JPH10163242A - ワイヤボンディング方法および装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法および装置

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JPH10163242A JP31835396A JP31835396A JPH10163242A JP H10163242 A JPH10163242 A JP H10163242A JP 31835396 A JP31835396 A JP 31835396A JP 31835396 A JP31835396 A JP 31835396A JP H10163242 A JPH10163242 A JP H10163242A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤの先端部に形成されたボールがこれを
ボンディング部位に接合するまでに焼入れ現象により硬
化しないようにすることにある。 【解決手段】 ボール形成時間を設定する第1放電時間
設定回路13とボール形成用電流を発生させる第1放電
電流供給回路15とによりボール形成用放電熱エネルギ
ー供給手段が形成され、ボール形成時間と予熱時間とを
含めた放電時間を設定する第2放電時間設定回路14と
ワイヤ予熱用電流を発生させる第2放電電流供給回路1
6とにより予熱用放電熱エネルギー供給手段が形成さ
れ、第1放電電流供給回路15からの電流供給が停止さ
れたときに第2放電電流供給回路16からの電流供給に
切り換える放電電流自動切換回路17を有しており、ボ
ールが形成された後にはボンディングツールによってボ
ンディング部位に接合される直前まで、ワイヤ先端部が
予熱される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤボンディング
技術に関し、特に、半導体集積回路装置の組立工程にお
けるワイヤボンディング技術に適用して有効な技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップつまり半導体ペレット上の
接続電極とパッケージの外部引き出し用端子つまりイン
ナーリードとの間をワイヤにより接続するために、ワイ
ヤボンディングの技術が適用されている。このようなワ
イヤボンディングの技術には、キャピラリの先端に突出
したワイヤの先端部を放電電極からの放電エネルギーに
よって溶融してボールを形成し、半導体ペレット上の接
続電極にボールをキャピラリにより押し付けて接合する
ようにしたボールボンディングがある。
【0003】このボールボンディングにあっては、半導
体ペレットをヒートブロック上に配置して温度と荷重と
これらの印加時間とを制御することによりボールの接合
を行うようにした熱圧着ボンディングや、さらに超音波
振動を加えてボールの接合を行うようにした超音波熱圧
着ボンディングがある。
【0004】図1はワイヤボンディング装置の概略構造
を示す模式図であり、ワイヤボンディング装置はリード
フレーム1が載置されるヒートブロック2を有し、リー
ドフレーム1のタブ1aには、予め半導体集積回路が形
成された半導体ペレット3がダイボンディング工程にお
いて接合されており、この半導体ペレット3の上に形成
された接続電極とリードフレーム1のインナーリード1
bとの間がボンディングワイヤ4により電気的に接続さ
れる。
【0005】ワイヤボンディング装置は、さらにスプー
ル5から繰り出されたワイヤ4が挿通するキャピラリつ
まりボンディングツール6と、ワイヤ4の先端部4aと
の間で放電させる電気トーチつまり放電電極7とを有
し、この電極7とワイヤ4には放電熱エネルギーを供給
するための電源装置8が接続されている。
【0006】ワイヤボンディング装置を用いて接続電極
とインナーリード1bとの間をワイヤ4により接続する
には、まず、放電電極7とワイヤ4の先端部4aとの間
で放電させることにより、その放電熱エネルギーをワイ
ヤ4の先端部4aに加えてボール4Aを形成する。先端
部にボール4Aが形成されたワイヤ4は、ボール4Aの
部分で接続電極に接合されて、パッドボンディングつま
り第1ボンディングが行われる。次いで、ボンディング
ツール6を移動してワイヤ4はインナーリード1bに接
合されて、リードボンディングつまり第2ボンディング
が行われる。その後、クランパ9によってワイヤ4を持
ち上げると、インナーリード1bに接合された部分でワ
イヤ4が切断され、その先端部は破線で示す位置に戻さ
れることになる。
【0007】このようなワイヤボンディング装置を用い
た従来のボンディング方法では、電源装置8によってワ
イヤ先端部4aと電極7に高電圧を加えて放電を発生さ
せ、10〜40mAの放電電流を流してワイヤ先端部4
aと電極7との間に発生する放電熱エネルギーをワイヤ
先端部4aに加えており、ボール4Aが形成された後に
は直ちに放電を停止するようにしている。
【0008】放電熱エネルギーはワイヤ先端部4aと電
極7との間に発生した放電電圧Vと放電電流Iと放電時
間Tの積(V・I・T)に比例するため、ボール4Aの
径は放電熱エネルギーに依存する。一方、放電電圧Vは
ワイヤ先端部4aと電極7の距離に比例して大きくなる
ので、この距離が変動するとボール径が変動することに
なる。
【0009】そこで、放電電流フィードバック方式や放
電電圧フィードバック方式、あるいはジュール熱フィー
ドバック方式などによって、電源装置の出力端での複雑
な電圧電流制御を行い、放電熱エネルギーを一定にし
て、ボールの安定化を図るようにしている(たとえば、
特公平3-17376 号公報、特公平6-101491号公報および特
公平6-103699号公報参照) 。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来のボンディング方
法では、放電による高温の熱エネルギーをワイヤ先端部
4aに加えてワイヤ先端部を溶解することによりボール
4Aが形成されることになり、ある一定のボール径に達
したならば、放電を強制的に停止するようにしていた。
このため、ボール4Aは高温状態から急激に冷却される
ことになり、ボール4Aには焼入れ現象が発生してボー
ル4Aは硬化していた。これに対して、ボールネック部
4bのワイヤ4には充分に熱が伝わらないので、焼入れ
領域がネック部4bまで充分に成長しなくなる。このた
め、半導体ペレット3とインナーリード1bとの間に配
線されたワイヤのループ高さhは、破線で示すように低
下してしまうことになった。
【0011】また、上述したように、ボールの形成に際
しては、放電電圧がワイヤ先端と電極との間の距離に大
きく依存することから、ワイヤ先端と電極との間の距離
の変動に影響されずに、一定のボール径を形成するため
に、前掲した公報に示されるように複雑な制御装置を用
いて放電電圧のフィードバック制御などを行うようにし
ている。
【0012】しかしながら、放電電圧は放電電流に逆比
例するが、放電電流をある値以上に設定すると、ワイヤ
先端部と電極との距離に影響されずにほぼ一定の放電電
圧を維持することができるということが知見された。
【0013】本発明の目的は、ワイヤボンディングにお
いてワイヤの先端部に形成されたボールがこれをボンデ
ィング部位に接合するまでに焼入れ現象により硬化しな
いようにし得るワイヤボンディング技術を提供すること
にある。
【0014】本発明の他の目的は、ワイヤボンディング
においてワイヤの先端部に形成されるボールのネック部
のワイヤにおける焼入れ領域を可変し得るようにして、
ボンダビリティを向上させることができるワイヤボンデ
ィング技術を提供することにある。
【0015】本発明のさらに他の目的は、ワイヤ先端と
放電電極との間の距離が変化しても、常に均一な径を有
するボールを形成し得るワイヤボンディング技術を提供
することにある。
【0016】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【0017】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0018】すなわち、本発明のワイヤボンディング方
法は、ワイヤの先端部と放電電極との間にボール形成用
放電熱エネルギーを供給してボールを形成した後に、ボ
ンディング工具によってボンディング部位に接合される
直前まで、前記ボール形成用放電熱エネルギーよりも低
い予熱用放電熱エネルギーを前記ワイヤの先端部に供給
する。前記予熱用放電熱エネルギーを、前記ボール形成
用放電熱エネルギーを発生させるための放電電流よりも
低い値の放電電流により発生させるようにしても良く、
前記予熱用放電熱エネルギーを発生させるための放電電
流値を時間とともに変化させるようにしても良い。
【0019】また、本発明のワイヤボンディング方法
は、ワイヤの先端部と放電電極との間に供給するボール
形成用の放電電流として、放電電圧が前記ワイヤ先端部
と前記放電電極との距離に依存しなくなる安定化電流
を、前記ワイヤの先端部にボールを形成する際に供給す
る。安定化電流としては50mA以上に設定される。
【0020】本発明のワイヤボンディング装置は、ワイ
ヤの先端部と放電電極との間に所定時間にわたりボール
形成用放電熱エネルギーを供給するボール形成用放電熱
エネルギー供給手段と、前記ボール形成用放電熱エネル
ギーを供給した後に、前記ワイヤの先端部と前記放電電
極との間にボンディング工具によってボンディング部位
に接合される直前まで、前記ボール形成用放電熱エネル
ギーよりも低い予熱用放電熱エネルギーを供給する予熱
用放電熱エネルギー供給手段とを有する。前記ボール形
成用放電熱エネルギー供給手段は、ボール形成時間を設
定する第1放電時間設定回路と、これにより設定された
時間にわたりボール形成用電流を発生させる第1放電電
流供給回路とを有し、前記予熱用放電熱エネルギー供給
手段は、ボール形成時間と予熱時間とを含めた放電時間
を設定する第2放電時間設定回路と、これにより設定さ
れた時間にわたりワイヤ予熱用電流を発生させる第2放
電電流供給回路とを有し、前記第1放電電流供給回路か
らの電流供給が停止されたときに前記第2放電電流供給
回路からの電流供給に切り換える放電電流自動切換回路
を備えている。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0022】図2は本発明の一実施の形態であるワイヤ
ボンディング装置の放電電源制御部10を示す図であ
り、ワイヤボンディング装置の基本構成は図1に示すも
のと放電電源制御部10の部分を除き同様である。ま
た、図3は図2に示した放電電源制御部10における制
御波形を示すタイムチャートである。
【0023】図2に示す放電電源制御部10は、外部の
制御装置から送られる放電指令信号を受けて放電開始指
令信号Aを発生する放電指令駆動回路11を有し、この
回路11はスパーク電圧発生回路12に接続されてお
り、この回路12から放電電極7とワイヤ4との間に放
電を開始するためのトリガー電圧が印加されることにな
る。
【0024】放電指令駆動回路11はワイヤ先端部4a
にボール4Aを形成するための放電時間T1 を設定する
第1放電時間設定回路13と、ボールが形成された後に
おけるワイヤ先端を予熱するための放電時間T2 を設定
する第2放電時間設定回路14とに接続されており、第
1放電時間設定回路13からは第1放電電流供給回路1
5に対して時間T1 だけ制御信号が送られ、第2放電時
間設定回路14からは第2放電電流供給回路16に対し
て、時間T1 +T2 の時間、つまりボール形成時間と予
熱時間とを含めた放電時間だけ制御信号が送られる。第
1放電時間設定回路13と第1放電電流供給手段15と
によりボール形成用放電熱エネルギー供給手段が構成さ
れ、第2放電時間設定回路14と第2放電電流供給回路
16とにより予熱用放電熱エネルギー供給手段が構成さ
れている。
【0025】第1と第2のそれぞれの放電電流供給回路
15,16は、放電電流自動切換回路17を介して電極
7とワイヤ4とに接続されている。第1放電電流供給回
路15は第1放電時間設定回路13により設定された時
間T1 の間にボール形成用の電流I1 を供給し、第2放
電電流供給回路16は第2放電時間設定回路14により
設定された時間T1 +T2 の間にワイヤ予熱用の電流I
2 を供給する。
【0026】図示する場合には、外径が18〜50μm
程度のAuあるいはCu製のワイヤ4が使用されてお
り、T1 およびT2 は、たとえば1〜10ms程度に設
定されている。さらにボール形成用の電流I1 は50m
A以上に設定され、ワイヤ予熱用の電流I2 はI1 より
も低い電流値の10〜20mAに設定されている。
【0027】放電電流自動切換回路17はOR回路やコ
ンパレータなどを有しており、第1放電電流供給回路1
5から時間T1 におけるボール形成用の電流I1 の供給
が停止されると、放電電流自動切換回路17によって直
ちにワイヤ予熱用の電流I2がワイヤ4と放電電極7と
の間に供給されることになる。このように放電電流自動
切換回路17を設けることによって、ボール形成用の電
流I1 の供給が停止された後には、放電電流の供給が中
断されることなく、継続して予熱用の電流I2に切り換
えられる。
【0028】このような放電電源制御部10を有するワ
イヤボンディング装置を使用して、半導体ペレット3の
接続電極とインナーリード1bとをワイヤ4を用いて電
気的に接続するためのボンディング方法について、図3
を参照しつつ説明する。
【0029】ヒートブロック2の上にリードフレーム1
が載置された状態のもとで、放電指令信号Aが外部の制
御装置から送られると、この信号Aに基づいてスパーク
電圧発生回路12から数千ボルトのトリガー電圧が電極
7とワイヤ4の間に供給されて、放電が開始される。放
電が開始されると、第1放電電流供給回路15から放電
電流自動切換回路17を経由してボール形成用の放電電
流が供給される。この放電電流は第1放電時間設定回路
13により設定された時間T1 だけワイヤ4と電極7と
の間に供給され、放電による熱エネルギーが発生して、
このボール形成用放電熱エネルギーによってワイヤ4の
先端部4aが溶解してボール4Aが形成される。
【0030】このボール4Aの径は、第1放電電流供給
回路15により供給される電流I1と、第1放電時間設
定回路13によって設定された時間T1 と、ワイヤ4と
電極7の間に発生した放電電圧Vとの積に比例する。放
電電圧Vの値が放電現象によって必然的に決定されるた
めに、ボール4Aの径は、第1放電電流供給回路15か
ら供給された放電電流I1 と第1放電時間設定回路13
によって設定された放電時間T1 によって制御されるこ
とになる。
【0031】放電時間T1 が経過すると、放電電流自動
切換回路17によって第1放電電流供給回路15による
放電電流I1 から第2放電電流供給回路16による放電
電流I2 に自動的に切り換えられることになり、電流I
1 よりも小さい電流I2 、つまりボール形成用放電熱エ
ネルギーよりも低く設定された予熱用放電熱エネルギー
がワイヤ4と電極7との間に供給される。この電流I2
の供給は時間T2 が経過するまで継続され、この時間が
経過すると、直ちにボンディングツール6によってボー
ル4Aは半導体ペレット3の接続電極に押し付けられて
これに接合され、第1ボンディングが行われる。この予
熱用放電熱エネルギーは既に形成されたボール4Aの径
に変化を与えないように設定されている。
【0032】第1ボディングが終了した後は、ボンディ
ングツール6によってワイヤ4のループ端がインナーリ
ード1bに接合され、第2ボンディングが行われる。こ
れらのボンディング操作を半導体ペレット3の全ての接
続電極とインナーリード1bについて行うことにより、
1つのペレット2についてのボンディング作業が終了す
る。
【0033】このように、ボール形成後にワイヤの先端
部に予熱用放電熱エネルギーを供給するようにしたこと
から、ボール4Aにこれが接合されるまでにおける焼入
れ現象が発生することを防止できる。予熱用の放電電流
2 は時間T2 だけ一定の電流値としても良いが、図3
に示すように、時間とともに徐々に電流値を減少させる
ように変化させて、予熱用放電熱エネルギーを時間とと
もに減少することによって、ボール4Aの焼入れ現象を
良好に防止することができる。ただし、曲線的に電流値
を変化させるようにしても良い。
【0034】また、ボール4Aを形成した後に予熱用の
放電熱エネルギーを供給することによって、図1に示す
ように、ボール4Aのネック部4bの近傍に熱が加わ
り、焼入れ領域を放電電流I2 と放電時間T2 の値で制
御できるので、ペレット3とインナーリード1bとの間
に配線されたワイヤのループ高さhを任意の値に設定す
ることができる。
【0035】ボール形成用放電熱エネルギーを供給する
ことによってワイヤ先端に形成されるボール4Aの径
は、供給される電流値が低い範囲では、ワイヤ先端と電
極間に発生した放電電圧に依存して変動し、この発生す
る放電電圧は、ワイヤ先端と電極間の距離に比例して変
化し、放電電流は逆比例して変化する。
【0036】図4はワイヤ先端部と電極間の距離Dと放
電電圧との関係を異なった放電電流Iについて測定した
実験データを示す。この実験によって、放電電流Iを高
くすると、距離Dが変化しても、放電電圧Vの変化率が
減少することが知見された。たとえば、放電電流Iが1
0mAのときの距離D(mm)に対する放電電圧Vの変
化率ΔVは、175V/mmであり、100mAのとき
には30V/mmとなり、放電電流Iを高くすると、変
化率ΔVが減少することが知見された。
【0037】実際のワイヤボンディングにおいて、実験
によると、50mA以上の放電電流に設定すれば、距離
Dの変動による放電電圧Vの変動を無視できることがで
き、放電電圧Vがワイヤ先端部4aと放電電極7との距
離に依存しなくなる安定化電流となることが判明した。
この安定化電流は50mAよりも高い電流値にすればす
る程変化率が減少することになる。
【0038】この放電電流の値を大きな安定化電流にす
る場合には、ボール4Aを形成するためには、放電時間
1 を短くすることになる。ボール形成後に放電を停止
すると、ボールネック部のワイヤには充分な熱が伝わら
なくなり、焼入れ領域が充分に成長しなくなるので、図
1に示したように、配線後のワイヤのループ高さhが低
下することになるが、ボール形成後にワイヤ先端部に予
熱用放電熱エネルギーを供給することによって、安定し
たボール形成が可能となる。
【0039】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0040】たとえば、ボンディング時にペレットを加
熱するようにした熱圧着ボンディングのみならず、加熱
するとともにボンディングツールを介してボールに超音
波振動を加えるようにした超音波熱圧着ボンディングに
も本発明を適用することができる。また、ワイヤとして
は裸ワイヤのみならず、ワイヤの表面に絶縁材料が被覆
された絶縁被覆ワイヤを用いたワイヤボンディングにも
本発明を適用することができる。
【0041】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0042】(1).ワイヤ先端部にボールを形成した後
に、ボールをボンディング部位に接合するまでワイヤ先
端部を予熱するようにしたことから、焼入れ現象による
ボールの硬化が防止されて、ボールを大きな押し付け力
を加えることなくボンディング部位に接合することがで
き、ボンダビリティが向上する。
【0043】(2).また、予熱エネルギーを制御すること
によりボールのネック部のワイヤの焼入れ領域を調整す
ることができるので、配線後のワイヤのループ高さを調
整することができ、AuのみならずCu製についての種
々の外径のワイヤを用いた各種のボールボンディングに
応用することができ、ボンダビリティが向上する。
【0044】(3).ワイヤの先端部と放電電極との間に供
給するボール形成用の放電電流としては、放電電圧がワ
イヤ先端部と放電電極との距離に依存しなくなる安定化
電流を供給するようにしたので、ワイヤ先端部と放電電
極との距離にばらつきが発生しても、短時間で均一な外
径のボールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ワイヤボンディング装置の概略構造を示す模式
図である。
【図2】本発明の一実施の形態であるワイヤボンディン
グ装置における放電電源制御部を示すブロック図であ
る。
【図3】図2に示した放電電源制御部における制御波形
を示すタイムチャートである。
【図4】放電電流を変化させた場合におけるワイヤ先端
部と電極間の距離の変動に対する放電電圧の変動を示す
特性線図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 1a タブ 1b インナーリード 2 ヒートブロック 3 半導体ペレット 4 ワイヤ 4a ワイヤ先端部 4b ネック部 4A ボール 5 スプール 6 ボンディングツール 7 放電電極 8 電源装置 9 クランパ 10 放電電源制御部 11 放電指令駆動回路 12 スパーク電圧発生回路 13 第1放電時間設定回路 14 第2放電時間設定回路 15 第1放電電流供給回路 16 第2放電電流供給回路 17 放電電流自動切換回路 T1 ボール形成時間 T2 ワイヤ予熱時間 I1 ボール形成電流 I2 ワイヤ予熱電流

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤの先端部と放電電極との間で放電
    を発生させて前記ワイヤの先端部にボールを形成し、そ
    のボールをボンディング工具によってボンディング部位
    に接合するワイヤボンディング方法であって、 前記ワイヤの先端部と前記放電電極との間にボール形成
    用放電熱エネルギーを供給して前記ボールを形成した後
    に、前記ボンディング工具によってボンディング部位に
    接合される直前まで、前記ボール形成用放電熱エネルギ
    ーよりも低い予熱用放電熱エネルギーを前記ワイヤの先
    端部に供給するようにしたことを特徴とするワイヤボン
    ディング方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のワイヤボンディング方法
    であって、前記予熱用放電熱エネルギーを、前記ボール
    形成用放電熱エネルギーを発生させるための放電電流よ
    りも低い値の放電電流により発生させるようにしたこと
    を特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のワイヤボンディング方法
    であって、前記予熱用放電熱エネルギーを発生させるた
    めの放電電流値を時間とともに変化させるようにしたこ
    とを特徴とするワイヤボンディング方法。
  4. 【請求項4】 ワイヤの先端部と放電電極との間で放電
    を発生させて前記ワイヤの先端部にボールを形成し、そ
    のボールをボンディング工具によってボンディング部位
    に接合するワイヤボンディング方法であって、 前記ワイヤの先端部と前記放電電極との間に供給するボ
    ール形成用の放電電流として、放電電圧が前記ワイヤ先
    端部と前記放電電極との距離に依存しなくなる安定化電
    流を、前記ワイヤの先端部にボールを形成する際に供給
    するようにしたことを特徴とするワイヤボンディング方
    法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のワイヤボンディング方法
    であって、前記安定化電流を50mA以上としたことを
    特徴とするワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項6】 ワイヤの先端部と放電電極との間で放電
    を発生させて前記ワイヤの先端部にボールを形成し、そ
    のボールをボンディング工具によってボンディング部位
    に接合するワイヤボンディング装置であって、 前記ワイヤの先端部と前記放電電極との間に所定時間に
    わたりボール形成用放電熱エネルギーを供給するボール
    形成用放電熱エネルギー供給手段と、 前記ボール形成用放電熱エネルギーを供給した後に、前
    記ワイヤの先端部と前記放電電極との間に前記ボンディ
    ング工具によってボンディング部位に接合される直前ま
    で、前記ボール形成用放電熱エネルギーよりも低い予熱
    用放電熱エネルギーを供給する予熱用放電熱エネルギー
    供給手段とを有することを特徴とするワイヤボンディン
    グ装置。
  7. 【請求項7】 請求項6記載のワイヤボンディング装置
    であって、前記ボール形成用放電熱エネルギー供給手段
    は、ボール形成時間を設定する第1放電時間設定回路
    と、これにより設定された時間にわたりボール形成用電
    流を発生させる第1放電電流供給回路とを有し、 前記予熱用放電熱エネルギー供給手段は、ボール形成時
    間と予熱時間とを含めた放電時間を設定する第2放電時
    間設定回路と、これにより設定された時間にわたりワイ
    ヤ予熱用電流を発生させる第2放電電流供給回路とを有
    し、 前記第1放電電流供給回路からの電流供給が停止された
    ときに前記第2放電電流供給回路からの電流供給に切り
    換える放電電流自動切換回路を備えたことを特徴とする
    ワイヤボンディング装置。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のワイヤボンディング装置
    であって、前記第1放電電流供給回路は、前記ワイヤの
    先端部と前記放電電極との間に供給するボール形成用の
    放電電流として、放電電圧が前記ワイヤ先端部と前記放
    電電極との距離に依存しなくなる安定化電流を供給する
    ようにした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 (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009277813A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Kaijo Corp ワイヤボンダ用ボール形成装置及びボール形成方法
JPWO2015122409A1 (ja) * 2014-02-13 2017-03-30 株式会社新川 ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法
US10629563B2 (en) * 2015-05-03 2020-04-21 Kaijo Corporation Ball forming device for wire bonder

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009277813A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Kaijo Corp ワイヤボンダ用ボール形成装置及びボール形成方法
JPWO2015122409A1 (ja) * 2014-02-13 2017-03-30 株式会社新川 ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法
US10629563B2 (en) * 2015-05-03 2020-04-21 Kaijo Corporation Ball forming device for wire bonder

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