JPH08264584A - ボンディングツールのクリーニング装置 - Google Patents

ボンディングツールのクリーニング装置

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JPH08264584A
JPH08264584A JP6226695A JP6226695A JPH08264584A JP H08264584 A JPH08264584 A JP H08264584A JP 6226695 A JP6226695 A JP 6226695A JP 6226695 A JP6226695 A JP 6226695A JP H08264584 A JPH08264584 A JP H08264584A
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JP
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groove
bonding tool
wire
metal wire
bonding
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Masahiro Kataya
正博 片矢
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 下端面に金属ワイヤ１０をガイドする溝９ｄ
を形成しかつ超音波振動が付与されるホーン８の先端部
に固定されたボンディングツール９の溝９ｄにてガイド
した金属ワイヤ１０を被接続物に押圧しつつ超音波振動
を付与して接続するワイヤボンディング装置のボンディ
ングツール９に形成された溝９ｄと平行配置されかつ、
ボンディングツール９の溝９ｄに挿入されて溝方向に相
対移動する摺動部材１１を備える。 【効果】 ボンディングツール９に金属片が付着してボ
ンディング作業が継続できなくなった時点、あるいは所
定の時間経過後、ワイヤボンディング作業を中断して、
ボンディングツール９のクリーニングを行い、再びボン
ディング作業を開始するまでの動作が自動的に連続して
行え、ボンディングツール９のホーン８からの取外し、
取付け作業が不要となり、作業に人手がかからず、ボン
ディング作業の中断を短時間に抑えることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置などの電子
部品を製造する際に電子部品本体とリード間などの要部
を金属ワイヤにて電気的に接続するワイヤボンディング
装置のボンディングツールをクリーニングする装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電力用半導体装置は電子部品本体である
半導体ペレットを放熱板に固定し、半導体ペレット上の
電極と外部引出し用のリードとを金属ワイヤにて電気的
に接続して、さらに半導体ペレットを外装処理して製造
される。この半導体ペレットとリードの接続に用いられ
る金属ワイヤの材料として、小電力用のものでは通常金
が用いられるが、電力用の半導体装置では電流容量を確
保するため線径を太くしなければならず、金を用いると
非常に高価となるため、金に比して廉価な材料、例えば
アルミニウム、銅などが一般的に用いられる。これらの
材料は、金に比して導電率が低いため金で構成したもの
より径大となる。一方、電力用半導体装置の金属ワイヤ
の接続作業には、ボンディングツールとしてウエッジを
用いたワイヤボンディング装置が用いられる。
【０００３】この一例を図４から説明する。図におい
て、１は長尺の金属帯板をエッチングまたはプレスによ
り成形した複数本一組のリードを多数組、連結片（図示
せず）にて連結一体化し各組のリードのうち、少なくと
も一本のリード１ａに放熱板２を固定し、他のリード１
ｂの一端をこの放熱板２の近傍に配置したリードフレー
ムで、放熱板２上には半導体ペレット３が固定されてい
る。２ａは放熱板２に穿設した取付用の穴を示す。４は
リードフレーム１の放熱板２を収容する凹部４ａとリー
ド１ｂを支持する段部とを有し、リードフレーム１をガ
イドするガイドレールで、図示しないがリードフレーム
１を所定のピッチで移動させる移動装置が付設されてい
る。５はガイドレール４上の所定位置に配置され、放熱
板２の移動時にはガイドレール４の搬送面から退入し、
リードフレーム１が所定位置に停止した時、上昇して、
リード１ｂ遊端部を支持する支持ブロック、
【０００４】６は支持ブロック５の上方で上下動し、支
持ブロック５とともにリード１ｂの遊端を挟持する第１
のクランパ、７はガイドレール４の側方からガイドレー
ル４上に延び、上下動して放熱板２の取付穴２ａに係合
して放熱板２を固定する第２のクランパ、８はガイドレ
ール４の第２のクランパ７とは反対側の側方からガイド
レール４上の所定位置に延びるホーンで、先端にボンデ
ィングツール（ウエッジ）９を固定し、図示省略するが
他端には超音波振動子が固定され、超音波振動が付与さ
れる。このホーン８の中間部には斜めに貫通穴８ａが穿
設され、図示省略するがウエッジ９の下端が半導体ペレ
ット３上の電極（図示せず）とリード１ｂ遊端上との間
を移動し上下動するようにＸＹテーブル上の回動機構に
支持されている。
【０００５】ウエッジ９はその下端に、長さが異なる脚
片９ａ、９ｂが形成され、短い脚片９ａはホーン８の貫
通穴８ａ側に位置しこの穴８ａと略同軸の貫通穴９ｃが
貫通し、長い脚片９ｂの下端にはホーン８の軸と平行に
溝９ｄが形成されている。１０はホーン８の貫通穴８
ａ、ウエッジ９の脚片９ａに形成された貫通穴９ｃ、に
挿通され、ウエッジ９下端の溝９ｄによりガイドされた
金属ワイヤを示す。以下にこの装置の動作を説明する。
先ず前工程で放熱板２上に半導体ペレット３を固定した
リードフレーム１をガイドレール４上に供給して、所定
位置で停止させ、支持ブロック５を上昇させ、第１のク
ランパ６と共にリード１ｂの遊端部を挟持する。これと
同時に、第２のクランパ７にて放熱板２をガイドレール
４に押し付け固定する。
【０００６】この状態で、ホーン８を移動させ、ウエッ
ジ９の下端を半導体ペレット３の電極上に位置させホー
ン８を降下させて、ウエッジ９の溝９ｄにガイドされた
金属ワイヤ１０の遊端部を電極に押し付け、ホーン８を
介して超音波振動を付与し、金属ワイヤ１０の一端を電
極に接続する。続いて、ウエッジ９を上昇させ、さらに
リード１ｂ遊端上に移動させ、金属ワイヤ１０の中間部
をリード１ｂに押し付けつつ超音波振動を付与して接続
を行う。そして、金属ワイヤ１０を導出しつつウエッジ
９をリード１ｂのエッジに移動させ、ウエッジ９をリー
ド１ｂの側壁に沿って下降させて金属ワイヤ１０を切断
し、一つの電極に対する金属ワイヤ１０の接続を完了す
る。この後、半導体ペレット３上の他の電極と他のリー
ドに対しても同様の動作で金属ワイヤの接続を行い、全
ての電極とリードの電気的接続が完了すると、リードフ
レーム１を所定ピッチ移動させ、上記動作を繰り返す。
【０００７】この装置は金属ワイヤ１０をウエッジ９に
て接続しているが、図５に示すように半導体ペレット３
上の電極３ａ、３ａとリード１ｂ、１ｂとは水平面内で
距離的に離れており、角度を持っているのに対して、ウ
エッジ９の溝９ｄの方向はホーン８の軸方向に固定され
ているため引き回される金属ワイヤ１０は電極３ａとリ
ード１ｂ間でウエッジ９の溝９ｄの端部に引っ掛かって
ガイドされる。一方、金属ワイヤ１０として廉価な材
料、例えばアルミニウム、銅などでは金に比して導電率
が低いため径大となり、直径０．５ｍｍのアルミニウム
線を用いた場合、ウエッジ９にガイドされるワイヤは溝
９ｄの端部で擦られ、アルミニウムの切子（切削屑）を
生じるという問題があった。この切子は導電性があるた
め、半導体ペレット３の上面や側面に付着したり近接す
ると、半導体ペレット３の電極間、半導体ペレットの表
裏面を短絡させたり、耐電圧を低下させるという問題が
あった。そのため、図示しないが放熱板２を固定する第
２のクランパ７にノズルを設け、発生した切子を吹き飛
ばして、半導体ペレット３の近傍に付着しないようにし
ている。（例えば特開平１−８４４３１号公報参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、金属ワイ
ヤ１０が半導体ペレット３の電極とリード１ｂ間を移動
する間に切子が発生するのはウエッジ９の構造上、仕方
がないことで、切子を吹き飛ばし、さらに吹き飛ばした
切子を吸引除去することで対応しているが、一方では金
属ワイヤ１０をガイドするウエッジ９の溝９ｄ内にも金
属ワイヤ１０から削り取られた金属片が付着するという
問題があった。金属ワイヤ１０は軟質の金属で構成され
ているため、ウエッジ９の溝９ｄに金属片が付着する
と、金属ワイヤ１０をガイドする際に、潤滑性を悪化さ
せ、接続後の金属ワイヤのループ形状がばらつく。この
金属ワイヤのループ長が短いと樹脂外装する際に、流動
する樹脂によって金属ワイヤが引っ張られ、断線し易く
なり、ループ長が長すぎると金属ワイヤの一部が放熱板
２や半導体ペレット３の不所望部分に近接、接触し耐電
圧低下や短絡などの問題を生じることがあった。
【０００９】そのため、ウエッジ９の下端部に高圧エア
を当てたり、ウエッジ９を洗浄液中に浸漬して超音波洗
浄したりしてウエッジ９に付着した金属片を除去してい
る。しかしながら、高圧エアを当てるだけでは充分な除
去ができないため、ブラシによる機械的除去を併用する
必要があり、作業が煩雑で、ウエッジ９の下端部の寸法
が微細であるため、ブラシ併用でも金属片が残留するこ
とがあった。また、洗浄液による洗浄では、ウエッジ９
をホーン８から取り外す必要があり、再取付け時に、ウ
エッジの高さ位置調整などに時間を要し作業が煩雑で、
長時間設備を停止させなければならないという問題があ
って、改善が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、下端面に金属ワイヤを
ガイドする溝を形成しかつ超音波振動が付与されるホー
ンの先端部に固定されたボンディングツールの溝にてガ
イドした金属ワイヤを被接続物に押圧しつつ超音波振動
を付与して接続するワイヤボンディング装置のボンディ
ングツールに形成された溝と平行配置されかつ、ボンデ
ィングツールの溝に挿入されて溝方向に相対移動する摺
動部材を備えたことを特徴とするボンディングツールの
クリーニング装置を提供する。摺動部材をボンディング
ツールの溝巾より径小の細線で構成することが出来る。
また、摺動部材の近傍にボンディングツールの溝から外
れた金属ワイヤの先端部を保持するワイヤ保持部を配置
することにより、ワイヤボンディング作業とクリーニン
グ作業の移行をスムーズにできる。
【００１１】
【作用】本発明は上記手段により、ウエッジの溝内に付
着した不要な金属片を溝内と直接的に接触する摺動部材
により除去できる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１から説明する。
図において、図４と同一部分には同一符号を付し、重複
する説明は省略する。本発明の特徴は、図４に示すワイ
ヤボンディグ装置の、ボンディングツール（ウエッジ）
９に形成された溝９ｄと平行、即ちホーン８の軸と平行
に、ボンディングツール９の溝９ｄに挿入されて溝９ｄ
方向に相対移動する摺動部材１１を配置したことにあ
る。この摺動部材１１は、金属ワイヤ１０の材料より硬
質の材料、例えば、鉄、タングステンなどの金属、ニッ
ケル・クロム合金、ステンレス鋼などの合金、人工ルビ
ーや人工ダイヤモンドなどの単結晶あるいは多結晶セラ
ミクスを用いることが出来る。次にこの摺動部材１１の
構造の具体例を図２から説明する。図において、１２は
鉄などのブロック、１３ａ、１３ｂはブロック１２の上
面にエッチングや切削などの手段によって平行形成され
た矩形状の浅い凹部、
【００１３】１４は凹部１３ａ、１３ｂ間に相対的に突
出した領域の上端部の断面形状をウエッジ９の溝９ｄの
曲率より小さい曲率に形成し、摺動部として機能する凸
部、１５ａ、１５ｂはそれぞれ凹部１３ａ、１３ｂ内に
形成された深い凹部で、除去された金属片（金属屑）を
収容する。以下にこの動作を説明する。ボンディング作
業を継続することにより、ウエッジ９に金属ワイヤ１０
の切削片である金属片が付着し、これが蓄積されると、
ボンディング作業を中断し、ホーン８をリード１ｂ側に
後退させ、ウエッジ９の溝９ｄを摺動部材１１の凸部１
４上に位置させる。このとき、金属ワイや１０は先端が
溝９ｄから外れるように引き込まれる。そして、ウエッ
ジ９を降下または摺動部材１１を上昇させ、相対的に近
接させ、摺動部材１１の凸部１４の上端部をウエッジ９
の溝９ｄ内に挿入し互いに当接させる。
【００１４】この後、超音波振動を発生させつつホーン
８を前後動させ、ウエッジ９の溝９ｄ内で相対的に凸部
１４を振動させる。これにより、溝９ｄ内の金属片は凸
部１４により機械的に完全に除去され、金属屑は深い凹
部１５ａ、１５ｂ内に収容される。このようにして、ク
リーニングの完了すると金属ワイヤ１０の先端が溝１０
内に位置するまで繰り出され、ウエッジ９はボンディン
グポジションに戻され、ボンディング作業を再開するこ
とができる。このようにボンディング作業を中断して、
ウエッジ９のクリーニングを行い、再びボンディング作
業を開始するまでの動作が自動的に連続して行え、ボン
ディングツールのホーン８からの取外し、取付け作業が
不要で、人手がかからず、ボンディング作業の中断を短
時間に抑えることが出来る。図３は本発明の他の実施例
を示す。図において、１６は上面を開口した筒状あるい
は箱状の枠体で、対向する枠部１６ａ、１６ｂの開口端
面に切込み１６ｃ、１６ｄを形成している。
【００１５】１７は矩形状の板バネで、長手方向の中間
の２ケ所で鋭角と鈍角をなすように同一方向に屈曲成形
されている。また鋭角をなす屈曲部には端部より切込み
１７ａが形成され、この切込み１７ａが枠体１６の切込
み１６ｃ、１６ｄと対向するように位置決めされて他の
屈曲部近傍が枠体１６の外壁に固定されている。１８は
金属ワイヤ１０より硬質の鉄などからなりウエッジ９の
溝９ｄの巾より径小の金属細線で、両端に係止部（図示
せず）を有する。この金属細線１８は枠体１６、板バネ
１７の各切込み１６ｃ、１６ｄ、１７ａ、１７ａに挿入
され係止、張設されている。この摺動部材は、摺動部が
長設された金属細線１８で構成されているため、ウエッ
ジ９を金属細線１８に押し付けてもウエッジ９を損傷す
ることなく、金属片の除去を完全にできる。また、摩耗
した金属細線１８を新しい金属細線１８に交換する場合
でも、容易に交換でき、設備を安価にできる。
【００１６】尚、本発明は上記実施例に限定されること
なく、例えば、図２に示す摺動部材１１の凸部１４の表
面に粗面加工あるいは多数の微細溝を形成することによ
り、金属片の除去性を向上できる。この場合、微細溝は
凸部１４の長手方向に対して傾斜させることにより、微
細溝に入り込んだ金属片を後続する金属片により微細溝
から追い出し、第２の凹部１５ａ、１５ｂに収容するこ
とが出来る。また、図３実施例では、金属細線１８は両
端が係止固定されているが、長い金属細線の両端をふた
つのスプール（図示せず）に巻回し、各スプールの正
転、逆転動作により、金属細線１８を移動させ、ウエッ
ジ９との間で相対移動させることができる。また、図
２、図３にて説明した実施例では、摺動部として機能す
る凸部１４、金属細線１８をともに金属ワイヤ１０より
硬質の材料にて構成したが、摺動部はその摺動面が金属
ワイヤ１０より硬質であれば良く、金属ワイヤ１０と同
等若しくは金属ワイヤ１０より軟質の部材の表面に、硬
質部材をメッキしたり、硬質部材の微粒子を接着するな
どの手段により硬質化してもよい。
【００１７】さらには、図２装置の凹部１５ａ、１５ｂ
内、あるいは図３装置の枠体１６内を吸引装置に接続
し、金属屑をワイヤボンディング装置の外部に除去でき
る。また、図示しないが摺動部材１１の近傍にウエッジ
９の貫通穴９ｃに挿通された金属ワイヤ１０の先端部を
保持するワイヤ保持部を配置することにより、クリーニ
ング作業のためにウエッジ９の溝９ｄから外されて、先
端がウエッジ９の貫通穴９ｃ位置にある金属ワイヤ１０
を、前記保持部にて保持した状態で繰出し、その先端部
を溝９ｄに位置させることができるから、クリーニング
作業を含むワイヤボンディング作業をよりスムーズに行
うことができる。また、本発明は、電力用半導体装置の
電極とリード間だけでなく、絶縁基板上に半導体ペレッ
トを含む電子部品を固定した混成集積回路装置などのよ
うに、電極と電極間、電極と導電パターン間を接続する
際に、ウエッジを用いて金属ワイヤを接続する装置一般
に適用できることはいうまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ボンディ
ングツールに金属片が付着してボンディング作業が継続
できなくなった時点、あるいは所定の時間経過後、ワイ
ヤボンディング作業を中断して、ボンディングツールの
クリーニングを行い、再びボンディング作業を開始する
までの動作が自動的に連続して行え、ボンディングツー
ルのホーンからの取外し、取付け作業が不要となり、作
業に人手がかからず、ボンディング作業の中断を短時間
に抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示すワイヤボンディングツ
ールのクリーニング装置の側断面図
【図２】 図１装置の摺動部材の具体例を示す一部断面
斜視図
【図３】 本発明の他の実施例を示すワイヤボンディン
グツールのクリーニング装置の側断面図
【図４】 本発明が適用される従来のワイヤボンディン
グ装置の側断面図
【図５】 図４装置上に供給されたリードフレーム上の
ワイヤボンディング状態を示す要部拡大平面図
【符号の説明】
１ｄ 被接続物（リード） ３ 被接続物（半導体ペレット） ８ ホーン ９ ボンディングツール ９ｄ 溝 １０ 金属ワイヤ １１ 摺動部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下端面に金属ワイヤをガイドする溝を形成
    しかつ超音波振動が付与されるホーンの先端部に固定さ
    れたボンディングツールの溝にてガイドした金属ワイヤ
    を被接続物に押圧しつつ超音波振動を付与して接続する
    ワイヤボンディング装置のボンディングツールに形成さ
    れた溝と平行配置されかつ、ボンディングツールの溝に
    挿入されて溝方向に相対移動する摺動部材を備えたこと
    を特徴とするボンディングツールのクリーニング装置。
  2. 【請求項２】摺動部材がボンディングツールの溝巾より
    径小の細線であることを特徴とする請求項１に記載のボ
    ンディングツールのクリーニング装置。
  3. 【請求項３】摺動部材の近傍にボンディングツールの溝
    から外れた金属ワイヤの先端部を保持するワイヤ保持部
    を配置したことを特徴とする請求項１に記載のボンディ
    ングツールのクリーニング装置。
JP6226695A 1995-03-22 1995-03-22 ボンディングツールのクリーニング装置 Pending JPH08264584A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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