JPH07176561A - 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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JPH07176561A
JPH07176561A JP5322540A JP32254093A JPH07176561A JP H07176561 A JPH07176561 A JP H07176561A JP 5322540 A JP5322540 A JP 5322540A JP 32254093 A JP32254093 A JP 32254093A JP H07176561 A JPH07176561 A JP H07176561A
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wire
clamper
bonding apparatus
torch
electrode
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Osamu Kudo
治 工藤
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Fujitsu Miyagi Electronics Ltd
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Fujitsu Miyagi Electronics Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はワイヤボンディング装置に関し、保
守点検周期の延長化と配線動作の安定化を可能としたワ
イヤボンディング装置を実現することを目的とする。 【構成】 ワイヤクランパ５，６とキャピラリ３で支持
されたワイヤ４の先端とトーチ電極１５との間に電気火
花を飛ばしてワイヤ４先端にボール１７を形成し、該ボ
ール１７を被ボンディング面にボンディングするワイヤ
ボンディング装置において、トーチ電源１４は電極の一
方をワイヤ４を巻回したワイヤスプール１８、または、
ワイヤスプール１８とキャピラリ３間に設けられたコン
タクト部２４に接続し、もう一方の電極をトーチ電極１
５に接続し、ワイヤクランパ５，６のワイヤクランプ面
１１，１２はトーチ電源１４とは絶縁されているように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング装置
に関する。詳しくは、ＩＣやＬＳＩの如く集積度の高い
半導体等の素子（チップ）段階における工程でワイヤボ
ンディングを行うワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】最近の電子技術の進展に伴って、ＩＣやＬ
ＳＩの様な半導体は、その集積度が急速に増大しつつあ
る。この事は半導体を構成するチップ上のボンディング
パッド数の増加及びパッドピッチの縮小化を意味してお
り、このためパッドの大きさも小さくなり１００μｍ程
度まで縮小されている。
【０００３】一方、各ボンディングパッドにワイヤで接
続されるリード部を持つリードフレームは、プレス打ち
抜き等の機械的手段やエッチング等の化学的手段によっ
て形成されるため、パターンの微小化には限界があり、
ボンディングパッド程に微小化することは困難である。
【０００４】そこで、リードフレームのリード部とチッ
プ上のボンディングパッドとの間隔を長くすることによ
り、リードの大きさを前記の加工方法で形成可能な大き
さとすることが一般的に行われている。この様な構成と
すると、リードとボンディングパッドとを接続するワイ
ヤの長さは、必然的に長くなる。
【０００５】また、微小なボンディングパッドが狭い間
隔で形成されているため、これに対応してワイヤ径が縮
小されると共に、隣接するワイヤ同士の間隔も極めて狭
くなる。このため、ワイヤは曲がり易くなり隣接するワ
イヤ同士が接触する危険性が大となる。ワイヤ同士が接
触すると、製造された半導体は不良となる。従って、ワ
イヤボンディング工程では、ワイヤの接触を生じること
なく、確実に配線を行うことができるワイヤボンディン
グ装置が望まれている。
【０００６】
【従来の技術】図１１は従来のワイヤボンディング装置
におけるワイヤボンディング方法を説明するための図で
ある。この方法は先ず同図（ａ）に示すようにステージ
１の上に載置されたチップ２の上面の図示されていない
ボンディングパッドにキャピラリ３と呼ばれるガイドに
てワイヤ４を溶着する。この場合、ワイヤ４をつかむ下
側の第１クランパ５は開状態であり、上側の第２クラン
パ６は閉状態である。
【０００７】次に（ｂ）図の如く上、下のクランパ５及
び６を開放状態にしキャピラリ３を垂直上方に引き上げ
る。同時に（ｃ）図の如くキャピラリ３がリードフレー
ムのリード部７の上方へ移動する。このとき第１クラン
パ５は閉じて必要以上のワイヤを繰り出さないようにし
ている。
【０００８】次いで（ｄ）図の如くキャピラリ３がリー
ドフレームのリード部７にワイヤ４を圧着する。この場
合、第２クランパ６を閉じることによりワイヤ４を引張
りながら配線を行なっている。
【０００９】図１２は従来のワイヤボンディング装置に
おけるワイヤクランパを示す図である。これは、クラン
パ本体８に取付けられた固定側のクランプ面取付板９
と、クランパ本体８にピン８ａで回動可能に支持された
可動側のクランプ面取付板１０のそれぞれの先端にはワ
イヤクランプ面１１，１２が設けられ、クランパ本体８
と可動側クランプ面取付板１０との間にはソレノイド１
３が設けられてワイヤクランプ面１１，１２を開閉でき
るようになっており、両クランプ面１１，１２でワイヤ
４を挟み保持できるようになっている。
【００１０】図１３は従来のワイヤボンディング装置に
おけるワイヤ圧着用ボールの形成方法を説明する図であ
る。この方法は同図（ａ）の如く、駆動部（図示なし）
によりトーチ電極１５がキャピラリ３の真下へ移動させ
られて、第１クランパ５を閉じることにより、高電圧を
発生させる電源からトーチ電極１５と第１クランパ５へ
通電してトーチ電極１５とワイヤ４先端との間に火花放
電１６を起させ、その熱でワイヤ４先端を溶融してボー
ル１７を形成するのである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のボール形成
方法では、高電圧を発生させる電源からトーチ電極１５
と第１クランパ５へ通電した際、図１３（ｂ）に示すよ
うにワイヤ４と固定側クランプ面１１又は可動側クラン
プ面１２との間に隙間Ｇがあると、その隙間Ｇに高電圧
による放電が生じ、クランプ面を損傷させることにな
る。
【００１２】ワイヤクランプ面１１，１２が損傷する
と、ワイヤ４がスムーズに通らなくなるため、安定した
配線動作が困難となり、不良品を発生させる要因とな
る。このため定期的な点検及び交換作業を必要としてい
た。しかし高密度化している今日の半導体では、ワイヤ
クランプ面１１，１２の僅かな傷でも配線動作へ影響を
与える為、数時間毎の点検作業を行わないと不良が発生
してしまう程重要な問題となっている。
【００１３】本発明は、保守点検周期の延長化ができ、
且つ配線動作の安定化を可能としたワイヤボンディング
装置を実現しようとする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ング装置に於いては、ワイヤクランパ５，６とキャピラ
リ３で支持したワイヤ４の先端と、トーチ電極１５との
間に電気火花を飛ばしてワイヤ４先端にボール１７を形
成し、該ボール１７を被ボンディング面にボンディング
するワイヤボンディング装置において、トーチ電源１４
は電極の一方をワイヤ４を巻回したワイヤスプール１
８、または、ワイヤスプール１８とキャピラリ３間に設
けられたコンタクト部２４に接続し、もう一方の電極を
トーチ電極１５に接続し、ワイヤクランパ５，６のワイ
ヤクランプ面１１，１２はトーチ電源とは絶縁されてい
ることを特徴とする。
【００１５】また、それに加えて、上記ワイヤクランパ
５，６のワイヤクランプ面１１，１２を絶縁体又は柔軟
性のある材料で形成したことを特徴とする。また、上記
ワイヤクランパ５，６のワイヤクランプ面１１，１２に
ワイヤ４を案内する溝２１を設けたことを特徴とする。
【００１６】また、上記ワイヤクランパ５，６のワイヤ
クランプ面１１，１２にワイヤ４を真空吸着するための
穴２２を設け、ワイヤ４を真空吸着して保持することが
出来るようにしたことを特徴とする。また、上記ワイヤ
クランパ５，６のワイヤクランプ面１１，１２にエアー
又はＮ2 ガスをワイヤ引出し方向に吹き出すことができ
るように傾けた孔２２を設けたことを特徴とする。
【００１７】また、上記ワイヤクランパ５，６のクラン
パ本体８をワイヤ進行方向に対して傾けて設けたことを
特徴とする。また上記ワイヤクランパ５，６の対向する
クランプ面１１，１２を中心に向って互いに連動するよ
うに構成し、ワイヤ４を中心位置でクランプ出来るよう
にしたことを特徴とする。
【００１８】この構成を採ることにより、保守点検周期
の延長化ができ、且つ配線動作の安定化を可能としたワ
イヤボンディング装置が得られる。
【００１９】
【作用】図１により本発明の作用を説明する。同図にお
いて、５は第１クランパ、６は第２クランパでそれぞれ
ワイヤクランプ面１１，１２を有してワイヤ４を挟持で
きるようになっている。また３はワイヤ４を案内するキ
ャピラリ、１５はトーチ電極、１８はワイヤを巻回保持
したワイヤスプール、１４はトーチ電源である。そし
て、該トーチ電源１４の一方の電極をトーチ電極１５に
接続し、他方の電極をワイヤスプール１８のアース接続
部１８ａまたはコンタクト部２４に接続している。
【００２０】従って、トーチ電源１４から電圧を印加す
ると、電圧はアース接続部１８ａまたはコンタクト部２
４からワイヤ４を通ってワイヤ先端とトーチ電極１５と
の間に火花放電を生じ、その熱でワイヤ先端にボール１
７を形成する。このとき、ワイヤクランプ面１１，１２
には電圧が掛からないので、従来発生していたワイヤク
ランプ面での放電現象は発生しない。このためワイヤク
ランプ面１１，１２の損傷は防止され、良好な配線動作
が可能となる。
【００２１】また、ワイヤクランプ面１１，１２の取り
付けられた第１クランパ５及び第２クランパ６共、電気
的導通性の必要が無くなるため、ワイヤクランプ面１
１，１２は導電性又は非導電性の何れでも使用可能にな
り、より幅広い材料及び加工性向上による形状変更が可
能となる。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す概略図で
ある。本実施例は同図に示すように、ワイヤ４を挟持す
ることができるワイヤクランプ面１１，１２をそれぞれ
有する第１クランパ５及び第２クランパ６とが上下に配
置され、下方の第１クランパ５の下方にはワイヤ４を案
内して上下及び前後左右に移動可能なキャピラリ３が設
けられ、上方の第２クランパ６の上方にはワイヤ４を供
給するワイヤスプール１８とコンタクト部２４が設けら
れている。
【００２３】また、１５はトーチ電極でワイヤ４の先端
と対向できるように移動可能に設けられている。また１
４は高電圧を発生できるトーチ電源で、その一方の電極
はトーチ電極１５に接続され、他方の電極はワイヤスプ
ール１８のアース接続部１８ａまたは、コンタクト部２
４に接続されている。
【００２４】このように構成された本実施例は、ワイヤ
４の先端をトーチ電極１５に近接させておき、トーチ電
源１４から高電圧を印加すると、アース接続部１８ａま
たはコンタクト部２４に印加された電圧はワイヤスプー
ル１８及びワイヤ４を伝わり、ワイヤ先端とトーチ電極
１５との間に火花放電１６を発生させ、この放電による
熱でワイヤ４の先端を溶融してボール１７を形成する。
【００２５】この際、第１クランパ５及び第２クランパ
６には電圧が印加されないため、ワイヤ４とワイヤクラ
ンプ面１１，１２との間には放電現象は生ぜず、ワイヤ
クランプ面は損傷しない。従って良好な配線動作が可能
になると共に保守点検周期の延長が可能となる。
【００２６】図２乃至図５は本発明の第２乃至第５の実
施例のそれぞれ要部を示す図である。第２乃至第５の実
施例は基本的には第１の実施例と同様であり、異なると
ころは、第１、第２のクランパのワイヤクランプ面１
１，１２を図２〜図５の如く構成したことである。即ち
図２に示す第２の実施例はワイヤクランプ面１１，１２
を従来のサーメット等の導電性金属を使用していたもの
を、セラミックに変えたもの、図３に示す第３の実施例
はワイヤクランプ面１１，１２にウレタンゴムを使用し
たものである。
【００２７】また、図４に示す第４の実施例はワイヤク
ランプ面１１，１２をクランプ面取付板９，１０に非導
電性接着材２０により接着したもの、図５に示す第５の
実施例はワイヤクランプ面１１，１２を柔軟性のある材
料、例えばゴム等で構成したものであり、各実施例の何
れもワイヤの保持性を向上させることが可能となる。
【００２８】図６及び図７は本発明の第６及び第７の実
施例のそれぞれ要部を示す図である。第６、第７の実施
例は基本的には第１の実施例と同様であり、異なるとこ
ろは、第１、第２のクランパのワイヤクランプ面１１，
１２の形状を、図６又は図７の如く形成したことであ
る。即ち、図６に示す第６の実施例は、ワイヤクランプ
面１１，１２に溝２１を設けてワイヤ４のガイドとする
ことによりワイヤクランプ面１１，１２を開いた状態に
しても、ワイヤ４がワイヤクランプ面１１，１２より外
れることを防止したものである。
【００２９】また、図７に示す第７の実施例はワイヤク
ランプ面１１，１２の何れか一方に穴２２を設け、その
穴２２より真空吸着することでワイヤの保持性を向上さ
せることを可能としたものである。
【００３０】図８は本発明の第８の実施例を示す図であ
り、（ａ）はワイヤクランプ面の平面図、（ｂ）は
（ａ）図のｂ−ｂ線における断面図である。本実施例は
基本的には第１の実施例と同様であり、異なるところ
は、ワイヤクランプ面１１，１２にエアー又はＮ2 ガス
をワイヤ引き出し方向に吹き出すことができるように傾
けた孔２２を設けたものである。
【００３１】このように構成された本実施例は、エアー
又はＮ2 ガスをクランプ面取付板９，１０の裏面に設け
たエアー又はＮ2 ガス供給口２５から供給し、孔２２か
ら噴出させることにより、ワイヤ４をワイヤクランプ面
に引っかかることなくスムーズに引き出すことができ
る。特に直径の細いワイヤはワイヤクランプ面との摩擦
を減小させないと、狙い通りのワイヤ形状にならないた
め、このような場合に本実施例は有効である。
【００３２】図９及び図１０は本発明の第９及び第１０
の実施例のそれぞれ要部を示す図である。この第９及び
第１０の実施例は基本的には第１の実施例と同様であ
り、異なるところは、第１、第２のクランパ５，６の構
成を変えたことである。即ち、図９に示す第９の実施例
は、クランパ本体８をワイヤ４の進行方向に対して傾け
て設けたもので、ワイヤクランプ面１１，１２でワイヤ
４を掴む際のワイヤ保持性を向上させたものである。
【００３３】また図１０に示す第１０の実施例は、一端
にそれぞれワイヤクランプ面１１，１２を支持した２個
のクランプ面支持板９，１０のそのほぼ中心をピン８ａ
でクランパ本体８に支持し、該クランプ面支持板９，１
０の他端を対称的に動かすことができるカム２３をクラ
ンパ本体８に設けたものである。
【００３４】そして、カム２３を動作させることによ
り、ワイヤクランプ面１１，１２をワイヤ４の両側から
閉じることができる。これにより図１２で示した従来例
のように片側のワイヤクランプ面のみを動かしていたこ
とに対し、ワイヤ４の位置を移動することなくワイヤク
ランプ面１１，１２でワイヤ４を保持することが可能と
なる為、より確実に安定した配線動作が可能となる。
【００３５】なお、以上の各実施例は組み合わせること
も可能であり、例えば図７の第７実施例と図１０の第１
０実施例とを組み合わせることにより更に安定した配線
動作を行なわせることが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】本発明に依れば、従来発生していたワイ
ヤ配線の不良が防止出来、且つ保守点検周期の延長が可
能となるため、ワイヤボンディング装置の信頼性の向上
及び生産性の向上に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第２の実施例の要部を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の要部を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の要部を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例の要部を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例の要部を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＺ矢視図である。
【図７】本発明の第７の実施例の要部を示す図である。
【図８】本発明の第８の実施例の要部を示す図で、
（ａ）はワイヤクランプ面の平面図、（ｂ）は（ａ）図
のｂ−ｂ線における断面図である。
【図９】本発明の第９の実施例の要部を示す図である。
【図１０】本発明の第１０の実施例の要部を示す図であ
る。
【図１１】従来のワイヤボンディング装置におけるワイ
ヤボンディング方法を説明するための図である。
【図１２】従来のワイヤボンディング装置におけるワイ
ヤクランパを示す図である。
【図１３】従来のワイヤボンディング装置におけるワイ
ヤ圧着用ボールの形成方法を示す図である。
【符号の説明】
３…キャピラリ ４…ワイヤ ５…第１クランパ ６…第２クランパ ８…クランパ本体 ９，１０…クランプ面取付板 １１，１２…ワイヤクランプ面 １４…トーチ電源 １５…トーチ電極 １６…火花放電 １７…ボール １８…ワイヤスプール ２０…非導電性接着材 ２１…溝 ２２…穴 ２３…カム ２４…コンタクト部 ２５…エアー又はＮ2 ガス供給口

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤクランパ（５，６）とキャピラリ
    （３）で支持されたワイヤ（４）の先端と、トーチ電極
    （１５）との間に電気火花を飛ばしてワイヤ（４）先端
    にボール（１７）を形成し、該ボール（１７）を被ボン
    ディング面にボンディングするワイヤボンディング装置
    において、 トーチ電源（１４）は電極の一方をワイヤ（４）を巻回
    したワイヤスプール（１８）、または、ワイヤスプール
    （１８）とキャピラリ（３）間に設けられたコンタクト
    部（２４）に接続し、もう一方の電極をトーチ電極（１
    ５）に接続し、ワイヤクランパ（５，６）のワイヤクラ
    ンプ面（１１，１２）はトーチ電源（１４）とは絶縁さ
    れてい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】 上記ワイヤクランパ（５，６）のワイヤ
    クランプ面（１１，１２）を絶縁体又は柔軟性のある材
    料で形成したことを特徴とする請求項１のワイヤボンデ
    ィング装置。
  3. 【請求項３】 上記ワイヤクランパ（５，６）のワイヤ
    クランプ面（１１，１２）にワイヤ（４）を案内する溝
    （２１）を設けたことを特徴とする請求項１のワイヤボ
    ンディング装置。
  4. 【請求項４】 上記ワイヤクランパ（５，６）のワイヤ
    クランプ面（１１，１２）にワイヤ（４）を真空吸着す
    るための穴（２２）を設け、ワイヤ（４）を真空吸着し
    て保持することが出来るようにしたことを特徴とする請
    求項１のワイヤボンディング装置。
  5. 【請求項５】 上記ワイヤクランパ（５，６）のワイヤ
    クランプ面（１１，１２）にエアー又はＮ2 ガスをワイ
    ヤ引出し方向に吹き出すことができるように傾けた孔
    （２２）を設けたことを特徴とする請求項１のワイヤボ
    ンディング装置。
  6. 【請求項６】 上記ワイヤクランパ（５，６）のクラン
    パ本体（８）をワイヤ進行方向に対して傾けて設けたこ
    とを特徴とする請求項１のワイヤボンディング装置。
  7. 【請求項７】 上記ワイヤクランパ（５，６）の対向す
    るクランプ面（１１，１２）を中心に向って互いに連動
    するように構成し、ワイヤ（４）を中心位置でクランプ
    出来るようにしたことを特徴とする請求項１のワイヤボ
    ンディング装置。
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WO2016208339A1 (ja) * 2015-06-23 2016-12-29 日特エンジニアリング株式会社 線材把持装置及び線材把持方法

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