JPS6057700B2 - 超音波ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

超音波ワイヤボンデイング装置

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JPS6057700B2
JPS6057700B2 JP53067804A JP6780478A JPS6057700B2 JP S6057700 B2 JPS6057700 B2 JP S6057700B2 JP 53067804 A JP53067804 A JP 53067804A JP 6780478 A JP6780478 A JP 6780478A JP S6057700 B2 JPS6057700 B2 JP S6057700B2
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wedge
bonding
guide hole
rod
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俊一 藤原
惇 森谷
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Akita Electronics Systems Co Ltd
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波ワイヤボンディング装置（超音波ワイ
ヤボンダ）に関する。
ガラス封止型半導体装置、セラミック封止型半導体装
置等の組立において、ベース上の半導体素子（ペレット
）の電極とペレットの周辺に延びるリードの内端部とを
ワイヤで接続するワイヤボンディングにあつては、第１
図に示すような超音波ワイヤボンダが用いられている。
この超音波ワイヤボンダは、回転可能なステージ１と、
このステージ１の真上に位置するウェッジ２と、このウ
エ超音波振動させる振動子を内蔵するホーン３と、ホー
ン３の他端を支持しつつウェッジ２を上下動させる昇降
機構部４と、この昇降機構部４を支持しかつ平面ＸＹ方
向に移動制御されるＸＹテーブル５とからなつている。
また、ウェッジ２とともに移動するクランパ６がウェッ
ジ２の側方に配設され、ホーン３の上方のスプール７か
ら解き出されるワイヤ８をクランパするようになつてい
る。また、図示はしないが、一般にワイヤ８にはバック
テンションが加わるようになつている。 このような超
音波ワイヤボンダにおけるワイヤボンディングにあつて
は、まずステージ１上にワークを位置決め固定する。
たとえば、ステージ１上に治具９を介してセラミック板
からなるベース１０を載置する。このベース１０の中央
窪部分にはペレット１１がガラスを介して固定され、ベ
ース１０の周縁には金属製のリード１２がそれぞれガラ
スを介して固定されている。そこで、ウェッジ２の下端
にワイヤ８の一端を臨ませた状態でウェッジ２を第１ボ
ンディング位置であるペレット１１の図示しない電極上
に降下させた後ワイヤ８をウェッジ２で押さえながら振
動子を振動させてウェッジ２でワイヤ８を電極に擦すり
付けて接続させる。つぎに、クランパ６を開いてワイヤ
８を解放状態にした後、ウェッジ２を上昇、平面移動、
下降させて第２ボンディング位置であるリード１２の内
端に降下させる。ワイヤ８はその一端が電極に固定され
かつ解放状態となつていることから、ウェッジ２の移動
に伴なつてスプール７から解き出される。また、この解
き出しの際、ワイヤ８にはバックテンション（ウェッジ
２のガイド孔内にワイヤ８が入り込むような方向性の力
によつて生じる。）が生じていることから、ワイヤ８の
剛性，バックテンション等によつてワイヤ８はその解き
出し長さを調整され、山状のループを形作りながら他端
部をリード１２とウェッジ２間に挾まれる。そこで、再
びウェッジ２には振動が加えられ、ワイヤ８の他方はリ
ード１２に接合される。その後、クランパ６が閉じてワ
イヤ８を保持してウェッジ２はクランパ６と共に上昇す
る。このため、ワイヤ８には大きなりが加わり、最も強
度が弱い接合部の付け根から切れる。そして、クランパ
６はわずかにウェッジ側に前進してワイヤ８の先端をウ
ェッジ２の下方に位置させ、つぎのワイヤボンディング
に備える。ところで、このような超音波ワイヤボンダに
あつては、ウェッジのガイド孔は水平面に対して３０度
の傾きを有する３０度用ウェッジとなり、スプールの位
置もガイド孔の延長線上に位置するものが使用されてい
る。
しかし、近年のようにペレット内に組み込む回路容量が
増大（高集積化）すると、ペレットが大型化するため、
パッケージの大きさを従来の大きさに維持した状態では
、ペレットがある一定の大きさ以上となるとワイヤボン
ディングができなくなる。すなわち、パッケージの一大
きさをそのままにしてペレットだけを大きくすると、ペ
レットの電極とリードとの距離が短かくなり、ウェッジ
とスプールとの間に延びるワイヤがリード端縁に接触し
、ウェッジの下方からワイヤ先端が外れたりして、確実
なワイヤボンデイン．グができない。たとえば、電極と
リード端面との間隔は、ペレットとリード面との段差の
程度によつても異なるが、ワイヤがリード端縁に接触し
ないためには少なくとも約５２０μｍ程度必要である。
また、ベースに対するペレットの取付け位置のずれは現
状では０．２〜０．３ｍ程度は生じてしまう。
このため、３０度用ウェッジの適用が可能である品種−
（たとえばペレットが１．７？口）であつても、適用が
不可能となり、３０度用ウェッジでは１．４ｗＲ？のペ
レットの組立が限界となる。これに対して、ペレットの
大型化に伴なつてパッケージを大型化することも考えら
れるが、製品の小型化の要請、あるいはパッケージ変更
による組立製造装置群の設定による製造コストの増大の
弊害などから好ましくない。
また、第１ボンディングをリード上に行ない、次に第２
ボンディングをペレットの電極上に行なう、いわゆる逆
ボンデ・インク方法の採用についても考えられるが、一
般にガラス封止ではリードとペレットとの段差が小さい
ことから、ループ上のワイヤ部分がペレットの切断した
周縁に接触してショート不良を生じてしまうこともあり
、必ずしも好ましくない。そこで、第１および第２ボン
ディング点が短かい場合には、ウェッジに保持される状
態のワイヤの傾斜角度が大きくなるウェッジのガイド孔
が６０度である６０度用ウェッジ構造の超音波ワイヤボ
ンダを用いるとよい。この場合では、第１および第２ボ
ンディング点間距離がその段差の違いにもよるが、たと
えば最小限１２５μｍでも確実にワイヤボンディングで
きる。しかし、６ｇ用ウェッジでは、ウェッジの下方に
延びるワイヤ先端部の傾きがほぼ６０度で急傾斜である
。このため、第１ボンディング点におけるウェッジの下
降時、ワイヤの先端面が第１ボンディング面に当接して
ワイヤはウェッジのガイド孔方向に力わ受けて曲がつた
りするので、ウェッジの下端で擦すり付けられて第１ボ
ンディング面に接合される部分は極めて少なくなり、ボ
ンディングが良好になされないおそれもあり、３０度用
ウェッジに対してボンディング性の信頼度は低い。した
がつて、でき得ることならば、３鍍用ウェッジを用いて
ワイヤボンディングをすることが、歩留の面から考えて
も望ましい。
このため、組立ラインにおけるワイヤボンダにあつては
、３渡用ウェッジと６０度用ウェッジとが共用できるこ
とが望ましい。また、３０度用ウェッジ構造の超音波ワ
イヤボンダを６０度用ウェッジ構造に変更することも、
設備の大幅改造となり経済的にも好ましくない。そこで
、現状の３０度用ウェッジ構造の超音波ワイヤボンダに
直接６０度用ウェッジ取り付けることも考えられるが、
この場合には第２図に示すような不都合が生じる。
すなわち、６０度用ウェッジ１３の場合には、ワイヤ８
をウェッジの先端に案内するガイド孔１４も水平面（ボ
ンディング面）に対して６０度の傾きを有している。こ
のため、ベース１０上にガラス層１５を介して固定され
たペレット１１およびリード１２間をワイヤ８で接続す
る場合、ガイド孔１４内を延びるワイヤ８は６０度の傾
きを有しているが、ガイド孔１４とスプールとの間のワ
イヤはほぼ３０度の傾きとなつている。したがつて、リ
ード側のボンディングが終つた後、クランパ６でワイヤ
８を保持して矢印１５の方向にワイヤ８を引つ張つた際
、ワイヤ８はガイド孔１４の入口部Ａでしごかれること
になり、ワイヤ８はボンディング部分１６の近傍で破断
することなく、ガイド孔１４の入口部分で破断する。こ
の結果、ワイヤ８はガイド孔１４から外れるため、クラ
ンパ６をウェッジ側に前進させてもワイヤ８は、ガイド
孔１４に対する方向性の違い、ガイド孔１４が細い等の
理由からガイド孔１４内に入らず、つぎにワイヤボンデ
ィングができなくなる。また、第１ボンディング点から
第２ボンディング点に６０度用ウェッジ１３を移動させ
る際にも、ガイド孔１４に対するスプールから繰り出す
ワイヤ８の延在する方向の違いから、ガイド孔１４とワ
イヤ８との摩擦が大きくなり、同図鎖線で示すような山
状のループは形成されず、ワイヤ８がペレット１１の縁
に接触し易くなり、ショート不良が発生するおそれもあ
る。したがつて、本発明の目的は、３０度用ウェッジ構
造の超音波ワイヤボンダにも６０度用ウェッジが簡単に
取り付けられ、かつ信頼性が優れ歩留の良いワイヤボン
ディングができる超音波ワイヤボンダを提供することに
ある。
このような目的を達成するために本発明は、ワイヤを押
圧しかつワイヤをガイドするガイド孔を下部に有するウ
ェッジと、このウェッジを支持しかつウェッジに超音波
振動を与える振動子を内蔵するホーンと、ホーン上方に
配設されたワイヤを解き出すスプールと、ウェッジ近傍
に配設されワイヤをクランプするクランパとを有する超
音波ワイヤボンディング装置において、前記スプールか
ら解き出されてウェッジのガイド孔に延びるワイヤの傾
き角度を調整するワイヤ角度調整機構を設け、かつホー
ンへのウェッジの取り付けは他のウェッジと容易に交換
可能となつているものであつて、以下実施例により本発
明を説明する。
第３図は本発明の超音波ワイヤボンダの一実施例である
。
この実施例は第１図に示す従来の３０度用ウェッジ構造
の超音波ワイヤボンダにおいて、３咳用ウェッジの代り
に６０度用ウェッジを取り付けることができる（３０６
用，６０ェ用のウェッジのホーンに対する接続構造は共
に同じであることから、特別の構造は敢えて必要としな
い。）とともに、スプールとウェッジ間に延びるワイヤ
の角度を調整することのできるワイヤ角度調整機構を設
けた以外は全て同一であることから、各部の説明は省略
し、以後の説明では前述の同一の名称，指示番号を用い
ることにする。すなわち、クランパ６の駆動機構を収容
する箱体１７の外壁にはボルト１８によつてＬ字形のア
ーム１９が着脱自在にかつ取付状態調整可能に取り付け
られている。このアーム１９の先端の一側面には丸棒か
らなるガイド棒２０が固定されている。このガイド棒２
０はスプール７とウェッジ２との間に延びるワイヤ８の
下方に突出し、その上面でワイヤ８を支えるようになつ
ている。このような超音波ワイヤボンダにおり）ては、
第１ボンディング点と第２ボンディング点の間隔が比較
的長い場合には、ホーン３には３０度用ウェッジを取り
付けてワイヤボンディングを行なう。
この際、スプール７とウェッジ２のガイド孔との間を延
びるワイヤはほぼ３０度となり、ガイド孔の延びる方向
と一致することから、ワイヤ８をガイド棒２０で支える
必要はない。また、第１ボンディング点と第２ボンディ
ング点との間の距離が短かく、３０度用ウェッジの使用
ができない場合には、ホーン３に取り付けた３０度用ウ
ェッジを取り外し、代りに６０度用ウェッジを取り付け
る。
この際、ボルト１８を緩めて、アーム１９を回動し、ア
ーム１９の先端のガイド棒２０の上面でワイヤ８を支え
、かつガイド棒２０とガイド孔との間のワイヤ８の延び
る方向と６０度用ウェッジの６０度の傾きを有するガイ
ド孔の方向性・を一致させてワイヤボンディングを行な
う。なお、クランパは、ワイヤの傾きが３０度でも６０
度でもワイヤをクランプできる構造になつている。この
ような実施例によれば、一台の超音波ワイヤボンダで６
０度用，３０度用ウェッジの使用をすることができる。
したがつて、ペレットの大きさが比較的大きく、ボンデ
ィング点間距離が短かい場合には６０度用ウェッジを用
いて正確確実なワイヤボンディングができ、ボンディン
グ点間距離が長い場合には、ワイヤボンディングの信頼
性の高い３０度用ウェッジを用いることができる。この
ため、ワイヤボンディングの歩留の向上を図ることがで
きるとともに、安い設備費のもとで３０度・６０度用ウ
ェッジの共用を図ることができる。また、同一寸法のパ
ッケージにあつては、大きな寸法のペレットであつても
正確確実にワイヤボンディングできる。なお、本発明は
前記実施例に限定されない。
たとえば、ワイヤの傾きを規定するガイド棒の代りにリ
ングを用い、このリング内にワイヤを入れリングを移動
調整することによつてワイヤの傾きを調整するようにし
てもよい。また、アームの取付部にそれぞれワイヤが３
０度および６０度になる状態における食い込み部分を設
け、ワンタッチでアームの取付状態を規定する構造等と
してもよい。また、アームの固定はボルト締めに限定さ
れず一般公知の固定構造でもよい。また、ホーンに取り
付けるウェッジは３０度用あるいは６０度用以外のもの
でもよい。また、６０度用ウェッジ構造の超音波ワイヤ
ボンダに３０度用ウェッジを取り付ける構造とし、ワイ
ヤの傾きを修正するアームおよびガイド部からなるワイ
ヤ角度調整機構を有する構造としてもよい。さらに、ワ
イヤ角度調整機構としては、スプールを移動させる構造
としてもよい。
以上のように、本発明の超音波ワイヤボンダによれば、
ホーンに３Ｃ８用ウェッジあるいは６鍍用ウェッジを取
り付けることができ、かつウェッジへのワイヤの供給、
引き戻しはスムーズに行なえる。
このため、信頼性が優れ、歩留の良いワイヤボンディン
グが行なえる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の超音波ワイヤボンダの概要を示す概要正
面図、第２図は従来の３０度用ウェッジ型の超音波ワイ
ヤボンダに６０度用ウェッジを取り付けた状態における
ワイヤボンディング状態を示す一部断面説明図、第３図
は本発明の超音波ワイヤボンダの概要正面図である。 １・・・・・・ステージ、２・・・・・・ウェッジ、３
・・・・・・ホーン、４・・・・・・昇降機構部、５・
・・・・・ＸＹテーブル、６・・・・クランパ、７・・
・・・スプール、８・・・・・ワイヤ、９・・・・・・
治具、１０・・・・・・ベース、１１・・・・・ペレッ
ト、１２・・・・・・リード、１３・・・・・６ω斐用
ウェッジ、１４・・・・ガイド孔、１５・・・・・・ガ
ラス層、１６・・ボンディング部分、１７・・・・・・
箱体、１８・・・・・・ボルト、１９・・・・・・アー
ム、２０・・・・・・ガイド棒。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ ワイヤボンディング面に対して所定の角度を有する
    ガイド孔をもつウェッジと、異なる角度のガイド孔を有
    するウェッジが取付け可能でかつウェッジに超音波振動
    を与える振動子を内蔵するホーンと、ワイヤを解き出す
    スプールと、ウェッジ近傍に配置されワイヤをクランプ
    するクランパとを有する超音波ワイヤボンディング装置
    において、前記スプールから解き出されてウェッジのガ
    イド孔に延びるワイヤの傾き角度を少なくともウェッジ
    近傍において前記ガイド孔の角度と一致させるためのワ
    イヤ角度調整機構を設けたことを特徴とする超音波ワイ
    ヤボンディング装置。
JP53067804A 1978-06-07 1978-06-07 超音波ワイヤボンデイング装置 Expired JPS6057700B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53067804A JPS6057700B2 (ja) 1978-06-07 1978-06-07 超音波ワイヤボンデイング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP53067804A JPS6057700B2 (ja) 1978-06-07 1978-06-07 超音波ワイヤボンデイング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS54159175A JPS54159175A (en) 1979-12-15
JPS6057700B2 true JPS6057700B2 (ja) 1985-12-16

Family

ID=13355496

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP53067804A Expired JPS6057700B2 (ja) 1978-06-07 1978-06-07 超音波ワイヤボンデイング装置

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