JPH06168977A - ワイヤーボンド用キャピラリー - Google Patents
ワイヤーボンド用キャピラリーInfo
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- JPH06168977A JPH06168977A JP43A JP34169592A JPH06168977A JP H06168977 A JPH06168977 A JP H06168977A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34169592 A JP34169592 A JP 34169592A JP H06168977 A JPH06168977 A JP H06168977A
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- semiconductor chip
- load
- tip
- wire bonding
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- H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
-
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- H01L2224/78301—Capillary
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-
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップに与える衝撃力をキャピラリー
において吸収することができ、高速なワイヤーボンディ
ングを可能にする。 【構成】 キャピラリー１ａにおいて、２ａは数グラム
の荷重でも縮む程度の圧縮コイルバネで構成された緩衝
部、３ａは圧縮コイルバネ（緩衝部）２ａを内部に包む
よう位置する剛体から成る取付部、４ａは半導体チップ
表面に着地する剛体から成る先端部である。先端部４ａ
は取付部３ａの内側に位置し、中心軸に対する垂直方向
にはガタ無く、かつ中心軸方向には自由に移動できるよ
うに組み立てられている。緩衝部２ａのプリセット荷重
及び先端部４ａの自重は、先端部４ａの直下に位置して
取付部３ａに固定された当止板５により支えられてい
る。 【効果】 キャピラリーが半導体チップ表面に着地する
時の衝撃力を緩和でき、現行と同等の衝撃値でより高速
なワイヤーボンディングが可能となる。
において吸収することができ、高速なワイヤーボンディ
ングを可能にする。 【構成】 キャピラリー１ａにおいて、２ａは数グラム
の荷重でも縮む程度の圧縮コイルバネで構成された緩衝
部、３ａは圧縮コイルバネ（緩衝部）２ａを内部に包む
よう位置する剛体から成る取付部、４ａは半導体チップ
表面に着地する剛体から成る先端部である。先端部４ａ
は取付部３ａの内側に位置し、中心軸に対する垂直方向
にはガタ無く、かつ中心軸方向には自由に移動できるよ
うに組み立てられている。緩衝部２ａのプリセット荷重
及び先端部４ａの自重は、先端部４ａの直下に位置して
取付部３ａに固定された当止板５により支えられてい
る。 【効果】 キャピラリーが半導体チップ表面に着地する
時の衝撃力を緩和でき、現行と同等の衝撃値でより高速
なワイヤーボンディングが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップ上の電極
とリード端子とを金属細線を用いて接続するワイヤーボ
ンド装置に使用されるワイヤーボンド用キャピラリーに
関する。
とリード端子とを金属細線を用いて接続するワイヤーボ
ンド装置に使用されるワイヤーボンド用キャピラリーに
関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来のキャピラリー（ボールボン
ド用キャピラリーの例）の概念的な断面図で、このキャ
ピラリー１ｃは一体の剛体（例えばセラミックや超硬合
金）で構成されており、キャピラリー１ｃが半導体チッ
プ表面に着地する瞬間に衝撃力が発生する。
ド用キャピラリーの例）の概念的な断面図で、このキャ
ピラリー１ｃは一体の剛体（例えばセラミックや超硬合
金）で構成されており、キャピラリー１ｃが半導体チッ
プ表面に着地する瞬間に衝撃力が発生する。
【０００３】この衝撃力の強さＦは、衝突物の重量を
Ｗ、衝突直前の速度をｖ0 、重力加速度をｇ、衝突物の
速度ｖ0 が０になるまでに要した時間をｔとすると、 Ｆ＝（Ｗ・ｖ0 ）／（ｇ・ｔ） ・・・ で表される。
Ｗ、衝突直前の速度をｖ0 、重力加速度をｇ、衝突物の
速度ｖ0 が０になるまでに要した時間をｔとすると、 Ｆ＝（Ｗ・ｖ0 ）／（ｇ・ｔ） ・・・ で表される。
【０００４】ここで、ｇ＝９．８ｍ／ｓ2 で、また、ワ
イヤーボンダーを想定すると、概略ｖ0 ＞１ｍ／ｓｅ
ｃ、ｔ＜０．０１ｓｅｃであるので、キャピラリー１ｃ
が着地した瞬間には、ワイヤーボンダーの初期荷重Ｗよ
りも遙かに大きな力（例えば１０倍程度）が、半導体チ
ップ表面に加わることになる。
イヤーボンダーを想定すると、概略ｖ0 ＞１ｍ／ｓｅ
ｃ、ｔ＜０．０１ｓｅｃであるので、キャピラリー１ｃ
が着地した瞬間には、ワイヤーボンダーの初期荷重Ｗよ
りも遙かに大きな力（例えば１０倍程度）が、半導体チ
ップ表面に加わることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来は、キャピラリー
１ｃの降下速度（ｖ0 ）を速めると、半導体チップとの
接触時に、半導体チップに衝撃力によるダメージを与え
る懸念が有り、これがワイヤーボンダーの高速化の一つ
の障害となっているという問題があった。
１ｃの降下速度（ｖ0 ）を速めると、半導体チップとの
接触時に、半導体チップに衝撃力によるダメージを与え
る懸念が有り、これがワイヤーボンダーの高速化の一つ
の障害となっているという問題があった。
【０００６】そこで本発明は、半導体チップに与える衝
撃力をキャピラリーおいて吸収することができ、高速な
ワイヤーボンディングを可能にするワイヤーボンド用キ
ャピラリーを提供することを目的とする。
撃力をキャピラリーおいて吸収することができ、高速な
ワイヤーボンディングを可能にするワイヤーボンド用キ
ャピラリーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、半導体チップの電極とリードとを接続す
るワイヤーボンド装置に使用されるワイヤーボンド用キ
ャピラリーにおいて、前記半導体チップに対する前記キ
ャピラリーの衝撃を緩衝する緩衝手段を備えたものであ
る。
決するために、半導体チップの電極とリードとを接続す
るワイヤーボンド装置に使用されるワイヤーボンド用キ
ャピラリーにおいて、前記半導体チップに対する前記キ
ャピラリーの衝撃を緩衝する緩衝手段を備えたものであ
る。
【０００８】
【作用】上記のように構成することにより、キャピラリ
ーが半導体チップ表面に着地する時に発生する衝撃を緩
衝手段が吸収し、衝撃力を緩和することができ、かつ、
通常通りのボンディングサイクルが行える。これによ
り、より高速なワイヤーボンディングにおいても、半導
体チップに衝撃力によるダメージを与えることが無くな
る。
ーが半導体チップ表面に着地する時に発生する衝撃を緩
衝手段が吸収し、衝撃力を緩和することができ、かつ、
通常通りのボンディングサイクルが行える。これによ
り、より高速なワイヤーボンディングにおいても、半導
体チップに衝撃力によるダメージを与えることが無くな
る。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の実施例におけるキャピラリー
１ａの断面図で、２ａは数グラムの荷重でも縮む程度の
圧縮コイルバネで構成された緩衝部、３ａはこの緩衝部
２ａである圧縮コイルバネを内部に包むように位置し、
中心に金属細線を通す穴を有する剛体で成り立つ取付
部、４ａは従来のキャピラリー１ｃ（図５参照）の先端
部と同様の目的及び効果を果たすように剛体で構成され
ている先端部である。この先端部４ａは、取付部３ａの
内側に位置し、中心軸に対する垂直方向にはガタ無く、
かつ中心軸方向には自由に移動できるように組み立てら
れている。緩衝部２ａのプリセット荷重及び先端部４ａ
の自重は、先端部４ａの直下に位置して取付部３ａに有
機的に固定されている当止板５によって支えられてい
る。
１ａの断面図で、２ａは数グラムの荷重でも縮む程度の
圧縮コイルバネで構成された緩衝部、３ａはこの緩衝部
２ａである圧縮コイルバネを内部に包むように位置し、
中心に金属細線を通す穴を有する剛体で成り立つ取付
部、４ａは従来のキャピラリー１ｃ（図５参照）の先端
部と同様の目的及び効果を果たすように剛体で構成され
ている先端部である。この先端部４ａは、取付部３ａの
内側に位置し、中心軸に対する垂直方向にはガタ無く、
かつ中心軸方向には自由に移動できるように組み立てら
れている。緩衝部２ａのプリセット荷重及び先端部４ａ
の自重は、先端部４ａの直下に位置して取付部３ａに有
機的に固定されている当止板５によって支えられてい
る。
【００１０】このように、キャピラリー１ａの中心軸と
平行するリング状の一部分を、中心軸と平行な圧縮力に
対して縮み、中心軸と垂直な外力に対しては変形しない
緩衝部２ａで構成することにより、キャピラリー１ａの
先端部４ａは極く小さい荷重（例えば１０ｇ程度）でも
上方へ移動し、キャピラリー１ａが半導体ウェーハの表
面に接触した瞬間の衝撃力を緩和することが可能であ
る。また、緩衝部２ａを構成する圧縮コイルバネが縮み
終った後は、緩衝部２ａによって分断されていた取付部
３ａと先端部４ａとが直接接触することにより、ワイヤ
ーボンドに必要な正規の荷重（ワイヤーボンドの方式、
金属細線の材質及び太さ等々により条件は一定でない
が、例えば３０ｇ）や超音波の伝達は、従来通りに行う
ことができる。
平行するリング状の一部分を、中心軸と平行な圧縮力に
対して縮み、中心軸と垂直な外力に対しては変形しない
緩衝部２ａで構成することにより、キャピラリー１ａの
先端部４ａは極く小さい荷重（例えば１０ｇ程度）でも
上方へ移動し、キャピラリー１ａが半導体ウェーハの表
面に接触した瞬間の衝撃力を緩和することが可能であ
る。また、緩衝部２ａを構成する圧縮コイルバネが縮み
終った後は、緩衝部２ａによって分断されていた取付部
３ａと先端部４ａとが直接接触することにより、ワイヤ
ーボンドに必要な正規の荷重（ワイヤーボンドの方式、
金属細線の材質及び太さ等々により条件は一定でない
が、例えば３０ｇ）や超音波の伝達は、従来通りに行う
ことができる。
【００１１】図３はワイヤーボンダーのキャピラリー上
下機構の一例で、６はキャピラリー１ａ（従来のキャピ
ラリー１ｃも同様）を保持する第１のアーム、７は全体
を保持する第２のアーム、８ａ及び８ｂはアーム６及び
７の回転中心、９ａ及び９ｂはアーム６及び７にそれぞ
れ設けられ、アーム６及び７が所定の間隙の時に閉じら
れている接点、１０は第１のアーム６を下方に引っ張
り、ボンディング荷重を発生させるための引張コイルバ
ネ、１１は第２のアーム７を上下に旋回運動させるため
の上下機構で、ここではモータ（図示せず）によって制
御された角度だけ回転することができる偏心カム、１２
は第２のアーム７が上下機構１１から離れることがない
ように、第２のアーム７に荷重を加えるための引張コイ
ルバネである。
下機構の一例で、６はキャピラリー１ａ（従来のキャピ
ラリー１ｃも同様）を保持する第１のアーム、７は全体
を保持する第２のアーム、８ａ及び８ｂはアーム６及び
７の回転中心、９ａ及び９ｂはアーム６及び７にそれぞ
れ設けられ、アーム６及び７が所定の間隙の時に閉じら
れている接点、１０は第１のアーム６を下方に引っ張
り、ボンディング荷重を発生させるための引張コイルバ
ネ、１１は第２のアーム７を上下に旋回運動させるため
の上下機構で、ここではモータ（図示せず）によって制
御された角度だけ回転することができる偏心カム、１２
は第２のアーム７が上下機構１１から離れることがない
ように、第２のアーム７に荷重を加えるための引張コイ
ルバネである。
【００１２】これを作動するには、まず上下機構１１を
作動させて第２のアーム７を支点８ｂを中心に降下させ
ると、キャピラリー１ａ（１ｃ）の先端が半導体チップ
（またはリード端子）上に着地する。ここから更に第２
のアーム７を降下させると、それぞれのアーム６及び７
に設けられた接点９ａ及び９ｂが開き、キャピラリー１
ａ（１ｃ）の先端が着地したことを電気信号として検出
することができる。この時点では、キャピラリー１ａ
（１ｃ）の先端には第１のアーム６及びキャピラリー１
ａ（１ｃ）自身の自重により発生する荷重と引張コイル
バネ１０による極く僅かな張力とが加わっているが、こ
れらの荷重の総和は１０ｇ〜２０ｇ位が一般的であり、
これではワイヤーボンディングにはまだ荷重不足であ
る。十分な荷重（例えば３０ｇ）を発生させるために
は、接点９ａ及び９ｂが開いた後、更に第２のアーム７
を降下させ、引張コイルバネ１０を所定量（ここでは１
０ｇ分）引っ張る必要がある。
作動させて第２のアーム７を支点８ｂを中心に降下させ
ると、キャピラリー１ａ（１ｃ）の先端が半導体チップ
（またはリード端子）上に着地する。ここから更に第２
のアーム７を降下させると、それぞれのアーム６及び７
に設けられた接点９ａ及び９ｂが開き、キャピラリー１
ａ（１ｃ）の先端が着地したことを電気信号として検出
することができる。この時点では、キャピラリー１ａ
（１ｃ）の先端には第１のアーム６及びキャピラリー１
ａ（１ｃ）自身の自重により発生する荷重と引張コイル
バネ１０による極く僅かな張力とが加わっているが、こ
れらの荷重の総和は１０ｇ〜２０ｇ位が一般的であり、
これではワイヤーボンディングにはまだ荷重不足であ
る。十分な荷重（例えば３０ｇ）を発生させるために
は、接点９ａ及び９ｂが開いた後、更に第２のアーム７
を降下させ、引張コイルバネ１０を所定量（ここでは１
０ｇ分）引っ張る必要がある。
【００１３】図４は衝撃力を表すグラフであり、キャピ
ラリー１ａ（１ｃ）の先端が半導体チップ（またはリー
ド端子）に着地してからの時間の経過（第２のアーム７
の降下角）と荷重の加わり具合との関係を、従来のキャ
ピラリー１ｃの場合を点線で、本発明によるキャピラリ
ー１ａの場合を実線で表す。従来のキャピラリー１ｃの
場合は、接点９ａ及び９ｂが開いた時の屈曲点Ｃ（接点
９ａ及び９ｂが開いてからは降下速度を落とすのが一般
的）が存在し、本発明のキャピラリー１ａを用いた場合
は、上記屈曲点Ｃと緩衝部２ａを構成する圧縮コイルバ
ネの撓みの終点（取付部３ａと先端部４ａとが接触する
点）の屈曲点Ｂとが存在する。なお、屈曲点Ｃから先は
従来の線分も本発明の線分も同一である。
ラリー１ａ（１ｃ）の先端が半導体チップ（またはリー
ド端子）に着地してからの時間の経過（第２のアーム７
の降下角）と荷重の加わり具合との関係を、従来のキャ
ピラリー１ｃの場合を点線で、本発明によるキャピラリ
ー１ａの場合を実線で表す。従来のキャピラリー１ｃの
場合は、接点９ａ及び９ｂが開いた時の屈曲点Ｃ（接点
９ａ及び９ｂが開いてからは降下速度を落とすのが一般
的）が存在し、本発明のキャピラリー１ａを用いた場合
は、上記屈曲点Ｃと緩衝部２ａを構成する圧縮コイルバ
ネの撓みの終点（取付部３ａと先端部４ａとが接触する
点）の屈曲点Ｂとが存在する。なお、屈曲点Ｃから先は
従来の線分も本発明の線分も同一である。
【００１４】この図４において、線分の傾きが大きいほ
どキャピラリーの降下速度が速く、よって衝撃力も大き
いことを示すが、キャピラリーが半導体チップに着地す
る瞬間（０，０）では、従来のキャピラリー１ｃの線分
ＡＣの成す角をθ1 、本発明のキャピラリー１ａの線分
ＡＢの成す角をθ2 とすると、θ1 ＞θ2 は常に成立
（屈曲点Ｂは常に線分ＡＣの下方に存在する）し、本発
明のキャピラリー１ａが緩衝効果を持つことを示す。
どキャピラリーの降下速度が速く、よって衝撃力も大き
いことを示すが、キャピラリーが半導体チップに着地す
る瞬間（０，０）では、従来のキャピラリー１ｃの線分
ＡＣの成す角をθ1 、本発明のキャピラリー１ａの線分
ＡＢの成す角をθ2 とすると、θ1 ＞θ2 は常に成立
（屈曲点Ｂは常に線分ＡＣの下方に存在する）し、本発
明のキャピラリー１ａが緩衝効果を持つことを示す。
【００１５】次に、図２は図１とは異なる実施例におけ
るキャピラリー１ｂの断面図であり、緩衝部２ｂは耐熱
性の弾性ゴムで構成され、取付部３ｂと先端部４ｂとに
焼付けまたは接着されて成り立っている。この実施例の
キャピラリー１ｂは、図１に示す実施例と比べ、収縮荷
重の設定精度に幾分難が有るが、構造が簡易で生産コス
トも低いという利点が有る。
るキャピラリー１ｂの断面図であり、緩衝部２ｂは耐熱
性の弾性ゴムで構成され、取付部３ｂと先端部４ｂとに
焼付けまたは接着されて成り立っている。この実施例の
キャピラリー１ｂは、図１に示す実施例と比べ、収縮荷
重の設定精度に幾分難が有るが、構造が簡易で生産コス
トも低いという利点が有る。
【００１６】さらに、本発明の実施例においては、緩衝
部の縮む終了点が、キャピラリー先端が半導体チップ表
面に着地してから設定したボンディング荷重に至るまで
の間に存在するように構成しても良い。即ち、図４に一
点鎖線で示す線分ＡＤＥ（線分ＤＥは実線と共通）は、
これを実施した時の衝撃力を表すもので、屈曲点Ｄが線
分ＣＥ上に存在することが特徴である。これを実現する
ための構成は、図１及び図２と基本的に同等であるが、
取付部３ａ（３ｂ）と先端部４ａ（４ｂ）との隙間ｄだ
け緩衝部２ａ（２ｂ）が収縮した時の荷重が、アーム６
及び７上の接点９ａ及び９ｂが開く荷重よりも大きく、
ボンディング荷重よりも小さくなるように設定したもの
である。このように収縮力と間隙ｄ（変位量）との関係
を定めることにより（即ち、衝突に要する時間を長くす
ることにより：式参照）、衝撃力を緩和（θ1 ＞
θ3 ）することができる。
部の縮む終了点が、キャピラリー先端が半導体チップ表
面に着地してから設定したボンディング荷重に至るまで
の間に存在するように構成しても良い。即ち、図４に一
点鎖線で示す線分ＡＤＥ（線分ＤＥは実線と共通）は、
これを実施した時の衝撃力を表すもので、屈曲点Ｄが線
分ＣＥ上に存在することが特徴である。これを実現する
ための構成は、図１及び図２と基本的に同等であるが、
取付部３ａ（３ｂ）と先端部４ａ（４ｂ）との隙間ｄだ
け緩衝部２ａ（２ｂ）が収縮した時の荷重が、アーム６
及び７上の接点９ａ及び９ｂが開く荷重よりも大きく、
ボンディング荷重よりも小さくなるように設定したもの
である。このように収縮力と間隙ｄ（変位量）との関係
を定めることにより（即ち、衝突に要する時間を長くす
ることにより：式参照）、衝撃力を緩和（θ1 ＞
θ3 ）することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
キャピラリーが半導体チップ表面に着地する時の衝撃力
を緩和でき、現行と同等の衝撃値でより高速なワイヤー
ボンディングが可能となる。
キャピラリーが半導体チップ表面に着地する時の衝撃力
を緩和でき、現行と同等の衝撃値でより高速なワイヤー
ボンディングが可能となる。
【図１】本発明の実施例におけるキャピラリーの断面図
である。
である。
【図２】本発明の別の実施例におけるキャピラリーの断
面図である。
面図である。
【図３】ワイヤーボンダーのキャピラリー上下機構の一
例を示す概略図である。
例を示す概略図である。
【図４】衝撃力を表すグラフである。
【図５】従来のキャピラリーの断面図である。
１ａ、１ｂ キャピラリー ２ａ、２ｂ 緩衝部 ３ａ、３ｂ 取付部 ４ａ、４ｂ 先端部 ５ 当止板 ６、７ アーム ８ａ、８ｂ 回転中心 ９ａ、９ｂ 接点 １０、１２ 引張コイルバネ １１ アーム７の上下機構
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体チップの電極とリードとを接続す
るワイヤーボンド装置に使用されるワイヤーボンド用キ
ャピラリーにおいて、 前記半導体チップに対する前記キャピラリーの衝撃を緩
衝する緩衝手段を備えたことを特徴とするワイヤーボン
ド用キャピラリー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06168977A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | ワイヤーボンド用キャピラリー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06168977A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | ワイヤーボンド用キャピラリー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06168977A true JPH06168977A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18348063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Withdrawn JPH06168977A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | ワイヤーボンド用キャピラリー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06168977A (ja) |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP43A patent/JPH06168977A/ja not_active Withdrawn
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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