ワイヤボンダ
【目的】 設備的にコンパクト化を図ると共に、稼働効率を向上させることにある。
【構成】 ワイヤ（19）が挿通されたキャピラリ（4a）（4b）を有し、そのキャピラリ（4a）（4b）から導出されたワイヤ先端をリードフレーム（2）上のペレット（1）及びリード（8）にボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツール（5a）（5b）を、同一リードフレーム（2）に対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構（6）上に配置し、各ボンディングツール（5a）（5b）を、共通のＸテーブル機構（10）に取り付ける。一方のボンディングツール（5b）に、そのボンディングツール（5b）をＸ移動させるオフセット機構（20）を付設する。また、最初に位置する一方のボンディングツール（5a）の設置ポジションに、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて次のポジションに位置する他方のボンディングツール（5a）を動作させるパターン認識手段（21）を配設する。
【構成】 ワイヤ（19）が挿通されたキャピラリ（4a）（4b）を有し、そのキャピラリ（4a）（4b）から導出されたワイヤ先端をリードフレーム（2）上のペレット（1）及びリード（8）にボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツール（5a）（5b）を、同一リードフレーム（2）に対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構（6）上に配置し、各ボンディングツール（5a）（5b）を、共通のＸテーブル機構（10）に取り付ける。一方のボンディングツール（5b）に、そのボンディングツール（5b）をＸ移動させるオフセット機構（20）を付設する。また、最初に位置する一方のボンディングツール（5a）の設置ポジションに、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて次のポジションに位置する他方のボンディングツール（5a）を動作させるパターン認識手段（21）を配設する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンダに関し、詳しくは、半導体装置の製造におけるワイヤボンディング工程で使用され、例えば、リードフレーム上に搭載された半導体ペレットとリードとをワイヤで電気的に接続するワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、多数の半導体素子を形成した半導体ウェーハから一括して製造され、その製造工程は、半導体ウェーハを各半導体素子ごとに分割して半導体ペレットを製作するペレッタイズ工程と、その半導体ペレットをリードフレームに搭載するペレットマウント工程と、半導体ペレットとリードとをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程と、半導体ペレットを含む主要部を外装樹脂材でモールドする樹脂モールド工程とを主要部として構成される。
【０００３】このワイヤボンディング工程では、キャピラリと称される専用治具を具備したボンディングツールにより、そのキャピラリに挿通されて先端が導出されたワイヤを半導体ペレット及びリードに超音波振動を付与しながら熱圧着することによってワイヤボンディングが行なわれている〔特開昭５０−６７０７９号公報〕。
【０００４】ここで、そのワイヤボンディングで使用されるワイヤは、通常、Ａｕ、Ｃｕ又はＡｌ等からなるいずれか一種類の線材である。しかしながら、半導体ペレット中には、パワー部とコントロール部の両者を有するものがあり、このような場合、パワー部では大電流が流れる関係上、線径の大きいＡｌ製ワイヤを使用し、コントロール部では微小電流が流れる関係上、線径の小さいＡｕ製ワイヤを使用するようにしている。
【０００５】従って、上述したような半導体ペレットとリードとのワイヤボンディングを行なう場合、線径の大きいワイヤが適用できるキャピラリを具備したワイヤボンダと、線径の小さいワイヤが適用できるキャピラリを具備したワイヤボンダとを用意し、この二つのワイヤボンダを並べて設置することにより、線径の大きいワイヤによるボンディングと線径の小さいワイヤによるボンディングとを別々に行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導体装置の高密度実装化に伴い、ワイヤボンディングにおいて、半導体ペレットとリードとを接続するワイヤの本数が増加する傾向にあり、多数本のワイヤを一つのキャピラリでボンディングしていると、一つの半導体ペレットでのワイヤボンディングに長時間を要し、作業インデックスを向上させることが困難であった。
【０００７】また、上述したように線径の異なるワイヤによるボンディングでは、Ａｌ製ワイヤとＡｕ製ワイヤとを併用しているが、線径の大きいワイヤにＡｕ製のものを使用した場合、線径の大きいＡｕ製ワイヤでは電流容量が小さいために不適である。そこで、線径の小さいＡｕ製ワイヤを複数本並列接続で使用することも考えられるが、使用本数が増加すると、高いＡｕ製ワイヤではコストアップを招来する。それ故に、線径の大きいワイヤとしてはＡｌ製のものが適している。
【０００８】しかしながら、このように線径が異なり而も線材が異なるワイヤによりボンディングしようとすると、前述したようにそれぞれのワイヤが適用できるキャピラリを具備した二つのワイヤボンダを別々に設置し、そのワイヤボンディングを別々の工程で行なわなければならない。従って、設備が大掛りとなり、稼働効率も悪いという問題があった。
【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、設備的にコンパクト化を図ると共に稼働効率を向上させ得るワイヤボンダを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ワイヤが挿通されたキャピラリを有し、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構上に配置し、各ボンディングツールを、共通のＸテーブル機構に取り付けたことを特徴とする。尚、上記ボンディングツールの少なくとも一つに、そのボンディングツールをＸ移動させるオフセット機構を付設することが望ましい。
【００１１】このワイヤボンダでは、ペレット配列方向に対して最初に位置するボンディングツールの設置ポジションに配置され、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて他のポジションに位置するボンディングツールを動作させるパターン認識手段を設けることが可能である。
【００１２】上記ワイヤボンダにおいて、二つ以上のボンディングツールは、ペレット配列方向に対して、キャピラリが相互に反対方向に延びるように配置することも可能である。
【００１３】また、本発明は、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なり、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせて配置したことを特徴とする。尚、この場合、線材が異なるワイヤであってもよい。
【００１４】
【作用】本発明に係るワイヤボンダでは、二つ以上のボンディングツールを、ＸＹテーブル機構を構成する共通のＸテーブル機構に搭載したことにより、同一リードフレームでのワイヤボンディングを各ボンディングツールで分担して行なうことができる。
【００１５】また、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なる二つ以上のボンディングツールを同一リードフレームに対して配置したことにより、同一リードフレームに対して、線径が異なるワイヤによるボンディングが可能な一つのワイヤボンダが実現できる。
【００１６】
【実施例】本発明に係るワイヤボンダの実施例を図１乃至図７に示して説明する。
【００１７】図１及び図２に示す実施例のワイヤボンダは、半導体ペレット（1）をマウントしたリードフレーム（2）を定方向に移送する搬送レール（3）に沿って配置され、二つのキャピラリ（4a）（4b）〔以下、第１、第２のキャピラリと称す〕を有する第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載したＸＹテーブル機構（6）で構成される。
【００１８】具体的に、被ボンディング物である半導体ペレット（1）の表面周縁部には、ワイヤをボンディングすべき多数の電極パッド（7）が配設され、半導体ペレット（1）の周囲近傍には、電極パッド（7）と対応させてワイヤで接続されるべき多数のリード（8）が配置されている。
【００１９】一方、ＸＹテーブル機構（6）は、ベース（9）上に搭載されて、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で共通するＸテーブル機構（10）を具備する。このＸテーブル機構（10）は、以下の構成を有する。即ち、上記ベース（9）のリードフレーム移送方向に沿う両端に支持台（11）を固設し、両支持台（11）にステッピングモータ等の第１、第２のＸ駆動源（12a）（12b）を装着する。そして、第１、第２のＸ駆動源（12a）（12b）の出力軸と同軸的に連結された平行な第１、第２のボールネジ（13a）（13b）がそれぞれ支持台（11）間に回転自在に架設され、その第１、第２のボールネジ（13a）（13b）の外側に、上記支持台（11）間に架設された二本のガイドロッド（14）が配置される。その支持台（11）間に、ガイドロッド（14）に摺動可能に挿着された第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）を配置し、第１のＸテーブル（15a）を第１のボールネジ（13a）に螺着すると共に第２のボールネジ（13b）にＸ方向で摺動可能に挿着し、第２のＸテーブル（15b）を第２のボールネジ（13b）に螺着すると共に第１のボールネジ（13a）にＸ方向で摺動可能に挿着する。
【００２０】このＸテーブル機構（6）の第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）上に、駆動源〔図示せず〕によりそれぞれＹ方向で摺動可能とした相互に独立の第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）を搭載する。そして、この第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）に第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載する。この第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）は、超音波振動子（17）が付設されたホーン（18）と、その先端に装着されてワイヤ（19）が挿通された第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）とで構成される。
【００２１】尚、第２のＸテーブル（15b）とＹテーブル（16b）との間には、第２のキャピラリ（4b）を後述するようにオフセットするためのオフセット機構（20）が配設され、第２のＹテーブル（16b）をＸ方向に沿って移動可能とする。
【００２２】また、リードフレーム（2）の移送方向に沿って最初に位置する第１のボンディングツール（5a）の設置ポジションにはパターン認識手段を配置する。このパターン認識手段は、具体的に、半導体ペレット（1）の表面を撮像する認識カメラ（21）と、この認識カメラ（21）により得られた画像データを画像処理する制御部〔図示せず〕とで構成され、その制御部からの出力に基づいて第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）をＸＹテーブル機構（6）で所定動作させる。
【００２３】上記構成からなるワイヤボンダによるボンディング動作を図３（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。以下では、半導体ペレット（1）の周縁部に多数の電極パッド（7）が配設され、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）により同一線径及び線材のワイヤ（19）でもってボンディングする場合について詳述する。
【００２４】まず、第１のキャピラリ（4a）の設置ポジションでは、認識カメラ（21）によりリードフレーム（2）上に搭載された半導体ペレット（1）の表面をパターン認識し、その画像認識データに基づいて制御部から出力される信号でもって、第１のキャピラリ（4a）をボンディング動作させる。例えば、図３（ａ）に示すように、初期位置〔図中Ａ点〕から第１のキャピラリ（4a）を図中矢印のように中間位置〔図中Ｂ点〕を経由して終期位置〔図中Ｃ点〕に向けてＸ移動させながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第１のキャピラリ（4a）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。この第１のキャピラリ（4a）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ａ点からＢ点まで〕は、第１の駆動源（12a）の作動により第１のボールネジ（13a）に螺合する第１のＸテーブル（15a）を移動させることにより行なわれ、Ｙ移動〔Ｂ点からＣ点まで〕は、第１のＹテーブル（16a）を移動させることにより行なわれる。尚、第１のキャピラリ（4a）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、第１のＸテーブル（15a）及びＹテーブル（16a）を選択的に移動させることにより、第１のキャピラリ（4a）を選択的にＸＹ移動させることでもって行なわれる。
【００２５】これに対して、第２のキャピラリ（4b）の設置ポジションでは、上述した第１のキャピラリ（4a）によるワイヤボンディング動作中、第１のキャピラリ（4a）によるワイヤボンディングを完了した上で移送されてきた半導体ペレット（1）に対して、認識カメラ（21）による画像認識データに基づく制御部からの出力信号により、第２のキャピラリ（4b）をボンディング動作させる。
【００２６】即ち、図３（ｂ）に示すように、初期位置〔図中Ｄ点〕から第２のキャピラリ（4b）を図中矢印方向に沿ってＸ移動させて終期位置〔図中Ｃ点〕に達した後、再度、第２のキャピラリ（4b）を初期位置〔図中Ｄ点〕に復帰させた上で終期位置〔図中Ａ点〕に向けてＹ移動させながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第２のキャピラリ（4b）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。この第２のキャピラリ（4b）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ｄ点からＣ点まで〕は、第２の駆動源（12b）の作動により第２のボールネジ（13b）に螺合する第２のＸテーブル（15b）を移動させることにより、また、Ｃ点からＤ点までのＸ移動は、オフセット機構（20）により第２のＹテーブル（16b）を移動させることによりそれぞれ行なわれ、更に、Ｙ移動〔Ｄ点からＡ点まで〕は、第２のＹテーブル（16b）を移動させることにより行なわれる。尚、第１のキャピラリ（4a）の場合と同様、第２のキャピラリ（4b）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、第２のＸテーブル（15b）及びＹテーブル（16b）を選択的に移動させることにより、第２のキャピラリ（4b）を選択的にＸＹ移動させることでもって行なわれる。
【００２７】このようにして、半導体ペレット（1）の表面周縁部に配列した多数の電極パッド（7）のうち、図中Ａ点からＢ点を経由してＣ点に至る箇所の電極パッド（7）については、第１のキャピラリ（4a）によりリード（8）とワイヤボンディングし、図中Ａ点からＤ点を経由してＣ点に至る箇所の電極パッド（7）については、第２のキャピラリ（4b）によりリード（8）とワイヤボンディングするように第１と第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担する。これにより、多数の電極パッド（7）を有する半導体ペレット（1）についてワイヤボンディングする場合でも、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）により分担して行なうことができるので、単一のキャピラリの場合よりも作業インデックスを向上させることが可能となる。
【００２８】また、上記実施例では、多数のボンディングポイントを同一線径及び線材のワイヤでボンディングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、ボンディングポイント数が少ない一つの半導体ペレット（1）について、線径の大きいＡｌ製ワイヤと線径の小さいＡｕ製ワイヤのように、線径又は線材が異なるワイヤによるボンディングを行なう場合についても好適である。
【００２９】その場合、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）に、線径の大きいＡｌ製ワイヤ、線径の小さいＡｕ製ワイヤ等のように線径又は線材が異なるワイヤをそれぞれ挿通してセッティングし、Ａｌ製ワイヤとＡｕ製ワイヤのボンディングを第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担し、その各ボンディングポイントの位置、数に応じてＸＹテーブル機構（6）を構成する第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）及びＹテーブル（16a）（16b）、オフセット機構（20）をＸＹ移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）によるワイヤボンディングを実行することができる。
【００３０】次に、例えば、ボンディングポイントが、半導体ペレット（1）の一辺でＸ方向に並ぶ多数の電極パッド（7）のような場合、以下のような構成のワイヤボンダであってもよい。
【００３１】このワイヤボンダは、図４及び図５に示すように、ベース（9）上にＸＹテーブル機構（6）を搭載し、そのＸＹテーブル機構（6）を、ベース（9）にＸ方向で摺動可能に装着された共通のＸテーブル（15）と、そのＸテーブル（15）上にＹ方向で摺動可能に装着された相互に独立の第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）とで構成され、この第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）上に第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載する。他の構成については、図１及び図２に示す前述のワイヤボンダと同様であるため、同一参照符号を付して説明は省略する。
【００３２】このようなボンディングポイントの場合、第１のキャピラリ（4a）は、初期位置〔図中Ａ点〕から図中矢印のように中間位置〔図中Ｅ点〕までＸ移動しながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第１のキャピラリ（4a）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。また、第２のキャピラリ（4b）は、初期位置〔図中Ｅ点〕から図中矢印のように終期位置〔図中Ｂ点〕までＸ移動しながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第２のキャピラリ（4b）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。
【００３３】この第１のキャピラリ（4a）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ａ点からＥ点まで〕と、第２のキャピラリ（4b）のＥ点からＢ点までのＸ移動とは、共通のＸテーブル（15）を移動させることにより行なわれる。尚、第２のキャピラリ（4b）の初期位置〔図中Ｅ点〕の設定はオフセット機構（20）により行なわれる。また、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、Ｙ方向のみとなり、第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）を移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）をＹ移動させることでもって行なわれる。
【００３４】このようにして、半導体ペレット（1）の一辺のみに配列した多数の電極パッド（7）のうち、図中Ａ点からＥ点までの箇所にある電極パッド（7）については、第１のキャピラリ（4a）によりリード（8）とワイヤボンディングし、図中Ｅ点からＢ点までの箇所にある電極パッド（7）については、第２のキャピラリ（4b）によりリード（8）とワイヤボンディングするように第１と第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担する。
【００３５】また、前述した実施例と同様、線径の大きいＡｌ製ワイヤと線径の小さいＡｕ製ワイヤのように、線径又は線材が異なるワイヤによるボンディングを行なう場合についても適用可能で、各ボンディングポイントの位置、数に応じてＸＹテーブル機構（6）を構成するＸテーブル（15）及び第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）、オフセット機構（20）をＸＹ移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で線径又は線材の異なるワイヤボンディングを実行できる。
【００３６】尚、リードフレーム（2）上で隣接する半導体ペレット（1）同士が近接するような場合、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を相互に近接配置することが困難となる時には、ホーン（18）をハ字状に取り付けることにより第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）を近接配置することが可能となる。
【００３７】更に、上記実施例では、リードフレーム（2）を定方向に移送する一つの搬送レール（3）に対して、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）は、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）がリードフレーム（2）に向けて同一方向に延びるように配置した場合であるが、これ以外にも、図７（ａ）に示すようにＸテーブル（15）に対してその両側に二つの搬送レール〔図示せず〕が配置され、それら搬送レール上のリードフレーム（2）に対して、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）が反対方向に延びるように第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を配置するようにしてもよい。このようにＸテーブル（15）を共通とする第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）の全幅（L0）は、第１、第２のボンディングツールを別々に設置した場合よりも小さくできる。
【００３８】ここで、図７（ａ）の場合、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載した第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）をその中央部でＸテーブル（15）に装設しているが、図７（ｂ）に示すように第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）をその中央部から相互に逆方向にずらしてＸテーブル（15）に装設すれば、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）の全幅（L1）は、図７（ａ）の場合よりも更に小さく設定することができる。
【００３９】尚、前述した各実施例では、二つのキャピラリについて説明したが、三つ以上のキャピラリを配置することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係るワイヤボンダによれば、二つ以上のボンディングツールを、ＸＹテーブル機構を構成する共通のＸテーブル機構に搭載したことにより、同一リードフレームでのワイヤボンディングを各ボンディングツールで分担して行なうことができるので、ボンディング作業でのインデックスを向上させることが可能となり、作業性が大幅に改善される。
【００４１】また、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なる二つ以上のボンディングツールを同一リードフレームに対して配置したことにより、同一リードフレームに対して、線径が異なるワイヤによるボンディングが可能な一つのワイヤボンダが実現できるので、設備全体のコンパクト化が図れて稼働効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイヤボンダの一実施例を示す平面図
【図２】（ａ）は図１の第１のボンディングツールを示す断面図
（ｂ）は図１の第２のボンディングツールを示す断面図
【図３】（ａ）は第１のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
（ｂ）は第２のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
【図４】ワイヤボンダの従来例を示す平面図
【図５】（ａ）は図４の第１のボンディングツールを示す側面図
（ｂ）は図４の第２のボンディングツールを示す側面図
【図６】（ａ）は第１のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
（ｂ）は第２のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
【図７】（ａ）は本発明に係るワイヤボンダの他の実施例を示す平面図
（ｂ）は（ａ）のワイヤボンダの変形例を示す平面図
【符号の説明】
1 ペレット
2 リードフレーム
4a、4b キャピラリ
5a、5b ボンディングツール
6 ＸＹテーブル機構
8 リード
10 Ｘテーブル機構
19 ワイヤ
20 オフセット機構
21 パターン認識手段
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンダに関し、詳しくは、半導体装置の製造におけるワイヤボンディング工程で使用され、例えば、リードフレーム上に搭載された半導体ペレットとリードとをワイヤで電気的に接続するワイヤボンダに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置は、多数の半導体素子を形成した半導体ウェーハから一括して製造され、その製造工程は、半導体ウェーハを各半導体素子ごとに分割して半導体ペレットを製作するペレッタイズ工程と、その半導体ペレットをリードフレームに搭載するペレットマウント工程と、半導体ペレットとリードとをワイヤで電気的に接続するワイヤボンディング工程と、半導体ペレットを含む主要部を外装樹脂材でモールドする樹脂モールド工程とを主要部として構成される。
【０００３】このワイヤボンディング工程では、キャピラリと称される専用治具を具備したボンディングツールにより、そのキャピラリに挿通されて先端が導出されたワイヤを半導体ペレット及びリードに超音波振動を付与しながら熱圧着することによってワイヤボンディングが行なわれている〔特開昭５０−６７０７９号公報〕。
【０００４】ここで、そのワイヤボンディングで使用されるワイヤは、通常、Ａｕ、Ｃｕ又はＡｌ等からなるいずれか一種類の線材である。しかしながら、半導体ペレット中には、パワー部とコントロール部の両者を有するものがあり、このような場合、パワー部では大電流が流れる関係上、線径の大きいＡｌ製ワイヤを使用し、コントロール部では微小電流が流れる関係上、線径の小さいＡｕ製ワイヤを使用するようにしている。
【０００５】従って、上述したような半導体ペレットとリードとのワイヤボンディングを行なう場合、線径の大きいワイヤが適用できるキャピラリを具備したワイヤボンダと、線径の小さいワイヤが適用できるキャピラリを具備したワイヤボンダとを用意し、この二つのワイヤボンダを並べて設置することにより、線径の大きいワイヤによるボンディングと線径の小さいワイヤによるボンディングとを別々に行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導体装置の高密度実装化に伴い、ワイヤボンディングにおいて、半導体ペレットとリードとを接続するワイヤの本数が増加する傾向にあり、多数本のワイヤを一つのキャピラリでボンディングしていると、一つの半導体ペレットでのワイヤボンディングに長時間を要し、作業インデックスを向上させることが困難であった。
【０００７】また、上述したように線径の異なるワイヤによるボンディングでは、Ａｌ製ワイヤとＡｕ製ワイヤとを併用しているが、線径の大きいワイヤにＡｕ製のものを使用した場合、線径の大きいＡｕ製ワイヤでは電流容量が小さいために不適である。そこで、線径の小さいＡｕ製ワイヤを複数本並列接続で使用することも考えられるが、使用本数が増加すると、高いＡｕ製ワイヤではコストアップを招来する。それ故に、線径の大きいワイヤとしてはＡｌ製のものが適している。
【０００８】しかしながら、このように線径が異なり而も線材が異なるワイヤによりボンディングしようとすると、前述したようにそれぞれのワイヤが適用できるキャピラリを具備した二つのワイヤボンダを別々に設置し、そのワイヤボンディングを別々の工程で行なわなければならない。従って、設備が大掛りとなり、稼働効率も悪いという問題があった。
【０００９】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、設備的にコンパクト化を図ると共に稼働効率を向上させ得るワイヤボンダを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための技術的手段として、本発明は、ワイヤが挿通されたキャピラリを有し、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構上に配置し、各ボンディングツールを、共通のＸテーブル機構に取り付けたことを特徴とする。尚、上記ボンディングツールの少なくとも一つに、そのボンディングツールをＸ移動させるオフセット機構を付設することが望ましい。
【００１１】このワイヤボンダでは、ペレット配列方向に対して最初に位置するボンディングツールの設置ポジションに配置され、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて他のポジションに位置するボンディングツールを動作させるパターン認識手段を設けることが可能である。
【００１２】上記ワイヤボンダにおいて、二つ以上のボンディングツールは、ペレット配列方向に対して、キャピラリが相互に反対方向に延びるように配置することも可能である。
【００１３】また、本発明は、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なり、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせて配置したことを特徴とする。尚、この場合、線材が異なるワイヤであってもよい。
【００１４】
【作用】本発明に係るワイヤボンダでは、二つ以上のボンディングツールを、ＸＹテーブル機構を構成する共通のＸテーブル機構に搭載したことにより、同一リードフレームでのワイヤボンディングを各ボンディングツールで分担して行なうことができる。
【００１５】また、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なる二つ以上のボンディングツールを同一リードフレームに対して配置したことにより、同一リードフレームに対して、線径が異なるワイヤによるボンディングが可能な一つのワイヤボンダが実現できる。
【００１６】
【実施例】本発明に係るワイヤボンダの実施例を図１乃至図７に示して説明する。
【００１７】図１及び図２に示す実施例のワイヤボンダは、半導体ペレット（1）をマウントしたリードフレーム（2）を定方向に移送する搬送レール（3）に沿って配置され、二つのキャピラリ（4a）（4b）〔以下、第１、第２のキャピラリと称す〕を有する第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載したＸＹテーブル機構（6）で構成される。
【００１８】具体的に、被ボンディング物である半導体ペレット（1）の表面周縁部には、ワイヤをボンディングすべき多数の電極パッド（7）が配設され、半導体ペレット（1）の周囲近傍には、電極パッド（7）と対応させてワイヤで接続されるべき多数のリード（8）が配置されている。
【００１９】一方、ＸＹテーブル機構（6）は、ベース（9）上に搭載されて、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で共通するＸテーブル機構（10）を具備する。このＸテーブル機構（10）は、以下の構成を有する。即ち、上記ベース（9）のリードフレーム移送方向に沿う両端に支持台（11）を固設し、両支持台（11）にステッピングモータ等の第１、第２のＸ駆動源（12a）（12b）を装着する。そして、第１、第２のＸ駆動源（12a）（12b）の出力軸と同軸的に連結された平行な第１、第２のボールネジ（13a）（13b）がそれぞれ支持台（11）間に回転自在に架設され、その第１、第２のボールネジ（13a）（13b）の外側に、上記支持台（11）間に架設された二本のガイドロッド（14）が配置される。その支持台（11）間に、ガイドロッド（14）に摺動可能に挿着された第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）を配置し、第１のＸテーブル（15a）を第１のボールネジ（13a）に螺着すると共に第２のボールネジ（13b）にＸ方向で摺動可能に挿着し、第２のＸテーブル（15b）を第２のボールネジ（13b）に螺着すると共に第１のボールネジ（13a）にＸ方向で摺動可能に挿着する。
【００２０】このＸテーブル機構（6）の第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）上に、駆動源〔図示せず〕によりそれぞれＹ方向で摺動可能とした相互に独立の第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）を搭載する。そして、この第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）に第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載する。この第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）は、超音波振動子（17）が付設されたホーン（18）と、その先端に装着されてワイヤ（19）が挿通された第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）とで構成される。
【００２１】尚、第２のＸテーブル（15b）とＹテーブル（16b）との間には、第２のキャピラリ（4b）を後述するようにオフセットするためのオフセット機構（20）が配設され、第２のＹテーブル（16b）をＸ方向に沿って移動可能とする。
【００２２】また、リードフレーム（2）の移送方向に沿って最初に位置する第１のボンディングツール（5a）の設置ポジションにはパターン認識手段を配置する。このパターン認識手段は、具体的に、半導体ペレット（1）の表面を撮像する認識カメラ（21）と、この認識カメラ（21）により得られた画像データを画像処理する制御部〔図示せず〕とで構成され、その制御部からの出力に基づいて第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）をＸＹテーブル機構（6）で所定動作させる。
【００２３】上記構成からなるワイヤボンダによるボンディング動作を図３（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。以下では、半導体ペレット（1）の周縁部に多数の電極パッド（7）が配設され、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）により同一線径及び線材のワイヤ（19）でもってボンディングする場合について詳述する。
【００２４】まず、第１のキャピラリ（4a）の設置ポジションでは、認識カメラ（21）によりリードフレーム（2）上に搭載された半導体ペレット（1）の表面をパターン認識し、その画像認識データに基づいて制御部から出力される信号でもって、第１のキャピラリ（4a）をボンディング動作させる。例えば、図３（ａ）に示すように、初期位置〔図中Ａ点〕から第１のキャピラリ（4a）を図中矢印のように中間位置〔図中Ｂ点〕を経由して終期位置〔図中Ｃ点〕に向けてＸ移動させながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第１のキャピラリ（4a）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。この第１のキャピラリ（4a）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ａ点からＢ点まで〕は、第１の駆動源（12a）の作動により第１のボールネジ（13a）に螺合する第１のＸテーブル（15a）を移動させることにより行なわれ、Ｙ移動〔Ｂ点からＣ点まで〕は、第１のＹテーブル（16a）を移動させることにより行なわれる。尚、第１のキャピラリ（4a）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、第１のＸテーブル（15a）及びＹテーブル（16a）を選択的に移動させることにより、第１のキャピラリ（4a）を選択的にＸＹ移動させることでもって行なわれる。
【００２５】これに対して、第２のキャピラリ（4b）の設置ポジションでは、上述した第１のキャピラリ（4a）によるワイヤボンディング動作中、第１のキャピラリ（4a）によるワイヤボンディングを完了した上で移送されてきた半導体ペレット（1）に対して、認識カメラ（21）による画像認識データに基づく制御部からの出力信号により、第２のキャピラリ（4b）をボンディング動作させる。
【００２６】即ち、図３（ｂ）に示すように、初期位置〔図中Ｄ点〕から第２のキャピラリ（4b）を図中矢印方向に沿ってＸ移動させて終期位置〔図中Ｃ点〕に達した後、再度、第２のキャピラリ（4b）を初期位置〔図中Ｄ点〕に復帰させた上で終期位置〔図中Ａ点〕に向けてＹ移動させながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第２のキャピラリ（4b）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。この第２のキャピラリ（4b）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ｄ点からＣ点まで〕は、第２の駆動源（12b）の作動により第２のボールネジ（13b）に螺合する第２のＸテーブル（15b）を移動させることにより、また、Ｃ点からＤ点までのＸ移動は、オフセット機構（20）により第２のＹテーブル（16b）を移動させることによりそれぞれ行なわれ、更に、Ｙ移動〔Ｄ点からＡ点まで〕は、第２のＹテーブル（16b）を移動させることにより行なわれる。尚、第１のキャピラリ（4a）の場合と同様、第２のキャピラリ（4b）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、第２のＸテーブル（15b）及びＹテーブル（16b）を選択的に移動させることにより、第２のキャピラリ（4b）を選択的にＸＹ移動させることでもって行なわれる。
【００２７】このようにして、半導体ペレット（1）の表面周縁部に配列した多数の電極パッド（7）のうち、図中Ａ点からＢ点を経由してＣ点に至る箇所の電極パッド（7）については、第１のキャピラリ（4a）によりリード（8）とワイヤボンディングし、図中Ａ点からＤ点を経由してＣ点に至る箇所の電極パッド（7）については、第２のキャピラリ（4b）によりリード（8）とワイヤボンディングするように第１と第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担する。これにより、多数の電極パッド（7）を有する半導体ペレット（1）についてワイヤボンディングする場合でも、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）により分担して行なうことができるので、単一のキャピラリの場合よりも作業インデックスを向上させることが可能となる。
【００２８】また、上記実施例では、多数のボンディングポイントを同一線径及び線材のワイヤでボンディングする場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、ボンディングポイント数が少ない一つの半導体ペレット（1）について、線径の大きいＡｌ製ワイヤと線径の小さいＡｕ製ワイヤのように、線径又は線材が異なるワイヤによるボンディングを行なう場合についても好適である。
【００２９】その場合、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）に、線径の大きいＡｌ製ワイヤ、線径の小さいＡｕ製ワイヤ等のように線径又は線材が異なるワイヤをそれぞれ挿通してセッティングし、Ａｌ製ワイヤとＡｕ製ワイヤのボンディングを第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担し、その各ボンディングポイントの位置、数に応じてＸＹテーブル機構（6）を構成する第１、第２のＸテーブル（15a）（15b）及びＹテーブル（16a）（16b）、オフセット機構（20）をＸＹ移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）によるワイヤボンディングを実行することができる。
【００３０】次に、例えば、ボンディングポイントが、半導体ペレット（1）の一辺でＸ方向に並ぶ多数の電極パッド（7）のような場合、以下のような構成のワイヤボンダであってもよい。
【００３１】このワイヤボンダは、図４及び図５に示すように、ベース（9）上にＸＹテーブル機構（6）を搭載し、そのＸＹテーブル機構（6）を、ベース（9）にＸ方向で摺動可能に装着された共通のＸテーブル（15）と、そのＸテーブル（15）上にＹ方向で摺動可能に装着された相互に独立の第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）とで構成され、この第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）上に第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載する。他の構成については、図１及び図２に示す前述のワイヤボンダと同様であるため、同一参照符号を付して説明は省略する。
【００３２】このようなボンディングポイントの場合、第１のキャピラリ（4a）は、初期位置〔図中Ａ点〕から図中矢印のように中間位置〔図中Ｅ点〕までＸ移動しながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第１のキャピラリ（4a）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。また、第２のキャピラリ（4b）は、初期位置〔図中Ｅ点〕から図中矢印のように終期位置〔図中Ｂ点〕までＸ移動しながら、半導体ペレット（1）の電極パッド（7）とリード（8）とを、第２のキャピラリ（4b）から導出したワイヤ（19）で電気的に接続する。
【００３３】この第１のキャピラリ（4a）の図中矢印方向でのＸ移動〔Ａ点からＥ点まで〕と、第２のキャピラリ（4b）のＥ点からＢ点までのＸ移動とは、共通のＸテーブル（15）を移動させることにより行なわれる。尚、第２のキャピラリ（4b）の初期位置〔図中Ｅ点〕の設定はオフセット機構（20）により行なわれる。また、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）による電極パッド（7）とリード（8）間の移動については、Ｙ方向のみとなり、第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）を移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）をＹ移動させることでもって行なわれる。
【００３４】このようにして、半導体ペレット（1）の一辺のみに配列した多数の電極パッド（7）のうち、図中Ａ点からＥ点までの箇所にある電極パッド（7）については、第１のキャピラリ（4a）によりリード（8）とワイヤボンディングし、図中Ｅ点からＢ点までの箇所にある電極パッド（7）については、第２のキャピラリ（4b）によりリード（8）とワイヤボンディングするように第１と第２のキャピラリ（4a）（4b）で分担する。
【００３５】また、前述した実施例と同様、線径の大きいＡｌ製ワイヤと線径の小さいＡｕ製ワイヤのように、線径又は線材が異なるワイヤによるボンディングを行なう場合についても適用可能で、各ボンディングポイントの位置、数に応じてＸＹテーブル機構（6）を構成するＸテーブル（15）及び第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）、オフセット機構（20）をＸＹ移動させることにより、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）で線径又は線材の異なるワイヤボンディングを実行できる。
【００３６】尚、リードフレーム（2）上で隣接する半導体ペレット（1）同士が近接するような場合、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を相互に近接配置することが困難となる時には、ホーン（18）をハ字状に取り付けることにより第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）を近接配置することが可能となる。
【００３７】更に、上記実施例では、リードフレーム（2）を定方向に移送する一つの搬送レール（3）に対して、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）は、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）がリードフレーム（2）に向けて同一方向に延びるように配置した場合であるが、これ以外にも、図７（ａ）に示すようにＸテーブル（15）に対してその両側に二つの搬送レール〔図示せず〕が配置され、それら搬送レール上のリードフレーム（2）に対して、第１、第２のキャピラリ（4a）（4b）が反対方向に延びるように第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を配置するようにしてもよい。このようにＸテーブル（15）を共通とする第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）の全幅（L0）は、第１、第２のボンディングツールを別々に設置した場合よりも小さくできる。
【００３８】ここで、図７（ａ）の場合、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）を搭載した第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）をその中央部でＸテーブル（15）に装設しているが、図７（ｂ）に示すように第１、第２のＹテーブル（16a）（16b）をその中央部から相互に逆方向にずらしてＸテーブル（15）に装設すれば、第１、第２のボンディングツール（5a）（5b）の全幅（L1）は、図７（ａ）の場合よりも更に小さく設定することができる。
【００３９】尚、前述した各実施例では、二つのキャピラリについて説明したが、三つ以上のキャピラリを配置することも可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明に係るワイヤボンダによれば、二つ以上のボンディングツールを、ＸＹテーブル機構を構成する共通のＸテーブル機構に搭載したことにより、同一リードフレームでのワイヤボンディングを各ボンディングツールで分担して行なうことができるので、ボンディング作業でのインデックスを向上させることが可能となり、作業性が大幅に改善される。
【００４１】また、キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なる二つ以上のボンディングツールを同一リードフレームに対して配置したことにより、同一リードフレームに対して、線径が異なるワイヤによるボンディングが可能な一つのワイヤボンダが実現できるので、設備全体のコンパクト化が図れて稼働効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワイヤボンダの一実施例を示す平面図
【図２】（ａ）は図１の第１のボンディングツールを示す断面図
（ｂ）は図１の第２のボンディングツールを示す断面図
【図３】（ａ）は第１のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
（ｂ）は第２のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
【図４】ワイヤボンダの従来例を示す平面図
【図５】（ａ）は図４の第１のボンディングツールを示す側面図
（ｂ）は図４の第２のボンディングツールを示す側面図
【図６】（ａ）は第１のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
（ｂ）は第２のキャピラリのボンディング動作を説明する拡大平面図
【図７】（ａ）は本発明に係るワイヤボンダの他の実施例を示す平面図
（ｂ）は（ａ）のワイヤボンダの変形例を示す平面図
【符号の説明】
1 ペレット
2 リードフレーム
4a、4b キャピラリ
5a、5b ボンディングツール
6 ＸＹテーブル機構
8 リード
10 Ｘテーブル機構
19 ワイヤ
20 オフセット機構
21 パターン認識手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ワイヤが挿通されたキャピラリを有し、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構上に配置し、各ボンディングツールを、共通のＸテーブル機構に取り付けたことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項２】 請求項１記載のボンディングツールの少なくとも一つに、そのボンディングツールをＸ移動させるオフセット機構を付設したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項３】 ペレット配列方向に対して最初に位置するボンディングツールの設置ポジションに配置され、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて他のポジションに位置するボンディングツールを動作させるパターン認識手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のワイヤボンダ。
【請求項４】 請求項１又は２記載の二つ以上のボンディングツールは、ペレット配列方向に対して、キャピラリが相互に反対方向に延びるように配置したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項５】 キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なり、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせて配置したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項６】 請求項５記載のワイヤは、その線材が異なることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項１】 ワイヤが挿通されたキャピラリを有し、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせてＸＹテーブル機構上に配置し、各ボンディングツールを、共通のＸテーブル機構に取り付けたことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項２】 請求項１記載のボンディングツールの少なくとも一つに、そのボンディングツールをＸ移動させるオフセット機構を付設したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項３】 ペレット配列方向に対して最初に位置するボンディングツールの設置ポジションに配置され、そのポジションで被ボンディングポイントを画像認識し、その画像認識データに基づいて他のポジションに位置するボンディングツールを動作させるパターン認識手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のワイヤボンダ。
【請求項４】 請求項１又は２記載の二つ以上のボンディングツールは、ペレット配列方向に対して、キャピラリが相互に反対方向に延びるように配置したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項５】 キャピラリに挿通されたワイヤの線径が異なり、そのキャピラリから導出されたワイヤ先端をリードフレーム上のペレット及びリードにボンディングして両者間を接続する二つ以上のボンディングツールを、同一リードフレームに対してペレット配列ピッチに合わせて配置したことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項６】 請求項５記載のワイヤは、その線材が異なることを特徴とするワイヤボンダ。
【図１】
【図３】
【図４】
【図６】
【図２】
【図５】
【図７】
【図３】
【図４】
【図６】
【図２】
【図５】
【図７】
【公開番号】特開平６−１９６５２１
【公開日】平成６年（１９９４）７月１５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３４６００５
【出願日】平成４年（１９９２）１２月２５日
【出願人】（０００１５６９５０）関西日本電気株式会社 (26)
【公開日】平成６年（１９９４）７月１５日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１２月２５日
【出願人】（０００１５６９５０）関西日本電気株式会社 (26)
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