(57)【要約】【課題】  細線ワイヤをワークにボールボンディングする際に、ワークの特性を損傷させることなくボンディング可能とする。【解決手段】  キャピラリから延出させた細線ワイヤ１０の先端と放電電極との間で放電させ、細線ワイヤの先端部を溶融させて細線ワイヤの先端に接合用のボールを形成し、ボールをワーク２０に押接することにより細線ワイヤをワークにボンディングするボールボンディング方法において、前記放電電極と細線ワイヤ１０との間で放電させてボールを形成する際に、前記放電電極と細線ワイヤとの放電位置を、放電によってワークの特性が損傷を受けることがない距離以上にワークから離間した位置に設定して放電させる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリから延出させた細線ワイヤの先端と放電電極との間で放電させ、細線ワイヤの先端部を溶融させて細線ワイヤの先端に接合用のボールを形成し、ボールをワークに押接することにより細線ワイヤをワークにボンディングするボールボンディング方法において、
前記放電電極と細線ワイヤとの間で放電させてボールを形成する際に、前記放電電極と細線ワイヤとの放電位置を、放電によってワークの特性が損傷を受けることがない距離以上にワークから離間した位置に設定して放電させることを特徴とするボールボンディング方法。
【請求項２】
前記放電位置を、ボンディング操作の際に、ワークから所定距離離間した所定位置に固定して設けることを特徴とする請求項１記載のボールボンディング方法。
【請求項３】
前記放電位置を、ボンディング操作の際に、ボンディング装置のヘッド部が移動する移動位置に追随させて設けることを特徴とする請求項１記載のボールボンディング方法。
【請求項４】
前記放電位置を、ボンディング装置のヘッド部を移動させたまま、その移動経路中に設けることを特徴とする請求項３記載のボールボンディング方法。
【請求項５】
前記ボンディング装置のヘッド部に風防部を設け、風圧による放電エラーを防止して放電することを特徴とする請求項４記載のボールボンディング方法。
【請求項６】
前記請求項１〜５の何れか一項記載のボールボンディング方法を利用することを特徴とするボールボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールボンディング方法およびボールボンディング装置に関し、より詳細には、ワークを損傷させずにボンディングするボールボンディング方法およびボールボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールボンディングは、細線ワイヤをワークに接合する際に、細線ワイヤの先端部を溶融してボール状とし、ボールをワークのボンディング位置に熱圧着あるいは超音波併用熱圧着によって接続する方法である。
このボールボンディングは、半導体チップの電極端子に電極突起（バンプ）を形成してフリップチップ接続用の半導体チップを製造する場合、あるいはハードディスクドライブのヘッドアセンブリ工程で、磁気ヘッドの電極とサスペンション電極とをボンディングによって接続するといった場合等に利用される。
【０００３】
図６は、ボールボンディングの際に、細線ワイヤ１０の先端に接合用のボール１０ａを形成する方法を示す。すなわち、細線ワイヤ１０はボンディングツールのキャピラリ１２を挿通して供給され、キャピラリ１２の先端から細線ワイヤ１０の先端部を延出させた状態で細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させることにより、細線ワイヤ１０が溶融し（図６(a)）、表面張力によって細線ワイヤ１０の先端に接合用のボール１０ａが形成される（図６(b)）。ボール１０ａの大きさは放電時の電圧値、電流値、放電時間によって制御され、通常、放電電極１４と細線ワイヤ１０との離間間隔が１ｍｍ〜１．５ｍｍ、放電電圧は４０００〜５０００Ｖである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７は、半導体チップ等のワーク１５にボールボンディング方法によってバンプ１６を形成する方法を示す。ワーク１５のボンディング位置の直上で細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させて細線ワイヤ１０の先端にボール１０ａを形成し、キャピラリ１２によりボール１０ａをワーク１５に押接して接合した後、キャピラリ１２を引き上げ、細線ワイヤ１０を切断することによってバンプ１６を形成する（図７(a)）。ボール１０ａはキャピラリ１２によって押圧されることにより扁平状となり、細線ワイヤ１０を引き上げながら切断することによって、バンプ１６の頂部に突起が形成される。
【０００５】
このように、ボールボンディングでは、まず細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させ、細線ワイヤ１０を溶融してボール１０ａを形成する。この場合、放電エネルギーの大半は、ボール１０ａを形成するエネルギーとして細線ワイヤ１０の先端に集中するのであるが、放電電極１４と細線ワイヤ１０との間にはかなりの高電圧が印加されることと、大気中での放電によることから、ワーク１５と放電電極１４との距離、ワーク１５の形状等の種々の条件によって、微弱な放電エネルギーがワーク１５に向けて作用することがある。
【０００６】
この場合、ワーク１５の耐電圧が低い場合には、微弱な放電エネルギーであってもワーク１５が損傷し、所要の特性が得られなくなってしまったり、抵抗値が変動してしまい、ワークが不良品になってしまうことがあるという問題が生じる。
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、細線ワイヤを用いてワークにバンプを形成したり、細線ワイヤをボンディングしたりする際にワークを損傷することなく細線ワイヤをボンディングすることができるボールボンディング方法およびボールボンディング装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、キャピラリから延出させた細線ワイヤの先端と放電電極との間で放電させ、細線ワイヤの先端部を溶融させて細線ワイヤの先端に接合用のボールを形成し、ボールをワークに押接することにより細線ワイヤをワークにボンディングするボールボンディング方法において、前記放電電極と細線ワイヤとの間で放電させてボールを形成する際に、前記放電電極と細線ワイヤとの放電位置を、放電によってワークの特性が損傷を受けることがない距離以上にワークから離間した位置に設定して放電させることを特徴とする。
【０００８】
また、前記放電位置を、ボンディング操作の際に、ワークから所定距離離間した所定位置に固定して設けることを特徴とする。
また、前記放電位置を、ボンディング操作の際に、ボンディング装置のヘッド部が移動する移動位置に追随させて設けることにより、効率的なボンディングが可能になる。
また、前記放電位置を、ボンディング装置のヘッド部を移動させたまま、その移動経路中に設けることにより、さらに効率的なボンディングが可能になる。
また、前記ボンディング装置のヘッド部に風防部を設け、風圧による放電エラーを防止して放電することを特徴とする。
また、前記ボールボンディング方法を利用するボールボンディング装置により、ワークを損傷させることなく確実にボールボンディングすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るボールボンディング方法およびボールボンディング装置によれば、ワークの特性を損なうことなく確実にボンディングすることができ、製品不良の発生を抑えて、耐電圧の低いワーク等のボールボンディングを確実に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に係るボンディング方法を適用してワーク２０に細線ワイヤをボンディングするボンディング装置の概３０略構成を示す。ボンディング装置３０は、ワーク２０にボンディングする細線ワイヤ１０を供給する細線ワイヤの供給部３２と、細線ワイヤ１０をワーク２０にボンディングするヘッド部３４と、ヘッド部３４を所定位置に位置決めして移動させる移動機構部３６と、供給部３２、ヘッド部３４および移動機構部３６を制御する制御部３８を備える。ヘッド部３４にはキャピラリ１２と放電電極１４とが設けられ、制御部３８ではキャピラリ１２と放電電極１４との放電タイミングも制御する。
【００１１】
図２は、本発明に係るボールボンディング方法の第１の実施形態を示す説明図である。本実施形態では、ワーク２０のボンディング位置Ａにバンプを形成する際に、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させて細線ワイヤ１０の先端にボール１０ａを形成するための放電位置Ｂを、ワーク２０から一定距離離間した位置に設定し、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電した際にワーク２０の特性が損傷を受けないようにしてボンディングすることを特徴とする。
【００１２】
なお、細線ワイヤを用いてワーク２０にバンプを形成する方法は、図７に示す方法と同様であり、キャピラリ１２から延出した細線ワイヤ１０の先端部と放電電極１４との間で放電させて細線ワイヤ１０の先端にボール１０ａを形成し、キャピラリ１２をボンディング位置まで降下させ、キャピラリ１２によりボール１０ａをワーク２０に押接して接合した後、キャピラリ１２を引き上げ、細線ワイヤ１０をバンプから引きちぎるようにする。
【００１３】
ワーク２０には所定間隔でボンディング位置Ａが設定されているから、ボンディング装置３０のヘッド部３４を、各々のボンディング位置Ａに位置合わせしながら、順次、バンプを形成していく。
本実施形態のボールボンディング方法は、放電位置Ｂをワーク２０から所定距離離間させた所定位置に位置決めして、放電位置を固定する方法である。
【００１４】
ボンディング装置３０は、放電電極１４をキャピラリ１２とともに移動するように設けて、ボンディング操作ごとに、キャピラリ１２とともに放電電極１４を放電位置Ｂに戻して放電させるようにすることもできるし、放電電極１４とキャピラリ１２とを別体として、放電電極１４を放電位置Ｂに固定しておき、キャピラリ１２のみをボンディング位置と放電位置Ｂとの間で行き来させ、放電位置Ｂにキャピラリ１２が戻ってきたところで、細線ワイヤ１０と放電電極１４とを放電させるようにすることもできる。
【００１５】
本実施形態のボールボンディング方法では、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間の放電位置Ｂを、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間の放電によってワーク２０が損傷を受けることがないようにワーク２０から所定間隔離間した位置に設定しているから、放電操作によってワーク２０が損傷したり、ワーク２０の特性が変動したりすることがなく、ワーク２０の品質に悪影響を及ぼすことなくボールボンディング方法することが可能となる。
なお、ワーク２０と放電位置Ｂとの離間間隔、およびワーク２０に対する放電位置Ｂの配置位置は、ワーク２０の耐電圧やワーク２０の形状等にしたがって、ボンディング装置３０のヘッド部３４の可動範囲内において適宜設定することが可能である。
【００１６】
放電位置Ｂは、図のようにワーク２０のボンディング面の直上に配置することもできるし、またワーク２０の側方に離間した位置に配置することもできる。個々のワーク２０の耐電圧等の個別の特性にもよるが、放電位置Ｂはワーク２０の外面から少なくとも１ｍｍ以上離間させる配置とするのがよい。
【００１７】
図３は、本発明に係るボールボンディング方法の第２の実施形態を示す説明図である。上述した第１の実施形態においては、放電位置Ｂを、ワーク２０に対し所定の不動位置に設定したのに対して、本実施形態では、ワーク２０のボンディング位置に合わせてボンディング装置３０のヘッド部３４を順次移動させる際に、同時に放電位置Ｂもヘッド部３４とともに追随させるように移動させてボンディングすることを特徴とする。
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させる放電位置Ｂは、ワーク２０が放電によって損傷されないようにワーク２０から所定距離離間した位置に設定する。
【００１８】
図３に示すボールボンディングの操作では、ボール１０ａをワーク２０に接合した後、ヘッド部３４を次の隣接するボンディング位置の直上に移動させ、そのボンディング部の直上位置の放電位置Ｂで細線ワイヤ１０と放電電極１４とを放電させてボール１０ａを形成し、次いで、キャピラリ１２を降下させてワーク２０にボンディングする。
実際にはボンディング装置３０のヘッド部３４にキャピラリ１２と放電電極１４とを設け、キャピラリ１２をワーク１５に対して接離するように移動させる一方、放電電極１４はワーク１５と所定間隔を維持するようにして移動し、キャピラリ１２が放電位置に戻ったところで細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電するようにする。
【００１９】
こうして、ワーク２０のボンディング位置に沿ってヘッド部３４が移動する動作に合わせて放電位置Ｂも、ワーク２０との離間間隔を維持しながら移動してボンディングがなされる。
本実施形態のボールボンディング方法によれば、ワーク２０に悪影響を与えることなくボンディングすることができ、また、ボンディング装置３０のヘッド部３４とともに放電位置Ｂが移動してボンディングされるから、効率的なボンディングを行うことが可能になる。なお、本実施形態ではボンディング装置３０のヘッド部３４は、ボンディング位置Ａと放電位置Ｂとの間で直線的に移動する。
【００２０】
図４は、本発明に係るボールボンディング方法の第３の実施形態を示す説明図である。本実施形態においても、第２の実施形態の場合と同様に、ワーク２０のボンディング位置にボンディングするごとに、放電位置Ｂをボンディング位置とともに移動させて順次ボンディングする。ただし、第２の実施形態では、細線ワイヤ１０と放電電極１４とは停止した状態で放電させたのに対して、本実施形態ではボンディング装置のヘッド部３４が移動している移動経路の途中で、ヘッド部３４の移動を停止させずヘッド部３４を動かしたまま放電させる。
【００２１】
図４においては、ヘッド部３４は隣接するボンディング位置Ａ間でループ状の経路を描くようにして移動し、その移動経路の途中で、細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電して次のボンディング位置にボンディングする動作を示している。
ヘッド部３４を移動停止させずに細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させるから、その放電の際にワーク２０が損傷を受けない位置、すなわちワーク２０から所定距離以上離間した位置で放電させるように移動経路と放電タイミングを制御する。
【００２２】
本実施形態の場合は、ヘッド部３４を移動させたまま移動経路中で細線ワイヤ１０と放電電極１４との間で放電させてボール１０ａを形成するから、第２の実施形態と比較してさらに効率的にボンディングすることが可能である。
なお、このようにボンディング装置３０のヘッド部３４を移動させながら放電させる場合には、風圧によって放電方向が影響を受けることが起こり得る。図５は、風圧によって放電方向が影響を受けないようにヘッド部３４に風防部１８を設けた例を示す。
【００２３】
この図５に示す風防部１８は、キャピラリ１２の移動方向に開口する円筒状の防風板をヘッド部３４に取り付け、放電電極１４と細線ワイヤ１０との間の放電領域を遮蔽するように設けた例を示す。このような風防部１８を設けることにより、ボンディング装置３０のヘッド部３４を移動させながら放電させる際に、風圧によって放電方向がワーク２０に向かうことを防止し、確実に放電電極１４と細線ワイヤ１０との間で放電させることが可能となる。
【００２４】
なお、上述した実施形態ではワーク２０にボールボンディングによってバンプを形成する例について説明したが、本発明に係るボールボンディング方法はボール状の接続部を形成する場合に限らずワイヤボンディング等の他の接続形態においても利用できるものであり、ワイヤボンディング等の際にも、本発明方法を利用することによってワークに損傷を与えることなくボンディングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ボールボンディング装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】ボールボンディング方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【図３】ボールボンディング方法の第２の実施形態を示す説明図である。
【図４】ボールボンディング方法の第３の実施形態を示す説明図である。
【図５】放電電極に防風板を設けた例を示す説明図である。
【図６】細線ワイヤの先端にボールを形成する方法を示す説明図である。
【図７】基板にバンプを形成する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  細線ワイヤ
１０ａ  ボール
１２  キャピラリ
１４  放電電極
１５  ワーク
１６  バンプ
１８  風防部
２０  ワーク
３０  ボンディング装置
３４  ヘッド部
３８  制御部
【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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