロア２８がカム２７
に圧接するように、ホーンホルダ２３はばね２９で付勢
されている。またホーンホルダ２３には、支軸２２を中
心としてキヤピラリ４と反対側の下面に検出板３０がホ
ーンホルダ２３の側面より突出するように固定されてお
り、この検出板３０の上面に対向してボンデイングヘッ
ド２１にはリニアセンサ３１が固定されている。またボ
ンデイングヘッド２１には、ボンデイング荷重設定用の
リニアモータ３２のマグネット３３側が固定され、リニ
アモータ３２のコイル３４側は前記ホーンホルダ２３に
固定されている。
【００１０】前記カム２７はリニア又は偏心カムからな
り、図２の状態より矢印Ａ方向に１８０度正回転する範
囲は下降プロフィルとなっている。従って、カム２７は
１８０度の範囲を正逆回転して用いる。即ち、カム２７
は、正回転すると下降プロフィルとなり、逆回転すると
上昇プロフィルとなる。従って、カム２７が矢印Ａ方向
に正回転させられると、カム２７の下降プロフィルによ
ってホーンホルダ２３は支軸２２を中心として矢印Ｂ方
向に回動させられ、キヤピラリ４は下降する。この場
合、ホーンホルダ２３の回動量に従って検出板３０とリ
ニアセンサ３１とのギャップＧは大きく変化し、リニア
センサ３１からはギャップＧに比例した電圧又は電流が
出力される。前記のようにキヤピラリ４が下降してボン
ド面１に接触した後は、ギャップＧは一定のギャップと
なって変化しなく、リニアセンサ３１からは一定の電圧
又は電流が出力される。一定の出力がリニアセンサ３１
より出力されると、この出力は後記する中央制御回路４
０（図３参照）によってボンド面レベルと判断され、検
出点が中央制御回路４０のメモリに記憶される。
【００１１】図３は制御装置を示す。上下駆動用モータ
２５は、中央制御回路４０に予め記憶されたデータに基
づいてパルス出力制御回路４１、サーボ制御回路４２、
モータ駆動回路４３を介して駆動され、正回転量及び逆
回転量が制御される。またこの場合における上下駆動用
モータ２５の回転位置は、中央制御回路４０及びサーボ
制御回路４２に読み込まれる。そして、前記したように
上下駆動用モータ２５が回転してキヤピラリ４が下降し
ている時の検出板３０とリニアセンサ３１とのギャップ
Ｇによるリニアセンサ３１の出力は、逐次センサアンプ
４４によって増幅され、Ａ／Ｄ変換器４５によってデジ
タルデータに変換されて中央制御回路４０に入力され
る。またリニアモータ３２は、中央制御回路４０からの
データに基づいてパルス出力制御回路４６、モータ駆動
回路４７を介して駆動される。ここで、中央制御回路４
０からは、図１に示すように、超音波出力１２の発振前
は大きな印加荷重１３がキヤピラリ４に印加され、超音
波出力１２の発振後は小さな印加荷重１４がキヤピラリ
４に印加されるようになっている。またホーン２４に
は、超音波出力制御回路４８、超音波発振器４９を介し
て超音波出力１２が印加されるようになっている。な
お、中央制御回路４０、パルス出力制御回路４１、４６
及び超音波出力制御回路４８はマイクロコンピュータ５
０で置き換えてもよい。
【００１２】次に作用について説明する。ボンデイング
動作は、図５に示す動作によって行われる。本実施例
は、第１ボンド点１ａへのボンデイング方法を特徴とす
るものであるので、第１ボンド点１ａへのボンデイング
動作のみについて説明する。ワイヤ３の先端にボール３
ａが形成された後、図２に示す上下駆動用モータ２５が
正回転する。この場合、リニアモータ３２には、図１に
示すようにキヤピラリ４に大きな印加荷重１３が印加さ
れるように中央制御回路４０から出力されている。すな
わち、リニアモータ３２にある一定値の電流が印加され
ると、コイル３４がマグネット３３によって反発させら
れてホーンホルダ２３は押し上げられ、カムフォロア２
８はカム２７に圧接させられる。これにより、キヤピラ
リ４には大きな印加荷重１３が印加された状態となる。
【００１３】前記のように上下駆動用モータ２５が正回
転すると、図１に示すようにキヤピラリ４は下降し、ボ
ール３ａはボンド面１の第１ボンド点１ａに接触する。
これにより、リニアセンサ３１の出力は一定となり、中
央制御回路４０はボンド面１のレベルを記憶する。前記
ボンド面１のレベルの検出点を基準として上下駆動用モ
ータ２５は一定量回転させられ、カム２７とカムフォロ
ア２８の間に一定のギャップが生じ、キヤピラリ４には
前記印加荷重１３による大きな印加荷重１５が加えら
れ、ボール３ａはキヤピラリ４によって押しつぶされ
る。次に超音発振器４９が発振させられ、超音波出力１
２がホーン２４を介してキヤピラリ４に伝えられ、ボー
ル３ａは第１ボンド点１ａにボンデイングされる。また
超音波出力１２の発振と同時又は前後に前記印加荷重１
３より小さな印加荷重１４がキヤピラリ４に印加される
ようにリニアモータ３２には前記電流より小さな電流が
印加される。これにより、ボール３ａは小さな印加荷重
１６が加えられた状態で超音波出力１２によって第１ボ
ンド点１ａにボンデイングされる。その後、上下駆動用
モータ２５は逆回転させられ、カム２７の上昇プロフィ
ルによってキヤピラリ４は上昇する。
【００１４】このように、ボール３ａが第１ボンド点１
ａに接触する時の印加荷重１５を超音波出力１２の印加
時の印加荷重１６より大きくしたので、図４に示すよう
に、接合性が合格レベル時では、圧着ボール径は小さ
く、また圧着ボール径のバラツキが少なく安定した。こ
れは、超音波印加前は、大きな印加荷重１５を印加する
ので、圧着ボール径はバラツキが少なく安定し、また超
音波印加時は、小さな印加荷重１６を印加するので、圧
着ボール径は大きくならなく比較的小さくなったものと
思われる。
【００１５】ところで、印加荷重１５、印加荷重１６の
大きさは、ワイヤ３の材質及び直径、超音波出力１２の
大きさ等によって異なるが、一例を示すと、ワイヤ３の
材質が金で、直径が３０μｍφ、超音波出力１２が６０
ｍＷ、図１に示す印加荷重１５の印加時間が７ｍｓ、印
加荷重１６及び超音波出力１２の時間が１５ｍｓの場
合、印加荷重１５を６０ｇｒ、印加荷重１６を２０ｇｒ
としたところ、接合性が合格レベルの時の圧着ボール径
は８０μｍ、圧着ボール径のバラツキは±３μｍで、非
常に良好な結果が得られた。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、ボールが第１ボンド点
に接触する時の荷重を超音波印加時の荷重より大きくし
たので、圧着ボール径が小さく、かつ圧着ボール径のバ
ラツキが小さくて接合性が合格レベルとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンデイング方法の一実施例を
示すタイミング図である。
【図２】本発明の方法を用いたワイヤボンデイング装置
の概略構成図である。
【図３】図２のワイヤボンデイング装置に用いる制御装
置のブロック図である。
【図４】本発明の方法による圧着ボール径及びそのバラ
ツキを示す説明図である。
【図５】（ａ）乃至（ｇ）は一般的なワイヤボンデイン
グ方法の工程図である。
【図６】従来のワイヤボンデイング方法を示すタイミン
グ図である。
【図７】従来の方法による圧着ボール径及びそのバラツ
キを示し、（ａ）は荷重大の場合の説明図、（ｂ）は荷
重小の場合の説明図である。
【符号の説明】
１ａ 第１ボンド点 ３ ワイヤ ３ａ ボール １２ 超音波出力 １５、１６ 印加荷重
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 ワイヤボンデイング方法及び装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は第１ボンド点と第２ボン
ド点との間をワイヤで接続するワイヤボンデイング方法
及び装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】本発明の目的は、圧着ボール径が小さく、
かつ圧着ボール径のバラツキが小さくて接合性が合格レ
ベルとなるワイヤボンデイング方法及び装置を提供する
ことにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の方法の構成は、ワイヤの先端に形成したボー
ルを荷重を加えながら超音波を印加して第１ボンド点に
ボンデイングするワイヤボンデイング方法において、前
記ボールが第１ボンド点に接触する時の荷重を超音波印
加時の荷重より大きくしたことを特徴とする。上記目的
を達成するための本発明の装置の構成は、ワイヤの先端
に形成したボールを荷重を加えながら超音波を印加して
第１ボンド点にボンデイングするワイヤボンデイング装
置において、前記ボールが前記第１ボンド点に接触する
位置を検出する検出手段と、ボンデイング荷重を設定す
るボンデイング設定手段と、前記ボールが第１ボンド点
に接触する時の荷重を超音波印加時の荷重より大きくな
るように前記ボンデイング設定手段に信号を出力する中
央制御回路とを備えたことを特徴とする。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤの先端に形成したボールを荷重を
    加えながら超音波を印加して第１ボンド点にボンデイン
    グするワイヤボンデイング方法において、前記ボールが
    第１ボンド点に接触する時の荷重を超音波印加時の荷重
    より大きくしたことを特徴とするワイヤボンデイング方
    法。
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