JPS6016100B2 - 溶接装置 - Google Patents

溶接装置

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JPS6016100B2
JPS6016100B2 JP51075367A JP7536776A JPS6016100B2 JP S6016100 B2 JPS6016100 B2 JP S6016100B2 JP 51075367 A JP51075367 A JP 51075367A JP 7536776 A JP7536776 A JP 7536776A JP S6016100 B2 JPS6016100 B2 JP S6016100B2
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capillary
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wire
support
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TEKISASU INSUTSURUMENTSU DOITSUCHERANDO GmbH
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接装置に関し、特に半導体片の接合パッドと
ハウジングの接合パッドとの間で接続電線を溶接する溶
接装置に関する。
このような溶接装置の助けをかりれば、半導体薄板片の
接触面積と同半導体ゥェハを収容するハウジング即ちサ
ポートの相手接触面積との間には溶接接続が作られるこ
とができ、その際には溶接キャピラリの口から突出して
いるコネクタワィャが先ず一方の接触面積に溶接され、
次いで溶接キャピラリが特上げられてこの接触を離れか
つコネクタワィヤを口から引出しつつ他方の懐触面積へ
案内され、次いで同接触面積上に溶接キャピラリが降さ
れて、その上で口から突出しているコネクタワィャがこ
の他方の接触面積に溶接される。
両接触面積間を接続するのには、それ故に溶接作業が連
続して２度実施されなければならない。これら両溶接作
業間には溶接キャピラリと両接触点との間の相対運動が
行なわれなけれ‘まならない。両接触面積間、特に、比
較的多数の接触面積を、例えば集積回路内に有する半導
体構成要素にある両接触面積間を接続するのは時間のか
かる作業であって、同作業にこのような半導体構成要素
の全生産時間の重要な部分を要することになる。半導体
ウェハの接触面積とハウジングの接触面積との間を接続
するのに必要な時間が大いに短縮されるように上記種類
の溶接装置を設計するのが本発明の目的である。本発明
によれば、この目的は溶接キャピラリから両接触点の距
離だけ距てられて設けられかつ他方の接触面積の上に降
されることのできる溶接工具によって達成される。
即ち本発明よる溶綾装置は、 コネクタワィャの突出部を送出することができる口部を
有する溶接キャピラリと、前記溶接キャピラリの横方向
に配置された溶接工具であって、前記溶接キヤピラリと
前記溶接工具との間の横方向の距離は溶接キヤピラリ及
び溶接工具が半導体ウェハ及びサポート上の対応するボ
ンディングパッドの上に各々位置するように調節可能な
ものと、半導体ウェハ上のボンディングパッドとサポー
ト上の対応するボンディングパッド間の距離によって決
定される調節可能な長さだけコネクタワイャを前記熔接
キャピラリから送出し、溶接キャピラリから突出したコ
ネクタワィヤを、その自由端がサポート上のボンディン
グパッドの上に位置するように曲げ、そして前記溶接キ
ャピラリと前記溶接工具とを同時に引き下げてコネクタ
ワィャを半導体ウェハ上及びサポート上の対応するボン
ディングパッド‘こ溶接する装置と、を備える。
本発明による溶接装置にあっては、溶接キャピラリの作
用する接触面積に於いて溶接接続を造ると同時に、溶接
工具が降されることのできる接触面積に於いても溶接接
続を造ることが溶接工具によって可能である。従って双
方の溶接作業は一斉に行なわれかつ溶接キャピラリと接
触面積との間には相対運動の行なわれる必要はない。従
って、半導体構成要素の両接触面積間にコネクタワィャ
を接合するのが大いに加速されることができる。溶接キ
ャピラリと溶接工具との間の距離は可変であり、従って
異なる間隔にされた両接触間も接続されることができる
。半導体ウェハ片上の接触面積及びサポート上の相手接
触面積は必らずしも同一高さにある必要がないから、溶
接キャピラリ及び溶接工具は降される方向に相互に対し
て相対的に変位可能であるのが好ましい。
比較的多数の接触点を有する半導体ウェハに於いて、半
導体ウェハ上の接触面積とサポート上の相手接触面積そ
れぞれとの間の直接接続は接続順序に最初の方向に対し
て異なる方向に延びている。
異なる方向にあるこのような接触面積間を接続するのに
、本発明による溶接装置は好ましくは、鉛直軸線、好ま
しくは溶接毛管中心軸線を中心として回転可能な溶接へ
ッド‘こ溶接キャピラリ及び溶懐工具の設けられるよう
に設計される。有利な実施例によれば、本発明による溶
接装置はコネクタワイヤを溶接キャピラリへ供給するた
めの電線送り装置を有している。かつまた、溶接キヤピ
ラリの口から突出しているコネクタワイヤを溶接工具の
方へ曲げるための曲げ装置も設けられている。本発明を
組入れた溶接装置の実施例が以下に添付図面を参照して
例示の目的で詳しく説明される。
添付図面の第１図及び第８図によって示されている溶接
装置は水平平面内を変位可能な保持アーム３を備えたＸ
−Ｙテーブル２を担持するベース１を有している。
保持アーム３の自由端には溶接キャピラリ５を含む溶接
工具を既知のネールヘッド接触法に使用される如く下端
に設けられた溶接ヘッド４がある。溶接ヘッド４は綾授
キャピラリ５の中心軸線を中心とする回転可能に保持ア
ーム３に装架されている。溶接ヘッド４には溶接工具６
も設けられており、同工臭の溶接キャピラリ５からの距
離は変えられることができかつ同工臭は下方に押圧たが
ね辺緑まで先細の金属体を有している。
本明細書に説明されるべき溶接装置の作動を解説するの
に第２図が参照されるが、同図には製造の際に溶接装置
の使用されるべき半導体構成要素の内面図が示されてい
る。
この半導体構成要素の心片は半導体ウェハ７であって、
このウェハには集積回路が既知方法によって形成される
。この集積回路の外部接続を作るのに、半導体ウェハ７
の表面に接触面積劇ちボンディングパッド８が設けられ
ている。半導体構成要素を完成するのに、これらの接触
面積８は半導体ゥェハ７を包囲しているサポート１０上
の相手接触面債即ち相手ボンディングパッド９と電気的
に接続されなければならない。これらの電気的接続は、
第２図から容易に理解されることのできるように異なる
長さそを有し所与の基準Ａ−Ａに対して異なる角度６を
成して延びている接続電線即ちコネクタワィャ１１によ
って半導体薄板片上の接触面積８とサポート１０上の接
触面積９との間に造られる。
熔接ヘッド４に設けられた溶接キャピラリ５及び溶接工
具６並びに両者の操作に必要な諸要素の構造は第７図及
び第８図に示されておりかつ第３図乃至第６図にも略図
で示されている。
工具保持器１２が溶接ヘッド４及び溶接工具６並びに溶
接毛管５の間を連結している。工具保持器１２が溶接ヘ
ッド４に於いて上昇または下降運動した時には溶接工具
６が同様に上下動させられる。工具保持器１２には駆動
体アーム１４の一端と協力する衝嬢体１３が設けられて
おり、同アームは同アームの他端に溶接毛管５を担持し
ている。
衝綾体１３と駆動アーム１４とが係合した結果として、
溶接キヤピラリ５並びに溶接工具６は工具保持器１２と
共に上げられまたは下げられる。第７図及ぽ第８図にお
いて、キャピラリ５及び溶接工具６は工具保持器１２の
ピボット軸Ｂの廻りの旋回運動により、上げられまたは
下げられる。半導体構成要素及びサポート双方の接触面
積に、溶接されるべき溶接電線は電線送り装置によって
、即ち図示実施例では締着装層１５によって溶接毛管へ
供給される。
締着装層１５は開いた位置では接続電線の自由に通過す
るのを可能ならしめるが閉じられた位置では同電線を強
く締着けている。常態では縦着装層１５は同装置から側
方に突出している駆動体アーム１７の下面に作用する圧
縮コイルばね１６（第７図及び第８図には示されていな
い。）によって上方へ強制偏向させられている。駆動体
アーム１７の運動通路内には工具保持器１２に装着され
た突当り１８がある。綿着装層１５の運動通路内には電
線長さ突当り１９がある。圧縮コイルばね１６によって
強制された綿着装直１５の上向き運動は、現に存在する
作動状態に応じて突当り１８または電線長さ突当り１９
によって制限される。突当り１８から電線長さ突当り１
９までの鉛直距離ｄ（第５図）は溶接毛管５から突出し
ている電線の長さを決定する。電線長さ突当り１９の高
さは調節可能であり、従って緒着装層１５の上向き運動
は異なる高さの位置に制限されることができる。電線長
さ突当り１９と工具保持器１２との間に設けられた連結
器２０は電線長さ突当り１９の高さが変えられた時に協
力表面２０Ａ及び１２Ａのせいで工具保持器１２のかつ
従って溶接工具６の側方変位を生じさせる。第７図に示
されている実施例において、両表面２０Ａ及びローラー
２２は協力して支点Ａを中心として溶接工具６を揺動さ
せる。溶接毛管５はこの側方運動の影響を受けないから
、同毛管と溶接工具６との間の距離は変化する。連結器
２０は同器によって動される工具保持器１２の側方変位
の量が電線長さ突当り１９の整定された高さの関数とし
て一定であるように設計される。かくして突当り１９が
高さ方向に△Ｌ変位すると、突当り１９と緒着装層１５
の間の距離は対応する長さだけ変位し、従って溶接キャ
ピラリ５と溶接工具６間の距離Ｌ及び溶接キャピラリ５
から突出したコネクタワイャ１１の長さも対応する分だ
け変位し、これによりコネクタワィャ１１が横方向に曲
げられた後その自由端が、サポート１０上の接触面積９
上に位置する。溶接ヘッド４日には、曲０ナマンドレ′
し２１（第７図及び第８図には示していない。
）も設けられており、同マンドレルの機能は溶接毛管５
から突出している接続電線を溶接工具６の方向に曲げて
、後続電線１１の端が溶接工具６の下にあるに至るよう
にさせることにある。次いで、接続電線１１は溶接毛管
５と溶接工具６との間に上方ヘアーチ形にされて延びて
いるように曲げマンドレル２１によって曲げられる。こ
の曲げ操作の際及び後に接続電線１１の自由端を溶接工
具６の下へ確実に案内するために、溶接工具６には同工
具へ電線の近づくに従って同電線を適所に確実に運ぶ案
内装置が設けられても構わない。溶接工具そのものにも
、電線を捕えかつ同電線を同工具に対して中心位置に心
決めする案内面が設けられても構わない。第３図乃至第
８図を参照して次に、半導体薄板片の接触面積８とこの
半導体構成要素のサポート１０上の接触面積９との間に
接続電線１１を溶接する過程に行なわれる作動が正確に
説明される。
第３図には溶接装置の諸部分が接触面積８及び９に接続
電線１１の溶接の際に占める位置に示されている。この
位相に於いて、溶接毛管及び溶接工具６は接触面積に正
確に位置決めされている。締着装層１５は閉じられかつ
駆動体アーム１７は圧縮コイルばね１６によって工具保
持器１２の突当り１８に圧接されている。駆動体アーム
１４は衝嬢体１３から上に予め決められた距離にある。
この時、工具保持器１２はピボツト軸Ｂ（第７図及び第
８図）の回りを上回きに旋回して上昇し始め、従って溶
接工具６は上昇して、同工具の協力していた接触面積９
に離れる。同時に、圧縮コイルばね１６の作用下に締着
装層１５も上昇しかつ接続電線１１を接触面積８に於い
て裂断する。造られたばかりの溶接薮縞にできるだけ荷
重応力なしにこの裂断処理が行なわれることができるよ
うにするために、溶薮毛管５は駆動体アーム１４と衝鞍
体１３との間にギャップがあるので依然として、工具保
持器１２の最初に上昇した時に接触面積８と接触したま
まであり、従って溶接毛管５の辺縁に於ける実際の溶接
点は接続電線の裂断中に荷重を加えられない。工具保持
器１２の上向き運動のこの中間位相は第４図に示されて
いる。工具保持器１２の爾後の上昇中に、衝嬢体１３が
駆動体アーム１４と係合しＧから、最後には溶接毛管５
も接触面積から特上げられて上昇する。この上昇運動の
途中に、締着装層１５は電線長ご突当り１９に衝突し、
従って工具保持器１２の爾後の上昇運動にこれ以上追随
しなくなる。溶接毛管５は代りに更に特上げられ従って
縦着装層１５と溶接毛管５との間の距離は減少する。こ
うなれば綿着装層１５によって保持された接続電線１１
は溶接毛管５の口から出て来ることになる。工具保持器
１２が同工具の上昇運動の上端に示されている第５図に
見られることができるのは、溶接毛管から出てしまった
後続電線の長さｄが電線長さ突当り１９に続着装層１５
の衝突した後に工具保持器１２の更に特上げられた距離
にちようど相当することである。工具保持器１２の上昇
運動の終りに溶接毛管５から突出している電線の長さは
従って、電線長ご突当り１９の高さを変えることによっ
て、決めることができる。電線長さ突当り１９が低く整
定されればされるほど溶接キャピラリ５から突出してい
る電線は益々長くなる。電線長さ突当り１９の高さの整
定と同時に、溶接キャピラリ５と溶接工具６との間の距
離も連結器２０によって変えられる。第７図及び第８図
に示すように傾斜表面２０Ａとアーム２３（工具保持器
１２がピポット受けされている部材１２Ｂに固定されて
いる。）上のローラ２２とが係合して部材１２Ｂをピボ
ット軸Ａの回りに回動させることにより、溶接工具６の
溶接キャピラリ５からの榛方向の間隔を調節する。この
間隔は接続しようとする接触面積８，９間の間隔（第２
図のＬ，，Ｌ）に対応するように調節できる。連結器２
０はシャフト２４に支持され、シャフト２４の垂直方向
の運動は、回転アーム２５の回転によって生じる。回転
アーム２５はカム従節２７と係合するカム２６を介して
駆動モータＭ，に連結される。溶接キヤピラリ５と溶接
工具６との間の距離は以下に説明されるように、溶接毛
管から突出している電線の長さに正比例している。次の
溶接作業に必要な電線長さがこの時溶接毛管から突出し
てから、第６図の略図によれば曲げマンドレル２１は、
接続電線１１の自由端が溶接工具６の押圧辺縁に下から
焦れるに至るまで同工具の方へ曲げられるように、溶接
毛管５の口を中心としてピボット敷する。
既述された案内装置が溶接工具６のま下に電線のあるこ
とになるのを確実にするのに設けられても構わない。異
なる電線長さに於いて常に接続電線の端が溶接工具の押
圧辺縁の下にあることになるようにするために、溶接毛
管５と溶接工具６との間の距離も既述されたようにそれ
ぞれの電線長さの整定と同時に整定されなければならな
い。曲げ操作後に曲げマンドレルはピボット勤して始動
位置に戻る。接続電線は同電線の塑性を利用すれば曲げ
マンドレルによってほとんど如何なる所望態様にでも形
成されることができる。
第３図及ぼ第６図に示されているように溶嬢毛管５と溶
接工具６との間の接続電線の円弧形によって達成される
のは同電線が応力を受けずに溶接されることができるこ
とである。コネクタワィヤが第６図に示されているよう
に溶接キャピラリ５と溶接工具６との間に延びている時
に、工具保持器１２は再び下げられることができる。
この下降運動が始まるに従って締着装贋１５は電線が溶
接キャピラリ５によって引下げられることができるよう
に開く。この下降運動は、シャフト３０を回転するため
プーリ２８，２９が連結された駆動モータＭ２によって
生じる旋回運動である。シャフト３０‘こ支持されたカ
ム３１はカム従節３２（工具保持器１２に固定されたア
ーム３３に支持される。）と係合し、工具保持器１２を
軸Ｂ回りに旋回させ、工具保持器（溶接キャピラリ５を
支持する。）を軸Ｃの回りに旋回させ、よってアーム３
３を反時計回りに回転させて漆酸キャピラリ５と溶接工
具６を引下げる。ここまでに説明された運動の過程に於
いて半導体構成要素の置かれたＸ−Ｙテ−ブルも、熔接
キャピラリ５が下げられてしまった後に接触面積８をち
ようど打つように動かされ終っている。工具保持器１２
の上昇及び下降運動中に、溶接ヘッド４も溶接キャピラ
リ５から溶接工具６まで延びているコネクタワィャ１１
が半導体簿板片上の次の接触面積８とサポート上の次の
接触面積９との間を直接に接続する方向に正確に移動す
るように回転される。第７図及び第８図に示すように、
この回転はモータ地により生じる。このモーターＭ３の
駆動軸はかさ歯車３５，３６により溶接ヘッド４に連結
されている。溶接キャピラ川こよって造られた溶接継手
は正確に同キャピラリの熱線にではなくて、ワイヤを接
触面積に圧接する外周にあるから、造られるべき酸性継
手や接触面積のちようど中心にあることになる対策がＸ
−Ｙテーブルを調節する時に講じられなければならない
。溶接ヘッドが溶接キャピラリの中心軸線を中心として
回転される時に、×−Ｙテーブルは従って、接触面積の
中心が溶接ヘッドの回転軸線にではなくて溶接キャピラ
リの婆薮継手の造られる外周点のちようど下にあること
になるように調節されなければならない。然し、溶接キ
ャピラＩＪの外周を通って、かつそれ故に、造られるべ
き溶接点をちようど通って延びている軸線を中心として
溶接ヘッドを回転することも可能である。
この場合にＸ−Ｙテーブルは接触面積の中心が溶接ヘッ
ドの回転軸線と一致するように調節されなければならな
い。これらの接触面積の上に置かれた時に新たな溶接接
続が造られることができる。衝袋体アーム１４及び同ア
ームと協力する衝綾体１３を経由して溶接キヤピラリ５
及び工具保持器１２を連結することは単に、溶接キャピ
ラリ５によって溶接された後にコネクタワィャが溶接継
手に荷重のかけられることないこ裂断されることのでき
る前記利点を有するだけでなくて、同一高さにはない両
接触面積上に溶接キャピラリ５及び溶接工具６の置かれ
るのをも可能ならしめる。
例えば、もしも半導体ウェハ上の接触面積８がサポート
上の接触面積９よりも高い位置にあるならば、工具保持
器１２の下降するに従って、先ず溶接キャピラリが接触
面積８に支承されるに至り、その後に工具保持器１２が
サポート上の接触面積９に溶鞍工具６の載るまで更に下
降することができる。上述された運動サイクルは半導体
構成要素の製造過程に於いて半導体ウェハの総べての接
触面積８がコネクタワイャ１１によってサポート上の相
手接触面積９へ接続されるまで繰返される。
個々の部分の明細に説明された運動は勿論、一順序が他
の部分の連動順序の完了後にしか始まらないようにでは
なくて、できればそれらが一斉に生ずるようになされる
。このことは全授接処理の速度を箸るしく増す原因にな
る。更にコネクタヮィャの溶接に関する全運動順序をコ
ンピュータによる制御下に完全に自動的に遂行すること
も可能である。この目的のために、例えば、半導体構成
要素は溶接作業以前に接触面積の位置に関して走査され
ても構わずかつその結果得られるデータは貯蔵されるこ
とができる。得られたデータは次いで×−Ｙテーブルを
位置決めし、溶接ヘッドを回転し、かつ電線長さ突当り
の高さを溶接キャピラリ５と溶接工具６との間の同突当
りと関連する一定の距離に就いて整定するのに使用され
ることができる。接触面積の走査及びその結果が得られ
るデータの実際の溶接操作個所の前に設けられた走査操
作個所に於ける貯蔵を既に走査された半導体構成要素に
対する溶接作業と同時に実施することも可能である。
走査及び溶接作業のこの一斉実施によって、半導体構成
要素の完成に必要な全時間は更に短縮されることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を具現する溶接装置の簡単にされた全体
図、第２図は半導体構成要素を大きく拡大して、接続さ
れるべきボンディングパッドを示す内面図、第３図乃至
第６図は本発明の好適実施例の溶接へッド‘こ設けられ
た溶接キャピラリ及び溶接工具の異なる作動位置を示す
図、第７図は第３図乃至第６図によって示されている溶
接装置の実施例を更に詳しく示す図、第８図は第７図の
部分拡大断面図である。 ５……「溶接キャピラリふ ６……「溶接工具」、 ７
・・・・・・「半導体」、 ８・・・・・・半導体の「
ボンデイングパツドハ９……サポートの「ポンデイング
パツド」、１０……「サポ−ト」、１ １……「コネク
タワィャハ １２・・・・・・「溶接キャピラリ及び溶
接工具を動かすための装置」。 〃夕．／ 〃夕．２ 〃夕．Ｊ 〃夕．夕 ‘汐．ク ‘杉，６ 〃ワ．ア 〃夕．８

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ コネクタワイヤの突出部を送出することができる口
    部を有する溶接キヤピラリと、 前記溶接キヤピラリの
    横方向に配置された溶接工具であつて、前記溶接キヤピ
    ラリと前記溶接工具との間の横方向の距離は溶接キヤピ
    ラリ及び溶接工具が半導体ウエハ及びサポート上の対応
    するボンデイングパツドの上に各々位置するように調節
    可能なものと、 半導体ウエハ上のボンデイングパツド
    とサポート上の対応するボンデイングパツド間の距離に
    よつて決定される調節可能な長さだけコネクタワイヤを
    前記溶接キヤピラリから送出し、溶接キヤピラリから突
    出したコネクタワイヤを、その自由端がサポート上のボ
    ンデイングパツドの上に位置するように曲げ、そして前
    記溶接キヤピラリと前記溶接工具とを同時に引き下げて
    コネクタワイヤを半導体ウエハ上及びサポート上の対応
    するボンデイングパツドに溶接する装置と、を備えた、
    半導体ウエハ上のボンデイングパツドとサポート上の対
    応するボンデイングパツド間のコネクタワイヤを溶接す
    るための溶接装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の溶接装置において、
    前記溶接キヤピラリと前記溶接工具は対応するボンデイ
    ングパツド間の異なる方位角を補整するために垂直軸の
    回りに回転可能な溶接ヘツドによつて動かされる溶接装
    置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の溶接装置
    において、溶接が完了した後に、コネクタワイヤを溶接
    キヤピラリに近接した個所で切断するための、及びその
    切断中に溶接点上の応力を軽減するための装置を備える
    溶接装置。
JP51075367A 1975-06-27 1976-06-25 溶接装置 Expired JPS6016100B2 (ja)

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JP (1) JPS6016100B2 (ja)
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DE (1) DE2528806C2 (ja)
ES (1) ES449198A1 (ja)
FR (1) FR2325188A1 (ja)
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