(57)【要約】  絶縁ワイヤ（１００）を表面（１１０）に接合するワイヤボンダが開示される。ボンダは接合ヘッド（１０６,１１４）を含み、上記表面（１００）に隣接する接合位置および表面（１１０）から離れて配置されるワイヤ用意位置をとる。接合ヘッド（１０６,１１４）上にはワイヤホルダ（１０６）があり、上記ワイヤホルダ（１０６）は、接合ヘッド（１０６,１１４）が空間的に離れた配置であるとき、絶縁ワイヤ（１００）の自由端がワイヤホルダ（１０６）から延びることが可能なサイズおよび形状である。上記接合ヘッド（１０６,１１４）に対する絶縁ワイヤ（１００）のソース（１０２）が、接合ヘッド（１０６,１１４）が空間的に離れた配置であるとき、上記接合ヘッド（１０６,１１４）に隣接するところに配置される電気的な放電棒（１１２）と同様に、配置される。棒（１１２）は、絶縁ワイヤ（１００）延びている自由端（１０４）に十分な電気を案内し、上記自由端に接合ボールを形成する。絶縁ワイヤ（１００）に接続された接地（１２４）、すなわち、自由端（１０４）から離れた接合ワイヤ上の絶縁体が損傷することを回避するために、電気的なエネルギーを絶縁接合ワイヤ（１００）から離すべく案内するためのサイズおよび配置になっている接地（１２４）が提供されている。
2005510071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁ワイヤを表面に接合するためのワイヤボンダであって、
上記ワイヤボンダは、
表面に近接する接合配置と、上記表面から間隔を置かれたワイヤ用意配置とをとる接合ヘッドを備え、
また、上記接合ヘッド上のワイヤホルダを備え、上記ワイヤホルダは、上記接合ヘッドが上記離間位置であるとき、上記絶縁ワイヤの自由端が上記ワイヤホルダから延びることを可能にする大きさかつ形状であり、
また、上記接合ヘッドへの絶縁ワイヤのソースを備え、
また、上記接合ヘッドが上記離間位置であるとき、上記自由端に接合ボールを形成するべく上記絶縁ワイヤの上記延びている自由端に十分な電力を導くために、上記接合ヘッドに近接配置された電気放電棒を備え、
また、上記絶縁ワイヤに関する接地を備え、上記接地は、上記自由端から離れた上記接合ワイヤ上の上記絶縁体が損傷することを回避するために、電気エネルギーを上記接合ワイヤから離れるように案内する大きさおよび配置であることを特徴とする絶縁ワイヤを表面に接合するためのワイヤボンダ。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンダにおいて、
上記接地は、上記ワイヤの自由端に近接している電気的に導電性を有するワイヤホルダの形式の第１の接地を含むことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤボンダにおいて、上記電気的に導電性を有するワイヤホルダはキャピラリであることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤボンダにおいて、上記キャピラリは、部分的に誘電体の材質から成り、かつ、部分的に導電体の材質によって構成されていることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項５】
請求項３に記載のワイヤボンダにおいて、
上記キャピラリは、タングステンカーバイドから成ることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１つに記載のワイヤボンダにおいて、
上記キャピラリは、そこに形成されたワイヤ受けチューブを含むことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項７】
請求項６に記載のワイヤボンダにおいて、
上記ワイヤ受けチューブは、スロートを形成するべく先細りになっており、上記スロートは、上記絶縁ワイヤを密接に取り囲む大きさおよび形状であり、しかしながら上記ワイヤは依然として上記スロートを介して自由に走ることが可能であることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項８】
請求項７に記載のワイヤボンダにおいて、
上記接地は、上記スロートに近接していることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項９】
請求項８に記載のワイヤボンダにおいて、
上記スロートは、上記キャピラリの一端に近接しており、上記キャピラリからは、上記ワイヤの自由端が突出していることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項１０】
請求項１に記載のワイヤボンダにおいて、
上記接地は、上記絶縁ワイヤを取り囲み、かつ、上記絶縁ワイヤが上記ワイヤホルダから延びる地点で、上記絶縁ワイヤに密接に近接していることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項１１】
請求項１に記載のワイヤボンダにおいて、
上記接地は、上記ワイヤのスプール端でグランドに電気接続する形式の第２の接地を含むことを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１つに記載のワイヤボンダにおいて、
上記ワイヤボンダは、上記絶縁ワイヤの自由端と、上記絶縁ワイヤのスプール端との間を延びるワイヤ通路を含み、上記ワイヤ通路は、接地から絶縁されていることを特徴とするワイヤボンダ。
【請求項１３】
絶縁ワイヤを接合する方法であって、
上記方法は、
上記絶縁ワイヤが自由端で接合ヘッドから突出して延在するまで、上記絶縁ワイヤを、上記接合ヘッドを通じて送り込むステップと、
接合ボールを形成するために、上記自由端に電気アークを放電するステップと、
上記放電された電気が、上記端から離れた上記絶縁ワイヤに沿った所から接地にいくことを妨げるために、上記ワイヤのどちらか一方の端で上記絶縁ワイヤを接地するステップと、
上記接合ボールと上記絶縁ワイヤを表面に付着させるために、上記接合ヘッドを表面の方に前進させる工程と
を備えることを特徴とする絶縁ワイヤを接合する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の絶縁ワイヤを接合する方法において、
上記絶縁ワイヤのソースと上記接合ヘッドとの間のワイヤ通路を絶縁するステップを更に含むことを特徴とする絶縁ワイヤを接合する方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の絶縁ワイヤを接合する方法において、
上記絶縁ワイヤを接地する上記ステップは、上記接合ヘッドを導電材質から形成することによって上記絶縁ワイヤの上記自由端を接地するステップを備えることを特徴とする絶縁ワイヤを接合する方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の絶縁ワイヤを接合する方法において、
上記絶縁ワイヤを接地する上記ステップは、上記絶縁ワイヤが上記導電性の接合ヘッドから延びる地点で、上記絶縁ワイヤを上記導電性の接合ヘッドで密接に取り囲むステップを更に備えることを特徴とする絶縁ワイヤを接合する方法。
【請求項１７】
非絶縁性のワイヤボンダを絶縁性のワイヤボンダに交換するためのキットであって、
上記キットは、
非絶縁性ワイヤに適した接合ヘッドを交換するための大きさおよび形状の絶縁ワイヤを接合するための交換接合ヘッドを備え、
また、絶縁ワイヤが自由端で接合ヘッドから突出して延在することを可能にするために上記交換接合ヘッドと関連するワイヤホルダを備え、
また、上記絶縁ワイヤの一端または両端に配置された接地を備え、上記接地は、上記絶縁ワイヤの上記自由端に向けられた電気が上記端の間の上記絶縁ワイヤに沿って接地に行くことなしに接地に行くことを保証する大きさおよび形状であることを特徴とするキット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のキットにおいて、
上記絶縁ワイヤの第１および第２の端の間のワイヤ通路を絶縁する絶縁体を更に含むことを特徴とするキット。
【請求項１９】
請求項１７に記載のキットにおいて、
上記接地は、電気的に導電性を有する交換接合ヘッドからなることを特徴とするキット。
【請求項２０】
請求項１７に記載のキットにおいて、
上記接地は、上記絶縁ワイヤのスプール端に配置されている接地への電気接続を備えることを特徴とするキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面に対するワイヤの接合の分野に関し、特に、この発明は、例えば、マイクロエレクトロニクスで、接合パッド、チップパッケージ、サーキットボードおよびその類似のもので使用されるタイプのマイクロ接合ワイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細化は、現代の電子装置の特長である。最も多くの微細化は、例えば、様々なテクニックを通じてシリコンウエハで作成されるかもしれないチップで行われているかもしれない。チップは、一般的に、密集されて一まとめにされた電子回路を含む。しかしながら、回路といっしょにどんなに小さくまたはどんなに密集させられようと、チップは、電気工学に基づく完結した装置を作成するために、他の装置と接続される必要がある。例えば、チップは、回路ボードを通じて、直接または間接的に他のチップと接続される必要があるかもしれず、または、他の電子部品と直接または間接的に接続される必要があるかもしれない。それで、チップには、典型的には、普通、接合パッドとして言及される入力ポートおよび出力ポートが提供されており、機能する装置を作製するために、ワイヤをポートに接続すなわち接合することが可能になっている。
【０００３】
典型的には、チップは、非常に小さくかつ脆弱であり、それらを、製造工程中に直接取り扱うことは非常に難しい。それゆえに、電気メーカーは、一般的に、チップが据え付けされる平面回路基板の形式をとっている回路基板すなわちリードフレームを使用する。上記回路基板は、複数の接合パッド（ときに、接合フィンガーとして言及される）を含み、この複数の接合パッドは、接合ワイヤによってチップ接合パッドと電気的に接合される。これらの接合フィンガーは、典型的には、（短絡を回避するために）非接触の方法で回路基板の外端の周辺に配置されている。上記接合フィンガーは、リード（典型的には、金属またはハンダボール接合）として回路基板に沿って割り振られ、電気装置を完成させるために必要だということで、その後、他の構成部品と電気的に接続されるかもしれない。回路基板に据え付けられると共に、チップ接合パッドとリードとの間を延びている接合ワイヤを有するチップは、パッケージされたチップとして言及されている。
【０００４】
現在のところ、リードと接合パッドとの電気接続の組立は、マイクロ接合ワイヤボンダによって実行されている。図１は、非絶縁マイクロワイヤ１０が、ワイヤ保持キャピラリ１２の形式である接合ヘッドを介して送り込まれる典型的な装置を示す。上記接合ヘッドは、ワイヤ接続を行うために表面１４上まで低く下げられることができ、かつ、表面１４の上に上昇させられることができる。キャピラリを通したワイヤの巻き戻し（スプーリング）を容易にするために、ワイヤクランプ１８が使用される。表面１４または接合ヘッドは、接合ヘッドが表面上の異なる点を接続することを可能にするために移動させられることができる。それで、非絶縁ワイヤは、必要な電気接続を完全にするために、表面上の第１の点と表面上の他の点とを接合するべく、縫い合わされることができる。典型的には、キャピラリ１２は、超音波アーム２０上に据え付けられており、超音波アーム２０は、表面１４にワイヤ１０を接合するために、十分な振動および圧力を加えるようになっている。
【０００５】
ボール−ウエッジ接合と呼ばれる方法では、接合ボール２２（ゴースト輪郭で示されている）が、この目的のためにワイヤ１０の端に形成される。接合ボール２２を形成するために、ワイヤ１０の部分は、キャピラリ１２すなわち接合ヘッドを通り過ぎて表面１４の方向に自由端１１まで延びている。接合ヘッドに隣接するところには、ワイヤ１０の自由端１１に電気エネルギーのアーク２５を放つために、アーク放電棒２４が配置されている。ワイヤ１０は、２６で非導電性のキャピラリを通してそれとは別に接地されている。棒２４から放たれたアークは、それゆえに、ワイヤ１０の自由端１１にジャンプして、ワイヤに沿って走り、接地２６を通して外部に走るようになっている。導電性を有する接地２６との電気接続を保証するために、ワイヤ１０は、示されているように、接地２６の回りで曲げられている。替わりに、接地は、２６’で示されるように、クランプ１８に配置されても良い。
【０００６】
アーク２５は、ワイヤ１０の自由端１１を、液体状に溶かすべく十分なエネルギーを有し、表面張力のおかげで、それは、自然に水滴形状すなわちボール２２を形成する。ボール２２は、そのとき、良好な電気接続を形成するために、表面上に押圧されることができて接合されることができる。ボール２２を有するということは、いっそう導電性に優れた材質が存在するということを意味すると共に、接合がワイヤ／表面接合部分で大きな断面積を有するように形成されているということを意味し、電気接続の質と、ワイヤ／表面接合の機械強度との両方が、良好になる。更に、接合ボール２２の存在は、キャピラリ１２が、表面１４と直接に接触することを妨げると共に、キャピラリ１２が、接合を形成するべく表面１４に十分に近接することを可能にする。更に、チップパッド上の第１の接合としてボール接続を利用することは、接合ヘッドがいかなる方向にも移動することができることを可能にし、その結果、回路基板接合フィンガー上の第２の接合が容易になる。このオム二方向接合は、ボール接合方法の特長であり、一方向のウエッジ−ウエッジ接合方法よりも、柔軟性や処理能力で優れている。
【０００７】
この型のワイヤ接合で使用されるマイクロワイヤは、非絶縁体である。チップパッケージおよび接合パッドは、チップの入力および出力が、非絶縁体マイクロワイヤが短絡を起こさずに使用できる位の十分大きいギャップで分離されなければならないということを必要とする。しかしながら、非絶縁体ワイヤの使用は、ワイヤ間の相対的に大きなギャップを意味し、かつ、短絡を回避するための接合ワイヤパターンにおける配置制限を意味する。そのような大きなギャップの必要性は、微細化に反すると共に、アッセンブル装置の速度や効率性を減じる不必要に長い回路長を必要とする。最近では、それゆえに、絶縁ワイヤの使用が提案されている。しかしながら、絶縁ワイヤは、通常の方法では接合されることができない。もっと具体的には、一度、棒がそのエネルギーをワイヤに放電すれば、余分な電力は、それが遠方の接地２６に到達するまでワイヤにそって通過することになる。その時、余分な電力は絶縁体を介して接地２６までジャンプし、絶縁体に焼け焦がしをこしらえる。このことは、使用不可能な損傷ワイヤを導く。それで、必要とされることは、絶縁マイクロワイヤの使用に適し、かつ、接合位置から離れたワイヤの絶縁体の品質を維持する接合方法および接合装置である。接地問題を扱うために接合ヘッドに利用できる非常に制限された空間は、克服することが困難である。
【発明の概要】
【０００８】
この発明によれば、要求されることは、接合点から離れている絶縁ワイヤを損傷させずに、絶縁ワイヤを表面に効率的に接合する接合装置および方法である。上記装置および方法は、現存の装置に容易に統合するために、現存の装置と互換性があるべきである。この方法では、完全に新しい接合装置は必要がなく、単に性能が向上した構成部品の一式を必要とする。そのような装置は、それゆえに、設置することが容易であり、かつ、相対的に製造するための価格が安く、しかしながら、絶縁ワイヤの安全な接合結果を提供するだろう。更に、その解決法は、マイクロワイヤボンダの接合ヘッドに利用できる空間の制限を克服しなければならない。
【０００９】
それゆえに、この発明の一つの側面によれば、絶縁ワイヤを表面に接合するためのワイヤボンダであって、
上記ワイヤボンダは、
表面に近接する接合配置と、上記表面から間隔を置かれたワイヤ用意配置とをとる接合ヘッドを備え、
また、上記接合ヘッド上のワイヤホルダを備え、上記ワイヤホルダは、上記接合ヘッドが上記離間位置であるとき、上記絶縁ワイヤの自由端が上記ワイヤホルダから延びることを可能にする大きさかつ形状であり、
また、上記接合ヘッドへの絶縁ワイヤのソースを備え、
また、上記接合ヘッドが上記離間位置であるとき、上記自由端に接合ボールを形成するべく上記絶縁ワイヤの上記延びている自由端に十分な電力を導くために、上記接合ヘッドに近接配置された電気放電棒を備え、
また、上記絶縁ワイヤに関する接地を備え、上記接地は、上記自由端から離れた上記接合ワイヤ上の上記絶縁体が損傷することを回避するために、電気エネルギーを上記接合ワイヤから離れるように案内する大きさおよび配置であることを特徴とする絶縁ワイヤを表面に接合するためのワイヤボンダが提供される。
【００１０】
この発明の他の側面によれば、絶縁ワイヤを接合する方法であって、
上記方法は、
上記絶縁ワイヤが自由端で接合ヘッドから突出して延在するまで、上記絶縁ワイヤを、上記接合ヘッドを通じて送り込むステップと、
接合ボールを形成するために、上記自由端に電気アークを放電するステップと、
上記放電された電気が、上記端から離れた上記絶縁ワイヤに沿った所から接地にいくことを妨げるために、上記ワイヤのどちらか一方の端で上記絶縁ワイヤを接地するステップと、
上記接合ボールと上記絶縁ワイヤを表面に付着させるために、上記接合ヘッドを表面の方に前進させる工程と
を備えることを特徴とする絶縁ワイヤを接合する方法が提供される。
【００１１】
この発明の更なる側面によれば、非絶縁性のワイヤボンダを絶縁性のワイヤボンダに交換するためのキットであって、
上記キットは、
非絶縁性ワイヤに適した接合ヘッドを交換するための大きさおよび形状の絶縁ワイヤを接合するための交換接合ヘッドを備え、
また、絶縁ワイヤが自由端で接合ヘッドから突出して延在することを可能にするために上記交換接合ヘッドと関連するワイヤホルダを備え、
また、上記絶縁ワイヤの一端または両端に配置された接地を備え、上記接地は、上記絶縁ワイヤの上記自由端に向けられた電気が上記端の間の上記絶縁ワイヤに沿って接地に行くことなしに接地に行くことを保証する大きさおよび形状であることを特徴とするキットが提供される。
【好ましい実施形態の詳細な記述】
【００１２】
図２は、この発明の構成要素を示している。絶縁接合ワイヤ１００が、自由端１０４から遠く離れたスプール１０２から延びていることが示されている。上記スプール１０２は、この発明の接合部材としての絶縁ワイヤの供給源としての役割を果たしている。また、導電性のすなわち金属性のキャピラリ（細管）１０６が、中心穴すなわちチューブ１０７を有していることが示され、ワイヤ１００はこの中心穴を通じて送りこまれている。上記キャピラリ１０６は、ボール接合のためのボールが形成されている間、ワイヤホルダ（保持器）として作用している。多くの種類の材質が、強度に優れる接合、導電性、および、製造の容易さによって、キャピラリに使用されるかもしれないけれども、タングステンカーバイドキャピラリが好まれている。
【００１３】
ワイヤクランプ１０８は、ワイヤ１００が接合される予定になっている表面１１０から離れたキャピラリ１０６の上部に配置されている。放電トーチ１１２が、ワイヤ１００の自由端１０４に近接する位置で、かつ、おおむねキャピラリすなわちワイヤホルダよりも下の位置に、配置されていることが示されている。ワイヤの自由端に形成されたボールを表面に結合する超音波圧縮エネルギーを生成する超音波振動子アーム１１４が示されている。
【００１４】
図３は、この発明の一側面に従うキャピラリ１０６の拡大図である。キャピラリ１０６の好適な形式は、例えば、超音波振動子１１４のような、導電性要素に接地されている金属キャピラリであり、上記導電性要素は、図２に示されているように、それ自身、ＥＦＯ（電子燃焼オフ）回路における電気的な接地に接地されている。金属キャピラリ１０６は、テーパセクション１０９を含むチューブ１０７を有し、上記テーパセクション１０９は、絶縁ワイヤ１００の直径に近づくように先細りになっており、非常に好ましくは、キャピラリ１０６の出口で絶縁ワイヤ１００の直径に近接するようになっている。この発明によれば、キャピラリ１０６のワイヤのための開口は、最も好ましくはワイヤ１００の直径に非常に近接する大きさであり、しかしながら、ワイヤ１００を束縛する程には近接せず、または、他のいいかたでは、キャピラリ１０６中を自由に走れない程には近接していない。最も好ましくは、金属キャピラリによって提供された接地は、絶縁ワイヤがチューブ１０７を離れる点で、絶縁ワイヤを近接して取り囲んでいる。
【００１５】
図４には、図３のキャピラリ１０６の端における断面が示されている。絶縁ワイヤ１００は、導電性のコア１２０と、外側絶縁体１２２とを有することが示されている。また、金属キャピラリ１０６は、１２４で接地と電気的に接続されていることが示されている。この発明が、金属コーティングのような電気的に導電性を有する層をコーティングされたセラミックキャピラリのような、様々な形式の電気的に電導性を有するキャピラリ構造を含んでいるということは、理解されるだろう。金属コーティングは、非電導性のコアを完全に覆っているかもしれず、単にコアの一部分に沿って延びているかもしれず、または、上に述べたように、キャピラリは、金属のような堅く導電性を有する材質であるかもしれない。必要とされることは、以下にもっと詳細に説明するように、アークチャージを接地に運び去るのに十分な導電性を有するということである。接地が提供されると共に、接地が絶縁ワイヤに結びつけされているキャピラリの多くの異なる構造が、存在する。そのような接地は、ここでは、第１の接地として言及される。
【００１６】
図５は、作業台の頂部として有益なこの発明の一実施形態を示しており、手動によって運転させられているワイヤボンダを示している。この発明が、例えば、Ｋ＆Ｓ８０２８のような、自動のワイヤボンダに対するワイヤ送りシステムに同様に適用されることは、理解されるだろう。第１段階は、絶縁ワイヤ上に、ワイヤ滑り止めを形成することであり、ワイヤの自由端がキャピラリから突出して延在するまで、ワイヤがキャピラリ１０６のチューブ１０７を通じて延びることを可能にすることである。次のステップは、棒１１２が電荷を放出するか、または、図に示されているように、ワイヤに、アーク状の電気エネルギー１２６を放出することである。このエネルギー１２６は、そのとき、ワイヤ１００にジャンプし、そして、ワイヤは絶縁されているけれども、エネルギー１２６は電気的な絶縁破壊のポテンシャルを越え、接地まで、すなわちこの場合では、電気的な電導性を有するキャピラリ１２８まで、絶縁体１２７を通して絶縁破壊する。この過程で、ワイヤ１００の自由端は溶かされ、絶縁体は破壊され、適切なボールが形成される。必須として要求されることは、アークエネルギーをうまく取り扱うことであり、その結果、それは、ワイヤの自由端を攻撃する一方、自由端から離れたワイヤ上の絶縁体を損傷しない。それで、キャピラリに接地を提供することは、余分なアークエネルギーをすぐに取り除く要因となり、それで、ワイヤの両端の間のワイヤ上の絶縁体が損傷することが妨げられる。必要であることは、接地における十分な導電性の存在であり、その結果、アークがワイヤの自由端に第１のジャンプをすることになり、その後、接地に連絡されると共に、ワイヤに形成されるボールに隣接する絶縁体を溶け落とすことになる。
【００１７】
良い結果は、絶縁破壊が起こる電圧が放電棒によって供給される電圧よりもずっと小さいときに達成される。もっと厳密には、４０から２００ボルトの範囲で絶縁破壊する絶縁体に対しては、好ましい放出電圧は、２０００ボルトよりも大きくなる。それで、絶縁破壊の電圧に対する放出電圧の好ましい比は、少なくとも１０であり、約５０またはそれ以上であるかもしれない。
【００１８】
狭い管へのキャピラリチューブ１０７のテーパが、この発明の導電性のキャピラリにおいて好まれることの理由は、今理解されることができる。キャピラリのテーパは、狭いスロートで接地に連絡させることによって、ワイヤに放出されるアークエネルギーの能力を増強する。一度、アークエネルギーが解放されてワイヤの自由端にジャンプすると、ワイヤを取り囲んでいる絶縁体が絶縁破壊を始めることになる。それがそうなるときに、キャピラリにおけるスロートの開口を、ワイヤと適合できる位近いサイズに設定すれば、露出しているワイヤが周囲の回りの幾つかの点でキャピラリに接触しがちになり、または、キャピラリに十分近く接触しないようにすれば、電気的なアークエネルギーはスロートにおいて接地にかなりのジャンプをすることになる。エネルギーは、一度、ワイヤから取り除かれると、自由端から離れたワイヤまたは絶縁体に更なる損傷を与えることはない。
【００１９】
当該技術に精通している人々は、キャピラリを貫くチューブの先細りが、接地とワイヤとの間の接近を促進するただ一つの方法であることを理解するだろう。接触の周囲でワイヤに力を加える等、この発明による他の方法は、存在はするが、それらは、ワイヤを、自由に走りにくくし、連動するのをわずかに困難にするという理由で、あまり好まれない。しかしながら、接地がワイヤに非常に近接するようにすれば、アークが放電したとき、適切な結果が得られるだろう。この意味において、近接とは、余分なアークエネルギーをワイヤから接地に取り除くのに十分な近接を意味する。アークエネルギーがワイヤにジャンプする自由端と、アークエネルギーが接地にジャンプするスロートの付近との間のワイヤ上の絶縁物が、傷つくだろうことは理解されるだろう。絶縁体の損傷を制限するためには、それゆえに、ボールが形成される場所に近接配置されたスロートを有することが好ましく、そうすることによって、接地へのジャンプは、ボールが形成される場所に近接した場所で起こるだろう。そのような場合には、傷ついていない絶縁体が、ボールに近づくことになり、短絡の危険性が減じることになる。必須的に望まれることは、ボールに近接する領域の絶縁体の損傷を制限することである。より近接している損傷がない絶縁体は、いっそう優れたボールを提供する。それで、良い結果は、ワイヤがキャピラリから出る場所に配置されたスロートを有することによって、得られることになる。
【００２０】
この発明の更なる側面は、電気的なエネルギーがキャピラリの端で接地の中を通過するときに、電気的なエネルギーが幾らかの抵抗に遭遇するということである。このことは、接地が、抵抗のように作用すると共に、熱を生成するということを意味している。この熱のいくらかは、ワイヤに伝導し、ボール接合のためのボールを形成するのを助ける。
【００２１】
図２は、この発明の更なる実施形態に従う電気的なアークエネルギーの代わりの通路を示す。この実施形態では、エネルギーは自由端にジャンプし、ワイヤに沿い、ワイヤ１００のスプール端に配置された第２の接地１３０に入りこむ。このように、この発明の更なる実施形態によれば、接地１３０は、ボール接合端１０４から離れたワイヤ１００のスプール端に配置されるかもしれない。そのような接地１３０は、アーク放電の最中、第１の接地１２４の存在にもかかわらず、絶縁ワイヤ１００を走行するかもしれない付加的な電荷を排除するのに有益である。幾つかのケースでは、短い長さの絶縁ワイヤに対して、次の例で例解するように、そのような第２の接地１３０のみを使用することによってワイヤの自由端にボールを形成することが可能である。０.００１インチの直径の絶縁された金ワイヤのテストが行われ、１メートルの抵抗が４８オームであることがわかった。可変抵抗がワイヤの端にくっつけられ、より長いワイヤをシミュレートするために徐々に増大させられた。約３１２メートルの長さのワイヤに相当する１５０００オームにおいては、より短くシミュレートされたワイヤ長と同様のＥＦＯ設定では、ボールを形成することがいっそう困難になった。約２０８３メートルに相当する１００,０００オームの抵抗では、アークの力を大きく増加させることなしにボールを形成することは困難であった。これらの実験では、キャピラリは、非電導性のタイプであった。
【００２２】
更に、増大する抵抗に対して、ボールの直径に小さな変化が存在する。本質的には、同じアークエネルギーに対して、抵抗を大きくすればするほど、より小さなボールが形成される。また、所定のアークエネルギー（またはＥＦＯ上に設定された規定のアーク）に対して、アークがワイヤにジャンプできない抵抗の大きさで表される臨界点が測定された。それで、ワイヤへのアークのジャンプを保証するためには、ワイヤの長さを大きくするにしたがって、いっそう大きなアークエネルギーが必要になった。それで、ワイヤスプールのより短い長さは、端の接地で十分であり、より低いアークエネルギーは、アークエネルギーを上昇させない限り、より長いワイヤスプールに対しては十分ではない。例えば、高い体積を生成するスプールサイズに対して中間くらいに対応するかもしれない１０００フィートから２０００フィートの間の長さにシミュレートされたワイヤにおいては、かなりの効果を実現できる。この発明の一つの側面は、アークがワイヤの自由端にジャンプするべく誘導されることができるのであれば、ボールのサイズの変化は、抵抗値の範囲（すなわち、ワイヤ長の範囲）の全域で、ボールが形成されている表面において接合を形成する能力にそれほど影響を与えることはないということである。それで、スプール端の第２の接地のみを使用しているときでさえ、スプール上のワイヤが使い果たされて短くなるにしたがって、アークエネルギーを調整する必要はない。予防として第２の接地を使用したときには、スプールからキャピラリまでの絶縁ワイヤのワイヤ通路は、ワイヤの一端から離れた絶縁体を通過する望まれないアーク放電を回避するために、いかなる接地電位からも絶縁されるべきであるということは、更に理解されるべきである。図２は、ワイヤクランプ１０８上に追加された追加絶縁体１３０、プーリ１３４上の絶縁体１３２、および、スプール１０２上の絶縁体１３６を示している。図に例解されているワイヤ通路は、略図形式であり、実際には、ワイヤボンダの現実の構成に依存しており、手動および自動のワイヤボンダモデル、および、そのようなワイヤボンダの多数のメーカーを特に考慮に入れるならば、ワイヤ経路の中に存在する他の要素が存在するかもしれず、または、ボンダ中においてワイヤ経路を形成する他の要素が存在するかもしれない。非絶縁ワイヤを接地している従来技術ボンダで使用される接地２６は、アークエネルギーがその点で接地を探し出してワイヤの絶縁体を損傷させることを回避するために、取り除かれるか、または、非常に絶縁性が高い材質で被覆されなければならない。更に、ワイヤのスプール端から、キャピラリから延びている自由端までのワイヤ通路の全ての他の部分は、アークエネルギーがそこの中を飛び越えて絶縁体に焼け焦がしをこしらえることを回避するために、絶縁されることが必要になる。
【００２３】
図６は、この発明に従って形成されたボール２００を示している。キャピラリ１０６が示され、絶縁体１２２はボール上の領域２０２で基本的に破壊されている。表面２０６が示され、ボールを表面上に押圧したとき、ボールと表面との間における、圧接、超音波溶接またはそれと同様のものによって、接合は形成されることができる。図６は、キャピラリおよびワイヤ用意位置での絶縁ワイヤからなる接合ヘッドを示している。この配置では、接合ヘッドは、表面の上に配置され、放電棒は、アークエネルギーを解放するワイヤに非常に近接する地点にもってこられるかもしれない。表面の上におけるこの高めの位置は、ワイヤ用意位置として言及されている。接合ヘッドがより低いとき、接合ボールは表面に接触し、これは、接合位置として言及される。この発明は、表面と連動させるために接合ヘッドを動かし、かつ、その表面との連動から接合ヘッドを離す装置に適用されると共に、接合ヘッドと連動させるために表面を動かし、かつ、その接合ヘッドとの連動から表面を離す装置にも同様に適用される。
【００２４】
要約すると、この発明は、絶縁体接合ワイヤのワイヤ接合機械に対して接地を提供することであると理解できる。一実施形態では、第１の接地は、自由端に近接するところに配置されて、ボールが形成される。他の実施形態では、第２の接地がスプール端に提供され、ボンダの至る所のワイヤ通路は、全てのワイヤとの接触点で絶縁されている。この発明の最も好ましい形式では、第１および第２の接地の両方が、各端に提供され、完全に絶縁されたワイヤ通路が、第１と第２の接地の間に提供され、絶縁体がワイヤの範囲に沿って燃え尽きることの危険性が最小限になっている。
【００２５】
それで、この発明は、ボンダで使用される絶縁マイクロワイヤの絶縁の品質が、絶縁マイクロワイヤの両端の中間で、維持されることを保証する方法を提供する。この発明は、あるパーツを、本質的に同じサイズおよび同じ機能でしかしながら追加性能を有する他のパーツに取り替えることによって、従来のボンダを容易に絶縁ワイヤボンダに変換することを可能にする。ひとつの側面では、必要とされることの全ては、誘電性のキャピラリを接地された導電性のキャピラリに取り替えることによって、絶縁マイクロワイヤの自由端に近接するところに接地を提供することである。ボンダ中のワイヤ経路の絶縁化は、ワイヤ上の中間位置での絶縁体を貫くアーク放電を起源とするあらゆる漂遊エネルギーを妨げるために、好まれている。他の側面では、要求されることの全ては、自由端から絶縁ワイヤ通路の遠い側でワイヤのスプール端に第２の接地を追加することであり、かつ、上記ワイヤを沿って進行する電気的なアークエネルギーが接地に進行することを妨げるために、上記ワイヤ通路の両端を除いてワイヤ通路を絶縁することである。
【００２６】
言及は、この発明の様々な好適な実施形態についてされたけれども、それらは単に例として提供されたにすぎず、この発明の範疇は、添付の請求項で決定される。それで、この発明の種々の変更や変形が、請求項の範疇で行われることが理解され、これらのうちの幾つかは上で議論され、これらのうちの他方は、当該技術に精通している人には、請求項の範囲内であるものは明白であるだろう。例えば、自由端とスプール端のどちらか一方で提供されるかもしれない複数の形式の接地があり、それらの形式は、両方とも、端部間のワイヤの絶縁の品質を保持しながらワイヤの一端または両端における過度のアークエネルギーの除去を提供するだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術のワイヤホルダの概略図である。
【図２】この発明に従うワイヤホルダの概略図である。
【図３】この発明に従う絶縁ワイヤのワイヤホルダすなわちキャピラリの拡大図である。
【図４】図４の線分５−５に沿う断面図である。
【図５】この発明に従う電気的な放電アークを示す図である。
【図６】この発明に従って形成された接合ボールを示す図である。
【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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【国際調査報告】
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