JPH09246312A - ワイヤボンダーにおけるボール形成装置 - Google Patents

ワイヤボンダーにおけるボール形成装置

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JPH09246312A
JPH09246312A JP8078215A JP7821596A JPH09246312A JP H09246312 A JPH09246312 A JP H09246312A JP 8078215 A JP8078215 A JP 8078215A JP 7821596 A JP7821596 A JP 7821596A JP H09246312 A JPH09246312 A JP H09246312A
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wire
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torch rod
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Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャピラリより繰り出されたワイヤの先端と
放電電極との間の安定な放電を維持させることで、最適
なボールを形成できるようにすること。 【解決手段】 トーチロッド８の先端を折り曲げて形成
し、ワイヤ４の先端と対向させることにより放電エネル
ギーを集中させるようにして安定な放電が成されるよう
にした。また、トーチロッド８に近接させて補助電極１
１を取り付け、トーチロッド８と補助電極１１との間で
トリガー放電を行い、このトリガー放電Ｓ１によってそ
の近傍における気体が励起される。これに引き続いてキ
ャピラリ３から繰り出されたワイヤ４の先端と、トーチ
ロッド８との間で主放電Ｓ２が成される。この主放電Ｓ
２による放電エネルギーにより、ワイヤ４の先端は溶融
されて所定の大きさのボールＢが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被ボンディンク部
品としての半導体デバイスの組立工程に用いられるワイ
ヤボンダーにおいて、特にワイヤの先端と放電電極との
間の安定な放電を維持させることで、最適なボールを形
成できるようにしたワイヤボンダーにおけるボール形成
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの組立工程に用いられる
ワイヤボンディング装置においては、金線又は銅、アル
ミニウムなどのワイヤを用いて第１ボンディング点とな
る半導体チップ上のパッド（電極）と、第２ボンディン
グ点となるリードとを接続するように成される。
【０００３】従来のこの種のワイヤボンディング装置に
おいては、先ずボンディングツールとしてのキャピラリ
から繰り出されたワイヤの先端と放電電極（以下、トー
チロッドと称する。）との間に高電圧を印加することに
より放電を起こさせ、その放電に伴う熱エネルギーによ
りワイヤの先端部を溶融してキャピラリの先端にボール
を形成するようにしている。
【０００４】図４は、キャピラリから繰り出されたワイ
ヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加してキャピラ
リの先端にボールを形成させるための従来のボール形成
装置の構成をブロック図によって示したものである。
【０００５】図４に示すように、電源回路としての直流
高圧電源１の正極端子（＋）は、基準電位点（アース）
に対して接続されると共に、クランパ２を介してボンデ
ィングツールとしてのキャピラリ３に挿通されたワイヤ
４に接続され、このワイヤ４に対して正極電圧を与える
ように成されている。
【０００６】一方、直流高圧電源１の負極端子（−）は
定電流回路５、電流開閉器６、及び放電安定器７を介し
てトーチロッド８に接続され、このトーチロッド８に対
して負極電圧を与えるように成されている。
【０００７】前記電流開閉器６には、その開閉制御を成
すためのタイマ回路９が接続されており、このタイマ回
路９にはトリガ信号Ｔｒが印加されるように成されてい
る。
【０００８】以上に示した図４の構成において、定電流
回路５はワイヤ４の先端とトーチロッド８との間に形成
される放電路Ｓに、あらかじめ設定された所定の電流を
流すように作用する。またタイマ回路９は、トリガ信号
Ｔｒが印加されるとタイマ回路８で設定された所定時
間、電流開閉器６をオンさせる制御信号を電流開閉器６
に対して供給する。
【０００９】これによりキャピラリ３によって保持され
たワイヤ４の先端と、トーチロッド８との間のギャップ
（放電路）Ｓに対して直流高電圧Ｖが印加され、ワイヤ
３の先端とトーチロッド８との間で放電が成される。こ
の放電による熱エネルギーによってワイヤ４の先端が溶
融されてキャピラリ３の先端にボールが形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のボール形成装置においては、放電を開始するために
必要な電極間電圧は放電路Ｓの距離、すなわちワイヤの
先端とトーチロッドとの間の距離にほぼ正比例して変化
するため、距離Ｓが所定値よりも僅かでも大きくなると
放電が成されなかったり、また放電が開始しても放電が
途切れ所定のボールを形成することができないといった
問題が発生する。
【００１１】このような問題を解消するために、放電電
極としてのトーチロッドに近接させて補助電極を配置
し、トーチロッドと前記補助電極との間でトリガー放電
を行い、このトリガー放電によってトーチロッドとワイ
ヤの先端との放電路Ｓの近傍の気体を励起し、トーチロ
ッドとワイヤの先端との主放電を安定させることができ
る。しかし、従来のトーチロッドでは、図４に示すよう
に放電電極が平面であるため、汚れやすく、しかも図４
の放電路Ｆで示すように放電する箇所が集中せず拡散す
るため安定した放電がなされなくなるおそれがある。
【００１２】また、従来の放電電極としてのトーチロッ
ドと補助電極との間の距離は、一定の間隔に固定されて
いるために、例えばトーチロッドとワイヤの先端との放
電路Ｓに加える放電電圧を変えた場合においては、トー
チロッドと補助電極との間でのトリガー放電におけるス
パークの大きさが変化し、場合によっては補助電極を異
常に消耗させたり、又はトーチロッドとワイヤの先端と
の間に形成される放電路Ｓの近傍における気体の励起作
用が不十分である等の問題点が発生するおそれがある。
【００１３】そこで、本発明は前記した従来のものの問
題点に鑑みて成されたものであり、放電電極の先端部が
ワイヤの先端部と向き合うように折り曲げられて形成さ
れることによって、ワイヤの先端が放電電極の先端部と
略直上に位置して向かい合うようにし、放電する箇所が
拡散することなく集中するようにして安定した放電を行
い、最適な形状のボールを得ることができるワイヤボン
ダーにおけるボール形成装置を提供することを目的とす
るものである。
【００１４】また、放電電極に対する補助電極の距離が
可変可能となるように位置調整手段を施すことにより、
例えトーチロッドとワイヤの先端との放電路Ｓに加わる
放電電圧又は放電電流が切り替えられた場合において
も、補助電極の異常な消耗を避けつつ、トーチロッドと
ワイヤの先端との間に形成される放電路Ｓの近傍におけ
る気体の励起作用を必要十分な状態に保持し得るワイヤ
ボンダーにおけるボール形成装置を提供することを目的
とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係るワイヤボン
ダーにおけるボール形成装置は、キャピラリから繰り出
されたワイヤの先端と、放電電極との間に高電圧を印加
することによって放電を起こさせ、その放電エネルギー
によりワイヤの先端部を溶融してボールを形成するワイ
ヤボンダーにおけるボール形成装置であって、前記放電
電極は、先端部が前記ワイヤの先端部と向き合う方向に
折り曲げられて形成され、該放電電極の先端部近傍には
絶縁性の保持体を介して補助電極が設けられて構成され
たものである。
【００１６】また、前記補助電極は、前記放電電極との
距離が可変可能となるように前記保持体に対して位置調
整手段を施したものである。
【００１７】この場合、前記保持体には放電電極を挿通
する第１の挿通孔と補助電極を挿通する第２の挿通孔と
が平行状態に形成され、かつ保持体の側壁には、保持体
と放電電極との位置を規定する第１の止めねじが螺合さ
れると共に、また保持体の側壁には、放電電極に対する
補助電極の距離を可変可能とする位置調整手段としての
第２の止めねじが螺合されていることが望ましい。
【００１８】このように構成されたボール形成装置によ
ると、放電電極としてのトーチロッドとワイヤの先端と
の間に形成される放電路Ｓを拡散させることなく集中さ
せて安定した放電を成すことができると共に、放電路Ｓ
の近傍における気体の励起作用を必要十分に確保するこ
とができ、トーチロッドとワイヤの先端との主放電を安
定に維持させることが可能となる。したがって、常に最
適な形状のボールを形成させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しつつ説明する。なお従来例として示した図４
における電気的な構成は、本発明のボール形成装置にお
いてもそのまま利用されるものであり、図４と同一部分
は以下の説明においては同一符号で示されており、した
がってその詳細な説明は適宜省略する。
【００２０】図１は、本発明に係るボール形成装置にお
けるキャピラリと放電電極としてのトーチロッド部分の
構成の一部断面を示したものである。
【００２１】図４に示す従来例の説明において一部説明
したとおり、直流高圧電源１からの正極端子（＋）は、
基準電位点（アース）に対して接続されると共に、クラ
ンパ２を介してキャピラリ３に挿通されたワイヤ４に接
続され、このワイヤ４に対して正極電圧が与えられるよ
うに成されている。
【００２２】また、直流高圧電源１の負極端子（−）は
放電安定器７及び抵抗器Ｒ１等を介してトーチロッド８
に接続され、このトーチロッド８に対して負極電圧が与
えられるように成されている。
【００２３】前記トーチロッド８は略円柱状の導電体に
より構成されており、その先端部が略直角方向に折り曲
げられ、その折り曲げ先端部が放電極８ａに成されてい
る。そして、トーチロッド８の放電極８ａに対向するよ
うに補助電極１１が絶縁材料により形成された保持体１
２を介してトーチロッド８に対して取り付けられると共
に、前記トーチロッド８に対する補助電極１１の距離が
可変可能となるように図３に示すように前記保持体１２
に対して位置調整手段１３が施されている。
【００２４】すなわち、図３に示すように、円筒状に形
成された前記保持体１２には、トーチロッド８の直伸部
８ｂを挿通する第１の挿通孔１２ａと補助電極１１を挿
通する第２の挿通孔１２ｂとが平行状態に形成され、か
つ保持体１２の側壁には、保持体１２とトーチロッド８
との位置を規定する第１の止めねじ１４が螺合されると
共に、保持体１２の側壁には、トーチロッド８に対する
補助電極１１の距離を可変可能とする位置調整手段とし
ての第２の止めねじ１５が螺合されている。
【００２５】また、前記円筒状の保持体１２は、その一
部を取り巻く金属バンド１６により締結されており、こ
の金属バンド１６の上下両端には、一対のホルダシャフ
ト１７ａ，１７ｂが固着され、この一対のホルダシャフ
ト１７ａ，１７ｂは図示せぬ駆動機構に取り付けられて
いる。
【００２６】そして、図１に示すように駆動機構により
矢印Ａ方向に移動されて、トーチロッド８の放電極８ａ
が、キャピラリ３に挿通されたワイヤ４の先端部の略直
下に位置され、放電によるボール形成モードに成される
と共に、図２に示すように駆動機構により矢印Ｂ方向に
移動させてトーチロッド８がキャピラリ３の略直下より
後退する待機モードとに切り替えられる。
【００２７】なお、図１及び図２に示すように前記補助
電極１１の端部は抵抗器Ｒ２を介して基準電位点に接続
されている。
【００２８】以上のように構成されたトーチロッド８を
含む放電電極は、図１に示すボール形成モードにおい
て、キャピラリ３から繰り出されたワイヤ４の先端と、
放電電極としてのトーチロッド８との間に高電圧が印加
される。この時、前記補助電極１１は抵抗器Ｒ２を介し
て基準電位点に接続されているため、トーチロッド８と
前記補助電極１１との間に高電圧が印加されることにな
り、これによりトリガー放電Ｓ１が発生する。
【００２９】このトリガー放電Ｓ１によってその近傍に
おける気体が励起され、このために引き続いてキャピラ
リ３から繰り出されたワイヤ４の先端と、トーチロッド
８との間で主放電Ｓ２が発生する。この主放電Ｓ２によ
る放電エネルギーにより、ワイヤ４の先端は溶融されて
所定の大きさのボールＢが形成される。
【００３０】この場合、たとえワイヤ４の先端とトーチ
ロッド８との間の距離が所定値よりも大きくなり放電作
用が不十分となったり、また放電が途切れようとした場
合においても、トーチロッド８とこれに近接する補助電
極１１との間では、トリガー放電Ｓ１が確実に成し得ら
れるために、トリガー放電Ｓ１に基づく周囲の気体の励
起作用によりトーチロッド８とワイヤ４の先端との主放
電Ｓ２を安定に維持させることが可能となる。
【００３１】しかも、上記放電極８ａの先端面がワイヤ
４と向き合うように略直角方向に折り曲げられているの
で、主放電が拡散することなくワイヤ先端部との間で集
中して放電が成されるので最適な形状のボールＢが得ら
れる。また、放電極８ａが、従来のように放電電極の面
全体にわたって汚れて放電箇所が不安定になるというこ
ともないので、確実な放電が成される。
【００３２】なお、半導体の製品ロットに応じて、前記
放電電圧又は放電電流を切り替えた場合には、保持体１
２の側壁に螺合されている位置調整手段としての第２の
止めねじ１５を弛め、トーチロッド８に対する補助電極
１１の距離を手動等の手段で調整し、しかる後に止めね
じ１５を保持体１２の側壁に螺合させることにより、ト
ーチロッド８に対する補助電極１１の距離を固定させる
ことができる。
【００３３】このようにしてトーチロッドに対する補助
電極の距離を調整することにより、トーチロッドと補助
電極との間のトリガー放電による気体の励起作用を必要
十分な程度に設定させることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るワイヤボンダーにおけるボール形成装置によると、
放電電極の先端部をワイヤの先端部と向き合う方向に折
り曲げて形成するようにしたので、放電電極の先端部と
ワイヤの先端部との間で成される放電を集中させること
ができ、最適な形状のボールを得ることができる効果が
ある。また、本発明に係るボール形成装置によれば、放
電電極としてのトーチロッドに対向するように補助電極
が絶縁性の保持体を介して放電電極に対して取り付けら
れているため、放電電極に近接させて配置した補助電極
との間でトリガー放電が行なわれ、その近傍における気
体が励起される。このためにトーチロッドとワイヤの先
端との主放電を安定に維持継続させることが可能とな
る。そして、本発明に係るボール形成装置は、放電電極
に対する補助電極の距離が可変可能となるように保持体
に対して位置調整手段が施されているので、トーチロッ
ドと補助電極との距離を調整し、トーチロッドと補助電
極との間のトリガー放電による気体の励起作用を必要十
分な程度に設定させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るボール形成装置における
キャピラリと放電電極部分の構成を示した断面図であ
る。
【図２】図２は、図１に示す放電電極部分をキャピラリ
の直下から後退させた状態を示す断面図である。
【図３】図３は、図１に示す放電電極部分の構成を拡大
して示した斜視図である。
【図４】図４は、ボール形成装置における高圧電源回路
の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ 直流高圧電源 ２ クランパ ３ キャピラリ ４ ワイヤ ５ 定電流回路 ６ 電流開閉器 ７ 放電安定器 ８ トーチロッド ８ａ 放電極 ９ タイマ回路 １１ 補助電極 １２ 保持体 １２ａ 第１挿通孔 １２ｂ 第２挿通孔 １３ 位置調整手段 １４ 止めねじ １５ 止めねじ １６ 金属バンド １７ａ ホルダシャフト １７ｂ ホルダシャフト Ｓ 放電路 Ｓ１ トリガー放電 Ｓ２ 主放電 Ｒ１ 抵抗器 Ｒ２ 抵抗器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャピラリから繰り出されたワイヤの先
    端と、放電電極との間に高電圧を印加することによって
    放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤの先
    端部を溶融してボールを形成するワイヤボンダーにおけ
    るボール形成装置であって、 前記放電電極は、先端部が前記ワイヤの先端部と向き合
    う方向に折り曲げられて形成され、該放電電極の先端部
    近傍には絶縁性の保持体を介して補助電極が設けられて
    いることを特徴とするワイヤボンダーにおけるボール形
    成装置。
  2. 【請求項２】 前記補助電極は、前記放電電極との距離
    が可変可能となるように前記保持体に対して位置調整手
    段が施されていることを特徴とする請求項１に記載のワ
    イヤボンダーにおけるボール形成装置。
  3. 【請求項３】 前記保持体には、放電電極を挿通する第
    １の挿通孔と補助電極を挿通する第２の挿通孔とが平行
    状態に形成され、かつ保持体の側壁には、保持体と放電
    電極との位置を規定する第１の止めねじが螺合されると
    共に、また保持体の側壁には、放電電極に対する補助電
    極の距離を可変可能とする位置調整手段としての第２の
    止めねじが螺合されていることを特徴とする請求項１又
    は請求項２に記載のワイヤボンダーにおけるボール形成
    装置。
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