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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English (en)
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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
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