JPH11195670A - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易な構成で、隣り合うパッド間でショート
することのない、正確なボンディングをするようにした
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を
提供する。 【解決手段】 ワイヤボンディング装置３６は、超音波
振動を発振する第１振動子２０と、基端で第１振動子２
０に接続し、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する第１
ホーン２２と、第１ホーン２２の先端部に取り付けら
れ、貫通孔を有するキャピラリ２４とを備えている。ま
た、第１振動子２０と同様の第２振動子４０と、基端で
第２振動子４０に接続し、先端に向けて縮径しつつ、先
端部で第１ホーン２２の先端部に対して直交する方向で
第１ホーン２２の先端部に連結する棒状体として形成さ
れ、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する第２ホーン４
２とを備えている。これにより、パッド配列方向に応じ
て、キャピラリ２４の振動方向を切り換えることが可能
になる。
することのない、正確なボンディングをするようにした
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を
提供する。 【解決手段】 ワイヤボンディング装置３６は、超音波
振動を発振する第１振動子２０と、基端で第１振動子２
０に接続し、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する第１
ホーン２２と、第１ホーン２２の先端部に取り付けら
れ、貫通孔を有するキャピラリ２４とを備えている。ま
た、第１振動子２０と同様の第２振動子４０と、基端で
第２振動子４０に接続し、先端に向けて縮径しつつ、先
端部で第１ホーン２２の先端部に対して直交する方向で
第１ホーン２２の先端部に連結する棒状体として形成さ
れ、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する第２ホーン４
２とを備えている。これにより、パッド配列方向に応じ
て、キャピラリ２４の振動方向を切り換えることが可能
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ装置に関し、更に詳しくは、簡易な構成で、全ての被
接合体に正確なボンディングを行うワイヤボンディング
装置及びワイヤボンディング方法に関するものである。
グ装置に関し、更に詳しくは、簡易な構成で、全ての被
接合体に正確なボンディングを行うワイヤボンディング
装置及びワイヤボンディング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造では、リードフレーム
上に、半導体チップ（半導体素子）を載置し、リードフ
レームの外部リードと半導体チップとをボンディングす
る。ボンディング方法は、主としてワイヤボンディング
方法とワイヤレスボンディング方法とがあり、ワイヤボ
ンディング方法としては、超音波を用いる超音波ボンデ
ィング法、及び、熱と超音波の両者を用いる超音波熱圧
着法が広く用いられている。以下、図面を参照し、従来
のワイヤボンディング装置として超音波熱圧着法でワイ
ヤボンディングするワイヤボンディング装置を例に挙げ
て説明する。
上に、半導体チップ（半導体素子）を載置し、リードフ
レームの外部リードと半導体チップとをボンディングす
る。ボンディング方法は、主としてワイヤボンディング
方法とワイヤレスボンディング方法とがあり、ワイヤボ
ンディング方法としては、超音波を用いる超音波ボンデ
ィング法、及び、熱と超音波の両者を用いる超音波熱圧
着法が広く用いられている。以下、図面を参照し、従来
のワイヤボンディング装置として超音波熱圧着法でワイ
ヤボンディングするワイヤボンディング装置を例に挙げ
て説明する。
【０００３】従来のワイヤボンディング装置は、リード
フレームを載せ、Ｘ−Ｙ平面内で自在に移動するＸ−Ｙ
ステージと、リードフレームと半導体チップとをワイヤ
ボンディングするボンディングヘッド部（図５参照）と
を備えている。図４は、従来のワイヤボンディング装置
１０の超音波ホーン１４、及び、超音波ホーン１４によ
ってワイヤボンディングした半導体チップ１６を示す斜
視図である。従来のワイヤボンディング装置１０は、昇
降動自在なボンディングアーム１８を備え、ボンディン
グアーム１８は、半導体チップ１６のパッド１９にワイ
ヤをボンディングする超音波ホーン１４を備えている。
フレームを載せ、Ｘ−Ｙ平面内で自在に移動するＸ−Ｙ
ステージと、リードフレームと半導体チップとをワイヤ
ボンディングするボンディングヘッド部（図５参照）と
を備えている。図４は、従来のワイヤボンディング装置
１０の超音波ホーン１４、及び、超音波ホーン１４によ
ってワイヤボンディングした半導体チップ１６を示す斜
視図である。従来のワイヤボンディング装置１０は、昇
降動自在なボンディングアーム１８を備え、ボンディン
グアーム１８は、半導体チップ１６のパッド１９にワイ
ヤをボンディングする超音波ホーン１４を備えている。
【０００４】図５は、超音波ホーンの構成を示す側面図
である。超音波ホーン１４は、超音波振動を発振する振
動子（以下、第１振動子と言う）２０と、基端で第１振
動子２０に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
るホーン（以下、第１ホーンと言う）２２と、ホーンの
先端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリ２４
とを備えている。第１振動子２０は、超音波が伝達され
るように超音波発振機（図示せず）に接続されている。
キャピラリ２４には、パッド等の被接合体にボンディン
グするボンディングワイヤ（以下、簡単にワイヤと言
う）２６が、垂直方向に貫通してキャピラリ先端（下
端）２１から送り出されるようにされており、ワイヤ２
６の材質は例えば金である。キャピラリ２４の上方に
は、ワイヤ２６の送り出し速度をコントロールするクラ
ンパ２８が設けられている。また、キャピラリ先端２１
は、ワイヤ先端部分をスパークにより溶融、固化してボ
ール状にする電気トーチ先端としての機能を果たすよう
にされている。
である。超音波ホーン１４は、超音波振動を発振する振
動子（以下、第１振動子と言う）２０と、基端で第１振
動子２０に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
るホーン（以下、第１ホーンと言う）２２と、ホーンの
先端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリ２４
とを備えている。第１振動子２０は、超音波が伝達され
るように超音波発振機（図示せず）に接続されている。
キャピラリ２４には、パッド等の被接合体にボンディン
グするボンディングワイヤ（以下、簡単にワイヤと言
う）２６が、垂直方向に貫通してキャピラリ先端（下
端）２１から送り出されるようにされており、ワイヤ２
６の材質は例えば金である。キャピラリ２４の上方に
は、ワイヤ２６の送り出し速度をコントロールするクラ
ンパ２８が設けられている。また、キャピラリ先端２１
は、ワイヤ先端部分をスパークにより溶融、固化してボ
ール状にする電気トーチ先端としての機能を果たすよう
にされている。
【０００５】Ｘ−Ｙステージ（図示せず）は、ヒータに
よる加熱機構を有するヒータブロック部（図示せず）を
備えている。ヒータブロック部の上面には、リードフレ
ーム３２のダイパッド及び外部リード３３の形状に合わ
せて製作された、いわゆるヒート駒（図示せず）が取り
付けられている。また、Ｘ−Ｙステージは、Ｘ−Ｙ平面
内でステージを移動させる駆動部（図示せず）と、Ｘ−
Ｙステージ上の座標を記憶する記憶部（図示せず）とを
備えている。
よる加熱機構を有するヒータブロック部（図示せず）を
備えている。ヒータブロック部の上面には、リードフレ
ーム３２のダイパッド及び外部リード３３の形状に合わ
せて製作された、いわゆるヒート駒（図示せず）が取り
付けられている。また、Ｘ−Ｙステージは、Ｘ−Ｙ平面
内でステージを移動させる駆動部（図示せず）と、Ｘ−
Ｙステージ上の座標を記憶する記憶部（図示せず）とを
備えている。
【０００６】半導体チップ１６は、通常、平面外形が正
方形又は長方形であって、ワイヤ２６がボンディングさ
れる被接合面の周縁に沿って、多数のパッド１９が、Ｘ
軸に沿ったＸ方向及びＹ軸に沿ったＹ方向にそれぞれ配
設されている（図４参照）。隣り合うパッド間の間隔
（ピッチ）は、Ｘ方向、Ｙ方向でそれぞれ均等である。
方形又は長方形であって、ワイヤ２６がボンディングさ
れる被接合面の周縁に沿って、多数のパッド１９が、Ｘ
軸に沿ったＸ方向及びＹ軸に沿ったＹ方向にそれぞれ配
設されている（図４参照）。隣り合うパッド間の間隔
（ピッチ）は、Ｘ方向、Ｙ方向でそれぞれ均等である。
【０００７】ワイヤボンディング装置１０を用いてワイ
ヤボンディングする方法を以下に説明する。先ず、Ｘ−
Ｙステージ上にリードフレーム３２を保持し、ヒータブ
ロック部によりリードフレーム３２を所定温度に加熱
し、更に、リードフレーム３２上のマウント位置に半導
体チップ１６を接着する。次いで、ワイヤ先端に半ボー
ル状のボール部（図示せず）を形成する。続いて、ワイ
ヤ２６を超音波振動させつつ、キャピラリ先端２１を一
パッドに対して位置決めしてワイヤ先端をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部をパッドに溶着する。更に、このパ
ッドに対応する外部リードにワイヤ２６を振動させつつ
押圧して溶着し、続いてクランパ２８によりワイヤ２６
を切断する。以下、同様にして、半導体チップ１６の全
てのパッドを各パッドに対応する外部リードに接合す
る。このようにして、リードフレーム３２上に順次半導
体チップをワイヤボンディングする。
ヤボンディングする方法を以下に説明する。先ず、Ｘ−
Ｙステージ上にリードフレーム３２を保持し、ヒータブ
ロック部によりリードフレーム３２を所定温度に加熱
し、更に、リードフレーム３２上のマウント位置に半導
体チップ１６を接着する。次いで、ワイヤ先端に半ボー
ル状のボール部（図示せず）を形成する。続いて、ワイ
ヤ２６を超音波振動させつつ、キャピラリ先端２１を一
パッドに対して位置決めしてワイヤ先端をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部をパッドに溶着する。更に、このパ
ッドに対応する外部リードにワイヤ２６を振動させつつ
押圧して溶着し、続いてクランパ２８によりワイヤ２６
を切断する。以下、同様にして、半導体チップ１６の全
てのパッドを各パッドに対応する外部リードに接合す
る。このようにして、リードフレーム３２上に順次半導
体チップをワイヤボンディングする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のワイ
ヤボンディング装置では、ワイヤボンディングする際、
キャピラリをＹ方向のみに振動させている。このため、
Ｘ方向に沿って配列されたパッド（以下、簡単にＸ方向
配列パッドと言う）と、Ｙ方向に沿って配列されたパッ
ド（以下、簡単にＹ方向配列パッドと言う）とでは、溶
着してなるボール状の溶着部（以下、簡単に溶着ボール
と言う）の径や形状に違いが生じ、全てのパッドにわた
り均一にボンディングすることはできない。このことに
起因して生じる問題を図４を用いて以下に詳しく説明す
る。キャピラリがＹ方向に振動することにより溶着する
ので、溶着ボールの平面寸法はＹ方向に長い楕円形状で
ある。従って、溶着ボールの長幅は、Ｘ方向配列パッド
１９Ａでは配列方向に直交する向きに形成されるが、Ｙ
方向配列パッド１９Ｂでは配列方向と同じ向きに形成さ
れる。このため、パッドからはみ出した溶着ボールが隣
り合う溶着ボール同士、例えばパッド１９Ｂ１、１９Ｂ
２の溶着ボール同士が接触してショートすることが多い
という問題があった。半導体チップは、益々小パッド化
及び狭ピッチ化する傾向にあるため、この問題の解決は
重要である。尚、この問題は、超音波熱圧着法に限ら
ず、超音波ボンディング法でも生じていた。
ヤボンディング装置では、ワイヤボンディングする際、
キャピラリをＹ方向のみに振動させている。このため、
Ｘ方向に沿って配列されたパッド（以下、簡単にＸ方向
配列パッドと言う）と、Ｙ方向に沿って配列されたパッ
ド（以下、簡単にＹ方向配列パッドと言う）とでは、溶
着してなるボール状の溶着部（以下、簡単に溶着ボール
と言う）の径や形状に違いが生じ、全てのパッドにわた
り均一にボンディングすることはできない。このことに
起因して生じる問題を図４を用いて以下に詳しく説明す
る。キャピラリがＹ方向に振動することにより溶着する
ので、溶着ボールの平面寸法はＹ方向に長い楕円形状で
ある。従って、溶着ボールの長幅は、Ｘ方向配列パッド
１９Ａでは配列方向に直交する向きに形成されるが、Ｙ
方向配列パッド１９Ｂでは配列方向と同じ向きに形成さ
れる。このため、パッドからはみ出した溶着ボールが隣
り合う溶着ボール同士、例えばパッド１９Ｂ１、１９Ｂ
２の溶着ボール同士が接触してショートすることが多い
という問題があった。半導体チップは、益々小パッド化
及び狭ピッチ化する傾向にあるため、この問題の解決は
重要である。尚、この問題は、超音波熱圧着法に限ら
ず、超音波ボンディング法でも生じていた。
【０００９】この対策を施した新型のワイヤボンディン
グ装置が、特開平０９−２１３７５５、特開平０６−２
６８０３３、及び特開平０４−３７２１４６に、それぞ
れ記載されている。特開平０９−２１３７５５では、超
音波ホーンが、第１ホーンをＹ方向に撓ませて振動させ
る別の振動子を第１ホーンと第１振動子との間に備えて
いる（図７参照）。特開平０６−２６８０３３では、超
音波ホーンが、第１ホーンをＹ方向に振動させる圧電素
子（圧電子）を備えている。特開平０４−３７２１４６
では、超音波ホーンの第１ホーンの中心線とキャピラリ
の中心線とが一致し、かつ、第１ホーンがねじり振動す
る機構を有している。
グ装置が、特開平０９−２１３７５５、特開平０６−２
６８０３３、及び特開平０４−３７２１４６に、それぞ
れ記載されている。特開平０９−２１３７５５では、超
音波ホーンが、第１ホーンをＹ方向に撓ませて振動させ
る別の振動子を第１ホーンと第１振動子との間に備えて
いる（図７参照）。特開平０６−２６８０３３では、超
音波ホーンが、第１ホーンをＹ方向に振動させる圧電素
子（圧電子）を備えている。特開平０４−３７２１４６
では、超音波ホーンの第１ホーンの中心線とキャピラリ
の中心線とが一致し、かつ、第１ホーンがねじり振動す
る機構を有している。
【００１０】しかし、特開平０９−２１３７５５及び特
開平０６−２６８０３３では、第１ホーンをＹ方向に振
動させる機構を更に改良することが可能であると推察さ
れ、また、特開平０４−３７２１４６では、キャピラリ
をＹ方向に振動させることはできないという難点があっ
た。以上のような事情に照らして、本発明の目的は、簡
易な構成で、隣り合う溶着ボール同士でショートするこ
とのない、正確なボンディングを全ての被接合体に行う
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を
提供することである。
開平０６−２６８０３３では、第１ホーンをＹ方向に振
動させる機構を更に改良することが可能であると推察さ
れ、また、特開平０４−３７２１４６では、キャピラリ
をＹ方向に振動させることはできないという難点があっ
た。以上のような事情に照らして、本発明の目的は、簡
易な構成で、隣り合う溶着ボール同士でショートするこ
とのない、正確なボンディングを全ての被接合体に行う
ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を
提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るワイヤボンディング装置は、超音波振
動を発振する振動子と、基端で振動子（以下、第１振動
子と言う）に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒
状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬
するホーン（以下、第１ホーンと言う）と、ホーンの先
端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリとを備
えて、キャピラリの貫通孔を貫通するボンディングワイ
ヤを超音波振動させつつ、ワイヤ先端を被接合体に押圧
して摩擦熱を発生させ、被接合体に接合するワイヤボン
ディング装置において、超音波振動を発振する別の振動
子（以下、第２振動子と言う）と、基端で第２振動子に
接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振動方向
に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に対して交差す
る方向で第１ホーンの先端部に連結する棒状体として形
成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する別のホー
ン（以下、第２ホーンと言う）とを備えていることを特
徴としている。
に、本発明に係るワイヤボンディング装置は、超音波振
動を発振する振動子と、基端で振動子（以下、第１振動
子と言う）に接続し、超音波振動の振動方向に伸びる棒
状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬
するホーン（以下、第１ホーンと言う）と、ホーンの先
端部に取り付けられ、貫通孔を有するキャピラリとを備
えて、キャピラリの貫通孔を貫通するボンディングワイ
ヤを超音波振動させつつ、ワイヤ先端を被接合体に押圧
して摩擦熱を発生させ、被接合体に接合するワイヤボン
ディング装置において、超音波振動を発振する別の振動
子（以下、第２振動子と言う）と、基端で第２振動子に
接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振動方向
に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に対して交差す
る方向で第１ホーンの先端部に連結する棒状体として形
成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬する別のホー
ン（以下、第２ホーンと言う）とを備えていることを特
徴としている。
【００１２】好適には、第２ホーンは、第１ホーンと同
じ方向に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に向けて
湾曲し、連結している。この場合、第１ホーンの先端部
と第２ホーンの先端部とのなす角度がほぼ直角であるこ
とが多い。
じ方向に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に向けて
湾曲し、連結している。この場合、第１ホーンの先端部
と第２ホーンの先端部とのなす角度がほぼ直角であるこ
とが多い。
【００１３】本明細書で、超音波振動の振動方向とは、
第１、第２振動子が与える振動の振幅方向を意味する。
また、先端に向けて縮径しつつ、とは、キャピラリが超
音波振動する限り、先端部のみ縮径していてもよいこと
を意味する。ワイヤの材質は、例えば金やアルミニウム
である。ワイヤボンディングするに際し、金の場合、被
接合体を加熱した上でワイヤボンディングする超音波熱
圧着法で行う。アルミニウムの場合、融点が低いので、
加熱する必要はなく、超音波ボンディング法で行う。本
発明に係るワイヤボンディング装置により、キャピラリ
の振動の振幅方向を切換自在にして、接合体の被接合面
に応じて選定することが可能になり、また、両方向に同
時に振動させることも可能になる。従って、半導体基板
のパッドの配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を
変えることが可能になる。
第１、第２振動子が与える振動の振幅方向を意味する。
また、先端に向けて縮径しつつ、とは、キャピラリが超
音波振動する限り、先端部のみ縮径していてもよいこと
を意味する。ワイヤの材質は、例えば金やアルミニウム
である。ワイヤボンディングするに際し、金の場合、被
接合体を加熱した上でワイヤボンディングする超音波熱
圧着法で行う。アルミニウムの場合、融点が低いので、
加熱する必要はなく、超音波ボンディング法で行う。本
発明に係るワイヤボンディング装置により、キャピラリ
の振動の振幅方向を切換自在にして、接合体の被接合面
に応じて選定することが可能になり、また、両方向に同
時に振動させることも可能になる。従って、半導体基板
のパッドの配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を
変えることが可能になる。
【００１４】また、本発明方法の第１発明方法は、本発
明に係るワイヤボンディング装置を用い、Ｘ−Ｙ平面内
でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ配列された被接合体を有
する半導体チップにワイヤボンディングする方法であっ
て、Ｘ方向に配列された被接合体には、第１ホーン又は
第２ホーンの何れか一方によってキャピラリをＹ方向に
振動させてワイヤボンディングし、Ｙ方向に配列された
被接合体には、他方によってキャピラリをＸ方向に振動
させてワイヤボンディングすることを特徴としている。
被接合体とは、例えばパッドである。
明に係るワイヤボンディング装置を用い、Ｘ−Ｙ平面内
でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ配列された被接合体を有
する半導体チップにワイヤボンディングする方法であっ
て、Ｘ方向に配列された被接合体には、第１ホーン又は
第２ホーンの何れか一方によってキャピラリをＹ方向に
振動させてワイヤボンディングし、Ｙ方向に配列された
被接合体には、他方によってキャピラリをＸ方向に振動
させてワイヤボンディングすることを特徴としている。
被接合体とは、例えばパッドである。
【００１５】第１発明方法により、Ｘ方向配列パッド及
びＹ方向配列パッドに形成された溶着ボールの長幅は、
全て配列方向に直交する方向に形成されるので、隣り合
う溶着ボール同士が接触することはない。
びＹ方向配列パッドに形成された溶着ボールの長幅は、
全て配列方向に直交する方向に形成されるので、隣り合
う溶着ボール同士が接触することはない。
【００１６】本発明方法の第２発明方法に係るワイヤボ
ンディング方法は、本発明に係るワイヤボンディング装
置を用い、Ｘ−Ｙ平面内でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、第１及び第２ホーンによっ
て、キャピラリ先端がほぼ円状の軌跡を描くようにキャ
ピラリを振動させてワイヤボンディングすることを特徴
としている。
ンディング方法は、本発明に係るワイヤボンディング装
置を用い、Ｘ−Ｙ平面内でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、第１及び第２ホーンによっ
て、キャピラリ先端がほぼ円状の軌跡を描くようにキャ
ピラリを振動させてワイヤボンディングすることを特徴
としている。
【００１７】第２発明方法により、キャピラリの先端は
円を描くので、パッドに形成された溶着ボールの平面寸
法は円状である。よって、隣り合う溶着ボール同士が接
触することはない。
円を描くので、パッドに形成された溶着ボールの平面寸
法は円状である。よって、隣り合う溶着ボール同士が接
触することはない。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明の好適なワイヤボンディング装
置を用いて第１発明方法を実施する例である。本実施形
態例のワイヤボンディング装置３６では、従来のワイヤ
ボンディング装置１０に比べ、ボンディングアームが第
２超音波ホーンを更に備えている。図１は、本実施形態
例のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第２超
音波ホーンと、ワイヤボンディングした半導体チップと
を示す部分斜視図である。図１では、図５と同じものに
は同じ符号を付してその説明を省略する。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明の好適なワイヤボンディング装
置を用いて第１発明方法を実施する例である。本実施形
態例のワイヤボンディング装置３６では、従来のワイヤ
ボンディング装置１０に比べ、ボンディングアームが第
２超音波ホーンを更に備えている。図１は、本実施形態
例のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第２超
音波ホーンと、ワイヤボンディングした半導体チップと
を示す部分斜視図である。図１では、図５と同じものに
は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００１９】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、ワイ
ヤボンディング装置３６の超音波ホーン及び第２超音波
ホーンを示す平面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た斜視図であ
る。第２超音波ホーン３８は、第１振動子２０と同じ構
成、機能を有する第２振動子４０と、基端で第２振動子
４０に接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振
動方向に伸びて、先端部で第１ホーン２２の先端部に対
してほぼ直交する方向で第１ホーン２２の先端部に連結
する棒状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動
を伝搬する第２ホーン４２とを備えている。第２ホーン
４２は、第１ホーン２２と同じ方向に伸びて、先端部で
第１ホーン２２の先端部に向けて緩やかな円弧状に形成
されて連結している。第１振動子２０及び第２振動子４
０は、それぞれ、振動のＯＮ、ＯＦＦが切換自在であっ
て、キャピラリ２４は、Ｘ方向、Ｙ方向の何れにも振動
可能で、また、Ｘ、Ｙ両方向に同時に振動してキャピラ
リ先端２１が円状の軌跡を描くことも可能である。ま
た、ワイヤボンディング装置３６は、Ｘ−Ｙステージ上
方に位置決め用の撮像機（図示せず）を備えている。
ヤボンディング装置３６の超音波ホーン及び第２超音波
ホーンを示す平面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た斜視図であ
る。第２超音波ホーン３８は、第１振動子２０と同じ構
成、機能を有する第２振動子４０と、基端で第２振動子
４０に接続し、先端に向けて縮径しつつ超音波振動の振
動方向に伸びて、先端部で第１ホーン２２の先端部に対
してほぼ直交する方向で第１ホーン２２の先端部に連結
する棒状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動
を伝搬する第２ホーン４２とを備えている。第２ホーン
４２は、第１ホーン２２と同じ方向に伸びて、先端部で
第１ホーン２２の先端部に向けて緩やかな円弧状に形成
されて連結している。第１振動子２０及び第２振動子４
０は、それぞれ、振動のＯＮ、ＯＦＦが切換自在であっ
て、キャピラリ２４は、Ｘ方向、Ｙ方向の何れにも振動
可能で、また、Ｘ、Ｙ両方向に同時に振動してキャピラ
リ先端２１が円状の軌跡を描くことも可能である。ま
た、ワイヤボンディング装置３６は、Ｘ−Ｙステージ上
方に位置決め用の撮像機（図示せず）を備えている。
【００２０】ワイヤボンディング装置３６を用いてリー
ドフレームにワイヤボンディングした方法を以下に説明
する。先ず、従来と同様、Ｘ−Ｙステージ上にリードフ
レーム３２を保持し、ヒータブロック部によりリードフ
レーム３２を所定温度に加熱し、更に、リードフレーム
３２上のマウント位置に半導体チップ１６を接着した。
次いで、パッド位置、及び、該パッドに対応する外部リ
ードのボンディング位置の設定や、ワイヤボンディング
するのに必要な様々な条件等の設定を行うセルフテーチ
を以下のように実施した。先ず、各パッドについて、撮
像機によりＸ−Ｙステージ上の映像を目視でモニタしな
がら、Ｘ−Ｙステージを手動で移動させ、モニタ画面に
示された基準位置に、上記のパッド位置と外部リードの
ボンディング位置とのそれぞれの略中心位置を位置決め
し、その座標を記憶部に記憶させることを行った。上記
の基準位置は、キャピラリ２４が下降したときにワイヤ
先端が当接する位置であり、予め記憶部に記憶されてい
る。また、このセルフテーチにより、各パッドは、Ｘ方
向配列パッド１９Ａ又はＹ方向配列パッド１９Ｂに区別
され、その旨が記憶部に記憶された。
ドフレームにワイヤボンディングした方法を以下に説明
する。先ず、従来と同様、Ｘ−Ｙステージ上にリードフ
レーム３２を保持し、ヒータブロック部によりリードフ
レーム３２を所定温度に加熱し、更に、リードフレーム
３２上のマウント位置に半導体チップ１６を接着した。
次いで、パッド位置、及び、該パッドに対応する外部リ
ードのボンディング位置の設定や、ワイヤボンディング
するのに必要な様々な条件等の設定を行うセルフテーチ
を以下のように実施した。先ず、各パッドについて、撮
像機によりＸ−Ｙステージ上の映像を目視でモニタしな
がら、Ｘ−Ｙステージを手動で移動させ、モニタ画面に
示された基準位置に、上記のパッド位置と外部リードの
ボンディング位置とのそれぞれの略中心位置を位置決め
し、その座標を記憶部に記憶させることを行った。上記
の基準位置は、キャピラリ２４が下降したときにワイヤ
先端が当接する位置であり、予め記憶部に記憶されてい
る。また、このセルフテーチにより、各パッドは、Ｘ方
向配列パッド１９Ａ又はＹ方向配列パッド１９Ｂに区別
され、その旨が記憶部に記憶された。
【００２１】次いで、ワイヤ先端にボール部（図示せ
ず）を形成した。本実施形態例では、ワイヤ２６として
金ワイヤを用いた。続いて、記憶部に記憶された座標に
基づき、Ｘ方向配列パッド１９Ａの１つのパッドをキャ
ピラリ先端２１に対して位置決めし、超音波ホーン１４
によりキャピラリ２４をＹ方向に振動させつつボール部
をパッドに押圧して摩擦熱を発生させ、リードフレーム
の熱、及び、摩擦熱によりボール部を溶着させた。更
に、このパッドに対応する外部リードに、ワイヤ２６を
振動（励振）させつつ押圧して溶着し、続いて、クラン
パ２８で切断した。以下、全てのＸ方向配列パッド１９
Ａ及びこれに対応する外部リードに同様のことを行っ
た。次いで、Ｙ方向配列パッド１９Ｂに対し、上記と同
様にキャピラリ先端２１にボール部を形成し、キャピラ
リ先端２１をＹ方向配列パッド１９Ｂの１つのパッドに
対して位置決めし、第２超音波ホーン３８によりキャピ
ラリ２４をＹ方向に振動させつつボール部をパッドに押
圧して摩擦熱を発生させ、ボール部を溶着させた。更
に、Ｘ方向配列パッド１９Ａのときと同様、このパッド
に対応する外部リードにワイヤ２６を溶着して切断し
た。以下、全てのＹ方向配列パッド１９Ｂ及びこれに対
応する外部リードに同様のことを行い、図１に示した状
態が実現した。
ず）を形成した。本実施形態例では、ワイヤ２６として
金ワイヤを用いた。続いて、記憶部に記憶された座標に
基づき、Ｘ方向配列パッド１９Ａの１つのパッドをキャ
ピラリ先端２１に対して位置決めし、超音波ホーン１４
によりキャピラリ２４をＹ方向に振動させつつボール部
をパッドに押圧して摩擦熱を発生させ、リードフレーム
の熱、及び、摩擦熱によりボール部を溶着させた。更
に、このパッドに対応する外部リードに、ワイヤ２６を
振動（励振）させつつ押圧して溶着し、続いて、クラン
パ２８で切断した。以下、全てのＸ方向配列パッド１９
Ａ及びこれに対応する外部リードに同様のことを行っ
た。次いで、Ｙ方向配列パッド１９Ｂに対し、上記と同
様にキャピラリ先端２１にボール部を形成し、キャピラ
リ先端２１をＹ方向配列パッド１９Ｂの１つのパッドに
対して位置決めし、第２超音波ホーン３８によりキャピ
ラリ２４をＹ方向に振動させつつボール部をパッドに押
圧して摩擦熱を発生させ、ボール部を溶着させた。更
に、Ｘ方向配列パッド１９Ａのときと同様、このパッド
に対応する外部リードにワイヤ２６を溶着して切断し
た。以下、全てのＹ方向配列パッド１９Ｂ及びこれに対
応する外部リードに同様のことを行い、図１に示した状
態が実現した。
【００２２】本実施形態例により、Ｘ方向配列パッド１
９Ａ及びＹ方向配列パッド１９Ｂに形成された溶着ボー
ルの長幅の方向は、全て、配列方向に直交している（図
１参照）。従って、隣り合う溶着ボール同士が接触する
ことはない。
９Ａ及びＹ方向配列パッド１９Ｂに形成された溶着ボー
ルの長幅の方向は、全て、配列方向に直交している（図
１参照）。従って、隣り合う溶着ボール同士が接触する
ことはない。
【００２３】実施形態例２ 本実施形態例は、実施形態例１のワイヤボンディング装
置３６を用いて第２発明方法を実施する例である。図３
は、本実施形態例でワイヤボンディングした半導体チッ
プの部分斜視図である。図３では、図１と同じものには
同じ符号を付してその説明を省略する。
置３６を用いて第２発明方法を実施する例である。図３
は、本実施形態例でワイヤボンディングした半導体チッ
プの部分斜視図である。図３では、図１と同じものには
同じ符号を付してその説明を省略する。
【００２４】本実施形態例では、実施形態例１と同様、
先ず、リードフレーム３２の所定位置上に半導体チップ
１６を接着した。次いで、ワイヤ先端にボール部を形成
した。続いて、１つのパッドをキャピラリ先端２１に対
して位置決めし、超音波ホーン１４及び第２超音波ホー
ン３８により、キャピラリ先端２１が円を描くようにキ
ャピラリ２４を振動させつつ、ボール部をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部を溶解、固着させた。更に、このパ
ッドに対応する外部リードに、ワイヤ２６を振動させつ
つ押圧して溶着し、クランパ２８によりワイヤ２６を切
断した。以下、全てのパッド及びこれに対応する外部リ
ードに同様のことを行い、図３に示した状態が実現し
た。
先ず、リードフレーム３２の所定位置上に半導体チップ
１６を接着した。次いで、ワイヤ先端にボール部を形成
した。続いて、１つのパッドをキャピラリ先端２１に対
して位置決めし、超音波ホーン１４及び第２超音波ホー
ン３８により、キャピラリ先端２１が円を描くようにキ
ャピラリ２４を振動させつつ、ボール部をパッドに押圧
して摩擦熱を発生させ、リードフレームの熱、及び、摩
擦熱によりボール部を溶解、固着させた。更に、このパ
ッドに対応する外部リードに、ワイヤ２６を振動させつ
つ押圧して溶着し、クランパ２８によりワイヤ２６を切
断した。以下、全てのパッド及びこれに対応する外部リ
ードに同様のことを行い、図３に示した状態が実現し
た。
【００２５】本実施形態例では、キャピラリ先端２１が
円を描くので、パッド１９に形成された溶着ボール４４
は全て真円状で同一外径の平面寸法を有する。よって、
隣り合う溶着ボール同士が接触することはなく、また、
パッド１９から溶着ボールがはみ出すことはない。
円を描くので、パッド１９に形成された溶着ボール４４
は全て真円状で同一外径の平面寸法を有する。よって、
隣り合う溶着ボール同士が接触することはなく、また、
パッド１９から溶着ボールがはみ出すことはない。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、超音波振動を発振する
第２振動子と、基端で第２振動子に接続し、超音波振動
の振動方向に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に対
して交差する方向で第１ホーンの先端部に連結する棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
る第２ホーンとを備えている。これにより、キャピラリ
の振動方向を切換自在にし、被接合体の被接合面に応じ
て振動方向を選定することが可能になる。よって、被接
合面の配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を変え
ることが可能になる。
第２振動子と、基端で第２振動子に接続し、超音波振動
の振動方向に伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に対
して交差する方向で第１ホーンの先端部に連結する棒状
体として形成され、棒状体に沿って超音波振動を伝搬す
る第２ホーンとを備えている。これにより、キャピラリ
の振動方向を切換自在にし、被接合体の被接合面に応じ
て振動方向を選定することが可能になる。よって、被接
合面の配列方向に応じて溶着ボールの寸法や形状を変え
ることが可能になる。
【００２７】また、第１発明方法によれば、Ｘ−Ｙ平面
内で、Ｘ方向に配列されたパッドには、第１ホーン又は
第２ホーンの何れか一方によってキャピラリをＹ方向に
振動させてワイヤボンディングし、Ｙ方向に配列された
パッドには、他方によってキャピラリをＸ方向に振動さ
せてワイヤボンディングする。これにより、パッドに形
成された溶着ボールの長幅は、全て、配列方向に直交す
る方向に形成される。従って、隣り合う溶着ボール同士
が接触することはない。
内で、Ｘ方向に配列されたパッドには、第１ホーン又は
第２ホーンの何れか一方によってキャピラリをＹ方向に
振動させてワイヤボンディングし、Ｙ方向に配列された
パッドには、他方によってキャピラリをＸ方向に振動さ
せてワイヤボンディングする。これにより、パッドに形
成された溶着ボールの長幅は、全て、配列方向に直交す
る方向に形成される。従って、隣り合う溶着ボール同士
が接触することはない。
【００２８】更に、第２発明方法によれば、Ｘ−Ｙ平面
内で、第１及び第２ホーンによって、キャピラリ先端が
ほぼ円状の軌跡を描くようにキャピラリを振動させてワ
イヤボンディングする。これにより、キャピラリの先端
は円を描くので、パッドに形成された溶着ボールは全て
円状で同一径の平面寸法を有する。よって、隣り合う溶
着ボール同士が接触することはなく、また、パッドから
溶着ボールがはみ出すことはない。
内で、第１及び第２ホーンによって、キャピラリ先端が
ほぼ円状の軌跡を描くようにキャピラリを振動させてワ
イヤボンディングする。これにより、キャピラリの先端
は円を描くので、パッドに形成された溶着ボールは全て
円状で同一径の平面寸法を有する。よって、隣り合う溶
着ボール同士が接触することはなく、また、パッドから
溶着ボールがはみ出すことはない。
【図１】実施形態例１のワイヤボンディング装置の超音
波ホーン及び第２超音波ホーンと、ワイヤボンディング
した半導体チップとを示す部分斜視図である。
波ホーン及び第２超音波ホーンと、ワイヤボンディング
した半導体チップとを示す部分斜視図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施形態
例１のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第２
超音波ホーンの平面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た側面図で
ある。
例１のワイヤボンディング装置の超音波ホーン及び第２
超音波ホーンの平面図及び矢視Ｉ−Ｉから見た側面図で
ある。
【図３】実施形態例２でワイヤボンディングした半導体
チップの部分斜視図である。
チップの部分斜視図である。
【図４】従来のワイヤボンディング装置の超音波ホーン
及びワイヤボンディングした半導体チップを示すの斜視
図である。
及びワイヤボンディングした半導体チップを示すの斜視
図である。
【図５】従来のワイヤボンディング装置の超音波ホーン
の構成を示す側面図である。
の構成を示す側面図である。
１０……ワイヤボンディング装置、１２……ボンディン
グヘッド部、１４……超音波ホーン、１６……半導体チ
ップ、１８……ボンディングアーム、１９、１９Ｂ１、
１９Ｂ２……パッド、１９Ａ……Ｘ方向配列パッド、１
９Ｂ……Ｙ方向配列パッド、２０……第１振動子、２１
……キャピラリ先端、２２……第１ホーン、２４……キ
ャピラリ、２６……ワイヤ、２８……クランパ、３２…
…リードフレーム、３３……外部リード、３６……ワイ
ヤボンディング装置、３８……第２超音波ホーン、４０
……第２振動子、４２……第２ホーン、４４……溶着ボ
ール。
グヘッド部、１４……超音波ホーン、１６……半導体チ
ップ、１８……ボンディングアーム、１９、１９Ｂ１、
１９Ｂ２……パッド、１９Ａ……Ｘ方向配列パッド、１
９Ｂ……Ｙ方向配列パッド、２０……第１振動子、２１
……キャピラリ先端、２２……第１ホーン、２４……キ
ャピラリ、２６……ワイヤ、２８……クランパ、３２…
…リードフレーム、３３……外部リード、３６……ワイ
ヤボンディング装置、３８……第２超音波ホーン、４０
……第２振動子、４２……第２ホーン、４４……溶着ボ
ール。
Claims (5)
- 【請求項１】 超音波振動を発振する振動子と、基端で
振動子（以下、第１振動子と言う）に接続し、超音波振
動の振動方向に伸びる棒状体として形成され、棒状体に
沿って超音波振動を伝搬するホーン（以下、第１ホーン
と言う）と、ホーンの先端部に取り付けられ、貫通孔を
有するキャピラリとを備えて、キャピラリの貫通孔を貫
通するボンディングワイヤを超音波振動させつつ、ワイ
ヤ先端を被接合体に押圧して摩擦熱を発生させ、被接合
体に接合するワイヤボンディング装置において、 超音波振動を発振する別の振動子（以下、第２振動子と
言う）と、 基端で第２振動子に接続し、先端に向けて縮径しつつ超
音波振動の振動方向に伸びて、先端部で第１ホーンの先
端部に対して交差する方向で第１ホーンの先端部に連結
する棒状体として形成され、棒状体に沿って超音波振動
を伝搬する別のホーン（以下、第２ホーンと言う）とを
備えていることを特徴とするワイヤボンディング装置。 - 【請求項２】 第２ホーンは、第１ホーンと同じ方向に
伸びて、先端部で第１ホーンの先端部に向けて湾曲し、
連結していることを特徴とする請求項１に記載のワイヤ
ボンディング装置。 - 【請求項３】 第１ホーンの先端部と第２ホーンの先端
部とのなす角度がほぼ直角であることを特徴とする請求
項２に記載のワイヤボンディング装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載のワイヤボンディング装
置を用い、Ｘ−Ｙ平面内でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、 Ｘ方向に配列された被接合体には、第１ホーン又は第２
ホーンの何れか一方によってキャピラリをＹ方向に振動
させてワイヤボンディングし、 Ｙ方向に配列された被接合体には、他方によってキャピ
ラリをＸ方向に振動させてワイヤボンディングすること
を特徴とするワイヤボンディング方法。 - 【請求項５】 請求項３に記載のワイヤボンディング装
置を用い、Ｘ−Ｙ平面内でＸ方向及びＹ方向にそれぞれ
配列された被接合体を有する半導体チップにワイヤボン
ディングする方法であって、 第１及び第２ホーンによって、キャピラリ先端がほぼ円
状の軌跡を描くようにキャピラリを振動させてワイヤボ
ンディングすることを特徴とするワイヤボンディング方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36116297A JPH11195670A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36116297A JPH11195670A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11195670A true JPH11195670A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=18472453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36116297A Pending JPH11195670A (ja) | 1997-12-26 | 1997-12-26 | ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11195670A (ja) |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP36116297A patent/JPH11195670A/ja active Pending
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