JPH06132344A - 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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JPH06132344A
JPH06132344A JP4283002A JP28300292A JPH06132344A JP H06132344 A JPH06132344 A JP H06132344A JP 4283002 A JP4283002 A JP 4283002A JP 28300292 A JP28300292 A JP 28300292A JP H06132344 A JPH06132344 A JP H06132344A
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JP
Japan
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wire
clamper
tool
bonding
connected body
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English (en)
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Kazuhiro Yamamori
和弘 山森
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ワイヤボンディング装置のクランパ部を簡略か
つ独立に制御し、最適なル−プ形状及びテ−ル量を安定
よく得る。 【構成】ツ−ル部Ａは、ツ−ル駆動モ−タ２１を有し、
この駆動モ−タ２１によってツ−ル２４が駆動される。
一方、クランパ部Ｂは、クランパ駆動モ−タ２５を有
し、この駆動モ−タ２５によって、一つのクランパ２８
がツ−ルの駆動とは独立に駆動される。また、クランパ
部Ｂには、クランパ２８の金属細線を把持する荷重力を
任意に変えることができるボイスコイル２７が設けられ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子と外囲器の
インナ−リ−ドとを金属細線で接続するワイヤボンディ
ング装置のクランパ部の構成、及び、ボンディング時に
おける当該装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ワイヤボンディング装置のクラン
パ部は、例えば図１２に示されるように、ワイヤテンシ
ョン用のクランパ（以下、上クランパ）１１と、テ−ル
カット用のクランパ（以下、下クランパ）１２の二つか
ら構成されている。なお、１３は、ツ−ル（キャピラ
リ）である。これら上クランパ１１と下クランパ１２と
は、互いに物理的に独立して配置されている。また、上
クランパ１１は、その位置が固定され、下クランパ１２
は、ツ−ルの駆動軸１４に直結され、ツ−ルと同時に上
下動を行っている。
【０００３】また、近年、上クランパ１１は、クランプ
板と板バネを用いる構造から、空気圧を利用する構造へ
と変化し、下クランパ１２は、オン、オフ動作による単
一荷重によるものから、ボイスコイルや圧電素子などを
利用する荷重を任意に変えられるデジタル型のものへと
変化してきている。しかし、このような構造の変化はあ
っても、上クランパ１１と下クランパ１２が互いに物理
的に独立している点には変化がみられない。
【０００４】図１３〜図１９は、従来のワイヤボンディ
ング方法の概略を示すものである。また、図２０は、当
該方法を行う場合におけるワイヤボンディング装置の制
御方法を示すものである。以下、同図を参照しながら、
従来のワイヤボンディングのしくみについて説明する。
【０００５】まず、図１３に示すように、ツ−ル１３を
半導体素子の電極１５上に移動させる。この時、ツ−ル
１３は、原点に位置しており、また、上クランパは閉
じ、下クランパ１２は開いている。次に、図１４に示す
ように、ツ−ル１３を下降させ、超音波を印加しつつ、
金ボ−ル１６を電極１５に圧着する。この時、上下クラ
ンパは、共に開いている。
【０００６】次に、図１５に示すように、ツ−ル１３を
上昇させ、上クランパを閉じる。次に、図１６に示すよ
うに、ツ−ル１３を外囲器のインナ−リ−ド１７上に移
動させる。次に、図１７に示すように、ツ−ル１３を下
降させ、金ワイヤをインナ−リ−ド１７に圧着する。こ
の時、上下クランパは、共に開いている。
【０００７】次に、図１８に示すように、ツ−ル１３を
一定位置に上昇させた後、下クランパ１２を閉じる。ま
た、ワイヤをインナ−リ−ド１７から切断すると共に、
さらにツ−ル１３を上昇させる。次に、図１９に示すよ
うに、放電により、金ワイヤの先端にボ−ル１８を形成
する。
【０００８】以上が、従来のワイヤボンディングのしく
みであるが、この方法には、以下の欠点がある。即ち、
第一に、近年における半導体素子の微細化、多ピン化に
伴うル−プ長の増大や、薄型の外囲器の登場による低ル
−プ及び台形ル−プなど、ワイヤのル−プ形状の制御が
厳しく求められている。しかしながら、ツ−ルの軌跡を
細かく制御しても、従来の上下クランパによる構成で
は、ル−プ形成中において（即ち、図１６〜図１７の工
程にかけて）、ワイヤがたるみ、又は、ツ−ルから出入
りするために、ル−プ形状が不安定となり、隣接するワ
イヤ同士が接触するなどの欠点が生じる。
【０００９】なお、クランパには、上述のように、空気
圧方式によるものもあるが、やはり完全には、ワイヤの
たるみやワイヤのツ−ルからの出入りなどを防止するこ
とはできない。また、ツ−ル上昇後、下クランパでワイ
ヤを把持（完全に固定）する手段も考え出されている
が、この手段では、ル−プ形成中におけるワイヤのツ−
ルからの出入りは防止できるものの、下クランパでワイ
ヤを把持する際のワイヤの出過ぎに対しては、これを矯
正することができず、ル−プ形成中にワイヤのたるみな
どの欠点を生じる。
【００１０】第二に、従来のワイヤボンディング装置の
下クランパは、本来、テ−ルカット用である。このた
め、ツ−ルの上昇と同期して下クランパによりワイヤを
把持すし、テ−ル量を決定する方式（図１８参照）で
は、ワイヤのインナ−リ−ドへの接合性が悪い場合など
にはツ−ル上昇時（下クランパによりワイヤを把持する
前）にワイヤが切れてしまう場合がある。従って、ワイ
ヤの弾性等によりテ−ル量が不安定となったり、ワイヤ
切れによる装置の停止などの欠点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来は、
ル−プ長の増大や薄型の外囲器の登場によりル−プ形状
の制御が厳しく求められているにもかかわらず、ル−プ
形成中にワイヤがたるみ、又は、ツ−ルからワイヤが出
入りするため、ル−プ形状が不安定となり、隣接するワ
イヤ同士が接触するなどの欠点がある。また、ワイヤの
インナ−リ−ドへの接合性が悪い場合などには、ツ−ル
上昇時にワイヤが切れてしまう場合があり、テ−ル量の
バラツキやワイヤ切れによる装置の停止などの欠点があ
る。
【００１２】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、ワイヤボンディング装置のクラン
パ部の構成を簡略にすると共に、当該クランパ部を独立
して制御することにより最適なル−プ形状を安定に得ら
れ、かつ、ボ−ル形成時における最適なテ−ル量を安定
に得られるようにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のワイヤボンディング装置は、第１の駆動手
段及び当該第１の駆動手段によって駆動され第１及び第
２の被接続体に金属細線のボンディングを行うツ−ルを
それぞれ含むツ−ル部と、第２の駆動手段及び当該第２
の駆動手段によって上記ツ−ルの駆動とは独立に駆動さ
れかつ金属細線を把持する一つのクランパ及び当該クラ
ンパの金属細線を把持する荷重力を任意に変える手段と
を含むクランパ部とを備え、これにより第１の被接続体
と第２の被接続体を金属細線で接続するものである。
【００１４】また、上記第１の被接続体に金属細線をボ
ンディングする１回目のボンディングにおいて、上記ツ
−ルにより当該金属細線を上記第１の被接続体にボンデ
ィングする直前まで、上記クランパが金属細線を把持す
る荷重力を、当該金属細線がたるまない程度の低い値に
設定する制御手段をさらに備えている。
【００１５】また、上記第２の被接続体に金属細線をボ
ンディングする２回目のボンディングにおいて、上記ク
ランパに金属細線を完全に把持する高荷重力を与えると
共に、上記ツ−ルの下降に合わせて当該クランパを下降
させ、上記第２の被接続体へのボンディングの直前にお
いて、当該高荷重力を維持しながら当該クランパをわず
かに上昇させるように制御する制御手段をさらに備えて
いる。
【００１６】また、上記第２の被接続体に金属細線をボ
ンディングする２回目のボンディング後において、上記
クランパに金属細線を完全に把持する高荷重力を与えな
がら、上記ツ−ルを上記クランパと共に一定位置まで上
昇させて当該金細線を第２の被接続体から切断し、その
後、当該ツ−ルを固定しつつ、当該クランパのみを当該
高荷重力を維持しながらわずかに下降させて、当該ツ−
ルから当該金属細線の先端を繰り出すように制御する制
御手段をさらに備えている。
【００１７】
【作用】上記構成によれば、クランパはツ−ルと物理的
に独立して配置され、各々に駆動手段が設けられてい
る。これにより、ツ−ルと独立してクランパを制御で
き、クランプ板平行度や、クランプ荷重の調整が簡単に
できるようになる。
【００１８】また、上記構成のボンディング装置におい
て、１回目のボンディングの際、ツ−ルにより当該金属
細線を第１の被接続体にボンディングする直前まで、上
記クランパが金属細線を把持する荷重力を一定の低い値
に設定することにより、当該金属細線のたるみをなくす
ことができる。
【００１９】また、２回目のボンディングの際、第２の
被接続体にボンディングを行う直前に、高加重力を維持
しつつクランパのみをわずかに引き上げるような制御を
行っている。これにより、金属細線のたるみが除去さ
れ、長いル−プでの縦方向や横方向へのワイヤ曲りをな
くすことができる。
【００２０】また、２回目のボンディング後、高荷重力
を与えながらツ−ルをクランパと共に一定位置まで上昇
させ、その後、当該ツ−ルを固定しつつ当該クランパの
みをわずかに下降させている。これにより、接合性の低
い接合面でボンディングが行われる場合などにおいて
も、テ−ル量のバラツキが生じることなく、ボ−ルも安
定して形成することができる。
【００２１】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例
に係わるワイヤボンディング装置のツ−ル部及びクラン
パ部を示している。
【００２２】図１において、Ａは、ツ−ル部、Ｂは、ク
ランパ部である。ツ−ル部Ａは、ツ−ル駆動モ−タ２
１、超音波ホ−ン支持部２２、超音波ホ−ン２３及びツ
−ル（キャピラリ）２４から構成されている。また、ク
ランパ部Ｂは、クランプ駆動モ−タ２５、クランパ支持
部２６、ボイスコイル２７及びクランパ２８から構成さ
れている。
【００２３】本発明のワイヤボンディング装置のクラン
パ部Ｂは、一つのクランパ２８のみを有しており、言い
換えれば、従来と比べて上クランパが省略された形とな
っている。また、ツ−ル部Ａとクランパ部Ｂとは、物理
的に独立しており、各々に駆動モ−タが設けられてい
る。このため、本発明のワイヤボンディング装置は、ツ
−ル２４の動作とは独立してクランパ２８の動作を制御
することができる。さらに、クランパ部Ｂには、ボイス
コイル２７が備えられており、ワイヤの保持力（荷重）
を自由に変えられる構成となっている。
【００２４】図２〜図１０は、上記ワイヤボンディング
装置を用いるワイヤボンディング方法の概略を示すもの
である。また、図１１は、当該方法を行う場合における
ワイヤボンディング装置の制御方法を示すものである。
なお、これらの図において、図１と同一の部分には同じ
符号を付してある。以下、同図を参照しながら、本発明
に係わるワイヤボンディングのしくみについて説明す
る。
【００２５】まず、図２に示すように、ツ−ル２４を半
導体素子の電極２９上に移動させる。次に、図３に示す
ように、ツ−ル２４を下降させる。この時、クランパ２
８は、ツ−ル２４と共に下降することなく、上下動を停
止し（原点に位置し）、かつ、ワイヤにわずかな荷重を
かけてこれを把持している。なお、荷重力（クランプ
力）は、ボンディングワイヤの太さに応じ、当該ツ−ル
の下降時にワイヤがたるまない程度の最適値とする。ま
た、金ボ−ル３０を電極２９に圧着する際には、超音波
を印加しつつ、クランパ２８のワイヤへの荷重を取り除
く。
【００２６】次に、図４に示すように、ツ−ル２４を半
導体素子の電極２９上から所定の高さ（半導体素子の電
極とインナ−リ−ドの間隔の同じ程度）まで上昇させた
後、クランパ２８は、ワイヤに高荷重力を印加すること
により、当該ワイヤを完全に把持（固定）する。次に、
図５に示すように、ツ−ル２４を外囲器のインナ−リ−
ド３１上に移動させる。
【００２７】次に、図６に示すように、ツ−ル２４を下
降させると共に、これに合わせてクランパ２８を下降さ
せる。そして、次に示す手段により、金ワイヤをインナ
−リ−ド３１に圧着する。即ち、図７に示すように、イ
ンナ−リ−ド３１へのボンディングの直前において、高
荷重を維持しながらクランパ２８をわずかに上昇させ
る。これにより、ワイヤ３２がクランパ２８と共にわず
かに上昇するため、たとえボンディング前においてワイ
ヤがたるんでいても（破線）、そのたるみが除去され
（実線）、最適なル−プ形状が得られる。
【００２８】次に、図８に示すように、クランパ２８の
高荷重を維持しながら、ツ−ル２４をクランパ２８と共
に一定位置まで上昇させる。この時、ワイヤ３２は、イ
ンナ−リ−ド３１から切断される。次に、図９に示すよ
うに、ツ−ル２４を、ト−チ棒３３の高さに合わせ、か
つ、当該ト−チ棒３３の近傍に移動させる。
【００２９】次に、図１０に示すように、ツ−ル２４を
固定し、クランパ２８のみを高荷重を維持しながらワイ
ヤと共にわずかに下降させると、その下降した分だけワ
イヤの先端がツ−ル２４から繰り出る。なお、この際、
ワイヤの先端とト−チ棒の間隔が適度になるように制御
しながら、クランパ２８を下降させる。この後、放電に
より、ワイヤの先端にボ−ルを形成する。
【００３０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のワイヤ
ボンディング装置によれば、次のような効果を奏する。
従来、上下二つ存在したクランパが一つに簡素化され、
かつ、当該クランパは、ツ−ルと物理的に独立して配置
され、各々に駆動モ−タが設けられている。これによ
り、ツ−ルと独立してクランパを制御でき、微妙にクラ
ンプ板平行度や、クランプ荷重の調整ができるようにな
る。
【００３１】また、上記構成のボンディング装置におい
て、ル−プ形成の際、半導体素子の電極上に１回目のボ
ンディングを行った後のインナ−リ−ドへの２回目のボ
ンディングの直前に、クランパのみを高加重を維持しつ
つわずかに引き上げるような制御を行っている。これに
より、ワイヤのたるみが除去され、長いル−プでの縦方
向や横方向へのワイヤ曲りをなくすことができる。ま
た、本発明のボンディング装置を用いれば、低ル−プや
台形ル−プなどにおいても、簡易に、最適なル−プ形状
を得ることができる。
【００３２】さらに、２回目のボンディングが接合性の
低い接合面で行われる場合、従来のように、下クランパ
でワイヤを把持する前にワイヤが切れてしまい、テ−ル
量のバラツキが生じるという事態がなくなる。即ち、ワ
イヤが接合面に接触した後、直ちに当該ワイヤを保持
し、その後、クランパのみを下降させ、ワイヤの先端を
ツ−ルから繰り出している。従って、ワイヤが切れて
も、既に当該ワイヤはクランパにより把持されており、
テ−ル量は一定であり、ボ−ルも安定して形成すること
ができる。また、同時に、ボ−ルの接合の信頼性が向上
し、ワイヤ切れによる装置の停止もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
装置を示す図。
【図２】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図３】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図４】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図５】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図６】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図７】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図８】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図９】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディング
方法を示す図。
【図１０】本発明の一実施例に係わるワイヤボンディン
グ方法を示す図。
【図１１】本発明のワイヤボンディング装置の制御方法
の一例を示す図。
【図１２】従来のワイヤボンディング装置を示す図。
【図１３】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１４】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１５】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１６】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１７】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１８】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図１９】従来のワイヤボンディング方法を示す図。
【図２０】従来のワイヤボンディング装置の制御方法の
一例を示す図。
【符号の説明】
Ａ …ツ−ル部、 Ｂ …クランパ部、 ２１ …ツ−ル駆動モ−タ、 ２２ …超音波ホ−ン支持部、 ２３ …超音波ホ−ン、 ２４ …ツ−ル（キャピラリ）、 ２５ …クランプ駆動モ−タ、 ２６ …クランパ支持部、 ２７ …ボイスコイル、 ２８ …クランパ、 ２９ …電極、 ３０ …ボ−ル、 ３１ …インナ−リ−ド、 ３２ …ワイヤ、 ３３ …ト−チ棒。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の被接続体と第２の被接続体を金属
    細線で接続するワイヤボンディング装置において、 第１の駆動手段と、当該第１の駆動手段によって駆動さ
    れ、第１及び第２の被接続体に金属細線のボンディング
    を行うツ−ルとを含むツ−ル部と、 第２の駆動手段と、当該第２の駆動手段によって上記ツ
    −ルの駆動とは独立に駆動され、かつ金属細線を把持す
    る一つのクランパと、当該クランパの金属細線を把持す
    る荷重力を任意に変える手段とを含むクランパ部とを具
    備することを特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】 上記第１の被接続体に金属細線をボンデ
    ィングする１回目のボンディングにおいて、上記ツ−ル
    により当該金属細線を上記第１の被接続体にボンディン
    グする直前まで、上記クランパが金属細線を把持する荷
    重力を、当該金属細線がたるまない程度の低い値に設定
    する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項
    １に記載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 上記第２の被接続体に金属細線をボンデ
    ィングする２回目のボンディングにおいて、上記クラン
    パに金属細線を完全に把持する高荷重力を与えると共
    に、上記ツ−ルの下降に合わせて当該クランパを下降さ
    せ、上記第２の被接続体へのボンディングの直前におい
    て、当該高荷重力を維持しながら当該クランパをわずか
    に上昇させるように制御する制御手段をさらに具備する
    ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング
    装置。
  4. 【請求項４】 上記第２の被接続体に金属細線をボンデ
    ィングする２回目のボンディング後において、上記クラ
    ンパに金属細線を完全に把持する高荷重力を与えなが
    ら、上記ツ−ルを上記クランパと共に一定位置まで上昇
    させて当該金細線を第２の被接続体から切断し、その
    後、当該ツ−ルを固定しつつ、当該クランパのみを当該
    高荷重力を維持しながらわずかに下降させて、当該ツ−
    ルから当該金属細線の先端を繰り出すように制御する制
    御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記
    載のワイヤボンディング装置。
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