(57)【要約】【課題】ワイヤの切断部分の高さが変化した場合でもワイヤに適正な切欠部を形成でき、ワイヤを切欠部で確実に切断することが可能なワイヤボンディング装置を提供する。【解決手段】ワイヤ４を電極に対して接合するボンディングツール１１と、ボンディングツール１１による前記接合の終了後、当該接合に寄与しないワイヤ４の余剰部分を切断するために用いるカッタ１３と、を備えるワイヤボンディング装置１であって、カッタ１３は、ワイヤ４径よりも狭い所定間隔を開けて対向配置される左刃１５ｂおよび右刃１６ｂを備え、左刃１５ｂにより、ワイヤ４切断断面の一側を切り込み、右刃１６ｂにより、ワイヤ４切断断面の他側を切り込むことによって、前記一側の切り込み部分と他側の切り込み部分との間に接続部分を残した状態で、ワイヤ４に切欠部４Ｌ・４Ｒを形成する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを電極に対して接合するボンディングツールと、
前記ボンディングツールによる前記接合の終了後、当該接合に寄与しないワイヤの余剰部分を切断するために用いるカッタと、
を備えるワイヤボンディング装置であって、
前記カッタは、前記ワイヤ径よりも狭い所定間隔を開けて対向配置される第一刃および第二刃を備え、
前記第一刃により、前記ワイヤ切断断面の一側を切り込み、前記第二刃により、前記ワイヤ切断断面の他側を切り込むことによって、前記一側の切り込み部分と他側の切り込み部分との間に接続部分を残した状態で、ワイヤに切欠部を形成するワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボンディングツールを用いて、基板の電極（パッド）および基板上に載置される半導体チップの外部電極に接続用のワイヤをそれぞれボンディング（接合）し、当該基板および半導体チップを電気的に接続（ワイヤ接続）するワイヤボンディング装置は公知である。
前記ワイヤボンディング装置では、ワイヤ接続終了後に、ワイヤ接続に寄与しないワイヤの余剰部分をカッタ等により切断する。
【０００３】
従来、ワイヤボンディング装置によるワイヤの切断に関する技術は公知であり、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のワイヤボンディング装置は、ワイヤ接続終了後に、カッタをワイヤの切断部分（所望の切断部分）に向けて移動させて、カッタで上方からワイヤを切り込み、ワイヤの切断部分に所定の深さを有する切欠部を形成する。その後、ワイヤを引っ張り、切欠部で引きちぎることによりワイヤを切断している。
しかし、上記ワイヤボンディング装置によると、パッド又は基板等が傾きを有する場合、ワイヤの切断部分の高さもこの傾きに応じて変化する。このため、カッタによる所望箇所及び所望深さの切欠部を形成するには、カッタの移動量をパッド、基板等の傾きに応じて調整する必要がある。これにより、ワイヤの切断部分に、安定した深さを有する切欠部を形成することが困難になり、ひいては、カッタの移動量が多すぎるためにカッタが基板等に切り込み、半導体デバイスの正常な動作を阻害する損傷を与えてしまう場合、又はカッタの移動量が少なすぎるために切欠部が浅いものとなり、切欠部で適正に引きちぎることができない場合が生じ得る。
【特許文献１】特開平１０−４１３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ワイヤの切断部分の高さが変化した場合でもワイヤに適正な切欠部を形成でき、ワイヤを切欠部で確実に切断することが可能なワイヤボンディング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置は、ワイヤを電極に対して接合するボンディングツールと、前記ボンディングツールによる前記接合の終了後、当該接合に寄与しないワイヤの余剰部分を切断するために用いるカッタと、を備えるワイヤボンディング装置であって、前記カッタは、前記ワイヤ径よりも狭い所定間隔を開けて対向配置される第一刃および第二刃を備え、前記第一刃により、前記ワイヤ切断断面の一側を切り込み、前記第二刃により、前記ワイヤ切断断面の他側を切り込むことによって、前記一側の切り込み部分と他側の切り込み部分との間に接続部分を残した状態で、ワイヤに切欠部を形成する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ワイヤの切断部分の高さが変化した場合でもワイヤに適正な切欠部を形成でき、ワイヤを切欠部で確実に切断することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
［第一実施形態］
以下に、本発明に係るワイヤボンディング装置の第一実施形態であるワイヤボンディング装置１について、図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図１における下側をワイヤボンディング装置１の下方向、同様に、上側を上方向、右側を前方向、左側を後方向、図２における下側をワイヤボンディング装置１の下方向、同様に、上側を上方向、右側を右方向、左側を左方向、として以下の説明を行う。
【０００８】
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、基板２のリード電極（パッド）３と半導体チップの外部電極（不図示）とを導電性のワイヤ４により電気的に接続（ワイヤ接続）するために、パッド３および外部電極と、ワイヤ４と、をボンディング（接合）するものであり、ワイヤ接合後に、ワイヤ接続に寄与しないワイヤ４の余剰部分を切断するものである。
基板２は、例えば、金属基板、セラミック基板等のリードフレームであり、その上面に電極としてのパッド３を備える。基板２は、基板２上に載置される半導体チップの外部電極（例えばアルミ電極）と、ワイヤ４を介して電気的に接続される。
ワイヤ４は、例えばＡｕ、Ａｌ等からなる直径約数十μｍの導電性ワイヤである。
【０００９】
図１及び図２に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ボンディングツール１１、ワイヤガイド１２、カッタ１３、およびシム１４を備える。
【００１０】
ボンディングツール１１は、パッド３等に対してワイヤ４を押圧しつつ、ワイヤ４に超音波振動を付与することにより、ワイヤ４をパッド３等にボンディングするものである。
ボンディングツール１１は、例えば超硬合金等の金属からなり、下端面にワイヤ４の一部が入り込むことの可能なツール溝１１ａが形成されている。ボンディングツール１１は、超音波式のツールであり、超音波振動装置（不図示）に接続され、当該超音波振動装置から超音波エネルギを伝達可能に構成されている。ボンディングツール１１は、モータ等を有するツール駆動装置（不図示）に接続され、当該ツール駆動装置により移動可能に構成されている。前記超音波振動装置、および駆動装置は制御装置（不図示）にそれぞれ接続され、当該制御装置により、ボンディングツール１１への超音波エネルギの伝達、およびボンディングツール１１の移動が制御可能に構成されている。
【００１１】
ワイヤガイド１２は、ワイヤ４を供給するとともに、ワイヤ４をボンディングツール１１の先端部に向けて案内するものである。
ワイヤガイド１２は、筒状の部材であり、その内部にワイヤ４が貫入されるとともに、内部をワイヤ４が摺動可能に構成される。ワイヤガイド１２は、ボンディングツール１１の近傍に（本実施形態では、前方に一定間隔を開けて）配置され、ボンディングツール１１に対してワイヤ４を供給可能なようにその下端部に向けて突出している。ワイヤガイド１２は、前記ツール駆動装置に接続され、ボンディングツール１１ととも移動可能に構成されている。
【００１２】
ワイヤ４のパッド３へのボンディングは、以下の手順で行われる。まず、ボンディングツール１１がパッド３およびパッド３上に延出されるワイヤ４の上方まで移動される。そして、ボンディングツール１１が下方に向けて（パッド３側に向けて）移動され、ボンディングツール１１のツール溝１１ａにワイヤ４が嵌合された状態で、ボンディングツール１１によりワイヤ４がパッド３に押しつけられる。さらに、ボンディングツール１１からワイヤ４およびパッド３に対して超音波振動及び押圧力が付与される。これにより、ワイヤ４がパッド３に圧着され、接合される。
【００１３】
カッタ１３は、ボンディングツール１１のワイヤ接合終了後に、ワイヤ４をハーフカットして、当該ワイヤ接続に寄与しないワイヤ４の余剰部分を切断するための切欠部を形成するものである。なお、ここで「ハーフカット」とは、ワイヤ４の断面形状において接続部分を一部残した状態で、残りの部分を切断することをいう。
カッタ１３は、ボンディングツール１１およびワイヤガイド１２の間に、ワイヤ４に対して一定の間隔を開けた状態で配置され、モータ等を有するカッタ駆動装置（不図示）に接続され、当該カッタ駆動装置により上下方向（ワイヤ４に対して近接離間する方向）へ移動可能に構成されている。前記カッタ駆動装置は前記制御装置に接続され、前記制御装置により、ボンディングツール１１およびワイヤガイド１２との一体的な移動、さらにカッタ１３単独での上下方向の移動が制御可能に構成されている。
【００１４】
図２および図３に示すように、カッタ１３は、左カッタ１５および右カッタ１６を有する二枚刃のカッタである。
左カッタ１５および右カッタ１６は、それぞれ略四角柱状の部材であり、略同一形状を有し、左右方向に所定間隔を開け、互いの刃部が対向するように左右対称に配置されている。
【００１５】
左カッタ１５の内側（右カッタ１６側）に形成される刃部は、下部において下方に向かうほど前後方向（左カッタ１５の厚み方向）に幅狭くなる左幅狭部１５ａを有し、下端において左右方向に延びる直線状の金属刃である左刃１５ｂが形成されている。また、左カッタ１５は、左刃１５ｂの上方において外側（右カッタ１６側とは反対側）に向かうほど前後方向に幅広くなる左幅広部１５ｃを有する。
左カッタ１５は、刃部より外側に位置する部分の下端において前後方向に所定の幅を有する水平面（左当接面１５ｄ）を有する。
左カッタ１５の下端は略水平形状を有し、左刃１５ｂおよび左当接面１５ｄは略同一水平面上に配置されている。
【００１６】
右カッタ１６の内側（左カッタ１５側）に形成される刃部は、下部において下方に向かうほど前後方向（右カッタ１６の厚み方向）に幅狭くなる右幅狭部１６ａを有し、下端において左右方向に延びる直線状の金属刃である右刃１６ｂが形成されている。また、右カッタ１６は、右刃１６ｂの上方において外側（左カッタ１５側とは反対側）に向かうほど前後方向に幅広くなる右幅広部１６ｃを有する。
右刃１６ｂは、刃部より外側に位置する部分の下端において前後方向に所定の幅を有する水平面（右当接面１６ｄ）を有する。
右カッタ１６の下端は略水平形状を有し、右刃１６ｂおよび右当接面１６ｄは略同一水平面上に配置されている。
【００１７】
シム１４は、左カッタ１５の刃部と右カッタ１６の刃部との左右方向の間隔を一定に保持するものである。
シム１４は、左カッタ１５および右カッタ１６の間に介装されおり、左カッタ１５および右カッタ１６に挟まれて押圧されることにより変形しない程度の強度を有する。
シム１４の左右方向の厚みを変更することにより、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂの左右方向の間隔を変更可能に構成されている。
また、左カッタ１５の刃部と右カッタ１６の刃部との間隔は、ワイヤ４の外径よりも狭くなるように調整されている。
【００１８】
ワイヤボンディング装置１によるパッド３および前記アルミ電極のワイヤ接合終了後（前記アルミ電極→パッド３の順にワイヤボンディングした後）、前後方向に延設されるワイヤ４を切断するときの手順について説明する。なお、後方から前方に向けて、ボンディングツール１１→カッタ１３→ワイヤガイド１２の順に配置されているものとする。
【００１９】
図４（ａ）、図４（ｂ）および図５に示すように、ワイヤ接続終了後、まず、ワイヤ４がボンディングツール１１によりパッド３に押しつけられた状態のまま、カッタ１３が下方（ワイヤ４における所望の切断部分）に向けて移動される。これにより、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂの前記所定間隔が保持されたまま、左刃１５ｂでワイヤ４の左側部が、右刃１６ｂでワイヤ４の右側部がそれぞれ切り込まれていく。その後、カッタ１３（当接面１５ｄ・１６ｄ）がパッド３に当接し、下方への移動が停止される。これにより、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ワイヤ４において左刃１５ｂで切り込まれた部分に左切欠部４Ｌが、右刃１６ｂで切り込まれた部分に右切欠部４Ｒが、それぞれ形成され、ワイヤ４が中央部（左切欠部４Ｌと右切欠部４Ｒとの間部分）でつながった状態になる。左切欠部４Ｌおよび右切欠部４Ｒは、切欠方向に対して略対称に形成される。左切欠部４Ｌは、左側（ワイヤ４の外側）に向かうにしたがい前後方向に幅広くなる形状を有し、右切欠部４Ｒは、右側（ワイヤ４の外側）に向かうにしたがい前後方向に幅広くなる形状を有する。
また、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂは、ワイヤ４の上方からパッド３に当接するまで下降して左切欠部４Ｌおよび右切欠部４Ｒを形成するので、左切欠部４Ｌおよび右切欠部４Ｒはワイヤ４の上端から下端にかけて形成されることとなる。
このように、左刃１５ｂによりワイヤ４の左側部が切り込まれ、右刃１６ｂによりワイヤ４の右側部が切り込まれることによって、左側の切り込み部と右側の切り込み部との間に接続部分を残した状態で、ワイヤ４に切欠部を形成するように構成されている。
そして、図４（ｃ）に示すように、左切欠部４Ｌおよび右切欠部４Ｒを形成した後、カッタ１３が上方に向けて移動される。
【００２０】
次に、図４（ｄ）に示すように、ボンディングツール１１が後上方向に向けて移動され、一旦ワイヤ４がボンディングツール１１による押圧から開放される。そして、ボンディングツール１１が下方に向けて移動され、ワイヤ４がボンディングツール１１により再び押さえつけられる。このとき、ワイヤ４はボンディングツール１１により切欠部４Ｌ・４Ｒより後方部分を押さえつけられる。その後、図４（ｅ）に示すように、ボンディングツール１１がワイヤ４を押さえつけた状態のまま後方（ワイヤ４のパッド３との接合部から離れる方向）に向けて移動され、ワイヤ４がボンディングツール１１により後方に引っ張られる。これにより、ワイヤ４が切欠部４Ｌ・４Ｒで引きちぎられる。
【００２１】
以上のように構成することで、ワイヤ４に切欠部４Ｌ・４Ｒを形成する際、カッタ１３の移動量を調整する必要がなく、一律にパッド３に当接するまで移動させればよい。これにより、基板２、パッド３が傾きを有していたとしても、この傾きに影響されず、ワイヤ４を切断するために適正な切欠部４Ｌ・４Ｒを容易かつ確実に形成でき、ワイヤ４を切欠部４Ｌ・４Ｒで確実に切断することが可能である。
【００２２】
また、カッタ１３がパッド３に当接する際、当接面１５ｄ・１６ｄがパッド３に当接するので、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂのみ当接することが回避される。これにより、基板２に左刃１５ｂおよび右刃１６ｂが切り込み、基板２が損傷することを回避可能である。
【００２３】
また、シム１４の左右方向の厚みを変更することにより、ワイヤ４の太さ等に応じて左刃１５ｂおよび右刃１６ｂの左右方向の間隔を変更でき、ワイヤ４の太さ等が変更されても、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂでワイヤ４に切欠部４Ｌ・４Ｒを確実に形成することが可能である。
【００２４】
また、シム１４の左右方向の厚みを変更することで、左切欠部４Ｌと右切欠部４Ｒとの間に形成される接続部分の太さを調節することができ、確実にワイヤ４の切断が行われるように構成することが可能である。
【００２５】
なお、カッタ１３の当接面１５ｄ・１６ｄを含む部材の材質について、特に限定されるものではなく、例えば、弾力性を有し、カッタ１３がパッド３に当接する際の衝撃を吸収可能なものでもよい。
【００２６】
また、図７に示すように、左カッタ１５および右カッタ１６の間にシム１４を設けずに、左カッタ１５および右カッタ１６の上下方向の移動を前記制御装置により独立に制御可能に構成してもよい。
以上のように構成することで、パッド３が前後方向のみならず左右方向の傾きを有していたとしても、カッタ１３がパッド３に向けて移動するとき、左カッタ１５および右カッタ１６の両方がパッド３に当接するまで移動することができ、より確実に左刃１５ｂおよび右刃１６ｂでワイヤ４に切欠部４Ｌ・４Ｒを形成することが可能である。
【００２７】
［第二実施形態］
以下に、本発明に係るワイヤボンディング装置の第二実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、第一実施形態のワイヤボンディング装置１と異なる部分について説明し、同様の部材に対しては同一符号を付し、詳細な説明およびそれに付随する効果等の記載は省略する。
【００２８】
図８に示すように、第二実施形態は、ボールベアリング２１を備える。
ボールベアリング２１は、公知のボールベアリングであり、ボンディングツール１１およびワイヤガイド１２の間に一定の間隔を開けて配置され、モータ等を有するベアリング駆動装置（不図示）に接続され、当該ベアリング駆動装置により移動可能に構成されている。前記ベアリング駆動装置は前記制御装置に接続され、前記制御装置により、ボンディングツール１１との一体的な移動、さらにボールベアリング２１単独での上下方向の移動が制御可能に構成されている。
ボールベアリング２１には、カッタ１３が取り付けられている。カッタ１３は、上端部をボールベアリング２１に取り付けられ、ボールベアリング２１により左右方向に回動可能に支持され、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂがともに左右方向に回動可能に構成されている。
【００２９】
以上のように構成することで、パッド３が前後方向のみならず左右方向の傾きを有していたとしても、カッタ１３がパッド３に向けて移動するとき、パッド３の傾きがボールベアリング２１のボール部で吸収される。これにより、左刃１５ｂおよび右刃１６ｂがワイヤ４に切り込む際、パッド３に対して垂直な方向に一定量切り込むことができ、より確実に左刃１５ｂおよび右刃１６ｂでワイヤ４に切欠部４Ｌ・４Ｒを形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るワイヤボンディング装置の第一実施形態であるワイヤボンディング装置の概略構成図である。
【図２】図１のワイヤボンディング装置を前方から見た図である。
【図３】図２のカッタを異なる方向から見た図であり、（ａ）下方から見た図、（ｂ）は左方から見た図である。
【図４】ワイヤ接続終了後、ワイヤ接続に寄与しないワイヤの余剰部分を切断するときを示す図であり、（ａ）はワイヤ接続終了直後を示す図、（ｂ）はカッタでワイヤを切り込むときを示す図、（ｃ）はワイヤ切り込み後にカッタを上方に移動させるときを示す図、（ｄ）はボンディングツールをカッタで切り込んだ部分より前方に移動し、ボンディングツールでワイヤを押しつけるときを示す図、（ｅ）はボンディングツールでワイヤを引っ張るときを示す図である。
【図５】図４（ｂ）を前方から見た図である。
【図６】図４（ｂ）においてカッタで切り込まれたワイヤに形成される切欠部を示す図であり、（ａ）は図４（ｂ）の切欠部の拡大図、（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は図６（ａ）をＢの方向から（上方から）見た図である。
【図７】カッタの実施の別形態を示す図である。
【図８】本発明に係るワイヤボンディング装置の第二実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      ワイヤボンディング装置
２      基板
３      パッド
４      ワイヤ
４Ｌ    左切欠部
４Ｒ    右切欠部
１１    ボンディングツール
１２    ワイヤガイド
１３    カッタ
１４    シム
１５    左カッタ
１５ｂ  左刃
１６    右カッタ
１６ｂ  右刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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