JP2003273150A - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンディング点間をワイヤにて良好に接続で
き、良質の半導体の製造を可能とすること。 【解決手段】 キャピラリ１の移動により電極５２とリ
ード５３間をワイヤ２で接続するにあたり、電極５２に
ワイヤ２を接続後、ループを形成しつつリード５３方向
にキャピラリ１を移動させ、リード５３上のボンディン
グ点の上方を行き過ぎた後に電極５２側にキャピラリ１
を引き戻す動作を行なわせてからリード５３上のボンデ
ィング点にワイヤ２を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第１ボンディング点と
第２ボンディング点間をワイヤで接続するワイヤボンデ
ィング方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ペレットに設けられた電極とリー
ドフレームに形成されたリードとを導電性のワイヤを用
いて電気的に接続するものとして、ワイヤボンディング
技術が知られている。

【０００３】この技術の一例を図４により説明すると、
次の通りである。まずワイヤ５０を保持する不図示のキ
ャピラリを、半導体ペレット５１の電極５２の上方位置
から垂直下降させる。電極上方の所定高さに設定された
サーチレベルにキャピラリが到達した時点でその下降速
度を今までの速度より遅いサーチ速度に切換え、この速
度を維持しながらワイヤ５０を電極５２に接触させる。
そしてキャピラリを介してワイヤ５０に所定のボンディ
ング荷重並びに超音波振動を付与し、ワイヤ５０の一端
を電極にボンディング（接続）する。

【０００４】次に、キャピラリを所定量上昇させた後、
ループを描くようにしてリード５３の上方に移動させ
る。このループ形成時にキャピラリがリード上方の所定
高さに設定されたサーチレベルに到達した時点でその下
降速度をサーチ速度に切換え、この速度を維持しながら
ワイヤ５０をリード５３に接触させる。そして、キャピ
ラリを介してワイヤ５０に所定のボンディング荷重並び
に超音波振動を付与し、ワイヤ５０をリード５３にボン
ディングする。そして最後に、ワイヤ５０のリード５３
との接続部分を切断して１サイクルが終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したワ
イヤボンディングにおいては、ワイヤ５０のリード５３
への接続の際、図４に示すように、通常はワイヤ５０を
ループの頂点５４の位置で折り返すようにキャピラリを
移動させた後、リード５３にボンディングするようにし
ている。

【０００６】しかしながら、特に半導体ペレット５１が
大型化し、電極５２からペレット端部５１ａまでの距離
が長く、かつペレット端部５１ａからリード５３上のボ
ンディング点までの距離が短い場合には、ワイヤ５０が
ペレット端部５１ａに接触してしまう危険性を有してい
て、接触した場合には半導体としての品質が損なわれ
る。

【０００７】また、これを防止するため、ループの頂点
５４からリード５３に至る迄の間に膨らみ癖を付けるこ
とも試みられている。ところがこの場合には、次工程へ
のリードフレーム搬送時の振動等によりループが倒れて
隣接するワイヤ同士が接触してしまったり、あるいはモ
ールドの際の樹脂加重などにより、膨らみがつぶれてし
まうこともあり、依然として有効な解決には至っていな
い。

【０００８】本発明は、ボンディング点間をワイヤにて
良好に接続でき、良質の半導体の製造が可能なワイヤボ
ンディング方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明におけるワイヤボ
ンディング方法は、キャピラリの移動により第１ボンデ
ィング点と第２ボンディング点間をワイヤで接続するワ
イヤボンディング方法において、第１ボンディング点に
ワイヤを接続後、ループを形成しつつ第２ボンディング
点方向にキャピラリを移動させ、第２ボンディング点の
上方を行き過ぎた後に第１ボンディング点側にキャピラ
リを引き戻す動作を行なわせてから第２ボンディング点
にワイヤを接続することを特徴とする。

【００１０】また本発明におけるワイヤボンディング装
置は、キャピラリと、このキャピラリの移動装置と、こ
の移動装置の制御装置とを有するワイヤボンディング装
置において、前記制御装置は、前記キャピラリが第１ボ
ンディング点にワイヤを接続後、ループを形成しつつ第
２ボンディング点方向に移動し、第２ボンディング点の
上方を行き過ぎた後に第１ボンディング点側に引き戻る
動作を行ない、その後、第２ボンディング点にワイヤを
接続するよう前記移動装置を制御することを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を用いて説明する。

【００１２】図１は、本発明が適用されてなるワイヤボ
ンディング装置の正面図、図２は、図１のワイヤボンデ
ィング装置を用いたキャピラリの移動軌跡を示す図、図
３は、図１のワイヤボンディング装置を用いたワイヤの
移動軌跡を示す図である。なお、各図において、図４と
同一部品には同一符号を付し、その説明は省略する。

【００１３】ワイヤボンディング装置１０は、図１に示
すように、ＸＹ方向に移動するテーブル１１と、このテ
ーブル１１に載置されたボンディングヘッド１２を有す
る。ボンディングヘッド１２には支持ブロック１３が設
けられ、この支持ブロック１３に設けられた支軸１４に
より、揺動ブロック１５とボンディングアーム１６とが
揺動自在に支持される。ボンディングアーム１６の一方
の揺動端部には、ワイヤ２の挿通孔を有するキャピラリ
１が装着され、また他端部には、不図示の超音波振動子
が装着される。

【００１４】さらにボンディングアーム１６の後部と揺
動ブロック１５との間には、ばね１７とボイスコイルモ
ータ１８が隣接して配置される。ばね１７は、その各端
部が揺動ブロック１５とボンディングアーム１６にそれ
ぞれ支持され、揺動ブロック１５に対してボンディング
アーム１６を支軸１４を中心に反時計方向に付勢するも
ので、その揺動は揺動ブロック１５に設けたストッパ１
９によって制限される。一方、ボイスコイルモータ１８
は、その本体１８ａが揺動ブロック１５に、その作動軸
１８ｂがボンディングアーム１６にそれぞれ装着され、
ボイスコイルモータ１８は電流の印加により、その電流
値に応じた押付力をボンディングアーム１６の後部に発
生するものである。従ってボイスコイルモータ１８に印
加する電流を調整することにて、揺動ブロック１５とボ
ンディングアーム１６との間に作用するばね１７の付勢
力を調整できるようになっている。

【００１５】なお、図中２０は揺動ブロック１５に設け
られたギャップセンサで、その検出面がボンディングア
ーム１６の他端部に対向するように設けられ、揺動ブロ
ック１５に対するボンディングアーム１６の相対移動量
を検知する。

【００１６】揺動ブロック１５の後方部には、一対の支
持アーム２１が突設される。そして、モータ２２によっ
て回転される円盤２３の偏芯位置に突設された係合ピン
２４が、一対の支持アーム２１間に係合しており、モー
タ２２の出力軸を中心とした係合ピン２４の回転方向並
びに回転速度に応じて、揺動ブロック１５は揺動させら
れる。なお揺動ブロック１５の揺動量は、モータ２２に
接続された不図示のエンコーダにて検出される。また、
このエンコーダ、並びにギャツプセンサ２０の検出値は
制御装置３０に送られるようになっており、制御装置３
０はこれらの信号に基づいて、テーブル１１、ボイスコ
イルモータ１８、モータ２２を後述するように動作制御
する。なお、キャピラリ１に保持されるワイヤ２の経路
には、図示は省略したクランパが設けられ、クランパの
開閉動作により、ワイヤ２を適宜解放、保持する。

【００１７】次に、このワイヤボンディング装置１０に
よるボンディング動作について説明する。

【００１８】まず、テーブル１１の移動により、キャピ
ラリ１は半導体ペレット５１の電極５２の上方の位置Ａ
に位置付けられ、ワイヤ先端と不図示のトーチ電極との
間の放電によりワイヤの先端にボールが形成される（図
２参照）。次にモータ２２が駆動され、ボンディングア
ーム１６はその後端部がストッパ１９に当接した状態で
揺動ブロック１５と一体となって揺動し、キャピラリ１
は下降を開始する。この時、クランパは開状態とされ、
ワイヤが繰り出される。そしてこの下降時、モータ２２
に接続された不図示のエンコーダによってキャピラリ１
がサーチレベルに達したことが検出されると、制御装置
３０は、モータ２２の回転速度を下げ、キャピラリ１の
下降速度をサーチ速度に減速する。そしてキャピラリ１
に保持されたワイヤ２が半導体ペレット５１の電極５２
に接触すると、この接触に伴いギャップセンサ２０の検
出値が変化することから、制御装置３０はこの変化時点
を接触タイミングとしてとらえ、電極５２に接触したワ
イヤ２に対し所定のボンディング荷重と超音波振動を付
与し、ワイヤ２を電極５２にボンディングする。ここ
で、ボンディング荷重は、ばね１７による付勢力とボイ
スコイルモータ１８における印加した電流に応じた押付
力との差分となる。また、超音波振動は、ボンディング
アーム１６の他端部に設けられた不図示の超音波振動子
による。

【００１９】このようにして電極５２へのボンディング
が終了すると、モータ２２の回転によりキャピラリ１は
位置Ｂまで距離ａ上昇し、その後テーブル１１の移動に
よりリード５３とは反対方向へ距離ｂ離れた位置Ｃに水
平移動する。以後、キャピラリ１は位置Ｃから位置Ｄま
で距離ｃ上昇、次にリード５３とは反対方向に距離ｄ水
平移動して位置Ｅへ、そして距離ｅ上昇して位置Ｆに達
する。位置Ｆにキャピラリ１が到達すると、不図示のキ
ャピラリは閉じてワイヤ２を保持し、この状態でテーブ
ル１１の水平移動、並びにモータ２２の回転によるキャ
ピラリ１の下動とが並行して行なわれ、キャピラリ１
は、ループを形成しつつリード５３上のボンディング点
に向けて移動する。

【００２０】さて、ここでループを形成しつつ移動する
キャピラリ１は、リード５３上のボンディング点上方を
通り過ぎ、Ｇ位置、すなわちリード５３の上方に設定さ
れたサーチ開始レベルと同レベルでしかもリード５３上
のボンディング点より半導体ペレット５１から見て遠方
に距離ｆ離れた位置まで移動する。

【００２１】ここで本実施の形態においては、キャピラ
リ１が位置Ｇに達したタイミングで、ボイスコイルモー
タ１８に印加する電流を増大させ、ばね１７の付勢力に
近い押付力をボンディングアーム１６の後部に付与する
ようにしてある。

【００２２】キャピラリ１がＧ位置に達した後、下降速
度がサーチ速度に減速されるとともに、テーブル１１と
モータ２２の駆動により、キャピラリ１はリード５３上
のボンディング点に向かって斜め方向に下降移動する。
なおこの下降移動時の移動軌跡は、水平面に緩やかに交
わる勾配であることが好ましい。そしてこの下降移動
時、ギャップセンサ２０が揺動ブロック１５とボンディ
ングアーム１６との相対移動を検出することにより、ワ
イヤ２がリード５３上のボンディング点に接触したこと
が検出される。このとき先に述べたように、ボイスコイ
ルモータ１８によりばね１７の付勢力に近い押付力がボ
ンディングアーム１６の後部に付与されているので、ワ
イヤ２がリード５３上のボンディング点に接触した時点
でワイヤ２には、リード５３へのボンディング時に加え
る正規のボンディング荷重よりは弱い押圧力が付与され
ることになる。

【００２３】次にこの状態からテーブル１１はさらに僅
かの距離だけ電極５２から離れる方向に移動して停止す
る。そして停止時、ボイスコイルモータ１８に印加する
電流を制御してボンディングアーム１６に対する押付力
を解除または弱める。これによりキャピラリ１を介して
ワイヤ２にはばね１７による正規のボンディング荷重が
付与されることになる。そして不図示の超音波振動子か
ら超音波が印加され、リード５３上のボンディング点に
ワイヤ２はボンディングされる。

【００２４】リード５３へのボンディングが終了する
と、不図示のクランパは開き、そしてキャピラリ１は、
キャピラリ１の先端に次のボール形成に必要な長さ分の
ワイヤ２が繰り出されるまで上昇する。ここでクランパ
は閉じ、閉じ状態のクランパがキャピラリ１とともに上
昇する。これにより、リード５３との接続部分にてワイ
ヤ２は切断され、１サイクルが終了する。

【００２５】図３は、上記キャピラリ１の移動軌跡にて
形成されるワイヤ２の成形状態並びに移動軌跡を示すも
ので、図２、図３において距離を示す符号の同一のもの
は対応する部分を示す。

【００２６】図３に示されるように、上述したキャピラ
リ１の移動により、電極５２とリード５３の各ボンディ
ング間に形成されたワイヤループの全体形状は台形とさ
れ、電極５２から距離ｈ立ち上がり、台形の上底は距離
ｊ、そして距離ｅの斜辺をもってリード５３上のボンデ
ィング点にボンディングされた形状となる。

【００２７】以上説明した実施の形態において、キャピ
ラリ１の動きは、ワイヤ２が電極５２上にボンディング
された後、ループを形成しつつ、リード５３上のボンデ
ィング点上方を通り過ぎ、Ｇ位置、すなわちリード５３
の上方に設定されたサーチ開始レベルと同レベルでしか
もリード５３上のボンディング点より半導体ペレット５
１から見て遠方に距離ｆ離れた位置まで移動し、その
後、半導体ペレット５１方向、つまり電極５２側に引き
戻る動作を行なってリード５３上のボンディング点にワ
イヤ２をボンディングするようにした。このため、ワイ
ヤ２がリード５３上のボンディング点にボンディングさ
れる直前の段階において、電極５２とリード５３間に形
成されるループには、このループ全体を上方に持ち上げ
るような力が付与されることになる。従って、たとえ半
導体ペレット５１が大型化し、電極５２からペレット端
部５１ａまでの距離が長く、かつペレット端部５１ａか
らリード５３上のボンディング点までの距離が短い場合
においても、従来生じていたワイヤ２がペレット端部５
１ａに接触してしまう、といったことが防止でき、半導
体としての品質向上を図ることが可能となる。

【００２８】また、リード５３上のボンディング点にワ
イヤ２をボンディングする直前にて、キャピラリ１に引
き戻し動作をさせることで、形成されたループにはワイ
ヤ２に対して角度の癖を強くつけることができ、この理
由からも、上記と同様な効果を得ることができる。

【００２９】なお、上記した実施の形態においては、電
極５２とリード５３間をボンディングする例を用いて説
明したが、本発明の適用としては、リード同士、電極同
士の間をワイヤボンディングする場合であっても適用で
きる。

【００３０】また、ループ形状が台形となるようにキャ
ピラリを移動制御する場合を説明したが、図４に示した
通常三角ループと呼ばれているタイプのループを形成す
るものであってもよく、ループ形状に特定されるもので
はない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボンディング点間をワイヤにて良好に接続でき、良質の
半導体の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されてなるワイヤボンディング装
置の正面図である。

【図２】図１のワイヤボンディング装置を用いたキャピ
ラリの移動軌跡を示す図である。

【図３】図１のワイヤボンディング装置を用いたワイヤ
の移動軌跡を示す図である。

【図４】従来技術による形成されたワイヤの接続状態を
示す図である。

【符号の説明】

１ キャピラリ ２ ワイヤ １１ テーブル １２ ボンディングヘッド １３ 支持ブロック １４ 支軸 １５ 揺動ブロック １６ ボンディングアーム １７ ばね １８ ボイスコイルモータ ２０ ギャップセンサ ２１ 支持アーム ２２ モータ ２３ 円盤 ３０ 制御装置 ５０ ワイヤ ５１ 半導体ペレット ５１ａ ペレット端部 ５２ 電極 ５３ リード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャピラリの移動により第１ボンディン
   グ点と第２ボンディング点間をワイヤで接続するワイヤ
   ボンディング方法において、 第１ボンディング点にワイヤを接続後、ループを形成し
   つつ第２ボンディング点方向にキャピラリを移動させ、
   第２ボンディング点の上方を行き過ぎた後に第１ボンデ
   ィング点側にキャピラリを引き戻す動作を行なわせてか
   ら第２ボンディング点にワイヤを接続することを特徴と
   するワイヤボンディング方法。
2. 【請求項２】 キャピラリと、このキャピラリの移動装
   置と、この移動装置の制御装置とを有するワイヤボンデ
   ィング装置において、 前記制御装置は、前記キャピラリが第１ボンディング点
   にワイヤを接続後、ループを形成しつつ第２ボンディン
   グ点方向に移動し、第２ボンディング点の上方を行き過
   ぎた後に第１ボンディング点側に引き戻る動作を行な
   い、その後、第２ボンディング点にワイヤを接続するよ
   う前記移動装置を制御することを特徴とするワイヤボン
   ディング装置。