JPH08191087A - ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置

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JPH08191087A
JPH08191087A JP1745495A JP1745495A JPH08191087A JP H08191087 A JPH08191087 A JP H08191087A JP 1745495 A JP1745495 A JP 1745495A JP 1745495 A JP1745495 A JP 1745495A JP H08191087 A JPH08191087 A JP H08191087A
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wire
capillary
vibrator
point
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Satoru Uemura
哲 植村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 両ボンディング点間に形成されるワイヤルー
プの形状を安定化できると共に、ボンディング点に不要
なストレスを生じさせることが防止できるようにするこ
と。 【構成】 ボンディングアーム１２に支持されたキャピ
ラリ１９を第１ボンディング点と第２ボンディング点と
の間にて移動させ、前記キャピラリに保持されたワイヤ
１８をＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）
制御下の振動子による超音波振動を用いて前記両ボンデ
ィング点にボンディングするワイヤボンディング方法に
おいて、前記キャピラリが第１ボンディング点から第２
ボンディング点に移動するときに、前記ＰＬＬ制御下で
の前記第１ボンディング点へのボンディング時における
共振周波数と等しい周波数にて前記振動子を発振させる
ようにするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１ボンディング点と
第２ボンディング点とをワイヤで接続するワイヤボンデ
ィング方法及びワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤボンディングは、ワイヤをボンデ
ィングアームのキャピラリに挿通させ、このキャピラリ
を第１ボンディング点（例えば半導体ペレットの電極）
へ移動させてワイヤ先端をボンディングさせた後、ワイ
ヤを導出させつつ、キャピラリを第２ボンディング点
（例えばリードフレームのリード）へ移動させてワイヤ
をボンディングすることにより実施される。第１ボンデ
ィング点と第２ボンディング点をボンディングしたワイ
ヤは、ループ形状に形成される。このループ形状のワイ
ヤをワイヤループと称する。
【０００３】また、第１及び第２ボンディング点でのボ
ンディングは、ボンディングアームを介してキャピラリ
に超音波振動を付与することによりなされる。
【０００４】ボンディングアームを介してキャピラリを
上述のように振動させるために、図４に示すワイヤボン
ディング装置１は、ボンディングアーム２を振動させる
超音波発振装置３を備える。ボンディングアーム２に
は、ワイヤ４を挿通可能とするキャピラリ５が設置され
ると共に、振動子６が設置される。
【０００５】超音波発振装置３では、ＰＬＬ発振回路を
用いた共振周波数追尾制御が行われる。このＰＬＬ（Ｐ
ｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）とは、基準とする
周波数の位相と、比較しようとする周波数の位相を一致
させるよう動作する公知の制御系で、ここでは詳細な説
明を省略するが、図４においては、電力増幅器からの出
力によって出力トランスを通って振動子６が駆動される
と、その駆動電圧ｅｔ或いは駆動電流ｉｔと振動速度検
出信号ｅｓとが位相比較器８に入力されて、その位相差
に応じた出力電圧により所定の位相差（例えば位相差
零）となるように電圧制御発信器（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａ
ｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）
の発振周波数を制御するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ループ形成
時におけるキャピラリ５からのワイヤ導出を良好に保つ
ために、キャピラリ５が第１ボンディング点から第２ボ
ンディング点へ移動中にもキャピラリ５に適正な超音波
振動を付与し、ワイヤ４とキャピラリ５間の接触抵抗を
低減させることが知られている。これは、ワイヤ４とキ
ャピラリ５との接触抵抗が大き過ぎると、バックテンシ
ョンの作用をあまり受けず、図３において二点鎖線で示
すように、ループ高さの高すぎるワイヤループ９となっ
てしまうからである。
【０００７】ところが、このループ形成時にキャピラリ
５に付与する超音波振動の大きさは、ボンディング点へ
のボンディング時に付与する超音波振動に比べて遥かに
小さいため、ＰＬＬの特性上、又ノイズ等の影響から正
確な振動速度検出信号ｅｓを得ることができず、従って
振動子６を発振させることができなかったり、キャピラ
リ５に過大振動を付与してワイヤ４自体やワイヤ４の既
にボンディングされた第１ボンディング点にストレスを
与えてしまう危険性がある。
【０００８】本発明は、ＰＬＬ制御系の超音波発振装置
を用いた場合であっても、両ボンディング点間に形成さ
れたワイヤループの形状を安定化できると共に、ボンデ
ィング点に不要なストレスを生じさせることが防止でき
るワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置
を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のワイヤ
ボンディング方法は、ボンディングアームに支持された
キャピラリを第１ボンディング点と第２ボンディング点
との間にて移動させ、前記キャピラリに保持されたワイ
ヤをＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制
御下の振動子による超音波振動を用いて前記両ボンディ
ング点にボンディングするワイヤボンディング方法にお
いて、前記キャピラリが第１ボンディング点から第２ボ
ンディング点に移動するときに、前記ＰＬＬ制御下での
前記第１ボンディング点へのボンディング時における共
振周波数と等しい周波数にて前記振動子を発振させるよ
うにしたものである。
【００１０】請求項２に記載のワイヤボンディング方法
は、請求項１に記載のワイヤボンディング方法におい
て、第２ボンディング点へのボンディング時にも、第１
ボンディング時における共振周波数と等しい周波数で前
記振動子を発振させるようにしたものである。
【００１１】請求項３に記載のワイヤボンディング方法
は、請求項１に記載のワイヤボンディング方法におい
て、被ボンディング体の任意の第１ボンディング点にお
けるボンディング時の共振周波数と等しい周波数で、他
の第１ボンディング点でのボンディング時、第２ボンデ
ィング時及び前記キャピラリの移動時に前記振動子を発
振させるようにしたものである。
【００１２】請求項４に記載の発明に係るワイヤボンデ
ィング装置は、一端にワイヤを保持するキャピラリ、他
端に振動子を有するボンディングアームと、前記振動子
をＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御
下で駆動制御する超音波発振装置とを有し、前記振動子
の発振により前記ボンディングアームを介して前記キャ
ピラリに超音波振動を付与しながら前記ワイヤを被ボン
ディング体のボンディング点にボンディングするワイヤ
ボンディング装置において、前記超音波発振装置は、Ｐ
ＬＬ制御下における前記ボンディング点へのボンディン
グ時の共振周波数を記憶する記憶部を備え、この記憶部
に記憶された共振周波数と等しい周波数で前記振動子を
発振可能とするものである。
【００１３】
【作用】請求項１に記載のワイヤボンディング方法によ
れば、キャピラリの移動時には、第１ボンディング点へ
のボンディング時における共振周波数と等しい周波数に
て振動子が発振する。
【００１４】また、請求項２に記載のワイヤボンディン
グ方法によれば、第２ボンディング点へのボンディング
時にも、第１ボンディング時における共振周波数と等し
い周波数で振動子が発振する。
【００１５】更に、請求項３に記載のワイヤボンディン
グ方法によれば、被ボンディング体の任意の第１ボンデ
ィング点におけるボンディング時の共振周波数と等しい
周波数で、以後の超音波発振時に振動子が発振する。
【００１６】また、請求項４に記載のワイヤボンディン
グ装置によれば、ＰＬＬ制御下におけるボンディング点
へのボンディング時の共振周波数が記憶部で記憶される
とともに、この記憶された周波数で振動子を発振させる
ことができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は、本発明に係るワイヤボンディング装置の
一実施例の全体を示す概略側面図である。図２は、図１
のワイヤボンディング装置の超音波発振装置を示すブロ
ック図である。図３は、ボンディング作業を示す作動図
である。
【００１８】図１に示すように、ワイヤボンディング装
置１０は、ＸＹテーブル１１上に、ボンディングアーム
１２を備えたボンディングヘッド１３が設置され、ＸＹ
テーブル１１の側方に一対のガイドレール１４が配置さ
れ、更に超音波発振装置１５（図２）を有して構成され
る。
【００１９】ガイドレール１４には被ボンディング体と
しての半導体ぺレット１６をマウントしたリードフレー
ム１７が搬送案内される。半導体ペレット１６の多数の
電極２２（図３）とリードフレーム１７のリード２３
（図３）とが、上記ワイヤボンディング装置１０によっ
てワイヤ１８によりボンディングされる。
【００２０】ＸＹテーブル１１は、ボンディングヘッド
１３をガイドレール１４に対し接近或いは離反させ、も
しくはガイドレール１４の長手方向に移動させる。ま
た、ボンディングアーム１２の先端には、ワイヤ１８を
挿通可能とするキャピラリ１９が装着される。このボン
ディングアーム１２は、図示しないアーム駆動機構によ
り支点２６を中心に上下動される。
【００２１】更にボンディングヘッド１３にはトーチ電
極２０が支持される。このトーチ電極２０は、放電時に
図示しないトーチ駆動機構により、その先端がキャピラ
リ１９の直下に位置されるようになっている。後述の第
１ボンディング時に、キャピラリ１９から突出したワイ
ヤ１８とトーチ電極２０との間に放電を発生させ、この
放電によりワイヤ１８の先端にボール１８ａが形成され
る。
【００２２】ワイヤボンディングは、制御装置２１によ
り、ＸＹテーブル１１、ボンディングアーム１２、トー
チ電極２０及び超音波発振装置１５を制御して実施され
る。まず、トーチ電極２０を制御して、キャピラリ１９
の先端から突出したワイヤ１８とトーチ電極２０との間
で放電を生じさせ、ワイヤ１８の先端にボール１８ａを
形成する。次に、ＸＹテーブル１１及びボンディングア
ーム１２を制御して、このボンディングアーム１２のキ
ャピラリ１９を半導体ペレット１６の第１ボンディング
点たる電極２２（図３）へ移動させ、上記ボール１８ａ
を電極２２にボンディング（第１ボンディング）させ
る。このボンディング後、ボンディングアーム１２を制
御して、ワイヤ１８をキャピラリ１９から矢印Ａ方向に
導出させ、その後ワイヤ１８を矢印Ｂ方向に引き戻しつ
つ、ボンディングアーム１２及びキャピラリ１９を、リ
ードフレーム１７の第２ボンディング点たるリード２３
まで移動させて、このリード２３にワイヤ１８をボンデ
ィング（第２ボンディング）させる。最後に、図示しな
いクランパにてワイヤ１８を把持してボンディングアー
ム１２を上昇させ、ワイヤ１８を引っ張って、リード２
３位置にてワイヤ１８を切断する。こうして、半導体ペ
レット１６の電極２２とリードフレーム１７のリード２
３との間にワイヤ１８のループが形成され、このワイヤ
ループ２４により、電極２２とリード２３がボンディン
グされる。
【００２３】さて、ボンディングアーム１２の基端部に
は、図２に示すように振動子２５が設置される。この振
動子２５が超音波発振装置１５の制御下で発振し、ボン
ディングアーム１２を介してキャピラリ１９に超音波振
動を付与する。このボンディングアーム１２の超音波振
動は、電極２２でのボンディング時（第１ボンディング
時）、リード２３でのボンディング時（第２ボンディン
グ時）或いはキャピラリ１９が電極２２からリード２３
へ移動する間に、超音波発振装置１５によってそれぞれ
実施される。第１ボンディング時及び第２ボンディング
時に超音波振動をさせることにより、ワイヤ１８の端部
が電極２２或いはリード２３に良好にボンディングされ
る。また、キャピラリ１９の移動時に超音波振動させる
ことにより、ワイヤ１８とキャピラリ１９との接触抵抗
が低減される。
【００２４】上記超音波発振装置１５は共振周波数追尾
式の発振装置であり、電圧制御発振器２７、位相比較器
２８及び記憶部２９を備えて構成され、更に電力増幅器
３０、出力トランス３１及び増幅器３２を有する。
【００２５】電圧制御発振器２７は制御装置２１にて制
御され、駆動電力を電力増幅器３０及び出力トランス３
１を介して振動子２５へ出力する。この出力によって、
振動子２５が発振し、ボンディングアーム１２を超音波
振動させる。位相比較器２８には、振動子２５への駆動
電圧ＥＴ或いは駆動電流ＩＴと不図示の振動速度検出器
によるボンディングアーム１２の振動速度検出信号ＥＳ
とが入力され、ここで両者が比較されて位相差が求めら
れる。そしてこの位相差信号が、増幅器３２を介して電
圧制御発振器２７に出力される。電圧制御発振器２７に
おいては、位相比較器２８からの位相差信号に応じて所
定の位相差（例えば位相差零）となるように電圧制御発
振器２７（ＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の発振周波数を制御す
る。ここまでは、従来と同様である。
【００２６】この実施例における特徴は、超音波発振装
置１５に記憶部２９を設け、第１ボンディング点２２へ
のボンディング時における電圧制御発振器２７からの発
振周波数をこの記憶部２９に記憶させ、そしてこの記憶
した発振周波数をループ形成時に電圧制御発振器２７に
出力可能とした点にある。尚本実施例では、位相比較器
２８にて比較されるＥＴ或いはＩＴとＥＳとの位相差が
零となるように、つまり両者の周波数も一致するように
制御され、この制御下において第１ボンディング点への
ボンディング毎にそのボンディング時、例えばボンディ
ング終了間際の電圧制御発振器２７からの発振周波数
（＝ボンディングアーム１２の共振周波数）が記憶部２
９に順次更新されて記憶されるようになっている。
【００２７】次に、上述の超音波発振装置１５の作用を
説明する。 まず、ペレット１６の電極２２にボンディングするに
あたり、制御装置２１の指令により電圧制御発振器２７
から振動子２５へ駆動電力が出力され、振動子２５が発
振し、ボンディングアーム１２を超音波振動させる。こ
のとき、位相比較器２８には、振動速度検出信号ＥＳが
不図示の振動速度検出器から入力されるとともに、振動
子２５への駆動電圧ＥＴ或いは駆動電流ＩＴが入力さ
れ、ここで両者の位相差が求められる。そしてこの位相
差信号が、増幅器３２を介して電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）２７に出力され、この電圧制御発振器２７にて、位
相比較器２８からの位相差信号に応じてその位相差が零
となるようにその発振周波数が制御される（ＰＬＬ制
御）。そしてこの制御下において、ボンディングアーム
１２を超音波振動させながら、キャピラリ１９を用いて
ワイヤ１８先端のボール１８ａを半導体ペレット１６の
電極２２にボンディングする（第１ボンディング）。
尚、この第１ボンディング時における電圧制御発振器２
７からの発振周波数が記憶部２９に記憶される。
【００２８】ボンディングアーム１２の移動により、
キャピラリ１９を半導体ペレット１６の電極２２からリ
ードフレーム１７のリード２３に移動させてループを形
成する。この移動中、制御装置２１から出される制御信
号により、超音波発振装置１５内ではＰＬＬ制御を行な
わず、記憶部２９に記憶されている第１ボンディング時
の発振周波数を電圧制御発振器２７に呼び出すととも
に、この周波数の駆動電力を振動子２５に出力してボン
ディングアーム１２に超音波振動を付与する。
【００２９】尚、電力増幅器３０の作用により、ループ
形成時にボンディングアーム１２に付与される超音波振
動の大きさは、第１ボンディング時と比較して遥かに小
さいものとされる。
【００３０】次に、キャピラリ１９がリードフレーム
１７のリード２３上に至った段階で、制御装置２１から
出される制御信号により、超音波発振装置１５内では再
びＰＬＬ制御に基づく制御系に切替わり、リード２３へ
のボンディングが行われる（第２ボンディング）。
【００３１】その後、制御装置２１の制御により、振
動子２５の発振は停止するとともに、ボンディングアー
ム１２が引き上げられてワイヤ１８が切断され、そして
ワイヤ１８の先端にボール１８ａが形成された後、半導
体ペレット１６の他の電極２２とリードフレーム１７の
他のリード２３において上述の〜のボンディングを
繰り返す。
【００３２】上記実施例によれば、超音波発振装置１５
が記憶部２９を有し、第１ボンディング点へのボンディ
ング時における電圧制御発信器２７からの発振周波数を
この記憶部２９が記憶するとともに、キャピラリ１９が
第１ボンディング点２２から第２ボンディング点２３に
移動するループ形成時には、ＰＬＬ制御を行なわず、記
憶部２９に記憶された周波数（＝ボンディングアーム１
２の共振周波数）の駆動電力を振動子２５に付与するよ
うにしたものである。このため、ＰＬＬ制御系の超音波
発振装置１５を用いても、ループ形成時に従来のように
振動子２５を発振させることができないといった現象を
防止でき、ループ形成時のキャピラリ１９とワイヤ１８
間の接触抵抗を低減できる。従って、図３に示すよう
に、キャピラリ１９の移動に伴い、バックテンションに
よりワイヤ１８をキャピラリ１９側のＢ方向に適量引き
戻すことができ、ワイヤループの高さを最適化でき、ワ
イヤループ２４の形状を安定化させることができる。
【００３３】また同理由から、ループ形成時、キャピラ
リ１９に過大振動を付与してしまうことが防止され、ワ
イヤ１８自体あるいはワイヤ１８がすでにボンディング
された第１ボンディング点２２にストレスを生じさせる
ことも防止できる。
【００３４】また、記憶部２９に記憶される電圧制御発
振器２７からの発振周波数は、第１ボンディング点２２
へのボンディング毎に更新されることから、例えばヒー
トブロックの熱影響によるボンディングアーム１２の熱
膨張により生じボンディングアーム１２の共振周波数が
変化した場合に対しても即座に対応、修正でき、この理
由からもループ形状を安定させることができる。
【００３５】尚、上記実施例では、キャピラリ１９を半
導体ぺレット１６の電極２２からリードフレーム１７の
リード２３へ移動させるときに、電圧制御発振器２７
が、第１ボンディング時における電圧制御発振器２７か
らの発振周波数と同周波数の駆動電力を出力するものを
述べたが、第２ボンディング時においてもＰＬＬ制御を
行うことなく、周波数に関して記憶部２９に記憶された
周波数と同一なる駆動電力を出力するようにしても良
い。この場合には、第２ボンディング時において、位相
比較器２８にて位相のずれ検出を行うことなくボンディ
ングが行なえるため、第２ボンディングを迅速に実施で
きる。
【００３６】更に、他の実施例として、１半導体ペレッ
ト１６の最初の１つの電極２２にワイヤ１８をボンディ
ングするときの電圧制御発振器２７からの発振周波数
（＝共振周波数）を記憶部２９に記憶させ、以後のキャ
ピラリ１９の移動時及び第２ボンディング時ばかりか、
この半導体ペレット１６の他のすべての電極２２にワイ
ヤ１８を第１ボンディングさせ、キャピラリ１９を移動
させ、リード２３に第２ボンディングさせる場合におい
ても、電力増幅器３０の調整だけで、電圧制御発振器２
７は、記憶部２９に記憶された最初の第１ボンディング
時における発振周波数と等しい周波数の駆動電力を振動
子に出力するようにしても良い。この場合には、最初の
ボンディング時以外の第１ボンディング時、キャピラリ
１９の移動時、第２ボンディング時に、記憶部２９に記
憶された発振周波数と等しい周波数の駆動電力を出力す
れば良いので、１個の半導体ペレット１６についてボン
ディング作業を迅速に実施できる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るワイヤボ
ンディング方法及びワイヤボンディング装置によれば、
両ボンディング点間に形成されるワイヤループの形状を
安定化させることができるとともに、ボンディング点に
不要なストレスを生じさせることが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るワイヤボンディング装置
の一実施例の全体を示す概略側面図である。
【図２】図２は、図１のワイヤボンディング装置の超音
波発振装置を示すブロック図である。
【図３】図３は、ボンディング作業を示す作動図であ
る。
【図４】図４は、従来のワイヤボンディング装置の超音
波発振装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ワイヤボンディング装置 １２ ボンディングアーム １５ 超音波発振装置 １６ 半導体ぺレット １７ リードフレーム １８ ワイヤ １９ キャピラリ ２２ 半導体ぺレットの電極 ２３ リードフレームのリード ２４ ワイヤループ ２５ 振動子 ２７ 電圧制御発振器 ２８ 位相比較器 ２９ 記憶部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングアームに支持されたキャピ
    ラリを第１ボンディング点と第２ボンディング点との間
    にて移動させ、前記キャピラリに保持されたワイヤをＰ
    ＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）制御下の
    振動子による超音波振動を用いて前記両ボンディング点
    にボンディングするワイヤボンディング方法において、
    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
    ング点に移動するときに、前記ＰＬＬ制御下での前記第
    １ボンディング点へのボンディング時における共振周波
    数と等しい周波数にて前記振動子を発振させることを特
    徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 第２ボンディング点へのボンディング時
    にも、第１ボンディング時における共振周波数と等しい
    周波数で前記振動子を発振させ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方法。
  3. 【請求項３】 被ボンディング体の任意の第１ボンディ
    ング点におけるボンディング時の共振周波数と等しい周
    波数で、他の第１ボンディング点でのボンディング時、
    第２ボンディング時及び前記キャピラリの移動時に前記
    振動子を発振させ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方法。
  4. 【請求項４】 一端にワイヤを保持するキャピラリ、他
    端に振動子を有するボンディングアームと、 前記振動子をＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏ
    ｏｐ）制御下で駆動制御する超音波発振装置とを有し、 前記振動子の発振により前記ボンディングアームを介し
    て前記キャピラリに超音波振動を付与しながら前記ワイ
    ヤを被ボンディング体のボンディング点にボンディング
    するワイヤボンディング装置において、 前記超音波発振装置は、ＰＬＬ制御下における前記ボン
    ディング点へのボンディング時の共振周波数を記憶する
    記憶部を備え、この記憶部に記憶された共振周波数と等
    しい周波数で前記振動子を発振可能とすることを特徴と
    するワイヤボンディング装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103586865A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 利勃海尔-齿轮技术有限责任公司 用于自动取出布置在容器中的工件的装置
CN104056768A (zh) * 2013-03-19 2014-09-24 株式会社东芝 超声波接合装置

Cited By (3)

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US8997815B2 (en) 2013-03-19 2015-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic bonding apparatus

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