JPH09289223A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JPH09289223A
JPH09289223A JP8122582A JP12258296A JPH09289223A JP H09289223 A JPH09289223 A JP H09289223A JP 8122582 A JP8122582 A JP 8122582A JP 12258296 A JP12258296 A JP 12258296A JP H09289223 A JPH09289223 A JP H09289223A
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JP
Japan
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wire
bonding
coating film
bonding apparatus
connection
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JP8122582A
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English (en)
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Hideaki Miyoshi
秀明 三好
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Kaijo Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被覆ワイヤにても良好な接合性が確保される
ボンディング装置を提供すること。 【解決手段】 被覆ワイヤ１１、１０９の接続部位の被
覆膜を除去手段１６、１１０により除去することとし、
以て、ワイヤの接続強度を確保し、且つ、導通不良の発
生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被覆ワイヤを用い
るボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ワイヤボンディング装置は、例えば半導
体パッケージの生産工程において、ＩＣチップ上のパッ
ドを第１ボンディング点とし、該ＩＣチップが貼着され
ているリードフレームに形成された外部導出リードを第
２ボンディング点とし、該両ボンディング点間を金、ア
ルミニウム、銅等の導電性金属からなるワイヤを用いて
接続するものである。
【０００３】なお、この接続作業は、ヒーターによって
加熱されたボンディングステージ上で行われ、ワイヤは
ボンディング点に対して熱圧着により溶着される。この
時、併せて超音波振動を印加して、溶着を促すことも行
われる。
【０００４】近時、電子産業の発達によって集積回路の
高集積化が進められており、半導体パッケージを更に小
形にし、且つ、多ピンとすることが求められ、ワイヤ相
互の間隔が極めて狭くなってきている。従来、ワイヤと
して金属線のみ、すなわち裸線が用いられているが、ワ
イヤの間隔が狭小化するにつれてワイヤ同士の接触等に
より短絡が発生し易くなる。
【０００５】そこで、この問題を回避すべく、金属線の
表面に絶縁性の被覆膜を施してなる被覆ワイヤの使用が
考えられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被覆ワ
イヤを用いる場合、ボンディングステージからの熱と共
に超音波振動を加えてもその被覆膜が完全に破壊されず
に残存してしまうと、充分な接続強度が得られなかった
り導通不良が発生するなど、接合性が阻害される恐れが
ある。
【０００７】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
であり、その主目的とするところは、被覆ワイヤにても
良好な接合性が確保されるボンディング装置を提供する
ことである。
【０００８】また、本発明は、上記に加え、更に他の効
果をも併せ奏し得るボンディング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】上記主目的達成のため
に、本発明に係るボンディング装置は、被覆ワイヤの被
覆膜を除去する除去手段を備えている。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について説
明する。
【００１１】まず、第１実施例としてのワイヤボンディ
ング装置を、図１に基づいて説明する。
【００１２】図示のように、当該ワイヤボンディング装
置は、ボンディングツールとしてボンディングウェッジ
１を備え、該ボンディングウェッジ１は揺動フレーム２
に取り付けられたホーン３の先端部に垂下状態にて装着
されている。
【００１３】図示してはいないが、上記揺動フレーム２
は中空となされ、その内部空間に圧電素子からなる振動
子が設けられ、上記ホーン３の後端部にこの振動子が結
合されている。該振動子は、図示しない発振器によって
所定周波数の電圧が印加され、この周波数の超音波振動
を発生する。これらホーン３、振動子及び発振器によ
り、上記ボンディングウェッジ１を励振する超音波励振
手段が構成される。
【００１４】なお、図１において矢印Ｕにて示すよう
に、上記振動子からホーン３に伝えられる超音波振動は
該ホーン３に対して縦振動であるため、ワイヤ（後述）
の接合に必要な横振動に変換すべく、ボンディングウェ
ッジ１はその軸中心をホーン３の軸中心に対して直角に
して装着されている。
【００１５】上記揺動フレーム２は、可動ベース４上に
支持シャフト５を介して上下に揺動自在に取り付けられ
ており、図示しない駆動手段によって揺動せしめられ
る。
【００１６】また、上記可動ベース４については、図示
しないフレームに対して昇降（矢印Ｚにて示している）
自在に取り付けられており、図示しない駆動手段によっ
て昇降せしめられる。そして、該フレームに関しては、
ＸＹテーブル機構（図示せず）上に搭載されている。該
ＸＹテーブル機構は、その作動によって、水平面内（紙
面に対して直角な面内）における任意の座標を与えるも
のである。
【００１７】上記揺動フレーム２上にはブラケット７が
固設されており、クランプステイ８がこのブラケット７
に対してクロスローラガイド９を介して往復動自在に取
り付けられている。但し、このクランプステイ８の往復
動の方向（矢印Ｓで示す）は、ホーン３及びボンディン
グウェッジ１の各軸中心に対して交差するようになされ
ている。この往復動の方向Ｓは、被覆ワイヤ１１が供給
される方向と一致している。
【００１８】上記クランプステイ８上には、被覆ワイヤ
（以下、ワイヤと略称する）１１の把持・解除をなすた
めのクランパ１３と、該クランパ１３を作動せしめるソ
レノイド１４とが設けられている。
【００１９】また、同クランプステイ８に対して、スパ
ークロッド１６が小ブラケッ１７を介して取り付けられ
ている。このスパークロッド１６は、ワイヤ１１の所要
部位、すなわち後述の各ボンディング点に対して接続さ
れるべき部位について、被覆膜を除去する除去手段とし
て作用する。具体的には、放電をなすことによって該被
覆膜を瞬時にイオン化せしめ、除去する。このため、該
スパークロッド１６には所定のタイミングにて高電圧が
印加される。この放電による被覆膜除去により塵芥等が
発生しない。
【００２０】上記クランプステイ８は、下記の構成の駆
動手段によって往復動せしめられる。
【００２１】すなわち、まず、クランプステイ８の後端
部とブラケット７との間に引張りばね２０が張設されて
いる。クランプステイ８は、この引張りばね２０によっ
て後方へ向けてのバイアス力を付与される。
【００２２】また、揺動フレーム２の先端部近傍上側
に、駆動レバー２４が支持ピン２５を介して回転自在に
取り付られている。この駆動レバー２４は３本のアーム
部２４ａ、２４ｂ、２４ｃを有している。図において、
左から１本目のアーム部２４ａの先端にはローラ２４ｄ
が取り付けられており、該ローラ２２ｄはクランプステ
イ８に突設された２片の突起８ａの間に円滑に嵌挿され
ている。
【００２３】２本目のアーム部２４ｂに対応してソレノ
イド２７が配設されており、駆動レバー２４は該ソレノ
イド２７が該アーム部２４ｂを吸引することによって時
計方向に所定角度だけ回転せしめられる。
【００２４】駆動レバー２４の３本目のアーム部２４ｃ
に対応して中継レバー２９が配置されている。この中継
レバー２９は、その中央部にて、支持ピン３０を介して
揺動フレーム２に対して回転自在に取り付けられてい
る。該中継レバー２９の一端部２９ａが、該３本目のア
ーム部２４ｃに対して上側から係合するようになされて
いる。
【００２５】また、中継レバー２９の他端部２９ｂに対
応してソレノイド３２が設けられており、該中継レバー
２９はこのソレノイド３２が該他端部２９ｂを吸引する
ことによって反時計方向に所定角度だけ回転させられ
る。
【００２６】ここで、上記ワイヤ１１について詳述す
る。
【００２７】ワイヤ１１は、金、アルミニウム、銅など
の導電性金属を素材として約２０〜３０μｍ程度の線径
を有するように形成された金属線の表面に、絶縁性を有
する被覆膜を例えば０．２〜０．５μｍの厚みで施して
なる。この被覆膜の材料としては、エナメル、ポリエス
テル樹脂、ホルマール、ポリイミド樹脂、ナイロン樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチ
レン樹脂、フッ素系樹脂、耐熱ポリウレタン樹脂、耐熱
エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２８】続いて、当該ワイヤボンディング装置のボ
ンディング動作について、図２をも参照しつつ説明す
る。但し、この動作制御は、当該ワイヤボンディング装
置が備えるマイクロコンピュータ等からなる制御部が司
る。
【００２９】なお、ボンディング作業に際し、図１に示
すように、被ボンディング部品としてのＩＣチップ３５
がそのランド部３６上に貼着されているリードフレーム
Ｌ＼Ｆがボンディングステージ３７上に搬入される。該
ボンディングステージ３７は、その内蔵したヒーター
（図示せず）によってワイヤの熱圧着に必要な所定温度
に加熱されている。リードフレームＬ＼ＦはＩＣチップ
３５と同じく被ボンディング部品であり、第１ボンディ
ング点として該ＩＣチップ３５上に設けられている多数
のパッド（電極：図示せず）に対応して、第２ボンディ
ング点とされる同数のリード３９が形成されている。
【００３０】上記において、上記ＩＣチップ３５上のパ
ッドにワイヤ１１の先端部分を接続しようとする時、図
示せぬ撮像装置等からの情報に基づいてＸＹテーブル機
構（図示せず：前述）が作動せしめられ、ボンディング
ウェッジ１が当該パッドの直上に位置決めされる。
【００３１】この時、ソレノイド２７及び３２は共にＯ
ＦＦとなされており、クランプステイ８は引張りばね２
０の付勢力によって斜め下方に移動せしめられ、従っ
て、クランパ１３及びスパークロッド１６はボンディン
グウェッジ１の先端近傍に位置している。
【００３２】また、ワイヤ１１の先端部分は、それ以前
に行われたボンディング作業において被覆膜を除去され
ており、ボンディングウェッジ１の直下に位置してい
る。但し、それ以前にボンディング作業が行われていな
い、すなわち、これから始めようとするボンディング作
業が最初の作業の場合はワイヤ１１の先端部分は被覆膜
に覆われている。このため、スプール（図示せず）から
ワイヤを引き出してその先端をクランパ１６及びスパー
クロッド１６に挿通する際に、該スパークロッド１６を
用いてこの先端部分の被覆膜を予め除去することが行わ
れる。
【００３３】この状態で、図示しない駆動手段が作動せ
しめられることによって可動ベース４が下降すると共に
揺動フレーム２が下方に揺動する。よって、図２のに
示すようにボンディングウェッジ１がワイヤ１１の先端
部分をパッドに圧接し、該先端部分は熱圧着によってパ
ッドに溶着する。同時にボンディングウェッジ１に対し
ホーン３を通じて超音波エネルギーが与えられ、ワイヤ
の溶着が促される。
【００３４】上述のようにして第１ボンディング点への
接続が完了したら、第２ボンディング点であるリード３
９に向って所定のループ形状が形成されるのに必要な長
さだけ、ワイヤ１１の引き出しが行われる。具体的に
は、上記可動ベース４の上昇、下降及び揺動フレーム２
の上方への揺動、下方への揺動が適宜行われると共に、
ＸＹテーブル機構が作動する。そして、これらの作動と
併せて、ワイヤ１１が所定長さだけ繰り出される。ワイ
ヤの繰り出しは次のように行われる。
【００３５】すなわち、図１に示した２つのソレノイド
２７、３２のうち、ソレノイド３２のみがＯＮせしめら
れる。これによって中継レバー２９のは他端部２９ｂが
吸着されて該中継レバー２９は反時計回りに所定角度だ
け回転する。従って、この中継レバー２９の一端部２９
ａと係合している駆動レバー２４がある角度だけ時計方
向に回転する。故に、クランプステイ８がボンディング
ウェッジ１から離れる方向に、引張りばね２０の付勢力
に抗して摺動し、よって、クランパ１３がスパークロッ
ド１６と共に第１の後退運動を行う。この時、クランパ
１３はワイヤ１１の把持を解除せしめられている。
【００３６】また、このとき、上記駆動レバー２４の２
本目のアーム部２４ｂがソレノイド２７の近傍に達し、
該ソレノイド２７により吸着され得る状態となるが、該
ソレノイド２７はＯＦＦ状態に保たれる。
【００３７】上記第１の後退運動が完了したら、クラン
パ１３が閉じられてワイヤ１１が把持され、上記ソレノ
イド３２がＯＦＦとされる。よって、上記クランプステ
イ８、従って該クランパ１３が引張りばね２０のバイア
ス力によって直ちにボンディングウェッジ１に向って移
動し、これによりワイヤ１１が繰り出される。
【００３８】このワイヤ繰出し動作と、上述の可動ベー
ス４、揺動フレーム２及びＸＹテーブル機構の作動とが
相まって、図２の乃至に示すようにワイヤループが
形成される。但し、このワイヤ繰出し動作は極く微細な
ものであるから、その状況は図２に示してはいない。
【００３９】ここで、このワイヤ１１の引出しに際し、
ワイヤ１１の所要部位について被覆膜が除去される。つ
まり、図２のに示すように、ワイヤ引出し中のあるタ
イミングにてスパークロッド１６に高電圧が印加されて
放電が行われ、必要な範囲の被覆膜が瞬時にイオン化さ
れて除去される。スパークロッド１６は具体的には、図
３及び図４に示すようにプラス及びマイナスの一対の電
極部材１６ａ、１６ｂを有しており、該両電極部材間に
電圧が印加されることによって放電が行われる。
【００４０】この被覆膜の除去がなされる部位とは、上
記ワイヤループの終端近傍部分であり、第２ボンディン
グ点であるリード３９に対する接続、並びに、この後に
行われる次のパッド、すなわち第１ボンディング点に対
する接続にそれぞれ供される部位である。この部位は、
予め設定されているワイヤループの形状に応じて位置設
定され、上述したワイヤループの形成作業に伴って演算
等により定められる。
【００４１】また、上記被覆膜の除去の範囲４１は、上
記第１ボンディング点及び第２ボンディング点に対する
接続を共に満たすに足る長さであり、これは印加電圧や
スパークロッド１６の長さ等を適宜定めることによって
決定される。但し、被覆膜の除去は、第１ボンディング
点及び第２ボンディング点に対する接続に最小限必要な
長さ分だけ行われる。これにより、微視的なことなが
ら、各ボンディング点において金属線が無駄に露出する
ことがなくなり、相隣るワイヤ間等における短絡の問題
は完全に回避される。
【００４２】上記被覆膜除去範囲４１について詳述す
る。
【００４３】すなわち、図２のにおいて、ボンディン
グウェッジ１のボンディング有効長、すなわち圧着有効
長（幅）をＳとし、第１ボンディング点及び第２ボンデ
ィング点に対するワイヤ１１の各接続部位の被覆膜除去
長を夫々Ｓ1 、Ｓ2 としたとき、次の３つの式を満たす
ようになされている。 Ｓ1 ≧Ｓ Ｓ2 ≧Ｓ Ｓ1 ＋Ｓ2 ≧２Ｓ
【００４４】なお、上記圧着有効長（幅）Ｓはボンディ
ングウェッジの種類によって異なるので、使用するボン
ディングウェッジによって決定される。
【００４５】上記スパークロッド１６は上記各式の関係
を満足するような幅で被覆膜の除去が可能であり、しか
も、種々交換されるボンディングウェッジに対し、必要
にして十分な幅で除去するようになされている。
【００４６】さて、上述のようにワイヤループの形成と
併せて被覆膜の除去がなされたら、前述の第１ボンディ
ング点に対すると同様にして、該被覆膜除去部分の略前
半分がボンディングウェッジ１によってリード３９に圧
接され、溶着される。
【００４７】上記のようにして第２ボンディング点への
接続が終了したら、図２のに示すようにワイヤ１１の
カットが行われる。
【００４８】すなわち、まず図１に示すソレノイド３２
がＯＮせしめられる。これにより、前述と同じくして、
クランプステイ８、従ってクランパ１３が第１の後退運
動を行う。但し、このとき、該クランパ１３は開状態で
ある。
【００４９】上記のようにクランパ１３が第１の後退運
動を行ったとき、駆動レバー２４のアーム部２４ｂが他
のソレノイド２７の近傍に至っており、該ソレノイド２
７がＯＮして該アーム部２４ｂが吸着される。よって、
上記ソレノイド３２のＯＮによって既にある角度だけ時
計方向に回転せしめられていた該駆動レバー２４が更に
同方向に所定角度だけ回転させられる。故に、クランプ
ステイ８が引張りばね２０の付勢力に抗して更に摺動
し、クランパ１３は第２の後退運動を行う。この第２の
後退運動のとき、該クランパ１３は閉じてワイヤ１１を
把持しており、これにより該ワイヤ１１が図２のに示
す如くカットされる。
【００５０】以降、上記した一連の動作が、ＩＣチップ
３５上の次の各パッドとこれらに対応する各リードとの
接続について順に続けられる。
【００５１】以上のように、当該ワイヤボンディング装
置においては、被覆ワイヤ１１の接続部位の被覆膜をス
パークロッド１６により除去するので、ワイヤの接続強
度が確保され、且つ、導通不良が発生することもなく、
良好な接合性が得られる。
【００５２】なお、本実施例では、ボンディングツール
としてボンディングウェッジ１を有するワイヤボンディ
ング装置を示したが、かかるボンディング方式では、後
述するワイヤのボールを形成する方式との比較におい
て、上記第１及び第２ボンディング点のいずれに対して
もワイヤの接続部位の被覆膜を除去することが有効であ
り、本発明を実施して好適である。
【００５３】また、本実施例のワイヤボンディング装置
では、ワイヤ１１をループ形成に必要な長さだけ引き出
す際に上記被覆膜が除去される。このようにワイヤルー
プ形成毎に逐一被覆膜の除去を行えば、被覆除去部位及
び除去範囲の設定を演算処理等に基づいて高精度になす
ことができ、その結果、上記第１及び第２ボンディング
点に対するワイヤの接合性がより高められる。
【００５４】更に、本実施例では、被覆膜の除去を放電
により行っている。放電では、被覆膜は瞬時にイオン化
してしまい、炭化物等が残留することがなく好ましい。
【００５５】また、本実施例においては、ワイヤを圧着
するためのボンディングウェッジ１を超音波励振手段に
より励振し、以てワイヤの溶着を促しているが、上記の
ように被覆膜を除去して金属線を露出させることは、こ
の金属線とパッドまたはリード３９との超音波振動によ
る擦過に関して特に有効である。
【００５６】加えて、本実施例においては、スパークロ
ッド１６をボンディングウェッジ１とクランパ１３との
間に配置しているが、他の位置、例えば図２ので二点
鎖線にて示す位置に配設することも可能である。
【００５７】また、本実施例では、スパークロッド１６
が、ワイヤ１１の被覆膜を除去し得る位置に固設されて
いる。この構成によれば、スパークロッド１６がワイヤ
１１に対して常に正確に位置決めされ、上記被覆膜除去
部位及び除去範囲を高い精度を以て設定することができ
る。
【００５８】続いて、上述した第１実施例のワイヤボン
ディング装置と同様の効果を奏し得る第２実施例として
のワイヤボンディング装置について、図５に基づいて説
明する。但し、この第２実施例の装置は以下に説明する
要部以外は第１実施例の装置と同様に構成されている
故、装置全体としての説明は重複する故に省略する。
【００５９】また、以下の説明及び図５において、上記
第１実施例のワイヤボンディング装置の構成部分と同一
又は対応する構成部分については同じ参照符号を付して
示している。
【００６０】図５の乃至から明らかなように、当該
ワイヤボンディング装置においては、スパークロッド１
６が、スパーク行う際にのみ、被覆膜を除去し得る位置
に持ち来され、それ以外のときには他の位置へと退避せ
しめられる。これは、具体的には、該スパークロッド１
６を支持した小ブラケット１７（図１参照）を紙面に対
して直角な方向において揺動可能として、図示しない駆
動手段によって適宜揺動させることにより実施する。
【００６１】また、全く別の構成として、上記小ブラケ
ット１７を設けずに、上記スパークロッド１６が有する
２つの電極部材１６ａ、１６ｂ（図３、図４参照）を図
示しない支持機構によって相対的に接離自在に支持し、
図示しない駆動手段を用いて、スパーク発生直前にワイ
ヤ１１に近接（図５のにおいて矢印ｎで示す）させ、
スパーク完了直後にワイヤ１１から離間（図５のにお
いて矢印ｂで示す）させることとしてもよい。
【００６２】このように、スパークロッド１６を、被覆
膜を除去し得る位置と他の位置との間で可動とした構成
によれば、ボンディングウェッジ１及びクランパ１３に
加えて該スパークロッド１６という微小な部品が狭小な
空間に位置することがなくなり、該各部品のメンテナン
スが容易になるなどの効果が得られる。
【００６３】ところで、当該ワイヤボンディング装置に
おいては、図５の及びに示すようにスパークロッド
１６がボンディングウェッジ１に対してワイヤ繰り出し
方向の前方に配設されている。よって、ボンディング時
の動作は前述した第１実施例（図２参照）に比して下記
の点で異なる。
【００６４】すなわち、図５のに示すように第１ボン
ディング点への接続が完了した後、同及びに示す如
くワイヤ１１の引出しと共にスパークロッド１６による
被覆膜の除去が行われるが、このとき、ボンディングウ
ェッジ１は該被覆膜除去部位よりも後方に位置してい
る。
【００６５】故に、図５ので記号ｐにて示すように、
ボンディングウェッジ１がワイヤ繰出し方向前方に所定
距離だけ移動せしめられて該被覆膜除去部位に対応して
位置決めされ、その後、同に示す第２ボンディング点
への接続がなされ、続いてに示すワイヤカットが行わ
れる。但し、図５のにおいて、ボンディングウェッジ
１が位置決めされるのは、同でＳ1 にて示す部分の直
上である。
【００６６】次に、上述した第１実施例及び第２実施例
のワイヤボンディング装置と同様の効果を奏し得る第３
実施例としての他の方式のワイヤボンディング装置を図
６及び図７を用いて説明する。この第３実施例のワイヤ
ボンディング装置は、ボンディングツールとして筒状の
キャピラリ（後述）を備え、該キャピラリの先端から送
り出されるワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印
加して放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイ
ヤの先端部を溶融してボールを形成するようにしたもの
である。
【００６７】図６は、当該ワイヤボンディング装置の要
部を示し、図７は、図６に関するＢ−Ｂ矢視図である。
【００６８】図６において、ホーン１０１を支持して該
ホーン１０１と共にボンディングアームを構成する保持
枠１０２は、回転可能な支持シャフト１１１に嵌着され
ている。
【００６９】また、該支持シャフト１１１には揺動アー
ム１１２が揺動自在に嵌合されている。この支持シャフ
ト１１１は、図示せぬＸＹテーブル機構上に搭載されて
いる。なお、保持枠１０２内には圧電素子からなる振動
子１００が設けられ、上記ホーン１０１の後端部に該振
動子１００が結合されている。この振動子１００は、図
示しない発振器によって所定周波数の電圧が印加され、
この周波数の超音波振動を発する。これら振動子１００
及び発振器により、超音波励振手段が構成される。
【００７０】揺動アーム１１２及び保持枠１０２には夫
々、ソレノイド１１４ａ及び電磁吸着片１１４ｂが互い
に対応するように固設されており、保持枠１０２を揺動
させる際には、ソレノイド１１４ａに対して図示せぬ電
源から通電して電磁吸着片１１４ｂとの間に吸着力を生
ぜしめることによって該保持枠１０２と揺動アーム１１
２とを相互に固定状態とする。但し、互いに所定距離以
下に近接しないように、揺動アーム１１２にねじ等で固
定された調整可能なストッパ１１３が設けられている。
【００７１】揺動アーム１１２及び保持枠１０２には、
上記ソレノイド１１４ａ及び電磁吸着片１１４ｂからな
る電磁吸着手段の前方位置に、マグネット１１５ａ及び
コイル１１５ｂが各々取り付けられている。これらマグ
ネット１１５ａ及びコイル１１５ｂは、ボンディング時
にホーン１０１の先端部、すなわちボンディングツール
としてのキャピラリ１０４を保持する部位を図６におけ
る下向きに付勢するための吸着力を発生する手段を構成
する。
【００７２】上記キャピラリ１０４は、後述するワイヤ
を被ボンディング部品に対して圧着するためのもので、
ホーン１０１の先端部に垂下状態にて装着されている。
【００７３】なお、図６において矢印Ｕで示すように、
振動子１００からホーン１０１に伝えられる超音波振動
は該ホーン１０１に対して縦振動であるため、ワイヤ
（後述）の接合に必要な横振動に変換すべく、キャピラ
リ１０４はその軸中心をホーン１０１の軸中心に対して
直角にして装着されている。
【００７４】上記揺動アーム１１２の先端部にはワイヤ
の把持・解除をなすクランパ１０５が設けられており、
また、スパークロッド１１０が小ブラケット１１０ａを
介して取り付けられている。このスパークロッド１１０
は、ワイヤの所要部位、すなわち後述の第２ボンディン
グ点に対して接続されるべき部位について、被覆膜を除
去する除去手段として作用し、前述の第１実施例、第２
実施例としてのワイヤボンディング装置が具備するスパ
ークロッド１６と同様に構成されている。
【００７５】上記キャピラリ１０４の近傍に位置するよ
うに放電手段としての電気トーチ１０６が配設されてい
る。この電気トーチ１０６は、所定の電圧を印加して被
覆ワイヤ１０９（以下、ワイヤと略称する）の先端部分
との間で放電をなして溶融させてボールを形成する作用
をなす。
【００７６】なお、このワイヤ１０９は、前述した第１
実施例、第２実施例のワイヤボンディング装置で取り扱
われる被覆ワイヤ１１と同様に構成されている。
【００７７】また、上記クランパ１０５の上方には、長
尺のワイヤ１０９が巻回されたスプール１０７と、該ス
プール１０７から引き出される該ワイヤ１０９を案内す
るガイド１０８と、テンションクランプ機構１０３とが
配設されている。該テンションクランプ機構１０３はガ
イド１０８と共に図示せぬフレームに取り付けられてお
り、スプール１０７から送給されるワイヤ１０９に所定
の張力をかけて該ワイヤ１０９を常にキャピラリ１０４
の先端まで真直ぐな状態になるように保持するものであ
る。
【００７８】図７にも示すように、揺動アーム１１２の
後端部には支軸１１６ａが植設されており、アーム側カ
ムフォロア１１６と、揺動ベース１１９ａとがこの支軸
１１６ａの周りに回転自在となっている。揺動ベース１
１９ａにはベアリングガイド１１９ｂがその下端にて固
着され、このベアリングガイド１１９ｂの上端部には予
圧アーム１１９ｄが支持ピン１１９ｅを介して回転自在
に取り付けられている。予圧アーム１１９ｄの自由端部
には支軸１１７ａが設けられており、該支軸１１７ａに
カムフォロア１１７が回転自在に取り付けられている。
そして、この予圧アーム１１９ｄの先端と揺動ベース１
１９ａの先端とには引張りばねである予圧ばね１１９ｆ
が掛け渡されており、アーム側カムフォロア１１６及び
カムフォロア１１７は、略ハート型に形成されたカム１
１８の外周面であるカム面に圧接されている。なお、ア
ーム側カムフォロア１１６及びカムフォロア１１７のカ
ム１１８に対する２つの接点は、カム１１８の回転中心
を挟んで位置している。
【００７９】上記揺動ベース１１９ａと、ベアリングガ
イド１１９ｂと、予圧アーム１１９ｄとによりフレーム
構造が形成されており、これを揺動フレーム１１９と総
称する。揺動フレーム１１９の構成部材としてのベアリ
ングガイド１１９ｂは、カム１１８が嵌着されたカム軸
１２２に取り付けられたラジアルベアリング１２１の外
輪に接している。
【００８０】なお、カム１１８は、モータ１２３よりカ
ム軸１２２に付与されるトルクによって正逆回転する。
ホーン１０１及び保持枠１０２からなるボンディングア
ームは、このカム１１８の正逆回転によって揺動アーム
１１２と一体的に揺動し、これによりキャピラリ１０４
が被ボンディング部品（後述）に対して近接及び離間す
る。
【００８１】次に、上記した構成のワイヤボンディング
装置の動作について簡単に説明する。この動作制御は、
当該ワイヤボンディング装置が備えたマイクロコンピュ
ータ等からなる制御部が司る。
【００８２】図６に示すように、当該ワイヤボンディン
グ装置においては、被ボンディング部品としての複数の
ＩＣチップ１６１が長手方向（図における紙面に垂直な
方向）に並べて貼着されたリードフレームＬ＼Ｆが扱わ
れる。このリードフレームＬ＼Ｆも被ボンディング部品
である。ボンディング作業開始に際し、ヒーターブロッ
ク（図示せず）によって加熱されているボンディングス
テージ１６２上に該リードフレームＬ＼Ｆが開示しない
搬送手段によって搬入され、且つ、最先のＩＣチップ１
６１がボンディング作業位置に位置決めされる。この状
態で、図６に示すボンディング手段１７０が作動し、Ｉ
Ｃチップ１６１上のパッド（図示せず）を第１ボンディ
ング点とし、該ＩＣチップ１６１が貼着されているリー
ドフレームＬ＼Ｆに形成された外部導出リード（後述）
を第２ボンディング点として、該両ボンディング点間を
ワイヤ１０９により接続する。
【００８３】なお、図示してはいないが、当該ボンディ
ング手段１７０はＸＹテーブル機構上に搭載されてお
り、適宜二次元的に移動され、位置決めされる。
【００８４】このボンディング工程を図８を用いて説明
する。
【００８５】まず、上記ＩＣチップ１６１上のパッド
（電極：図示せず）にワイヤボンディングしようとする
時、まず、ワイヤ１０９が挿通されたキャピラリ１０４
を、図示せぬ撮像装置等からの情報に基づいて上記ＸＹ
テーブル機構（図示せず）の作動により該パッドの直上
に位置決めする。但し、このとき、該ワイヤ１０９の先
端には既にボール１０９ａが形成されているとする。こ
の後、ホーン１０１及び保持枠１０２からなるボンディ
ングアームをカム１１８の作動を以て下方に揺動させ、
キャピラリ１０４を図８の乃至に示すように下降さ
せて上記パッドにボール１０９ａを押しつぶして熱圧着
ボンディングを行う。この時、前述の超音波励振手段を
以てキャピラリ１０４を励振させることを行う。
【００８６】なお、この工程で→は上記ボンディン
グアームを高速で下降移動させ、→では低速で移動
させる。この時、クランパ１０５は開となっている。
【００８７】次に、この第１ボンディング点への接続が
終わると、→では該クランパ１０５が開状態のまま
上記ボンディングアームが図８に示す上方向、すなわち
Ｚ軸方向に上昇し、所定のループコントロールにしたが
ってに示すようにクランパ１０５が開の状態でワイヤ
１０９が引き出され、に示す第２ボンディング点とな
るリード１７１に接続される。
【００８８】ここで、このワイヤ１０９の引出しに際
し、該ワイヤ１０９の所要部位について被覆膜の除去が
行われる。つまり、図８のに示すように、ワイヤ引出
し中のあるタイミングにて、スパークロッド１１０に高
電圧が印加されて放電が行われ、必要な範囲１７５（斜
線でハッチングを施した範囲）の被覆膜が瞬時にイオン
化されて除去される。
【００８９】この被覆膜の除去が行われる部位とは、上
記ワイヤループの終端近傍部分であり、第２ボンディン
グ点であるリード１７１に対する接続に供される部位で
ある。この部位は、予め設定されているワイヤループ形
状に応じて位置設定され、上述したワイヤループの形成
作業に併って演算等により定められる。
【００９０】また、上記被覆膜の除去の範囲１７５は、
上記第２ボンディング点に対する接続を満足する長さで
あり、これは印加電圧やスパークロッド１１０の長さな
どを適宜定めることによって決定される。但し、被覆膜
の除去は、第２ボンディング点に対する接続に最小限必
要な長さ分だけ行われる。これによって、第２ボンディ
ング点において金属線が無駄に露出することがなくな
り、相隣るワイヤ同士等における短絡の問題が完全に避
けられる。
【００９１】上記被覆膜除去範囲１７５について詳述す
る。
【００９２】すなわち、図９及び図１０に示すようにキ
ャピラリ１０４の圧着有効部の外径及び内径を各々Ｄ
1 、Ｄ2 とし、図８のに示すように第２ボンディング
点に対するワイヤ１０９の接続部位の被覆膜除去長をＳ
3 としたとき、次式を満たすようになされている。 Ｓ3 ≧（Ｄ1 −Ｄ2 ）／２
【００９３】なお、上記外径Ｄ1 及び内径Ｄ2 はキャピ
ラリの種類により異なり、使用するキャピラリによって
決定される。
【００９４】上記スパークロッド１１０は上記の式を満
足するような幅で被覆膜の除去が可能であり、しかも、
キャピラリが種々交換される場合でも必要にして充分な
幅で除去するようになされている。
【００９５】上記の接続後、キャピラリ１０４の先端部
にワイヤ１０９を図８のに示すように所定のフィード
量ｆだけ引き出した状態でクランパ１０５を閉じる。こ
の状態で更にボンディングアームを所定の高さまで上昇
させる過程でに示すようにワイヤ１０９がカットされ
て、再びワイヤ先端部に電気トーチ１０６（図５参照）
を用いてボール１０９ａを形成し、クランパ１０５を開
状態にさせての状態に復帰する。このような一連の工
程によりワイヤボンディングがなされる。
【００９６】以降、ＩＣチップ１６１に複数設けられた
パッドとこれらに対応して配設された各リードについて
上記一連の動作が繰り返され、この最先のＩＣチップに
関するボンディングを完了する。
【００９７】この後、リードフレームＬ＼Ｆ（図６参
照）がＩＣチップ１６１の配設ピッチの１ピッチ分だけ
移送されて次のＩＣチップについてのボンディング作業
が行われ、順次同様に続行され、全てのＩＣチップのボ
ンディング接続を終了する。
【００９８】なお、本実施例のワイヤボンディング装置
においては、第１ボンディング点への接続に関しては、
電気トーチ１０６の放電によってボール１０９ａを形成
する際にその部分の被覆膜が必然的にイオン化して除去
されるが、第２ボンディング点に対する接続については
ボールは形成されないのでスパークロッド１１０を用い
て被覆膜を除去することが有効であり、本発明を実施し
て好適である。
【００９９】また、キャピラリ１０４を超音波励振手段
により励振してワイヤの溶着を促しているが、上記のよ
うにスパークロッド１１０によって被覆膜を除去して金
属線を露出させることは、この金属線とリード１７１と
の超音波振動による擦過に関して特に有効である。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るボン
ディング装置においては、被覆ワイヤの接続部位の被覆
膜を除去手段により除去するので、ワイヤの接続強度が
確保され、且つ、導通不良が発生することもなく、良好
な接合性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例としてのワイヤボ
ンディング装置の要部の、一部断面を含む側面図であ
る。
【図２】図２は、図１に示したワイヤボンディング装置
の動作の工程を示す図である。
【図３】図３は、図１に示したワイヤボンディング装置
が具備する除去手段としてのスパークロッドと、被覆膜
を除去される被覆ワイヤとを示す側面図である。
【図４】図４は、図３に関するＡ−Ａ矢視図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例としてのワイヤボ
ンディング装置の動作の工程を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例としてのワイヤボ
ンディング装置の要部の、一部断面を含む側面図であ
る。
【図７】図７は、図６に関するＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】図８は、図６に示したワイヤボンディング装置
の動作の工程を示す図である。
【図９】図９は、図６に示したワイヤボンディング装置
が具備するキャピラリがワイヤをリードに圧着した状態
を示す縦断面図である。
【図１０】図１０は、図９に関するＣ−Ｃ矢視図であ
る。
【符号の説明】
１ ボンディングウェッジ（ボンディングツ
ール） ２ 揺動フレーム ３ ホーン ４ 可動ベース ８ クランプステイ ９ クロスローラガイド １１ 被覆ワイヤ １３ クランパ １６ スパークロッド（除去手段） ２０ 引張りばね ２４ 駆動レバー ２７、３２ ソレノイド ２９ 中継レバー ３５ ＩＣチップ ３６ （ＩＣチップ３５の）ランド部 ３７ ボンディングステージ ３９ リード １００ 振動子 １０１ ホーン １０２ 保持枠 １０４ キャピラリ（ボンディングツール） １０５ クランパ １０６ 電気トーチ（放電手段） １０９ 被覆ワイヤ １０９ａ （ワイヤに形成される）ボール １１０ スパークロッド（除去手段） １１２ 揺動アーム １１６ アーム側カムフォロア １１７ カムフォロア １１８ カム １１９ 揺動フレーム １２３ モータ １６１ ＩＣチップ １６２ ボンディングステージ １７０ ボンディング手段 １７１ リード（第２ボンディング点）

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被覆ワイヤを用いて接続を行うボンディ
    ング装置において、該ワイヤの被覆膜を除去する除去手
    段を備えたことを特徴とするボンディング装置。
  2. 【請求項２】 被ボンディング部品に対して前記ワイヤ
    を圧着するためのボンディングツールとしてボンディン
    グウェッジを有することを特徴とする請求項１記載のボ
    ンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記ワイヤを第１ボンディング点に接続
    し、ワイヤをループの形成に必要な長さだけ引き出す際
    に、前記ワイヤの接続部位の被覆膜が除去されることを
    特徴とする請求項２記載のボンディング装置。
  4. 【請求項４】 前記除去手段は、放電をなすことによっ
    て前記被覆膜を除去することを特徴とする請求項２又は
    請求項３記載のボンディング装置。
  5. 【請求項５】 前記被覆膜の除去は、第１ボンディング
    点及び第２ボンディング点に対する接続に最小限必要な
    長さ分だけ行われることを特徴とする請求項２乃至請求
    項４のうちいずれか１記載のボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記ボンディングウェッジのボンディン
    グ有効長をＳとし、第１及び第２ボンディング点に対す
    る該ワイヤの各接続部位の被覆膜除去長を夫々Ｓ1 、Ｓ
    2 としたとき、次式を満たすようになされていることを
    特徴とする請求項２乃至請求項５のうちいずれか１記載
    のボンディング装置。 Ｓ1 ≧Ｓ Ｓ2 ≧Ｓ Ｓ1 ＋Ｓ2 ≧２Ｓ
  7. 【請求項７】 前記除去手段は、前記被覆膜を除去し得
    る位置に固設されていることを特徴とする請求項２乃至
    請求項６のうちいずれか１記載のボンディング装置。
  8. 【請求項８】 前記除去手段は、前記被覆膜を除去し得
    る位置と他の位置との間で可動となされていることを特
    徴とする請求項２乃至請求項６のうちいずれか１記載の
    ボンディング装置。
  9. 【請求項９】 被ボンディング部品に対して前記ワイヤ
    を圧着するためのボンディングツールと、該ワイヤの先
    端部分との間で放電をなして溶融させてボールを形成す
    るための放電手段とを有することを特徴とする請求項１
    記載のボンディング装置。
  10. 【請求項１０】 前記被覆膜の除去は、第２ボンディン
    グ点に対する接続に最小限必要な長さ分だけ行われるこ
    とを特徴とする請求項９記載のボンディング装置。
  11. 【請求項１１】 前記キャピラリのボンディング有効部
    の外径及び内径を各々Ｄ1 、Ｄ2 とし、第２ボンディン
    グ点に対するワイヤの接続部位の被覆膜除去長をＳ3 と
    したとき、次式を満たすようになされていることを特徴
    とする請求項９又は請求項１０記載のボンディング装
    置。 Ｓ3 ≧（Ｄ1 −Ｄ2 ）／２
  12. 【請求項１２】 前記ボンディングツールを励振する超
    音波励振手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請
    求項１１のうちいずれか１記載のボンディング装置。
JP8122582A 1996-04-19 1996-04-19 ボンディング装置 Pending JPH09289223A (ja)

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