JPH10209229A - 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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JPH10209229A
JPH10209229A JP9007376A JP737697A JPH10209229A JP H10209229 A JPH10209229 A JP H10209229A JP 9007376 A JP9007376 A JP 9007376A JP 737697 A JP737697 A JP 737697A JP H10209229 A JPH10209229 A JP H10209229A
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JP
Japan
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wire
bonding
ultrasonic
transducer
ultrasonic horn
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JP9007376A
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Inventor
Masahiro Fujita
雅洋 藤田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース化を実現できると共に、各ボンデ
ィング部位におけるボンディング強度の安定化を図るこ
とができ、ワイヤに損傷を与えることのないワイヤボン
ディング装置を提供する。 【解決手段】 トランスデューサ16は水平アーム15
bに対して鉛直方向(Z軸方向)に取り付けられてい
る。トランスデューサ16は超音波ホーン16aを備
え、超音波ホーン16aの基端部には超音波振動素子
(ピエゾ素子)16bが取り付けられている。この超音
波振動素子16bにより発生した超音波振動は超音波ホ
ーン16aによって振幅が増幅され、この超音波ホーン
16aの先端部のキャピラリ16cへ伝搬される。トラ
ンスデューサ16は昇降壁と共に鉛直方向(Z軸)にそ
って上下動可能であり、各ボンディング位置において真
上から垂直にワイヤ17を圧着する。従って、トランス
デューサ16によって圧着する瞬間はボールの径が均一
になり、各ボンディング部位でのボンディング強度が安
定化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体の製造工程に用い
られるワイヤボンディング装置に係り、超音波による圧
着によって半導体チップ等の配線を行うワイヤボンディ
ング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体チップ上の電極とパッケージ内の外部導通用リードと
をワイヤ(金属細線)で接続するためにワイヤボンディ
ング装置が用いられている。このワイヤボンディング装
置の接合方式としては、加熱圧着によりワイヤを接合さ
せるサーモコンプレッション方式、加熱圧着に超音波振
動を加えて接合させるサーモコンプレッション方式、常
温で超音波振動を加えてワイヤを接合させる超音波ウェ
ッジ方式などが採用されている。特に、超音波振動を加
えて接合する方式は、ボンディング強度の安定化に有効
である。
【0003】この超音波振動を利用した従来のワイヤボ
ンディング装置では、超音波圧着手段として図4に示し
たようなトランスデューサ100が搭載されている。こ
のトランスデューサ100は、その本体としてステンレ
スなど金属製の超音波ホーン106aを備えている。超
音波ホーン100aは水平に配設されており、その基端
部にはピエゾ素子と呼ばれる電気的エネルギーを機械的
な超音波振動に変換するための超音波振動素子100b
が取り付けられている。この超音波振動素子100bに
より発生した超音波振動は超音波ホーン100aによっ
て振幅が拡大され、この超音波ホーン100aの先端部
に伝搬される。超音波ホーン100aの先端部には、軸
心内部に貫通孔を備えた円錐形のセラミック製のキャピ
ラリ100cが取り付けられている。このキャピラリ1
00cは超音波ホーン100aの先端部において鉛直下
方に向けて取り付けられている。このキャピラリ100
cの真下には紙面に対して垂直方向に配設された搬送レ
ール104により被ボンディング物としての半導体チッ
プ103の電極103aが案内されるようになってい
る。
【0004】キャピラリ100aの貫通孔にはワイヤク
ランパ(図示せず)で支持されたワイヤ101の先端部
が貫通している。すなわち超音波ホーン100bによっ
て振幅が拡大され伝搬された超音波振動はキャピラリ1
00aを通じてワイヤ101に伝えられようになってい
る。このトランスデューサ100は超音波ホーン100
aの端部後方に支点102をもち、この支点102を中
心にして図示しない駆動機構により先端部(キャピラリ
106c)が上下に円弧運動し、これにより圧着動作が
行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のワ
イヤボンディング装置では、トランスデューサ100に
より伝搬された超音波振動によってボンディング動作が
行われるが、以下のような問題があった。すなわちトラ
ンスデューサ100が搬送レール104に対して直交す
る方向において支点102をもつ構成となっており、こ
のため水平面においてトランスデューサ100のための
スペースが必要となり、装置の小型化を防げていた。ま
た、トランスデューサ100によりボンディング作業を
行う場合、図5に示したようにトランスデューサ100
が支点102を中心にして上下に円弧運動をしてボール
101aを圧着するため、キャピラリ100cの先端が
ボンディング部位によっては真上から圧着できず斜め方
向から圧着する状態となることがある。そのため、ボー
ル101aの径が不均一になり安定したボンディングを
行うことができないという不具合があった。更に、トラ
ンスデューサ100の支点102を中心とした上下円弧
運動はキャピラリ100cの貫通孔の内壁とワイヤ10
1とで摩擦を起こす原因となり、ワイヤ101に損傷を
与えるという不具合があった。
【0006】本発明はかかる問題点を鑑みてなされたも
ので、その目的は、省スペース化を実現できると共に、
各ボンディング部位におけるボンディング強度の安定化
を図ることができ、ワイヤに損傷を与えることのないワ
イヤボンディング装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るボンディン
グ装置は、その本体が鉛直方向にそって配設され、本体
の先端部において超音波により被ボンディング物へのワ
イヤの圧着を行う超音波圧着手段と、この超音波圧着手
段の本体の基端部を固定支持すると共に鉛直方向にそっ
て直線状に移動させることが可能な鉛直方向移動手段
と、被ボンディング物と超音波圧着手段とを水平方向に
相対移動させることにより被ボンディング物の超音波圧
着手段による圧着位置の位置調整を行う水平方向移動手
段とを備えている。
【0008】このボンディング装置では、被ボンディン
グ物と超音波圧着手段とが水平方向に相対移動して被ボ
ンディング物の位置調整が行われる。そののち鉛直方向
移動手段により超音波圧着手段(トランスデューサ)が
真下に下降して超音波によるワイヤの圧着が行われる。
すなわち、この超音波圧着手段ではボンディング部位に
よらず、常に真上からの圧着が行われる。
【0009】
【実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面
を参照して詳細に説明する。
【0010】図1は本発明の一実施の形態に係るワイヤ
ボンディング装置のワイヤ接合機構部の外観構成を表す
ものである。このワイヤ接合機構部は、半導体チップ1
0をワイヤ接合作業位置に導くための搬送レール11の
終端部の近傍位置に設けられている。搬送レール11の
終端部の真下には水平方向移動手段としての位置決めテ
ーブル12,13が設置されている。位置決めテーブル
12は搬送レール11に平行な方向(X軸方向)、ま
た、位置決めテーブル13は水平面内においてこのX軸
方向に直交する方向(Y軸方向)にそれぞれ移動可能な
構造になっている。位置決めテーブル12の端部にはY
軸およびX軸方向に直交する方向(Z軸方向)に移動可
能な鉛直方向移動手段としての昇降壁14が設けられて
いる。昇降壁14の側壁面には取付部15が設けられて
いる。この取付部15にワイヤ(金属細線)17を支持
するためのワイヤクランパ15aが取り付けられると共
に、取付部15から延びた水平アーム15bに対して超
音波を発振し伝達するためのトランスデューサ16が搭
載されている。トランスデューサ16は昇降壁14と共
に鉛直方向(Z軸)に上下動可能であり、水平方向
(X,Y軸)の位置は位置決めテーブル12,13によ
り調整されるようになっている。
【0011】図2は本実施の形態に係るトランスデュー
サ16の具体的な構造を表すものである。このトランス
デューサ16は水平アーム15bに対して鉛直方向(Z
軸方向)に取り付けられている。トランスデューサ16
は、その本体としてステンレスなど金属製の超音波ホー
ン16aを備えている。超音波ホーン16aの基端部に
は電気的エネルギーを機械的な超音波振動に変換するた
めの超音波振動素子(ピエゾ素子)16bが取り付けら
れている。この超音波振動素子16bにより発生した超
音波振動は超音波ホーン16aによって振幅が増幅さ
れ、その先端部に伝搬される。超音波ホーン16aの先
端部には水平部16dが設けられており、この水平部1
6dに対して円錐形のセラミック製のキャピラリ16c
が取り付けられている。キャピラリ16cの軸心内部に
は貫通孔16eが設けられている。キャピラリ16cは
超音波ホーン16aに対して平行すなわち鉛直方向(Z
軸方向)にそって配設されている。キャピラリ16cの
貫通孔16eにはワイヤクランパ15で支持されたワイ
ヤ17の先端部が貫通している。すなわち、このトラン
スデューサ16では、超音波ホーン16bによって振幅
が拡大され下方向に伝搬された超音波振動がキャピラリ
16cを通じてワイヤ17に伝えられるようになってい
る。
【0012】次に、図1ないし図3を参照して本実施の
形態に係るボンディング装置の具体的な動作について説
明する。まず、ボンディング対象物としての半導体チッ
プ10は搬送レール11により位置決めテーブル12,
13上のボンディング作業位置まで搬送される。ボンデ
ィング作業位置では、半導体チップ10はX軸,Y軸に
それぞれ移動可能な位置決めテーブル13,14によっ
てボンディング部位に合せて正確に位置調整されなが
ら、ボンディング作業が行われる。ここで、トランスデ
ューサ16では、超音波振動素子106bにより超音波
振動が発生し、この超音波振動が超音波ホーン16aに
よって拡大され、先端部のキャピラリ16cに伝搬さ
れ、このキャピラリ16cを通じて基端側がワイヤクラ
ンパ15により支持されたワイヤ17の先端部に伝えら
れる。そして、このキャピラリ16aの先端部分でボー
ル17aが形成され、半導体チップ10のワイヤ接合作
業が行われる。ここでのワイヤ接合作業が終了すると、
垂直壁14が上昇し位置決めテーブル12,13により
トランスデューサ16が次のボンディング位置まで移動
されたのち、垂直壁14によりトランスデューサ16が
下降し、以下同様にして次のワイヤ接合作業が行われ
る。
【0013】本実施の形態では、トランスデューサ16
は昇降壁14と共に鉛直方向(Z軸)に上下動可能であ
る。従って、位置決めテーブル12,13を駆動させて
水平方向(X,Y軸)の位置を調整すれば、図3に示し
たように、高さの異なるボンディング位置においていず
れも真上から垂直にワイヤ17を圧着することができ
る。従って、トランスデューサ16によって圧着する瞬
間はボール17aの径が均一になり、各ボンディング部
位でのボンディング強度が安定化する。また、ボンディ
ング作業の際、トランスデューサ16は、キャピラリ1
6cの貫通孔16eに通されたワイヤ107と同方向に
上下にリニアな動きをするため、キャピラリ16cの貫
通孔16eの内壁とワイヤ107との間で摩擦を起こす
ことがない。従って、ワイヤ107を損傷する虞れがな
くなる。更に、トランスデューサ16の超音波ホーン1
6aを鉛直方向にそって設置するようにしたので、横方
向の省スペース化を図ることができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明のボンディン
グ装置によれば、超音波圧着手段を鉛直方向にそって配
設すると共に同方向に直線状に駆動させるようにしたの
で、省スペース化を実現できると共に、各ボンディング
部位におけるボンディング強度の安定化を図ることがで
き、ワイヤに損傷を与えることがなく、安定したボンデ
ィング動作を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るボンディング装置
のワイヤ接合機構部の構成を表す斜視図である。
【図2】図1のボンディング装置に用いられるトランス
デューサの構成を表す側面図である。
【図3】図2のトランスデューサの動作を説明するため
の図である。
【図4】従来のトランスデューサの構成を表す側面図で
ある。
【図5】図4のトランスデューサの動作を説明するため
の図である。
【符号の説明】
10…半導体チップ、11…搬送レール、12…位置決
めテーブル(X軸)、13…位置決めテーブル(Y
軸)、14…昇降壁、16…トランスデューサ、16a
…超音波ホーン、16b…超音波振動素子、16c…キ
ャピラリ、17…ワイヤ(金属細線)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その本体が鉛直方向にそって配設され、
    前記本体の先端部において超音波により被ボンディング
    物へのワイヤの圧着を行う超音波圧着手段と、 この超音波圧着手段の本体の基端部を固定支持すると共
    に鉛直方向にそって直線状に移動させることが可能な鉛
    直方向移動手段と、 被ボンディング物と前記超音波圧着手段とを水平方向に
    相対移動させることにより被ボンディング物の前記超音
    波圧着手段による圧着位置の位置調整を行う水平方向移
    動手段とを備えたことを特徴とするワイヤボンディング
    装置。
JP9007376A 1997-01-20 1997-01-20 ワイヤボンディング装置 Pending JPH10209229A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110465985A (zh) * 2019-09-12 2019-11-19 广东工业大学 一种超声波打孔装置
CN113437008A (zh) * 2021-06-23 2021-09-24 北京半导体专用设备研究所(中国电子科技集团公司第四十五研究所) 键合机

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