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JPH0570935B2 - - Google Patents
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JPH0570935B2 - - Google Patents

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JPH0570935B2
JPH0570935B2 JP59135946A JP13594684A JPH0570935B2 JP H0570935 B2 JPH0570935 B2 JP H0570935B2 JP 59135946 A JP59135946 A JP 59135946A JP 13594684 A JP13594684 A JP 13594684A JP H0570935 B2 JPH0570935 B2 JP H0570935B2
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JP
Japan
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bonding
wire
capillary
tool
ultrasonic waves
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JP59135946A
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Koichiro Atsumi
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H10W72/07533Ultrasonic bonding, e.g. thermosonic bonding

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体などのワイヤボンデイング装
置に係り、特にワイヤボンデイング時に被接合面
に生ずるペレツトダメージをなくし、効率よくボ
ンデイングする方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a wire bonding apparatus for semiconductors and the like, and particularly to a method for efficiently bonding by eliminating pellet damage caused to surfaces to be bonded during wire bonding.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

ワイヤが被接合面に接触した時をセンサーで検
出し、この検知信号と同時もしくは一定期間遅延
させて超音波を印加するボンデイング方法におい
て、ワイヤが接合面に接触すると同時に超音波を
印加する場合では、金ボールが加圧によつて変形
し切らないうちに、つまり加圧により金ボールが
変形する過程で超音波が印加されることになり、
圧力が高い状態で超音波が印加されるため接合部
合金層の形成速度が速く、接合強度は高い、しか
もボンデイング時間を短くすることができる。と
ころが、ペレツトの種類によつてはペレツトダメ
ージを受けやすい欠点がある。
In a bonding method in which a sensor detects when the wire contacts the surface to be bonded, and an ultrasonic wave is applied simultaneously with this detection signal or after a certain period of delay, when the ultrasonic wave is applied at the same time as the wire contacts the bonding surface, , the ultrasonic wave is applied before the gold ball is completely deformed by the pressure, that is, in the process of deforming the gold ball by the pressure.
Since ultrasonic waves are applied under high pressure, the formation speed of the joint alloy layer is fast, the joint strength is high, and the bonding time can be shortened. However, some types of pellets have the disadvantage of being susceptible to pellet damage.

又、逆に加圧開始から超音波印加までの時間が
比較的長い場合は、金ボールが加圧によつて完全
に変形した後に超音波が印加されることになり、
ペレツトダメージは少ないが、接合合金層の形成
が遅く、ボンデイング時間は長くなる。ハイブリ
ツドICなどでは1つの基板に数種のICが載置さ
れており、接合時のペレツトダメージに強いもの
もあれば弱いものもある。通常、ボンデイング速
度を上げて生産量を高めるため、上記前者の接触
と同時に超音波印加タイミングでボンデイングす
るとペレツトクラツクを生じやすい問題があつ
た。又、後者の遅延させる方法によればスピード
が上げにくい問題点があつた。
Conversely, if the time from the start of pressure application to the application of ultrasonic waves is relatively long, ultrasonic waves will be applied after the gold ball has been completely deformed by pressure application.
Pellet damage is small, but the formation of the bonding alloy layer is slow and the bonding time is long. In hybrid ICs, several types of ICs are mounted on a single substrate, and some are resistant to pellet damage during bonding, while others are weak. Normally, in order to increase the bonding speed and increase the production volume, when bonding is performed at the same time as the above-mentioned contact and at the same time as the ultrasonic wave is applied, there is a problem that pellet cracks tend to occur. Further, the latter method of delaying had the problem that it was difficult to increase the speed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、ボンデイング時のペレツトダ
メージをなくし、かつ、ボンデイングスピードを
短時間にし、効率よくペレツトをボンデイングす
る方法を提供するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for efficiently bonding pellets by eliminating pellet damage during bonding and shortening the bonding speed.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

すなわち、ツールアームの先端のキヤピラリー
に挿通されたワイヤが被接合面に接触したのに基
づき、このキヤピラリーに超音波を印加してボン
デイングするワイヤボンデイング方法において、
上記ワイヤが被接合面へ接触したのを検知したの
に基づき、超音波を印加するまでの時間を各ボン
デイング点毎又は数ボンデイング点毎に個別に設
定可能とし、この設定された時間に基づいてボン
デイングすることを特徴とするワイヤボンデイン
グ方法を得るものである。
That is, in a wire bonding method in which a wire inserted into a capillary at the tip of a tool arm contacts a surface to be bonded, and bonding is performed by applying ultrasonic waves to the capillary.
Based on the detection of the wire contacting the surface to be bonded, the time to apply ultrasonic waves can be set individually for each bonding point or every several bonding points, and based on this set time. The present invention provides a wire bonding method characterized by bonding.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明をハイブリツドICのワイヤボン
デイングに適用した一実施例を図面にもとづいて
説明する。第1図中1はX、Yテーブルである。
このX、Yテーブル1の前側上面には、回転軸2
を有する支持台3が設けられている。この支持台
3の回転軸2にはツールリフタアーム4が上下動
自在に枢着されている。このツールリフタアーム
4には板ばね5を介してツールアームホルダ6が
固定され、このツールアームホルダ6にはツール
アーム7が取付けられている。このツールアーム
7の先端にはボンデイングヘツド例えばキヤピラ
リ8が被接合面であるペレツト9に対向して設け
られている。また、ツールリフタアーム4と、ツ
ールアームとの間には第1の駆動源としてのリニ
アモータ10が設けられ、ツールアーム7を介し
てキヤピラリ8にボンデイング荷重を加圧するよ
うになつている。
An embodiment in which the present invention is applied to wire bonding of a hybrid IC will be described below with reference to the drawings. 1 in FIG. 1 is an X, Y table.
On the front upper surface of this X, Y table 1, there is a rotating shaft 2.
A support stand 3 is provided. A tool lifter arm 4 is pivotally attached to the rotating shaft 2 of the support base 3 so as to be vertically movable. A tool arm holder 6 is fixed to this tool lifter arm 4 via a leaf spring 5, and a tool arm 7 is attached to this tool arm holder 6. A bonding head, such as a capillary 8, is provided at the tip of the tool arm 7 so as to face a pellet 9, which is a surface to be bonded. Further, a linear motor 10 as a first drive source is provided between the tool lifter arm 4 and the tool arm, and is adapted to apply a bonding load to the capillary 8 via the tool arm 7.

一方、上記X、Yテーブル1の中央上面にはツ
ールリフタアーム4を駆動する第2の駆動源とし
てのリニアモータ11が設けられている。このリ
ニアモータ11によりツールリフタアーム4を上
下に揺動させ、ツールアーム7を上下動させるよ
うになつている。そして、上記ツールリフタアー
ム4の先端部には、ボンデイングワイヤが被接合
部に接触するのを検知する手段、例えばこのアー
ム4とツールアーム7との相対位置を検出する渦
電流式のギヤツプセンサー12が設けられ、この
ギヤツプセンサー12はアンプ13を介してスタ
ートパルス発生回路14に接続されている。そし
て、このスタートパルス発生回路14は超音波発
振器15に接続され、超音波発振器15で発振し
た超音波は、上記ツールアーム7の後方に設けら
れているトランスジユーサー16を介して上記キ
ヤピラリ8に伝えられる。超音波出力は適宜選択
できるように調整可能に構成してもよい。
On the other hand, a linear motor 11 serving as a second drive source for driving the tool lifter arm 4 is provided on the upper center surface of the X, Y table 1. The tool lifter arm 4 is swung up and down by this linear motor 11, and the tool arm 7 is moved up and down. At the tip of the tool lifter arm 4, there is a means for detecting the contact of the bonding wire with the part to be bonded, for example, an eddy current gap sensor 12 for detecting the relative position between the arm 4 and the tool arm 7. The gap sensor 12 is connected to a start pulse generating circuit 14 via an amplifier 13. The start pulse generating circuit 14 is connected to an ultrasonic oscillator 15, and the ultrasonic waves generated by the ultrasonic oscillator 15 are transmitted to the capillary 8 via a transducer 16 provided at the rear of the tool arm 7. Reportedly. The ultrasonic output may be configured to be adjustable so that it can be selected as appropriate.

次に、上記ワイヤボンデイング方法の手順につ
いて説明する。ツールアーム7とツールリフタア
ーム4の間隔はギヤツプセンサー12により検出
され、その値が予め設定した規定の値になるよう
に第1の駆動源としてのリニアモータ10を制御
する。これによりツールアーム7とツールリフタ
アーム4とはサーボロツクされた状態で一体とな
り、上下動を行なうことになる。この状態でツー
ルリフタアーム4が揺動を開始し、同時にキヤピ
ラリ8が移動する。ボンデイングワイヤの所持手
段として例えばキヤピラリ8に挿通されているワ
イヤが、被接合面であるペレツト9に接触したと
きギヤツプセンサー12よりこれを検知し、これ
を検知信号として超音波発振器15の動作を制御
するスタートパルス発生回路14に送る。そし
て、このスタートパルス発生回路14からのパル
スにより超音波発振器15を発振させて、上記キ
ヤピラリ8に一定時間超音波を印加し、ワイヤボ
ンデイングを行なう。さらに、ICを載置してい
るリードフレーム側に対しても同じように超音波
を印加してワイヤボンデイングを行ないこれを繰
返す。
Next, the procedure of the above wire bonding method will be explained. The gap between the tool arm 7 and the tool lifter arm 4 is detected by a gap sensor 12, and a linear motor 10 as a first drive source is controlled so that the gap becomes a predetermined value. As a result, the tool arm 7 and the tool lifter arm 4 are integrated in a servo-locked state and move up and down. In this state, the tool lifter arm 4 starts swinging, and at the same time the capillary 8 moves. When a bonding wire holding means, such as a wire inserted into a capillary 8, comes into contact with a pellet 9, which is a surface to be bonded, a gap sensor 12 detects this, and uses this as a detection signal to control the operation of an ultrasonic oscillator 15. The signal is sent to the start pulse generation circuit 14. Then, the ultrasonic oscillator 15 is caused to oscillate by the pulse from the start pulse generating circuit 14, and ultrasonic waves are applied to the capillary 8 for a certain period of time to perform wire bonding. Furthermore, wire bonding is performed by applying ultrasonic waves in the same way to the lead frame side on which the IC is mounted, and this process is repeated.

かくして、上記ギヤツプセンサー12からの検
知信号に基づいて超音波出力のキヤピラリーへの
印加を制御する。
Thus, the application of ultrasonic power to the capillary is controlled based on the detection signal from the gap sensor 12.

次にスタートパルス発生回路14からのスター
トパルス発生のタイミングについて説明する。
Next, the timing of the start pulse generation from the start pulse generation circuit 14 will be explained.

ハイブリツドICには1つの基板上に例えば数
種のペレツトが載置されている。これらのペレツ
トはアルミパツド大のSiO2層が薄くボンデイン
グ時のダメージに弱いものもあればSiO2層が厚
くボンデイング時のダメージに強いものがあり両
者混在している。ペレツトダメージに強いペレツ
トに対しては第2図曲線1の超音波の印加および
第3図曲線1のツール曲線にてワイヤ接触時をセ
ンサーで検知し、その信号をトリガーにして超音
波を印加する方法でボンデイングし、接合時間を
短時間化、例えば、接触検知と同時にスタートパ
ルスを出力した。又、ペレツトダメージに弱いペ
レツトに対しては第2図曲線2および第3図曲線
2に示すように上述した信号よりも遅延、例えば
5m秒遅延させてスタートパルスを出力し超音波
を印加する方法でボンデイングし、ペレツトダメ
ージをなくした。
For example, several types of pellets are placed on a single substrate in a hybrid IC. Some of these pellets have a thin SiO 2 layer the size of an aluminum pad and are susceptible to damage during bonding, while others have a thick SiO 2 layer and are resistant to damage during bonding, and they are a mixture of both. For pellets that are resistant to pellet damage, apply ultrasonic waves as shown in curve 1 in Figure 2, and use a sensor to detect when the wire is in contact with the tool curve as shown in curve 1 in Figure 3, and use that signal as a trigger to apply ultrasonic waves. Bonding was performed using a method that shortened the bonding time, for example by outputting a start pulse at the same time as contact detection. In addition, for pellets that are susceptible to pellet damage, as shown in curve 2 in Fig. 2 and curve 2 in Fig. 3, a start pulse is output with a delay from the above-mentioned signal, for example, by 5 msec, and ultrasonic waves are applied. Bonding method eliminates pellet damage.

これらの遅延時間は、各ペレツト毎、各パツド
毎にすべて予めメモリに記憶しておき、コンピユ
ータのプログラムにより制御する。
All of these delay times are stored in memory in advance for each pellet and each pad, and are controlled by a computer program.

上記遅延時間量についてはペレツトダメージの
程度によつて適宜選択できる。第3図はペレツト
61上にワイヤ先端のボール62が接触した時点
から順次加圧されてボール62が変形した状態6
3の変化に対する超音波印加(US波形)とのタ
イミングを図示したものである。
The amount of delay time can be appropriately selected depending on the degree of pellet damage. Figure 3 shows a state 6 in which the ball 62 at the tip of the wire is deformed by being pressurized sequentially from the time when it comes into contact with the pellet 61.
3 is a diagram illustrating the timing of ultrasound application (US waveform) with respect to the change in No. 3.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば大規模な
ハイブリツドICや素子上パツドを有したICなど
で各ボンデイング点におけるダメージの程度に応
じた最適なボンデイングが高速で実行できる効果
を奏する。
As explained above, according to the present invention, it is possible to perform optimal bonding at high speed in accordance with the degree of damage at each bonding point in a large-scale hybrid IC or an IC having a pad on the element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の構成を示す構成
図、第2図は接合強度のグラフ図、第3図および
第4図の超音波印加タイミング動作説明図であ
る。 7……ツールアーム、8……キヤピラリ、9…
…被接合面、12……センサー、15……超音波
発振器。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph diagram of bonding strength, and FIGS. 3 and 4 are illustrations of ultrasonic application timing operation. 7...Tool arm, 8...Capillary, 9...
...Surface to be joined, 12...Sensor, 15...Ultrasonic oscillator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ツールアームの先端のキヤピラリーに挿通さ
れたワイヤが被接合面に接触したのに基づき、こ
のキヤピラリーに超音波を印加してボンデイング
するワイヤボンデイング方法において、上記ワイ
ヤが被接合面へ接触したのを検知したのに基づ
き、超音波を印加するまでの時間を各ボンデイン
グ点毎又は数ボンデイング点毎に個別に設定可能
とし、この設定された時間に基づいてボンデイン
グすることを特徴とするワイヤボンデイング方
法。
1. In the wire bonding method, in which the wire inserted into the capillary at the tip of the tool arm contacts the surface to be bonded, ultrasonic waves are applied to the capillary to perform bonding. A wire bonding method characterized in that the time until applying ultrasonic waves can be set individually for each bonding point or every several bonding points based on the detected time, and bonding is performed based on the set time.
JP59135946A 1984-06-30 1984-06-30 Wire bonding method Granted JPS6115336A (en)

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