JPH11195670A - Wire bonding device and method - Google Patents

Wire bonding device and method

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JPH11195670A
JPH11195670A JP36116297A JP36116297A JPH11195670A JP H11195670 A JPH11195670 A JP H11195670A JP 36116297 A JP36116297 A JP 36116297A JP 36116297 A JP36116297 A JP 36116297A JP H11195670 A JPH11195670 A JP H11195670A
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JP
Japan
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horn
wire bonding
tip
vibrator
capillary
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Application number
JP36116297A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiji Nakano
征治 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a wire bonding device and method, wherein an accurate bonding operation is carried out through the bonding device of simple structure without causing a short circuit between adjacent pads. SOLUTION: A bonding device is equipped with a first vibrator 20 which oscillates supersonic waves, a first horn 22 whose base end is connected to the first vibrator 20 and which transmits supersonic vibrations along its rod main body, and a capillary 24 provided with a through-hole and fixed to the tip of the first horn 22. The bonding device is also equipped with a second vibrator 40 which functions the same as the first vibrator 20, and a second horn 42 whose base end is connected to the second vibrator 40 and which is formed like a rod so as to be gradually decreased in diameter towards its tip connecting its tip to the tip of the first horn 22 at a right angle and transmits ultrasonic vibrations along its rod main body. By this setup, the capillary 24 can be switched in the direction of vibrations corresponding to the direction in which the pads are arranged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ装置に関し、更に詳しくは、簡易な構成で、全ての被
接合体に正確なボンディングを行うワイヤボンディング
装置及びワイヤボンディング方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding apparatus, and more particularly to a wire bonding apparatus and a wire bonding method for performing accurate bonding to all objects to be bonded with a simple structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造では、リードフレーム
上に、半導体チップ(半導体素子)を載置し、リードフ
レームの外部リードと半導体チップとをボンディングす
る。ボンディング方法は、主としてワイヤボンディング
方法とワイヤレスボンディング方法とがあり、ワイヤボ
ンディング方法としては、超音波を用いる超音波ボンデ
ィング法、及び、熱と超音波の両者を用いる超音波熱圧
着法が広く用いられている。以下、図面を参照し、従来
のワイヤボンディング装置として超音波熱圧着法でワイ
ヤボンディングするワイヤボンディング装置を例に挙げ
て説明する。
2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor device, a semiconductor chip (semiconductor element) is mounted on a lead frame, and external leads of the lead frame are bonded to the semiconductor chip. The bonding method mainly includes a wire bonding method and a wireless bonding method. As the wire bonding method, an ultrasonic bonding method using ultrasonic waves and an ultrasonic thermocompression bonding method using both heat and ultrasonic waves are widely used. ing. Hereinafter, a wire bonding apparatus that performs wire bonding by an ultrasonic thermocompression bonding method will be described as an example of a conventional wire bonding apparatus with reference to the drawings.

【0003】従来のワイヤボンディング装置は、リード
フレームを載せ、X−Y平面内で自在に移動するX−Y
ステージと、リードフレームと半導体チップとをワイヤ
ボンディングするボンディングヘッド部(図5参照)と
を備えている。図4は、従来のワイヤボンディング装置
10の超音波ホーン14、及び、超音波ホーン14によ
ってワイヤボンディングした半導体チップ16を示す斜
視図である。従来のワイヤボンディング装置10は、昇
降動自在なボンディングアーム18を備え、ボンディン
グアーム18は、半導体チップ16のパッド19にワイ
ヤをボンディングする超音波ホーン14を備えている。
A conventional wire bonding apparatus mounts a lead frame and moves freely in an XY plane.
The stage includes a bonding head unit (see FIG. 5) for wire bonding the lead frame and the semiconductor chip. FIG. 4 is a perspective view showing the ultrasonic horn 14 of the conventional wire bonding apparatus 10 and the semiconductor chip 16 wire-bonded by the ultrasonic horn 14. The conventional wire bonding apparatus 10 includes a bonding arm 18 that can move up and down, and the bonding arm 18 includes an ultrasonic horn 14 that bonds a wire to a pad 19 of a semiconductor chip 16.

【0004】図5は、超音波ホーンの構成を示す側面図
である。超音波ホーン14は、超音波振動を発振する振
動子(以下、第1振動子と言う)20と、基端で第1振
動子20に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
るホーン(以下、第1ホーンと言う)22と、ホーンの
先端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリ24
とを備えている。第1振動子20は、超音波が伝達され
るように超音波発振機(図示せず)に接続されている。
キャピラリ24には、パッド等の被接合体にボンディン
グするボンディングワイヤ(以下、簡単にワイヤと言
う)26が、垂直方向に貫通してキャピラリ先端(下
端)21から送り出されるようにされており、ワイヤ2
6の材質は例えば金である。キャピラリ24の上方に
は、ワイヤ26の送り出し速度をコントロールするクラ
ンパ28が設けられている。また、キャピラリ先端21
は、ワイヤ先端部分をスパークにより溶融、固化してボ
ール状にする電気トーチ先端としての機能を果たすよう
にされている。
FIG. 5 is a side view showing the structure of the ultrasonic horn. The ultrasonic horn 14 includes a vibrator (hereinafter, referred to as a first vibrator) 20 that oscillates ultrasonic vibration and a rod-shaped body connected to the first vibrator 20 at a base end and extending in a vibration direction of the ultrasonic vibration. A horn (hereinafter, referred to as a first horn) 22 that is formed and propagates ultrasonic vibrations along the rod-like body, and a capillary 24 that is attached to the tip of the horn and has a through hole
And The first vibrator 20 is connected to an ultrasonic oscillator (not shown) so that ultrasonic waves are transmitted.
A bonding wire (hereinafter simply referred to as a wire) 26 for bonding to a bonded object such as a pad is passed through the capillary 24 in a vertical direction and sent out from the capillary tip (lower end) 21. 2
The material of No. 6 is, for example, gold. Above the capillary 24, a clamper 28 for controlling the sending speed of the wire 26 is provided. In addition, the capillary tip 21
Is designed to function as an electric torch tip which melts and solidifies the tip of the wire with a spark to form a ball.

【0005】X−Yステージ(図示せず)は、ヒータに
よる加熱機構を有するヒータブロック部(図示せず)を
備えている。ヒータブロック部の上面には、リードフレ
ーム32のダイパッド及び外部リード33の形状に合わ
せて製作された、いわゆるヒート駒(図示せず)が取り
付けられている。また、X−Yステージは、X−Y平面
内でステージを移動させる駆動部(図示せず)と、X−
Yステージ上の座標を記憶する記憶部(図示せず)とを
備えている。
The XY stage (not shown) has a heater block (not shown) having a heating mechanism using a heater. A so-called heat piece (not shown) manufactured according to the shape of the die pad of the lead frame 32 and the shape of the external lead 33 is attached to the upper surface of the heater block. The XY stage includes a driving unit (not shown) for moving the stage in the XY plane, and an XY stage.
A storage unit (not shown) for storing coordinates on the Y stage.

【0006】半導体チップ16は、通常、平面外形が正
方形又は長方形であって、ワイヤ26がボンディングさ
れる被接合面の周縁に沿って、多数のパッド19が、X
軸に沿ったX方向及びY軸に沿ったY方向にそれぞれ配
設されている(図4参照)。隣り合うパッド間の間隔
(ピッチ)は、X方向、Y方向でそれぞれ均等である。
The semiconductor chip 16 has a generally square or rectangular planar outer shape. A large number of pads 19 are formed along the periphery of the surface to be bonded to which the wire 26 is bonded.
They are arranged in the X direction along the axis and in the Y direction along the Y axis (see FIG. 4). The interval (pitch) between adjacent pads is equal in each of the X direction and the Y direction.

【0007】ワイヤボンディング装置10を用いてワイ
ヤボンディングする方法を以下に説明する。先ず、X−
Yステージ上にリードフレーム32を保持し、ヒータブ
ロック部によりリードフレーム32を所定温度に加熱
し、更に、リードフレーム32上のマウント位置に半導
体チップ16を接着する。次いで、ワイヤ先端に半ボー
ル状のボール部(図示せず)を形成する。続いて、ワイ
ヤ26を超音波振動させつつ、キャピラリ先端21を一
パッドに対して位置決めしてワイヤ先端をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部をパッドに溶着する。更に、このパ
ッドに対応する外部リードにワイヤ26を振動させつつ
押圧して溶着し、続いてクランパ28によりワイヤ26
を切断する。以下、同様にして、半導体チップ16の全
てのパッドを各パッドに対応する外部リードに接合す
る。このようにして、リードフレーム32上に順次半導
体チップをワイヤボンディングする。
A method for performing wire bonding using the wire bonding apparatus 10 will be described below. First, X-
The lead frame 32 is held on the Y stage, the lead frame 32 is heated to a predetermined temperature by the heater block, and the semiconductor chip 16 is bonded to a mounting position on the lead frame 32. Next, a semi-ball-shaped ball portion (not shown) is formed at the tip of the wire. Subsequently, while the wire 26 is ultrasonically vibrated, the capillary tip 21 is positioned with respect to one pad, and the tip of the wire is pressed against the pad to generate frictional heat. To the pad. Further, the wire 26 is pressed and welded to the external lead corresponding to the pad while vibrating, and then the wire 26 is
Disconnect. Hereinafter, similarly, all pads of the semiconductor chip 16 are joined to external leads corresponding to each pad. Thus, the semiconductor chips are sequentially wire-bonded on the lead frame 32.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のワイ
ヤボンディング装置では、ワイヤボンディングする際、
キャピラリをY方向のみに振動させている。このため、
X方向に沿って配列されたパッド(以下、簡単にX方向
配列パッドと言う)と、Y方向に沿って配列されたパッ
ド(以下、簡単にY方向配列パッドと言う)とでは、溶
着してなるボール状の溶着部(以下、簡単に溶着ボール
と言う)の径や形状に違いが生じ、全てのパッドにわた
り均一にボンディングすることはできない。このことに
起因して生じる問題を図4を用いて以下に詳しく説明す
る。キャピラリがY方向に振動することにより溶着する
ので、溶着ボールの平面寸法はY方向に長い楕円形状で
ある。従って、溶着ボールの長幅は、X方向配列パッド
19Aでは配列方向に直交する向きに形成されるが、Y
方向配列パッド19Bでは配列方向と同じ向きに形成さ
れる。このため、パッドからはみ出した溶着ボールが隣
り合う溶着ボール同士、例えばパッド19B1、19B
2の溶着ボール同士が接触してショートすることが多い
という問題があった。半導体チップは、益々小パッド化
及び狭ピッチ化する傾向にあるため、この問題の解決は
重要である。尚、この問題は、超音波熱圧着法に限ら
ず、超音波ボンディング法でも生じていた。
By the way, in the conventional wire bonding apparatus, when performing wire bonding,
The capillary is vibrated only in the Y direction. For this reason,
Pads arranged along the X direction (hereinafter simply referred to as X direction arranged pads) and pads arranged along the Y direction (hereinafter simply referred to as Y direction arranged pads) are welded. The diameter and shape of the resulting ball-shaped welded portion (hereinafter simply referred to as welded ball) is different, and it is not possible to perform uniform bonding over all pads. The problem caused by this will be described in detail below with reference to FIG. Since the capillary is welded by vibrating in the Y direction, the planar size of the welded ball is an elliptical shape long in the Y direction. Therefore, the long width of the welded ball is formed in the X direction array pad 19A in a direction orthogonal to the array direction,
The direction arrangement pads 19B are formed in the same direction as the arrangement direction. Therefore, the welding balls protruding from the pad are adjacent to each other, for example, the pads 19B1, 19B.
There is a problem that the welded balls 2 are often short-circuited due to contact with each other. Since semiconductor chips tend to be smaller and smaller in pitch, it is important to solve this problem. This problem has occurred not only in the ultrasonic thermocompression bonding method but also in the ultrasonic bonding method.

【0009】この対策を施した新型のワイヤボンディン
グ装置が、特開平09−213755、特開平06−2
68033、及び特開平04−372146に、それぞ
れ記載されている。特開平09−213755では、超
音波ホーンが、第1ホーンをY方向に撓ませて振動させ
る別の振動子を第1ホーンと第1振動子との間に備えて
いる(図7参照)。特開平06−268033では、超
音波ホーンが、第1ホーンをY方向に振動させる圧電素
子(圧電子)を備えている。特開平04−372146
では、超音波ホーンの第1ホーンの中心線とキャピラリ
の中心線とが一致し、かつ、第1ホーンがねじり振動す
る機構を有している。
[0009] A new type of wire bonding apparatus that takes this measure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 09-213755 and 06-2.
68033 and JP-A-04-372146. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-213755, the ultrasonic horn has another vibrator between the first horn and the first horn, which vibrates the first horn by bending it in the Y direction (see FIG. 7). In Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-268033, the ultrasonic horn includes a piezoelectric element (piezo-electron) that vibrates the first horn in the Y direction. JP-A-04-372146
Has a mechanism in which the center line of the first horn of the ultrasonic horn coincides with the center line of the capillary, and the first horn has torsional vibration.

【0010】しかし、特開平09−213755及び特
開平06−268033では、第1ホーンをY方向に振
動させる機構を更に改良することが可能であると推察さ
れ、また、特開平04−372146では、キャピラリ
をY方向に振動させることはできないという難点があっ
た。以上のような事情に照らして、本発明の目的は、簡
易な構成で、隣り合う溶着ボール同士でショートするこ
とのない、正確なボンディングを全ての被接合体に行う
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を
提供することである。
[0010] However, in JP-A-09-213755 and JP-A-06-268033, it is presumed that the mechanism for vibrating the first horn in the Y direction can be further improved. There was a disadvantage that the capillary could not be vibrated in the Y direction. In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus and a wire bonding method for performing accurate bonding to all the objects to be bonded with a simple configuration and without causing a short circuit between adjacent welded balls. It is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るワイヤボンディング装置は、超音波振
動を発振する振動子と、基端で振動子(以下、第1振動
子と言う)に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒
状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬
するホーン(以下、第1ホーンと言う)と、ホーンの先
端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリとを備
えて、キャピラリの貫通孔を貫通するボンディングワイ
ヤを超音波振動させつつ、ワイヤ先端を被接合体に押圧
して摩擦熱を発生させ、被接合体に接合するワイヤボン
ディング装置において、超音波振動を発振する別の振動
子(以下、第2振動子と言う)と、基端で第2振動子に
接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振動方向
に伸びて、先端部で第1ホーンの先端部に対して交差す
る方向で第1ホーンの先端部に連結する棒状体として形
成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する別のホー
ン(以下、第2ホーンと言う)とを備えていることを特
徴としている。
In order to achieve the above object, a wire bonding apparatus according to the present invention comprises a vibrator for oscillating ultrasonic vibration and a vibrator at a base end (hereinafter referred to as a first vibrator). ), A horn (hereinafter, referred to as a first horn) that is formed as a rod extending in the vibration direction of the ultrasonic vibration and propagates the ultrasonic vibration along the rod, and attached to the tip of the horn, A wire having a capillary having a through-hole, and a wire bonded through the capillary through-hole, the tip of the wire being pressed against a member to be welded while ultrasonically oscillating a bonding wire passing through the hole of the capillary to generate frictional heat and joining to the member to be joined. In the apparatus, another vibrator that oscillates ultrasonic vibration (hereinafter referred to as a second vibrator) is connected to the second vibrator at the base end, and the vibration direction of the ultrasonic vibration while reducing the diameter toward the front end Extending to the tip Another horn (hereinafter, referred to as a second horn) that is formed as a rod-like body connected to the distal end of the first horn in a direction intersecting with the distal end of the first horn and that transmits ultrasonic vibrations along the rod-like body. ).

【0012】好適には、第2ホーンは、第1ホーンと同
じ方向に伸びて、先端部で第1ホーンの先端部に向けて
湾曲し、連結している。この場合、第1ホーンの先端部
と第2ホーンの先端部とのなす角度がほぼ直角であるこ
とが多い。
[0012] Preferably, the second horn extends in the same direction as the first horn, and is curved and connected at its distal end toward the distal end of the first horn. In this case, the angle between the distal end of the first horn and the distal end of the second horn is almost a right angle in many cases.

【0013】本明細書で、超音波振動の振動方向とは、
第1、第2振動子が与える振動の振幅方向を意味する。
また、先端に向けて縮径しつつ、とは、キャピラリが超
音波振動する限り、先端部のみ縮径していてもよいこと
を意味する。ワイヤの材質は、例えば金やアルミニウム
である。ワイヤボンディングするに際し、金の場合、被
接合体を加熱した上でワイヤボンディングする超音波熱
圧着法で行う。アルミニウムの場合、融点が低いので、
加熱する必要はなく、超音波ボンディング法で行う。本
発明に係るワイヤボンディング装置により、キャピラリ
の振動の振幅方向を切換自在にして、接合体の被接合面
に応じて選定することが可能になり、また、両方向に同
時に振動させることも可能になる。従って、半導体基板
のパッドの配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を
変えることが可能になる。
In the present specification, the vibration direction of the ultrasonic vibration is
It means the amplitude direction of the vibration given by the first and second vibrators.
Also, while reducing the diameter toward the distal end means that only the distal end may be reduced in diameter as long as the capillary vibrates ultrasonically. The material of the wire is, for example, gold or aluminum. In the case of gold, wire bonding is performed by an ultrasonic thermocompression bonding method in which an object to be bonded is heated and then wire-bonded. Aluminum has a low melting point,
There is no need for heating, and it is performed by an ultrasonic bonding method. With the wire bonding apparatus according to the present invention, the amplitude direction of the vibration of the capillary can be switched so that it can be selected according to the surface to be bonded of the bonded body, and the vibration can be simultaneously performed in both directions. . Therefore, the size and shape of the welded ball can be changed according to the arrangement direction of the pads on the semiconductor substrate.

【0014】また、本発明方法の第1発明方法は、本発
明に係るワイヤボンディング装置を用い、X−Y平面内
でX方向及びY方向にそれぞれ配列された被接合体を有
する半導体チップにワイヤボンディングする方法であっ
て、X方向に配列された被接合体には、第1ホーン又は
第2ホーンの何れか一方によってキャピラリをY方向に
振動させてワイヤボンディングし、Y方向に配列された
被接合体には、他方によってキャピラリをX方向に振動
させてワイヤボンディングすることを特徴としている。
被接合体とは、例えばパッドである。
In a first aspect of the present invention, a wire bonding apparatus according to the present invention is used to wire a semiconductor chip having objects to be bonded arranged in the X and Y directions in an XY plane. In a bonding method, a bonded object arranged in the Y direction is wire-bonded to one of the first horn and the second horn by vibrating the capillary in the Y direction, and the other is arranged in the Y direction. The bonded body is characterized in that the capillary is vibrated in the X direction by the other side to perform wire bonding.
The bonded object is, for example, a pad.

【0015】第1発明方法により、X方向配列パッド及
びY方向配列パッドに形成された溶着ボールの長幅は、
全て配列方向に直交する方向に形成されるので、隣り合
う溶着ボール同士が接触することはない。
According to the method of the first invention, the lengths of the welding balls formed on the X-direction arrangement pads and the Y-direction arrangement pads are:
Since all are formed in a direction orthogonal to the arrangement direction, adjacent welded balls do not come into contact with each other.

【0016】本発明方法の第2発明方法に係るワイヤボ
ンディング方法は、本発明に係るワイヤボンディング装
置を用い、X−Y平面内でX方向及びY方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、第1及び第2ホーンによっ
て、キャピラリ先端がほぼ円状の軌跡を描くようにキャ
ピラリを振動させてワイヤボンディングすることを特徴
としている。
[0016] A wire bonding method according to a second invention method of the present invention uses a wire bonding apparatus according to the present invention, and uses a wire bonding apparatus according to the present invention and has semiconductors having objects to be bonded arranged in the X direction and the Y direction in an XY plane. A method of wire bonding to a chip, characterized in that the capillary is vibrated by the first and second horns so that the tip of the capillary draws a substantially circular locus, thereby performing wire bonding.

【0017】第2発明方法により、キャピラリの先端は
円を描くので、パッドに形成された溶着ボールの平面寸
法は円状である。よって、隣り合う溶着ボール同士が接
触することはない。
According to the second aspect of the present invention, since the tip of the capillary draws a circle, the plane size of the welding ball formed on the pad is circular. Therefore, adjacent welded balls do not come into contact with each other.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、本発明の好適なワイヤボンディング装
置を用いて第1発明方法を実施する例である。本実施形
態例のワイヤボンディング装置36では、従来のワイヤ
ボンディング装置10に比べ、ボンディングアームが第
2超音波ホーンを更に備えている。図1は、本実施形態
例のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第2超
音波ホーンと、ワイヤボンディングした半導体チップと
を示す部分斜視図である。図1では、図5と同じものに
は同じ符号を付してその説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1 This embodiment is an example in which the first invention method is carried out using a suitable wire bonding apparatus of the present invention. In the wire bonding apparatus 36 of the present embodiment, the bonding arm further includes a second ultrasonic horn as compared with the conventional wire bonding apparatus 10. FIG. 1 is a partial perspective view showing the ultrasonic horn and the second ultrasonic horn of the wire bonding apparatus of the present embodiment, and a semiconductor chip subjected to wire bonding. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0019】図2(a)及び(b)は、それぞれ、ワイ
ヤボンディング装置36の超音波ホーン及び第2超音波
ホーンを示す平面図及び矢視I−Iから見た斜視図であ
る。第2超音波ホーン38は、第1振動子20と同じ構
成、機能を有する第2振動子40と、基端で第2振動子
40に接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振
動方向に伸びて、先端部で第1ホーン22の先端部に対
してほぼ直交する方向で第1ホーン22の先端部に連結
する棒状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動
を伝搬する第2ホーン42とを備えている。第2ホーン
42は、第1ホーン22と同じ方向に伸びて、先端部で
第1ホーン22の先端部に向けて緩やかな円弧状に形成
されて連結している。第1振動子20及び第2振動子4
0は、それぞれ、振動のON、OFFが切換自在であっ
て、キャピラリ24は、X方向、Y方向の何れにも振動
可能で、また、X、Y両方向に同時に振動してキャピラ
リ先端21が円状の軌跡を描くことも可能である。ま
た、ワイヤボンディング装置36は、X−Yステージ上
方に位置決め用の撮像機(図示せず)を備えている。
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a perspective view taken along the line II, respectively, showing the ultrasonic horn and the second ultrasonic horn of the wire bonding apparatus 36. The second ultrasonic horn 38 has a second vibrator 40 having the same configuration and function as the first vibrator 20, and is connected to the second vibrator 40 at the base end, and the ultrasonic vibration is performed while reducing the diameter toward the distal end. Is formed as a rod-like body extending in the vibration direction of the first horn 22 and connected to the distal end of the first horn 22 in a direction substantially orthogonal to the distal end of the first horn 22 at the distal end. And a second horn 42 that propagates. The second horn 42 extends in the same direction as the first horn 22, and is formed in a gentle arc toward the front end of the first horn 22 at the front end, and is connected. First vibrator 20 and second vibrator 4
0 indicates that the vibration can be switched ON and OFF, respectively, and the capillary 24 can vibrate in any of the X direction and the Y direction. It is also possible to draw a trajectory of a shape. In addition, the wire bonding apparatus 36 includes an imaging device (not shown) for positioning above the XY stage.

【0020】ワイヤボンディング装置36を用いてリー
ドフレームにワイヤボンディングした方法を以下に説明
する。先ず、従来と同様、X−Yステージ上にリードフ
レーム32を保持し、ヒータブロック部によりリードフ
レーム32を所定温度に加熱し、更に、リードフレーム
32上のマウント位置に半導体チップ16を接着した。
次いで、パッド位置、及び、該パッドに対応する外部リ
ードのボンディング位置の設定や、ワイヤボンディング
するのに必要な様々な条件等の設定を行うセルフテーチ
を以下のように実施した。先ず、各パッドについて、撮
像機によりX−Yステージ上の映像を目視でモニタしな
がら、X−Yステージを手動で移動させ、モニタ画面に
示された基準位置に、上記のパッド位置と外部リードの
ボンディング位置とのそれぞれの略中心位置を位置決め
し、その座標を記憶部に記憶させることを行った。上記
の基準位置は、キャピラリ24が下降したときにワイヤ
先端が当接する位置であり、予め記憶部に記憶されてい
る。また、このセルフテーチにより、各パッドは、X方
向配列パッド19A又はY方向配列パッド19Bに区別
され、その旨が記憶部に記憶された。
A method of performing wire bonding to a lead frame using the wire bonding apparatus 36 will be described below. First, as in the conventional case, the lead frame 32 was held on the XY stage, the lead frame 32 was heated to a predetermined temperature by the heater block, and the semiconductor chip 16 was bonded to the mounting position on the lead frame 32.
Next, a self-teach for setting a pad position, a bonding position of an external lead corresponding to the pad, and setting various conditions necessary for wire bonding was performed as follows. First, for each pad, the XY stage is manually moved while visually monitoring the image on the XY stage by the image pickup device, and the pad position and the external lead are moved to the reference position shown on the monitor screen. The respective substantially center positions with respect to the bonding position are positioned, and the coordinates are stored in the storage unit. The reference position is a position where the tip of the wire contacts when the capillary 24 is lowered, and is stored in the storage unit in advance. Further, each pad is distinguished into the X-direction arrangement pad 19A or the Y-direction arrangement pad 19B by the self-teach, and the fact is stored in the storage unit.

【0021】次いで、ワイヤ先端にボール部(図示せ
ず)を形成した。本実施形態例では、ワイヤ26として
金ワイヤを用いた。続いて、記憶部に記憶された座標に
基づき、X方向配列パッド19Aの1つのパッドをキャ
ピラリ先端21に対して位置決めし、超音波ホーン14
によりキャピラリ24をY方向に振動させつつボール部
をパッドに押圧して摩擦熱を発生させ、リードフレーム
の熱、及び、摩擦熱によりボール部を溶着させた。更
に、このパッドに対応する外部リードに、ワイヤ26を
振動(励振)させつつ押圧して溶着し、続いて、クラン
パ28で切断した。以下、全てのX方向配列パッド19
A及びこれに対応する外部リードに同様のことを行っ
た。次いで、Y方向配列パッド19Bに対し、上記と同
様にキャピラリ先端21にボール部を形成し、キャピラ
リ先端21をY方向配列パッド19Bの1つのパッドに
対して位置決めし、第2超音波ホーン38によりキャピ
ラリ24をY方向に振動させつつボール部をパッドに押
圧して摩擦熱を発生させ、ボール部を溶着させた。更
に、X方向配列パッド19Aのときと同様、このパッド
に対応する外部リードにワイヤ26を溶着して切断し
た。以下、全てのY方向配列パッド19B及びこれに対
応する外部リードに同様のことを行い、図1に示した状
態が実現した。
Next, a ball portion (not shown) was formed at the tip of the wire. In the present embodiment, a gold wire is used as the wire 26. Subsequently, one pad of the X-direction array pad 19A is positioned with respect to the capillary tip 21 based on the coordinates stored in the storage unit, and the ultrasonic horn 14
, The ball portion is pressed against the pad while vibrating the capillary 24 in the Y direction to generate frictional heat, and the ball portion is welded by the heat of the lead frame and the frictional heat. Further, the wire 26 was pressed and welded to the external lead corresponding to the pad while vibrating (exciting), and subsequently cut by the clamper 28. Hereinafter, all the X direction arrangement pads 19
The same was done for A and the corresponding external leads. Next, a ball portion is formed on the capillary tip 21 for the Y-direction array pad 19B in the same manner as described above, the capillary tip 21 is positioned with respect to one of the Y-direction array pads 19B, and the second ultrasonic horn 38 The ball portion was pressed against the pad while vibrating the capillary 24 in the Y direction to generate frictional heat, and the ball portion was welded. Further, similarly to the case of the X direction arrangement pad 19A, the wire 26 was welded to the external lead corresponding to this pad and cut. Hereinafter, the same operation is performed for all the Y-direction arrangement pads 19B and the corresponding external leads, and the state shown in FIG. 1 is realized.

【0022】本実施形態例により、X方向配列パッド1
9A及びY方向配列パッド19Bに形成された溶着ボー
ルの長幅の方向は、全て、配列方向に直交している(図
1参照)。従って、隣り合う溶着ボール同士が接触する
ことはない。
According to the present embodiment, the pad 1 in the X direction is arranged.
The length directions of the weld balls formed on the 9A and Y-direction arrangement pads 19B are all orthogonal to the arrangement direction (see FIG. 1). Therefore, the adjacent welding balls do not come into contact with each other.

【0023】実施形態例2 本実施形態例は、実施形態例1のワイヤボンディング装
置36を用いて第2発明方法を実施する例である。図3
は、本実施形態例でワイヤボンディングした半導体チッ
プの部分斜視図である。図3では、図1と同じものには
同じ符号を付してその説明を省略する。
Embodiment 2 This embodiment is an example in which the second invention method is carried out using the wire bonding apparatus 36 of Embodiment 1. FIG.
1 is a partial perspective view of a semiconductor chip which has been wire-bonded in the present embodiment. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0024】本実施形態例では、実施形態例1と同様、
先ず、リードフレーム32の所定位置上に半導体チップ
16を接着した。次いで、ワイヤ先端にボール部を形成
した。続いて、1つのパッドをキャピラリ先端21に対
して位置決めし、超音波ホーン14及び第2超音波ホー
ン38により、キャピラリ先端21が円を描くようにキ
ャピラリ24を振動させつつ、ボール部をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部を溶解、固着させた。更に、このパ
ッドに対応する外部リードに、ワイヤ26を振動させつ
つ押圧して溶着し、クランパ28によりワイヤ26を切
断した。以下、全てのパッド及びこれに対応する外部リ
ードに同様のことを行い、図3に示した状態が実現し
た。
In the present embodiment, similar to the first embodiment,
First, the semiconductor chip 16 was bonded on a predetermined position of the lead frame 32. Next, a ball portion was formed at the tip of the wire. Subsequently, one pad is positioned with respect to the capillary tip 21, and the ultrasonic wave horn 14 and the second ultrasonic horn 38 are used to vibrate the capillary 24 so that the capillary tip 21 draws a circle, and the ball portion is placed on the pad. When pressed, frictional heat was generated, and the ball portion was melted and fixed by the heat of the lead frame and the frictional heat. Further, the wire 26 was pressed and welded to the external lead corresponding to the pad while vibrating, and the wire 26 was cut by the clamper 28. Hereinafter, the same operation is performed for all the pads and the corresponding external leads, and the state shown in FIG. 3 is realized.

【0025】本実施形態例では、キャピラリ先端21が
円を描くので、パッド19に形成された溶着ボール44
は全て真円状で同一外径の平面寸法を有する。よって、
隣り合う溶着ボール同士が接触することはなく、また、
パッド19から溶着ボールがはみ出すことはない。
In the present embodiment, since the tip 21 of the capillary draws a circle, the welding ball 44 formed on the pad 19 is formed.
All have a perfect circular shape and the same outer diameter. Therefore,
Adjacent welded balls do not come into contact with each other,
The weld ball does not protrude from the pad 19.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、超音波振動を発振する
第2振動子と、基端で第2振動子に接続し、超音波振動
の振動方向に伸びて、先端部で第1ホーンの先端部に対
して交差する方向で第1ホーンの先端部に連結する棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
る第2ホーンとを備えている。これにより、キャピラリ
の振動方向を切換自在にし、被接合体の被接合面に応じ
て振動方向を選定することが可能になる。よって、被接
合面の配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を変え
ることが可能になる。
According to the present invention, the second vibrator that oscillates ultrasonic vibration, the base end is connected to the second vibrator, extends in the vibration direction of the ultrasonic vibration, and the first horn extends at the tip end. And a second horn which is formed as a rod-like body connected to the distal end of the first horn in a direction intersecting the distal end of the first horn, and which propagates ultrasonic vibrations along the rod-like body. Thereby, the vibration direction of the capillary can be switched, and the vibration direction can be selected according to the surface to be bonded of the body to be bonded. Therefore, the size and shape of the welded ball can be changed according to the arrangement direction of the surfaces to be joined.

【0027】また、第1発明方法によれば、X−Y平面
内で、X方向に配列されたパッドには、第1ホーン又は
第2ホーンの何れか一方によってキャピラリをY方向に
振動させてワイヤボンディングし、Y方向に配列された
パッドには、他方によってキャピラリをX方向に振動さ
せてワイヤボンディングする。これにより、パッドに形
成された溶着ボールの長幅は、全て、配列方向に直交す
る方向に形成される。従って、隣り合う溶着ボール同士
が接触することはない。
According to the first invention method, the pads arranged in the X direction on the XY plane are made to vibrate the capillary in the Y direction by either the first horn or the second horn. Wire bonding is performed on the pads arranged in the Y direction by vibrating the capillary in the X direction by the other. As a result, the entire width of the welded ball formed on the pad is formed in a direction orthogonal to the arrangement direction. Therefore, the adjacent welding balls do not come into contact with each other.

【0028】更に、第2発明方法によれば、X−Y平面
内で、第1及び第2ホーンによって、キャピラリ先端が
ほぼ円状の軌跡を描くようにキャピラリを振動させてワ
イヤボンディングする。これにより、キャピラリの先端
は円を描くので、パッドに形成された溶着ボールは全て
円状で同一径の平面寸法を有する。よって、隣り合う溶
着ボール同士が接触することはなく、また、パッドから
溶着ボールがはみ出すことはない。
Furthermore, according to the second invention method, the capillary is vibrated by the first and second horns in the XY plane so that the capillary tip traces a substantially circular locus, thereby performing wire bonding. As a result, the tip of the capillary draws a circle, so that all the welding balls formed on the pad are circular and have the same plane dimensions of the same diameter. Therefore, the adjacent welding balls do not come into contact with each other, and the welding balls do not protrude from the pad.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例1のワイヤボンディング装置の超音
波ホーン及び第2超音波ホーンと、ワイヤボンディング
した半導体チップとを示す部分斜視図である。
FIG. 1 is a partial perspective view showing an ultrasonic horn and a second ultrasonic horn of a wire bonding apparatus according to a first embodiment, and a semiconductor chip subjected to wire bonding.

【図2】図2(a)及び(b)は、それぞれ、実施形態
例1のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第2
超音波ホーンの平面図及び矢視I−Iから見た側面図で
ある。
FIGS. 2A and 2B are respectively an ultrasonic horn and a second ultrasonic horn of the wire bonding apparatus according to the first embodiment;
It is the top view of the ultrasonic horn, and the side view seen from arrow II.

【図3】実施形態例2でワイヤボンディングした半導体
チップの部分斜視図である。
FIG. 3 is a partial perspective view of a semiconductor chip wire-bonded in a second embodiment.

【図4】従来のワイヤボンディング装置の超音波ホーン
及びワイヤボンディングした半導体チップを示すの斜視
図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an ultrasonic horn and a wire-bonded semiconductor chip of a conventional wire bonding apparatus.

【図5】従来のワイヤボンディング装置の超音波ホーン
の構成を示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing a configuration of an ultrasonic horn of a conventional wire bonding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……ワイヤボンディング装置、12……ボンディン
グヘッド部、14……超音波ホーン、16……半導体チ
ップ、18……ボンディングアーム、19、19B1、
19B2……パッド、19A……X方向配列パッド、1
9B……Y方向配列パッド、20……第1振動子、21
……キャピラリ先端、22……第1ホーン、24……キ
ャピラリ、26……ワイヤ、28……クランパ、32…
…リードフレーム、33……外部リード、36……ワイ
ヤボンディング装置、38……第2超音波ホーン、40
……第2振動子、42……第2ホーン、44……溶着ボ
ール。
Reference numeral 10: wire bonding apparatus, 12: bonding head section, 14: ultrasonic horn, 16: semiconductor chip, 18: bonding arm, 19, 19B1,
19B2 ... pad, 19A ... X direction arrangement pad, 1
9B: Y direction arrangement pad, 20: First vibrator, 21
… Capillary tip, 22… First horn, 24… Capillary, 26… Wire, 28… Clamper, 32…
... lead frame, 33 ... external lead, 36 ... wire bonding device, 38 ... second ultrasonic horn, 40
... Second vibrator, 42... Second horn, 44.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波振動を発振する振動子と、基端で
振動子(以下、第1振動子と言う)に接続し、超音波振
動の振動方向に伸びる棒状体として形成され、棒状体に
沿って超音波振動を伝搬するホーン(以下、第1ホーン
と言う)と、ホーンの先端部に取り付けられ、貫通孔を
有するキャピラリとを備えて、キャピラリの貫通孔を貫
通するボンディングワイヤを超音波振動させつつ、ワイ
ヤ先端を被接合体に押圧して摩擦熱を発生させ、被接合
体に接合するワイヤボンディング装置において、 超音波振動を発振する別の振動子(以下、第2振動子と
言う)と、 基端で第2振動子に接続し、先端に向けて縮径しつつ超
音波振動の振動方向に伸びて、先端部で第1ホーンの先
端部に対して交差する方向で第1ホーンの先端部に連結
する棒状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動
を伝搬する別のホーン(以下、第2ホーンと言う)とを
備えていることを特徴とするワイヤボンディング装置。
1. A vibrator that oscillates ultrasonic vibration, and a rod-shaped body connected to a vibrator (hereinafter, referred to as a first vibrator) at a base end and extending in a vibration direction of the ultrasonic vibration. (Hereinafter, referred to as a first horn) that propagates ultrasonic vibration along the horn, and a capillary that is attached to the tip of the horn and has a through-hole. In a wire bonding apparatus that generates frictional heat by pressing the tip of a wire against an object to be bonded while oscillating the sound, another vibrator that oscillates ultrasonic vibration (hereinafter referred to as a second vibrator) ), Connected to the second vibrator at the base end, extended in the vibration direction of the ultrasonic vibration while reducing the diameter toward the front end, and moved in the direction intersecting the front end of the first horn at the front end. A rod connected to the tip of one horn Formed Te, another horn which propagates ultrasonic vibration along the rod-like body (hereinafter, referred to as a second horn) and a wire bonding apparatus characterized by comprising a.
【請求項2】 第2ホーンは、第1ホーンと同じ方向に
伸びて、先端部で第1ホーンの先端部に向けて湾曲し、
連結し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。
2. The second horn extends in the same direction as the first horn, curves at the tip toward the tip of the first horn,
The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the wire bonding apparatus is connected.
【請求項3】 第1ホーンの先端部と第2ホーンの先端
部とのなす角度がほぼ直角であることを特徴とする請求
項2に記載のワイヤボンディング装置。
3. The wire bonding apparatus according to claim 2, wherein the angle between the tip of the first horn and the tip of the second horn is substantially a right angle.
【請求項4】 請求項3に記載のワイヤボンディング装
置を用い、X−Y平面内でX方向及びY方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、 X方向に配列された被接合体には、第1ホーン又は第2
ホーンの何れか一方によってキャピラリをY方向に振動
させてワイヤボンディングし、 Y方向に配列された被接合体には、他方によってキャピ
ラリをX方向に振動させてワイヤボンディングすること
を特徴とするワイヤボンディング方法。
4. A method for performing wire bonding to a semiconductor chip having objects to be bonded arranged in an X direction and a Y direction in an XY plane using the wire bonding apparatus according to claim 3. The first horn or the second horn
Wire bonding by vibrating the capillary in one of the horns in the Y direction to perform wire bonding, and performing wire bonding by vibrating the capillary in the X direction by the other to the bonded objects arranged in the Y direction. Method.
【請求項5】 請求項3に記載のワイヤボンディング装
置を用い、X−Y平面内でX方向及びY方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、 第1及び第2ホーンによって、キャピラリ先端がほぼ円
状の軌跡を描くようにキャピラリを振動させてワイヤボ
ンディングすることを特徴とするワイヤボンディング方
法。
5. A method for performing wire bonding to a semiconductor chip having objects to be bonded arranged in an X direction and a Y direction in an XY plane using the wire bonding apparatus according to claim 3, A wire bonding method, characterized in that the capillary is vibrated by the first and second horns so that the tip of the capillary draws a substantially circular trajectory to perform wire bonding.
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