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WO2007123026A1 - ワーククランプ及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワーククランプ及びワイヤボンディング装置 Download PDF

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WO2007123026A1
WO2007123026A1 PCT/JP2007/057901 JP2007057901W WO2007123026A1 WO 2007123026 A1 WO2007123026 A1 WO 2007123026A1 JP 2007057901 W JP2007057901 W JP 2007057901W WO 2007123026 A1 WO2007123026 A1 WO 2007123026A1
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WO
WIPO (PCT)
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cavity
bonding
gas
area
work clamp
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2007/057901
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English (en)
French (fr)
Inventor
Riki Jindo
Hideki Yoshino
Mami Kushima
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Kaijo Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by Kaijo Corp filed Critical Kaijo Corp
Priority to CN2007800140429A priority patent/CN101427359B/zh
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/45099—Material
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    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45147—Copper (Cu) as principal constituent
    • H10W72/07125—
    • H10W72/07141—
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    • H10W72/07178—
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    • H10W72/5525—
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S228/00—Metal fusion bonding
    • Y10S228/904—Wire bonding

Definitions

  • the present invention relates to a work clamp and a wire bonding apparatus using the work clamp, and in particular,
  • the present invention also relates to a work clamp and a wire bonding apparatus that can sufficiently suppress acidification in a bonding area even if the amount of use of an acid prevention gas is reduced.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a work clamp of a conventional wire bonding apparatus.
  • This work clamp has a mechanism for preventing copper oxidation when the bonding object is a bare copper-one lead frame or when the bonding wire is copper.
  • This mechanism introduces an inert gas such as nitrogen gas into the opening 17 leading to the bonding area.
  • a semiconductor device force in the form of a lead frame 12 holding a die 18 is placed on a platform or upper plate 29 of a wire bonding apparatus.
  • the upper plate 29 has a heating mechanism for raising the temperature of the lead frame 12.
  • the wind clamp 16 is for fixing the lead frame 12 on the upper plate 29.
  • the opening 17 of the wind clamp 16 is disposed on the lead frame 12 to provide access to the bonding area by wire bonding operations. That is, the bonding area including the die 18 and a part of the lead frame 12 is exposed through the opening 17.
  • the wind clamp 16 has a cavity 22 coupled to the opening 17.
  • Cover 20 force S Located on the top surface of the windshield 16 and covers the cavity 22 to limit the exposure of the cavity to oxygen-containing atmosphere.
  • the wind clamp 16 has a conduit 24 inside thereof for redirecting the nitrogen gas toward the cavity 22.
  • Conduit 24 is positioned so that nitrogen gas passes through cavity 22 and is sent to opening 17.
  • Nitrogen gas is introduced from the gas inlet 26 of the wind clamp 16.
  • the gas inlet 26, the cavity 22 and the opening 17 are in communication with each other.
  • the pressure of the nitrogen gas introduced from the cavity 22 into the opening 17 is higher than the pressure of the nitrogen gas introduced from the conduit 24 into the cavity 22.
  • the cavity 22 has a larger cross-sectional area than the conduit 24.
  • the space 28 serves to receive nitrogen gas from the gas inlet 26 and to pass the nitrogen gas to the cavity 22 through the conduit 24.
  • the space 28 distributes nitrogen gas to the lead frame 12 in order to protect the lead frame 12 from oxidizing power.
  • the space 28 At the end of the space 28 far from the bonding area 17, it directly communicates with the atmospheric space 28 (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 1132005, 0161488 (Fig. 4)
  • Nitrogen gas force introduced from the gas inlet 26 is once discharged into the hollow space 28, enters the cavity 22 through the conduit 24 from this hollow space 28, and flows into the opening 17 which is the bonding area by reducing the flow velocity at this cavity 22. It is. In this way, nitrogen gas is introduced from the gas inlet 26 to prevent outside air from entering the bonding area. As a result, the hollow space 28 tries to prevent oxidation of the lead frame 12 and the opening 17 tries to prevent acidification in the bonding area.
  • the nitrogen gas introduced from the gas inlet 26 is once discharged into the hollow space 28, and is then introduced from the hollow space 28 into the cavity 22 through the conduit 24. Therefore, a sufficient amount of nitrogen gas cannot be introduced into the cavity 22 to prevent the oxidation of the bonding area. That is, since the end of the hollow space 28 is connected to the atmosphere, most of the nitrogen gas that has flowed into the hollow space 28 is released to the atmosphere from the end, and the nitrogen introduced into the cavity 22 through the conduit 24 The amount of gas is insufficient. As a result, the acidity in the bonding area cannot be sufficiently suppressed.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to sufficiently suppress the oxidation of the bonding area even if the amount of the antioxidant gas used is reduced. It is to provide a work clamp and a wire bonding apparatus.
  • a work clamp according to the present invention is a work clamp used in a wire bonding apparatus
  • An internal hollow part that creates an atmosphere of acid-preventing gas when bonding to the bonding area of the workpiece
  • a lower opening provided under the inner hollow portion for entering the bonding area into the inner hollow portion
  • a gas inlet provided in the cavity and into which the acid prevention gas is introduced into the cavity;
  • the anti-oxidation gas is supplied to the bonding area by flowing the anti-oxidation gas to the upper opening through the cavity and the internal cavity of the work clamp.
  • the atmosphere As a result, even if the amount of the antioxidant gas used is reduced, the oxidation of the bonding area can be sufficiently suppressed.
  • the oxidation prevention gas is introduced into the cavity from the gas introduction port, and the cavity The cavity is flowed into the internal hollow portion and blown to the portion other than the bonding area through the hole, Preferably, it is discharged from the void through the upper opening to the outside.
  • the hole is arranged around the inner hollow portion.
  • the gas introduction port is located on the side farthest from the upper opening force.
  • a wire bonding apparatus is an apparatus that performs wire bonding on a bonding area of a workpiece
  • the work clamp is
  • a gas introduction PI that is provided in the cavity and in which an acid-preventing gas is introduced into the cavity;
  • the wire bonding apparatus further includes a space provided between the hole and a portion other than the bonding area, and the antioxidant gas is supplied to the gas introduction robot.
  • the cavity is allowed to flow through the hole to the space, and bonding is performed while discharging from the inner hollow portion to the outside through the upper opening. Is possible. The invention's effect
  • the bonder is used. It is possible to provide a work clamp and a wire bonding apparatus that can sufficiently suppress acidification in the inching area.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the work clamp shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which bonding is performed by holding the workpiece on the stage by the workpiece clamp shown in FIG.
  • FIG. 4 (A) is a cross-sectional view of the work clamp shown in FIG. 2 cut along a plane along the gas path, and (B) is a cross-sectional view showing Modification 1 of the work clamp according to the embodiment. (C) is a cross-sectional view showing a second modification of the work clamp according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a work clamp of a conventional wire bonding apparatus.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top view of the work clamp shown in FIG. Fig. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the workpiece is held on the stage by the workpiece clamp shown in Fig. 2 and bonding is performed, and a portion corresponding to the cross section of the workpiece clamp along the arrow 3-3 shown in Fig. 2 Show me! / Fig. 4 (A) is a cross-sectional view of the work clamp shown in Fig. 2 cut along a plane along the gas path.
  • the wire bonding apparatus 1 has a bonding head 2, a work clamp 9, and a rail 4.
  • a bonding stage is arranged under the work clamp 9.
  • the lead frame 6 on which the bonding chip 5 shown in FIG. 3 is placed is the workpiece to be bonded.
  • a series of these workpieces moves on the rail 4, and the bonding area of the workpiece (that is, the bonding tip and the lead portion around it) is positioned below the bonding head 2, and the bonding head 2 bonding tool (cavity) 8
  • wire bonding is performed on the bonding area.
  • the work is moved on the rail 4, the bonding area of the next work is positioned below the bonding head 2, and wire bonding is repeated.
  • a heater 7 is provided under the bonding stage 27.
  • the heater 7 is for heating the work to about 30 to 500 ° C. when the work is placed on the bonding stage 27 and bonding is performed. Since bonding is performed by heating the workpiece in this way, copper oxide is a problem when the workpiece or bonding wire is copper. Therefore, the work clamp 9 shown in FIG. 2 that holds the work on the bonding stage 27 is provided with a mechanism for suppressing acidification.
  • a lead frame 6 as a workpiece to be bonded is held by a workpiece clamp 9 on a heater 7 of a bonding stage. That is, the lead frame 6 is placed on the bonding stage 27, and the lead frame 6 is pressed and held by the bonding stage 27 by the work clamp 9.
  • the workpiece clamp 9 provides an atmosphere of an antioxidant gas to the bonding chip 5 which is a bonding area of the workpiece and the surrounding lead frame 6 when bonding is performed. It has an internal hollow part 10.
  • a lower opening 11 a for inserting the bonding chip 5 into the inner hollow portion 10 is provided below the inner hollow portion 10.
  • the lower opening 11a is formed by the tip of a holding portion 9a that holds the lead frame 6.
  • the tip of the pressing portion 9a is pressed while surrounding the bonding area of the lead frame 6.
  • the inner hollow part 10 side and the outer side of the holding part 9a each have an inclined surface, and when the lead frame 6 is pressed by the holding part 9a, a space 25 is formed between the lead frame 6 and the work clamp 9. It is formed.
  • a bonding chip 5 that is a bonding area and an upper opening 11 that exposes the lead frame 6 around the bonding chip 5 are provided.
  • the upper opening 11 is for moving the cab 8 on the bonding chip 5 and the lead frame 6 during bonding.
  • the upper opening 11 is provided in the lid 23.
  • the work clamp 9 has a cavity 13, and the cavity 13 has an internal hollow portion. 10 has an area larger than the opening area of the upper opening 11. That is, the cavity 13 and the internal hollow part 10 are spatially connected, and the area of the planar shape of the cavity has an area larger than the opening area of the upper opening. Further, the cavity 13 is located below the lid portion 23.
  • the cavity 13 is provided with gas inlets 14a to 14d (see FIGS. 2, 3, and 4A), and the gas inlets 14a to 14d are provided in the cavity 13 to prevent oxidation.
  • This is for introducing inert gas and reducing gas (for example, N gas, N mixed gas, Ar gas).
  • gas guide for example, N gas, N mixed gas, Ar gas.
  • Each of the inlets 14a to 14d is connected to gas inlets 19a and 19b by tubular gas passages 15a to 15d. That is, gas inlets 19a and 19b are provided at one end of each of the gas paths 15a and 15b, and gas inlets 14a and 14b are provided at the other ends of the gas paths 15a and 15b. Further, as shown in FIG. 4 (A), the gas inlets 14a to 14d are arranged on the most distant side (position as far as possible) from the upper opening. In the present embodiment, the upper opening portion 11 is the center of the work clamp 9, so that the gas introduction port is disposed so as to be biased to one side of the cavity.
  • the work clamp 9 has a plurality of holes (or conduits) 21.
  • the plurality of holes 21 are connected to the lower side of the cavity 13, and the oxygen-preventing gas introduced from the gas inlets 14 a to 14 d is supplied to portions other than the bonding area of the workpiece (that is, the lead frame around the bonding area). It is for spraying to 6).
  • the holes 21 are arranged around the inner space 10 as shown in FIG.
  • an antioxidant gas is introduced into the internal hollow portion 10 to prevent oxidation of the bonding wire, the bonding tip 5 and the lead frame 6.
  • an antioxidant gas is introduced into the gas passages 15a to 15d from the gas inlets 19a to 19d, the antioxidant gas is introduced into the cavity 13 through the gas inlets 14a to 14d, and the oxidation prevention gas is introduced into the cavity.
  • the bonding area force of space 25 is far End force on the side Releases acid-oxidizing gas to the outside.
  • the flow rate of the gas released from the upper opening 11 on the bonding area can be reduced.
  • the convection velocity of the acid prevention gas at the upper opening 11 can be reduced.
  • air entrainment from the upper opening 11 is reduced, so that the oxidation of the bonding area can be suppressed and the upper opening 11 can be enlarged.
  • the upper opening 11 exposes the bonding area, it is necessary to provide an opening that matches the size of the bonding area. For this reason, the size of the upper opening 11 cannot be made smaller than the bonding area.
  • the reason for providing a plurality of gas inlets is that, if one gas inlet is used, the antioxidant flowing from the gas inlets is secured in order to ensure a sufficient flow rate of the oxidation prevention gas supplied to the cavity. It is necessary to increase the flow rate of the gas, and if the flow rate is high, the air is drawn in from the upper opening. This is because it becomes easy to see and the acidity in the bonding area cannot be sufficiently suppressed.
  • a tape-shaped work can be used as a work other than the force using the lead frame 6 on which the bonding chip 5 is placed as a work to be bonded.
  • FIG. 4 (B) shows a first modification of the work clamp according to the present embodiment, and is a cross-sectional view of the same part as FIG. 4 (A).
  • FIG. 4 (B) the same parts as those in FIG.
  • the upper opening 11 is disposed at the center of the work clamp 9. Accordingly, the gas inlets 14 a to 14 d are arranged at the four corners of the cavity 13, which is a position far from the upper opening 11. As a result, the oxidation prevention gas can be distributed substantially evenly throughout the cavity.
  • FIG. 4C shows a second modification of the work clamp according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the same part as (A).
  • FIG. 4C the same parts as those in FIG.
  • the opening area of the upper opening 11 is formed larger than that in the above embodiment.
  • the upper opening 11 is placed at the center of the work clamp 9. It is.
  • the area of the cavity 13 is made larger than that in the above embodiment, thereby reducing the flow rate of the oxidation prevention gas in the bonding area, and the cavity gas inlets 14a to 14d are formed of the upper opening 11. They are placed at the four corners of the cavity 13, which is far away.

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Abstract

　酸化防止ガスの使用量を少なくしてもボンディングエリアの酸化を十分に抑制することができるワーククランプ及びワイヤボンディング装置を提供する。本発明に係るワーククランプは、酸化防止ガスの雰囲気にする内部中空部１０と、前記内部中空部の下に設けられ、前記内部中空部に前記ボンディングエリアを入れるための下部開口部１１ａと、前記内部中空部の上に設けられ、前記ボンディングエリアを露出させる上部開口部１１と、前記内部中空部を覆い、且つ前記上部開口部の開口面積より広い面積を有するキャビティ１３と、前記キャビティに設けられ、前記キャビティに前記酸化防止ガスが導入されるガス導入口１４ａ，１４ｂと、前記キャビティの下方に繋げられ、前記ガス導入口から導入された前記酸化防止ガスを前記ワークのボンディングエリア以外の部分に吹き付ける孔２１と、を具備することを特徴とする。

Description

明 細 書 技術分野
[0001] 本発明は、ワーククランプ及びそれを用いたワイヤボンディング装置に係わり、特に
、酸ィ匕防止ガスの使用量を少なくしてもボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制する ことができるワーククランプ及びワイヤボンディング装置に関する。
背景技術
[0002] 図 5は、従来のワイヤボンディング装置のワーククランプを示す断面図である。この ワーククランプは、ボンディング対象物がベアカッパ一リードフレームである場合もしく はボンディングワイヤが銅である場合に銅の酸ィ匕を防ぐ機構を有するものである。こ の機構は、ボンディングエリアに通じる開口 17に窒素ガス等の不活性ガスを導入す るものである。
[0003] ダイ 18を保持するリードフレーム 12の形態の半導体デバイス力 ワイヤボンディン グ装置のプラットフォーム又は上部プレート 29に配置される。上部プレート 29は、リー ドフレーム 12の温度を上げるための加熱機構を有する。ウィンドクランプ 16は、上部 プレート 29上にリードフレーム 12を固定するためのものである。ウィンドクランプ 16の 開口 17は、ワイヤボンディング作業によるボンディングエリアへのアクセスを与えるよ うにリードフレーム 12上に配置される。つまり、ダイ 18とリードフレーム 12の一部とを 含むボンディングエリアは開口 17によって露出される。
[0004] ウィンドクランプ 16は、開口 17に結合されるキヤビティ 22を有している。カバー 20 力 Sウィンドクランプ 16の上面に配置され、キヤビティ 22をカバーし、酸素を含む大気 にキヤビティが晒されることを制限する。また、ウィンドクランプ 16は、その内側に、窒 素ガスをキヤビティ 22へ向けて方向転換する導管 24を有する。導管 24は、窒素ガス がキヤビティ 22を通過した後で開口 17に送られるように配置される。窒素ガスは、ゥ インドクランプ 16のガス入り口 26から導入される。ガス入り口 26、キヤビティ 22、及び 開口 17は、互いに流通連通する。この構造では、導管 24からキヤビティ 22に導入さ れる窒素ガスの圧力に比べて、キヤビティ 22から開口 17に導入される窒素ガスの圧 力を低減させるために、キヤビティ 22は導管 24よりも大きな断面積を有する。
[0005] ウィンドクランプ 16及び上部プレート 29又はプラットフォーム間のウィンドクランプ 1 6の底面には中空スペース 28もある。スペース 28は、ガス入り口 26から窒素ガスを受 け取り、導管 24を介してキヤビティ 22へ向けて窒素ガスを通す役目を果たす。さらに 、スペース 28は、リードフレーム 12を酸化力も保護するためにリードフレーム 12に窒 素ガスを分配するものである。ボンディングエリア 17から遠いスペース 28の端部では 、大気力スペース 28に直接通じている（例えば特許文献 1参照)。
[0006] 特許文献1 :1132005,0161488 (図4)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 上述したように従来のワーククランプにおける窒素ガスの流れは次のとおりである。
ガス入り口 26から導入された窒素ガス力 一度中空スペース 28に放出され、この中 空スペース 28より導管 24を通ってキヤビティ 22へ入り、このキヤビティ 22で流速を落 としてボンディングエリアである開口 17に流される。このようにガス入り口 26から窒素 ガスを流入させて外気がボンディングエリアに混入するのを防ごうとしている。これに より、中空スペース 28ではリードフレーム 12の酸化を防ごうとし、開口 17ではボンデ イングエリアの酸ィ匕を防ごうとしている。
[0008] し力しながら、上記従来のワーククランプでは、ガス入り口 26から導入された窒素ガ スを一度中空スペース 28に放出し、この中空スペース 28から導管 24を通してキヤビ ティ 22に導入しているため、ボンディングエリアの酸ィ匕を防ぐのに十分な量の窒素ガ スをキヤビティ 22に導入することができない。つまり、中空スペース 28の端部は大気 に繋がっているため、中空スペース 28に流された窒素ガスの多くは端部から大気に 放出されてしまい、導管 24を通ってキヤビティ 22に導入される窒素ガスの量が不十 分となる。その結果、ボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができない。
[0009] また、中空スペース 28において一度リードフレーム 12に吹きかけた窒素ガスを導管 24、キヤビティ 22及び開口 17に流してボンディングエリアの酸ィ匕防止に用いるため、 窒素ガスの使用量が多くなり、ボンディングコストが増大することになる。また、上記従 来のワーククランプでは、窒素ガスの使用量を多くしてもボンディングエリアの酸ィ匕を 十分に抑制することができな 、。
[0010] 本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、酸化防止 ガスの使用量を少なくしてもボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができる ワーククランプ及びワイヤボンディング装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 上記課題を解決するため、本発明に係るワーククランプは、ワイヤボンディング装置 にお ヽて用いられるワーククランプであって、
ワークのボンディングエリアに対してボンディングを行う際に酸ィ匕防止ガスの雰囲気 にする内部中空部と、
前記内部中空部の下に設けられ、前記内部中空部に前記ボンディングエリアを入 れるための下部開口部と、
前記内部中空部の上に設けられ、前記ボンディングエリアを露出させる上部開口部 と、
前記内部中空部を覆い、且つ前記上部開口部の開口面積より広い面積を有する キヤビティと、
前記キヤビティに設けられ、前記キヤビティに前記酸ィ匕防止ガスが導入されるガス 導入口と、
前記キヤビティの下方に繋げられ、前記ガス導入口カゝら導入された前記酸ィ匕防止 ガスを前記ワークのボンディングエリア以外の部分に吹き付ける孔と、
を具備することを特徴とする。
[0012] 上記ワーククランプによれば、ワイヤボンディングを行う際に、ワーククランプのガス 導入ロカゝらキヤビティ、内部中空部を通して上部開口部に酸化防止ガスを流してボ ンデイングエリアを酸化防止ガスの雰囲気とする。これにより、酸化防止ガスの使用量 を少なくしてもボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができる。
[0013] また、本発明に係るワーククランプにおいて、前記ワークのボンディングエリアに対 してボンディングを行う際に、前記酸ィ匕防止ガスは、前記ガス導入口から前記キヤビ ティに導入され、前記キヤビティカ 前記内部中空部に流されると共に前記キヤビティ 力 前記孔を通して前記ボンディングエリア以外の部分に吹き付けられ、前記内部中 空部から前記上部開口部を通して外部に放出されることが好まし 、。
[0014] また、本発明に係るワーククランプにおいて、前記孔は、前記内部中空部の周囲に 配置されることが好ましい。
[0015] また、本発明に係るワーククランプにお 、て、前記ガス導入口は、前記上部開口部 力も最も遠 、側に位置することが好ま 、。
[0016] 本発明に係るワイヤボンディング装置は、ワークのボンディングエリアに対してワイ ャボンディングを行う装置であって、
前記ワークを載置するステージと、
前記ワークを前記ステージ上に固定するワーククランプと、
前記ワークに対してボンディングを行うボンディングツールと、
を具備し、
前記ワーククランプは、
前記ワークのボンディングエリアが配置される内部中空部と、
前記内部中空部の上に設けられ、前記ボンディングエリアを露出させる上部開口部 と、
前記内部中空部を覆い、且つ前記上部開口部の開口面積より広い面積を有する キヤビティと、
前記キヤビティに設けられ、前記キヤビティに酸ィ匕防止ガスが導入されるガス導入 PIと、
前記キヤビティに繋げられ、前記ステージ上に載置された前記ワークにおけるボン デイングエリア以外の部分の上方に位置する孔とを有することを特徴とする。
[0017] また、本発明に係るワイヤボンディング装置にぉ 、て、前記孔と前記ボンディングェ リア以外の部分との間に設けられたスペースを具備し、前記酸化防止ガスを、前記ガ ス導入ロカゝら前記キヤビティに導入し、前記キヤビティから前記内部中空部に流すと 共に前記キヤビティから前記孔を通して前記スペースに流し、前記内部中空部から 前記上部開口部を通して外部に放出しながらボンディングを行うことも可能である。 発明の効果
[0018] 以上説明したように本発明によれば、酸ィ匕防止ガスの使用量を少なくしてもボンデ イングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができるワーククランプ及びワイヤボンディ ング装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の実施の形態によるワイヤボンディング装置を示す斜視図である。
[図 2]図 1に示すワーククランプの上面図である。
[図 3]図 2に示すワーククランプによってワークをステージ上に保持してボンディングを 行う状態を示す断面図である。
[図 4] (A)は、図 2に示すワーククランプをガス経路に沿った面で切断した断面図であ り、（B)は、実施の形態によるワーククランプの変形例 1を示す断面図であり、（C)は、 実施の形態によるワーククランプの変形例 2を示す断面図である。
[図 5]従来のワイヤボンディング装置のワーククランプを示す断面図である。
符号の説明
1·· 'ワイヤボンディング装置
2·· -ホンティングヘッド、
4·· .レール
5·· 'ボンディングチップ
6·· 'リードフレーム
7··セーター
8·· 'ボンディングツール（キヤビラリ)
9·· -ワーククランプ
10·· -内部中空部
11·· -上部開口部
lla- ··下部開口部
12·· 'リードフレーム
13·· 'キヤビティ
14a' 〜14d…ガス導入口
15a' 〜15d…ガス経路
16·· 'ウィンドクランプ 18…ダイ
19a〜19d…ガス入り口
20· ' ·カノく
21· '·孔
22· '·キヤビティ
23· 蓋部
24· ··導管
25· "スペース
26· . ·ガス入り口
27· ' ·小ノアイノ:グステ -ージ
28· ..中空スぺー -ス
29· '·上部プレー '卜
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図 1は、本発明の実施の形態によるワイヤボンディング装置を示す斜視図である。 図 2は、図 1に示すワーククランプの上面図である。図 3は、図 2に示すワーククランプ によってワークをステージ上に保持してボンディングを行う状態を示す断面図であつ て、図 2に示す矢印 3— 3に沿つたワーククランプの断面に相当する部分を示して!/、る 。図 4 (A)は、図 2に示すワーククランプをガス経路に沿った面で切断した断面図であ る。
[0022] 図 1に示すように、ワイヤボンディング装置 1は、ボンディングヘッド 2、ワーククラン プ 9、レール 4を有している。ワーククランプ 9の下にはボンディングステージが配置さ れている。図 3に示すボンディングチップ 5が載置されたリードフレーム 6がボンディン グ対象のワークである。このワークが複数連なったものがレール 4上を移動し、ワーク のボンディングエリア（即ちボンディングチップ及びその周辺のリード部分）をボンディ ングヘッド 2の下方に位置させ、ボンディングヘッド 2のボンディングツール（キヤビラリ ) 8によって前記ボンディングエリアにワイヤボンディングを行う。一つのボンディング エリアにボンディングを行った後、レール 4上でワークを移動させ、その隣のワークの ボンディングエリアをボンディングヘッド 2の下方に位置させ、ワイヤボンディングを行 うという作業が繰り返される。
[0023] 図 3に示すように、ボンディングステージ 27の下にはヒーター 7が設けられている。こ のヒーター 7は、ボンディングステージ 27上にワークを載置してボンディングを行う時 にワークを 30〜500°C程度に加熱するためのものである。このようにワークを加熱し てボンディングを行うため、ワークやボンディングワイヤが銅である場合に銅の酸ィ匕が 問題となる。そこで、ワークをボンディングステージ 27上に保持する図 2に示すワーク クランプ 9には酸ィ匕を抑制する機構が設けられている。
[0024] 図 3に示すように、ワイヤボンディングを行う際は、ボンディングステージのヒーター 7 上にボンディング対象のワークであるリードフレーム 6がワーククランプ 9によって保持 される。つまり、ボンディングステージ 27上にリードフレーム 6が載置され、このリード フレーム 6はワーククランプ 9によってボンディングステージ 27に押さえられて保持さ れる。
[0025] 図 2及び図 3に示すように、ワーククランプ 9は、ボンディングを行う際にワークのボン デイングエリアであるボンディングチップ 5とその周囲のリードフレーム 6に対して酸化 防止ガスの雰囲気にする内部中空部 10を有している。この内部中空部 10の下には 、内部中空部 10にボンディングチップ 5を入れるための下部開口部 11aが設けられ ている。この下部開口部 11aは、リードフレーム 6を押さえる押さえ部 9aの先端によつ て形成されている。この押さえ部 9aの先端はリードフレーム 6のボンディングエリアを 囲みながら押さえるものである。押さえ部 9aにおける内部中空部 10側及び外側それ ぞれは傾斜面を有しており、押さえ部 9aによってリードフレーム 6を押さえた際にはリ ードフレーム 6とワーククランプ 9との間にスペース 25が形成される。
[0026] 内部中空部 10の上には、ボンディングエリアであるボンディングチップ 5及びその 周囲にリードフレーム 6を露出させる上部開口部 11が設けられている。この上部開口 部 11は、ボンディングを行う際に、ボンディングチップ 5及びリードフレーム 6の上でキ ャビラリ 8を動かすためのものである。上部開口部 11は蓋部 23に設けられている。
[0027] また、ワーククランプ 9はキヤビティ 13を有しており、このキヤビティ 13は内部中空部 10の周囲を覆い、且つ上部開口部 11の開口面積より広い面積を有している。つまり 、キヤビティ 13と内部中空部 10は空間的に繋がっており、キヤビティの平面形状の面 積は上部開口部の開口面積より広い面積を有している。また、キヤビティ 13は蓋部 2 3の下に位置している。
[0028] キヤビティ 13にはガス導入口 14a〜14d (図 2、図 3、図 4 (A)参照）が設けられてお り、ガス導入口 14a〜 14dはキヤビティ 13内に酸ィ匕防止ガスである不活性ガスや還 元ガス（例えば Nガスや N混合ガス、 Arガス）を導入するためのものである。ガス導
2 2
入口 14a〜14dそれぞれは管状のガス経路 15a〜15dによってガス入り口 19a, 19b に繋げられている。即ち、ガス経路 15a, 15bそれぞれの一端にはガス入り口 19a, 1 9bが設けられ、ガス経路 15a, 15bそれぞれの他端にはガス導入口 14a, 14b力設 けられている。また、ガス導入口 14a〜14dは、図 4 (A)に示すように上部開口部から ほぼ最も遠い側（なるべく遠い位置）に配置されている。本実施の形態では、上部開 口部 11がワーククランプ 9のセンターにな!/、ため、ガス導入口がキヤビティの一方側 に偏って配置されている。
[0029] また、ワーククランプ 9は複数の孔 (又は導管） 21を有している。複数の孔 21は、キ ャビティ 13の下方に繋げられており、ガス導入口 14a〜14dから導入された前記酸 ィ匕防止ガスをワークのボンディングエリア以外の部分（即ちボンディングエリアの周囲 のリードフレーム 6)に吹き付けるためのものである。孔 21は、図 2に示すように内部中 空部 10の周囲に配置される。
[0030] 次に、ワーククランプ 9の酸ィ匕を抑制する機構について説明する。
ワークをヒーター 7によって加熱してボンディングを行う際、ボンディングワイヤ、ボン デイングチップ 5及びリードフレーム 6の酸化を防止するために、内部中空部 10に酸 化防止ガスを導入して酸化防止ガスの雰囲気とする。詳細には、まずガス入り口 19a 〜19dから酸化防止ガスをガス経路 15a〜15dに導入し、その酸化防止ガスをガス 導入口 14a〜14dからキヤビティ 13に導入し、その酸ィ匕防止ガスをキヤビティ 13から 内部中空部 10に流すと共にキヤビティ 13から複数の孔 21を通してスペース 25に導 入してリードフレーム 6に吹き付け、内部中空部 10から上部開口部 11を通してワーク クランプの外部に酸ィ匕防止ガスを放出し、スペース 25のボンディングエリア力も遠い 側の端部力 外部に酸ィ匕防止ガスを放出する。
[0031] 上記実施の形態によれば、ワーククランプ 9に酸ィ匕防止ガスを流して内部中空部 10 に酸ィ匕防止ガスを供給することにより、ボンディングエリアである銅のボンディングワイ ャ及びベアカッパ一リードフレームの酸化を防止することができる。
[0032] 詳細には、ガス入り口 19a〜19dから酸ィ匕防止ガスを流すことにより外気（大気）が ワーククランプ 9内に混入するのを抑制し、複数の孔 21からリードフレーム 6に酸ィ匕防 止ガスを吹き付けることによりリードフレームの酸ィ匕を抑制し、キヤビティ 13及び内部 中空部 10に酸ィ匕防止ガスを導入することによりボンディングエリアの酸ィ匕を抑制する ことができる。ガス経路 15a〜15dを通ってガス導入口 14a〜14dからキヤビティ 13に 酸ィ匕防止ガスが入る。そして、キヤビティ 13に充満した酸ィ匕防止ガスは内部中空部 1 0のボンディングエリアと孔 21を通ってワーククランプの外部に放出される。孔 21は複 数あり、ボンディング対象のワークによって孔 21の数やサイズを変更することによりリ ードフレームの酸ィ匕を効果的に抑制することが可能である。
[0033] また、キヤビティ 13を設けることにより、ボンディングエリア上の上部開口部 11から 放出されるガスの流速を遅くすることができる。また、ガス導入口を複数 (本実施の形 態では 4つ)設けることにより、上部開口部 11での酸ィ匕防止ガスの対流速度を遅くす ることができる。その結果、上部開口部 11からの大気の巻き込みが少なくなるため、 ボンディングエリアの酸ィ匕を抑制することができ、尚且つ上部開口部 11を大きくする ことが可能となる。つまり、上部開口部 11はボンディングエリアを露出させるものであ るから、ボンディングエリアの大きさに合わせた開口部を設ける必要がある。このため 、上部開口部 11の大きさをボンディングエリアより小さくすることができない。このよう な上部開口部では、内部中空部 10のボンディングエリアに上部開口部からの大気を 巻き込みやすぐ従来技術では上部開口部からの大気の巻き込みを少なくすること ができないのに対し、本実施の形態では上部開口部からの大気の巻き込みを少なく することができる。よって、ボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができる。
[0034] また、ガス導入口を複数設ける理由は、ガス導入口を一つにすると、キヤビティに供 給する酸ィ匕防止ガスの流量を十分に確保するためにガス導入口から流れる酸化防 止ガスの流速を速くする必要があり、その流速が速いと上部開口部から大気を巻き込 みやすくなり、ボンディングエリアの酸ィ匕を十分に抑制することができなくなるからであ る。
[0035] また、本実施の形態では、ベアカッパ一リードフレームの酸ィ匕を防止できるため、リ ード表面をメツキ処理する必要がなくなり、メツキ工程に力かる時間、費用を削減する ことができる。
[0036] また、ワーククランプ内に酸ィ匕防止ガスを流すことにより、内部中空部 10のボンディ ングエリア上の空間の熱を効率よく逃がすことができる。このため、ボンディングワイヤ の先端にボールを形成する時の熱と風の影響を低減でき、安定したワイヤボンディン グを行うことが可能となる。また、ボンディングエリアの周辺温度の上昇を抑制すること ができるため、ワイヤボンディング装置のホーン、カメラなどの膨張を抑制でき、その 結果、ボンディングの位置精度を向上させることができる。
[0037] 尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内 で種々変更して実施することが可能である。例えば、本実施の形態では、ボンディン グチップ 5が載置されたリードフレーム 6をボンディング対象のワークとしている力 こ れに限定されるものではなぐワークとしてテープ状のものを用いることも可能である。
[0038] 図 4 (B)は、本実施の形態によるワーククランプの変形例 1を示すものであって、図 4 (A)と同様の部分を切断した断面図である。図 4 (B)において、図 4 (A)と同一部分 には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
[0039] 図 4 (B)に示すように、上部開口部 11がワーククランプ 9のセンターに配置されてい る。これに伴い、ガス導入口 14a〜14dを、上部開口部 11からなるベく遠い位置であ るキヤビティ 13の四隅に配置している。これにより、キヤビティ全体に酸ィ匕防止ガスを 略均等に行き渡らせることができる。
[0040] 上記変形例 1にお!/ヽても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
[0041] 図 4 (C)は、本実施の形態によるワーククランプの変形例 2を示すものであって、図
4 (A)と同様の部分を切断した断面図である。図 4 (C)において、図 4 (A)と同一部分 には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
[0042] 図 4 (C)に示すように、上部開口部 11の開口面積が上記実施の形態に比べて大き く形成されている。これと共に、上部開口部 11がワーククランプ 9のセンターに配置さ れている。これに伴い、キヤビティ 13の面積を上記実施の形態より大きくし、それによ りボンディングエリアでの酸ィ匕防止ガスの流速を遅くすると共に、キヤビティガス導入 口 14a〜14dを、上部開口部 11からなるベく遠い位置であるキヤビティ 13の四隅に 配置している。
上記変形例 2においても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] ワイヤボンディング装置において用いられるワーククランプであって、
ワークのボンディングエリアに対してボンディングを行う際に酸ィ匕防止ガスの雰囲気 にする内部中空部と、
前記内部中空部の下に設けられ、前記内部中空部に前記ボンディングエリアを入 れるための下部開口部と、
前記内部中空部の上に設けられ、前記ボンディングエリアを露出させる上部開口部 と、
前記内部中空部を覆い、且つ前記上部開口部の開口面積より広い面積を有する キヤビティと、
前記キヤビティに設けられ、前記キヤビティに前記酸ィ匕防止ガスが導入されるガス 導入口と、
前記キヤビティの下方に繋げられ、前記ガス導入口カゝら導入された前記酸ィ匕防止 ガスを前記ワークのボンディングエリア以外の部分に吹き付ける孔と、
を具備することを特徴とするワーククランプ。
[2] 請求項 1にお 、て、前記ワークのボンディングエリアに対してボンディングを行う際 に、前記酸ィ匕防止ガスは、前記ガス導入ロカゝら前記キヤビティに導入され、前記キヤ ビティカ 前記内部中空部に流されると共に前記キヤビティカ 前記孔を通して前記 ボンディングエリア以外の部分に吹き付けられ、前記内部中空部から前記上部開口 部を通して外部に放出されることを特徴とするワーククランプ。
[3] 請求項 1又は 2において、前記孔は、前記内部中空部の周囲に配置されることを特 徴とするワーククランプ。
[4] 請求項 1乃至 3のいずれか一項において、前記ガス導入口は、前記上部開口部か ら最も遠 、側に位置することを特徴とするワーククランプ。
[5] ワークのボンディングエリアに対してワイヤボンディングを行う装置であって、
前記ワークを載置するステージと、
前記ワークを前記ステージ上に固定するワーククランプと、
前記ワークに対してボンディングを行うボンディングツールと、 を具備し、
前記ワーククランプは、
前記ワークのボンディングエリアが配置される内部中空部と、
前記内部中空部の上に設けられ、前記ボンディングエリアを露出させる上部開口部 と、
前記内部中空部を覆い、且つ前記上部開口部の開口面積より広い面積を有する キヤビティと、
前記キヤビティに設けられ、前記キヤビティに酸ィ匕防止ガスが導入されるガス導入 Bと、
前記キヤビティに繋げられ、前記ステージ上に載置された前記ワークにおけるボン デイングエリア以外の部分の上方に位置する孔とを有することを特徴とするワイヤボン デイング装置。
請求項 5において、前記孔と前記ボンディングエリア以外の部分との間に設けられ たスペースを具備し、前記酸化防止ガスを、前記ガス導入ロカゝら前記キヤビティに導 入し、前記キヤビティから前記内部中空部に流すと共に前記キヤビティから前記孔を 通して前記スペースに流し、前記内部中空部力 前記上部開口部を通して外部に放 出しながらボンディングを行うことを特徴とするワイヤボンディング装置。
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