(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤを保持したキャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点とを電気的に接続してワイヤループを形成するワイヤボンディング方法において、
上記第１ボンディング点に上記ワイヤを接続した後、上記キャピラリを所定高さまで上昇させ、更に上記キャピラリを上記第２ボンディング点の反対方向へリバース移動させ、ワイヤの上記ワイヤループにおけるループ頂部に対応する位置に曲げ癖ａを付け、
上記キャピラリを更に所定高さまで上昇させた後、上記キャピラリを上記第２ボンディング点の方向へ水平移動させて、上記ワイヤにおける上記第２ボンディング点との接続予定部に曲げ癖ｂを付けるものであり、
上記キャピラリの上記水平移動の終端位置は、ワイヤを第１ボンディング点に接続した以後にキャピラリより導出されるワイヤ長が、第１ボンディング点と第２ボンディング点間にワイヤループを形成するに必要な長さとなる位置であるものとすることを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
前記曲げ癖ｂの形成後、上記キャピラリからのワイヤの導出を阻止した状態で、上記第２ボンディング点上に上記キャピラリを下降させて、上記ワイヤの上記接続部を上記第２ボンディング点に接続させる請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項３】
ワイヤを保持したキャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点とを電気的に接続してワイヤループを形成するワイヤボンディング装置において、
上記キャピラリを昇降自在に設けたボンディングヘッドと、
このボンディングヘッドに備えられ上記キャピラリを昇降動させるモータと、
このモータの駆動を制御する制御装置と、
上記ボンディングヘッドを移動させるテーブルと、
上記キャピラリと同期移動するとともに上記ワイヤを把持可能なクランパと、を有し、
上記制御装置は、モータとテーブルを制御することにより、上記第１ボンディング点に上記ワイヤを接続した後、上記キャピラリを所定高さまで上昇させ、更に上記キャピラリを上記第２ボンディング点の反対方向へリバース移動させ、ワイヤの上記ワイヤループにおけるループ頂部に対応する位置に曲げ癖ａを付け、
上記キャピラリを更に所定高さまで上昇させた後、上記キャピラリを上記第２ボンディング点の方向へ水平移動させて、上記ワイヤにおける上記第２ボンディング点との接続予定部に曲げ癖ｂを付けるものであり、
上記キャピラリの上記水平移動の終端位置は、ワイヤを第１ボンディング点に接続した以後にキャピラリより導出されるワイヤ長が、第１ボンディング点と第２ボンディング点間にワイヤループを形成するに必要な長さとなる位置であるものとすることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記クランパが、上記キャピラリの水平移動の終端位置から上記第２ボンディング点へ上記キャピラリが下降する間に、上記ワイヤを把持する請求項３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、第１ボンディング点と第２ボンディング点とを導電性のワイヤにて電気的に接続するワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体チップに設けられた電極と、リードフレームに形成されたリードとをワイヤを用いて電気的に接続するものとして、ワイヤボンディング技術が知られている。
【０００３】
この技術の一例を図４にて示せば、次の通りである。まず、ワイヤ１を保持するキャピラリ２を、半導体ペレット３の電極４における第１ボンディング点ｍの上方から垂直下降させ、ワイヤ１を電極４に接触させる。その後、キャピラリ２を介してワイヤ１に所定のボンディング荷重並びに超音波振動を付与し、ワイヤ１の一端を電極４の第１ボンディング点ｍに接続する。
【０００４】
次に、キャピラリ２を所定位置ａまで上昇させた後、このキャピラリ２をリードフレーム５のリード６と反対方向に位置ｂまでリバース移動させ、その後位置ｃまで更に上昇させる。キャピラリ２が電極４から位置ｃまで上昇する間に、ワイヤループ長として必要な長さだけワイヤ１がキャピラリ２から導出される。
【０００５】
その後、キャピラリ２を放物線状の軌跡を描くようにしてリード６の上方に移動させ、次にキャピラリ２を垂直下降させて、ワイヤ１をリード６の第２ボンディング点ｎに接触させる。そして、キャピラリ２を介してワイヤ１に所定のボンディング荷重並びに超音波振動を付与し、ワイヤ１をリード６の第２ボンディング点ｎに接続する。最後に、リード６の接続部分にてワイヤ１を切断して１サイクルを終了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のワイヤボンディングにおいては、キャピラリ２がリード６側に移動したとき、図５に示すように、キャピラリ２の先端から導出しているワイヤ１は、電極方向（図中左方向）αに向けて下方に凸状の湾曲部Ｒが形成された状態にある。このため、キャピラリ２を下降してワイヤ１における正規の部分をリード６に接続させる前段階で、ワイヤ１の湾曲部Ｒにおける最下部ｐが先にリード６と接触する。そして引き続くキャピラリ２の下降によって、この湾曲部Ｒが電極方向αに押し戻され、形成されるワイヤループが跳ね上げられて、このワイヤループ８（図６）は、理想のワイヤループ７よりもループ高さが高くなってしまう。このため、接続時に付与される超音波振動がループ部分に伝搬する等によってワイヤループ８が横方向に曲り、このワイヤループ８にカールが発生するおそれがある。
【０００７】
また、特に両ボンディング点ｍ，ｎ間が長い場合には、上記理由により、形成されたワイヤループ９のほぼ中央部が下方に弛んでしまうことがある。この場合、例えば搬送時の振動や、モールド工程において流し込む樹脂によって、ワイヤループ９が変形し不良品となるおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、カールや弛みの発生を防止して、外力の影響を受けにくい安定したワイヤループを形成することができるワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ワイヤを保持したキャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点とを電気的に接続してワイヤループを形成するワイヤボンディング方法において、上記第１ボンディング点に上記ワイヤを接続した後、上記キャピラリを所定高さまで上昇させ、更に上記キャピラリを上記第２ボンディング点の反対方向へリバース移動させ、ワイヤの上記ワイヤループにおけるループ頂部に対応する位置に曲げ癖ａを付け、上記キャピラリを更に所定高さまで上昇させた後、上記キャピラリを上記第２ボンディング点の方向へ水平移動させて、上記ワイヤにおける上記第２ボンディング点との接続予定部に曲げ癖ｂを付けるものであり、上記キャピラリの上記水平移動の終端位置は、ワイヤを第１ボンディング点に接続した以後にキャピラリより導出されるワイヤ長が、第１ボンディング点と第２ボンディング点間にワイヤループを形成するに必要な長さとなる位置であるものとすることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において更に、前記曲げ癖ｂの形成後、上記キャピラリからのワイヤの導出を阻止した状態で、上記第２ボンディング点上に上記キャピラリを下降させて、上記ワイヤの上記接続部を上記第２ボンディング点に接続させるようにしたものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、ワイヤを保持したキャピラリを用いて第１ボンディング点と第２ボンディング点とを電気的に接続してワイヤループを形成するワイヤボンディング装置において、上記キャピラリを昇降自在に設けたボンディングヘッドと、このボンディングヘッドに備えられ上記キャピラリを昇降動させるモータと、このモータの駆動を制御する制御装置と、上記ボンディングヘッドを移動させるテーブルと、上記キャピラリと同期移動するとともに上記ワイヤを把持可能なクランパと、を有し、上記制御装置は、モータとテーブルを制御することにより、上記第１ボンディング点に上記ワイヤを接続した後、上記キャピラリを所定高さまで上昇させ、更に上記キャピラリを上記第２ボンディング点の反対方向へリバース移動させ、ワイヤの上記ワイヤループにおけるループ頂部に対応する位置に曲げ癖ａを付け、上記キャピラリを更に所定高さまで上昇させた後、上記キャピラリを上記第２ボンディング点の方向へ水平移動させて、上記ワイヤにおける上記第２ボンディング点との接続予定部に曲げ癖ｂを付けるものであり、上記キャピラリの上記水平移動の終端位置は、ワイヤを第１ボンディング点に接続した以後にキャピラリより導出されるワイヤ長が、第１ボンディング点と第２ボンディング点間にワイヤループを形成するに必要な長さとなる位置であるものとすることを特徴とするワイヤボンディング装置。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において更に、前記クランパが、上記キャピラリの水平移動の終端位置から上記第２ボンディング点へ上記キャピラリが下降する間に、上記ワイヤを把持するようにしたものである。
【００１２】
請求項１、３に記載の発明には、次の作用がある。
第１ボンディング点にワイヤを接続した後第２ボンディング点にワイヤを接続する前に、ワイヤにおける第２ボンディング点との接続予定部に曲げ癖を付けることから、キャピラリを用いて第２ボンディング点へワイヤを接続する際に、キャピラリの先端から導出されたワイヤは、第１ボンディング点に向けて下方に凸状の湾曲部に形成されることがない。このため、キャピラリによる第２ボンディング点への接続時に、ワイヤが第１ボンディング点側へ押し戻されないので、第２ボンディング点への接続後に形成されるワイヤループは、カールや弛みの発生を防止でき、外力の影響を受けにくい安定した形状とすることができる。
【００１３】
請求項２、４に記載の発明には、次の作用がある。
第２ボンディング点へのキャピラリの下降時にキャピラリからのワイヤの導出を阻止することから、ワイヤに曲げ癖をつけた後第２ボンディング点へ接続する間に、ワイヤがキャピラリから余分に導出されない。このため、形成されるワイヤループのワイヤループ長を適正な長さに保持できるので、カールや弛みの発生を確実に防止でき、より一層外力の影響を受けにくい安定したワイヤループとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るワイヤボンディング方法を実施するワイヤボンディング装置を示す正面図である。図２は、図１のワイヤボンディング装置にて形成されたワイヤループの側面図である。図３は、図１のワイヤボンディング装置におけるキャピラリの移動軌跡を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１０は、ＸＹ方向に移動するテーブル１１と、このテーブル１１に載置されたボンディングヘッド１２とを有する。ボンディングヘッド１２は固定ブロック１３を備え、この固定ブロック１３には支軸１４により、揺動ブロック１５とボンディングアーム１６とが揺動自在に支持されている。
【００１６】
ボンディングアーム１６の一方の揺動端部には、ワイヤ１の挿通孔を有するキャピラリ２が装着され、又他端部には、不図示の超音波振動子が装着される。更に、ボンディングアーム１６の後部と揺動ブロック１５との間には、ばね１７とボイスコイルモータ１８が隣接して配置される。
【００１７】
ばね１７は、その各端部が揺動ブロック１５とボンディングアーム１６にそれぞれ支持され、揺動ブロック１５に対し、ボンディングアーム１６を支軸１４を中心に反時計方向βに付勢するものであり、その揺動は揺動ブロック１５に設けられたストッパ１９によって制限される。
【００１８】
これに対し、ボイスコイルモータ１８は、その本体１８ａが揺動ブロック１５に、その作動軸１８ｂがボンディングアーム１６にそれぞれ装着され、電流の印加により、その電流値に応じた押付け力をボンディングアーム１６の後部に発生するものである。
【００１９】
従って、ボイスコイルモータ１８に印加する電流を調整することにて、ボイスコイルモータ１８に印加した電流に応じた押付け力とばね１７の付勢力との差分、つまりボンディングアーム１６のボンディング荷重が調整される。
【００２０】
尚、図１中の符号２０は、揺動ブロック１５に設けられたギャップセンサである。このギャップセンサ２０は、その検出面がボンディングアーム１６の他端部に対向するよう設けられ、揺動ブロック１５に対するボンディングアーム１６の相対移動量を検知する。
【００２１】
揺動ブロック１５の後端部には、一対の支持アーム２１が突設される。これら一対の支持アーム２１は、円盤２３の偏心位置に突設された係合ピン２４に係合される。上記円盤２３は、不図示の制御装置によって駆動されるモータ２２により回転される。従って、モータ２２の出力軸を中心とした係合ピン２４の回転方向並びに回転速度に応じて、揺動ブロック１５が揺動し、ボンディングアーム１６を介してキャピラリ２を昇降させる。上記揺動ブロック１５の揺動量は、モータ２２に接続された不図示のエンコーダにて検出される。
【００２２】
次に、上述のワイヤボンディング装置によるワイヤボンディング作動を、図２及び図３を用いて説明する。
【００２３】
まず、テーブル１１の移動により、キャピラリ２は、半導体ペレット３の電極４の上方の位置に位置付けられる。ここで、モータ２２が駆動されて、ボンディングアーム１６は、その後端部がストッパ１９に当接した状態で、揺動ブロック１５と一体となって揺動し、キャピラリ２の下降を開始する。キャピラリ２がワイヤ１を介して電極４に接触すると、ワイヤ１にはキャピラリ２から、所定のボンディング荷重と不図示の超音波振動子からの超音波振動が付与され、ワイヤ１が電極４の第１ボンディング点Ｍに接続される。
【００２４】
尚、ワイヤ１が電極４に接触したことは、この接触以後における揺動ブロック１５の揺動による、揺動ブロック１５とボンディングアーム１６との相対移動量をギャップセンサ２０が検出することにて検出される。また、ボンディング荷重は、ばね１７による付勢力とボイスコイルモータ１８に印加する電流に応じた押付け力との差分となる。
【００２５】
このようにして、電極４の第１ボンディング点Ｍへの接続終了後、制御装置（不図示）により、モータ２２を駆動制御して揺動ブロック１５を揺動させ、キャピラリ２を位置Ａまで、距離ｈ1だけ上昇させる。その後、テーブル１１を駆動させて、キャピラリ２を、リード６の反対方向へ距離ｈ2だけ離れた位置Ｂまでリバース移動させる。このリバース移動により、ワイヤ１のワイヤループ２５におけるループ頂部２６に対応する位置に曲げ癖ａが形成される。
【００２６】
更に、制御装置（不図示）により、モータ２２を駆動制御して揺動ブロック１５を揺動させ、キャピラリ２を、位置Ｂの真上に距離ｈ３  だけ離れた位置Ｃまで上昇させる。位置Ａ、Ｂは従来の位置ａ、ｂにそれぞれ等しいが、位置Ｃは、従来の位置ｃよりも低く設定される。
【００２７】
次に、テーブル１１の駆動によりキャピラリ２を、リードフレーム５のリード６方向に位置Ｃから位置Ｄまで距離ｈ4だけ水平移動する。この位置Ｄは、リード６の第２ボンディング点Ｎのほぼ真上に位置する。キャピラリ２を電極４から位置Ａ、位置Ｂ、位置Ｃ及び位置Ｄまで順次移動させる間に、ワイヤループ２５を形成するために必要な長さだけキャピラリ２からワイヤ１が導出される。このとき、水平移動したキャピラリ２の先端部によって、ワイヤ１には、リード６の第２ボンディング点Ｎとの接続予定部に第１ボンディング点Ｍ側に向けて曲げ癖ｂが形成される。
【００２８】
尚、位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄへのキャピラリ２の移動距離ｈ1、ｈ2、ｈ3、ｈ4は、ボンディング点Ｍ、Ｎ間に形成されるワイヤループ２５の形状に基づいて定められる。即ち、移動距離ｈ1、ｈ2、ｈ3、ｈ4は、ワイヤループ２５における第１ボンディング点Ｍからループ頂部までの高さをＨ、ループ頂部２６と第２ボンディング点Ｎとの距離（ワイヤループ分割長）をＬ1とすると、下式(1)〜(4)により算出される。
【００２９】
【数１】
0003590171.tif 000002
【００３０】
ここで、角度θ1及びθ2は、ループ高さ部２６及び接続予定部に良好に曲げ癖を形成することができる角度であり、実験等によって求められる値である。また、電極４の第１ボンディング点Ｍとリード６の第２ボンディング点Ｎ間の水平距離をＬ0（既知）、電極４の高さＴ（既知）とすると、ワイヤループ分割長Ｌ1は、下式(5)により算出される。
【００３１】
【数２】
0003590171.tif 000003
【００３２】
キャピラリ２が位置Ｄに位置付けられた後、キャピラリ２は、テーブル１１の駆動と同時に、モータ２２の駆動による揺動ブロック１５の揺動によって、放物線状の軌跡を描きながら下降し、ワイヤ１の第２ボンディング点Ｎとの接続予定部がリード６の第２ボンディング点Ｎに接触する。上記下降時に、ギャップセンサ２０が揺動ブロック１５とボンディングアーム１６との相対移動を検出することにより、ワイヤ１の接続予定部がリード６の第２ボンディング点Ｎに接触したことが検出される。この接触後、キャピラリ２は、ワイヤ１の接続予定部に、所定のボンディング荷重及び不図示の超音波振動子からの超音波振動を付与して、ワイヤ１の上記接続予定部をリード６の第２ボンディング点Ｌに接続する。
【００３３】
リード６の第２ボンディング点Ｎへのワイヤ１の接続終了後、制御装置（不図示）がモータ２２を駆動制御して揺動ブロック１５を揺動させ、キャピラリ２の上昇を開始する。その後、キャピラリ２と同期移動するクランパ２８にてワイヤ１を把持し、上記キャピラリ２及びクランパ２８を微小量上昇させて、第２ボンディング点Ｎの接続部分２７でワイヤ１を切断し、１サイクルを終了する。
【００３４】
上記実施の形態によれば、電極４の第１ボンディング点Ｍにワイヤ１を接続した後リード６の第２ボンディング点Ｎにワイヤ１を接続する前に、ワイヤ１における第２ボンディング点Ｎとの接続予定部に曲げ癖を付けることから、キャピラリ２を用いて第２ボンディング点Ｎへワイヤ１を接続する際に、キャピラリ２の先端から導出されたワイヤ１は、第１ボンディング点Ｍに向けて下方に凸状の従来のような湾曲部Ｒ（図５）が形成されることがない。このため、キャピラリ２による第２ボンディング点Ｎへの接続時に、ワイヤ１が電極４の第１ボンディング点Ｍ側へ押し戻されないので、第２ボンディング点Ｎへの接続後に形成されるワイヤループ２５は、超音波振動によるカールの発生や、弛みが原因となってモールド工程の樹脂注入時に生ずるおそれのあるワイヤループ２５の変形を防止でき、外力の影響を受けにくい安定した形状とすることができる。
【００３５】
尚、他の実施の形態として、キャピラリ２が位置Ｄから放物線状軌跡を描いてリード６の第２ボンディング点Ｎへ下降する間に、クランパ２８にてワイヤ１を把持すれば、この間にワイヤ１がキャピラリ２から余分に導出されず、形成されるワイヤループ２５のワイヤループ長Ｌを適正な長さに確実に保持できる。このため、ワイヤループ２５にカールや弛みの発生を確実に防止でき、より一層外力の影響を受けにくい安定したワイヤループとすることができる。
【００３６】
また、上記両実施の形態においては、第１ボンディング点が電極４に設けられ、第２ボンディング点がリード３に設けられる場合を述べたが、この逆でもよく、更に、両ボンディング点を電極４又はリード６に設定するものであってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかるワイヤボンディング方法によれば、カールや弛みの発生を防止して、外力の影響を受にくい安定したワイヤループを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るワイヤボンディング方法を実施するワイヤボンディング装置を示す正面図である。
【図２】図２は、図１のワイヤボンディング装置にて形成されたワイヤループの側面図である。
【図３】図３は、図１のワイヤボンディング装置におけるキャピラリの移動軌跡を示す図である。
【図４】図４は、従来のワイヤボンディング方法におけるキャピラリの移動軌跡を示す図である。
【図５】図５は、図４において、第２ボンディング点へ移動中のキャピラリから導出されたワイヤの状態を示す図である。
【図６】図６は、図４のキャピラリの移動により形成されたワイヤループの側面図である。
【符号の説明】
１  ワイヤ
２  キャピラリ
３  半導体ペレット
４  電極
５  リードフレーム
６  リード
１０  ワイヤボンディング装置
１６  ボンディングアーム
２５  ワイヤループ
２７  ワイヤにおける第２ボンディング点との接続部分
２８  クランパ（把持部材）
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ  位置
Ｍ  第１ボンディング点
Ｎ  第２ボンディング点
【図１】
0003590171.tif 000004
【図２】
0003590171.tif 000005
【図３】
0003590171.tif 000006
【図４】
0003590171.tif 000007
【図５】
0003590171.tif 000008
【図６】
0003590171.tif 000009