JPS5850422B2 - 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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JPS5850422B2
JPS5850422B2 JP53143632A JP14363278A JPS5850422B2 JP S5850422 B2 JPS5850422 B2 JP S5850422B2 JP 53143632 A JP53143632 A JP 53143632A JP 14363278 A JP14363278 A JP 14363278A JP S5850422 B2 JPS5850422 B2 JP S5850422B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、良好なワイヤボンディング状態をうろことの
できるワイヤボンディング装置、特に、金属細線に対し
て望ましい張力を付与する張力設定部の構造に関する。
ワイヤボンディング工程は半導体装置の組立にあたり欠
くことのできない重要な工程であり、この工程で良好な
ワイヤボンディング状態をうろことができるか否かによ
って半導体装置の製造歩留りあるいは信頼性が大きく左
右される。
ところで、ワイヤボンディングは通常第1図a = f
で示す過程を経てなされる。
第1図は、半導体基板支持体1の上に接着された半導体
基板2の電極と外部リード3の間を接続する状態を説明
するための図であり、先ず、第1図aで示すようにキャ
ピラリ4から導出された金属細線(例えば金線5の先端
を水素バーナ等で加熱溶融させて球状部6となす。
次いで、キャピラリ4を所定の温度に加熱されている半
導体基板1の電極上まで降下させ、金属細線5の先端に
形成されている球状部6を半導体基板2の電極に圧着す
る〔第1図b′3゜こののち、キャピラリ4は第1図C
で示すように所定の高さまで上昇し、次いで外部リード
3の上部まで水平に移動する〔第1図d〕。
このようにして外部リード3上に位置したキャピラリは
再度降下し、第1図eで示すように金属細線の他端が外
部リード3へ圧着される。
そして最後に再度キャピラリ4を上昇させ、キャピラリ
の先端に露出した金属細線の先端を加熱溶融させて球状
部6を作り1回のワイヤボンディングが終了し、第1図
fで示すように半導体基板2の電極と外部リード3との
間が金属細線7によって連結される。
かかるワイヤボンディングにあたり、第1図c ”−e
の工程で金属細線には適当な張力が付与されることが必
要とされる。
たとえば、通常第1図eで基板2とリード3間に連結さ
れた金属細線の長さは、第1図dにおいてキャピラリの
先端から導出された金属細線の長さよりも短い。
すなわち、とくに第1図dの状態から第1図eへとキャ
ピラリが降下する過程で、不必晋な金属細線がキャピラ
リから導出されて連結された金属細線が長くなりすぎた
りあるいは反対に金属細線の導出が少なすぎて連結され
た金属細線が短かくなりすぎたりする不都合をなくすた
め、金属細線に、金属細線を後方へ引きもどすカ所謂バ
ックテンションを適当に付与しておく必要がある。
この目的を達成するため従来のワイヤボンディング装置
は第2図で示すような構成とされていた。
図中8は金属細線5の巻枠、9は例えばガラス管よりな
る金属細線供給ガイド、10および11は金属細線5を
挟持し所定のテンションを金属細線5に付与するガラス
板よりなる挟持体、12はガラス板11および12の挟
持力すなわち金属細線に付与するテンションを調節する
ねじ、そして、13はキャピラリの降下時に過大なテン
ションが金属細線に加わることを緩和するための板ばね
である。
金属細線4は巻枠8から金属細線供給ガイド9、ガラス
板11と12の間ならびに板ばね13の円弧状の先端部
を通ってキャピラリ5へ導かれている。
かかる従来のワイヤボンディング装置によっても第3図
で示すようにキャピラリ4がX方向へと降下する過程で
、金属細線5には矢印Xで示す方向へ金属細線を引き戻
す方向のバックテンションはかかる。
そして、このバックテンションが適当であるときには、
第4図aで示すように金属細線7は適当な弧を描き良好
なワイヤボンディングがなされる。
しかしながら、従来のワイヤボンディング装置では、ガ
ラス板10.11による金属細線へのテンション付与が
、ねじ12による締付けの程度に基いて第1図の工程す
べてにわたって一義的に定まっており、常時妥当なテン
ションを付与することは困難である。
すなわち、金属細線に対するテンションの付与は、金属
細線の材質ならびに太さを考慮して決定されねばならず
、また、バックテンションは第1図dの状態からeの状
態に至るまでの間にわたり比較的強く付与し、他の状態
では比較的強く付与することが望ましい。
従来のワイヤボンディング装置ではねじによる力の付与
であるため調整がむずかしく、かつ上記のように金属細
線に付与するテンションが一定であるため、バックテン
ションもワイヤボンディング工程の全期間にわたり一定
となり、これが妥当な値より弱すぎたときには第4図す
で示すように金属細線7にたるみをもたらし、このたる
みならびに樹脂封止時の圧力により短絡事故が誘発され
る。
一方、強すぎた場合には第4図Cで示すように金属細線
7が直線的になり半導体基板2の周縁部に接するおそれ
が生じ、やはり短絡事故が誘発されることあるいは断線
事故が生じることなどの不都合を招く。
特に金属細線7により接続される2点間の距離が長く、
したがって金属細線が長くなった場合、妥当なバックテ
ンションを見いだすことが困難であり、このような状況
下において上記の問題が多発する。
近年、半導体装置の製造には、大量処理の点で極めてす
ぐれている自動ワイヤボンダーが採用されつつあるが、
このような金属細線への張力付与は第2図のごとき構成
でのみ行われており、他の工程に比べ極めて作業性が悪
いとともにワイヤボンドの品質にも大きな影響を及ぼし
ている。
本発明はこのような問題の検討に鑑みてなされたもので
、すぐれた自動ワイヤーテンション機構を提供したもの
である。
すなわち、本発明は、従来のワイヤボンディング装置に
存在した上記の不都合を排除することのできるワイヤボ
ンディング装置を提供するものであり、金属細線に所定
のテンションを付与するための金属細線挟持体たとえば
ガラス板による挟持力を電磁石にて電気的に制御するべ
くなし、また挟持力の切換えを容易に行うことを可能に
し、1回のワイヤボンド過程の中で挟持力を変化させた
ところに本発明の特徴が存在する。
以下に図面を参照して本発明のワイヤボンディング装置
について詳しく説明する。
第5図は、本発明のワイヤボンディング装置のテンショ
ン付与部の構成を示す断面図であり、金属細線5を挟持
するガラス板10と11が支持体14の固定枠15の中
に嵌入されるとともに、さらにガラス板11の上部に磁
性金属板16が載置され、また、ガラス板10の下部に
は電磁石17が配置されている。
なお、18は電磁コイルである。
以上の構成からなるテンション付与部では、電磁石17
によって生じる磁性金属板16の吸着力により上側のガ
ラス板11が支持板14の方向へ押圧されるところとな
り、この押圧力が金属細線の挟持力として作用する。
したがって、キャピラリの移動状態を考慮して電磁コイ
ル18に流す電流の大きさを制御するならばこの電流の
大きさの制御に応じて電磁力17による磁性金属板16
の吸着力、すなわち金属細線5の挟持力が変化するとこ
ろとなり、金属細線5に付与されるテンションが変化し
、正確な挟持力を付与することができる。
すなわち、本発明によれば電磁石への電流の調整のみで
理想的な挟持力を付与することができ、ボンディング不
良の低減にすぐれた効果を発揮する。
ところで、ワイヤボンディング時に金属細線に付与する
テンションはすでに説明したように第1図dの状態から
eの状態までの間にわたって大きく他の状況下では比較
的小さいことがのぞましい。
このようなテンション付与の制御は、たとえば第6図で
示す電気回路により自動的に行うことができる。
すなわち、電磁コイル18を接点A、Bを有するスイッ
チ19に繋ぎ、さらに接点AおよびBを異る抵抗値に設
定された可変抵抗20および21を介して電源22に接
続する回路構成となし、スイッチ19の接点Aあるいは
Bの選択により電磁コイル18に流す電流を変化させれ
ばよい。
なお、スイッチ19の接点の選択は例えば、図示するよ
うにバート形の溝23の穿設されたカム24の前記溝に
滑動自在の関係を成立させてアーム25、をとりつけ、
さらにこのカムをキャピラリの上下駆動用カムを同軸的
にとりつけることにより、カム24の回転に対応してア
ーム25を上下動させ、このアーム25によりスイッチ
19の接点選択を実行させることにより行うことができ
る。
勿論、ワイヤボンディング作業時間から大きなテンショ
ンを付与する必要のある期間を割りだし、純電気的に接
点の選択を行わせることもできる。
第7図は以上説明してきたテンション付与部を有する本
発明のワイヤボンディング装置の全体的な構成を示す図
であり、テンション付与部が異るのみで他の構成は第2
図で示した従来の装置と同じである。
なお26は第6図で示した電気回路部である。
さて、外部リード線28本の樹脂封止型デュアルインラ
イン型半導体集積回路装置(IC)に本発明を適用した
例を説明する。
すなわち、金属細線として約40μφのAu線を用いて
上記ICを自動ワイヤボンダーにてワイヤボンドした。
従来のごとく、ねじにて最適と思われる挟持力を付与し
た場合短絡不良が1%発生した。
一方、本発明にかかる第5.6.7図に示した自動ワイ
ヤーテンション機構を用いた自動ワイヤボンダーで、可
変抵抗20.21を適当に調整して最適の挟持力を金属
細線に付与した場合、上記短絡不良が0.5%となった
このことは、数万個あるいはもつと多く生産される半導
体ICにとっては、生産性の向上に格別の効果をもたら
すもので、品質の向上にも大きく寄与する。
また、本発明では、従来のようにねじを用いず、微調整
が正確にできかつ最適の挟持力を与えることができると
ともに、複数段階の適当な挟持力を付与できるため、ワ
イヤボンダーのスピードアップがもたらされ、この点で
も生産性向上にすぐれた効果を発揮するものである。
以上説明してきた本発明のワイヤボンディング装置では
、ワイヤボンディング時に少くとも2種類のテンション
を金属細線に付与することができ、しかも、第6図で示
したように可変抵抗を用いて電磁コイルに流す電流を制
御するのみで、任意の大きさのテンションを付与するこ
ともできる。
したがって、常にワイヤボンディングに最適なテンショ
ンを金属細線に付与してワイヤボンディング作業がなさ
れるため、ワイヤボンディング状態は第4図aで示した
ような良好な状態となり、ワイヤボンディング工程の歩
留の向上がはかれるのみならず、半導体装置の品質も著
るしく向上し、半導体装置の製造に大きく寄与するもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図a = fはワイヤボンディング工程におけるキ
ャピラリの移動状態を示す図、第2図は従来のワイヤボ
ンディング装置の構成を示す図、第3図は外部リードへ
のワイヤボンディング時におけるワイヤテンションの関
係を示す図、第4図a〜Cはワイヤボンディング後の状
態を例示する図、第5図は本発明の一実施例にかかるワ
イヤボンディング装置の金属細線に対するテンション付
与部の構成を示す図、第6図はテンション付与部の電磁
石へ供給する電流を制御する電気回路の構成を示す図、
第7図は本発明のワイヤボンディング装置の全体的な構
成を示す図である。 1・・・・・・半導体基板支持体、2・・・・・・半導
体基板、3・・・・・・外部リード、4・・・・・・キ
ャピラリ、5・・・・・・金属細線、6・・・・・・球
状体、7・・・・・・相互接続金属細線、8・・・・・
・金属細線の巻枠、9・・・・・・金属細線供給ガイド
、10,11・・・・・・ガラス板、13・・・・・・
板ばね、16・・・・・・磁性金属板、17・・・・・
・電磁石、18・・・・・・電磁コイル、19・・・・
・・スイッチ、20.21・・・・・・可変抵抗器、2
2・・・・・・電源、23・・・・・・バート形の溝、
24・・・・・・カム、25・・・・・・アーム、26
・・・・・・電気回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属細線の巻枠と、キャピラリと、これらの間に位
    置し、前記キャピラリに挿通される前記金属細線を所定
    の挟持力で挟持してこれにテンションを与えるテンショ
    ン付与部を形成する金属細線挟持用の挟持体と、この挟
    持体に挟持力を与える電磁石部とを有するとともに、さ
    らに前記電磁石の電磁コイルに流す電流の大きさを半導
    体基板上の電極と外部リードとの間を接続する1回のワ
    イヤボンド過程で変化させる電磁コイル電流可変手段を
    有し、前記挟持体による挟持力が、外部IJ−ド上への
    キャピラリの降下時に最大となることを特徴とするワイ
    ヤボンディング装置。 2 電磁石の電磁コイルに流す電流の大きさの変化をも
    たらす電磁コイル電流可変手段が、キャピラリ、駆動用
    カムと同軸的にとりつけられたカムと、同カムの動作に
    より接点の切り換えがなされるスイッチと、その被切り
    換え接点に接続された電流制御用抵抗とで構成されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のワイ
    ヤボンディング装置。
JP53143632A 1978-11-20 1978-11-20 ワイヤボンディング装置 Expired JPS5850422B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53143632A JPS5850422B2 (ja) 1978-11-20 1978-11-20 ワイヤボンディング装置

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JP53143632A JPS5850422B2 (ja) 1978-11-20 1978-11-20 ワイヤボンディング装置

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JPS5570040A JPS5570040A (en) 1980-05-27
JPS5850422B2 true JPS5850422B2 (ja) 1983-11-10

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JP53143632A Expired JPS5850422B2 (ja) 1978-11-20 1978-11-20 ワイヤボンディング装置

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JP4843333B2 (ja) * 2006-02-21 2011-12-21 田中精機株式会社 線材の保持装置

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JPS5570040A (en) 1980-05-27

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