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JP2883463B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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Publication number
JP2883463B2
JP2883463B2 JP3085473A JP8547391A JP2883463B2 JP 2883463 B2 JP2883463 B2 JP 2883463B2 JP 3085473 A JP3085473 A JP 3085473A JP 8547391 A JP8547391 A JP 8547391A JP 2883463 B2 JP2883463 B2 JP 2883463B2
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JP
Japan
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loop
reverse
wire
capillary
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JP3085473A
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水 靖 彦 清
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に用
いられるワイヤボンディング装置に係り、特にキャピラ
リの動きを規制しつつ台形状にループさせた金属細線
（ボンディングワイヤ）で半導体チップの電極とリード
フレームの電極とを接続する際に、前記キャピラリの最
適な軌跡パラメータを半導体チップとリードフレームの
基本データを基にして演算できるようにしたワイヤボン
ディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造に際しては、図３に示
すように、リードフレーム１のダイパッド１ａ上に半導
体チップ２をマウントした後、この半導体チップ２の電
極（ボンディングパッド）２ａとリードフレーム１の電
極（インナーリード）１ｂとが金属細線（ボンディング
ワイヤ）３で接続され、このボンディングワイヤ３によ
る接続にワイヤボンディング装置が使用される。
【０００３】ここに、前記ボンディングワイヤ３のルー
プ形状には、同図（ａ）に示す三角ループ、即ち半導体
チップ２の表面からネック部高さＮh 上昇させた後、こ
のネック部高さＮh 及びボンディング段差ｈの合計の高
さ下降させつつループ長Ｌだけ側方に直線状に引き出す
ようにした形状と、同図（ｂ）に示す台形ループ、即ち
半導体チップ２の表面からネック部高さＮh1上昇させた
後、台形部長さＤＬ分だけ水平方向側方に延ばし、更に
ループ高さＮh2及びボンディング段差ｈの合計の高さ下
降させつつ全体としてループ長Ｌだけ側方に引き出すよ
うにした形状とがある。
【０００４】これは、同一ループ長Ｌであっても、半導
体チップ２上の電極２ａの位置が、半導体チップ２の端
部より異なる場合があり、同図（ａ）の場合は、電極２
ａが半導体チップ２の端部に近い位置にあるため、図の
ような三角ループ形状でも半導体チップ２にボンディン
グワイヤ３が接触してしまうことはない。しかし、同図
（ｂ）の場合、電極２ａが半導体チップ２の端部よりか
なり内側にあるため、同図（ａ）の三角ループのワイヤ
形状ではボンディングワイヤ３が半導体チップ２に接触
してしまう。このため、同図（ｂ）のような台形ループ
のワイヤ形状に形成して、ボンディングワイヤ３と半導
体チップ２との接触を防止しているのである。
【０００５】このような台形ループを形成する場合、図
４に示すように、検出カメラ４を介して半導体チップ２
の電極２ａやリードフレーム１のインナーリード１ｂ等
の位置を画像処理により求め、図示していないＸ−Ｙ−
Ｚ軸テーブル上に載置された超音波ホーン５の動き制御
することにより、この超音波ホーン５の先端に取付けら
れたキャピラリ６を図５に示す軌跡にコントロールして
ワイヤボンディングを行うことが一般に行われている。
【０００６】即ち、キャピラリ６を、図５に示すよう
に、先ずリバース高さＲh だけ上昇させ、更にリバース
量Ｒだけ半導体チップ２の内方に向けて水平にリバース
させた後、最終的なＺ上昇量Ｓh だけ上昇させ、しかる
後、半導体チップ２の側方に向けて１／４円弧状から直
線状に下降させるようになされている。
【０００７】従来、このキャピラリ６での各ボンディン
グワイヤ３に対する各軌跡パラメータ、即ちリバース高
さＲh 、リバース量Ｒ及びＺ上昇量Ｓhの各数値におけ
る条件出しは、オペレータがボンディングワイヤ３を確
認しつつ行うことが一般に行われていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、同一ル
ープ長Ｌでも台形部長さＤＬが異なる場合やボンディン
グ段差ｈが変わった場合等においては、各ボンディング
ワイヤ３に対するキャピラリ６のリバース量Ｒ、リバー
ス高さＲh 及びＺ上昇量Ｓh の各軌跡パラメータを変更
しなくてはならず、この作業がオペレータにとってかな
り繁雑で時間がかかるものであるばかりでなく、オペレ
ータに個人差があるためにループ形状にばらつきが生じ
てしまっているのが現状であった。
【０００９】本発明は上記に鑑み、台形ループのループ
形状にワイヤボンディングを行う際に、半導体チップ及
びリードフレームに関する基本データを入力するだけで
最適なキャピラリの軌跡パラメータを演算して、キャピ
ラリをこの演算値に従って動かすようにしたものを提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るワイヤボンディング装置は、半導体チ
ップの電極とリードフレームの電極との間を、Ｘ−Ｙ−
Ｚ制御部でキャピラリの動きを制御しつつ台形状にルー
プさせた金属細線で接続するようにしたワイヤボンディ
ング装置において、半導体チップとリードフレームの両
電極位置データ及び半導体チップの形状データとを基に
台形ループのループ長、ボンディング段差及び台形部長
さを夫々演算する演算部と、これらの演算値を関数とし
てキャピラリ移動軌跡のリバース量、リバース高さ及び
Ｚ上昇量を夫々演算しこれらの演算値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ
制御部に入力する関数演算部とを備えたものである。
【００１１】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、半導体
チップとリードフレームの両電極位置データ及び半導体
チップの形状データを予め入力するだけで、キャピラリ
の動きの基本軌跡パラメータ、即ちキャピラリのリバー
ス量、リバース高さ及びＺ上昇量を演算部と関数演算部
で求め、この演算値に従ってキャピラリを動かしつつワ
イヤボンディングを行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
【００１３】図１は、制御シーケンス図を示すもので、
半導体チップ電極位置データ７、リードフレーム電極位
置データ８及び半導体チップ形状データ９を夫々入力す
ることにより、図３（ｂ）に示す台形ループ長Ｌ、ボン
ディング段差ｈ及び台形部長さＤＬを演算する演算部１
０と、この演算部１０での各演算値を基に、図５に示す
キャピラリ６のリバース量Ｒ、リバース高さＲh 及びＺ
上昇量Ｓh を求める関数演算部１１とが備えられ、この
関数演算部１１はＸ−Ｙ−Ｚ制御部１２に接続されてい
る。
【００１４】このように、半導体チップ２及びリードフ
レーム１の基本データを基に演算部１０で演算された台
形ループ長Ｌ、ボンディング段差ｈ及び台形部長さＤＬ
の各値から、関数演算部１１でキャピラリ６のリバース
量Ｒ、リバース高さＲh 及びＺ上昇量Ｓh を求めること
ができるのは、以下の理由による。
【００１５】即ち、図２は台形ループの形成過程を示す
図であり、同図から判るように、リバース高さＲh とリ
バース量Ｒによるリバース動作により形成される直線部
分が、そのまま台形部長さＤＬとネック部高さＮh2の合
計の長さとなる。また、Ｚ最大上昇時の時に形作られた
ボンディングワイヤ形状の屈曲角度θ1 と、ワイヤルー
ピング完了後のボンディングワイヤ３の屈曲角度θ2 と
は、等しい関係（θ1＝θ2 ）となっている。そして、
この時、Ｚ最大上昇時のワイヤ長さとルーピング完了後
のワイヤ長さは、ほぼ等しい関係にある。
【００１６】上記の関係により、リバース量Ｒ、リバー
ス高さＲh 及びＺ上昇量Ｓh は、次式（１）〜（３）の
ように、ループ長Ｌ、台形部高さＤＬ及びボンディング
段差ｈの関数式として、幾何学的に表すことができる。
【００１７】 Ｒ ＝ｆ（Ｄ，ＤＬ，ｈ） …（１） Ｒh ＝ｇ（Ｄ，ＤＬ，ｈ） …（２） Ｓｈ＝ｋ（Ｄ，ＤＬ，ｈ） …（３） より具体的な関数式の一例としては、
【００１８】
【数１】 と表すことができ、これにより、演算部１０で演算した
ループ長Ｌ、台形部高さＤＬ及びボンディング段差ｈの
値を上記（１）′〜（３）′の式に代入することによ
り、リバース量Ｒ、リバース高さＲh 及びＺ上昇量Ｓh
を求めることができるのである。
【００１９】前記Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部１２は、図４に示す
超音波ホーン５を駆動するＸ−Ｙ−Ｚテーブルの動作を
制御するものであり、前記関数演算部１１で演算された
結果がこのＸ−Ｙ−Ｚ制御部１２に入力され、この制御
部１２によってＸ−Ｙ−Ｚテーブル及び超音波ホーン５
を介してキャピラリ６が前述のようにして関数演算部１
１で求められた値に従って動作するようなされている。
【００２０】これにより、半導体チップ２とリードフレ
ーム１の両電極位置データ７，８及び半導体チップの形
状データ９を予め入力するだけで、キャピラリ６の動き
の基本軌跡パラメータ、即ちキャピラリ６のリバース量
Ｒ、リバース高さＲh 及びＺ上昇量Ｓh を演算部１０と
関数演算部１１で求め、この演算値に従ってキャピラリ
６を動かしてワイヤボンディングを行うことができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
従来、１ワイヤ毎にオペレータが条件出しを行って台形
ループのワイヤボンディングを行っていたものを、半導
体チップとリードフレームの基本データを予め入力する
ことでルーピング軌跡パラメータのリバース量、リバー
ス高さ、Ｚ上昇量を演算して求めることができ、これに
よって、軌跡パラメータ決定の時間の大幅な短縮を図る
とともに、オペレータ毎に差があったループ形状のばら
つきなくして信頼性の高いボンディングループを形成す
ることができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す制御シーケンス図。
【図２】台形ループの形成過程を示す状態図。
【図３】（ａ）は三角ループの、（ｂ）は台形ループの
ボンディングループ形状を示す図。
【図４】ワイヤボンディング装置の概要図。
【図５】台形ループ形成時におけるキャピラリ軌跡図。
【符号の説明】
１ リードフレーム １ｂ 同電極（インナーリード） ２ 半導体チップ ２ａ 同電極（ボンディングパッド） ３ ボンディングワイヤ ６ キャピラリ ７ 半導体チップ電極位置データ ８ リードフレーム電極位置データ ９ 半導体チップ形状データ １０ 演算部 １１ 関数演算部 １２ Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体チップの電極とリードフレームの電
    極との間を、Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部でキャピラリの動きを制
    御しつつ台形状にループさせた金属細線で接続するよう
    にしたワイヤボンディング装置において、半導体チップ
    とリードフレームの両電極位置データ及び半導体チップ
    の形状データとを基に台形ループのループ長、ボンディ
    ング段差及び台形部長さを夫々演算する演算部と、これ
    らの演算値を関数としてキャピラリ移動軌跡のリバース
    量、リバース高さ及びＺ上昇量を夫々演算しこれらの演
    算値を前記Ｘ−Ｙ−Ｚ制御部に入力する関数演算部とを
    備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
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