(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤーボンディングシステムであって、
ボンディングヘッドと、
前記ボンディングヘッドにより保持されるボンディングツールと、
前記ボンディングツールによるボンディング用に供給されたワイヤーと、
前記ボンディングヘッドにより保持されるワイヤー成形ツールであって、前記ボンディングヘッドおよび前記ボンディングツールに対して独立して移動自在なものである、前記ワイヤー成形ツールと
を有し、
前記ワイヤー成形ツールは、当該ワイヤーボンディングシステムのループ成形機構の一部であり、当該ループ成形機構は前記ワイヤー成形ツールの独立した移動を提供する駆動システムを含むものであり、
前記ボンディングヘッドおよび前記ボンディングツールに対する前記ワイヤー成形ツールの独立した移動の少なくとも一部は、旋回移動である、
ワイヤーボンディングシステム。
【請求項２】
請求項１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤー成形ツールは前記ボンディングヘッドに対して複数の軌道に沿った運動を行うように構成されるものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項３】
請求項２記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤー成形ツールは前記ボンディングヘッドに対して２つの軌道に沿った運動を行うように構成されるものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項４】
請求項２記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記複数の軌道に沿った運動のうちの少なくとも１つにより、前記ワイヤー成形ツールは前記供給されたワイヤーの一部と接触するものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項５】
請求項４記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤー成形ツールは、前記供給されたワイヤーと接触している間当該ワイヤーに屈曲をもたらすものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項６】
請求項５記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記供給されたワイヤーにもたらされた屈曲は、前記供給されたワイヤーの第２のボンディング部分の近接部分でワイヤーループの第２の屈曲となるものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項７】
請求項１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤー成形ツールは、少なくとも１つのコンピュータプログラムに従って制御されるものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項８】
請求項７記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、前記ワイヤー成形ツールと前記供給されたワイヤーとの間の接点にワイヤーループの所望の屈曲を提供するように構成されるものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項９】
請求項７記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記少なくとも１つのコンピュータプログラムは、前記ワイヤー成形ツールと前記供給されたワイヤーとの間の接点にワイヤーループの複数の所望の屈曲のうちの１つを提供するコンピュータプログラム命令を含むものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記駆動システムは、前記ワイヤー成形ツールの独立移動を提供するリニアモーターであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１１】
請求項１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤーボンディングシステムは、前記ワイヤー成形ツールを使用して前記供給されたワイヤーの一部に所定の力を適用するになっているものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤーボンディングシステムは、前記所定の力を適用するコンピュータプログラム命令を含むものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１３】
請求項１記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤーボンディングシステムは、前記ワイヤー成形ツールを所定の速度で移動させて前記供給されたワイヤーの一部に接触するようになっているものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載のワイヤーボンディングシステムにおいて、前記ワイヤーボンディングシステムは、前記ワイヤー成形ツールを前記所定の速度で移動させるコンピュータプログラム命令を含むものであるワイヤーボンディングシステム。
【請求項１５】
ワイヤーループを形成する方法であって、
ａ）ボンディングヘッドにより保持されるワイヤーボンディングツールを使用して、供給されたワイヤーの第１の部分を基板の第１のボンディング位置に接合する工程と、
ｂ）前記ワイヤーを前記第１のボンディング位置から当該第１のボンディング位置の上方の上昇位置まで延長する工程と、
ｃ）前記ボンディングヘッドにより保持され且つ前記ボンディングヘッドおよび前記ワイヤーボンディングツールに対して移動自在なワイヤー成形ツールを使用して、前記上昇位置の近接位置で屈曲を形成するように前記ワイヤーの第２の部分を成形する工程と、
ｄ）前記ワイヤーを前記基板の第２のボンディング位置まで延長する工程と、
ｅ）前記ワイヤーボンディングツールを使用して、前記ワイヤーの第３の部分を前記第２のボンディング位置に接合する工程と
を有し、
前記ワイヤー成形ツールは、前記ボンディングヘッドにより保持されるループ成形機構の一部であり、当該ループ成形機構は前記ワイヤー成形ツールを移動させる駆動システムを含むものであり、
前記工程ｃ）は、前記ワイヤー成形ツールを複数の軌道に沿って移動させる工程を含み、当該軌道の少なくとも１つは、前記ワイヤー成形ツールと前記ワイヤーの第２の部分との間に接触をもたらすものであり、
前記軌道の少なくとも１つは、旋回運動を含むものである、
方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記ワイヤー成形ツールは、前記ボンディングヘッドおよび前記ワイヤーボンディングツールに対する一連の屈曲運動によって前記屈曲を形成するものである方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、前記ワイヤー成形ツールは、当該ワイヤー成形ツールの一連の屈曲運動に応じて様々な特徴を有する屈曲を形成するようにプログラム化可能である方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、前記工程ｃ）は、前記ワイヤー成形ツールを使用して、前記ワイヤーの第２の部分に所定の力を適用する工程を含むものである方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記所定の力は、コンピュータプログラムにより適用されるものである方法。
【請求項２０】
請求項１８記載の方法において、前記ボンディングヘッドにより保持される少なくとも１つのワイヤークランプは、前記ワイヤーの第２の部分に前記所定の力が適用されると閉じられるものである方法。
【請求項２１】
請求項１５記載の方法において、前記工程ｃ）は、前記ワイヤー成形ツールを所定の速度で移動させて、前記ワイヤーの第２の部分との接触を開始する工程を含むものである方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、前記ワイヤー成形ツールは、コンピュータプログラムにより前記所定の速度で移動されるものである方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、前記ボンディングヘッドにより保持される前記少なくとも１つのワイヤークランプは、前記ワイヤー成形ツールが前記ワイヤーの第２の部分との接触を開始すると閉じられるものである方法。
【請求項２４】
請求項１５記載の方法において、前記工程ｃ）は、前記ボンディングヘッドと前記ワイヤー成形ツールとの同時運動により、前記ワイヤーの第２の部分を成形する工程を含むものである方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は２０１２年２月７日付けで出願された米国仮出願第６１／５９６，１４５号の利益を主張し、この参照によりその内容が本明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明はワイヤーボンディング動作に関し、より具体的には、ワイヤーボンディング動作と関連してワイヤーループを成形するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体装置の加工およびパッケージングにおいて、超音波ボンディング（例えば、ワイヤーボンディング、リボンボンディングなど）は、パッケージング内の２つの地点の間（例えば、半導体パッケージ内の複数の地点の間、電源モジュール内の複数の地点の間）に電気相互接続を提供する方法として広く使用され続けられている。複数の地点の間の電気的接続は、一般にワイヤーループと呼ばれている。多くのワイヤーループの適用において、特定の形状および特徴を有するワイヤーループを形成することが望ましい。特定の従来のワイヤーボンディングシステムには、ワイヤーループの形状に影響を及ぼすため、形成中にワイヤーループに接触するワイヤーループ成形ツールが提供されている。このような従来のシステムの一例は、ＪＰ５８−１９２６８８である。
【０００４】
しかしながら、このようなワイヤーループ成形ツールを含む従来のシステムは、幾つかの特定の欠陥に悩まされている。例えば、従来のワイヤーループ成形ツールの調整は一般に機械的に行われ、機械的調整間において前記ループ成形ツールを使用して形成されることが可能なワイヤーループは、１つのタイプのみである。これは、特定の用途において（例えば、所与のパッケージに複数の異なるワイヤーループ形状があるような場合）望ましいものではない。このように、ワイヤーループ成形ツールを含む改善されたワイヤーボンディングシステムが提供されることが望ましい。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１）  米国特許第３，２１８，７０２号明細書
（特許文献２）  米国特許第４，５２７，７３０号明細書
（特許文献３）  米国特許第４，９２５，０８５号明細書
（特許文献４）  米国特許第５，０５４，１９４号明細書
（特許文献５）  米国特許第５，２７７，３５５号明細書
（特許文献６）  米国特許第５，３９５，０３８号明細書
（特許文献７）  米国特許第５，４５２，８４１号明細書
（特許文献８）  米国特許第７，４６４，８５４号明細書
（特許文献９）  米国特許第７，７４８，５９９号明細書
（特許文献１０）  米国特許第８，４３４，６６９号明細書
（特許文献１１）  米国特許第７，７４８，５９９号明細書
（特許文献１２）  米国特許第８，４３４，６６９号明細書
（特許文献１３）  米国特許出願公開第２００９／０１２７３１６号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンディングシステムが提示されている。前記システムは、ボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドにより保持されるボンディングツールと、前記ボンディングツールによるボンディング用に供給されたワイヤーと、前記ワイヤーヘッドにより保持されるワイヤー成形ツールとを含む。前記ワイヤー成形ツールは、前記ボンディングヘッドおよび前記ボンディングツールに対して独立して移動自在である。
【０００６】
本発明の別の例示的な実施形態に従ったワイヤーループを形成する方法が提示されている。前記方法は、（１）ボンディングヘッドにより保持されるワイヤーボンディングツールを使用して、供給されたワイヤーの第１の部分を基板の第１のボンディング位置に接合する工程と、（２）前記ワイヤーを前記第１のボンディング位置から当該第１のボンディング位置の上方の上昇位置まで延長する工程と、（３）前記ボンディングヘッドにより保持され且つ前記ボンディングヘッドおよび前記ワイヤーボンディングツールに対して移動自在なワイヤー成形ツールを使用して、前記上昇位置の近接位置で前記ワイヤーの第２の部分を成形して屈曲を形成する工程と、（４）前記ワイヤーを前記基板の第２のボンディング位置まで延長する工程と、（５）前記ワイヤーボンディングツールを使用して、前記ワイヤーの第３の部分を前記第２のボンディング位置に接合する工程と含む。当該者であれば理解するように、前記上昇位置は前記第１のボンディング位置の真上である必要はない。更に、前記工程（３）の形成する工程は前記上昇位置で実行されてもよい。すなわち、前記形成する工程は前記上昇位置の近接位置で実行されることが可能であり、これは前記基板の上の任意の位置に言及していることを意図している。前記工程（３）の形成する工程は、前記ワイヤーに例えば屈曲、ねじれなどを形成する工程を含むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、添付の図面に関連する以下の詳細な説明を読むことにより最も理解される。一般的な方法に従って、前記図面の様々な特徴は正確な縮尺ではないことを強調しておく。それどころか、前記様々な特徴の寸法は、明確さのため恣意的に拡張または縮小されている。前記図面には以下の図が含まれる。
【図１Ａ】図１Ａは、従来のワイヤーループの側面ブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンディングシステムを使用して形成されたワイヤーループの側面ブロック図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンディングシステムを使用して形成された別のワイヤーループの側面ブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａ〜３Ｂは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンディングシステムの動作を図示した側面ブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ａ〜３Ｂは、本発明の例示的な実施形態に従ったワイヤーボンディングシステムの動作を図示した側面ブロック図である。
【図３Ｃ】図３Ｃ〜３Ｄは、図３Ａ〜３Ｂのワイヤーボンディングシステムの特定の要素の図を図示した側面ブロック図である。
【図３Ｄ】図３Ｃ〜３Ｄは、図３Ａ〜３Ｂのワイヤーボンディングシステムの特定の要素の図を図示した側面ブロック図である。
【図４Ａ−４Ｅ】図４Ａ〜４Ｅは、本発明の例示的な実施形態に従った、ワイヤーループを形成する方法を図示する一連のブロック図である。
【図５Ａ−５Ｆ】図５Ａ〜５Ｆは、本発明の別の例示的な実施形態に従った、ワイヤーループを形成する方法を図示する一連のブロック図である。
【図６Ａ−６Ｅ】図６Ａ〜６Ｆは、本発明の更に別の例示的な実施形態に従った、ワイヤーループを形成する方法を図示する一連のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の特定の例示的な実施形態に従った、ワイヤーボンディング機械のボンディングヘッドにより保持され且つ当該ボンディングヘッドに対して独立して移動自在なループ成形機構が提供される。特定の用途において前記ループ成形機構により、前記ワイヤーループの操作によって実質的に最上部が平らなループ（フラットループトップ）の達成が可能になる。この様な操作は、プログラム可能な高さと、プログラム可能な後退距離とを含むソフトウェア機能（例えば、ワイヤーボンディング機械のコンピュータに備わるコンピュータプログラムソフトウェア機能など）を使用して達成することが可能である。更に、ワイヤーループの屈曲位置は、コンピュータプログラム命令を使用して、ワイヤー長と前記ループ成形機構との間の接点になるようにプログラムされることが可能である。前記ループ成形機構のプログラマブル機能を使用することにより、ワイヤーボンディングシステムの使用者がプログラマブル制御のループ形状を有するワイヤーループを作成することが可能となる。従来のワイヤー成形ツール（例えば、ＪＰ５８−１９２６８８に開示されるような）は、機械的調整によって前記ワイヤー成形ツール機構それ自体を制御するため、これらのワイヤー成形ツールは、当該ワイヤー成形ツールを使用してループ高またはループ形状のプログラマブル制御を行うことができない。本明細書に記載のプログラム可能な制御システムを使用することにより、複数のワイヤー形状および／または複数のワイヤーループ形状は単一の処理プログラムによって機械部品を調整する必要がなく、単一の機械で達成することが可能となる。このようにして、より時間効率の良く、費用効率の高いボンディング作業が提供される。
【０００９】
用語「ワイヤー成形ツール」および「成形プローブ」は、本明細書を通して区別しないで使用される。例えば、図３Ａ〜３Ｂは、接触部分３１０ａを有する成形プローブ３１０を含むループ成形機構３０１を図示する。成形プローブ３１０はまた、ワイヤー成形ツール３１０と呼ばれる。当然のことながら、要素３１０の代替構造も本発明の範囲内であると考えられる。成形プローブ３１０（特に、接触部分３１０ａ）の運動はコンピュータプログラムにより制御されることが可能である。この動作のコンピュータプログラム制御は、力制御（例えば、接触部分３１０ａに適用される力）、速度制御（例えば、接触部分３１０ａが移動する速度）、位置制御（例えば、接触部分３１０ａの位置の制御）などを含むことが可能である。
【００１０】
これから図１Ａを参照すると、ワークピース１０２（例えば、基板１０２）の２つの地点の間に電気相互接続を提供する従来のワイヤーループ１００が示されている。より具体的には、第１のボンド１００ａはワークピース１０２の第１のボンド位置に接合され、第２のボンド１００ｂはワークピース１０２の第２のボンド位置に接合され、更にワイヤーループ１００に含まれるワイヤーの連続した広がり（連続スパン）は前記第１のボンド１００ａと前記第２のボンド１００ｂとの間に提供される。本出願において、ワークピース１０２は簡略化した形態で図示されているが、前記ワークピース１０２（および本明細書で図示される他の全てのワークピースもまた基板と呼ばれる）は、ワイヤーループを使用して（例えば、半導体パッケージ、電源モジュール、自動車モジュール、太陽電池相互接続などで）望ましい電気相互接続を可能にする任意のタイプの構造であってもよいことを理解されたい。更に、用語「ワイヤーループ」は、円形断面、矩形断面（例えば、伝導性リボン）などを有するワイヤーを使用して形成されることが可能な構造に言及している。
【００１１】
図１Ａに示す円弧状のワイヤーループ１００と対照的に、図１Ｂに示すワイヤーループ１０４のような実質的に最上部が平らな（フラットトップ）ループ形状を有するワイヤーループの提供が望まれている。より具体的には、図１Ｂに示すように、第１のボンド１０４ａはワークピース１０６の第１のボンド位置に接合され、第２のボンド１０４ｂはワークピース１０６の第２のボンド位置に接合され、更にワイヤーループ１０４に含まれるワイヤーの連続した広がり（連続スパン）は前記第１のボンド１０４ａと前記第２のボンド１０４ｂとの間に提供される。前記第１のボンド１０４ａと前記第２のボンド１０４ｂとの間の前記ワイヤーのスパン（全長）は、本明細書に記載されるシステム、構造、および技術を使用して形成されることが可能な実質的に平らな部分１０４ｃを含む。
【００１２】
図２は、ワークピース２０２に相互接続を形成する別のワイヤーループ２００を図示しており、当該ワイヤーループ２００は第１のボンド２００ａと、第２のボンド２００ｂと、それらの間のワイヤー長とを含む。ワイヤーループ２００の一部には屈曲／ねじれ２００ｃが定義される（このような屈曲／ねじれ２００ｃは本発明に従ったワイヤー成形ツールを使用して形成することが可能である）。図２に図示するワイヤーボンド加工生産物は、予想可能およびプログラム可能なループ高（ＺＬＨ）と、第１のワイヤー長（ｍ１）と、第２の実質的に平らなワイヤー長／範囲（ｍ２）（または部分２００ｄとして表示される）と、第３のワイヤー長（ｍ３）と、ループ角度（φ１およびφ２）と、後退距離（ＹＳＢＤ）（第１のボンド２００ａの中心と第２のボンド２００ｂの中心との間の距離）と、フットレングス（ｆｏｏｔ  ｌｅｎｇｔｈ：ＦＬ）であって、ボンディング位置に接合される前記ワイヤーループの一部であり、この部分の長さは前記ボンドを形成するボンディングツールの長さに関係するものであり、前記フットレングス（ＦＬ）を含む。特定の用途において、実質的に平らな範囲の長さ（ｍ３）を維持し且つ最大ループ角度（φ１およびφ２）を有しながら、ループ高（ＺＬＨ）の変化を達成することが望ましい。そして、これはプログラマブル制御の長さ（ｍ３）および／または屈折２００ｃの位置によって達成することが可能である。
【００１３】
図３Ａは、例示的なワイヤーボンディングシステム３００を図示する。システム３００の要素の多くは簡略化のため取り除かれており、例えばシステム３００のボンディングヘッドは具体的に示されていないが、当該ボンディングヘッドが保持する要素により表されている。システム３００は前記ボンディングヘッドにより保持される多数の要素を含み、当該ボンディングヘッドはボンディングツール３０２（例えば、ウェッジボンディングツール、リボンボンディングツールなど）と、カッター３０４と、ワイヤーガイド３０６と、ワイヤーガイドホルダー３０８とを含む。また図３Ａに示すのは、ループ成形機構３０１（またはループ形成機構として知られている）の例示的な要素であり、これらの要素は前記ボンディングヘッドにより保持される。当業者であれば理解するように、図３Ａに示す実施例において、ボンディングツール３０２、カッター３０４、ワイヤーガイド３０６、およびワイヤーガイドホルダー３０８は、ループ成形機構３０１（図３Ａの前面にある）の図示された要素と比較して背後にあり、ループ形成機構と係合しておらず、むしろ前記ボンディングヘッドにより全て保持される。前記例示的なループ成形機構３０１は、レバーアーム３１２に堅く結合される成形プローブ３１０（またはワイヤー成形ツール３１０または成形プローブ３１０として知られる）を含む。レバーアーム３１２は、回転軸３１２aを介して（プローブドライバー３１４の）直線的に作動されるプッシュロッド３１４ｃに装着される。プッシュロッド３１４ｃは、モーターまたはその他の駆動システム（例えば、リニアモーター）（図示せず）により作動される、前記プローブドライバーの支持ブロック３１４ｂに取り付けられている。支持ブロック３１４ｂは、プローブドライバー３１４の移動台３１４ａに沿って進む。ループ成形機構３０１はまた、（例えば、回転軸を介する）レバーアーム３１２と構造物３２０（構造物３２０は前記ボンディングヘッドに取り付けられているかまたはその一部である）との間に配置されるケーブル３２２を含む。要素３１０、３１２、３１４（要素３１４ａ、３１４ｂ、および３１４ｃを含む）３１６、３１８、３２０、および３２２は、図３Ａ〜３Ｂに図示される例示的なループ成形機構３０１の一部であると考えられる。図３Ａのループ成形機構３０１の配置は「停止」位置であり、成形プローブ３１０は前記ワイヤー（図示せず）と接触していない。図３Ｃは、停止位置の同じ状態の成形プローブ３１０を含む、図３Ａに示す特定の要素の簡素化された図であり、図３Ｄは同じ要素の９０度回転されたものを図示する。別の言い方をすると、図３Ｄには、図３Ｃの要素を当該図３Ｃに示す「３Ｄ」の方向から見た場合に見える図３Ｃが示される。図３Ｄは、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａを図示する。接触部分３１０ａはワイヤーに接触し且つワイヤーの一部を成形するように構成された成形プローブ３１０の一部である。
【００１４】
使用者がワイヤーの一部を形成或いは成形（例えば、屈曲、ねじれなどを形成）しようとする時点で、成形プローブ３１０はプローブドライバー３１４によって駆動される。図３Ｂにおいて、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの運動は、２つの軌道（例えば、軌道Ｔ１および軌道Ｔ２）で示される。具体的には、レバーバネ３１８（ねじりバネ、圧縮バネ、引張バネ、またはその他のもので置き換えることが可能である）は、成形プローブ３１０がプローブドライバー３１４のモーター（例えばリニアモーター、図示せず）の作用によって軌道Ｔ１（例えば、図３Ｂを参照）に沿って作動されるとき、レバーアーム３１２はレバーバネ３１８によって力が加えられてハードストップ３１６によりかかる。直線的なストロークにおけるトランザクションの時点において、ケーブル３２２は張力で引っ張られ、これによりレバーアーム３１２に力が加えられて回転軸３１２ａの周りを旋回し、これにより成形プローブ３１０が軌道Ｔ２をたどるようになる。使用していない時（図３Ａの停止位置を参照）には前記二重の軌道（例えば、軌道Ｔ１に沿った直線運動と、回転軸３１２aの周りを旋回する運動とであって、直線運動と結合されると結果として軌道Ｔ２を通る略直線運動となる）により、成形プローブ３１０がボンディングツール３０２の周囲の隙間空間を最大にする位置に置かれることが可能となり、一方で前記第２の軌道が所望の方法で前記ワイヤーループに影響を与えることを可能にする。
【００１５】
当業者であれば理解するように、前記ループ成形機構３０１は全く例示的なものである。代替の要素および配置も考えられる。前記ループ成形機構３０１の動作は、所与の用途に対する要求により変わることが可能である。図４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｆ、および６Ａ〜６Ｅは、ワイヤーループ作成プロセスにおいてループ成形機構３０１を操作してワイヤーループを形成／成形する例示的な技術を図示する。当然のことながら、これらのプロセスは例示的なものであり、代替手段も考えられる。図４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｆ、および６Ａ〜６Ｅの各々において、図３Ａ〜３Ｂで示される特定の要素は簡素化のため取り除かれている。更に、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの断面図のみが示され、成形プローブ３１０（およびループ成形機構３０１）の残りは、簡素化かのため省略されている。
【００１６】
図４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｆ、および６Ａ〜６Ｅの各々において、前記ワークピース／基板の基準位置（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）はＸＺＲＥＦと表され、（例えば、ＸＺ平面の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥへのボンディングヘッド３５０の移動を図示するために用いられる）ボンディングヘッド３５０の基準位置はＢＨＲＥＦと表される。当然のことながら、これらの基準位置は任意であり、図示する目的のためのみである。
【００１７】
図４Ａ〜４Ｅは、ループ成形機構３０１を動作させる「力制御」モードを図示する（成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの移動を通して図示される）。図４Ａにおいて、第１のボンド３２６ａは、ワイヤー３２６の一部をワークピース３２４のボンディング位置に（例えば、超音波ボンディング、超音波熱圧着(サーモソニック)ボンディングンなどにより）接合することによって形成される。図４Ａの第１のボンド３２６ａを形成している間、ボンディングヘッド３５０は前記位置ＸＺＲＥＦに対する位置Ａに図示され（すなわち、ＢＨＲＥＦが位置Ａに示される）、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは前記ボンディングヘッドの位置ＢＨＲＥＦに対する位置１（例えば、停止位置）に図示される。次に図４Ｂにおいて、（ボンディングツール３０２、カッター３０４、ワイヤーガイド３０６、ワイヤーガイドホルダー３０８、およびループ成形機構３０１を含む、ボンディングヘッドが保持する要素として図示される）ボンディングヘッド３５０は、（例えば、ワイヤークランプが開いた状態で）軌道ＢＨＴ１（すなわち、ボンディングヘッド軌道１）に沿って例えば「ループ最上部」位置まで上昇され、一方でワイヤーガイド３０６を通してワイヤー３２６を繰り出す。このようにして、ＢＨＲＥＦは現在前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｂにある。成形プローブ３１０の接触部分３１０ａはまた、ボンディングヘッド３５０の位置ＢＨＲＥＦに対して位置１（例えば、停止位置）から位置２（例えば、力移行位置）に移動される。例えば図４Ｂに示されるように、成形プローブ３１０は、接触部分３１０ａが位置２でワイヤー３２６に対して一定および／またはプログラム可能な力Ｆ（すなわち、「力制御」モード）により停止するように作動された（このような作動の一例が図３Ａ〜３Ｂに関連して説明されている）。このように、接触部分３１０ａは現在ボンディングヘッド３５０に対して移動した。このボンディングヘッド３５０に対する移動は、図４Ｂに軌道Ｔ１として図示されている。接触部分３１０ａの位置１から位置２への移動は、前記ボンディングヘッド３５０の位置Ａから位置Ｂへの移動と（完全でないとしても）少なくとも部分的に同時に達成されることが望ましく、これによりワイヤーループ作成プロセスのサイクル時間を減らすことができる。ボンディングヘッド３５０の移動が停止され、前記ワイヤークランプ（図示せず、しかしワイヤーガイドホルダー３０８に含まれることが可能）が閉じられて、図４Ｃ〜４Ｅで示す残りの工程においてワイヤーガイド３０６から追加のワイヤーが繰り出されるのが止められる。図４Ｃに示すようにボンディングヘッド３５０は次に、下向き角度の軌道ＢＨＴ２（すなわち、ボンディングヘッド軌道２であり、この実施例ではＸ軸およびＺ軸要素の両方を含む）に沿ってプログラムにより制御される距離を移動し、これによりＢＨＲＥＦは現在ＸＺＲＥＦに対して位置Ｃにある。ボンディングヘッド３５０の軌道ＢＨＴ２に沿って移動している間、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａはワイヤー３２６に沿って軌道Ｔ２を通ってスライドし、ここで、軌道Ｔ２は位置２から位置３に延出する。接触部分３１０ａがワイヤー３２６に沿って軌道Ｔ２に関���してスライドするとき、（例えば、ボンディングヘッド３５０の移動によって生ずる）ワイヤー３２６のたるみが引き締められて、ワイヤー３２６が（例えば、張力により）きつく引っ張られることにより、（望ましくは一定に保つことが可能な）プログラム可能な力Ｆの適用によってワイヤー３２６の屈曲またはねじれを生じさせる、これが第２のボンド角度（φ２）を定義する（例えば、図４Ｅを参照）。
【００１８】
図４Ｄに示すように、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは次に、ボンディングヘッド３５０がその位置を保つ一方、軌道Ｔ２に沿って（例えば、サーボ位置制御を介して）位置２まで後退する、これによりＢＨＲＥＦはＸＺＲＥＦに対して位置Ｃのままである。次に図４Ｅに示すように、ボンディングヘッド３５０はループ軌道ＢＨＴ３（すなわち、ボンディングヘッド軌道３）をたどり（第２のボンド３２６ｂを形成するため）第２のボンド位置に達した、これによりＢＨＲＥＦはＸＺＲＥＦに対して位置Ｄにある。（所望の最終ワイヤーループ形状を提供するのに使用されるアルゴリズムから導かれることが可能な）ＢＨＴ３に使用される特定の幾何学的軌道と、プログラム可能なワイヤー角度θとは、第１のボンド角度φ１の大きさの一因となる。更に、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは、軌道Ｔ１に沿って移動して位置１に戻り、接触部分３１０ａのこのような移動はボンディングヘッド３５０の前記第２のボンド位置への移動と部分的に（または完全に）同時であることが可能である。前記形成されたワイヤーループ３６０aは次に、例えばカッター３０４を使用しておよび／またはボンディングヘッド３５０の上向き運動によりワイヤー３２６を引きちぎって前記供給されたワイヤーから分離される。
【００１９】
前記プログラム可能な力Ｆの大きさは、前記ワイヤーのサイズに応じて（例えば、桁違いに）幅広く変化することが可能である。例示的なワイヤーの直径は５ミリ〜２０ミリの間の範囲である。当業者であれば理解するように、５ミリのワイヤーは、相対的に大きいプログラム可能な力Ｆ（例えば、５Ｎ）を利用することが可能な２０ミリのワイヤーと比較して、相対的に小さいプログラム可能な力Ｆ（例えば、０．０５Ｎ）を利用することが可能である。銅線／銅リボンに関して、２０ミリのワイヤーのより大きいプログラム可能な力Ｆ（例えば、１０〜１５Ｎ）を利用することも可能である。当然のことながら、これらの力レベルは全く例示的なものであり、大幅に変化することが可能なものである。
【００２０】
図５Ａ〜５Ｆは、ループ成形機構３０１を動作する「インパクト制御」モデルを図示する（成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの移動を通して図示される）。図５Ａにおいて、第１のボンド３３６ａはワイヤー３３６の一部をワークピース３３４のボンディング位置に（例えば、超音波ボンディング、超音波熱圧着(サーモソニック)ボンディングンなどで）接合することによって形成される。図５Ａの第１のボンド３３６ａを形成している間、ボンディングヘッド３５０は、前記位置ＸＺＲＥＦに対して位置Ａに図示され（すなわち、ＢＨＲＥＦは位置Ａに示される）、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは前記ボンディングヘッドの位置ＢＨＲＥＦに対する位置１（すなわち、停止位置）に図示される。次に図５Ｂにおいて、（ボンディングツール３０２、カッター３０４、ワイヤーガイド３０６、ワイヤーガイドホルダー３０８、およびループ成形機構３０１を含む、ボンディングヘッドが保持する要素として図示される）ボンディングヘッド３５０は、（例えば、ワイヤークランプが開いた状態で）軌道ＢＨＴ１（すなわち、ボンディングヘッド軌道１）に沿って例えば「ループ最上部」位置まで上昇され、一方でワイヤーガイド３０６を通してワイヤー３３６を繰り出す。このようにして、ＢＨＲＥＦは現在前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｂにある。前記ボンディングヘッドの移動が停止され、前記ワイヤークランプが閉じられて、図５Ｃ〜５Ｆに示す残りの工程においてワイヤーガイド３０６から追加のワイヤーが繰り出されるのを止める。図５Ｃに示すように、ボンディングヘッド３５０は次に、下向き角度の軌道にＢＨＴ２（すなわち、ボンディングヘッド軌道２）沿ってプログラムにより制御された距離を移動し、これによりＢＨＲＥＦは現在前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｃにある。接触部分３１０ａが、ボンディングヘッド３５０のこの下向きに移動している間ワイヤー３３６に接触していないため、ボンディングヘッド３５０の下向き運動によりワイヤー３３６にたるみが生じる。成形プローブ３１０の接触部分３１０ａはまた、ボンディングヘッド３５０の位置ＢＨＲＥＦに対して位置１（例えば、停止位置）から位置２に移動され、これにより位置２を通過する際プログラム可能な速度に達する。このようにして、接触部分３１０ａは現在ボンディングヘッド３５０に対して移動した。このボンディングヘッド３５０に対する移動は、図５Ｃに軌道Ｔ１として図示されている。前記接触部分３１０ａの位置１から位置２への移動は、ボンディングヘッド３５０の位置Ｂから位置Ｃへの移動と（完全でないとしても）少なくとも部分的に同時に達成されることが望ましく、これによりワイヤーループ作成プロセスのサイクル時間を減らすことができる。
【００２１】
図５Ｄに示すように、成形ツール３１０はプログラム可能な速度（例えば、一定速度）で移動し、これにより成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは、ボンディングヘッド３５０がその位置を保持している（ＢＨＲＥＦは位置Ｃである）間、軌道Ｔ２に沿って移動し、軌道Ｔ２は位置２から位置３に延出する。この位置２から位置３への移動は、接触部分３１０ａが位置２（例えば、図５Ｃを参照）を通って移動するのと同じプログラム可能な速度であることが可能である。接触部分３１０ａの位置２から位置３への運動により、接触部分３１０ａが軌道Ｔ２に沿ってワイヤー３３６に接触し、これによりワイヤー３３６のたるみが取られる。ワイヤー３３６の緊張は次に接触部分３１０ａの運動を停止させ、ワイヤー３３６にもたらされる衝撃力は運動中のその他の機構構成要素（例えば、要素３１２、３１４、および３１６）による当該機構構成要素の速度に略比例する。前記衝撃により、ワイヤー３３６に第２のボンド角度（φ２）を定義する屈曲またはねじれを生じさせる（図５Ｆを参照）。作動距離（接触部分３１０ａが軌道Ｔ２を移動する距離）は、所望の最終ループ高さにより決定される下向き軌道ＢＨＴ２に沿ってボンディングヘッド３５０のプログラム制御された下向き運動によりもたらされるワイヤー３３６のたるみの量に比例する。
【００２２】
図５Ｅに示されるように、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは次に、ボンディングヘッド３５０がその位置を維持している間、軌道Ｔ２に沿って位置２に後退し、これによりＢＨＲＥＦは前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｃのままである。次に図５Ｆに示すように、ボンディングヘッド３５０はループ軌道ＢＨＴ３（すなわち、ボンディングヘッド軌道３）をたどり（第２のボンド３３６ｂを形成するために）第２のボンディング位置に達し、これによりＢＨＲＥＦは前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｄにある。ＢＨＴ３で使用される特定の幾何学的軌道およびプログラム可能なワイヤー角度θは、第１のボンド角度φ１の大きさの一因となる。更に、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは、軌道Ｔ１に沿って移動して位置１に戻り、このような接触部分３１０ａの移動はボンディングヘッドが前記第２のボンドに移動するのと少なくとも部分的に（または完全に）同時に行われることが可能である。前記形成されたワイヤーループ３６０ｂは次に、例えばカッター３０４の使用および／またはボンディングヘッド３５０の上向き運動によりワイヤー３３６を引きちぎることにより供給されたワイヤーから分離される。
【００２３】
図５Ａ〜５Ｆにおいて接触部分３１０ａの速度の大きさは、大幅に変化する可能性がある。前記速度の例示的な範囲は２０〜５００ｍｍ／秒と、１００〜２００ｍｍ／秒とを含む。接触部分３１０ａの軌道Ｔ１の間の速度は、軌道Ｔ２の間の速度と同一かまたは異なることが可能である。更に、各軌道Ｔ１、Ｔ２の間の速度は、一定速度かまたは変化する（例えば、漸次的に変化する）ことが可能である。更にまた、接触部分３１０ａの運動は、必要に応じて軌道Ｔ１の開始から軌道Ｔ２の終了まで継続するようにすることも可能である。
【００２４】
図６Ａ〜６Ｅは、ループ成形機構３０１の「位置制御」モードを図示する（成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの移動を通して図示される）。図６Ａにおいて、第１のボンド３４６ａは、（例えば、超音波ボンディング、超音波熱圧着(サーモソニック)ボンディングなどで）ワイヤー３４６の一部をワークピース３４４のボンディング位置に接合するとによって形成される。図６Ａにおいて第１のボンド３４６ａを形成している間、ボンディングヘッド３５０は位置ＸＺＲＥＦ（すなわち、ＢＨＲＥＦは位置Ａで示される）に対して位置Ａに図示されており、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは前記ボンディングヘッドの位置ＢＨＲＥＦに対して位置１（すなわち、停止位置）に図示される。次に図６Ｂにおいて、（ボンディングツール３０２、カッター３０４、ワイヤーガイド３０６、ワイヤーガイドホルダー３０８、およびループ成形機構３０１を含む、ボンディングヘッドが保持する要素として図示される）ボンディングヘッド３５０は、（例えば、ワイヤークランプが開いた状態で）軌道ＢＨＴ１（すなわち、ボンディングヘッド軌道１）に沿って例えば「ループ最上部」位置まで上昇され、一方でワイヤーガイド３０６を通してワイヤー３４６を繰り出す。このように、ＢＨＲＥＦは現在前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｂにある。成形プローブ３１０の接触部分３１０ａはまた、ボンディングヘッド３５０の位置ＢＨＲＥＦに対して位置１（例えば、停止位置）から位置２に移動される。このように図６Ｂに示すように、成形プローブ３１０が作動されて（例えば、このような作動の実施例は図３Ａ〜３Ｂに関連して説明されている）、接触部分３１０ａは現在ボンディングヘッド３５０に対して移動した。このボンディングヘッド３５０に対する移動は、図６Ｂに軌道Ｔ１として図示されている。接触部分３１０ａの位置１から位置２への移動は、ボンディングヘッド３５０の位置Ａから位置Ｂへの移動と（完全でないとしても）少なくとも部分的に同時に達成されることが望ましく、こうして前記ワイヤーループ作成プロセスのサイクル時間を減らすことができる。
【００２５】
図６Ｃに示すように、成形ツール３１０は、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａが軌道Ｔ２に沿って位置２からプログラム可能な位置３に移動するように、移動される。このモードにおいて、成形プローブ３１０の最終位置（例えば、位置３）は最終ワイヤーループ３６０ｃに屈曲／ねじれを形成／成形するように制御され、それは第２のボンド角度（φ２）を定義する（例えば、図６を参照）。図４Ｃおよび５Ｄの成形と異なり、図６Ｃの（ワイヤーガイドホルダー３０８に含まれる）ワイヤークランプは開かれたままに保たれ、ワイヤー３４６と接触部分３１０ａとが接触する間、ワイヤーガイド３０６からより多くのワイヤーを繰り出すことが可能である。また、図６Ｃに示すように、ボンディングヘッド３５０の軌道ＢＨＴ２（すなわち、ボンディングヘッド軌道２）に沿った移動は、接触部分３１０ａの位置２から位置３への移動と（完全でないとしても）少なくとも部分的に同時であることが望ましい。このようにＢＨＲＥＦは現在前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｃにある。
【００２６】
当業者であれば理解するように、接触部分３１０ａの軌道Ｔ２に沿った作動は、ワイヤー３４６を形成／成形するため所望のループ形状（故に「位置制御」）により決定されたプログラム可能な位置（位置３）への制御された作動距離であり、これにより所望の第２のボンド角度が前記ワイヤー範囲距離ｍ３＋ＦＬで形成される（図２を参照）。
【００２７】
ワイヤー３４６での（図６Ｃにおいて接触部分３１０ａの軌道Ｔ２に沿った運動による）前記ねじれ／屈曲の形成の後、前記ワイヤークランプは閉じられ、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは、ボンディングヘッド３５０がその位置を維持している間、図６Ｄの位置２まで後退され、これによりＢＨＲＥＦは前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｃのままである。次に図６Ｅに示されるように、ボンディングヘッド３５０は軌道ＢＨＴ３（すなわち、ボンディングヘッド軌道３）をたどって（第２のボンド３４６ｂを形成するため）第２のボンド位置に達し、これによりＢＨＲＥＦは前記ＸＺＲＥＦに対して位置Ｄにある。ＢＨＴ３に使用される（所望の最終ワイヤーループ形状を提供するために使用されるアルゴリズムから導かれることが可能な）特定の幾何学的軌道およびプログラム可能なワイヤー角度θは、第１のボンド角度φ１の大きさの一因である。更に、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａは、軌道Ｔ１に沿って移動して位置１に戻り、このような接触部分３１０ａの移動はボンディングヘッド３５０の前記第２のボンド位置への移動と少なくとも部分的に（または完全に）同時であることが可能である。前記形成されたワイヤーループ３６０ｃは次に、例えばカッター３４０の使用および／またはボンディングヘッド３５０の上向き運動によるワイヤー３２６の引きちぎりにより前記供給されたワイヤーから分離される。
【００２８】
本発明の特定の例示的な実施形態において、所与のパラメータのフィードバックが、前記ループ形状のプログラム可能な操作に使用されることが可能である。例えば位置制御モードにおいて（図６Ａ〜６Ｅを参照）、成形プローブ３１０の接触部分３１０ａの実際の位置は、適切なワイヤーループ形成／成形を確実にするためのフィードバックとして提供されることが可能である。このようなフィードバックは前記位置制御モードにおいて特に有効であるかもしれないが、力制御モードおよび衝撃制御モードなどの他のモードにおいてもフィードバックの提供が可能であり、例えば速度、加速度、ジャーク（急にぐいと引くこと）、および力などのパラメータに関するフィードバックが提供される。
【００２９】
このように本発明に従って、様々なパラメータが前記所望のワイヤー形成／成形を提供するように制御されることが可能である（例えば多くある中で、軌道Ｔ２の端部で前記成形プローブに適用される力、軌道Ｔ２の端部での前記成形プローブとワイヤーとの間の衝撃／速度、および軌道Ｔ２の端部での前記成形プローブの位置）。異なるパラメータはボンディングプログラムにおいて異なるワイヤーループに使用されることが可能であことを理解されたい。
【００３０】
図４Ａ〜４Ｅ、５Ａ〜５Ｆ、および６Ａ〜６Ｅを通して、プログラム可能なワイヤー角度θが図示されている。このプログラム可能なワイヤー角度θは前記第１のボンド位置の上方の前記ワイヤーと前記ワークピースの水平軸との間の角度である。これらの図面の各々において、プログラム可能なワイヤー角度θは約９０°（θが９０°のとき、前進角度は０°である）として示されている。当業者に知られているように、前進角度は前記ワイヤーと垂直な縦軸との間の角度差である。しかしながら、プログラム可能なワイヤー角度θは要求により変化し、非ゼロの前進角度を提供することが可能である。プログラム可能なワイヤー角度θの例示的な範囲は、４０°〜１３５°と、７５°〜９０°とを含む。７５°のプログラム可能なワイヤー角度θは、１５°の前進角度を生ずる。
【００３１】
本明細書に記載の例示的な実施形態の各々における軌道Ｔ２の長さはまた、作動距離（ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ｄｉｓｔａｎｃｅ:ＡＤ）として言及される。この長さは大幅に異なることが可能であるが、例示的な範囲は（ａ）３００ミクロン〜（ｂ）１２ｍｍの間である。
【００３２】
特定の限定されない実施例に関して上記で明確にしてきたが、本明細書に記載の方法の様々な工程は、やがて互いに完全に分離するのとは対照的に、互いに（完全でないとしても）少なくとも部分的に同時に実行されることが可能である。他の実施例も本発明の範囲内において考えられる。
【００３３】
本発明は主に２つの軌道（すなわち、軌道Ｔ１およびＴ２）に沿って移動する接触部分３１０ａに関連して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実際的であれば（例えば、ボンドヘッド要素との衝突が避けられる場合）、１つの単一軌道の使用も可能である。逆に、３若しくはそれ以上の軌道を使用することも可能である。１つの特定の実施例において、３つの軌道システムの使用が可能であり、第３の完全に垂直な軌道（または、実質的に垂直な軌道）が（軌道Ｔ１およびＴ２に加えて）さらに追加されて、システム要素（例えば、ボンドヘッド要素）により余分の上方空間（バッファクリアランス）が提供される。
【００３４】
本発明について本明細書で特定の実施形態を参照しながら解説および説明されているが、本発明は示される詳細に限定することを目的としているものではない。むしろ、様々な修正が、特許請求の範囲の均等物の範囲及び領域内でおよび本発明から逸脱しないで細部にわたって為されるものである。
【図１Ａ】
0006289808.tif 000002
【図１Ｂ】
0006289808.tif 000003
【図２】
0006289808.tif 000004
【図３Ａ】
0006289808.tif 000005
【図３Ｂ】
0006289808.tif 000006
【図３Ｃ】
0006289808.tif 000007
【図３Ｄ】
0006289808.tif 000008
【図４Ａ−４Ｅ】
0006289808.tif 000009
【図５Ａ−５Ｆ】
0006289808.tif 000010
【図６Ａ−６Ｅ】
0006289808.tif 000011