(57)【要約】【課題】ワイヤボンディング装置において、ワイヤ抜けやワイヤ曲がりをより効果的に抑制する。【解決手段】キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にテールワイヤを延出するワイヤ延出手段とを備える。【選択図】図３
2010161176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、
キャピラリと連動して移動する第１のクランパと、
キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１のクランパと並べて配置される第２のクランパと、
第１クランパと第２のクランパとを開閉する制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、
制御部は、
キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、
キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出手段と、
を備えることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
ワイヤ切断手段は、
ワイヤをボンディングする際にキャピラリをスクラブ動作させること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項３】
ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１のクランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１のクランパと並べて配置される第２のクランパと、を備えるワイヤボンディング装置のボンディング方法であって、
キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程と、
キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出工程と、
を備えることを特徴とするボンディング方法。
【請求項４】
請求項３に記載のボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤをボンディングする際にキャピラリをスクラブ動作させること、
を特徴とするボンディング方法。
【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の構造及びワイヤボンディング装置によるボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣなどの半導体の組立工程で半導体チップのパッドとリードフレームのリードとの間をワイヤで接続するワイヤボンディング装置が用いられている。ワイヤボンディング装置では、キャピラリの先端にワイヤを延出させ、このワイヤを放電トーチ等によってイニシャルボールとした後、キャピラリをパッドにボンディングし、その後ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させ、リードに向かってルーピングした後、キャピラリを第２ボンド点にボンディングする。そして、リードへのボンディングが終了したら、キャピラリを上昇させてキャピラリの先端にワイヤを繰り出し、その後クランパを閉にして更にキャピラリとクランパとを上昇させることにより、キャピラリの先端に所定の長さのテールワイヤを延出させた状態でワイヤを切断する。そして、キャピラリを放電トーチの位置に移動させ、このテールワイヤをイニシャルボールとした後、次の第１ボンド点にボンディングを行う。このようなボンディングサイクルを繰り返してパッドとリードとの間を順次接続していく。
【０００３】
リードへのボンディング後にワイヤをクランパで把持して引き上げることによってワイヤの切断を行えるのは、リードにボンディングされたワイヤの端部はキャピラリによって押し潰され、その断面積が他のワイヤ部分よりも細くなっているため、この部分でワイヤが簡単に切れるためである。
【０００４】
ところが、ボンディングの条件によっては、リードにボンディングされたワイヤの端部があまり細くなっていない場合がある。このような場合には、ワイヤをクランパで把持して引き上げても簡単にワイヤが切断できず、ワイヤに大きな張力が掛かってからワイヤが切断される。すると、ワイヤは切断の際に掛かっていた大きな引張り力の反力で上のほうに跳ね上がり、クランパ下部のワイヤやテールワイヤがＳ字状に曲がってしまう。テールワイヤ曲がりは放電などによるボール形成の不良を引き起こす場合がある。また、うまくボールが形成されても、キャピラリの内部及びキャピラリとクランパとの間のワイヤには曲がりが残っているため、この曲がりワイヤによって次のボンディングを行うと、パッドとリードとの間の接続ワイヤがＳ字状に曲がってしまい、隣り合う接続ワイヤ同士が接触するなどの不良が発生するという問題が生じる場合がある。
【０００５】
そこで、クランパによってワイヤを把持してテールワイヤを引き上げる前に、キャピラリ及びクランパの上下動の中心線がボンディング端部に一致するように、キャピラリとクランパの位置を横に移動させてから、クランパでワイヤを把持してワイヤを引き上げ、切断する方法(例えば、特許文献１参照)や、ボンディングの際の超音波振動印加と同時にキャピラリを横方向に移動させる方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。また、クランパを開としてテールワイヤを導出させた後に、キャピラリをテールワイヤの固有振動数で振動させることによってテールワイヤを共振させ、その振動によってテールワイヤを切断する方法や(例えば、特許文献３参照)、ボンディングの際にキャピラリでワイヤをボンド面に押し付けている間にキャピラリにスクラブ動作をさせる方法（例えば、特許文献４参照）が提案されている。
【０００６】
また、ボンディングの条件によってはボンディングの途中でワイヤが切れ、キャピラリからワイヤが抜けてしまうワイヤ抜けが発生する場合がある。ワイヤ抜けが発生した際には、ワイヤ保持用クランパを閉とし、ワイヤ切断用クランパを開として、ワイヤ切断用クランパをキャピラリと共にワイヤ保持用クランパよりも大きく上昇させてワイヤをキャピラリに通す方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２７２３２７７号明細書
【特許文献２】特許第３１２８７１８号明細書
【特許文献３】特許第２９６９９５３号明細書
【特許文献４】特許第２５３０２２４号明細書
【特許文献５】特公平１−３５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１或いは特許文献３に記載された従来技術のボンディング方法では、ワイヤをリードにボンディングする際に、リードにボンディングされたワイヤの端部の断面積が他のワイヤ部分よりも細くなるようにキャピラリの押しつけ力等が調整されていることが必要である。キャピラリの押しつけ力が大きすぎるとリードにボンディングすると同時にワイヤが切断され、ワイヤがキャピラリから抜けるワイヤ抜けとなってしまい、キャピラリの押し付け力が小さすぎると特許文献１或いは特許文献３に記載された方法でも大きな力でワイヤを引き上げることが必要になり、ワイヤがＳ字状に変形するという問題が発生してしまう。また、特許文献２或いは特許文献４に記載された従来技術では、キャピラリの横方向への移動の際にワイヤが切れないように調整しておかないと、特許文献１或いは特許文献３に記載された従来技術のようにワイヤが切れてワイヤ抜けが発生してしまうという問題があった。つまり、特許文献１から特許文献４に記載された従来技術では、ワイヤ抜けやワイヤ曲がりの発生を抑制することはできるが、キャピラリの押し付け力等は常にある一定の幅に調整されていなければワイヤ抜けやワイヤ曲がりの発生を抑えることができないという問題があった。また、特許文献１から特許文献４に記載された従来技術では押し付け力を一定の幅にするため、ワイヤとリードの接合強度を確保できない場合があるという問題があった。
【０００９】
本発明は、ワイヤ抜けやワイヤ曲がりをより効果的に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１のクランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１のクランパと並べて配置される第２のクランパと、第１クランパと第２のクランパとを開閉する制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、制御部は、キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出手段と、を備えることを特徴とする。また、ワイヤ切断手段は、ワイヤをボンディングする際にキャピラリをスクラブ動作させること、としても好適である。
【００１１】
本発明のボンディング方法は、ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１のクランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１のクランパと並べて配置される第２のクランパと、を備えるワイヤボンディング装置のボンディング方法であって、キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出工程と、を備えることを特徴とする。また、ワイヤ切断工程は、ワイヤをボンディングする際にキャピラリをスクラブ動作させること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ワイヤ抜けやワイヤ曲がりをより効果的に抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の構成を示す系統図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｆ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｇ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｈ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｉ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｊ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｋ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング装置の第１、第２クランパの開閉動作とキャピラリの高さと超音波振動子のオンオフとキャピラリのスクラブ動作の状態を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態におけるワイヤボンディング装置の第１、第２クランパの開閉動作とキャピラリの高さと超音波振動子のオンオフの動作状態を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１を参照しながら本発明の実施形態であるワイヤボンディング装置１０の全体構成を説明する。図１において、信号線は１点鎖線で示す。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にはボンディングアーム１３が取り付けられている。ボンディングアーム１３はＺ方向モータによって回転中心の回りに駆動されて、その先端がボンディング面である半導体チップ２１のパッド面に対して弧状に接離動作するように構成されている。ボンディングアーム１３の先端は、半導体チップ２１のパッド面又はリードフレーム２３の表面の近傍では上下方向であるＺ方向に移動する。ボンディングアーム１３の先端には、ボンディングツールであるキャピラリ１６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９をボンディング面に沿った面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１３をＺ方向モータで駆動させることによって、ボンディングアーム１３先端及びボンディングアーム１３先端に取り付けられたキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ＸＹテーブル２０のボンディングアーム１３の先端側にはリードフレーム２３を吸着固定するボンディングステージ１４が設けられている。
【００１５】
キャピラリ１６は円錐形状の先端部を有する孔開き円柱で、中心部のワイヤ孔に金線等で製造されたワイヤ１２を挿通させることができる構造となっている。ワイヤ１２はボンディングヘッド１９の上に取り付けられたスプール１１から供給される。ボンディングアーム１３は、超音波振動子１５によって超音波エネルギをキャピラリ１６に供給し、キャピラリ１６に挿通されたワイヤ１２をボンディング面である半導体チップ２１のパッド面、及びリードフレーム２３のリードに押し付けて接合させる機能を有している。また、キャピラリ１６の先端位置近傍には、キャピラリ１６の先端から延出したワイヤを加熱してイニシャルボールにする放電トーチ２６が設けられている。
【００１６】
ボンディングへッド１９にはキャピラリ１６に挿通されるワイヤ１２を把持、開放する第１クランパ１７ａと第２クランパ１７ｂとが設けられている。第１クランパ１７ａはボンディングアーム１３と連動してＸＹＺ方向に移動し、第２クランパ１７ｂはボンディングアームと連動してＸＹ方向に移動するが、Ｚ方向の高さは固定されている。各クランパ１７ａ，１７ｂは第１クランパ開閉機構２７ａ、第２クランパ開閉機構２７ｂを備えており、各クランパ１７ａ，１７ｂは、各開閉機構２７ａ，２７ｂの動作によって開閉駆動されるよう構成されている。
【００１７】
上記のワイヤボンディング装置１０は内部にＣＰＵを持つ制御部３０によって各部の位置の検出及び動作制御が行われ、半導体チップ２１とリードフレーム２３との間をワイヤ１２によって接続する。ＸＹテーブル２０には、ボンディングへッド１９のＸＹ方向位置を検出するＸＹ位置検出手段が設けられている。また、ボンディングへッド１９にはボンディングアーム１３の回転中心の回りの回転角度を検出することによってキャピラリ１６先端のＺ方向高さを検出するキャピラリ高さ検出手段２９が設けられている。キャピラリ高さ検出手段２９は回転角度を検出するものでなく、ボンディングアーム１３先端やキャピラリ１６先端の位置を直接検出するようなものであってもよい。また、キャピラリ高さ検出手段２９も非接触式であってもよいし、接触式であってもよい。
【００１８】
ボンディングへッド１９には、半導体チップ２１、リードフレーム２３などの画像を取得する撮像手段であるカメラ２８が取り付けられ、カメラ２８によって撮像した画像に基づいてキャピラリ１６のＸＹ方向の位置決めを行うよう構成されている。カメラ２８は画像信号を取得することができるものであれば絞り機構やシャッタ等の無い撮像素子とレンズ等によって構成されるものでもよい。
【００１９】
上記のキャピラリ高さ検出手段２９の検出信号は、それぞれ、キャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してデータバス３２から制御部３０に接続され、各信号が制御部３０に入力されるように構成されている。また、ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９によって構成される移動機構１８、第１および第２クランパ開閉機構２７ａ，２７ｂ、超音波振動子１５、放電トーチ２６はそれぞれ移動機構インターフェース４４、クランパ開閉インターフェース４１、超音波振動子インターフェース４３、ボール形成手段インターフェース４５を介してデータバス３２から制御部３０に接続され、ＣＰＵを含む制御部３０からの指令によって各機器が動作するように構成されている。
【００２０】
データバス３２には記憶部３４が接続されている。記憶部３４は制御部３０の行う位置検出処理や、制御指令出力動作に必要な制御データを保持しており、制御部３０からの指令によって制御データを制御部３０に出力し、或いは入力された信号データなどを記憶、保持する。制御部３０とデータバス３２と記憶部３４と各インターフェース４１〜４５とは、一体として構成されたコンピュータ６０であり、記憶部３４には制御データ以外にボンディング制御全般をコントロールする制御プログラムや、ワイヤ切断手段であるワイヤ切断プログラムやワイヤ延出手段であるワイヤ延出プログラムが格納されている。
【００２１】
以上のように構成されたワイヤボンディング装置１０のボンディング動作について図２Ａから図２Ｋ、図３を参照しながら説明する。まず、制御部３０は、記憶部３４に格納されている全体制御プログラムとワイヤ切断プログラムとワイヤ延出プログラムと制御用のデータを読み出して、内部のメモリにストアする。また、図２Ａに示すように、キャピラリ１６の先端にはイニシャルボール５２が形成されている。この状態では、第１クランパ１７ａは閉とされ、第２クランパ１７ｂは開とされている。
【００２２】
図２Ａに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６の先端を半導体チップ２１のパッド２２の直上に移動させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からの指令がＸＹテーブル２０に伝達され、ＸＹテーブル２０がボンディングヘッド１９の位置を移動させてキャピラリ１６の位置をパッド２２の直上に来るように位置合わせする。
【００２３】
図２Ｂに示すように、位置合わせが終わったら、制御部３０はキャピラリ１６をパッド２２に降下させる指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からボンディングヘッド１９のＺ方向モータを駆動する信号が出力され、この信号によってＺ方向モータが回転し、キャピラリ１６がパッド２２に向かって降下し、イニシャルボール５２をパッド２２に押し付けて圧着ボール５３として、ワイヤ１２をパッド２２にボンディングして接合する。キャピラリ１６の降下と同時に、制御部３０は、第１クランパ１７ａを開とする指令を出力する。この指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第１クランパ１７ａを開とする信号が出力される。この信号によって、第１クランパ開閉機構２７ａによって第１クランパ１７ａが開とされる。
【００２４】
ワイヤ１２のパッド２２への接合が終わり、第１、第２クランパ１７ａ，１７ｂが共に開状態となったら、図２Ｃに示すように、制御部３０はキャピラリ１６を上昇させた後、リード２４と反対側の方向に水平に移動させ、更に上昇させる指令を出力する。この指令によって、移動機構インターフェース４４からボンディングヘッド１９のＺ方向モータを駆動してキャピラリ１６を上昇させる信号と、ＸＹテーブル２０を駆動してキャピラリ１６の先端位置をリード２４と反対側の位置にする信号が出力される。これらの信号によってボンディングヘッド１９のＺ方向モータとＸＹテーブル２０とが駆動され、キャピラリ１６はパッド２２の位置で垂直に上昇した後、リード２４と反対方向に向かって移動した後、さらに上昇する。
【００２５】
その後、図２Ｄに示すように、制御部３０はキャピラリ１６を降下させながらリード２４に向かってルーピングさせる指令と、第１クランパ１７ａを閉とする指令を出力する。この指令によって、ＸＹテーブル２０を駆動してキャピラリ１６の先端位置をリード２４の位置にする信号と、移動機構インターフェース４４からボンディングヘッド１９のＺ方向モータを駆動してキャピラリ１６を更に降下させる信号とが出力される。これらの信号によってボンディングヘッド１９のＺ方向モータとＸＹテーブル２０とが駆動され、キャピラリ１６はリード２４に向かって降下しながらルーピングされる。また、制御部３０の指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第１クランパ１７ａを閉とする信号が出力される。この信号によって、第１クランパ開閉機構２７ａによって第１クランパ１７ａが閉とされる。
【００２６】
そして、図２Ｅに示すように、制御部３０は、キャピラリ１６がリード２４の上に来たらキャピラリ１６を更に降下させてリード２４にボンディングする指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からボンディングヘッド１９のＺ方向モータを駆動してキャピラリ１６を降下させる信号が出力され、この信号によってボンディングへッド１９のＺ方向モータが駆動され、キャピラリ１６がリード２４に向かって更に降下し、その先端でワイヤ１２をリード２４に押し付けてワイヤ１２をリード２４にボンディングして接合する。ループ動作開始からキャピラリ１６がリード２４へボンディングするまでの間、第１クランパ１７ａは閉のままで、第２クランパ１７ｂは開のままである。
【００２７】
図３は、リード２４へのボンディングの際の各クランパ１７ａ，１７ｂの開閉状態、キャピラリ１６の先端の高さ、超音波振動子１５のオンオフ及びキャピラリ１６のスクラブ動作の状態を示すグラフであり、図中の線ａは第１クランパ１７ａの開閉状態を示し、線ｂは第２クランパ１７ｂの開閉状態を示し、線ｚはキャピラリ１６の先端高さの変化を示し、線ｃは超音波振動子１５のオンオフ状態の変化を示し、線ｄはキャピラリ１６のスクラブ動作の状態の変化を示す線である。
【００２８】
図３に示すように、時間ｔ０にキャピラリ１６が降下を開始すると、第１クランパ１７ａは開から閉となる。そして、時間ｔ１に、キャピラリ１６がリード２４に接触し、図２Ｅに示すキャピラリ１６がリード２４に接合される。制御部３０は時間ｔ１から時間ｔ３までの間、キャピラリ１６の先端をリード２４に押し付けると共に超音波振動子１５をオンとしてワイヤ１２とリード２４とを接合させる。また、制御部３０は、図２Ｆに示すように、キャピラリ１６によってワイヤ１２をリード２４に押し付けている時間ｔ１から時間ｔ３までの間、ＸＹテーブル２０をパッド２２とリード２４との方向に往復移動させるスクラブ動作を行う。また、キャピラリ１６のスクラブ動作によって、キャピラリ１６に挿通されているワイヤ１２の部分とリード２４の接合部分との間に微小なクラックができ、ワイヤ１２の切断がしやすくなる。スクラブ動作はパッド２２とリード２４との方向に限らず、水平面内でどのような方向に往復動作させてもよいし、キャピラリ１６を円弧状または楕円状に移動させてもよい。また、キャピラリ１６をパッド２２からリード２４の方向に向かって横移動させるだけとしても良い。
【００２９】
図３に示す時間ｔ３になると、制御部３０は図２Ｇに示すように、キャピラリ１６の先端を高さＨ１まで上昇する指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４からボンディングヘッド１９のＺ方向モータを駆動する信号を出力し、この信号に基づいてＺ方向モータを駆動してキャピラリ１６を上昇させる。この際、第１クランパ１７ａは閉のままで、ワイヤ１２を把持したままキャピラリ１６と共に上昇を開始する。ワイヤ１２はリード２４に接合されているため、第１クランパ１７ａが上昇するとワイヤ１２に上向きの引っ張り力が掛かる。また、ワイヤ１２のリード２４への接合部分近傍はボンディングによって押し潰されてワイヤ１２の断面積よりも細くなっていること及び、キャピラリ１６のスクラブ動作によってワイヤ１２とリード２４への接合部との間に微小クラックが発生していることにより、ワイヤ１２は張力によってワイヤ１２のリード２４に接合している部分の近傍でワイヤ１２は切断される（ワイヤ切断工程）。この際、ワイヤ１２がより容易に切断されるよう、制御部３０は、図３に示す時間ｔ４からｔ５の間、超音波振動子１５をオンとしてキャピラリ１６の先端を振動させる。
【００３０】
本実施形態では、ワイヤ切断工程でリード２４へのボンディングからキャピラリ１６の上昇を行う際には、図３に示すように、第１クランパ１７ａを閉状態のままとしている。このため、リード２４へのボンディングの際にワイヤ１２が切れた場合であっても、ワイヤ１２はキャピラリ１６から抜けてしまうことが無い。しかし、キャピラリ１６の先端にテールワイヤ５１を延出させた後にワイヤの切断を行わないので、キャピラリ１６の先端にはテールワイヤ５１は延出されない。
【００３１】
図３に示すように、制御部３０は図１に示したキャピラリ高さ検出インターフェース４２を介してキャピラリ高さ検出手段２９によって取得したキャピラリ１６の先端高さの信号を取得し、高さＨ１と比較する。そして、キャピラリ１６の先端高さがＨ１となったら移動機構インターフェース４４からＺ方向モータを停止する信号が出力され、キャピラリ１６の上昇を停止させる。
【００３２】
図２Ｈ示すように、図３に示す時間ｔ６にキャピラリ１６の先端高さが高さＨ１になると、制御部３０は、第２クランパ１７ｂを閉とする指令を出力する。この指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第２クランパ開閉機構２７ｂを閉動作させる信号が出力され、この信号によって第２クランパ開閉機構２７ｂが閉に動作し、第２クランパ１７ｂが閉となってワイヤ１２を把持する。そして、図３に示す時間ｔ７に第２クランパ１７ｂの閉動作が完了すると、制御部３０は第１クランパ１７ａを開とする指令を出力する。この指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第１クランパ開閉機構２７ａに開動作信号が出力され、この開動作信号によって第１クランパ開閉機構２７ａが開動作をし、これによって第１クランパ１７ａが開となり、第１クランパ１７ａは把持していたワイヤ１２を開放する。
【００３３】
制御部３０は図３に示す時間ｔ８にワイヤ１２の把持クランパを第１クランパ１７ａから第２クランパ１７ｂに変更させたら、キャピラリ１６の先端高さをＨ１からＨ２に上昇させる指令を出力する。この指令によってボンディングヘッド１９のＺ方向モータが駆動され、キャピラリ１６は上昇を開始する。この場合、第２クランパ１７ｂが閉となってワイヤ１２を高さ方向に把持しているので、ワイヤ１２の高さ方向の位置は変わらず、キャピラリ１６と第１クランパ１７ａの位置だけがＨ１からＨ２まで上昇する。これによって図２Ｉに示すように、キャピラリ１６の先端にテールワイヤ５１が延出される。また、図３の時間ｔ８からｔ９に示すように、制御部３０はキャピラリ１６を上昇させると共に超音波振動子１５をオンとしてキャピラリ１６の先端を振動させ、ワイヤ１２がスムースにキャピラリ１６の孔を通るようにする。
【００３４】
制御部３０はキャピラリ１６の先端高さをキャピラリ高さ検出手段２９によって検出し、その高さが高さＨ２になったら移動機構インターフェース４４にキャピラリ１６の上昇を停止する指令を出力する。この指令によって移動機構インターフェース４４はＺ方向モータを停止させる信号を出力し、この信号によってＺ方向モータが停止し、キャピラリ１６の上昇が停止する。キャピラリ１６が停止すると図３に示す高さＨ１と高さＨ２との差Ｌだけキャピラリ１６の先端からテールワイヤ５１が延出する（ワイヤ延出手段）。
【００３５】
テールワイヤ５１の延出動作が終了したら、制御部３０は、図３に示す時間ｔ１０に第１クランパ１７ａを閉とする指令を出力する。図２Ｊに示すように、この指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第１クランパ１７ａを閉とする信号が出力され、この信号によって第１クランパ開閉機構２７ａにより第１クランパ１７ａが閉とされる。そして、図３に示す時間ｔ１１に第１クランパ１７ａが閉となったら制御部３０は第２クランパ１７ｂを開とする指令を出力する。この指令によってクランパ開閉インターフェース４１から第２クランパ１７ｂを開とする信号が出力され、この信号によって第２クランパ開閉機構２７ｂにより第２クランパ１７ｂが開とされる。そして、図３に示す時間ｔ１２に第２クランパ１７ｂが開となってワイヤ１２の把持クランパが第２クランパ１７ｂから第１クランパ１７ａに変更されたら、制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６を図２Ｋに示すようにイニシャルボール形成位置に移動させ、次のワイヤボンディングのためにイニシャルボール５２を形成する。
【００３６】
図２Ｋに示すように、制御部３０は、移動機構インターフェース４４にキャピラリ１６の先端位置をイニシャルボール形成位置に移動する指令を出力する。この指令によってＸＹテーブル２０が駆動され、キャピラリ１６の先端位置がイニシャルボール形成位置まで移動する。キャピラリ１６が所定の位置に移動したら、制御部３０は、ボール形成手段インターフェース４５にイニシャルボール形成指令を出力する。この指令によって、放電トーチ２６が駆動され、キャピラリ１６の先端に延出しているテールワイヤ５１が加熱されてイニシャルボール５２が形成される。イニシャルボール５２の形成が終了したら、制御部３０は、キャピラリ１６を次のパッド２２の上に移動させて次のボンディングを行う。
【００３７】
以上説明した本実施形態では、第１クランパ１７ａを閉じた状態でリード２４にボンディングするので、ボンディングの際にワイヤ１２が切れてもワイヤ１２がキャピラリ１６から抜けてしまうことが無く、ワイヤ抜けを効果的に抑制することができる。また、キャピラリ１６の押し付け力はボンディングによってワイヤが切れる程度に調整しておけばよく、ボンディングの際にワイヤ１２が切れない場合であってもワイヤ１２のリード２４への接合部分の近傍のワイヤを大きく押し潰してその断面積をより小さくしておくことが出来るため、従来技術に比較してワイヤ１２を切断する際のワイヤ１２の反発力を小さく抑えることができ、より効果的にワイヤ１２の曲がりを抑制することができるという効果を奏する。また、本実施形態では、ワイヤ１２をキャピラリ１６によってリード２４に押し付けた際にキャピラリ１６をスクラブ動作させ、ワイヤ１２と接合部分との間に微小にクラックを発生させて、ワイヤ１２が切れやすいようにしているが、このスクラブ動作の際にワイヤ１２が切断されてしまった場合であっても、ワイヤ１２は第１クランパ１７ａによって保持されててるためスクラブ動作を細かく調整せずにワイヤ抜けを効果的に抑制することができる。更に、十分にスクラブ動作を行うことができるのでワイヤ１２とリード２４との接合強度を大きくすることができる。
【００３８】
本実施形態では、キャピラリ１６をリード２４に押し付けている間キャピラリ１６をスクラブ動作させることとして説明したが、図４に示すように、キャピラリ１６のスクラブ動作を行わずにボンディングを行うようにしてもよい。
【００３９】
以上説明した各実施形態では、リード２４へのボンディング後にワイヤ１２を切断することとして説明したが、本発明は、リード２４にイニシャルボール５２をボンディングしてパッド２２にボンディングの後にワイヤ１２を切断するボンディングにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ワイヤボンディング装置、１１  スプール、１２  ワイヤ、１３  ボンディングアーム、１４  ボンディングステージ、１５  超音波振動子、１６  キャピラリ、１７ａ  第１クランパ、１７ｂ  第２クランパ、１８  移動機構、１９  ボンディングヘッド、２０  ＸＹテーブル、２１  半導体チップ、２２  パッド、２３  リードフレーム、２４  リード、２６  放電トーチ、２７ａ  第１クランパ開閉機構、２７ｂ  第２クランパ開閉機構、２８  カメラ、２９  キャピラリ高さ検出手段、３０  制御部、３２  データバス、３４  記憶部、４１  クランパ開閉インターフェース、４２  キャピラリ高さ検出インターフェース、４３  超音波振動子インターフェース、４４  移動機構インターフェース、４５  ボール形成手段インターフェース、５１  テールワイヤ、５２  イニシャルボール、５３  圧着ボール、６０  コンピュータ。
【図１】
2010161176.tif 000003
【図２Ａ】
2010161176.tif 000004
【図２Ｂ】
2010161176.tif 000005
【図２Ｃ】
2010161176.tif 000006
【図２Ｄ】
2010161176.tif 000007
【図２Ｅ】
2010161176.tif 000008
【図２Ｆ】
2010161176.tif 000009
【図２Ｇ】
2010161176.tif 000010
【図２Ｈ】
2010161176.tif 000011
【図２Ｉ】
2010161176.tif 000012
【図２Ｊ】
2010161176.tif 000013
【図２Ｋ】
2010161176.tif 000014
【図３】
2010161176.tif 000015
【図４】
2010161176.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月27日(2009.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、
キャピラリと連動して移動する第１クランパと、
キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１クランパと並べて配置される第２クランパと、
第１クランパと第２クランパとを開閉する制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、
制御部は、
第１クランパを閉、第２クランパを開としてキャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉、第２クランパを開としたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、
キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出手段と、
を備えることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
ワイヤ切断手段は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共にキャピラリをスクラブ動作させながら超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
ワイヤ切断手段は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共に超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
ワイヤ切断手段は、
ワイヤが完全に切断されるように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
ワイヤ延出手段は、
ワイヤがスムースにキャピラリの孔を通るように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項６】
ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１クランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１クランパと並べて配置される第２クランパと、を備えるワイヤボンディング装置のボンディング方法であって、
第１クランパを閉、第２クランパを開としてキャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉、第２クランパを開としたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程と、
キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出工程と、
を備えることを特徴とするボンディング方法。
【請求項７】
請求項６に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共にキャピラリをスクラブ動作させながら超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項８】
請求項６に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共に超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項９】
請求項６に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤが完全に切断されるように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項１０】
請求項６に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ延出工程は、
ワイヤがスムースにキャピラリの孔を通るように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１クランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１クランパと並べて配置される第２クランパと、第１クランパと第２クランパとを開閉する制御部と、を備えるワイヤボンディング装置であって、制御部は、第１クランパを閉、第２クランパを開としてキャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉、第２クランパを開としたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出手段と、を備えることを特徴とする。また、ワイヤ切断手段は、ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共にキャピラリをスクラブ動作させながら超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させる、こととしても好適であるし、ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共に超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、としても好適であるし、ワイヤが完全に切断されるように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、としても好適であるし、ワイヤ延出手段は、ワイヤがスムースにキャピラリの孔を通るように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、としても好適である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明のボンディング方法は、ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１クランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１クランパと並べて配置される第２クランパと、を備えるワイヤボンディング装置のボンディング方法であって、第１クランパを閉、第２クランパを開としてキャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉、第２クランパを開としたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出工程と、を備えることを特徴とする。また、ワイヤ切断工程は、ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共にキャピラリをスクラブ動作させながら超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させる、こととしても好適であるし、ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共に超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、としても好適であるし、ワイヤが完全に切断されるように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、としても好適であるし、ワイヤ延出工程は、ワイヤがスムースにキャピラリの孔を通るように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、としても好適である。
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月26日(2010.1.26)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置によるボンディング方法に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の構成を示す系統図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｅ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｆ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｇ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｈ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｉ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｊ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図２Ｋ】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の動作を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の第１、第２クランパの開閉動作とキャピラリの高さと超音波振動子のオンオフとキャピラリのスクラブ動作の状態を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態におけるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置の第１、第２クランパの開閉動作とキャピラリの高さと超音波振動子のオンオフの動作状態を示すタイミングチャートである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１を参照しながら本発明の実施形態であるワイヤボンディング方法が用いられるワイヤボンディング装置１０の全体構成を説明する。図１において、信号線は１点鎖線で示す。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にはボンディングアーム１３が取り付けられている。ボンディングアーム１３はＺ方向モータによって回転中心の回りに駆動されて、その先端がボンディング面である半導体チップ２１のパッド面に対して弧状に接離動作するように構成されている。ボンディングアーム１３の先端は、半導体チップ２１のパッド面又はリードフレーム２３の表面の近傍では上下方向であるＺ方向に移動する。ボンディングアーム１３の先端には、ボンディングツールであるキャピラリ１６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９をボンディング面に沿った面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１３をＺ方向モータで駆動させることによって、ボンディングアーム１３先端及びボンディングアーム１３先端に取り付けられたキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ＸＹテーブル２０のボンディングアーム１３の先端側にはリードフレーム２３を吸着固定するボンディングステージ１４が設けられている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通され、ボンディング対象にワイヤをボンディングするキャピラリと、キャピラリと連動して移動する第１クランパと、キャピラリに挿通されたワイヤの伸びる方向に沿って第１クランパと並べて配置される第２クランパと、を備えるワイヤボンディング装置のボンディング方法であって、
第１クランパを閉、第２クランパを開としてキャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉、第２クランパを開としたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断工程と、
キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にワイヤを延出するワイヤ延出工程と、
を備えることを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共にキャピラリをスクラブ動作させながら超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項３】
請求項１に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤをボンディングする際に、キャピラリの先端をボンディング対象に押し付けると共に超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項４】
請求項１に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ切断工程は、
ワイヤが完全に切断されるように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項５】
請求項１に記載のワイヤボンディング方法であって、
ワイヤ延出工程は、
ワイヤがスムースにキャピラリの孔を通るように、超音波振動子をオンとしてキャピラリの先端を振動させながらキャピラリと第１クランパとを上昇させること、
を特徴とするワイヤボンディング方法。