(57)【要約】【課題】パッド面にボンディングする場合に、イニシャルボールの潰れ代を小さくしてボンディング精度を向上させ、リード面にボンディングする場合に、リード面に固着されたボンディングワイヤの切断性を向上させることができる。【解決手段】パッド面２にイニシャルボール１１ａをボンディングする第１ボンディング工程において、イニシャルボール１１ａをパッド面２に加圧接触した状態で、超音波振動を印加するとともに、キャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行う。また、ボンディングワイヤ１１をリード面４にボンディングする第２ボンディング工程において、キャピラリ１２及びボンディングワイヤ１１をリード面４に加圧接触した状態で、超音波振動を印加するとともに、キャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングステージに載置されたボンディング対象のパッド面に、キャピラリに挿通されたボンディングワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを加圧接触させる加圧接触工程と、
パッド面にイニシャルボールが加圧接触されている際に、イニシャルボールの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ工程と、
を有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
前記スクラブ工程は、イニシャルボールがパッド面に接触した位置を基準位置として、この基準位置から径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことを特徴とする請求項１に記載のボンディング方法。
【請求項３】
前記スクラブ工程は、パッド面が延在している場合、パッド面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載のボンディング方法。
【請求項４】
パッド面が設けられたボンディング対象が載置されるボンディングステージと、
先端にイニシャルボールが形成されたボンディングワイヤが挿通されるキャピラリと、
ボンディングステージに載置されたボンディング対象のパッド面にイニシャルボールを加圧接触させる加圧接触機構と、
パッド面にイニシャルボールが加圧接触されている際に、イニシャルボールの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ機構と、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
ボンディングステージに載置されたボンディング対象のリード面に、ボンディングワイヤが挿通されたキャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤを加圧接触させる加圧接触工程と、
リード面にキャピラリが加圧接触されている際に、キャピラリの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ工程と、
を有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項６】
前記スクラブ工程は、キャピラリがリード面に接触した位置を基準位置として、この基準位置から径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことを特徴とする請求項５に記載のボンディング方法。
【請求項７】
前記スクラブ工程は、リード面が延在している場合、リード面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させることを特徴とする請求項５又は６に記載のボンディング方法。
【請求項８】
リード面が設けられたボンディング対象が載置されるボンディングステージと、
ボンディングワイヤが挿通されるキャピラリと、
ボンディングステージに載置されたボンディング対象のリード面に、キャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤを加圧接触させる加圧接触機構と、
リード面にキャピラリが加圧接触されている際に、キャピラリの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ機構と、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング対象にボンディングを行うボンディング方法およびボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ワイヤボンディングでは、キャピラリから繰り出されるボンディングワイヤの先端にイニシャルボールを形成し、このイニシャルボールを半導体装置のパッド面に加圧接触させた状態で超音波振動を印加することで、イニシャルボールをパッド面に固着させる第１ボンディングを行っている。その後、キャピラリからボンディングワイヤを繰り出してワイヤループを形成し、このボンディングワイヤとキャピラリとを基板のリード面に加圧接触させることで、ボンディングワイヤをリード面に固着させるとともにボンディングワイヤを切断する第２ボンディングを行っている。
【０００３】
ところが、ボンディングステージに載置される基板がぐらつくなど基板が不安定な状態にあると、第１ボンディングの際は、イニシャルボールがパッド面に確実に固着されない場合があり、第２ボンディングの際は、ボンディングワイヤが切断できない場合があるという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載された技術では、ボンディングを行う際にキャピラリが取り付けられるＸＹテーブルをＸＹ方向に移動させるスクラブ動作を行わせることで、イニシャルボールをパッド面に擦り付けてイニシャルボールをパッド面に確実に固着させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５３０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、第１ボンディングを行う際、イニシャルボールがパッド面に固着されるものの、スクラブ動作を行う際にイニシャルボールが潰れて押し広げられるため、このイニシャルボールの潰れ代が大きくなってします。このため、特許文献１に記載された技術では、小さいパッド面に対して高精度にボンディングすることが困難であるとともに、隣接するパッド面間の距離であるパッドピッチを小さくすることができないという問題があった。
【０００７】
なお、第２ボンディングの際のボンディングワイヤの切断性については、特許文献１に記載された技術でも解決されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、半導体装置のパッド面にイニシャルボールをボンディングする場合に、イニシャルボールの潰れ代を小さくしてボンディング精度を向上させることができるボンディング方法及びボンディング装置を提供することを目的とする。また、本発明は、基板のリード面にボンディングワイヤをボンディングする場合に、リード面に固着されたボンディングワイヤの切断性を向上させることができるボンディング方法及びボンディング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るボンディング方法は、ボンディングステージに載置されたボンディング対象のパッド面に、キャピラリに挿通されたボンディングワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを加圧接触させる加圧接触工程と、パッド面にイニシャルボールが加圧接触されている際に、イニシャルボールの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るボンディング方法によれば、ボンディング対象のパッド面にイニシャルボールが加圧接触されると、キャピラリを回転させることで、パッド面とイニシャルボールとが加圧接触された状態で擦り合わされるため、パッド面にイニシャルボールが固着される。このとき、キャピラリを渦巻状に回転させることで、イニシャルボールに加えられる力を回転中心方向に収束させることができるため、パッド面とイニシャルボールとが擦り合わされる時間及び距離を十分に確保しながら、パッド面とイニシャルボールとが最大径で擦り合わされる時間及び距離を低減させることができる。これにより、イニシャルボールの潰れ代を減らすことができるため、ボンディングの高精度化を図ることができるとともに、パッド面間の距離であるパッドピッチを小さくすることができる。
【００１１】
この場合、上記スクラブ工程は、イニシャルボールがパッド面に接触した位置を基準位置として、この基準位置から径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことが好ましい。このボンディング方法によれば、イニシャルボールがパッド面に接触した位置を基準位置として、径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことで、イニシャルボールをパッド面に加圧接触させる位置とイニシャルボールがパッド面に固着する位置とのズレを低減させることができる。これにより、ボンディングの更なる高精度化を図ることができ、パッド面間の距離であるパッドピッチをより小さくすることができる。
【００１２】
そして、上記スクラブ工程は、パッド面が延在している場合、パッド面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させることが好ましい。このボンディング方法によれば、パッド面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるため、パッド面に固着されるイニシャルボールの形状をパッド面の形状に適合させることができる。このため、任意の方向に延びるパッド面に対しても、ボンディングの高精度化を図ることができる。
【００１３】
本発明に係るボンディング装置は、パッド面が設けられたボンディング対象が載置されるボンディングステージと、先端にイニシャルボールが形成されたボンディングワイヤが挿通されるキャピラリと、ボンディングステージに載置されたボンディング対象のパッド面にイニシャルボールを加圧接触させる加圧接触機構と、パッド面にイニシャルボールが加圧接触されている際に、イニシャルボールの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ機構と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るボンディング装置によれば、ボンディング対象のパッド面にイニシャルボールが加圧接触されると、キャピラリを回転させることで、パッド面とイニシャルボールとが加圧接触された状態で擦り合わされるため、パッド面にイニシャルボールが固着される。このとき、キャピラリを渦巻状に回転させることで、イニシャルボールに加えられる力を回転中心方向に収束させることができるため、パッド面とイニシャルボールとが擦り合わされる時間及び距離を十分に確保しながら、パッド面とイニシャルボールとが最大径で擦り合わされる時間及び距離を低減させることができる。これにより、キャピラリを移動させることにより発生するイニシャルボールの潰れ代を減らすことができるため、ボンディングの高精度化を図ることができるとともに、パッド面間の距離であるパッドピッチを小さくすることができる。
【００１５】
本発明に係るボンディング方法は、ボンディングステージに載置されたボンディング対象のリード面に、ボンディングワイヤが挿通されたキャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤを加圧接触させる加圧接触工程と、リード面にキャピラリが加圧接触されている際に、キャピラリの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るボンディング方法によれば、ボンディング対象のリード面にキャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤが加圧接触されると、ボンディングワイヤがリード面に固着されるとともに、このボンディングワイヤがキャピラリとリード面との間に挟まれて切断される。そして、キャピラリを渦巻状に回転させることで、キャピラリがリード面に加圧接触された状態で渦巻状に擦り合わされるため、ボンディングワイヤの切断ミスを低減して、ボンディングワイヤの切断性を向上させることができる。
【００１７】
この場合、上記スクラブ工程は、キャピラリがリード面に接触した位置を基準位置として、この基準位置から径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことが好ましい。このボンディング方法によれば、キャピラリ及びボンディングワイヤがリード面に接触した位置を基準位置として、径を拡大しながらキャピラリを渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリを渦巻状に回転させて基準位置に戻すことで、キャピラリがリード面に加圧接触する位置と、キャピラリが加圧接触することによりリード面に発生するキャピラリの圧痕の位置とのズレを低減させることができる。これにより、ボンディングの更なる高精度化を図ることができ、リード面間の距離であるリードピッチをより小さくすることができる。
【００１８】
そして、上記スクラブ工程は、リード面が延在している場合、リード面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させることが好ましい。このボンディング方法によれば、リード面の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるため、リード面に形成されるキャピラリの圧痕の形状をリード面の形状に適合させることができる。このため、任意の方向に延びるリード面に対しても、ボンディングの高精度化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係るボンディング装置は、リード面が設けられたボンディング対象が載置されるボンディングステージと、ボンディングワイヤが挿通されるキャピラリと、ボンディングステージに載置されたボンディング対象のリード面に、キャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤを加圧接触させる加圧接触機構と、リード面にキャピラリが加圧接触されている際に、キャピラリの加圧方向と直交する方向においてキャピラリを渦巻状に回転させるスクラブ機構と、を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るボンディング装置によれば、ボンディング対象のリード面にキャピラリ及びこのキャピラリに挿通されたボンディングワイヤが加圧接触されると、ボンディングワイヤがリード面に固着されるとともに、このボンディングワイヤがキャピラリとリード面との間に挟まれて切断される。そして、ボンディング対象が載置されたキャピラリを渦巻状に回転させることで、キャピラリがリード面に加圧接触された状態で渦巻状に擦り合わされるため、ボンディングワイヤの切断ミスを低減して、ボンディングワイヤの切断性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、半導体装置のパッド面にイニシャルボールをボンディングする場合に、イニシャルボールの潰れ代を小さくしてボンディング精度を向上させることができる。また、本発明によれば、基板のリード面にボンディングワイヤをボンディングする場合に、リード面に固着されたボンディングワイヤの切断性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係るワイヤボンディング装置の一例を示した図である。
【図２】ワイヤボンディング装置を用いたボンディング方法を示すフローチャートである。
【図３】図２に示した第１ボンディング工程を示すフローチャートである。
【図４】図２に示した第２ボンディング工程を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は、スクラブ動作を行うキャピラリの移動軌跡を示した図であり、（ｂ）は、Ｘ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。
【図６】Ｘ軸の暫定指令位置とＹ軸の暫定指令位置とを示す図である。
【図７】Ｘ軸暫定指令位置及びＹ軸暫定指令位置の動作割合を示す図である。
【図８】イニシャルボールの潰れ代を説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係るバンプボンディング装置の一例を示した図である。
【図１０】バンプボンディング装置を用いたボンディング方法を示すフローチャートである。
【図１１】図１０に示したボンディング工程を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）は、比較例における半導体装置及びパッド面の拡大写真を示しており、（ｂ）は、実施例における半導体装置及びパッド面の拡大写真を示している。
【図１３】パッド面に固着されたイニシャルボールの直径を示す図表である。
【図１４】（ａ）は、比較例におけるリード面の拡大写真を示しており、（ｂ）は、実施例におけるリード面の拡大写真を示している。
【図１５】リード面に固着されたボンディングワイヤの引張強度を示す図表である。
【図１６】（ａ）は、斜め方向に扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるときの移動軌跡を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の場合におけるＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。
【図１７】（ａ）は、左右方向に扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるときの移動軌跡を示した図であり、（ｂ）は、（ａ）の場合におけるＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係るボンディング方法及びボンディング装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００２４】
［第１実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るワイヤボンディング装置の一例を示した図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るワイヤボンディング装置１０は、キャピラリ１２に挿通されたボンディングワイヤ１１を用いてワイヤボンディングすることにより、半導体装置１に設けられたパッド面２と、この半導体装置１がボンディングされた基板３に設けられたリード面４とを、電気的に連結するものである。このため、ワイヤボンディング装置１０は、ボンディングワイヤ１１が挿通されるキャピラリ１２と、キャピラリ１２を保持するボンディングヘッド１５と、ボンディングヘッド１５を回転（揺動）させるアーム駆動モータ１６と、ボンディング対象の基板３が載置されるボンディングステージ１７と、ボンディングヘッド１５を水平方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ移動機構１８と、ワイヤボンディング装置１０を統括的に制御する制御部２０と、を備えている。
【００２５】
ボンディングヘッド１５は、ボンディングヘッド１５からボンディングステージ１７に向けて延びており、一端にキャピラリ１２を保持して他端に超音波振動を発生する振動子１３ａが設けられた超音波ホーン１３と、超音波ホーン１３を保持するボンディングアーム１４とにより構成されている。このため、アーム駆動モータ１６を回転駆動することで、超音波ホーン１３がキャピラリ１２を上下方向であるＺ軸方向に移動させて、ボンディングステージ１７に載置された基板３と半導体装置１とにボンディングワイヤ１１をボンディングすることができる。そして、超音波ホーン１３の振動子１３ａから超音波振動を発生させることで、ボンディングアーム１４に保持されているキャピラリ１２を振動させることができる。
【００２６】
アーム駆動モータ１６は、回転（揺動）駆動することでキャピラリ１２を上下方向であるＺ軸方向に移動させるものである。そして、アーム駆動モータ１６は、回転駆動の出力トルクを調整することで、キャピラリ１２に印加する荷重を調整することができる。
【００２７】
ＸＹ移動機構１８は、ボンディングヘッド１５をＸ軸方向に移動させるとともに、ボンディングヘッド１５をＹ軸方向に移動させるものである。このため、ＸＹ移動機構１８には、ボンディングヘッド１５をＸ軸方向に移動させるＸ軸リニアモータ１８ａと、ボンディングヘッド１５をＹ軸方向に移動させるＹ軸リニアモータ１８ｂとが設けられている。なお、ＸＹ移動機構１８は、例えば、リニアモータ機構などにより構成されており、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂが回転することで、ボンディングヘッド１５がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することが可能となる。そして、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂを回転させるとことで、ボンディングヘッド１５がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、キャピラリ１２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。
【００２８】
制御部２０は、超音波ホーン１３（振動子１３ａ）、アーム駆動モータ１６、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂと電気的に接続されており、超音波ホーン１３、アーム駆動モータ１６、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂを制御してワイヤボンディングを行わせるものである。このため、制御部２０には、アーム駆動モータ１６との間で信号の送受を行うアーム駆動モータＩ／Ｆ２１と、超音波ホーン１３との間で信号の送受を行う超音波ホーンＩ／Ｆ２２と、Ｘ軸リニアモータ１８ａとの間で信号の送受を行うＸ軸リニアモータＩ／Ｆ２３と、Ｙ軸リニアモータ１８ｂとの間で信号の送受を行うＹ軸リニアモータＩ／Ｆ２４と、キーボードなどの入力装置であって作業者からの各種制御情報の入力を受け付ける入力部２５と、モニタなどの表示装置であって制御部２０の各種制御情報を表示する出力部２６と、各種プログラムが格納されるメモリ２７と、ボンディング制御を行うＣＰＵ２８と、が設けられている。
【００２９】
次に、図２〜図４を参照して、ワイヤボンディング装置１０の処理動作について説明する。図２は、ワイヤボンディング装置を用いたボンディング方法を示すフローチャートである。図３は、図２に示した第１ボンディング工程を示すフローチャートである。図４は、図２に示した第２ボンディング工程を示すフローチャートである。
【００３０】
図２に示すように、ワイヤボンディング装置１０は、まず、第１ボンディング工程を行う（ステップＳ１）。
【００３１】
図３に示すように、ステップＳ１の第１ボンディング工程では、まず、加圧接触工程を行う（ステップＳ１１）。加圧接触工程では、アーム駆動モータ１６を回転駆動させることによりキャピラリ１２を下降させる。このとき、キャピラリ１２に挿通されているボンディングワイヤ１１のテールには、球状のイニシャルボール１１ａが形成されているため、キャピラリ１２を下降させることにより、イニシャルボール１１ａがパッド面２に当接する。そして、イニシャルボール１１ａがパッド面２に当接すると、アーム駆動モータ１６の出力トルクを調整することで、キャピラリ１２を介してイニシャルボール１１ａに所定の荷重を印加して、イニシャルボール１１ａをパッド面２に加圧接触させる。
【００３２】
次に、スクラブ工程を行う（ステップＳ１２）。スクラブ工程では、イニシャルボール１１ａがパッド面２に加圧接触されると、ボンディングヘッド１５を移動させてキャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行う。なお、スクラブ動作は、イニシャルボール１１ａがパッド面２に加圧接触されている間に行われれば、後述する超音波振動印加工程における超音波振動の発生期間に関わらず如何なる期間に行ってもよい。
【００３３】
ここで、図５を参照して、ステップＳ１２のスクラブ動作について説明する。図５（ａ）は、スクラブ動作を行うキャピラリの移動軌跡を示した図であり、図５（ｂ）は、Ｘ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、スクラブ動作は、Ｘ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させることで、ボンディングヘッド１５に保持されたキャピラリ１２を渦巻状に回転させて、イニシャルボール１１ａをパッド面２に対して渦巻状に回転させるものである。
【００３５】
具体的に説明すると、スクラブ動作は、イニシャルボール１１ａがパッド面２に接触したときの位置を基準位置（０，０）とする。そして、この基準位置から回転半径を拡大させながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させていき、この回転半径が最大になると、回転半径を縮小させながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させていき、キャピラリ１２を基準位置に戻す。なお、パッド面２が３５μｍ四方の正方形で、イニシャルボール１１ａが直径２０μｍの球状である場合、渦巻状に回転させる最大径（直径）は、約２０μｍ程度となる。
【００３６】
そして、このスクラブ動作は、図５（ｂ）に示すＸ軸指令位置ｘおよびＹ軸指令位置ｙに基づいて、制御部２０がＸ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂに対して駆動制御することにより行われる。
【００３７】
ここで、図６及び図７を参照して、図５（ｂ）に示すＸ軸指令位置ｘ及びＹ軸指令位置ｙを算出する方法について説明する。図６は、Ｘ軸の暫定指令位置とＹ軸の暫定指令位置とを示す図である。図７は、Ｘ軸暫定指令位置及びＹ軸暫定指令位置の動作割合を示す図である。
【００３８】
まず、図６に示すように、円動作の基本動作となる正弦波を用いて、Ｘ軸の指令位置となるＸ軸暫定指令位置ｘ１とＹ軸の指令位置となるＹ軸暫定指令位置ｙ１とを作成する。Ｘ軸暫定指令位置ｘ１は、３周期のサインカーブを当てはめ、Ｙ軸暫定指令位置ｙ１は、Ｘ軸暫定指令位置ｘ１と９０°位相のずれた３周期のコサインカーブを当てはめる。
【００３９】
次に、図７に示すように、Ｘ軸暫定指令位置ｘ１及びＹ軸暫定指令位置ｙ１の動作割合を作成する。すなわち、図７に示す動作割合は、キャピラリ１２が移動する速度比率を示している。この動作割合は、始めの１周期を０から１まで直線的に上昇し、次の１周期を１のまま維持し、最後の１周期を１から０まで直線的に下降する。これにより、キャピラリ１２の移動速度は、１周期目は、速度比率０の状態からリニアに加速して速度比率１に至り、２周期目は速度比率１で一定速度となり、３周期目は、速度比率１の状態からリニアに減速して速度比率０に至り、停止状態となる。
【００４０】
そして、図６に示すＸ軸暫定指令位置ｘ１及びＹ軸暫定指令位置ｙ１に、図７に示す動作割合を合成することで、図５（ｂ）に示すＸ軸指令位置ｘ及びＹ軸指令位置ｙを算出する。
【００４１】
このようにして、キャピラリ１２を移動させてスクラブ動作を行わせると、イニシャルボール１１ａとパッド面２とが擦り合わされることにより、パッド面２の表層に形成されている酸化膜（不図示）が破れて、イニシャルボール１１ａがパッド面２に固着される。このとき、図８に示すように、イニシャルボール１１ａは、パッド面２に擦り合わされて潰れて、スクラブ動作の半径方向において外方に向けて押し広げられる潰れ代１１ｂが発生する。ところが、スクラブ動作としてキャピラリ１２を渦巻状に回転させることで、キャピラリ１２を最大径で回転させているときにイニシャルボール１１ａとパッド面２とが擦り合わされる時間及び距離が短くなるとともに、イニシャルボール１１ａに加えられる力を回転中心方向に収束させることができるため、潰れ代１１ｂが広がらずにその発生が抑制される。
【００４２】
次に、超音波振動印加工程を行う（ステップＳ１３）。超音波振動印加工程では、イニシャルボール１１ａがパッド面２に加圧接触されると、超音波ホーン１３の振動子１３ａから超音波振動を発生させる。すると、振動子１３ａで発生された超音波振動は、超音波ホーン１３及びキャピラリ１２を介してイニシャルボール１１ａに伝達される。すると、イニシャルボール１１ａが超音波振動することにより、イニシャルボール１１ａとパッド面２とが微細に擦れ合い、イニシャルボール１１ａがリード面４に強固に固着される。
【００４３】
このようにして第１ボンディング工程が終了すると、図２に示すように、ワイヤループ形成工程を行う（ステップＳ２）。ワイヤループ形成工程では、パッド面２にイニシャルボール１１ａが固着されたボンディングワイヤ１１をキャピラリ１２から繰り出しながらワイヤループを形成し、ボンディングワイヤ１１をリード面４に当接させる。
【００４４】
次に、第２ボンディング工程を行う（ステップＳ３）。
【００４５】
図４に示すように、ステップＳ３の第２ボンディング工程では、まず、加圧接触工程を行う（ステップＳ３１）。加圧接触工程では、アーム駆動モータ１６を回転駆動させることによりキャピラリ１２を下降させて、ボンディングワイヤ１１とキャピラリ１２とをリード面４に当接させる。すなわち、アーム駆動モータ１６の出力トルクを調整することで、キャピラリ１２に所定の荷重を印加して、ボンディングワイヤ１１がキャピラリ１２で押し潰される程度に、キャピラリ１２をリード面４に加圧接触させる。これにより、ボンディングワイヤ１１がリード面４に固着される。
【００４６】
次に、スクラブ工程を行う（ステップＳ３２）。スクラブ工程では、第１ボンディング工程（ステップＳ１）におけるスクラブ工程（ステップＳ１２）と同様に、キャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行う。すると、このスクラブ動作により、ボンディングワイヤ１１がキャピラリ１２とリード面４との間に押し潰される。
【００４７】
次に、超音波振動印加工程を行う（ステップＳ３３）。超音波振動印加工程では、第１ボンディング工程（ステップＳ１）における超音波振動印加工程（ステップＳ１３）と同様に、超音波ホーン１３の振動子１３ａから超音波振動を発生させて、イニシャルボール１１ａに超音波振動を印加する。すると、イニシャルボール１１ａがリード面４に固着される。
【００４８】
このようにして第２ボンディング工程が終了すると、図２に示すように、ワイヤカット工程を行う（ステップＳ４）。ワイヤカット工程では、まず、アーム駆動モータ１６を回転駆動させることによりキャピラリ１２を上昇させて、所定長さだけボンディングワイヤ１１をキャピラリ１２から繰り出す。その後、このボンディングワイヤ１１をクランプした状態（不図示）で再度キャピラリ１２を上昇させることで、ボンディングワイヤ１１のテールをカットする。これにより、パッド面２とリード面４とは、ワイヤループが形成されたボンディングワイヤ１１により電気的に連結される。
【００４９】
そして、最後に、イニシャルボール形成工程を行う（ステップ５）。イニシャルボール形成工程では、ワイヤカット工程（ステップＳ４）においてカットされたボンディングワイヤ１１のテール（先端部）に電気トーチによる放電などを行い、ボンディングワイヤ１１のテールに球状のイニシャルボール１１ａを形成する。
【００５０】
［第２実施形態］
図９は、第２の実施形態に係るバンプボンディング装置の一例を示した図である。図９に示すように、第２の実施形態に係るバンプボンディング装置３０は、キャピラリ１２に挿通されたボンディングワイヤ１１をボンディングすることにより、基板６に固着された１又は複数の半導体装置７の各々に形成されたパッド面８にバンプを形成するものである。バンプボンディング装置３０は、第１の実施形態に係るワイヤボンディング装置１０と比較して、ボンディング対象及びボンディング方法が異なるものの、基本的な構成は同じである。このため、バンプボンディング装置３０は、ワイヤボンディング装置１０と同様に、ボンディングワイヤ１１が挿通されるキャピラリ１２と、キャピラリを保持するボンディングヘッド１５と、ボンディングヘッド１５を回転（揺動）させるアーム駆動モータ１６と、ボンディング対象の基板６が載置されるボンディングステージ１７と、ボンディングステージ１７を水平方向であるＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるＸＹ移動機構１８と、バンプボンディング装置３０を統括的に制御する制御部４０と、を備えている。そして、ボンディングヘッド１５は、一端にキャピラリ１２を保持して他端に超音波振動を発生する振動子１３ａが設けられた超音波ホーン１３と、超音波ホーン１３を保持するボンディングアーム１４とにより構成されている。
【００５１】
制御部４０は、超音波ホーン１３（振動子１３ａ）、アーム駆動モータ１６、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂと電気的に接続されており、超音波ホーン１３、アーム駆動モータ１６、Ｘ軸リニアモータ１８ａ及びＹ軸リニアモータ１８ｂを制御して、半導体装置７のパッド面８にバンプを形成させるものである。このため、制御部４０には、アーム駆動モータ１６との間で信号の送受を行うアーム駆動モータＩ／Ｆ２１と、超音波ホーン１３との間で信号の送受を行う超音波ホーンＩ／Ｆ２２と、Ｘ軸リニアモータ１８ａとの間で信号の送受を行うＸ軸リニアモータＩ／Ｆ２３と、Ｙ軸リニアモータ１８ｂとの間で信号の送受を行うＹ軸リニアモータＩ／Ｆ２４と、キーボードなどの入力装置であって作業者からの各種制御情報の入力を受け付ける入力部２５と、モニタなどの表示装置であって制御部２０の各種制御情報を表示する出力部２６と、各種プログラムが格納されるメモリ２７と、ボンディング制御を行うＣＰＵ２８と、が設けられている。
【００５２】
次に、図１０及び図１１を参照して、バンプボンディング装置３０の処理動作について説明する。図１０は、バンプボンディング装置を用いたボンディング方法を示すフローチャートである。図１１は、図１０に示したボンディング工程を示すフローチャートである。
【００５３】
図１０に示すように、バンプボンディング装置３０は、まず、ボンディング工程を行う（ステップＳ６）。
【００５４】
図１１に示すように、ステップＳ６のボンディング工程では、まず、加圧接触工程を行う（ステップＳ６１）。加圧接触工程では、第１の実施形態における加圧接触工程（ステップＳ１１）と同様に、キャピラリ１２を下降させるとともにイニシャルボール１１ａに所定の荷重を印加して、イニシャルボール１１ａをパッド面８に加圧接触させる。
【００５５】
次に、スクラブ工程を行う（ステップＳ６２）。スクラブ工程では、イニシャルボール１１ａがパッド面８に加圧接触されると、第１の実施形態のスクラブ工程（ステップＳ１２）と同様に、ボンディングヘッド１５を移動させてキャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行う。すると、このスクラブ動作により、イニシャルボール１１ａとパッド面８とが擦り合わされて、パッド面８の表層に形成されている酸化膜（不図示）が破れ、イニシャルボール１１ａがパッド面８に固着される。このとき、スクラブ動作としてキャピラリ１２を渦巻状に回転させているため、キャピラリ１２を最大径で回転させているときにイニシャルボール１１ａとパッド面８とが擦り合わされる時間及び距離が短くなるとともに、イニシャルボール１１ａに加えられる力を回転中心方向に収束させることができるため、潰れ代１１ｂが広がらずにその発生が抑制される。
【００５６】
次に、超音波振動印加工程を行う（ステップＳ６３）。超音波振動印加工程では、第１の実施形態における超音波振動印加工程（ステップＳ１３）と同様に、超音波ホーン１３の振動子１３ａから超音波振動を発生させて、イニシャルボール１１ａに超音波振動を印加する。
【００５７】
このようにしてボンディング工程が終了すると、図１０に示すように、バンプ形成工程を行う（ステップＳ７）。バンプ形成工程では、まず、アーム駆動モータ１６を回転駆動させることによりキャピラリ１２を上昇させて、所定長さだけボンディングワイヤ１１をキャピラリ１２から繰り出す。その後、このボンディングワイヤ１１をクランプした状態（不図示）で再度キャピラリ１２を上昇させることで、ボンディングワイヤ１１のテールをカットする。これにより、パッド面８には、パッド面８に固着されたイニシャルボール１１ａによりバンプが形成される。
【００５８】
そして、最後に、イニシャルボール形成工程を行う（ステップＳ８）。イニシャルボール形成工程では、第１の実施形態におけるイニシャルボール形成工程（ステップＳ５）と同様に、ワイヤカット工程（ステップＳ４）においてカットされたボンディングワイヤ１１のテール（先端部）に電気トーチによる放電などを行い、ボンディングワイヤ１１のテールに球状のイニシャルボール１１ａを形成する。
【実施例】
【００５９】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００６０】
本発明の実施例として、第１の実施形態に係る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を行った。
【００６１】
実施例の比較例として、スクラブ工程を行わずに第１ボンディング工程及び第２ボンディング工程を行うワイヤボンディング装置を用いて、ワイヤボンディングを行った。
【００６２】
そして、第１ボンディング工程によりイニシャルボール１１ａがボンディングされた半導体装置１のパッド面２を観察することで、パッド面２に固着されたイニシャルボール１１ａの寸法について検証し（第１ボンディング工程の検証）、第２ボンディング工程によりボンディングワイヤ１１がボンディングされた基板３のリード面４を観察することで、リード面４に固着されたボンディングワイヤ１１の引張強度について検証した（第２ボンディング工程の検証）。
【００６３】
［第１ボンディング工程の検証］
まず、第１ボンディング工程によりパッド面２に固着されたイニシャルボール１１ａの寸法について検証する。
【００６４】
第１ボンディング工程の実験条件を、
［実施例］
・超音波振動印加時間：１０ｍｓ
・キャピラリに印加する荷重：１３０ｇｆ
・荷重を印加する時間：１３ｍｓ
・スクラブ動作：渦巻スクラブ、最大径は１０μｍ、３周回転、周波数は２５０Ｈｚ
［比較例］
・超音波振動印加時間：１０ｍｓ
・キャピラリに印加する荷重：１７０ｇｆ
・荷重を印加する時間：１３ｍｓ
・スクラブ動作：なし
とした。
【００６５】
図１２（ａ）は、比較例における半導体装置及びパッド面の拡大写真を示しており、図１２（ｂ）は、実施例における半導体装置及びパッド面の拡大写真を示している。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において、中央の写真は、半導体装置１全体を拡大した写真であり、半導体装置１の周辺の写真は、半導体装置１に設けられた１２個のパッド面２を拡大した写真である。そして、各パッド面２を拡大した写真において、枠内の正方形がパッド面２であり、パッド面２内の中央部の円がイニシャルボール１１ａであり、このイニシャルボール１１ａの外側のリング（円環）が潰れ代１１ｂである。図１２（ａ）と図１２（ｂ）とを対比すると明らかなように、比較例は、潰れ代１１ｂが大きく発生してイニシャルボール１１ａがパッド面２からはみ出しているのに対し、実施例は、潰れ代１１ｂの発生が抑制されてイニシャルボール１１ａパッド面２に収まっていることが分かる。
【００６６】
イニシャルボール１１ａの寸法の検証は、半導体装置１に１２箇所設けられたパッド面２にボンディングされているイニシャルボール１１ａの直径（直交するＸ軸方向とＹ軸方向におけるイニシャルボールの直径）を測定した。なお、測定回数は、半導体装置１に設けられたパッド面２の個数である１２回とした。
【００６７】
上記条件の下で実施例と比較例とを検証した結果、イニシャルボール１１ａの直径は図１３となった。なお、図１３において、“Ｘ”は、Ｘ軸方向のイニシャルボール１１ａの直径を示しており、“Ｙ”は、Ｘ軸に直交するＹ軸方向のイニシャルボール１１ａの直径を示している。また、“Ｍａｘ”は、各直径の最大値を示しており、“Ｍｉｎ”は、各直径の最大値を示しており、“Ａｖｅ”は、各直径の平均値を示しており、“σ”は、標準偏差（ばらつき）を示している。
【００６８】
図１３を参照すると分かるように、実施例は、比較例に対してパッド面２にボンディングされたイニシャルボール１１ａの直径が小さくなっている。すなわち、実施例では、比較例よりもボンディングによるイニシャルボール１１ａの潰れ代１１ｂが小さくなった。この結果から、実施例では、キャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行うことで、パッド面２にイニシャルボール１１ａをボンディングする際に、イニシャルボール１１ａの潰れ代１１ｂの発生を小さく抑えることができることが分かった。
【００６９】
［第２ボンディング工程の検証］
次に、第２ボンディング工程によりリード面４に固着されたボンディングワイヤ１１の引張強度について検証する。
【００７０】
第２ボンディング工程の実験条件を、
［実施例］
・超音波振動印加時間：４ｍｓ
・キャピラリに印加する荷重：５０ｇｆ
・荷重を印加する時間：７ｍｓ
・スクラブ動作：渦巻スクラブ、最大径は５μｍ、３周回転、周波数は３５０Ｈｚ
［比較例］
・超音波振動印加時間：４ｍｓ
・キャピラリに印加する荷重：５０ｇｆ
・荷重を印加する時間：７ｍｓ
・スクラブ動作：直線スクラブ、最大直線長さは６μｍ、直線３回往復移動
とした。
【００７１】
図１４（ａ）は、比較例におけるリード面の拡大写真を示しており、図１４（ｂ）は、実施例におけるリード面の拡大写真を示している。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、各写真は、半導体装置１の周囲に設けられたリード面４を拡大した写真である。そして、各写真において、上下、左右、斜めに延びる太い短冊状のものがリード面４であり、リード面４の中央の円弧がキャピラリ１２の圧痕であり、この圧痕からリード面４に沿って延びるものがボンディングワイヤ１１である。図１４（ａ）と図１４（ｂ）とを対比すると明らかなように、比較例は、キャピラリ１２がリード面４に加圧接触されることにより発生する圧痕が不明瞭であるのに対し、実施例は、この圧痕が明瞭に発生しているため、ボンディングワイヤ１１がより切断されやすくなっていることが分かる。
【００７２】
ボンディングワイヤ１１の引張強度の検証は、半導体装置１に１２箇所設けられた各リード面４に固着されているボンディングワイヤ１１の引張強度を測定した。なお、測定回数は、半導体装置１に設けられたリード面４の個数である１２回とした。
【００７３】
上記条件の下で実施例と比較例とを検証した結果、ボンディングワイヤ１１の引張強度は図１５となった。なお、図１５において、“圧着幅”は、リード面４に圧着されているボンディングワイヤ１１の幅を示しており、“引張強度”は、リード面４に圧着されているボンディングワイヤ１１の引張強度を示している。また、“Ｍａｘ”は、各直径の最大値を示しており、“Ｍｉｎ”は、各直径の最大値を示しており、“Ａｖｅ”は、各直径の平均値を示しており、“σ”は、標準偏差（ばらつき）を示している。
【００７４】
図１５を参照すると分かるように、実施例と比較例とでは、引張強度がほぼ同じ値となっている。この結果から、実施例において、キャピラリ１２を渦巻状に回転させるスクラブ動作を行うことで、リード面４に固着されたボンディングワイヤ１１の引張強度を殆ど低下させることなく、このボンディングワイヤ１１の切断性を向上できることが分かった。
【００７５】
このように、上記実施形態に係るワイヤボンディング装置１０及びバンプボンディング装置３０によれば、半導体装置１，７のパッド面２，８にイニシャルボール１１ａが加圧接触されると、キャピラリ１２を回転させることで、パッド面２，８とイニシャルボール１１ａとが加圧接触された状態で擦り合わされるため、パッド面２，８にイニシャルボール１１ａが固着される。このとき、キャピラリ１２を渦巻状に回転させることで、イニシャルボール１１ａに加えられる力を回転中心方向に収束させることができるため、パッド面２，８とイニシャルボール１１ａとが擦り合わされる時間及び距離を十分に確保しながら、パッド面２，８とイニシャルボール１１ａとが最大径で擦り合わされる時間及び距離を低減させることができる。これにより、キャピラリ１２を移動させることにより発生するイニシャルボール１１ａの潰れ代１１ｂを減らすことができるため、ボンディングの高精度化を図ることができるとともに、パッド面２，８間の距離であるパッドピッチを小さくすることができる。
【００７６】
そして、イニシャルボール１１ａがパッド面２，８に接触した位置を基準位置として、径を拡大しながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させて基準位置に戻すことで、イニシャルボール１１ａをパッド面２，８に加圧接触させる位置とイニシャルボール１１ａがパッド面２，８に固着する位置とのズレを低減させることができる。これにより、ボンディングの更なる高精度化を図ることができ、パッド面２，８間の距離であるパッドピッチをより小さくすることができる。
【００７７】
また、第１の実施形態に係るワイヤボンディング装置１０によれば、基板６のリード面４にキャピラリ１２及びこのキャピラリ１２に挿通されたボンディングワイヤ１１が加圧接触されると、ボンディングワイヤ１１がリード面４に固着されるとともに、このボンディングワイヤ１１がキャピラリ１２とリード面４との間に挟まれて切断される。そして、キャピラリ１２を渦巻状に回転させることで、キャピラリ１２がリード面４に加圧接触された状態で渦巻状に擦り合わされるため、ボンディングワイヤ１１の切断ミスを低減して、ボンディングワイヤ１１の切断性を向上させることができる。
【００７８】
そして、キャピラリ１２及びボンディングワイヤ１１がリード面４に接触した位置を基準位置として、径を拡大しながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させた後、径を縮小しながらキャピラリ１２を渦巻状に回転させて基準位置に戻すことで、キャピラリ１２がリード面４に加圧接触する位置と、キャピラリ１２が加圧接触することによりリード面４に発生するキャピラリ１２の圧痕の位置とのズレを低減させることができる。これにより、ボンディングの更なる高精度化を図ることができ、リード面４間の距離であるリードピッチをより小さくすることができる。
【００７９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、スクラブ動作は、単純な渦巻状にキャピラリ１２を回転させるものとして説明したが、パッド面２，８及びリード面４が所定幅の短冊状（線状）に形成されて所定方向に延在している場合は、図１６及び図１７に示すように、パッド面２，８及びリード面４の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリ１２を回転させてもよい。すなわち、パッド面２、８及びリード面４の延在方向に向けて伸長し、この延在方向に直交する方向に短縮した楕円渦巻状にキャピラリ１２を回転させるものとしてもよい。図１６（ａ）は、斜め方向に扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるときの移動軌跡を示した図であり、図１６（ｂ）は、（ａ）の場合におけるＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。図１７（ａ）は、左右方向に扁平した渦巻状にキャピラリを回転させるときの移動軌跡を示した図である。図１７（ｂ）は、（ａ）の場合におけるＸ軸リニアモータ及びＹ軸リニアモータを駆動させるための指令位置を示した図である。
【００８０】
そして、パッド面２，８にイニシャルボール１１ａをボンディングする場合は、パッド面２，８の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリ１２を回転させるため、パッド面２，８に固着されるイニシャルボール１１ａの形状をパッド面の形状に適合させることができる。このため、任意の方向に延びるパッド面２，８に対しても、ボンディングの高精度化を図ることができる。一方、リード面４にボンディングワイヤ１１をボンディングする場合は、リード面４の延在方向に沿って扁平した渦巻状にキャピラリ１２を回転させるため、リード面４に形成されるキャピラリ１２の圧痕の形状をリード面４の形状に適合させることができる。このため、任意の方向に延びるリード面４に対しても、ボンディングの高精度化を図ることができる。
【００８１】
また、上記実施形態では、スクラブ動作として、渦巻状にキャピラリ１２を３回転させるものとして説明したが、如何なる回数で回転させてもよく、径を拡大させながら回転させるときの回転数、最大径での回転数、径を縮小させながら回転させるときの回転数は、何れも特に制限されない。但し、最大径での回転数は、イニシャルボール１１ａの潰れ代１１ｂが拡大するのを防止するために、１回転のみとするのが好ましい。
【符号の説明】
【００８２】
１…半導体装置、２…パッド面、３…基板、４…リード面、６…基板、７…半導体装置、８…パッド面、１０…ワイヤボンディング装置、１１…ボンディングワイヤ、１１ａ…イニシャルボール、１１ｂ…潰れ代、１２…キャピラリ、１３…超音波ホーン、１４…ボンディングアーム、１５…ボンディングヘッド、１６…アーム駆動モータ、１７…ボンディングステージ、１８…移動機構、１８ａ…Ｘ軸リニアモータ、１８ｂ…Ｙ軸リニアモータ、２０…制御部、２１…アーム駆動モータＩ／Ｆ、２２…超音波ホーンＩ／Ｆ、２３…Ｘ軸リニアモータＩ／Ｆ、２４…Ｙ軸リニアモータＩ／Ｆ、２５…入力部、２６…出力部、２７…メモリ、２８…ＣＰＵ、３０…バンプボンディング装置、４０…制御部、Ｏ…基準位置。
【図１】
2010199142.tif 000003
【図２】
2010199142.tif 000004
【図３】
2010199142.tif 000005
【図４】
2010199142.tif 000006
【図５】
2010199142.tif 000007
【図６】
2010199142.tif 000008
【図７】
2010199142.tif 000009
【図８】
2010199142.tif 000010
【図９】
2010199142.tif 000011
【図１０】
2010199142.tif 000012
【図１１】
2010199142.tif 000013
【図１３】
2010199142.tif 000014
【図１５】
2010199142.tif 000015
【図１６】
2010199142.tif 000016
【図１７】
2010199142.tif 000017
【図１２】
2010199142.tif 000018
【図１４】
2010199142.tif 000019