(57)【要約】【課題】  キャピラリを保持する位置の変化を抑制できるキャピラリの固定方法、キャピラリ保持部及びそれを用いたワイヤボンディング装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るキャピラリ保持部は、キャピラリ１０２ａの断面形状である略円が内接し且つ１つの頂点を含む一部が除かれた略正三角形の断面形状を有するキャピラリ取付穴１０と、前記１つの頂点を含む一部が除かれた部分に繋げられ、前記キャピラリ取付穴１０にキャピラリ１０２ａを挿入した際に幅を狭くすることにより前記キャピラリに対する締めつけ力が印加される締めつけ力印加用穴１０ａと、を具備し、前記締めつけ力印加用穴１０ａの幅の方向は、前記一部が除かれた部分に対向する前記略三角形の一辺に対して略平行であることを特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が略円形のキャピラリの側面を３点又は３線で接触させ、前記３点又は３線から前記キャピラリを内側に締めつけて固定することを特徴とするキャピラリの固定方法。
【請求項２】
断面が略円形のキャピラリの側面を３点又は３線で接触させるキャピラリ取付穴であって、前記３点又は３線から前記キャピラリを内側に締めつけて固定するキャピラリ取付穴を有することを特徴とするキャピラリ保持部。
【請求項３】
キャピラリの断面形状である略円が内接し且つ１つの頂点を含む一部が除かれた略三角形の断面形状を有するキャピラリ取付穴と、
前記１つの頂点を含む一部が除かれた部分に繋げられ、前記キャピラリ取付穴にキャピラリを挿入した際に幅を狭くすることにより前記キャピラリに対する締めつけ力が印加される締めつけ力印加用穴と、
を具備することを特徴とするキャピラリ保持部。
【請求項４】
請求項３において、前記締めつけ力印加用穴の幅を狭くするために、前記締めつけ力印加用穴をネジでとめるボルトをさらに具備することを特徴とするキャピラリ保持部。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記キャピラリ取付穴は、その断面形状である略三角形の前記１つの頂点以外の少なくとも１つの頂点を含む一部が除かれた断面形状を有していることを特徴とするキャピラリ保持部。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項において、前記略三角形が略正三角形又は略二等辺三角形であることを特徴とするキャピラリ保持部。
【請求項７】
半導体チップの電極とリードフレームのリードをワイヤによって接続するワイヤボンディング装置において、
請求項２乃至請求項６のいずれか一項に記載のキャピラリ保持部を備えた超音波ホーンを具備することを特徴と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、キャピラリの固定方法、キャピラリ保持部及びワイヤボンディング装置に係わり、特に、キャピラリを保持する位置の変化を抑制できるキャピラリの固定方法、キャピラリ保持部及びそれを用いたワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディング装置は、金線、アルミニウムなどからなるワイヤを用いて第１ボンディング点となる半導体チップ上の電極と、第２ボンディング点となるリードとを接続するものである。
【０００３】
図６（Ａ）乃至（Ｅ）は、上記ワイヤボンディング装置によるワイヤボンディングを行う工程を説明する図である。
図６（Ａ）に示すように、キャピラリ１０２ａの先端に送り出されたワイヤ１１８の先端と放電電極１０５との間で放電を一定の時間起こさせ、ワイヤ１１８の先端を溶融してボール１０１を形成する。
【０００４】
次に、キャピラリ１０２ａの先端で保持してキャピラリ１０２ａを第１ボンディング点１０３なる半導体チップの電極の直上に位置させた後、図６（Ｂ）に示すように、キャピラリ１０２ａを下降させてボール１０１を第１ボンディング点１０３に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ１０２ａの先端に対して前記ボンディングアームの超音波ホーンを介して超音波振動を印加する。これにより、第１ボンディング点１０３にワイヤ１１８を接続する（１ｓｔボンディング）。
【０００５】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、キャピラリ１０２ａを所定のループコントロールに従って上昇させ、第２ボンディング点１０４となるリード方向に移動させる。そして、キャピラリ１０２ａを下降させワイヤ１１８を第２ボンディング点１０４に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ１０２ａの先端に対して超音波ホーンを介して超音波振動を印加して第２ボンディング点１０４に対しワイヤ１１８を接続する（２ｎｄボンディング）。
【０００６】
この後、図６（Ｄ）に示すように、キャピラリ１０２ａを上昇させる。次いで、図６（Ｅ）に示すように、あらかじめ設定されたキャピラリ１０２ａの上昇位置でワイヤカットクランプ（図示せず）を閉じ、第２ボンディング点１０４上のワイヤをカットして一回のボンディング作業が完了する（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４３１１３号公報（第２段落〜第１３段落、図１１）
【０００７】
図７は、キャピラリを保持するキャピラリ保持部を示す平面図である。
キャピラリ保持部１０２はホーン１１１の先端に配置されている。キャピラリ保持部１０２にはキャピラリ１０２ａを保持するキャピラリ取付穴１１０が設けられている。また、キャピラリ保持部１０２には、キャピラリ取付穴１１０に繋げられたスリット１０７が設けられている。キャピラリ取付穴１１０にキャピラリ１０２ａを挿入し、スリット１０７を通るボルト１０８をネジで締めることによってキャピラリ１０２ａをキャピラリ保持部１０２に固定するようになっている。
【０００８】
図８は、他のキャピラリ保持部を示す平面図であり、図７と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
キャピラリ取付穴１１０の内側面には、互いに対向する第１及び第２の溝１０９ａ，１０９ｂが設けられている。つまり、キャピラリ保持部１０２において、スリット１０７に対して一方側には第１の溝１０９ａが設けられており、スリット１０７に対して他方側には第２の溝１０９ｂが設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように従来のキャピラリの保持構造は、図７に示すようにキャピラリを２つの面で挟んで保持する２面接触構造、または図８に示すようなキャピラリを４つの面で挟んで保持する４面接触構造を用いていた。
【００１０】
しかしながら、キャピラリ１０２ａの外形寸法には多少のバラツキがあるため、図７又は図８に示すキャピラリの保持構造では、キャピラリ１０２ａを交換するたびにキャピラリ保持部でキャピラリを保持する位置が変化する。それにより、ワイヤボンディングを行う工程でキャピラリ１０２ａに挿通されたワイヤに超音波振動を印加した際、ホーン１１１による超音波振動の振幅の増幅が不十分となることがあり、その結果、ボンディング性が変化することがある。
【００１１】
また、キャピラリ取付穴１１０の形状にも加工に起因するバラツキが生じるため、ワイヤボンディング装置間において、キャピラリを保持する位置が変化し、上記と同様の理由からボンディング性が変化することがある。
【００１２】
図７又は図８に示すキャピラリの保持構造の場合にキャピラリを保持する位置が変化する本質的な理由には、面接触（断面で見れば線接触）による保持構造に原因があると考えられる。断面が円形のキャピラリ１０２ａを保持するには３点を押さえれば足りるから、面接触による保持構造としても結局は３線で押さえて保持する線接触（断面で見れば３点接触）により保持されると考えられる。このため、キャピラリの外形寸法のバラツキなどによって３点接触部分が変わってしまうから、キャピラリ保持部でキャピラリを保持する位置が変化することになる。このことから、キャピラリを保持する位置の変化を抑制するには、３線を押さえて保持する線接触（断面で見れば３点接触）によるキャピラリ保持構造とすることが好ましいと考えられる。
【００１３】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、キャピラリを保持する位置の変化を抑制できるキャピラリの固定方法、キャピラリ保持部及びそれを用いたワイヤボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係るキャピラリの固定方法は、断面が略円形のキャピラリの側面を３点又は３線で接触させ、前記３点又は３線から前記キャピラリを内側に締めつけて固定することを特徴とする。
【００１５】
上記本発明に係るキャピラリの固定方法によれば、３点又は３線からキャピラリを内側に締めつけて３点で保持するものである。このような３点保持の方法は、断面が丸いキャピラリを固定するのに適している。このため、キャピラリの外形寸法のバラツキがあっても、そのバラツキの影響を最小限に抑えることができ、常に同じような位置でキャピラリを固定することができる。よって、キャピラリを固定する位置の変化を抑制できる。
【００１６】
本発明に係るキャピラリ保持部は、断面が略円形のキャピラリの側面を３点又は３線で接触させるキャピラリ取付穴であって、前記３点又は３線から前記キャピラリを内側に締めつけて固定するキャピラリ取付穴を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明に係るキャピラリ保持部は、キャピラリの断面形状である略円が内接し且つ１つの頂点を含む一部が除かれた略三角形の断面形状を有するキャピラリ取付穴と、
前記１つの頂点を含む一部が除かれた部分に繋げられ、前記キャピラリ取付穴にキャピラリを挿入した際に幅を狭くすることにより前記キャピラリに対する締めつけ力が印加される締めつけ力印加用穴と、
を具備することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明に係るキャピラリ保持部によれば、締めつけ力印加用穴の幅を狭くすることにより、略三角形の３つ辺それぞれの上に位置する３点又は３線にキャピラリの側面を接触させ、前記３点又は３線から前記キャピラリを内側に締めつける力を印加し、それによってキャピラリを保持することができる。このような３点保持の方法は、断面が丸いキャピラリを固定するのに適している。よって、キャピラリを固定する位置の変化を抑制できる。
尚、前記締めつけ力印加用穴の幅の方向は、前記一部が除かれた部分に対向する前記略三角形の一辺に対して略平行であることが好ましい。これにより、キャピラリに締めつけ力を効果的に印加することができる。
【００１９】
また、本発明に係るキャピラリ保持部において、前記締めつけ力印加用穴の幅を狭くするために、前記締めつけ力印加用穴をネジでとめるボルトをさらに具備することも可能である。
【００２０】
また、本発明に係るキャピラリ保持部において、前記キャピラリ取付穴は、その断面形状である略三角形の前記１つの頂点以外の少なくとも１つの頂点を含む一部が除かれた断面形状を有していることも可能である。
また、本発明に係るキャピラリ保持部において、前記略三角形が略正三角形又は略二等辺三角形であることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るワイヤボンディング装置は、半導体チップの電極とリードフレームのリードをワイヤによって接続するワイヤボンディング装置において、
前述したキャピラリ保持部を備えた超音波ホーンを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば、キャピラリを保持する位置の変化を抑制できるキャピラリの固定方法、キャピラリ保持部及びそれを用いたワイヤボンディング装置を提供することができる。
【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の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による超音波ホーンを示す平面図である。図２は、図１に示す超音波ホーンの先端のキャピラリ保持部を拡大した平面図である。
【００２４】
図１に示すように、超音波ホーンはホーン１１を有しており、このホーン１１の先端にはキャピラリ保持部２が取り付けられている。ホーン１１の基端側にはフランジ３及び超音波振動子４が配置されている。超音波振動子４は、ホーン１１の軸方向の超音波振動を発生させるものである。ホーン１１はその途中から先端へ向かって直径が小さくなっていくテーパ部分を有しており、この部分で超音波振動の振幅が増幅されるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、キャピラリ保持部２には、キャピラリ１０２ａを取り付けるキャピラリ取付穴１０が設けられている。キャピラリ取付穴１０の断面形状は、キャピラリ１０２ａの断面形状である円が内接し且つ一つの頂点を含む一部が除かれた正三角形である。また、キャピラリ保持部２には、キャピラリ取付穴１０に繋がる締めつけ力印加用穴１０ａが設けられている。この締めつけ力印加用穴１０ａは、前記正三角形の一つの頂点を含む一部が除かれた部分に繋がっている。この繋がる部分のキャピラリ取付穴１０の幅は、前記締めつけ力印加用穴１０ａの幅１０ｂに比べて狭く形成されている。
【００２６】
前記締めつけ力印加用穴１０ａの幅１０ｂの方向は、前記キャピラリ取付穴１０の前記一つの頂点を含む一部が除かれた部分に対向する正三角形の一辺に対して略平行である。また、キャピラリ保持部２は、前記締めつけ力印加用穴１０ａを通るボルト１０８をネジで締めることによってキャピラリ１０２ａを固定するようになっている。つまり、ボルト１０８をネジで締めることにより、締めつけ力印加用穴１０ａの幅１０ｂを狭くする方向に力が加えられ、締めつけ力印加用穴の幅１０ｂが狭くなるに従って、キャピラリ取付穴１０の内側面に３点又は３線で接するキャピラリ１０２ａが内側に締めつけられ、キャピラリ１０２ａが確実に固定される。
【００２７】
上記実施の形態１によれば、キャピラリ取付穴１０をその断面が略正三角形に形成することにより、略正三角形上の３点でキャピラリを線接触保持する。つまり、キャピラリのような断面が丸い物を保持するのに適した３点保持の構造とする。このため、キャピラリ１０２ａの外形寸法のバラツキやキャピラリ取付穴１０の形状のバラツキがあっても、そのバラツキの影響を最小限に抑えることができ、常に同じような位置でキャピラリを保持することができる。即ち、キャピラリを交換するたびにキャピラリ保持部２でキャピラリを保持する位置が変化することを抑制できる。それにより、ワイヤボンディングを行う工程でキャピラリ１０２ａに挿通されたワイヤに超音波振動を印加した際、ホーン１１による超音波振動の振幅の増幅が不十分となることを抑制できる。その結果、ボンディング性が変化することを抑制でき、安定したボンディングを行うことができる。
【００２８】
尚、上記実施の形態１では、キャピラリ取付穴の断面を略正三角形に形成しているが、これに限定されるものではなく、キャピラリ取付穴の断面を略二等辺三角形に形成することも可能である。この場合、前記略二等辺三角形の底辺は、略二等辺三角形の頂点を含む一部が除かれた部分に対向するように位置する。即ち、前記頂点を含む一部が除かれた部分に対向する辺が略二等辺三角形の底辺となるようにキャピラリ取付穴を形成する。これにより、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
図３は、図２に示すキャピラリ保持部の変形例を示す平面図であり、図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３０】
図３に示す締めつけ力印加用穴１０ａは、図２に示す締めつけ力印加用穴に比べて幅１０ｂが狭く形成されている。つまり、キャピラリ取付穴１０の断面の正三角形の一つの頂点を含む一部が除かれた部分のキャピラリ取付穴１０の幅は、前記締めつけ力印加用穴１０ａの幅１０ｂと同じに形成されている。
【００３１】
上記変形例においても実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
図４は、図２に示すキャピラリ保持部の他の変形例を示す平面図であり、図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３３】
キャピラリ取付穴１０の断面の正三角形の二つの角部は除かれている。つまり、前記正三角形の二つの角部は丸く形成されている。
上記他の変形例においても実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
ワイヤボンディング装置は、ボンディング手段としてのボンディングアーム２と、ボンディングヘッドと、ＸＹテーブル４と、ボンディングステージ５とを備えている。
【００３５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２によるワイヤボンディング装置を示す構成図である。このワイヤボンディング装置は、実施の形態１による超音波ホーンをボンディングアームに備えたものである。尚、このワイヤボンディング装置は単なる一例であり、適宜変更して実施することも可能である。
【００３６】
ワイヤボンディング装置は、ボンディング手段としてのボンディングアーム２２と、ボンディングヘッドと、ＸＹテーブル１４と、ボンディングステージ２５とを備えている。
【００３７】
ボンディングアーム２２は実施の形態１の超音波ホーンを有している。ボンディングアーム２２の先端にはキャピラリ１０２ａが装着されている。前記ボンディングヘッドは駆動手段１３を有し、この駆動手段１３は、前記ボンディングアーム２２を支軸を中心として上下にリニアモータ若しくはカムにより駆動を行うものである。
【００３８】
前記ＸＹテーブル１４は、ボンディングヘッドを搭載してＸ方向及びＹ方向に二次元的に移動してボンディング位置を決める位置決め手段として機能するものである。前記ボンディングステージ２５は、リードフレーム及びＩＣチップ１２を載置するものであり、ボンディングアーム２２の下方に配設されており、ボンディングアーム２２を揺動してキャピラリ１０２ａによりボンディング作業を行うものである。また、ボンディングステージ２５は、該ボンディングステージを加熱するヒータ２５ａを備えている。
【００３９】
次に、上記ワイヤボンディング装置によってワイヤボンディングを行う方法について説明する。
【００４０】
まず、図５に示す二次元方向に移動可能なＸＹテーブル１４上に搭載されたボンディングヘッドのリニアモータ若しくはモータ軸に連結したカムなどによりボンディングアーム２２が上下に揺動され、このボンディングアーム２２の超音波ホーンの先端に取り付けられたキャピラリ１０２ａからワイヤが送り出され、このワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することにより放電を起こさせる。その放電エネルギーによってワイヤの先端を溶融させてワイヤの先端にボールを形成する。
【００４１】
次に、キャピラリ１０２ａの先端でボールを保持してキャピラリ１０２ａを第１ボンディング点なるＩＣチップ１２のパッドの直上に位置させる。その後、キャピラリ１０２ａを下降させてボールをボンディングアーム２２の揺動による機械的な加圧力により前記パッドに押し付けて加圧すると同時に、ヒータ２５ａによって加熱しながらキャピラリ１０２ａの先端に対してボンディングアーム２２の超音波ホーンを介して超音波振動を印加する。これにより、ＩＣチップ１２のパッドにワイヤを熱圧着によって接続する（１ｓｔボンディング）。
【００４２】
次いで、キャピラリ１０２ａを所定のループコントロールに従って上昇させ、第２ボンディング点となるリード方向に移動させる。そして、キャピラリ１０２ａを下降させワイヤをリード１５に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ１０２ａの先端に対して超音波ホーンを介して超音波振動を印加してリード１５に対しワイヤを接続する（２ｎｄボンディング）。
【００４３】
この後、キャピラリ１０２ａを上昇させ、あらかじめ設定されたキャピラリ１０２ａの上昇位置でワイヤカットクランプ（図示せず）を閉じ、リード１５上のワイヤをカットして一回のボンディング作業が完了する。
【００４４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１による超音波ホーンを示す平面図である。
【図２】図１に示す超音波ホーンの先端のキャピラリ保持部を拡大した平面図である。
【図３】図２に示すキャピラリ保持部の変形例を示す平面図である。
【図４】図２に示すキャピラリ保持部の他の変形例を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるワイヤボンディング装置を示す構成図である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｅ）は、上記ワイヤボンディング装置によるワイヤボンディングを行う工程を説明する図である。
【図７】キャピラリを保持するキャピラリ保持部を示す平面図である。
【図８】他のキャピラリ保持部を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
２…キャピラリ保持部
３…フランジ
４…超音波振動
１０…キャピラリ取付穴
１０ａ…締めつけ力印加用穴
１０ｂ…締めつけ力印加用穴の幅
１１，１１１…ホーン
１２…ＩＣチップ
１３…駆動手段
１４…ＸＹテーブル
１５…リード
２２…ボンディングアーム
２５…ボンディングステージ
２５ａ…ヒータ
１０１…ボール
１０２…キャピラリ保持部
１０２ａ…キャピラリ
１０３…第１ボンディング点
１０４…第２ボンディング点
１０５…放電電極
１０７…スリット
１０８…ボルト
１０９ａ…第１の溝
１０９ｂ…第２の溝
１１０…キャピラリ取付穴
１１８…ワイヤ
【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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