JP5934087B2 - Wire bonding equipment - Google Patents

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Description

本発明は、ワイヤボンディング装置の構造に関する。   The present invention relates to a structure of a wire bonding apparatus.

ワイヤを半導体チップ上に接合するワイヤボンディングには、超音波併用熱接合方法が多く用いられている。この方法は、加熱された半導体チップにワイヤを圧着して超音波接合する方法で、加熱することによってボンディング部分の接合性を向上させている。しかし、加熱はワイヤが接合される半導体チップのパッドのみでなく、半導体素子の回路領域までも含んだ半導体素子全体を加熱していることから、半導体チップの破損や劣化を引き起こすことがあった。   For wire bonding for bonding a wire on a semiconductor chip, a thermal bonding method using ultrasonic waves is often used. This method is a method in which a wire is pressure-bonded to a heated semiconductor chip and ultrasonic bonding is performed, and the bonding property of the bonding portion is improved by heating. However, since the heating heats not only the pad of the semiconductor chip to which the wire is bonded but also the entire semiconductor element including the circuit area of the semiconductor element, the semiconductor chip may be damaged or deteriorated.

さらに、近年、ワイヤの材料として銅や銀を用いることが多く行われている。このような材料のワイヤを用いてボンディングを行う場合には、放電によりワイヤの先端に形成するフリーエアボールの温度が低くなってしまうとボンディング品質が低下してしまうという問題があった。   Further, in recent years, copper or silver is often used as a wire material. When bonding is performed using a wire made of such a material, there is a problem that bonding quality deteriorates if the temperature of the free air ball formed at the tip of the wire is lowered by discharge.

そこで、ボンディングツールであるキャピラリの表面に薄膜抵抗器やヒータを設けてキャピラリを加熱し、半導体素子の加熱量を少なくする方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。   In view of this, a method has been proposed in which a thin film resistor or heater is provided on the surface of a capillary, which is a bonding tool, to heat the capillary and reduce the heating amount of the semiconductor element (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、ワイヤボンディング用のキャピラリには、セラミックスやサーメット等の材料が用いられることが多いが、これらの材料は、金属の付着性が大きい上、表面に存在するボイドやピンホール等のため、先端部に導線や電極のダストが付着しやすい。そして、キャピラリの先端にこのようなダストが付着すると、キャピラリのワイヤ穴を塞いでしまったり、ループ異常を起こしたりする場合があるので、頻繁にキャピラリを交換することが必要となる。キャピラリを交換するとその都度ワイヤボンディング装置の調整が必要となることから、ワイヤボンディング装置の停止時間が長くなり生産効率が低下してしまうという問題があった。   In addition, materials such as ceramics and cermets are often used for capillaries for wire bonding, but these materials have high metal adhesion, and because of voids and pinholes existing on the surface, the tip Conductor and electrode dust is likely to adhere to the part. If such dust adheres to the tip of the capillary, the capillary hole may be blocked or a loop abnormality may occur, so it is necessary to frequently replace the capillary. When the capillary is replaced, it is necessary to adjust the wire bonding apparatus each time, so that there is a problem that the downtime of the wire bonding apparatus becomes long and the production efficiency is lowered.

そこで、キャピラリ先端部の表面にチタンやダイヤモンドの硬質の薄膜を被着させ、キャピラリの寿命を長くすることが提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。また、特許文献２に記載されているキャピラリのように、先端にダイヤモンド層とヒータとを設け、キャピラリでフリーエアボールや圧着ボールを加熱すると共に、長寿命とする方法も提案されている。   Thus, it has been proposed to extend the life of the capillary by depositing a hard thin film of titanium or diamond on the surface of the capillary tip (see, for example, Patent Documents 3 and 4). In addition, a method has been proposed in which a diamond layer and a heater are provided at the tip, as in the capillary described in Patent Document 2, and a free air ball or a press-bonded ball is heated by the capillary and has a long life.

特開平６−３７１５４号公報JP-A-6-37154 特開２００７−３３５７０８号公報JP 2007-335708 A 特公平４−４７４５８号公報Japanese Patent Publication No. 4-47458 特開平１−１８９１３２号公報JP-A-1-189132

ところで、特許文献１，２に記載されたようにキャピラリ表面に薄膜抵抗器やヒータを取り付けてキャピラリの加熱を行う場合には、薄膜抵抗器やヒータのプラス側端子とマイナス側端子をそれぞれ電源のプラス側、マイナス側に接続して薄膜抵抗器やヒータに給電することが必要となる。しかし、キャピラリはチタン等の金属製の超音波ホーンの先端に取り付けられて超音波振動することと、高速で上下動することから、超音波ホーンと別途の配線によって薄膜抵抗器やヒータに給電しようとすると超音波振動や高速での上下動に影響が出てしまい、ボンディング品質が低下してしまう場合があった。また、超音波ホーンの中に給電配線を埋め込む方法もあるが、この場合も同様に超音波ホーンの特性に影響が出てボンディング品質が低下する場合があった。更に、キャピラリを交換する都度、電気配線をやり直す必要があり、ワイヤボンディング装置の停止時間が長くなり生産効率が低下してしまうという問題があり、実用上の問題があった。   By the way, as described in Patent Documents 1 and 2, when a capillary is heated by attaching a thin film resistor or heater to the capillary surface, the positive side terminal and the negative side terminal of the thin film resistor or heater are respectively connected to the power source. It is necessary to supply power to the thin film resistor and the heater by connecting to the plus side and the minus side. However, since the capillary is attached to the tip of a metal-made ultrasonic horn such as titanium and vibrates ultrasonically, and moves up and down at high speed, let's feed power to the thin film resistor and heater with the ultrasonic horn and separate wiring. Then, the ultrasonic vibration and the vertical movement at high speed are affected, and the bonding quality may be deteriorated. There is also a method of embedding the power supply wiring in the ultrasonic horn, but in this case as well, the characteristics of the ultrasonic horn are similarly affected, and the bonding quality may be deteriorated. Furthermore, each time the capillary is replaced, it is necessary to redo the electrical wiring, and there is a problem that the downtime of the wire bonding apparatus becomes long and the production efficiency is lowered.

そこで、本発明は、ボンディング品質を低下させずに効果的にワイヤボンディングツールを加熱することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to effectively heat a wire bonding tool without deteriorating bonding quality.

本発明のワイヤボンディング装置は、ボンディング対象物へ局所加熱を行うワイヤボンディング装置であって、ワイヤボンディングツールと、前記ワイヤボンディングツールの周囲に非接触の状態で配置されたコイルと、前記コイルに所定の高周波電力を供給する高周波電源と、前記ワイヤボンディングツールは、基体部と、前記基体部の外面に設けられ、前記コイルに印加される前記所定の高周波電力によって電磁誘導による熱が発生する抵抗層と、前記抵抗層の外面と前記基体部の先端とを覆い、前記抵抗層で発生した熱をボンディング対象物へ伝導する伝熱層とを備えること、を特徴とする。   The wire bonding apparatus of the present invention is a wire bonding apparatus that performs local heating on a bonding object, and includes a wire bonding tool, a coil disposed in a non-contact state around the wire bonding tool, and a predetermined value for the coil. A high-frequency power source for supplying high-frequency power, and a wire bonding tool provided on a base portion and an outer surface of the base portion, wherein the predetermined high-frequency power applied to the coil generates heat due to electromagnetic induction And a heat transfer layer that covers an outer surface of the resistance layer and a tip of the base portion and conducts heat generated in the resistance layer to a bonding object.

本発明のワイヤボンディング装置において、前記高周波電源と前記コイルとのインピーダンスを整合させる整合装置を含むこと、としてもよい。   The wire bonding apparatus of the present invention may include a matching device that matches impedances of the high-frequency power source and the coil.

本発明のワイヤボンディング装置において、前記抵抗層は、チタン、クロム、ニッケル、タングステン、白金の少なくとも１種またはそれらを基とする合金で構成されていること、としても好適である。   In the wire bonding apparatus of the present invention, it is preferable that the resistance layer is made of at least one of titanium, chromium, nickel, tungsten, and platinum or an alloy based on them.

本発明のワイヤボンディング装置において、ワイヤボンディング装置であって、前記伝熱層は、ダイヤモンド、ナノカーボン材料の１種またはそれらを組み合わせた材料で構成されていること、としても好適である。   The wire bonding apparatus of the present invention is a wire bonding apparatus, wherein the heat transfer layer is preferably composed of one kind of diamond or nanocarbon material or a combination thereof.

本発明のワイヤボンディング装置において、コイルは、上側パターンコイルと下側パターンコイルとを垂直方向に重ねて配置され、上側パターンコイルと下側パターンコイルとを収容するコイルアセンブリは、上側パターンコイルを覆う上板と、下側パターンコイルを覆う下板と、上板と下板との間に上側パターンコイルと、下側パターンコイルと、絶縁体と、を含み、絶縁体は、上側パターンコイルと下側パターンコイルとの間に挟みこまれて構成され、ボンディング対象物に対してボンディングツールが接離方向に移動する際に、上板、下板、絶縁体、上側パターンコイル及び下側パターンコイルは、ワイヤボンディングツールを非接触状態で移動可能とする貫通孔をそれぞれ含み、上側パターンコイルと下側パターンコイルとは絶縁体を貫通して互いに電気的に接続されていること、としても好適である。

In the wire bonding apparatus of the present invention, the coil is disposed to overlap an upper pattern coil and the lower coil element in the vertical direction, the coil assembly for housing an upper pattern coil and the lower coil element covers the upper pattern coil wherein an upper plate, a lower plate which covers the lower pattern coil, and the upper pattern coils between the upper and lower plates, and the lower pattern coil, an insulator, and insulator, upper patterned coils and lower When the bonding tool moves in the contact / separation direction with respect to the object to be bonded, the upper plate , the lower plate, the insulator, the upper pattern coil, and the lower pattern coil are sandwiched between the side pattern coil. includes a through hole and movable wire bonding tool in a non-contact state, respectively, the upper side pattern coil and the lower coil element insulator The through to are electrically connected to each other, it is also preferable.

本発明のワイヤボンディング装置において、コイルは、一部が切れた円環状の金属線と、金属線の各端に接続された各給電線と、を含み、金属線は、表面が絶縁部材によって覆われ、各給電線は、剛性のある他の絶縁部材で覆われていること、としてもよい。   In the wire bonding apparatus according to the present invention, the coil includes an annular metal wire with a part cut and each power supply line connected to each end of the metal wire, and the surface of the metal wire is covered with an insulating member. Each power supply line may be covered with another rigid insulating member.

本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の構成を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the structure of the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置のキャピラリとコイルアセンブリを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the capillary and coil assembly of the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置のコイルアセンブリを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the coil assembly of the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置においてキャピラリの先端でフリーエアボールを加熱している状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which is heating the free air ball | bowl with the front-end | tip of a capillary in the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置においてキャピラリの先端で圧着ボールを加熱している状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which heats the crimping | compression-bonding ball | bowl with the front-end | tip of a capillary in the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置に用いられる他のコイルアセンブリを示す平面図である。It is a top view which shows the other coil assembly used for the wire bonding apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置に用いられる他のボンディングツールであるウエッジツールの外形図と断面図である。It is the external view and sectional drawing of the wedge tool which are other bonding tools used for the wire bonding apparatus in embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照しながら本実施形態のワイヤボンディング装置１０の全体構成について説明する。図１に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にはＺ方向モータで先端が上下方向であるＺ方向に駆動されるボンディングアーム１４を備え、ボンディングアーム１４には超音波ホーン１３が取り付けられ、超音波ホーン１３の先端には、ボンディングツールであるキャピラリ４０が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９を水平面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１４を駆動させることによって、超音波ホーン１３の先端に取り付けられたキャピラリ４０をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。キャピラリ４０にはワイヤ１２が挿通されており、ワイヤ１２はスプール１１に巻回されている。ボンディングヘッド１９には、ボンディングアーム１４と共に上下に移動し、ワイヤ１２をクランプするクランパ１７が取り付けられている。また、ボンディングヘッド１９の上部には、半導体チップ２の位置確認用の位置検出カメラ２５が取り付けられている。キャピラリ４０の下側には、半導体チップ２が取り付けられたリードフレーム２２を吸着固定する吸着ステージ２３が配置されており、ワイヤボンディング装置１０は、キャピラリ４０をＸＹＺ方向に動作させ、キャピラリ４０に挿通したワイヤ１２によって半導体チップ２の電極とリードフレーム２２の電極との接合を行う。ボンディングアーム１４の下側のボンディングヘッド１９には、先端部に設けられた穴にキャピラリ４０が挿通するコイルアセンブリ３０が設けられている。コイルアセンブリ３０には高周波電源５０から高周波電力が供給されるよう構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration of the wire bonding apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, in the wire bonding apparatus 10 of this embodiment, a bonding head 19 is installed on an XY table 20, and the bonding head 19 is driven by a Z-direction motor in the Z direction, the tip of which is the vertical direction. A bonding arm 14 is provided. An ultrasonic horn 13 is attached to the bonding arm 14, and a capillary 40 as a bonding tool is attached to the tip of the ultrasonic horn 13. The XY table 20 and the bonding head 19 constitute a moving mechanism 18, and the moving mechanism 18 can move the bonding head 19 to any position within the horizontal plane (in the XY plane) by the XY table 20, and is attached to this. By driving the bonding arm 14, the capillary 40 attached to the tip of the ultrasonic horn 13 can be freely moved in the XYZ directions. A wire 12 is inserted through the capillary 40, and the wire 12 is wound around the spool 11. A clamper 17 that moves up and down together with the bonding arm 14 and clamps the wire 12 is attached to the bonding head 19. A position detection camera 25 for confirming the position of the semiconductor chip 2 is attached to the upper part of the bonding head 19. An adsorption stage 23 for adsorbing and fixing the lead frame 22 to which the semiconductor chip 2 is attached is disposed below the capillary 40, and the wire bonding apparatus 10 moves the capillary 40 in the XYZ directions and inserts it into the capillary 40. The electrode of the semiconductor chip 2 and the electrode of the lead frame 22 are joined by the wire 12 thus prepared. The bonding head 19 on the lower side of the bonding arm 14 is provided with a coil assembly 30 through which the capillary 40 is inserted into a hole provided at the tip. The coil assembly 30 is configured to be supplied with high frequency power from a high frequency power source 50.

移動機構１８、高周波電源５０は、それぞれ移動機構インターフェース７２、高周波電源インターフェース７４、データバス７３を介してワイヤボンディング装置１０の制御を行う制御部７１に接続されている。制御部７１は内部に制御用のＣＰＵを含むコンピュータである。また、データバスには制御用データを記憶している記憶部７５が接続されている。   The moving mechanism 18 and the high frequency power supply 50 are connected to a control unit 71 that controls the wire bonding apparatus 10 via a moving mechanism interface 72, a high frequency power supply interface 74, and a data bus 73, respectively. The control unit 71 is a computer including a control CPU therein. A storage unit 75 that stores control data is connected to the data bus.

次に図２を参照しながら、本実施形態のワイヤボンディング装置１０のキャピラリ４０とコイルアセンブリ３０の構成について説明する。図２に示すように、キャピラリ４０は、セラミックスで構成された基体部４１と、基体部４１の外面に設けられた抵抗層である金属層４２と、金属層４２の外面と基体部４１の先端とを覆う伝熱層であるダイヤモンド層４３とを備えている。ここで、ダイヤモン層を構成するダイヤモンドは、多結晶ダイヤモンドであってもよいし、単結晶ダイヤモンドであってもよい。   Next, the configuration of the capillary 40 and the coil assembly 30 of the wire bonding apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the capillary 40 includes a base portion 41 made of ceramic, a metal layer 42 that is a resistance layer provided on the outer surface of the base portion 41, an outer surface of the metal layer 42, and a tip of the base portion 41. And a diamond layer 43 serving as a heat transfer layer. Here, the diamond constituting the diamond layer may be polycrystalline diamond or single crystal diamond.

基体部４１は、超音波ホーン１３に取り付けられる根元部４４と、根元部４４よりも細くなった円筒形状の中央部分と、根元部４４と反対側の先端に向って細くなる円錐台形状の先端部分とを含んでいる。各部分の内部には軸方向に貫通し、ワイヤ１２が挿通する貫通穴が設けられている。円筒形状の中央部の外面にはチタン、クロム、ニッケル、タングステンまたは、白金およびこれらの合金等（チタン、クロム、ニッケル、タングステン、白金の少なくとも１種またはそれらを基とする合金）の比抵抗の高い金属によって形成された円筒状の金属層４２が設けられている。金属層４２の厚さは、例えば、２０〜３０μｍである。金属層４２の外面と基体部４１の先端部分には、ダイヤモンドをコーティングしたダイヤモンド層４３が設けられている。ダイヤモンド層４３は、基体部４１の先端面を覆うように形成され、先端には、ワイヤ１２が挿通するストレート孔４５と、ストレート孔４５に続き、先端に向って広がるインナチャンファ部４９が形成されている。外面は、略基体部４１に沿った形状となっているが、先端部には、平面状のフェイス部４７が形成され、フェイス部４７と外周面とはアール形状のアウタラディウス部４６で接続されている。つまり、ダイヤモンド層４３は、キャピラリ４０のボンディング機能に関連する形状を構成している。また、ダイヤモンド層４３の厚さは、例えば、２０〜３０μｍ程度であってもよい。   The base portion 41 includes a root portion 44 attached to the ultrasonic horn 13, a cylindrical central portion that is thinner than the root portion 44, and a truncated cone-shaped tip that narrows toward the tip opposite to the root portion 44. Including parts. Inside each portion, there is provided a through-hole penetrating in the axial direction and through which the wire 12 is inserted. The outer surface of the cylindrical central portion has a specific resistance of titanium, chromium, nickel, tungsten, platinum or an alloy thereof (at least one of titanium, chromium, nickel, tungsten, platinum or an alloy based on them). A cylindrical metal layer 42 made of high metal is provided. The thickness of the metal layer 42 is, for example, 20 to 30 μm. A diamond layer 43 coated with diamond is provided on the outer surface of the metal layer 42 and the tip of the base portion 41. The diamond layer 43 is formed so as to cover the tip surface of the base portion 41, and a straight hole 45 through which the wire 12 is inserted and an inner chamfer portion 49 that extends toward the tip are formed at the tip, following the straight hole 45. ing. Although the outer surface has a shape substantially along the base portion 41, a flat face portion 47 is formed at the tip portion, and the face portion 47 and the outer peripheral surface are connected by a rounded outer radius portion 46. ing. That is, the diamond layer 43 forms a shape related to the bonding function of the capillary 40. Moreover, the thickness of the diamond layer 43 may be, for example, about 20 to 30 μm.

図２に示すように、キャピラリ４０が取り付けられている超音波ホーン１３の下側には、内部にパターンコイル３４，３５を含むコイルアセンブリ３０が配置されている。図３に示すように、コイルアセンブリ３０は、キャピラリ４０が貫通する孔３８が設けられた絶縁層３３の上面と下面とにそれぞれパターンコイル３４，３５を配置し、これをキャピラリが貫通する孔３６，３７が設けられたセラミックス製の上板３１と、下板３２とで挟み込んだものである。孔３６，３７，３８は同軸で同一の大きさの孔であり、キャピラリ４０の外径よりも少し大きな直径となっており、キャピラリ４０は非接触で各孔３６，３７，３８を貫通する。絶縁層３３の上面、下面に設けられたパターンコイル３４，３５は、孔３８の周囲を略一周する円環状部分３４ａ，３５ａと、円環状部分３４ａ，３５ａから絶縁層３３の長手方向に延びる給電線３４ｂ，３５ｂと、を含んでいる。そして、円環状部分３４ａ，３５ａの端部３４ｃ，３５ｃは、それぞれ絶縁層３３の方向に折れ曲がって絶縁層３３のパターンコイル貫通孔３８ａを貫通して互いに電気的に接続されている。したがって、図３に示すコイルアセンブリ３０の上側のパターンコイルの給電線３４ｂと下側のパターンコイルの給電線３５ｂとの間に図１に示す高周波電源５０を接続すると、電流は、電源から上側のパターンコイルの給電線３４ｂに入り、給電線３４ｂから絶縁層３３の孔３８の周囲に配置された上側のパターンコイルの円環状部分３４ａを流れ、端部３４ｃから端部３５ｃを経て下側パターンコイル３５の円環状部分３５ａに沿って絶縁層３３の下面で孔３８の周囲を回り、下側パターンコイルの給電線３５ｂから高周波電源５０に戻ることになる。つまり、コイルアセンブリ３０は、孔３８の周囲に２ターンのコイルが形成されているものである。   As shown in FIG. 2, a coil assembly 30 including pattern coils 34 and 35 is disposed inside the ultrasonic horn 13 to which the capillary 40 is attached. As shown in FIG. 3, the coil assembly 30 has pattern coils 34 and 35 arranged on the upper and lower surfaces of an insulating layer 33 provided with a hole 38 through which the capillary 40 passes, respectively, and the hole 36 through which the capillary passes. , 37 are sandwiched between a ceramic upper plate 31 and a lower plate 32. The holes 36, 37, and 38 are coaxial and have the same size, and have a diameter slightly larger than the outer diameter of the capillary 40. The capillary 40 passes through the holes 36, 37, and 38 in a non-contact manner. The pattern coils 34 and 35 provided on the upper surface and the lower surface of the insulating layer 33 are provided with annular portions 34a and 35a that circulate substantially around the hole 38, and a supply extending from the annular portions 34a and 35a in the longitudinal direction of the insulating layer 33. Electric wires 34b and 35b. The end portions 34c and 35c of the annular portions 34a and 35a are bent in the direction of the insulating layer 33 and penetrate the pattern coil through holes 38a of the insulating layer 33 and are electrically connected to each other. Therefore, when the high-frequency power source 50 shown in FIG. 1 is connected between the power supply line 34b of the upper pattern coil and the power supply line 35b of the lower pattern coil of the coil assembly 30 shown in FIG. The pattern coil feed line 34b enters, flows from the feed line 34b through the annular portion 34a of the upper pattern coil disposed around the hole 38 of the insulating layer 33, and passes from the end 34c through the end 35c to the lower pattern coil. 35 around the hole 38 on the lower surface of the insulating layer 33 along the annular portion 35a, and returns to the high frequency power supply 50 from the power supply line 35b of the lower pattern coil. That is, the coil assembly 30 has a two-turn coil formed around the hole 38.

以上のように構成されたワイヤボンディング装置１０によってボンディングを行う動作について図４、図５を参照しながら説明する。図４に示すように、ボンディングに先だって、放電によってワイヤ１２の先端にフリーエアボール５を形成する。そして、球状のフリーエアボール５の表面はキャピラリ４０の先端のインナチャンファ部４９の表面に接触した状態となっている。この際、キャピラリ４０は上下動の上側の位置となっており、コイルアセンブリ３０は、キャピラリ４０の金属層４２の下側部分の周囲に位置している。   The operation of performing bonding by the wire bonding apparatus 10 configured as described above will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, prior to bonding, a free air ball 5 is formed at the tip of the wire 12 by electric discharge. The surface of the spherical free air ball 5 is in contact with the surface of the inner chamfer portion 49 at the tip of the capillary 40. At this time, the capillary 40 is positioned above the vertical movement, and the coil assembly 30 is positioned around the lower portion of the metal layer 42 of the capillary 40.

図１に示す制御部７１が高周波電源５０の通電指令を出力すると、その信号は、図１に示す高周波電源５０に入力されて高周波電源５０は高周波電力を出力する。高周波電力は、例えば、１ｋＨｚ〜数１００ＭＨｚの周波数で数１０Ｗ程度の電力である。高周波電源５０から出力された高周波電力はコイルアセンブリ３０のパターンコイル３４，３５に流れる。すると、図４に示すように、パターンコイル３４，３５を貫通しているキャピラリ４０の円筒状の金属層４２に沿って円周方向に流れる誘導電流が発生し、この誘導電流によってパターンコイル３４，３５に近い金属層４２の下側部分が発熱する。そして、金属層４２の下側部分は、例えば、６００℃程度まで温度が上昇する。金属層４２で発生した熱は、熱抵抗が少なく伝熱性がよいダイヤモンド層４３を通ってキャピラリ４０の先端に向って流れ、ダイヤモンド層４３によって形成されているインナチャンファ部４９からフリーエアボール５に向って流れこんで行く。そして、この入熱によってフリーエアボール５は温度が高い状態に保持される。   When the control unit 71 shown in FIG. 1 outputs an energization command for the high frequency power supply 50, the signal is input to the high frequency power supply 50 shown in FIG. 1, and the high frequency power supply 50 outputs high frequency power. The high frequency power is, for example, about several tens of watts at a frequency of 1 kHz to several 100 MHz. The high frequency power output from the high frequency power supply 50 flows to the pattern coils 34 and 35 of the coil assembly 30. Then, as shown in FIG. 4, an induced current that flows in the circumferential direction along the cylindrical metal layer 42 of the capillary 40 penetrating the pattern coils 34 and 35 is generated. The lower part of the metal layer 42 close to 35 generates heat. And the temperature of the lower part of the metal layer 42 rises to about 600 ° C., for example. The heat generated in the metal layer 42 flows toward the tip of the capillary 40 through the diamond layer 43 with low thermal resistance and good heat conductivity, and flows from the inner chamfer portion 49 formed by the diamond layer 43 to the free air ball 5. It flows in. The free air ball 5 is kept at a high temperature by this heat input.

次に、図１に示す制御部７１がボンディングアーム１４を降下させる指令を出力すると、この指令によって移動機構インターフェース７２を介して信号がボンディングヘッド１９に入力され、図示しないＺ方向モータを駆動してボンディングアーム１４、超音波ホーン１３を下方向に移動させる。すると、図５に示すように、超音波ホーン１３の先端に取り付けられているキャピラリ４０が降下し、キャピラリ４０の先端のインナチャンファ部４９とフェイス部４７とでフリーエアボール５を半導体チップ２のパッド３の上に押し付けて圧着ボール６に変形させる。この際、キャピラリ４０の先端の温度はコイルアセンブリ３０に給電される高周波電力による金属層４２の誘導加熱によりの６００℃程度まで上昇しているので、キャピラリ４０は圧着ボール６を成形すると同時に常温状態の半導体チップ２、パッド３の温度を急速に上昇させる。この際、キャピラリ４０の熱は、パッド３から半導体チップ２に向って図５に示す矢印のように流れていくので、キャピラリ４０の温度は低下する。   Next, when the control unit 71 shown in FIG. 1 outputs a command to lower the bonding arm 14, a signal is input to the bonding head 19 via the moving mechanism interface 72 by this command, and a Z-direction motor (not shown) is driven. The bonding arm 14 and the ultrasonic horn 13 are moved downward. Then, as shown in FIG. 5, the capillary 40 attached to the tip of the ultrasonic horn 13 is lowered, and the inner chamfer portion 49 and the face portion 47 at the tip of the capillary 40 are connected to the free air ball 5 of the semiconductor chip 2. It is pressed onto the pad 3 to be deformed into the press-bonded ball 6. At this time, the temperature of the tip of the capillary 40 has risen to about 600 ° C. due to induction heating of the metal layer 42 by the high-frequency power supplied to the coil assembly 30, so The temperature of the semiconductor chip 2 and the pad 3 is rapidly increased. At this time, the heat of the capillary 40 flows from the pad 3 toward the semiconductor chip 2 as indicated by the arrow shown in FIG.

キャピラリ４０が降下してキャピラリ４０の先端が圧着ボール６を成形する際には、図５に示すように、キャピラリ４０の金属層４２の上側部分がパターンコイル３４，３５を貫通した状態となり、金属層４２の上側部分に誘導電流が発生し、上側部分が発熱する。そして、この熱は、外側のダイヤモンド層４３を通ってキャピラリ４０の先端のインナチャンファ部４９、フェイス部４７から圧着ボール６に流れて圧着ボール６、パッド３を加熱する。そして、キャピラリ４０の先端が圧着ボール６に接している間、キャピラリ４０の金属層４２で発生した熱は、ダイヤモンド層４３を通して圧着ボール６、パッド３を加熱し続けるので、キャピラリ４０は、圧着ボール６、パッド３の温度をボンディングに必要な温度、例えば、３００℃程度に保つことができる。   When the capillary 40 descends and the tip of the capillary 40 forms the press-bonded ball 6, as shown in FIG. 5, the upper portion of the metal layer 42 of the capillary 40 penetrates the pattern coils 34 and 35, and the metal An induced current is generated in the upper part of the layer 42, and the upper part generates heat. Then, this heat flows from the inner chamfer portion 49 and the face portion 47 at the tip of the capillary 40 through the outer diamond layer 43 to the press-bonded ball 6 to heat the press-bonded ball 6 and the pad 3. While the tip of the capillary 40 is in contact with the press-bonded ball 6, the heat generated in the metal layer 42 of the capillary 40 continues to heat the press-bonded ball 6 and the pad 3 through the diamond layer 43. 6. The temperature of the pad 3 can be maintained at a temperature required for bonding, for example, about 300 ° C.

一方、図１に示す超音波ホーン１３によって発生する超音波振動がキャピラリ４０のインナチャンファ部４９、フェイス部４７を介して圧着ボール６に印加される。そして、圧着ボール６のパッド３への押圧と、金属層４２からの熱による加熱と、超音波ホーン１３からの超音波振動によって圧着ボール６とパッド３とが金属的に接合される。   On the other hand, ultrasonic vibration generated by the ultrasonic horn 13 shown in FIG. 1 is applied to the press-bonded ball 6 through the inner chamfer portion 49 and the face portion 47 of the capillary 40. Then, the press-bonded ball 6 and the pad 3 are metallically bonded by pressing the press-bonded ball 6 against the pad 3, heating by heat from the metal layer 42, and ultrasonic vibration from the ultrasonic horn 13.

以上説明したように、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、コイルアセンブリ３０のパターンコイル３４，３５に流した高周波電力でキャピラリ４０の金属層４２を誘導加熱するので、キャピラリ４０と非接触状態でキャピラリ４０を加熱することができる 。このため、キャピラリ４０の高速の上下動やキャピラリ４０の超音波振動に影響を与えることなく、フリーエアボール５の加熱を行うことができるとともに、半導体チップ２全体を加熱することなく良好なボンディングを行うことができる。したがって、本実施形態のワイヤボンディング装置１０は、ボンディング品質を低下させずに効果的にワイヤボンディングツールを加熱することができるものである。   As described above, the wire bonding apparatus 10 of the present embodiment induction heats the metal layer 42 of the capillary 40 with the high frequency power supplied to the pattern coils 34 and 35 of the coil assembly 30. The capillary 40 can be heated. Therefore, the free air ball 5 can be heated without affecting the high-speed vertical movement of the capillary 40 or the ultrasonic vibration of the capillary 40, and good bonding can be performed without heating the entire semiconductor chip 2. It can be carried out. Therefore, the wire bonding apparatus 10 of this embodiment can heat a wire bonding tool effectively, without deteriorating bonding quality.

以上説明した実施形態では、キャピラリ４０の金属層４２は、チタン、クロム、ニッケル、タングステンまたは、白金およびこれらの合金等（チタン、クロム、ニッケル、タングステン、白金の少なくとも１種またはそれらを基とする合金）の比抵抗の高い金属で、その厚みは２０〜３０μｍとして説明したが、コイルアセンブリ３０に供給する高周波電力の周波数、出力との関係で、誘導加熱が最適となるような別の金属材料を用いてもよいし、その厚みも適宜変更してもよい。また、本実施形態では伝熱層はダイヤモンド層４３として説明したが、金属層４２で発生した熱をキャピラリ４０の先端迄良好に伝達できるものであれば、ダイヤモンドに限らず、例えば、ナノカーボン材料あるいはダイヤモンドとナノカーボン材料を組み合わせた材料（ダイヤモンド、ナノカーボン材料の１種またはそれらを組み合わせた材料）によって構成してもよく、その厚さも金属層４２の熱をキャピラリ４０の先端迄良好に伝達できるものであれば、２０〜３０μｍ程度に限らず、それよりも厚くてもよいし、薄くでもよい。さらに、本実施形態では、コイルアセンブリ３０は、上下方向に移動しないこととして説明したが、キャピラリ４０と共に上下方向に移動するように構成してもよい。この場合、金属層４２のキャピラリ４０の軸方向長さはコイルアセンブリ３０を貫通する部分のみとしてもよい。また、キャピラリ４０の先端部分をダイヤモンドブロッで構成するようにしてもよい。   In the embodiment described above, the metal layer 42 of the capillary 40 is made of titanium, chromium, nickel, tungsten, platinum, or an alloy thereof (at least one of titanium, chromium, nickel, tungsten, platinum, or the basis thereof). The alloy has a high specific resistance and its thickness is described as 20 to 30 μm. However, another metal material in which induction heating is optimal in relation to the frequency and output of the high-frequency power supplied to the coil assembly 30. May be used, and the thickness thereof may be changed as appropriate. In the present embodiment, the heat transfer layer is described as the diamond layer 43. However, the heat transfer layer is not limited to diamond as long as it can transfer heat generated in the metal layer 42 to the tip of the capillary 40, for example, a nanocarbon material. Alternatively, it may be composed of a material combining diamond and a nanocarbon material (diamond, one type of nanocarbon material or a combination thereof), and the thickness of the metal layer 42 is well transferred to the tip of the capillary 40. If possible, the thickness is not limited to about 20 to 30 μm, and may be thicker or thinner. Furthermore, in the present embodiment, the coil assembly 30 has been described as not moving in the vertical direction. However, the coil assembly 30 may be configured to move in the vertical direction together with the capillary 40. In this case, the length of the metal layer 42 in the axial direction of the capillary 40 may be only a portion that penetrates the coil assembly 30. Moreover, you may make it comprise the front-end | tip part of the capillary 40 with a diamond block.

図６を参照して本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、コイルアセンブリの別の態様を示すものである。他の部分については、図１から図５を参照して説明した実施形態と同様である。本実施形態のコイルアセンブリ６０は、キャピラリ４０の周囲を回る一部が切れた環状銅線６２と、環状銅線６２の端部に接続される給電線６３と、環状銅線６２の外面に設けられた絶縁部材であるセラミックコーティング６４と、内部に給電線６３を含むアーム６１とで構成されている。アーム６１は、例えば、樹脂モールディングなどの剛性を有する絶縁部材であり、セラミックコーティング６４の一部と一体にモールディングされていてもよい。あるいは、樹脂モールディングにより給電線６３を含むアーム６１を成形した後、環状銅線６２を接続し、その後に環状銅線６２の外面にセラミックコーティング６４を行ってもよい。セラミックコーティング６４の内径寸法は、キャピラリ４０の外径寸法よりも少し大きくなっている。本実施形態では、環状銅線６２は、１ターンのコイルを構成する。そして、給電線６３から高周波電力が供給されると、環状銅線６２に流れる高周波電流によってキャピラリ４０の金属層４２を誘導加熱し、キャピラリ４０と非接触でキャピラリ４０の先端の温度を上昇させることができる。   Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows another aspect of the coil assembly. Other parts are the same as those in the embodiment described with reference to FIGS. The coil assembly 60 of the present embodiment is provided on the outer surface of the annular copper wire 62, the annular copper wire 62 that is partially cut around the capillary 40, the feeder wire 63 connected to the end of the annular copper wire 62, and the annular copper wire 62. The ceramic coating 64 which is an insulating member and an arm 61 including a power supply line 63 inside. The arm 61 is an insulating member having rigidity, such as a resin molding, and may be molded integrally with a part of the ceramic coating 64. Alternatively, after forming the arm 61 including the power supply line 63 by resin molding, the annular copper wire 62 may be connected, and then the ceramic coating 64 may be performed on the outer surface of the annular copper wire 62. The inner diameter dimension of the ceramic coating 64 is slightly larger than the outer diameter dimension of the capillary 40. In the present embodiment, the annular copper wire 62 constitutes a one-turn coil. When high-frequency power is supplied from the feeder line 63, the metal layer 42 of the capillary 40 is induction-heated by the high-frequency current flowing through the annular copper wire 62, and the temperature at the tip of the capillary 40 is raised without contact with the capillary 40. Can do.

本実施形態のコイルアセンブリ６０は、先に説明したコイルアセンブリ３０よりも構造が簡便で、軽量化できることから、例えば、キャピラリ４０と共にコイルアセンブリ６０を上下動させるように構成することが容易である。   The coil assembly 60 of the present embodiment has a simpler structure and can be lighter than the coil assembly 30 described above, and therefore, for example, the coil assembly 60 can be easily moved up and down together with the capillary 40.

図１から図５を参照して説明した実施形態では、本発明をワイヤボンディングツールであるキャピラリ４０に適用した場合について説明したが、以下、図７を参照しながら本発明を他のワイヤボンディングツールであるウエッジツール８０に適用した実施形態について説明する。図７（ａ）はウエッジツール８０の全体を示す斜視図であり、図７（ｂ）はウエッジツール８０の先端近傍の断面図である。図７（ａ）に示すようにウエッジツール８０セラミックス製でくさび型の基体部４１を有しており、その外形は、図２を参照して説明したコイルアセンブリ３０，６０の孔３６〜３８あるいは図６を参照して説明したコイルアセンブリ６０のセラミックコーティング６４の内径よりも若干小さくなっており、孔３６〜３８あるいはセラミックコーティング６４の内側を非接触状態で上下できるよう構成されている。   In the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5, the case where the present invention is applied to the capillary 40 which is a wire bonding tool has been described. Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG. 7. An embodiment applied to the wedge tool 80 will be described. FIG. 7A is a perspective view showing the entire wedge tool 80, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the vicinity of the tip of the wedge tool 80. As shown in FIG. 7 (a), the wedge tool 80 is made of ceramic and has a wedge-shaped base portion 41, and the outer shape thereof is the holes 36 to 38 of the coil assemblies 30 and 60 described with reference to FIG. The inner diameter of the ceramic coating 64 of the coil assembly 60 described with reference to FIG. 6 is slightly smaller, and the holes 36 to 38 or the inner side of the ceramic coating 64 can be moved up and down in a non-contact state.

基体部４１の根元部４４は四角形で、基体部４１の先端側はくさび状となっている。ウエッジツール８０の先端側の基体部４１の表面にはくさび状（四角環状）の金属層４２がコーティングされている。金属層４２の厚みは先に説明した実施形態と同様２０μｍないし３０μｍ程度であってよい。また、金属層４２は、図１から図５を参照して説明したように、ウエッジツール８０が上下方向に移動しても、一部がコイルアセンブリ３０のパターンコイル３４，３５を貫通しているような位置で、パターンコイル３４，３５に高周波電流が流れた際に円周方向に誘導電流が流れ、その誘導電流により発熱するよう構成されている。また、金属層４２は四角環状として説明したが円環状であってもよい。   The base portion 44 of the base portion 41 has a quadrangular shape, and the tip side of the base portion 41 has a wedge shape. The surface of the base portion 41 on the front end side of the wedge tool 80 is coated with a wedge-shaped (square ring) metal layer 42. The thickness of the metal layer 42 may be about 20 μm to 30 μm as in the embodiment described above. Further, as described with reference to FIGS. 1 to 5, the metal layer 42 partially penetrates the pattern coils 34 and 35 of the coil assembly 30 even when the wedge tool 80 moves in the vertical direction. In such a position, when a high frequency current flows through the pattern coils 34 and 35, an induced current flows in the circumferential direction, and heat is generated by the induced current. Further, although the metal layer 42 has been described as a quadrangular ring, it may be circular.

図７（ｂ）に示すように、ウエッジツール８０の先端の一方の面にはワイヤ１２を挿通するテーパーガイド孔８３とワイヤフィード孔８２が斜めに開けられており、ワイヤフィード孔８２の先には、挿通されたワイヤ１２をパッド３に接合するボンディングフット８１が形成されている。ボンディングフット８１はワイヤ１２を接合すると共に加熱する部位である。そして、ウエッジツール８０のボンディングフット８１の形成されている側には金属層４２の上にダイヤモンド層４３が形成され、図２に示すコイルアセンブリ３０または図６に示すコイルアセンブリ６０へ供給される高周波電力により円環状の金属層４２に発生した熱を金属層４２からボンディングフット８１へ導くように構成されている。本実施形態では、ワイヤフィード孔８２、テーパーガイド孔８３の側はセラミックス製の基体部４１のままとなっている。先に図１から図５を参照して説明したキャピラリ４０の場合と同様、本実施形態でもダイヤモンド層４３の厚さは２０〜３０μｍとなっている。なお、ワイヤフィード孔８２、テーパーガイド孔８３の側も、先に説明した実施形態と同様、ダイヤモンド層４３のコーティングをするようにしてもよいし、先端部分をダイヤモンドブロックとしても好適である。このように構成されたウエッジツール８０が取り付けられたワイヤボンディング装置１０は、先に図１から図５を参照して説明した実施形態の効果に加えて、よりファインピッチに対応することが出来るという効果を奏する。   As shown in FIG. 7B, a tapered guide hole 83 through which the wire 12 is inserted and a wire feed hole 82 are obliquely opened on one surface of the tip of the wedge tool 80, and the tip of the wire feed hole 82 is formed at the end of the wire feed hole 82. Is formed with a bonding foot 81 for joining the inserted wire 12 to the pad 3. The bonding foot 81 is a part for bonding and heating the wire 12. A diamond layer 43 is formed on the metal layer 42 on the side of the wedge tool 80 where the bonding foot 81 is formed, and a high frequency supplied to the coil assembly 30 shown in FIG. 2 or the coil assembly 60 shown in FIG. Heat generated in the annular metal layer 42 by electric power is guided from the metal layer 42 to the bonding foot 81. In the present embodiment, the wire feed hole 82 and the taper guide hole 83 side remain the ceramic base portion 41. As in the case of the capillary 40 described above with reference to FIGS. 1 to 5, the diamond layer 43 has a thickness of 20 to 30 μm in this embodiment. Note that the wire feed hole 82 and the tapered guide hole 83 may also be coated with the diamond layer 43 as in the above-described embodiment, or the tip portion may be a diamond block. The wire bonding apparatus 10 to which the wedge tool 80 configured as described above is attached can cope with a fine pitch in addition to the effects of the embodiment described above with reference to FIGS. 1 to 5. There is an effect.

２ 半導体チップ、３ パッド、５ フリーエアボール、６ 圧着ボール、１０ ワイヤボンディング装置、１１ スプール、１２ ワイヤ、１３ 超音波ホーン、１４ ボンディングアーム、１７ クランパ、１８ 移動機構、１９ ボンディングヘッド、２０ ＸＹテーブル、２２ リードフレーム、２３ 吸着ステージ、２５ 位置検出カメラ、３０，６０ コイルアセンブリ、３１ 上板、３２ 下板、３３ 絶縁層、３４，３５ パターンコイル、３４ａ，３５ａ 円環状部分、３４ｂ，３５ｂ，６３ 給電線、３４ｃ，３５ｃ 端部、３６，３７，３８ 孔、３８ａ パターンコイル貫通孔、４０ キャピラリ、４１ 基体部、４２ 金属層、４３ ダイヤモンド層、４４ 根元部、４５ ストレート孔、４６ アウタラディウス部、４７ フェイス部、４９ インナチャンファ部、５０ 高周波電源、６１ アーム、６２ 環状銅線、６４ セラミックコーティング、７１ 制御部、７２ 移動機構インターフェース、７３ データバス、７４ 高周波電源インターフェース、７５ 記憶部、８０ ウエッジツール、８１ ボンディングフット、８２ ワイヤフィード孔、８３ テーパーガイド孔。   2 semiconductor chip, 3 pad, 5 free air ball, 6 crimping ball, 10 wire bonding device, 11 spool, 12 wire, 13 ultrasonic horn, 14 bonding arm, 17 clamper, 18 moving mechanism, 19 bonding head, 20 XY table , 22 Lead frame, 23 Suction stage, 25 Position detection camera, 30, 60 Coil assembly, 31 Upper plate, 32 Lower plate, 33 Insulating layer, 34, 35 Pattern coil, 34a, 35a Annular portion, 34b, 35b, 63 Feed line, 34c, 35c end, 36, 37, 38 hole, 38a pattern coil through hole, 40 capillary, 41 base part, 42 metal layer, 43 diamond layer, 44 root part, 45 straight hole, 46 outer radius part, 47 Face 49 Inner chamfer part, 50 High frequency power supply, 61 Arm, 62 Ring copper wire, 64 Ceramic coating, 71 Control part, 72 Moving mechanism interface, 73 Data bus, 74 High frequency power supply interface, 75 Storage part, 80 Wedge tool, 81 Bonding foot , 82 Wire feed hole, 83 Taper guide hole.

Claims (6)

ボンディング対象物へ局所加熱を行うワイヤボンディング装置であって、
ワイヤボンディングツールと、
前記ワイヤボンディングツールの周囲に非接触の状態で配置されたコイルと、
前記コイルに所定の高周波電力を供給する高周波電源と、
を含み、
前記ワイヤボンディングツールは、
基体部と、
前記基体部の外面に設けられ、前記コイルに印加される前記所定の高周波電力によって電磁誘導による熱が発生する抵抗層と、
前記抵抗層の外面と前記基体部の先端とを覆い、前記抵抗層で発生した熱をボンディング対象物へ伝導する伝熱層とを備えること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 A wire bonding apparatus for locally heating an object to be bonded,
Wire bonding tools,
A coil disposed in a non-contact manner around the wire bonding tool;
A high frequency power supply for supplying a predetermined high frequency power to the coil;
Including
The wire bonding tool is
A base part;
A resistance layer that is provided on an outer surface of the base portion and generates heat by electromagnetic induction by the predetermined high-frequency power applied to the coil;
A heat transfer layer that covers an outer surface of the resistance layer and a tip of the base portion and conducts heat generated in the resistance layer to a bonding target;
A wire bonding apparatus. 請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
前記高周波電源と前記コイルとのインピーダンスを整合させる整合装置を含むこと、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 The wire bonding apparatus according to claim 1,
Including a matching device for matching impedance between the high-frequency power source and the coil;
A wire bonding apparatus. 請求項１または２に記載のワイヤボンディング装置であって、
前記抵抗層は、チタン、クロム、ニッケル、タングステン、白金の少なくとも１種またはそれらを基とする合金で構成されていること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 The wire bonding apparatus according to claim 1 or 2,
The resistance layer is made of at least one of titanium, chromium, nickel, tungsten, platinum or an alloy based on them;
A wire bonding apparatus. 請求項１から３のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置であって、
前記伝熱層は、ダイヤモンド、ナノカーボン材料の１種またはそれらを組み合わせた材料で構成されていること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 The wire bonding apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The heat transfer layer is made of one of diamond and nanocarbon materials or a combination thereof;
A wire bonding apparatus. 請求項１から４のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置であって、
前記コイルは、上側パターンコイルと下側パターンコイルとを垂直方向に重ねて配置され、
前記上側パターンコイルと前記下側パターンコイルとを収容するコイルアセンブリは、
前記上側パターンコイルを覆う上板と、前記下側パターンコイルを覆う下板と、
前記上板と前記下板との間に前記上側パターンコイルと、前記下側パターンコイルと、絶縁体と、を含み、
前記絶縁体は、前記上側パターンコイルと前記下側パターンコイルとの間に挟みこまれて構成され、ボンディング対象物に対してボンディングツールが接離方向に移動する際に、前記上板、前記下板、前記絶縁体、前記上側パターンコイル及び前記下側パターンコイルは、前記ワイヤボンディングツールを非接触状態で移動可能とする貫通孔をそれぞれ含み、
前記上側パターンコイルと前記下側パターンコイルとは前記絶縁体を貫通して互いに電気的に接続されていること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 The wire bonding apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The coil is arranged by superimposing the upper pattern coil and the lower pattern coil in the vertical direction,
A coil assembly that houses the upper pattern coil and the lower pattern coil includes:
An upper plate covering the upper pattern coil, a lower plate covering the lower pattern coil ,
Wherein wherein said upper pattern coils between the upper plate and said lower plate, said lower pattern coil, an insulator, a,
The insulator is sandwiched are in configuration between the front SL upper side pattern coil and the lower coil element, when the bonding tool is moved in the contact and separation direction relative to the bonding object, the upper plate, The lower plate, the insulator, the upper pattern coil, and the lower pattern coil each include a through hole that allows the wire bonding tool to move in a non-contact state,
That are electrically connected to each other through the insulating body and the front SL upper side pattern coil and the lower coil element,
A wire bonding apparatus. 請求項１から４のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置であって、
前記コイルは、一部が切れた円環状の金属線と、前記金属線の各端に接続された各給電線と、を含み、
前記金属線は、表面が絶縁部材によって覆われ、前記各給電線は、剛性のある他の絶縁部材で覆われていること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。 The wire bonding apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The coil includes an annular metal wire partly cut, and each power supply line connected to each end of the metal wire,
The metal wire has a surface covered with an insulating member, and each of the power supply lines is covered with another rigid insulating member.
A wire bonding apparatus.
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CN112640069A (en) * 2019-03-18 2021-04-09 株式会社新川 Capillary guide device and wire bonding device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4831691B1 (en) * 1969-12-18 1973-10-01
JP3324144B2 (en) * 1992-07-16 2002-09-17 松下電器産業株式会社 Electrode bonding apparatus and method
JPH06268007A (en) * 1993-03-17 1994-09-22 Nec Yamagata Ltd Semiconductor manufacturing device
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