JPH10270486A - 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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JPH10270486A
JPH10270486A JP9071580A JP7158097A JPH10270486A JP H10270486 A JPH10270486 A JP H10270486A JP 9071580 A JP9071580 A JP 9071580A JP 7158097 A JP7158097 A JP 7158097A JP H10270486 A JPH10270486 A JP H10270486A
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JP
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discharge
wire
tip
flat
electrode
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JP9071580A
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Toru Shibata
亨 柴田
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Systems Co Ltd
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固定型放電と可動型放電を単一の共用放電電
極で行う。固定型放電電極と可動型放電電極との交換作
業を不要にする。 【解決手段】 半導体チップを搭載したリードフレーム
を載置するステージと、ワイヤを保持したキャピラリを
前記ステージ上で動作させて前記半導体チップの電極と
リード先端部分をワイヤで接続するボンディング機構
と、前記キャピラリから突出するワイヤの先端に臨む放
電電極とを有し、前記放電電極は支持板に固定され、か
つこの支持板は放電間隔調整機構の支持体に交換自在に
取り付けられてなるワイヤボンディング装置であって、
前記放電電極は先鋭放電部と、平坦放電部とを有する共
用放電電極となり、前記放電間隔調整機構を固定した状
態で前記先鋭放電部を用いて放電を行い、前記放電間隔
調整機構を動作させて前記平坦放電部の平坦放電面で放
電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造で
使用する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（半導体集積回路装置）の製
造において、半導体チップの電極（たとえば第１ボンデ
ィング部）と、リード（たとえば第２ボンディング部）
を金線等導電性のワイヤで接続する工程があるが、この
ワイヤ張り作業はワイヤボンディング装置によって行わ
れている。
【０００３】ワイヤボンディング装置については、たと
えば工業調査会発行「電子材料別冊号」1987年11月18日
発行、P123〜P129に記載されている。この文献には、熱
圧着法（ＴＣ法），超音波熱圧着法（ＴＳ法），超音波
法（ＵＳ法）によるワイヤボンディング装置について記
載されている。
【０００４】同文献には、熱圧着法や超音波熱圧着法で
は電気トーチ（放電電極）でワイヤの先端にボールを形
成することが記載されている。
【０００５】一方、放電型ワイヤボンディング装置にお
いて、キャピラリに保持されたワイヤと放電電極との間
隔（放電間隔）を調整する放電間隔調整機構を備えたワ
イヤボンディング装置が知られている。この種のワイヤ
ボンディング装置としては、たとえば、株式会社新川製
作所製ＵＴＣ−２００がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】放電間隔調整機構付の
従来の放電型ワイヤボンディング装置では、図６
（ａ），（ｂ）に示すように、放電電極３０を固定の状
態で使用する場合は固定型放電電極３１を放電間隔調整
機構の支持体３２に取り付けて使用し、放電電極３０を
動かして使用する場合は前記支持体３２に可動型放電電
極３３を取り付けて使用している。
【０００７】固定型放電電極３１の場合は、図示しない
放電間隔調整機構が動作せず、前記支持体３２が移動し
ない形態で使用される。この場合には、放電電極３０の
先端は先鋭となり、その先鋭放電部３４はキャピラリ３
５に保持されるワイヤ３６の側方下部に位置し、前記先
鋭放電部３４とワイヤ３６の先端間で放電が行われボー
ルが形成される。前記固定型放電電極３１は絶縁性の支
持板３７と、この支持板３７を貫通する放電電極３０か
らなり、放電電極３０の後端は電極に接続される。
【０００８】また、可動型放電電極３３の場合は、図示
しない放電間隔調整機構が動作して、前記支持体３２が
支軸３８を中心に回転する結果、前記支持体３２に支持
された可動型放電電極３３は移動し、放電電極３０の先
端部分はキャピラリ３５に保持されたワイヤ３６の先端
の下方に位置する。可動型放電電極３３の放電電極３０
の先端は平坦な平坦放電面３９となり、この平坦放電面
３９に垂直に延在するワイヤ３６の先端と前記平坦放電
面３９との間で放電が行われてボールが形成される。
【０００９】この可動型放電電極３３は、ボール直径を
高精度に形成できることから、半導体チップの高集積，
小型化に伴うワイヤボンディングパッド（電極）の微細
化に対応できる。
【００１０】ワイヤボンディング装置において、製造す
る半導体装置に合わせて前記固定型放電電極と可動型放
電電極を使い分けるため、その都度放電電極の交換作業
が必要となり、装置稼働率が低くなる。
【００１１】また、放電電極として固定型放電電極と可
動型放電電極の二種類の放電電極を在庫する必要があ
り、ワイヤボンディングコストの低減を妨げている。
【００１２】本発明の目的は、固定型放電電極と可動型
放電電極との交換作業が不要になるワイヤボンディング
装置を提供することにある。
【００１３】本発明の他の目的は、固定型放電と可動型
放電を単一の共用放電電極で行えるワイヤボンディング
装置を提供することにある。
【００１４】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【００１５】
【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、下
記のとおりである。
【００１６】（１）被ボンディング物を載置するステー
ジと、ワイヤを保持したキャピラリを前記ステージ上で
動作させて前記被ボンディング物の第１ボンディング箇
所と第２ボンディング箇所を前記キャピラリに保持され
たワイヤで接続するボンディング機構と、前記キャピラ
リのボンディング端から突出するワイヤの先端に臨む放
電電極とを有し、前記放電電極は支持板に固定され、か
つこの支持板は放電間隔調整機構の支持体に交換自在に
取り付けられてなるワイヤボンディング装置であって、
前記放電電極は先端が先鋭の先鋭放電部と、前記ワイヤ
の先端延長上に位置する平坦な平坦放電部とを有する共
用放電電極となり、前記放電間隔調整機構を固定した状
態で前記先鋭放電部を用いて放電を行い、前記放電間隔
調整機構を動作させて前記平坦放電部の平坦放電面で放
電を行うように構成されている。前記平坦放電部は前記
放電電極の先端部上面に設けられ、前記先鋭放電部は前
記放電電極の先端部一側に設けられている。前記ボンデ
ィング機構には振動発生機構が組み込まれ、ワイヤ接続
時前記キャピラリは振動して保持するワイヤを振動させ
るように構成されている。
【００１７】前記（１）の手段によれば、共用放電電極
は先鋭放電部と平坦放電部を有していることから、固定
型放電の場合は放電間隔調整機構を動作させることなく
固定型放電電極を固定して放電を行うことができ、可動
型放電の場合は放電間隔調整機構を動作させて可動型放
電電極の先端位置を移動調整して放電を行うことができ
るため、従来のように固定型放電電極と可動型放電電極
との交換作業が不要になり、装置稼働率が向上する。
【００１８】また、放電電極は先鋭放電部と平坦放電部
を有する構造となり、従来のように固定型放電電極と可
動型放電電極を準備保管する必要がなくなり、ワイヤボ
ンディングコストの低減が達成できる。
【００１９】また、ワイヤボンディング時にキャピラリ
が振動することからワイヤボンディング強度が高くな
り、接合の信頼性が高くなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】本実施形態によるワイヤボンディング装置
においては、図１（ａ），（ｂ）に示すように、放電電
極は共用放電電極１５となり、共用放電電極１５は平板
の支持板１６と、この支持板１６の下方を斜めに貫通す
る円形断面の棒状電極１７とからなっている。前記支持
板１６の上部には図示しない放電間隔調整機構の支持体
に支持板１６を固定する際使用する取付孔１９が設けら
れている。
【００２２】前記棒状電極１７は先端側途中で傾斜角度
を変えて曲がり、より傾斜角度が小さい放電部２０を構
成している。前記放電部２０はその上半分が除去されて
平坦な面になっている。前記平坦な面は平坦放電部２１
を形成し、平坦放電面３９を形成する。また、前記放電
部２０の一側には先端が先鋭となる先鋭放電部３４が設
けられている。
【００２３】本実施形態の共用放電電極１５は固定形態
と可動形態の２種類の状態で使用できる。固定形態の場
合は図１（ｂ）に示すように、キャピラリ３５に保持さ
れたワイヤ３６の先端と共用放電電極１５の先端一側部
の先鋭放電部３４との間で放電２３を行い、可動形態の
場合は図１（ａ）に示すように黒塗りの三角印で示すよ
うに共用放電電極１５の上面の平坦放電面３９で放電２
３を行って図２に示すようにボール４０を形成する。
【００２４】本実施形態のワイヤボンディング装置は、
超音波熱圧着装置となり、図２に示すように、ベース１
上にガイドレール２が設けられている。このガイドレー
ル２はワークであるリードフレーム３の両側をそれぞれ
溝で案内する構造となっている。図示はしないがこのガ
イドレール２の一端にはローダが設けられ、他端にはア
ンローダが設けられている。そして、前記ローダのマガ
ジンから送り出されたリードフレーム３を、図示しない
フレームフィーダによって順次ガイドレール２に沿って
間欠的に移動させるようになっている。ワイヤボンディ
ングステーションでワイヤボンディングが終了したリー
ドフレーム３は、前記フレームフィーダによってアンロ
ーダに送られマガジンに収容される。
【００２５】前記ガイドレール２はステージ構造であっ
てもよい。
【００２６】一方、前記ガイドレール２の内方には、テ
ーブル（ヒートブロック）４が設けられている。このヒ
ートブロック４は前記リードフレーム３を載置する。ま
た、このヒートブロック４にはヒータ（カートリッジヒ
ータ）５が内蔵され、このヒートブロック４上に載るリ
ードフレーム３を加熱するようになっている。
【００２７】本実施形態では、図５に示す構造の半導体
装置５０の組み立て例について説明する。半導体装置５
０は、外観的にはパッケージ５３と、このパッケージ５
３の周囲から突出するリード５４とからなっている。ま
た、前記パッケージ５３内の中央にはタブ５１が位置す
るとともに、このタブ５１上にはＩＣ等からなる半導体
チップ５２が固定されている。そして、この半導体チッ
プ５２の図示しない電極と、前記パッケージ５３内に位
置するリード５４の内端部分は金線等からなるワイヤ３
６によって電気的に接続されている。
【００２８】他方、前記ベース１上にはワイヤボンディ
ング機構が設けられている。このワイヤボンディング機
構は、前記ベース１上に載るＸＹテーブル６０と、前記
ＸＹテーブル６０上に設けられる本体６１と、この本体
６１から延在するアーム６２およびボンディングアーム
６３と、前記アーム６２の先端に取り付けられた認識カ
メラ６４と、前記ボンディングアーム６３の先端に取り
付けられたボンディングツール（キャピラリ）３５とか
らなっている。
【００２９】また、図３に示すように、前記キャピラリ
３５とリング状のガイド６５との間にはワイヤ３６を掴
むクランパ７０が配設されている。前記ガイド６５から
上方に延在するワイヤ３６は、前記アーム６２に固定さ
れたガイド筒７１に案内されている。
【００３０】また、前記キャピラリ３５の側方には、放
電機構が設けられている。この放電機構は放電間隔調整
機構となっている。放電間隔調整機構は、図４に示すよ
うに、前記本体６１から延在する放電用アーム７２の先
端部分に設けられている。すなわち、放電間隔調整機構
は放電用アーム７２の先端側面に支軸７３を介して回転
自在に取り付けられる支持体７４を有している。前記支
持体７４の一端には前記共用放電電極１５の本体１６が
ボルト２４によって固定されている。また、支持体７４
の他端はソレノイド７５で上下制御される。
【００３１】ソレノイド７５を動作させない状態では固
定形態で放電が行われ、ソレノイド７５を動作させる状
態で放電が行われる。
【００３２】また、本実施形態のワイヤボンディング装
置は、図２に示すように各部を制御する制御部７６を有
している。
【００３３】固定形態で放電を行う場合は、図１（ｂ）
に示すように、放電２３は先鋭放電部３４を用いて行
う。このとき、前記先鋭放電部３４の先鋭端とワイヤ３
６の先端との間隔は０．４〜０．５ｍｍ程度に設定され
る。
【００３４】また、可動形態の場合は図１（ａ）に示す
ように黒塗りの三角印で示すように共用放電電極１５の
上面の平坦放電面３９で放電２３を行って図２に示すよ
うにボール４０を形成する。この場合、放電間隔調整機
構を動作させ、放電間隔調整機構の支持体７４を回動さ
せる。これによって共用放電電極１５の平坦放電面３９
に垂直に延在するワイヤ３６の先端との間に放電２３が
発生する。この可動形態は形成するボール４０の大きさ
をより精度良く形成することができるため、サイズの小
さいパッド（電極）への接続も可能になり、高集積化さ
れた半導体装置の製造に適する。
【００３５】また、ワイヤボンディング時にキャピラリ
が振動することからワイヤボンディング強度が高くな
り、接合の信頼性が高くなる。
【００３６】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である超音波
熱圧着ボンディングについて説明したが、それに限定さ
れるものではない。
【００３７】
【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、下
記のとおりである。
【００３８】（１）共用放電電極は先鋭放電部と平坦放
電部を有していることから、固定型放電の場合は放電間
隔調整機構を動作させることなく固定型放電電極を固定
して放電を行うことができ、可動型放電の場合は放電間
隔調整機構を動作させて可動型放電電極の先端位置を移
動調整して放電を行うことができるため、従来のように
固定型放電電極と可動型放電電極との交換作業が不要に
なり、装置稼働率が向上する。
【００３９】（２）放電電極は先鋭放電部と平坦放電部
を有する構造となり、従来のように固定型放電電極と可
動型放電電極を準備保管する必要がなくなり、ワイヤボ
ンディングコストの低減が達成できる。
【００４０】（３）ワイヤボンディング時にキャピラリ
が振動することからワイヤボンディング強度が高くな
り、接合の信頼性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるワイヤボンディング
装置の放電電極の使用形態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のワイヤボンディング装置を示す側
面図である。
【図３】本実施形態のワイヤボンディング装置のボンデ
ィング機構等を示す側面図である。
【図４】本実施形態のワイヤボンディング装置の放電電
極支持機構の一部を示す側面図である。
【図５】本実施形態のワイヤボンディング装置によって
組み立てられた半導体装置を示す拡大断面図である。
【図６】従来の放電電極支持機構の放電間隔調整機構の
支持体に取り付けられる固定型放電電極と可動型放電電
極を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
１…ベース、２…ガイドレール、３…リードフレーム、
４…ヒートブロック、５…ヒータ、１５…共用放電電
極、１６…本体、１７…アーム、１９…認識カメラ、２
０…放電部、２１…平坦放電部、２３…放電、３０…放
電電極、３１…固定型放電電極、３２…支持体、３３…
可動型放電電極、３４…先鋭放電部、３５…キャピラ
リ、３６…ワイヤ、３７…支持板、３８…支軸、３９…
平坦放電面、５０…半導体装置、５１…タブ、５２…半
導体チップ、５３…パッケージ、５４…リード、６０…
ＸＹテーブル、６１…本体、６２…アーム、６３…ボン
ディングアーム、６４…認識カメラ、７０…クランパ、
７１…ガイド筒、７２…放電用アーム、７３…支軸、７
４…支持体、７５…ソレノイド、７６…制御部。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被ボンディング物を載置するステージ
    と、ワイヤを保持したキャピラリを前記ステージ上で動
    作させて前記被ボンディング物の第１ボンディング箇所
    と第２ボンディング箇所を前記キャピラリに保持された
    ワイヤで接続するボンディング機構と、前記キャピラリ
    のボンディング端から突出するワイヤの先端に臨む放電
    電極とを有し、前記放電電極は支持板に固定され、かつ
    この支持板は放電間隔調整機構の支持体に交換自在に取
    り付けられてなるワイヤボンディング装置であって、前
    記放電電極は先端が先鋭の先鋭放電部と、前記ワイヤの
    先端延長上に位置する平坦な平坦放電部とを有する共用
    放電電極となり、前記放電間隔調整機構を固定した状態
    で前記先鋭放電部を用いて放電を行い、前記放電間隔調
    整機構を動作させて前記平坦放電部の平坦放電面で放電
    を行うように構成されていることを特徴とするワイヤボ
    ンディング装置。
  2. 【請求項２】 前記平坦放電部は前記放電電極の先端部
    上面に設けられ、前記先鋭放電部は前記放電電極の先端
    部一側に設けられていることを特徴とする請求項１に記
    載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記ボンディング機構には振動発生機構
    が組み込まれ、ワイヤ接続時前記キャピラリは振動して
    保持するワイヤを振動させるように構成されていること
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤボ
    ンディング装置。
JP9071580A 1997-03-25 1997-03-25 ワイヤボンディング装置 Pending JPH10270486A (ja)

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