JPS62249437A - ボンデイング装置 - Google Patents

ボンデイング装置

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JPS62249437A
JPS62249437A JP61092171A JP9217186A JPS62249437A JP S62249437 A JPS62249437 A JP S62249437A JP 61092171 A JP61092171 A JP 61092171A JP 9217186 A JP9217186 A JP 9217186A JP S62249437 A JPS62249437 A JP S62249437A
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JP
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bonding
horn
capillary
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wire
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JP61092171A
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Yasushi Ishii
康 石井
Isamu Yamazaki
勇 山崎
Kenji Watanabe
健二 渡辺
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Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
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Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スクラブ作動による接合に適用して特に有効
な技術に関するもので、たとえば、半導体装置の組立過
程で用いられるワイヤボンディング装置あるいはペレッ
トボンディング装置に利用して有効な技術に関するもの
である。
〔従来の技術〕
ボンディング装置の一例であるワイヤボンディング装置
については、たとえば株式会社工業調査会、昭和６０年
１１月２０日発行、１９８５年別冊「電子材料１９８６
年版、超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブックＪ、Ｐ１３
８〜Ｐ１４４に記載されている。
本発明者は、ボンディング装置のスクラブ技術について
検討した。以下は、公知とされた技術ではないが、本発
明者によって検討された技術であり、その概要は次の通
りである。
すなわち、ワイヤボンディング工程もしくはぺレノトボ
ンディング工程では、所定の接合強度を得るために、キ
ャピラリあるいはコレット等のボンディングツールを、
ペレット等の被ボンデイング部材に対して、たとえば７
０　ｔｌｚ程度の周波数でかつ５μｍ程度の振幅で揺動
させることが知られている。
上記スクラブ機構としては、カムを用いて所定の揺動を
ボンディングツールに与えることが考えられるが、上記
文献にも記載されているように、ボンディング装置の作
動機構がデジタル化してくると、カム機構が省略される
ため、該カム機構によるスクラブ動作を行うことができ
なくなってきた。
そのため、ボンディングヘッドの搭載されるＸＹテーブ
ルを用いたり、あるいは被ボンデイング部材である製品
を載置するテーブルにＸＹ駆動機構を設け、このＸＹ駆
動機構により、製品に対してボンディングツールを相対
的に揺動して、スクラブ動作を実現することが考えられ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記技術ではポンディングヘッドの載置される
ＸＹテーブルあるいはボンディングステージの全体を揺
動させるため、揺動の際の振幅および周波数の精密な制
御が困難であり、接合信頼性の高いボンディング工程を
実現することのできないおそれのあることが本発明者に
よって明らかにされた。
本発明は、上記問題点に着目してなされたものであり、
その目的は信頼性の高いボンディング工程を実現するこ
とのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう
。
〔問題点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、次の通りである。
すなわち、ボンディングツールを揺動するスクラブ駆動
手段として、電気エネルギーを機械工茅ルギーに変換す
る振動素子を用いたものである。
〔作用〕
上記した手段によれば、振動素子に印加するパルス信号
の制御によって、スクラブ作動を精密に制御することが
可能となるため、製品に対応した信頼性の高いボンディ
ングを実現することができる。
〔実施例〕
第１図は本発明の一実施例であるワイヤボンディング装
置に適用されるボンディングユニットを示す概略説明図
、第２図はこのワイヤボンディング装置の全体を示す概
略説明図である。
本実施例のワイヤボンディング装置１は、第２図に示す
ように、被ボンデイング部材としてのリードフレーム２
がペレット３の取付面を上面にして載置されるボンディ
ングステージ４と、ＸＹ方向への駆動手段（図示せず）
を有するＸＹテーブル５とを有している。
ボンディングステージ４の内部にはヒータ６が内蔵され
ており、ステージ面４ａを所定の温度条件に維持される
ようになっている。したがって、このステージ面４ａに
Ｒ置されるリードフレーム２およびペレット３が所定の
接合温度条件となるようにされている。
ＸＹテーブル５の上にはボンディング駆動部であるポン
ディングヘッド７が搭載されている。このポンディング
ヘッド７には一端がボイスコイル型リニアモータ８に連
結されたボンディングアーム９が取付けられており、前
記ボンディングアーム９は軸支部１０を中心に回動可能
な構造となっている。
上記ボンディングアーム９のボイスコイル型リニアモー
タ８とは反対方向にはホルダー１１が形成されており、
８亥ホルダー１１にはホーンユニット１２が着脱自在な
状態で取付けられている。ここでホーンユニット１２は
、第１図に示すようにボンディングツールとしてキャピ
ラリ１３を備えた構造を有しているが、例えばこのホー
ンユニット１２を、ウェッジを備えたホーンユニット（
図示せず）に交換することにより、超音波接合方式のワ
イヤボンディング装置に仕様変更することも可能なもの
である。さらにはボンディングツールとしてコレットを
備えたホーンユニット（図示せず）に交換す、ることに
より、ペレットボンディング装置としても使用できるも
のである。
本実施例のホーンユニット１２は、第１図に示すように
、箱体形状のユニット本体１４ををしており、該ユニッ
ト本体１４より水平方向にはホーン１５が延設されてい
る。ホーン１５の先端にはボンディングツールとしての
キャピラリ１３がボンディングステージ４のステージ面
４ａに向かってほぼ垂直方向に取付けられている。また
、このキャピラリ１３には垂直上方よりクランパ１６を
経由してスプール１７に巻回されたワイヤ１８が、その
先端をキャピラリ１３の先端かられずかに突出させた状
態で挿通されている。
一方、ホーン１５の他端側すなわち、キャピラリ１３の
取付けられた端部とは反対側の端部は、ユニット本体１
４の内部に挿通されており、該ユニット本体１４の内部
では、ホーン１５の途中部分が、スペーサ１９により所
定間隔に隔設された一対のダイヤフラム２０ａ、２０ｂ
によって所定幅の軸方向移動可能な状態で支持されてい
る。さらにホーン１５の端部はユニット本体１４の内部
において、ユニット本体１４に対して一端が固定状態と
なっているセラミック振動子２１に連結されている。
ここで、上記セラミック振動子２１は、強誘電体結晶か
らなる圧電セラミックス基板を多数枚積層し焼結処理す
ることにより得られるものであり、結晶内の残留分極に
外部から与えられた電場の作用により分極軸方向に伸縮
する性質を有する素子である。したがって、本実施例で
は軸方向に積層されて一体構造とされたセラミック振動
子２１を、一端を固定状態にして他端側にホーン１５を
連結した状態で取付けられている。すなわち、該セラミ
ック振動子２１に対して、制御部２２より所定のパルス
電圧が所定間隔で印加されると、セラミック振動子２１
が軸方向に伸縮動作を繰り返し、これが所定振動として
ホーン１５を経て伝達されてキャピラリ１３が揺動され
、スクラブ動作が実現されるようになっている。
セラミック振動子２１により発生される振動は、その振
動周波数および振幅の精密な制御が可能であり、本実施
例では、たとえば振動周波数は約７０Ｈｚで、振幅は約
５μｍ程度で設定されている。
次に、本実施例の作用について説明する。
ボンディングステージ４上にリードフレーム２がペレッ
ト３を取付けた状態で載置されると、ボイスコイル型リ
ニアモータ８が作動して、ボンディングアーム９が軸支
部を中心に回動し、キャピラリ１３をペレット３の上方
の所定位置まで降下させる。
次に、キャピラリ１３の先端から突出されたワイヤ１８
の端部が、図示しない放電トーチ機構により加熱されて
溶融ボール１８ａが形成される。
ボイスコイル型リニアモータ８が再度作動して、キャピ
ラリ１３はその先端部に上記溶融ボール１８ａを保持し
た状態で、ペレット３の所定のパッド３ａ上に着地する
。この状態で、制御部２２よリセラミック振動子２１に
所定の正弦波状の電圧が印加されると、該セラミック振
動子２１が所定の伸縮振動を開始し、該振動はホーン１
５を経て伝達されてキャピラリ１３の先端を揺動する。
この揺動動作により、パッド３ａ上の溶融ボール１８ａ
はパッド３ａの表面に対してこすりつけられるように接
合されて第１ボンデイングが完了する。
次に、キャピラリ１３は、ワイヤ１８を送り出しながら
上昇し、さらにＸＹテーブル５の駆動により、ボンディ
ングステージ４上をペレット３の部位から後退する。さ
らに、ワイヤ１８で所定のループ形状を形成するように
してリードフレーム２上の所定の第２ボンディング部位
に着地する。
ここで、再度セラミック振動子２１に所定の正弦波状の
電圧が印加されてキャピラリ１３が揺動されると、キャ
ピラリ１３から送り出されたワイヤ１８の途中部分が、
リードフレーム２上の被ボンディング面にこすりつけら
れるようにしてその被ボンデイング面に接合される。
さらに、クランパ１６によりワイヤ１８が挟持されて、
キャピラリ１３がボンディングステージ４の上方に移動
すると、ワイヤ１８の余線部分が切断され、第２ボンデ
イングが完了する。
このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。
（１）、キャピラリ１３のスクラブ動作をセラミック振
動子２１を駆動源として行うことにより、振動周波数お
よび振幅等の精密な制御が可能となり、ペレット３の表
面を破壊することなく、接合信幀性の高いワイヤボンデ
ィング工程を実現することができる。
（２）６　ホーンユニット１２をボンディングアーム９
のホルダー１１に対して着脱自在な構造とすることによ
り、該ホーンユニット１２の交換のみで、ボンディング
装置１のボンディング方式を容易に変更することができ
る。
（３）、ホーン１５がユニット本体１４の内部において
スペーサ１９により隔設されたダイヤフラム２０ａ、２
０ｂにより支持されているため、キャピラリ１３の先端
が所定の加圧力を維持しながら水平方向にのみ揺動可能
な構造を実現でき、ワイヤ１日とボンディング部位との
安定した接合強度を確保することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
たとえば、振動素子としてはセラミック振動子による圧
電形振動子を用いた場合について説明したが、フェライ
ト振動子等の磁歪形振動子を用いてもよい。
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
をその利用分野である、いわゆるワイヤボンディング装
置に適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、たとえばペレットボンディング装置に
も適用できる。
〔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、下記の通りである
。
すなわち、ボンディングツールを支持するホーンと当該
ホーンを支持しかリスクラブ駆動手段を有するホーン支
持部とを備えており、スクラブ駆動手段が電気エネルギ
ーを機械エネルギーに変換する振動素子であるボンディ
ング装置構造とすることにより、振動素子に印加する電
圧の制御にともないボンディングツールのスクラブ作動
を精密に制御することが可能となるため、製品に対応し
た信鎖性の高いボンディングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例であるワイヤボンディング
装置に適用されるボンディングユニットを示す概略説明
図、 第２図は、上記実施例のワイヤボンディング装置の全体
を示す概略説明図である。 １・・・ワイヤボンディング装置、２・・・リードフレ
ーム、３・・・ペレット、３ａ・・・パッド、４・・・
ボンディングステージ、４ａ・・・ステージ面、５・・
・ＸＹテーブル、６・・・ヒータ、７・・・ボンディン
グヘッド、８・・・ボイスコイル型リニアモータ、９・
・・アーム、１０・・・軸支部、１１・・・ホルダー、
１２・・・ホーンユニット、１３・・・キャピラリ、１
４・・・ユニット本体（ホーン支持部）、１５・・・ホ
ーン、１６・・・クランパ、１７・・・スプール、１８
・・・ワイヤ、１８ａ・・・溶融ポール、１９・・・ス
ペーサ、２０ａ、２０ｂ−−・ダイヤフラム、２１・・
・セラミック振動子（振動素子）、２２・・・制御部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ボンディングツールを支持するホーンと当該ホーン
    を支持しかつスクラブ駆動手段を有するホーン支持部と
    を備えており、スクラブ駆動手段が電気エネルギーを機
    械エネルギーに変換する振動素子であることを特徴とす
    るボンディング装置。 ２、ホーン支持部の振動素子が圧電セラミックスの積層
    構造からなるセラミック振動子であり、該セラミック振
    動子に連結されるホーンが該ホーン支持部の内部におい
    てダイヤフラムにより所定範囲の軸方向移動可能な状態
    で支持されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のボンディング装置。 ３、ホーン支持部がユニット構造を有しており、装置本
    体に対して着脱自在に取付けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項または第２項記載のボンディン
    グ装置。
JP61092171A 1986-04-23 1986-04-23 ボンデイング装置 Pending JPS62249437A (ja)

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JP61092171A JPS62249437A (ja) 1986-04-23 1986-04-23 ボンデイング装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6116490A (en) * 1997-07-29 2000-09-12 Kabushiki Kaisha Shinkawa Bonding apparatus
US11404393B2 (en) * 2018-08-23 2022-08-02 Kaijo Corporation Wire bonding method and wire bonding device

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