JPH07130785A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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JPH07130785A
JPH07130785A JP5296019A JP29601993A JPH07130785A JP H07130785 A JPH07130785 A JP H07130785A JP 5296019 A JP5296019 A JP 5296019A JP 29601993 A JP29601993 A JP 29601993A JP H07130785 A JPH07130785 A JP H07130785A
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JP
Japan
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bonding
capillary
wire
height
loop
Prior art date
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JP5296019A
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Inventor
Hitoshi Kudo
整 工藤
Tetsuaki Kokuta
哲章 穀田
Noriyuki Suzuki
則行 鈴木
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Nippon Avionics Co Ltd
Original Assignee
Nippon Avionics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分な高さのループを簡易に形成することが
できるワイヤボンディング方法を提供する。 【構成】 図1(c)のような第1ボンディングの終了
後、キャピラリ2を第1ループハイトの高さまで図1
(d)のように上昇させる。キャピラリ2が図1(e)
のように第1ボンディング点から第2ボンディング点へ
の配線方向と逆方向の位置になるようにチップ4及びリ
ード5、又はキャピラリ2を所定量だけ移動させる。キ
ャピラリ2を第2ループハイトの高さまで図1(f)の
ように下降させワイヤ1に曲げぐせを付ける。そして、
キャピラリ2を図1(h)のように第2サーチハイトの
高さに移動させながら第2ボンディング点の位置に移動
させ、キャピラリ2を下降させて図1(i)のように第
2ボンディングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種半導体、集積回路等
の回路素子の結線を行うワイヤボンディング方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来より各種半導体、集積回路等の回路
素子の製造工程において、ダイボンディングされたチッ
プ上のボンディングパッドとパッケージのリード又は基
板上の導体とを細線により結線するワイヤボンディング
があり、近年このワイヤボンディング工程は高度に自動
化されているが、多品種少量生産あるいは試作研究など
の自動化の効果が余り期待できない分野では、依然とし
てマニュアルワイヤボンダが使用されている。
【0003】図3はマニュアルワイヤボンダを用いた従
来のワイヤボンディング方法を示す図である。1はAu
線等のワイヤ、2はワイヤ1を保持するキャピラリ、3
はワイヤ1の供給や切断のためにワイヤ1をつかむワイ
ヤクランプ、4はステージ上のワークのうち図示しない
リードフレームや基板等にダイボンディングされたチッ
プ、5は同じくワークのうちの基板のパターンやパッケ
ージのリード、6はワイヤ1の先端に形成されたボー
ル、7はキャピラリ2の先端に出たワイヤ1を電極から
の放電エネルギーによって溶融しボール6を形成させる
トーチである。
【0004】チップ4を載せたダイパッドとリード5等
からなるリードフレームは図示しないステージ上に載せ
られており、このステージを作業者が操作して水平方向
(XY方向)に移動させることにより、キャピラリ2の
位置をボンディングすべき箇所に合わせることができる
ようになっている。
【0005】次に、このようなワイヤボンディング方法
について説明する。リセット時のキャピラリ2は図3
(a)のような位置にあり、作業者の操作によって作業
者が最初の第1ボンディング点に位置合わせを行う時の
高さである第1サーチハイトまで図3(b)のように下
降して停止する。そして、作業者はステージを動かして
チップ4上のボンディングすべき第1ボンディング点を
キャピラリ2の真下に移動させる。位置合わせの終了
後、キャピラリ2を低速で下降させ図3(c)のように
チップ4に接触させて第1ボンディングを行う。
【0006】第1ボンディングが終了すると、キャピラ
リ2は第2ボンディング点に位置合わせを行う時の高さ
である第2サーチハイトまで図3(d)のように上昇す
る。次いで、作業者はステージを動かし、図3(e)の
ようにリード5上の第2ボンディング点をキャピラリ2
の真下に移動させる。位置の確定後、図3(f)のよう
にキャピラリ2をリード5に接触させて第2ボンディン
グを行う。第2ボンディングが終了すると、キャピラリ
2は設定されたクランプハイトの高さだけ図3(g)の
ように上昇し、いったん停止する。このとき、ワイヤク
ランプ3が閉じられてワイヤ1がクランプされる。
【0007】それからキャピラリ2は再び上昇し、この
上昇過程でワイヤ1はボンディングされた第2ボンディ
ング点の端から図3(h)のように引きちぎられる。キ
ャピラリ2の直下に移動してきた放電用のトーチ7から
高電圧が印加され、このアーク放電によってキャピラリ
2の先端から出ているワイヤ1が溶かされて先端にボー
ル6が形成される。そして、キャピラリ2が図3(i)
のようにリセット位置に戻り、ワイヤボンディングが終
了する。このような1本ずつのワイヤボンディングを必
要な本数繰り返してチップ4と外部との結線が終了す
る。
【0008】これがマニュアルワイヤボンダによるワイ
ヤボンディング方法であるが、ワイヤボンダには特公昭
56−46260号公報に開示されたワイヤボンディン
グ装置もあり、これはキャピラリをXY方向に移動させ
るXY駆動機構と、キャピラリを上下方向(Z方向)に
移動させるZ駆動機構と、これらを制御する制御回路と
を有し、図3と同様のシーケンスを記憶させたプログラ
ムに基づいて半自動的にワイヤボンディングを行う装置
である。しかし、これらのワイヤボンダでは第1ボンデ
ィング点と第2ボンディング点の間に落差がある場合に
ワイヤボンディングを行うと、ワイヤ1が弧状に形成さ
れたループは図4の実線で示すような形状となり、図4
の点線のような十分な高さにはならない。
【0009】そこで、第1ボンディングから第2ボンデ
ィングに移行する際にループ成形ピンを所定のタイミン
グで挿入しワイヤ1に折りぐせを付けて図5に示すよう
なループ形状にする機構を備えたワイヤボンダや、図6
に示すように所望の角度A、B及び高さLのループを形
成できるループ作成用ソフトウェアを備えた自動ワイヤ
ボンダもある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤボンディ
ング方法では以上のようにしてワイヤボンディングを行
っていたので、第1ボンディング点と第2ボンディング
点の間に落差がある場合にワイヤボンディングを行う
と、ワイヤのループが十分な高さにならず、ワイヤと素
子とのショートが生じ易くなるという問題点があった。
また、ループ成形ピンを用いてループの高さを得るワイ
ヤボンダやソフトウェアの制御によりループの高さを得
る自動ワイヤボンダもあるが、これらは装置が高価でそ
の制御も複雑であり、多品種少量生産あるいは試作研究
などのマニュアルワイヤボンダが使用される状況ではそ
の効果を余り期待できないという問題点があった。本発
明は、上記課題を解決するために、十分な高さのループ
を簡易に形成することができるワイヤボンディング方法
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1ボンディ
ング点においてボンディングした後、キャピラリをワイ
ヤにループを形成するための第1ループハイトの高さま
で上昇させ、キャピラリが第1ボンディング点から第2
ボンディング点への配線方向と逆方向の位置になるよう
に回路素子又はキャピラリを所定量移動させ、キャピラ
リをワイヤにループを形成するための第2ループハイト
の高さまで下降させ、キャピラリを第2ボンディング点
に位置合わせをするためのサーチハイトの高さに移動さ
せながら第2ボンディング点の位置に置き、キャピラリ
を下降させて第2ボンディングを行うことを特徴とす
る。
【0012】また、第1ボンディング点においてボンデ
ィングした後、キャピラリをワイヤにループを形成する
ためのループハイトの高さまで上昇させ、キャピラリが
第1ボンディング点から第2ボンディング点への配線方
向と逆方向の位置になるように回路素子又はキャピラリ
をワイヤにループを形成するための所定量だけ移動さ
せ、キャピラリを第2ボンディング点に位置合わせをす
るためのサーチハイトの高さに移動させながら第2ボン
ディング点の位置に置き、キャピラリを下降させて第2
ボンディングを行うことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明によれば、第1ボンディングの終了後キ
ャピラリを第1ループハイトの高さまで上昇させ、キャ
ピラリが第1ボンディング点から第2ボンディング点へ
の配線方向と逆方向の位置になるように回路素子又はキ
ャピラリを所定量移動させ、次いでキャピラリをワイヤ
にループを形成するための第2ループハイトの高さまで
下降させる。そして、キャピラリをサーチハイトの高さ
に移動させながら第2ボンディング点の位置に移動さ
せ、キャピラリを下降させて第2ボンディングを行う。
【0014】また、キャピラリをループハイトの高さま
で上昇させた後、キャピラリが配線方向と逆方向の位置
になるように回路素子又はキャピラリをワイヤにループ
を形成するための所定量だけ移動させる。そして、キャ
ピラリをサーチハイトの高さに移動させながら第2ボン
ディング点の位置に移動させ、キャピラリを下降させて
第2ボンディングを行う。
【0015】
【実施例】図1は本発明の1実施例を示すワイヤボンデ
ィング方法を示す図、図2はこのワイヤボンディング方
法を用いたワイヤボンダのブロック図であり、図3と同
様の部分には同一の符号を付してある。図2において、
10は操作部、11は図1(a)〜(l)に示すような
シーケンスの移行を行わせるためのボンドボタン、12
はキャピラリ2とボンディング点との接触を検出するタ
ッチセンサである。
【0016】また、13は制御部であり、操作部10よ
りの位置と時間の設定値、ボンドボタン11の操作、タ
ッチセンサ12の情報に基づいてキャピラリ2の上下動
の制御、ボンディング時の超音波と圧力の制御、及びボ
ール6の形成時のトーチ7の制御を行う。14はキャピ
ラリ2を上下動させるサーボモータ、15はボンディン
グに際して圧力を加えるための加圧ソレノイド、16は
同じく超音波を加えるための超音波発振器、17は図示
しないステージを移動させるためのマニピュレータ、1
8はワークを加熱するヒータステージである。
【0017】キャピラリ2やワイヤクランプ3は図示し
ないボンドアーム部に取付けられており、第1、第2サ
ーチハイト、後述する第1、第2ループハイト等の高さ
や速度を設定する操作部10の位置設定情報に基づいて
制御部13がサーボモータ14を制御することにより、
キャピラリ2等が上下に移動する。
【0018】また、チップ4を載せたダイパッドとリー
ド5等からなるリードフレームや基板は、図3の例同様
ステージ上に載せられており、作業者がマニピュレータ
17を操作することにより、このステージを水平方向に
移動させることができるようになっている。なお、本実
施例では圧力、熱、及び超音波を用いるサーモソニック
ボンディング方式(TS方式)を利用したワイヤボンダ
の例で説明するが、熱圧着方式(TC方式)等の他の方
式でも同様に適用することができる。
【0019】次に、このようなワイヤボンディング方法
について説明する。第1ボンディングまでは図3の例と
同様であり、作業者がボンドボタン11を押すと、図1
(a)のリセット位置にあるキャピラリ2は、サーボモ
ータ14の回転により下降を開始し、操作部10の位置
設定情報で設定された第1サーチハイトの高さで図1
(b)のように停止する。そして、作業者はマニピュレ
ータ17を操作してステージを動かしチップ4上の第1
ボンディング点をキャピラリ2の真下に移動させる。
【0020】位置合わせの終了後にボンドボタン11が
押されると、キャピラリ2は低速で下降して図1(c)
のようにチップ4に接触する。チップ4に接触するとタ
ッチセンサ12がこの接触を検出し、制御部13がタッ
チセンサ12の接触情報でキャピラリ2を停止させる。
【0021】そして、制御部13の指令により加圧ソレ
ノイド15と超音波発振器16が作動し、操作部10の
時間設定情報で設定された時間中、圧力と超音波が加え
られると共にヒータステージ18による熱が加えられる
ことによって第1ボンディングが行われる。第1ボンデ
ィングが終了すると、キャピラリ2は操作部10の位置
設定情報で設定されたループ形成のための第1ループハ
イトの高さまで図1(d)のように自動的に上昇する。
【0022】次に、作業者はマニピュレータ17を操作
してステージを第2ボンディング点があるリード5の方
向に所定量移動させる。その結果、キャピラリ2は図1
(e)のように第1ボンディング点から第2ボンディン
グ点への配線方向と逆方向の位置に置かれる。
【0023】ここで、作業者がボンドボタン11を押す
と、キャピラリ2が操作部10の位置設定情報で設定さ
れた第2ループハイトまで図1(f)のように下降し、
ワイヤ1にひねりを加えて曲げぐせを付ける。次いで、
作業者はマニピュレータ17を操作してステージを上記
と反対方向に移動させ、リード5上の第2ボンディング
点を図1(g)のようにキャピラリ2の下に移動させな
がら、ボンドボタン11を押してキャピラリ2を図1
(h)のように第2サーチハイトの高さに移動させる。
【0024】位置の確定後にボンドボタン11が押され
ると、第1ボンディングと同様の過程で図1(i)のよ
うに第2ボンディングが行われる。以後の工程は図3の
例と同様であり、第2ボンディングが終了すると、キャ
ピラリ2は設定されたクランプハイトの高さだけ図1
(j)のように上昇し、ワイヤクランプ3が閉じてワイ
ヤ1がクランプされる。
【0025】それからキャピラリ2が再び上昇し、ワイ
ヤ1は図1(k)のようにワイヤクランプ3により第2
ボンディング点の端から引きちぎられ、トーチ7からの
約2000Vの高電圧により溶かされて先端にボール6
が形成される。そして、キャピラリ2が図1(l)のよ
うにリセット位置に戻り、ワイヤボンディングが終了す
る。
【0026】以上のようにしてキャピラリ2の高さ設定
に第1ループハイト、第2ループハイトを設け、キャピ
ラリ2を第1ループハイトの高さで第2ボンディング点
と反対の方向に移動させ、次いで第2ループハイトの高
さに下降させることによりワイヤ1に曲げぐせを付けた
ので、図4の点線のループのように十分な高さをもった
ループを形成することができる。
【0027】なお、ワイヤ1に曲げぐせを付ける過程は
第1ボンディング点と第2ボンディング点の高さに余り
差がない場合は上記の過程で良いが、キャピラリ2を第
1ループハイトの高さで配線方向と逆方向に移動させる
だけでワイヤ1に曲げぐせを付けても良く、特に第1ボ
ンディング点と第2ボンディング点の落差が大きい図4
のような場合はこのようにして曲げぐせを付けた方が良
いこともある。この場合の第2ループハイトは第1ルー
プハイトよりも高くなり、よって第2ループハイトはワ
イヤ1に曲げぐせを付ける過程にほとんど寄与しなくな
る。
【0028】また、本実施例ではチップ4やリード5が
載ったステージを移動させるようになっているが、キャ
ピラリ2、第1ボンディング点、第2ボンディング点の
相対的な位置関係が上記と同様であればキャピラリ2の
方を水平方向に移動させても良い。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、キャピラリの高さ設定
に第1ループハイト、第2ループハイトを設け、キャピ
ラリが第1ループハイトの高さで配線方向と逆方向の位
置になるようにしてから第2ループハイトの高さに下降
させることによりワイヤに曲げぐせを付けたので、十分
な高さをもったループを簡易に形成することができる。
【0030】また、キャピラリの高さ設定にループハイ
トを設け、キャピラリがループハイトの高さで配線方向
と逆方向の位置になるようにすることによりワイヤに曲
げぐせを付けたので、十分な高さをもったループを簡易
に形成することができ、第1ボンディング点と第2ボン
ディング点の間に落差がある場合でもショートの恐れが
ないループを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例であるワイヤボンディング方
法を示す図である。
【図2】図1のワイヤボンディング方法を用いたワイヤ
ボンダのブロック図である。
【図3】従来のワイヤボンディング方法を示す図であ
る。
【図4】図3のワイヤボンディング方法によるワイヤの
ループ形状を示す図である。
【図5】ループ成形ピンを備えたワイヤボンダによるワ
イヤのループ形状を示す図である。
【図6】自動ワイヤボンダによるワイヤのループ形状を
示す図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ 2 キャピラリ 3 ワイヤクランプ 4 チップ 5 リード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 昇降自在なキャピラリによって保持され
    たワイヤを回路素子の第1、第2ボンディング点にボン
    ディングすることにより回路素子の結線を行うワイヤボ
    ンディング方法において、 第1ボンディング点においてボンディングした後、キャ
    ピラリをワイヤにループを形成するための第1ループハ
    イトの高さまで上昇させ、 前記キャピラリが第1ボンディング点から第2ボンディ
    ング点への配線方向と逆方向の位置になるように回路素
    子又はキャピラリを所定量移動させ、 前記キャピラリをワイヤにループを形成するための第2
    ループハイトの高さまで下降させ、 前記キャピラリを第2ボンディング点に位置合わせをす
    るためのサーチハイトの高さに移動させながら第2ボン
    ディング点の位置に置き、 前記キャピラリを下降させて第2ボンディングを行うこ
    とを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項2】 昇降自在なキャピラリによって保持され
    たワイヤを回路素子の第1、第2ボンディング点にボン
    ディングすることにより回路素子の結線を行うワイヤボ
    ンディング方法において、 第1ボンディング点においてボンディングした後、キャ
    ピラリをワイヤにループを形成するためのループハイト
    の高さまで上昇させ、 前記キャピラリが第1ボンディング点から第2ボンディ
    ング点への配線方向と逆方向の位置になるように回路素
    子又はキャピラリをワイヤにループを形成するための所
    定量だけ移動させ、 前記キャピラリを第2ボンディング点に位置合わせをす
    るためのサーチハイトの高さに移動させながら第2ボン
    ディング点の位置に置き、 前記キャピラリを下降させて第2ボンディングを行うこ
    とを特徴とするワイヤボンディング方法。
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081056A2 (en) * 2005-01-25 2006-08-03 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Method and apparatus for forming a low profile wire loop
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