(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に片持梁状に設けられた機能素子に対してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置であって、
ボンディングツールから加えられる超音波振動により前記機能素子の片持梁状部分に生じる目的外の不要弾性振動を吸収制動するべく、前記片持梁状部分において前記基板と相反する側の上面に設定されたボンディング点から離間し且つそのボンディング点と同じ側の上面に当接する振動吸収体と、この振動吸収体を介して前記片持梁状部分を押圧若しくは吸着する手段とを有することを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記振動吸収体による振動吸収効果を、前記ボンディングツールが前記片持梁状部分のボンディング点に圧接した時に、超音波振動子の呈するアドミッタンスと位相の相関から検知することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば電子デバイスの組立工程において、片持梁状弾性体へのワイヤボンディングを行うボンディング装置の開発に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の組立工程において、半導体素子の電極部とリードフレームとをアルミ線によって接続する装置として、ワイヤボンディング装置が用いられる。
【０００３】
このワイヤボンディング装置は、固定された基板上に接合されたＩＣチップのワイヤ接続に多用されている。
【０００４】
また固定されない基板上に接合された半導体素子や表面弾性波素子を含む機能素子の電極とリード間は、振動吸収体の上に基板が設置された状態で、ワイヤの接続がなされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記固定されない基板上に接合された機能素子へワイヤボンディングする装置の要部は、従来、図５に示すように構成される。
図中ａは基板であって、同基板上に機能素子（図示しない）が接合されている。基板ａの背面には、振動吸収体ｂとアンビルｃが敷かれている。
ｂおよびｃはａを吸引する構造（図示しない）になっている。基板ａ上の機能素子の電極とリードは、ワイヤボンディング装置によりワイヤｄで結線される。
【０００６】
しかしながら、このような基板ａのボンディング時の保持機構は、ａの底面が平板状で振動吸収体ｂの上面と全面当接できる場合は可能であるが、ａが片持梁状になった場合は不可能となる。
【０００７】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、その第１の目的とするところは、構造上若しくは機能上ボンディング面の背面に振動吸収体を介して受け台を設置することが不可能な形状をした片持梁状弾性体へのワイヤ接合時の、目的外の不要弾性振動（以下スプリアス振動と呼ぶ）を吸収制動し、ボンディング性能が向上するワイヤボンディング装置を提供しようとするものである。
【０００８】
第２の目的とするところは、片持梁状弾性体のスプリアス振動の吸収制動効果を、ワイヤボンディング用振動子の先端ツールで検知確認することが可能なワイヤボンディング装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明においては、請求項１に示すとおり、基板上に片持梁状に設けられた機能素子に対してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置において、ボンディングツールから加えられる超音波振動により前記機能素子の片持梁状部分に生じる目的外の不要弾性振動を吸収制動するべく、前記片持梁状部分において前記基板と相反する側の上面に設定されたボンディング点から離間し且つそのボンディング点と同じ側の上面に当接する振動吸収体と、この振動吸収体を介して前記片持梁状部分を押圧若しくは吸着する手段とを有するものとした。
【００１０】
さらに本発明においては、請求項２に示すとおり、前記構成のワイヤボンディング装置において、前記振動吸収体による振動吸収効果を、前記ボンディングツールが前記片持梁状部分のボンディング点に圧接した時に、超音波振動子の呈するアドミッタンスと位相の相関から検知するものとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の形態を、図面を参照して説明する。
図１において、基板４の上に固定された片持梁状弾性体１の上面は、振動吸収体２と加圧用平板３に押圧されている。通常片持梁状弾性振動体１の下部は、空間となっていて、振動吸収体２および加圧用平板３が設置されない状態では、ワイヤボンディング時にスプリアス振動を惹起する。
【００１２】
図２に図１の一断面と、ワイヤボンディング用振動子（図面縮小）を示す。同図で矢印９は、加圧用平板３への加圧装置（図示しない）により、振動吸収体２を介して片持梁状弾性体１を押圧し、あるいは吸引装置（図示しない）により、振動吸収体２を介して片持梁状弾性体１を吸着する様子を示す。図２の６、７、８は片持梁状弾性体１の上面電極のボンディング点を示し、６、７、８の順でそれぞれ片持梁状弾性体の支点１０から離間する距離とする。１１はワイヤボンディング用振動子で、１２は１１の先端に設置されたボンディングツール、１３および１４は１１の電気端子である。
【００１３】
図３および図４に上記ワイヤボンディング用振動子の電気端子１３、１４から測定したボンディング点６、７、８のアドミッタンスの絶対値と位相の振動特性図を示す。両図でＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれボンディング点６、７、８に対応し、１５は位相、１６はアドミッタンスの絶対値を示す。
両図共横軸は周波数を示し、２ｋＨｚ／ｄｉｖ、縦軸は位相とアドミッタンスの絶対値を示し、位相は２０°／ｄｉｖ、アドミッタンスは２０ｍＳ／ｄｉｖである。
図３Ａの座標点Ｄ、Ｅ、Ｆは、両図共通の座標点とし、それぞれＤは位相角零、Ｅはアドミッタンス零、Ｆは周波数１１５ｋＨｚの点を示している。
【００１４】
図３は、振動吸収体２および加圧用平板３が設置されないときの片持梁状弾性体１の特性である。
同図ＢおよびＣには同一周波数Ｓ１〜Ｓ４上に、位相とアドミッタンスの絶対値の屈曲点が表われている。
この現象は、片持梁状弾性体が自由振動（弾性体の形状と弾性率に基因する固有振動で撓み振動、捩り振動およびそれらの複合振動など）を惹起していることを示している。
図３Ａに上記現象が現われないのは、測定点が６で同点が片持梁状弾性体の支点１０の近傍のため、振動振幅が僅少のためである。
【００１５】
片持梁状弾性体１の自由振動周波数Ｓ１〜Ｓ４は、ワイヤボンディング時の超音波振動子共振周波数と異なり、ボンディング性能を劣化させるため、目的外振動としてスプリアス振動と総称され、ボンディングに際しては、同スプリアス振動を制動することによって、安定したボンディング性能を得ることが可能となる。
【００１６】
図４は、振動吸収体２および加圧用平板３が設置されたときの片持梁状弾性体１の特性である。
同図は、加圧装置９の押圧力０．３Ｎ、超音波振動子先端ツール１２の加圧力０．３Ｎ、超音波振動子１１の共振周波数１１６ｋＨｚの場合で、振動吸収体２にはゴム状物質若しくは片持梁状弾性体１と見掛上の音響インピーダンス（密度・音速積）がほぼ等しく、超音波周波数での音響伝搬損失が大となる固体粉末混入の高分子シート等を用いる。
【００１７】
図４には、図３Ｂ、Ｃに出現したスプリアス振動は見当らずＡ、Ｂ、Ｃの位相、アドミッタンスの絶対値共殆んど同一特性を示している。
このようにスプリアス振動がない状態でのワイヤ接合は、従来の固定された基板上に接合されたＩＣチップのワイヤ接続と同様に良好なボンディング性能が得られる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、スプリアス振動を制動するための簡単な機構を追加するだけで、従来不可能だった片持梁状弾性体へのワイヤボンディングが可能となり、ボンディング性能が向上するなどの効果を奏する。
【００１９】
請求項２の発明によれば、片持梁状弾性体のスプリアス振動の吸収制動状態を、特別なセンサを用いることなく、ワイヤボンディング用振動子の先端ツールで検知確認することが可能となり、常時良好な状態でボンディング性能が維持できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の片持梁状弾性体のスプリアス振動の制動装置を示す説明図。
【図２】ワイヤボンディング用振動子による片持梁状弾性体のスプリアス振動検出を示す断面図。
【図３】片持梁状弾性体の自由振動特性図。
【図４】本発明のスプリアス振動の制動対策を実施した場合の片持梁状弾性体の振動特性図。
【図５】固定されない基板の背面に振動吸収体とアンビルが設置された従来のワイヤボンディング時の構成図。
【符号の説明】
ｃ、４・・・・・・・基板
ｂ、２・・・・・・・振動吸収体
Ｓ１〜Ｓ４・・・・・・スプリアス振動周波数
１・・・・・・・・・片持梁状弾性体
３・・・・・・・・・加圧用平板
６、７、８・・・・・片持梁状弾性体上面電極
９・・・・・・・・・加圧若しくは吸引装置
１１・・・・・・・・ワイヤボンディング用振動子
１２・・・・・・・・ボンディングツール
１３、１４・・・・・ワイヤボンディング用振動子の電気端子
１５・・・・・・・・電気端子１３、１４からみた位相特性
１６・・・・・・・・電気端子１３、１４からみたアドミッタンス特性
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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