(57)【要約】【課題】  ボンディングワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、ボンディングワイヤの先端を溶融させて、そこにボールを形成する放電手段を備え、該放電手段により形成したボールをボンディング対象物のパッドに結合するボンディング装置に関し、ボンディングワイヤとトーチ電極との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物内の薄膜が破壊されることがないボンディング装置を実現する。【解決手段】  ボール形成時のアーク放電に際して発生する電磁波からボンディング対象物１２を遮蔽するためのシールド部材を設ける。シールド部材は、例えば、ボンディングワイヤ（金線３）及びトーチ電極６とボンディング対象物１２との間を仕切る導電性板材１０で成り、金ボール３ａがボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する際には、その通行を阻害しないように構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、前記ボンディングワイヤの先端を溶融させて、そこにボールを形成する放電手段を備え、該放電手段により形成したボールをボンディング対象物のパッドに結合するボンディング装置であって、
前記ボール形成時のアーク放電に際して発生する電磁波から前記ボンディング対象物を遮蔽するためのシールド部材を有したボンディング装置。
【請求項２】
前記シールド部材は、前記ボンディングワイヤ及びトーチ電極と前記ボンディング対象物との間を仕切る導電性板材で成り、前記ボールが前記ボンディング対象物のパッドに向けて移動する際には、その通行を阻害しないように退避可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【請求項３】
前記シールド部材は、前記ボンディングワイヤ及びトーチ電極と前記ボンディング対象物との間を仕切る導電性板材で成り、前記ボールが前記ボンディング対象物のパッドに向けて移動する経路上には、前記ボールの通行を阻害しないように貫通穴が穿設されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記シールド部材は、前記ボンディングワイヤ及びトーチ電極と前記ボンディング対象物との間を仕切る導電性メッシュ材で成り、前記ボールが前記ボンディング対象物のパッドに向けて移動する経路上には、メッシュ穴が位置し、前記ボールの通行を阻害しないように構成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記シールド部材は、始端と終端が短絡された１ターン以上のコイルで成り、前記ボールは、該コイル内を通って、前記ボンディング対象物のパッドに向けて移動するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、ボンディングワイヤの先端を溶融させて、そこにボールを形成する放電手段を備え、該放電手段により形成したボールをボンディング対象物のパッドに結合するボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のボンディング装置、例えば、ボンディング対象物であるベアチップのパッド上にバンプを形成する際に用いられるボンディング装置においては、ボンディングワイヤである金ワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、金ワイヤの先端を溶融させて、金ボールを形成している。そして、金ボールをベアチップのパッドに押し付け、超音波振動を与えてパッドに熱圧着し、この金ボールでバンプを形成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又、他のボンディング装置としては、（ａ）ベアチップのパッド上にリードワイヤの先端を配置し、リードワイヤとは別の金線の先端にアーク放電により形成した金ボールで、リードワイヤの先端を覆うことで、パッド上にリードワイヤを結合するボンディング装置や、（ｂ）チップのパッド上にリードワイヤの先端を配置し、このリードワイヤの先端をアーク放電によりボール状に溶融させて、得られた金ボールを直接パッドに溶着するボンディング装置も存在する（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−６７７７５号公報（図７）
【特許文献２】特開２００１−１１６７１３公報（図４，図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や特許文献２に記載されているように、従来のボンディング装置は、ボンディングワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、ボンディングワイヤの先端を溶融させて、そこにボールを形成する放電手段を備えている。
【０００５】
このため、ボール形成時における、ボンディングワイヤとトーチ電極との間のアーク放電により、電磁波が発生する。この電磁波がボンディング対象物であるベアチップ等を通過しようとすると、ボンディング対象物内に誘導電圧が生じる。
【０００６】
近年、ＬＳＩ，ＭＲヘッド（磁気抵抗効果型磁気ヘッド）等のボンディング対象物では、その高性能化に伴い、ボンディング対象物内の薄膜の厚みが微小になり、薄膜の耐電圧も低下している。そこで、ボンディングワイヤとトーチ電極との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物内の誘導電圧が、薄膜の耐電圧よりも高くなり、薄膜が破壊されてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ボンディングワイヤとトーチ電極との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物内の薄膜が破壊されることがないボンディング装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する請求項１に係る発明は、ボンディングワイヤとトーチ電極との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせることにより、前記ボンディングワイヤの先端を溶融させて、そこにボールを形成する放電手段を備え、該放電手段により形成したボールをボンディング対象物のパッドに結合するボンディング装置であって、前記ボール形成時のアーク放電に際して発生する電磁波から前記ボンディング対象物を遮蔽するためのシールド部材を有したボンディング装置である。
【０００９】
この発明では、ボール形成時のアーク放電に際して発生する電磁波が、シールド部材により遮蔽される。
シールド部材としては、ボンディングワイヤ及びトーチ電極とボンディング対象物との間を仕切る導電性板材で成り、ボールがボンディング対象物のパッドに向けて移動する際には、その通行を阻害しないように退避可能に構成されたものを用いることができる。
【００１０】
他のシールド部材としては、ボンディングワイヤ及びトーチ電極とボンディング対象物との間を仕切る導電性板材で成り、ボールがボンディング対象物のパッドに向けて移動する経路上には、ボールの通行を阻害しないように貫通穴が穿設されているものを用いることができる。
【００１１】
更に他のシールド部材としては、ボンディングワイヤ及びトーチ電極とボンディング対象物との間を仕切る導電性メッシュ材で成り、ボールがボンディング対象物のパッドに向けて移動する経路上には、メッシュ穴が位置し、ボールの通行を阻害しないように構成されているものを用いることができる。
【００１２】
更に他のシールド部材としては、始端と終端が短絡された１ターン以上のコイルで成り、ボールは、該コイル内を通って、ボンディング対象物のパッドに向けて移動するように構成されているものを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜５に係る発明によれば、ボール形成時のアーク放電に際して発生する電磁波は、シールド部材により遮蔽されるため、ボンディング対象物に到達する電磁波を低減できる。このため、ボンディングワイヤとトーチ電極との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物内の誘導電圧も低くなり、この誘導電圧が薄膜の耐電圧よりも高くなることはない。よって、ボンディングワイヤとトーチ電極との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物内の薄膜が破壊されることはない。
【００１４】
更に、請求項２に係る発明によれば、シールド部材が退避可能であるため、ボールがボンディング対象物のパッドに向けて移動する際に、通行を阻害されない。又、請求項３に係る発明によれば、シールド部材として貫通穴付き導電性板材を用いたので、導電性板材を退避させなくても、ボールはボンディング対象物のパッドに向けて移動できる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、シールド部材として導電性メッシュ材を用いたので、導電性板材を退避させなくても、ボールはボンディング対象物のパッドに向けて移動できる。請求項５に係る発明によれば、シールド部材として、始端と終端が短絡された１ターン以上のコイルを用いたので、導電性板材を退避させなくても、ボールはボンディング対象物のパッドに向けて移動できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
（第１の実施の形態例）
図１を用いて本発明の第１の実施の形態例を説明する。図１において、キャピラリ１は、絶縁物を筒状に形成したもので成り、キャピラリ駆動部２によって、図１の上下方向に駆動される。ボンディングワイヤとしての金線３は、金線駆動部４からキャピラリ１に繰り出され、その先端は、キャピラリ１内を通過し、キャピラリ１の下方に突出している。本形態例において、金線３はアースされている。金線駆動部４は、例えば、金線３が巻かれたドラムをモータで回転駆動し、金線３をキャピラリ１に送り出したり引き戻したりできるように構成されている。
【００１７】
トーチ電極６は、トーチ電極駆動部７により図１の左右方向に駆動されるものである。放電手段９は、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせるものである。このアーク放電は、金線３の先端とトーチ電極６の先端との間でなされ、これにより、金線３の先端が溶融され、そこに金ボール３ａが形成される。尚、トーチ電極６は、この放電時には図１に示す位置（左方向に前進した位置）にある。
【００１８】
シールド部材としての導電性板材１０は、金線３及びトーチ電極６とボンディング対象物１２との間を仕切るように配置され、金ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波から、ボンディング対象物１２を遮蔽するものである。開閉駆動部１３は、矩形状の導電性板材１０を図１の左右方向に駆動するものである。
【００１９】
導電性板材１０は、アーク放電時には図１に示す位置（左方向に前進した実線位置）にある。尚、導電性板材１０が図１の右方向に後退した退避位置（二点鎖線位置）では、金ボール３ａやキャピラリ１は、その通行を導電性板材１０に阻害されることはなく、ボンディング対象物１２のパッドに向けて移動できる。
【００２０】
制御部１４は、キャピラリ駆動部２，金線駆動部４，トーチ電極駆動部７，放電手段９及び開閉駆動部１３を一定のシーケンスでもって制御し、放電手段９により形成した金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに結合するするものである。
【００２１】
以下、図２を用いて、本形態例でのボンディングの工程を説明する。
先ず、制御部１４は、キャピラリ駆動部２を制御し、キャピラリ１を所定の位置に停止させ、金線駆動部４を制御して、キャピラリ１の下端から金線３を突出させる（図２（ａ）参照）。
【００２２】
次に、トーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図１に示す位置（左方向に前進した位置）まで移動させる。導電性板材１０についても、開閉駆動部１３により、図１に示す遮蔽位置（左方向に前進した実線位置）まで移動させる。
【００２３】
この状態で、放電手段９を駆動し、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせる（図２（ｂ）参照）。このアーク放電は、金線３の先端とトーチ電極６の先端との間でなされるため、金線３の先端が溶融する。このアーク放電終了後は、トーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図１における右方向に後退させると共に、開閉駆動部１３により、導電性板材１０を図１における右方向に退避した二点鎖線で示す退避位置まで後退させる。
【００２４】
上記工程により、金線３の先端には、表面張力により、金ボール３ａが形成された状態になる（図２（ｃ）参照）。又、金ボール３ａやキャピラリ１がボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する際に、その通行を阻害するものが存在しない状態が確保される。
【００２５】
金ボール３ａ形成後、金線駆動部４による金線３の拘束を解き、キャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降させ、金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに押し付け、超音波振動を与えて金ボール３ａをパッドに熱圧着する（図２（ｄ）参照）。
【００２６】
その後、キャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降前の位置まで戻し（図２（ｅ）参照）、更に、金線駆動部４により、金線３を引き上げ、金ボール３ａの上部で金線３を切断する（図２（ｆ）参照）。このようにしてボンディング対象物１２上に残された金ボール３ａは、バンプを構成する。
【００２７】
本形態例では、金ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波が、シールド部材である導電性板材１０により遮蔽される。このため、ボンディング対象物１２に到達する電磁波を低減できる。その結果、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物１２内の誘導電圧も低くなり、この誘導電圧がボンディング対象物１２内の薄膜の耐電圧よりも高くなることはない。よって、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物１２内の薄膜が破壊されることはない。更に、導電性板材１０が退避可能であるため、金ボール３ａやキャピラリ１がボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する際に、その通行を阻害されない。
（第２の実施の形態例）
図３を用いて本発明の第２の実施の形態例を説明する。図３において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例と第１の実施の形態例との相異点は、導電性板材１０及びその退避構造である。本形態例では、導電性板材１０として、直線スライドするものではなく、回転するものを用いている。
【００２８】
即ち、図３（Ａ）に示すように、一部が扇状に切り欠かれた円板でなる導電性板材１０を回転中心軸２０を中心に回転可能に支持している。そして、アーク放電に際しては、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図３（Ａ）に示す位置まで移動させる。一方、導電性板材１０については、図示しない開閉駆動部１３により、図３（Ａ）に示すように、中実部１０ｃが金線３やキャピラリ１に対向する遮蔽位置まで回転させる。
【００２９】
この状態で、図示しない放電手段９を駆動し、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせる。このアーク放電は、金線３の先端とトーチ電極６の先端との間でなされるため、金線３の先端が溶融し、先端に金ボール３ａが形成される。
【００３０】
このアーク放電後は、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を右方向に後退させ、図示しない開閉駆動部１３により、導電性板材１０を１８０°回転させる。これにより、金ボール３ａやキャピラリ１は、導電性板材１０の切り欠き部１０ａに対向することになり、ボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する際に、その通行を阻害されなくなる。
【００３１】
その後は、図３（Ｂ）に示すように、第１の形態例の場合と同様に、図示しないキャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降させ、金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに押し付け、超音波振動を与えて金ボール３ａをパッドに熱圧着する。本形態例でも、第１の実施の形態例と同様な作用効果が得られる。
（第３の実施の形態例）
図４を用いて本発明の第３の実施の形態例を説明する。図４において、図１〜図３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例における第１及び第２の実施の形態例との相異点は、導電性板材１０が常に静止しており、その退避構造（開閉駆動部１３）を有しない点である。
【００３２】
即ち、図４（Ａ）に示すように、本形態例における矩形状の導電性板材１０の中央には、矩形の貫通穴１０ｂが穿設されている。この貫通穴１０ｂは、金ボール３ａやキャピラリ１に対向する位置に設けられている。言い換えれば、金ボール３ａがボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する経路上に、金ボール３ａやキャピラリ１の通行を阻害しないように貫通穴１０ｂが穿設されている。
【００３３】
本形態例では、アーク放電に際しては、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図４（Ａ）に示す位置まで移動させる。この状態で、図示しない放電手段９を駆動し、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせ、金線３の先端に金ボール３ａを形成させる。
【００３４】
このアーク放電後は、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を右方向に後退させ、図４（Ｂ）に示すように、図示しないキャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降させ、金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに押し付け、超音波振動を与えて金ボール３ａをパッドに熱圧着する。
【００３５】
本形態例では、金ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波の内、導電性板材１０の中実部１０ｆに到達したものは、そこで遮蔽される。一方、貫通穴１０ｂの存在により、導電性板材１０は１ターンのリング（短絡コイル）を構成していることになるので、貫通穴１０ｂに到達し通過しようとした電磁波も、貫通穴１０ｂの通過を阻まれる。
【００３６】
このため、ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波は、導電性板材１０により遮蔽され、ボンディング対象物１２に到達する電磁波は大幅に低減される。その結果、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物１２内の誘導電圧も低くなり、この誘導電圧がボンディング対象物１２内の薄膜の耐電圧よりも高くなることはない。よって、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物１２内の薄膜が破壊されることがない。更に、本形態例では、導電性板材１０を退避させる機構（開閉駆動部１３）が不要であり、構成を簡単にできる。
（第４の実施の形態例）
図５を用いて本発明の第４の実施の形態例を説明する。図５において、図１〜図４と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例では、図５（Ａ）に示すように、導電性の金属材料で成る矩形状のメッシュ部材２５をシールド部材として用いている。メッシュ部材２５の中央のメッシュ穴２５ａは、金ボール３ａやキャピラリ１の通行を阻害しないように、金ボール３ａがボンディング対象物１２のパッドに向けて移動する経路上に位置している。
【００３７】
本形態例でも、第３の形態例と同様に、アーク放電に際しては、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図５（Ａ）に示す位置まで移動させる。この状態で、図示しない放電手段９を駆動し、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせ、金線３の先端に金ボール３ａを形成させる。
【００３８】
このアーク放電後は、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を右方向に後退させ、図５（Ｂ）に示すように、図示しないキャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降させ、金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに押し付け、超音波振動を与えて金ボール３ａをパッドに熱圧着する。
【００３９】
本形態例では、各メッシュ穴２５ａの周囲に、１ターンのリング（短絡コイル）が構成されているため、その各メッシュ穴２５ａに到達し通過しようとした電磁波は、その通過を阻まれる。このため、ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波は、メッシュ部材２５により遮蔽され、ボンディング対象物１２に到達する電磁波を低減できる。
【００４０】
その結果、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物１２内の誘導電圧も低くなり、この誘導電圧がボンディング対象物１２内の薄膜の耐電圧よりも高くなることはない。よって、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物１２内の薄膜が破壊されることがない。更に、本形態例でも、第３の形態例の場合と同様、メッシュ部材２５を退避させる機構（開閉駆動部１３）が不要であり、構成を簡単にできる。尚、メッシュ形状は図５に示した矩形に限るものではない。
（第５の実施の形態例）
図６を用いて本発明の第５の実施の形態例を説明する。図６において、図１〜図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。本形態例では、図６（Ａ）に示すように、始端と終端が短絡された１ターン以上のコイル２７をシールド部材として用いている。そして、金ボール３ａ及びキャピラリ１は、該コイル２７内を通って、ボンディング対象物１２のパッドに向けて移動するように構成されている。
【００４１】
本形態例でも、第３及び第４の形態例と同様に、アーク放電に際しては、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を図６（Ａ）に示す位置まで移動させる。この状態で、図示しない放電手段９を駆動し、金線３とトーチ電極６との間に高電圧を印加し、両者間でアーク放電を行わせ、金線３の先端に金ボール３ａを形成させる。
【００４２】
このアーク放電後は、図示しないトーチ電極駆動部７により、トーチ電極６を右方向に後退させ、図６（Ｂ）に示すように、図示しないキャピラリ駆動部２によりキャピラリ１を下降させ、金ボール３ａをボンディング対象物１２のパッドに押し付け、超音波振動を与えて金ボール３ａをパッドに熱圧着する。
【００４３】
本形態例では、ボンディング対象物１２の上側に、始端と終端が短絡されたコイル２７が配置されているため、コイル２７内を通過しボンディング対象物１２に向かおうとする電磁波は、このコイル２７によりコイル２７内の通過を阻まれる。このため、ボール３ａ形成時のアーク放電に際して発生する電磁波は、コイル２７により遮蔽され、ボンディング対象物１２に到達する電磁波は低減される。
【００４４】
その結果、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時のボンディング対象物１２内の誘導電圧も低くなり、この誘導電圧がボンディング対象物１２内の薄膜の耐電圧よりも高くなることはない。よって、金線３とトーチ電極６との間でアーク放電を行った時でも、ボンディング対象物１２内の薄膜が破壊されることがない。更に、本形態例でも、第３及び第４の形態例の場合と同様、コイル２７を退避させる機構（開閉駆動部１３）が不要であり、構成を簡単にできる。
（その他の形態例）
本発明は上記形態例に限られるものではない。例えば、上記形態例のボンディング装置は、ボンディング対象物のパッド上にバンプを形成する際に用いられるボンディング装置であるが、これ以外のボンディング装置、例えば、ボンディング対象物のパッド上にリードワイヤの先端を配置し、リードワイヤとは別の金線の先端にアーク放電により形成した金ボールで、リードワイヤの先端を覆うことで、パッド上にリードワイヤを結合するボンディング装置や、ボンディング対象物のパッド上にリードワイヤの先端を配置し、このリードワイヤの先端をアーク放電によりボール状に溶融させて、パッドに溶着するボンディング装置にも本発明を適用できる。
【００４５】
又、上記形態例のボンディング装置では、ボンディングワイヤとして金線を用いて金ボールを形成し、ボンディングを行ったが、金以外の金属（例えば、Ａｕ−ＰｄやＡｕ−Ｃｕ等）でなるボンディングワイヤを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す形態例でのボンディング工程を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態例の主要部を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態例の主要部を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態例の主要部を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態例の主要部を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ ： キャピラリ
２ ： キャピラリ駆動部
３ ： 金線
３ａ ： 金ボール
４ ： 金線駆動部
６ ： トーチ電極
７ ： トーチ電極駆動部
９ ： 放電手段
１０ ： 導電性板材
１０ａ ： 切り欠き部部
１０ｂ ： 貫通穴
１２ ： ボンディング対象物
１３ ： 開閉駆動部
１４ ： 制御部
２０ ： 回転中心軸
２５ ： メッシュ部材
２５ａ ： メッシュ穴
２７ ： コイル
【図１】
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【図２】
2005277142.tif 000004
【図３】
2005277142.tif 000005
【図４】
2005277142.tif 000006
【図５】
2005277142.tif 000007
【図６】
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