JPS63136536A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、例えば半導体ペレット上の各接続点にボンデ
ィングツールによってワイヤを自動的に結線するワイヤ
ボンディング方法に関する。

（従来の技術） 例えば半導体製造工程の一つとして、基板に取付けられ
た半導体ペレットの各電極とＩｆｆに設けられた各リー
ド端子とを細いワイヤで結線するワイヤボンディング工
程がある。通常このワイヤボンディング工程に使用され
るワイヤボンディング装置は例えば第３図に示すように
構成されている。すなわち、図示しないモータにて上下
方向に移動制御されるボンディングアーム１に、このボ
ンディングアーム１に連動して上下動する超音波ツール
２が図示しない支持機構にて連結されている。ボンディ
ングアーム１の先端にはブラケット３および枢支ビン４
を介してワイヤ５をクランプするクランパ６が取付けら
れている。このクランパ６はソレノイド７にてクランプ
動作する。また、ブラケット３には別のソレノイド８が
取付けられており、このソレノイド８の可動軸はリンク
９を介してクランパ６に連結されている。

超音波ツール２の先端にはボンディングツール１０が取
付けられている。このボンディングツール１０内には、
第４図で示すように、ワイヤ５が貫通する貫通孔１１が
穿設されており、このボンディングツール１０の下方位
置には、基板１２に取付けられたボンディングされるべ
きベレン１〜１３とリード端子１４が位置している。

このようなワイヤボンディング装置において、ワイヤ５
の下端がボンディングツール１０の貫通７Ｌ１１の下端
に位置している状態で、ワイヤ５をクランパ６でクラン
プし、ソレノイド８を励磁すると、クランク９が移動し
、クランパ６が反時計方向に回動する。その結果、超音
波ツール２の先端に取付けられたボンディングツール１
０との間の距離が辺くなる。しかして、第４図に示すよ
うにワイヤ５の下端が貫通孔１１から下側へ微小距離だ
け突出する。この突出ｆｆ１Ｌをテイル長と言う。

次に第５図を用いて、ペレット１３の接続点と基板１２
のリード端子１４とをワイヤ５で結線する場合のボンデ
ィングツール１０およびクランパ６の動作を順を追って
説明する。

まず、（ａ＞状態においては、クランパ６は閉じており
、ワイヤ５は下端がボンディングツール１０の貫通孔１
１の下端に位置している。次に（ｂ）において、ソレノ
イド８を通電して、クランパ６を所定量だけ下降させる
。その結果、ワイヤ５の下端は貫通孔１１の下端からテ
イル艮したけ突出する。（Ｃ）にてボンディングアーム
１を図示しないモータで下降させて、ボンディングツー
ル１０をペレット１３の接続点に圧接させる。

同時に超音波撮動を負荷して、ワイヤ５の下端を接続点
に結線（ボンディング）する。

（ｄ）にてクランパ６よるクランプを解除し、ソノイド
８の通電を遮断して、クランパ６とボンディングツール
１ｏとの間の距離を元に戻す。次にその状態でボンディ
ングアーム１をリード端子１３方向へ移動開始する。ワ
イヤ５の下端はベレン１〜１３の接続点に結線されてお
り、またクランパ６は開放されているので、ワイヤ５は
貫通孔１１から順次送り出される。（ｆ）にて、ボンデ
ィングすべきリード端子１３にボンディングツール１０
を押付けて、その部分のワイヤ５をリード端子１３に結
線する。同時にクランパ６を閉じてワイヤ５をクランプ
する。そして、ボンディングアーム１を上昇させると、
ワイヤ５が結線位置で切断される。しかして、一つのボ
ンディング処理が終了して（ａ）状態に戻る。

しかしながら上記のような方法でワイヤボンディングを
行なうと次のような問題が生じる。すなわち、前述した
ようにワイヤ５の下端はボンディングツール１０の貫通
孔１１から所定のテイル長りだけ突出した状態でペレッ
ト１３の接続点に押付けられる。そして、その状態で超
音波が印加され、この超音波のエネルギで溶融して接続
点に結線される。しかしボンディングされるペレット１
３の種類によって、電極（接続点）の大きさ。

形状が異なるために、最良のボンディング特性を得るた
めには、印加される超音波のエネルギ出が一定であれば
、テイル長りを調整して、はぼ同じ温度で結線される必
要がある。しかし、前述した方法であると、テイル長り
は固定であるので、全部の種類に亘って最良のボンディ
ング特性を得ることは困難であった。

また、ソレノイド８の動作によって、クランパ６を上下
方向に移動させているので、クランパ６の移動面が常に
一定しているとは言えず、テイル良りが大きく変動する
。その結果、テイル長りが良すぎた場合は、ワイヤ５の
先端が接続点からはみだして、他の電極に接触する危険
性がある。

また、テイル長りが固定であるので、ワイヤ５の切断と
貫通孔１１下端におけるテイル長りの操出とを同じクラ
ンパ６の上下移動によって実行することが困難であった
。

（発明が解決しようとする問題点〉 このように、ソレノイド８を使用して、ワイヤ５をボン
ディングツール１０の貫通孔１１から所定テイル長りだ
け繰出すようにした、従来のワイヤボンディング方法で
あると、常に最良のボンディング特性が得られない問題
がある。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり
、クランパとボンディングツール間の距離を可変制御す
ることによって、ワイヤのボンディングツールからのテ
ール長を自由に制御でき、常に最良のボンディング特性
が得られるワイヤボンディング方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明のワイヤボンディング方法においては、ワイヤを
クランプするクランパとワイヤが貫通されるボンディン
グツールとの間の距離を距離制御手段によって可変制御
し、この距離制御手段によって、ワイヤの下端における
貫通孔から下方へ突出するティル長を、ペレットの種類
毎にその種類に対応するテイル長に設定するようにして
いる。

（作用） このように構成されたワイヤボンディング方法であれば
、クランパとボンディングツールとの間の距離は距離制
御手段にて可変制御される。したがって、テイル長をボ
ンディングされるペレットの種類毎にその種類に対応す
るティル長に設定できる。また、一旦設定したティル長
さは大幅に変動しない。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図（ａ）および同図（ｂ）は実施例のワイヤボンデ
ィング方法を適用したワイヤボンディング装置の要部を
示す平面図および一部所面図である。なお、第３図と同
一部分には同一符号を付して重複する部分の説明を省略
する。

この実施例においては、ボンディングアーム１の上面に
リニアモータ２１の固定子２１ａが固定されており、リ
ニアモータ２１の可動コイルが巻回された可動子２１ｂ
に連結棒２３を介してリンク２４の一端が接続されてい
る。このリンク２４の他端はクランパ６に連結されてい
る。また、クランパ６は枢支ビン４によって、ボンディ
ングアーム１に固定されたブラケット３に枢支されてい
る。

また、リニアモータ２１の可動子２１ｂには可動板２５
が取付けられている。そして、ボンディングアーム１の
上面に、上記可動板２５の移動距離を検出する位置セン
サ２６と、可動板２５の移動速度を検出する速度センサ
２７が取付けられている。すなわち、リニアモータ駆動
制御回路からリニアモータ２１の可動子２１ｂの可動コ
イルに励磁電流を供給すると可動子２１ｂが図上左方向
へ移動し、連結棒２３およびリンク２４を介して連結さ
れたクランパ６を左方へ移動させようとする。しかし、
クランパ６は枢支ビン４にてブラケット３に連結されて
いるので、クランパ６は矢印へ方向に回動する。すなわ
ち、クランパ６はボンディングツール７０方向に微小移
動する。

また、リニアモータ２１の可動子２１ｂが移動すると、
その移動距離および移動速度は位置センサ２６および速
度センサ２７にて検出される。これら位置センサ２６お
よび速度センサ２７にて検出された距離および速度は、
前記クランパ６のボンディングツール１０方向の移動距
離および移動速度に変換されてリニアモータ駆動制御回
路へ入力される。

第２図は上記ワイヤボンディング装置のブロック構成図
である。図中３１は例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ
）等からなるボンディング制御回路である。このボンデ
ィング制御回路３１は、ソレノイド駆動回路３２を介し
てクランパ６のソレノイド７を制御する。また、リニア
モータ駆動制御回路３３に駆動信号を送出する。このリ
ニアモータ駆動制御回路３３には、位置センサ２６およ
び速度センサ２７からクランパ６の移動距離および移動
速度が入力される。

また、ボンディング制御回路３１はモータ駆動回路３４
を介して前ボンディングアーム１を上下に移動させるモ
ータ３５を駆動させる。このモータ駆動回路３４には、
ペレット１３の上面の接続点とボンディングツール１０
との間の距離を検出する距離センサ３６からの距離信号
が入力される。

さらに、ボンディング制御回路３１には、ボンディング
ツール１ｏがペレット１３又はリード端子１４に接触し
たことを検出する接触センサ３７からの接触信号が入力
される。さらに、操作パネル３８からの各種操作指令お
よび設定データが入力される。

このようなワイヤボンディング装置において、実際にボ
ンディング動作を開始させる前に、オペレータは、操作
パネル３８のキーボードからボンディングされるペレッ
トの種類に最適なワイヤ５のテイル長りをキー人力する
。入力されたテイル長しはボンディング制御回路３１内
に記憶される。

また、起動前のボンディングツール１０とペレット１３
の接続点との間の距離、ペレット１３の接続点から基板
１２のリード端子１４までの移動距離およびリード端子
１４から元の基準位置へ戻るまでの距離又は軌跡は予め
ボンディング制御回路３１の記憶部に設定（教示）して
おく。

しかして、操作パネル３８から起動指令が入力されると
、モータ駆動回路３４を介してモータ３５を駆動して、
ボンディングツール１０を第５図（ａ）に示す基準位置
へ移動させる。次にリニアモータ駆動制御回路３３へ先
に設定されたテイル長りを送出する。すると、リニアモ
ータ駆動制御回路３３は入力されたテイル長りに対応す
る量だけリニアモータ２１を駆動して、クランパ６を下
方へ移動させる。この移動過程において、クランパ６が
最終位置に移動されるまでの各移動位置における速度は
速度センサにて検出されている。

そして、移動開始直後はクランパ６を高速で移動させ、
最終位置に到達するすこし手前で移動速度を落す。この
ようにクランパ６のテイル長りに相当する微小距離を移
動させる過程において移動速度を可変制御することによ
って、クランパ６を目標位置に正確に停止できるととも
に、停止時に発生する振動を最少銀に抑制できる。

しかして、第５図（ｂ）において、ボンディングツール
１０の貫通孔１１から突出されるワイヤ５のテイル長り
を最初に設定された値に正確に制御できる。そして、そ
の後同図（Ｃ）でワイヤボンディングを行ない、（ｄ）
でクランパ６のクランプを解除し、（ｅ）と進み、（ｆ
）において、ワイヤ５を基板１２のリード端子１４へ結
線る。

その後、クランパ６を閉じて、ワイヤ５をクランプする
。その状態でリニアモータ２１を逆方向に駆動すること
によって、クランパ６を上方へワイヤ切断に要する微小
移動させ、ワイヤ５を切断する。その後、モータ３５に
てボンディングアーム１を移動させて、（ａ）状態へ戻
る。同時に、リニアモータ２１を移動させてクランパ６
を（ａ）の基準位置とする。

このように実施例のワイヤボンディング方法においては
、クランパ６の上下移動をリニアモータ２１を使用して
、移動量を正確に制御することによって、ワイヤ５のテ
ィル長りを最初に設定したテイル長しに正確に制御でき
る。したがって、ペレット１３の種類毎に最適のティル
長りに設定することにより、いかなる種類のペレット１
３に対しても安定した最良のボンディング特性が得られ
る。

また、クランパ６の移動によって結線済のワイヤ切断も
実行できるので、全体のボンディング速度を上昇できる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のワイヤボンディング方法に
よれば、クランパとボンディングツール間の距離を可変
制御している。したがって、ワイヤのボンディングツー
ルからのテール長を自由に制御でき、常に最良のボンデ
ィング特性が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）は本発明の一実施例に係わるワイヤボンデ
ィング方法を適用したワイヤボンディング装置の要部平
面図、同図（ｂ）は第１図Ｉ−Ｕ！！に沿う断面図、第
２図は同装置のブロック構の一般的な動作を示す図であ
る。 １・・・ボンディングアーム、２・・・超音波ツール、
５・・・ワイヤ、６・・・クランパ、７・・・ソレノイ
ド、１０・・・−ボンディングツール、１１・・・貫通
孔、１２・・・基板、１３・・・ペレット、１４・・・
リード端子、２１・・・リニアモータ、２３・・・連結
棒、２６・・・位置センサ、２７・・・速度センサ、３
１・・・ボンディング制ｉ１０回路、３２・・・ソレノ
イド駆動回路、３３・・・リニアモータ駆動制御回路、
３８・・・操作パネル、Ｌ・・・テイル長。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワイヤをクランパでクランプし、このクランパに
   連動して上下方向に移動制御されるボンディングツール
   の貫通孔に前記ワイヤの下端部を貫通させ、前記ボンデ
   ィングツールを下方に位置するペレットの接続点へ接触
   させることによつて、前記ワイヤの下端を前記ペレット
   の接続点に結線するワイヤボンディング方法において、
   前記クランパとボンディングツールとの間の距離を可変
   制御する距離制御手段を設け、この距離制御手段によつ
   て、前記ワイヤの下端における前記貫通孔から下方へ突
   出するテイル長を、前記ペレットの種類毎にその種類に
   対応するテイル長に設定することを特徴とするワイヤボ
   ンディング方法。
2. （２）前記距離制御手段は、クランパを移動させるリニ
   アモータと、速度センサにて検出されるクランパの移動
   速度と位置センサにて検出される移動量とから前記リニ
   アモータの移動を制御するリニアモータ駆動制御回路と
   を備えたことを特徴とすると特許請求の範囲第（１）記
   載のワイヤボンディング方法。