(57)【要約】【課題】  ワイヤに超音波振動による共振の影響を抑制できるワイヤボンディング方法を提供する。【解決手段】  ツール５を超音波振動させてワイヤ９を第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に接合するワイヤボンディング方法であって、ツール５を超音波振動させてワイヤ９を第１ボンド点８ａに接合する工程と、第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に接合されるワイヤ９の長さを決定する工程と、ツール５を移動させて第２ボンド点８ｂにワイヤ９を接合する工程とを有し、ワイヤ９の長さを決定する工程では、任意の周波数の時にワイヤ９が共振する長さを共振点とすると、ワイヤ９の長さが、ｎ次共振点に相当するワイヤ９の長さよりも大きく、かつ、ｎ＋１次共振点に相当するワイヤ９の長さよりも小さくなるようにワイヤ９を引き出すことを特徴とする。【選択図】        図５
2005209680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツール（５、１３、１６）を超音波振動させてワイヤ（９）を第１ボンド点（８ａ）と第２ボンド点（８ｂ）との間に接合するワイヤボンディング方法であって、
前記ボンディングツールを超音波振動させて前記ワイヤを前記第１ボンド点に接合する工程と、
前記第１ボンド点と前記第２ボンド点との間に接合される前記ワイヤの長さを決定する工程と、
前記ボンディングツールを移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合する工程とを有し、
前記ワイヤの長さを決定する工程では、前記超音波振動が任意の周波数のときに前記ワイヤが共振する長さを共振点とすると、前記ワイヤの長さが、ｎ次共振点に相当するワイヤの長さよりも大きく、かつ、ｎ＋１次共振点に相当するワイヤの長さよりも小さくなるように前記ワイヤを引き出すことを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
前記ボンディングツールを移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合する工程では、
前記ボンディングツール（５）に、前記ワイヤを供給するためのワイヤ供給口を前記ボンディングツールの側面に備え、そのワイヤ供給口から前記ボンディングツールの先端部に伸びる細穴（５ａ）に前記ワイヤを通すと共に、前記ボンディングツールの長手方向の中心軸に対して前記ワイヤ供給口の反対側の側面に前記ボンディングツールの前記先端部から前記ボンディングツールの長手方向に伸びるガイド（５ｂ）を設け、
前記ワイヤ供給口を、ボンディング時における前記ボンディングツールの移動方向に向け、
前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを繋ぐ直線に対して、前記第１ボンド点から前記ボンディングツールを所定角度で移動させた後、前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項３】
前記ボンディングツールを移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合する工程では、
前記ボンディングツール（１３）に、前記ワイヤを供給するためのワイヤ供給口を前記ボンディングツールの側面に備えると共に、前記ワイヤ供給口を長円形とし、その長円形の長軸を前記ツールの長手方向に一致させ、その長円形の前記ワイヤ供給口から前記ボンディングツールの先端部に伸びる細穴（１３ａ）に前記ワイヤを通し、
前記ボンディングツールが前記第１ボンド点と前記第２ボンド点との間に位置するように、前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを繋ぐ直線に対して、前記第１ボンド点から前記ボンディングツールを所望の角度で移動させた後、前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項４】
前記ボンディングツールを移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合する工程では、
前記ボンディングツール（１６）に、前記ワイヤを供給するためのワイヤ供給口を前記ボンディングツールの側面に備えると共に、前記ワイヤ供給口を長円形とし、その長円形の長軸を前記ツールの長手方向に一致させ、その長円形の前記ワイヤ供給口から前記ボンディングツールの先端部に伸びる細穴（１６ａ）に前記ワイヤを通し、前記ボンディングツールの前記長手方向の中心軸に対して前記ワイヤ供給口の反対側の側面に前記ボンディングツールの前記先端部から前記ボンディングツールの前記長手方向に伸びるガイド（１６ｂ）を設け、
前記ボンディングツールが前記第２ボンド点の真上または前記第１ボンド点を基準として前記第２ボンド点よりも遠い位置に、前記第１ボンド点から前記ボンディングツールを所望の角度で移動させた後、前記ボンディングツールを前記第２ボンド点に移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合することを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング方法。
【請求項５】
前記第１ボンド点と前記第２ボンド点との間に接合される前記ワイヤの長さを決定する工程は、
前記第１ボンド点と前記第２ボンド点とを直線で結ぶ長さであるスパン長と、前記第１ボンド点と前記第２ボンド点との間に接合される前記ワイヤのループ高さとの関係に対する前記ワイヤの共振の範囲を示した共振マップのデータを取得する工程と、
電子部品（８）の所定位置を基準とした座標を取得する工程と、
前記共振マップと前記電子部品の座標とに基づき、前記ワイヤが共振しない長さのワイヤ長を決定する工程と、
前記ボンディングツールを前記第１ボンド点から前記ワイヤ長の長さ分伸ばしたときの前記ボンディングツールの位置を取得する工程とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のワイヤボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動によってワイヤを接合するワイヤボンディング方法であって、特に、ツールの超音波振動にワイヤを共振させずにワイヤボンディングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品の実装において、電子部品（例えばリードフレーム上のＩＣチップ）と電子部品（例えばリードフレームのリード）とをボンディングワイヤ（以下、ワイヤと記す）で電気的に接続するワイヤボンディング工程が実施されている。
【０００３】
上記のワイヤボンディング工程は、以下のようになされる。まず、くさび形の先端形状を有するウェッジツールタイプのツールでワイヤを掴み、ツールを第１ボンド点に押しつける。そして、第１ボンド点にツールでワイヤを押しつけたまま、ツールを超音波振動させて、ツールの荷重によってワイヤを押しつけて第１ボンド点に接合する。この後、ワイヤを延ばしながらツールを第２ボンド点まで移動させて上記と同様の方法により第２ボンド点にワイヤを接合させる。このようにして、ワイヤボンディング工程がなされ、ワイヤによって電子部品と電子部品とが電気的に接続される。
【０００４】
しかしながら、上記の方法では、ツールを超音波振動によって振動させている。このため、第２ボンド点でツールを超音波振動させると、ワイヤの材質や長さによって、ワイヤが超音波振動に共振するという現象が生じる。その共振振動が第２ボンド点からワイヤを介して第１ボンド点に伝わると、第１ボンド点の接合部分がダメージを受けることとなる。そこで、このような共振現象によって電子部品が破壊されることを自動的に回避する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
具体的には、ワイヤボンディングを行う前に、あらかじめワイヤが共振する共振範囲（例えばワイヤ長）を求め、ワイヤボンディング装置に入力しておく。また、電子部品の第１ボンド点と第２ボンド点との座標も装置に入力しておく。そして、ワイヤボンディングが開始され第１ボンド点にワイヤが接合されると、ワイヤボンディングがなされた第１ボンド点と次にワイヤが接合される第２ボンド点との座標からボンディング距離が求められ、このボンディング距離と共振範囲とが比較される。この比較により、両者が一致する場合には、自動ボンディングを停止するようにして、ワイヤを共振させないようにしている。
【０００６】
そして、自動ボンディングが停止された場合には、手動によって、第２ボンド点の位置を変更するか、または、ワイヤが共振しない長さとなるようにワイヤ長を変更した後、第２ボンド点にワイヤを接合させる。この後、自動によるボンディングに戻るようにしている。
【特許文献１】特開平６−６１３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のようなワイヤの共振を回避する方法では、ワイヤがツールの超音波振動と共振する長さになると、手動でワイヤボンディングを行うこととなり、第２ボンド点の位置が、設計による位置から移動してしまう。したがって、上記のようなワイヤの共振を回避する方法では、ワイヤの共振を回避することはできるが、設計通りに第２ボンド点にワイヤを接合することができず、製品の歩留まりやワイヤボンディング時間を要することになり、余分なエネルギーが必要となる。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、電子部品にワイヤを接合する場合において、ワイヤに超音波振動による共振の影響を抑制できるワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ボンディングツール（５、１３、１６）を超音波振動させてワイヤ（９）を第１ボンド点（８ａ）と第２ボンド点（８ｂ）との間に接合するワイヤボンディング方法であって、ボンディングツールを超音波振動させてワイヤを第１ボンド点に接合する工程と、第１ボンド点と第２ボンド点との間に接合されるワイヤの長さを決定する工程と、ボンディングツールを移動させて第２ボンド点にワイヤを接合する工程とを有し、ワイヤの長さを決定する工程では、超音波振動の任意の周波数の時にワイヤが共振する長さを共振点とすると、ワイヤの長さが、ｎ次共振点に相当するワイヤの長さよりも大きく、かつ、ｎ＋１次共振点に相当するワイヤの長さよりも小さくなるようにワイヤを引き出すことを特徴としている。
【００１０】
このようなワイヤの長さとすることで、第２ボンド点にワイヤを接合する際に、ワイヤを超音波振動に共振させないようにすることができる。また、ワイヤの共振に関係なくワイヤボンディングを行うことができるので、第１ボンド点から一旦ワイヤを引き伸ばしたあとに、再度ワイヤを引き伸ばす必要はなく、ボンディング時にワイヤの長さを変更させることなく設計通りにワイヤボンディングを行うことができる。      
【００１１】
したがって、ワイヤボンディングされたものの歩留まりを低下させないようにすることができる。さらに、ツールの超音波振動にワイヤが共振しないため、ワイヤボンディングを途中で停止させることもなく、ワイヤボンディングに要する時間を増加させないようにすることができ、省エネルギーにもなる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、ボンディングツールを移動させて第２ボンド点にワイヤを接合する工程では、ボンディングツール（５）に、ワイヤを供給するためのワイヤ供給口をボンディングツールの側面に備え、そのワイヤ供給口からボンディングツールの先端部に伸びる細穴（５ａ）にワイヤを通すと共に、ボンディングツールの長手方向の中心軸に対してワイヤ供給口の反対側の側面にボンディングツールの先端部からボンディングツールの長手方向に伸びるガイド（５ｂ）を設け、ワイヤ供給口を、ボンディング時におけるボンディングツールの移動方向に向け、第１ボンド点と第２ボンド点とを繋ぐ直線に対して、第１ボンド点からボンディングツールを所定角度で移動させた後、ボンディングツールを第２ボンド点に移動させて第２ボンド点にワイヤを接合することを特徴としている。
【００１３】
このように、ツールを一定角度で移動させることで、ツールの機械的制御が容易になる。さらに、ツールを一定角度で移動させることで、第１ボンド点と第２ボンド点とを繋ぐワイヤの形状を一定にすることができる。
【００１４】
また、例えば、ツールが第１ボンド点に対して第２ボンド点よりも遠い位置に移動された場合、ツールを第２ボンド点に移動させる際に、ツールは第２ボンド点の方向に戻ることとなる。このような場合、ツールのガイドにワイヤを沿わせることで、ワイヤに対して第１ボンド点方向に印加される応力を緩和することができる。さらに、ワイヤをこのガイドに沿うようにすることで、ツールを第２ボンド点に移動させる際に、ワイヤの向きにばらつきが生じることを防止することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、ボンディングツールを移動させて前記第２ボンド点に前記ワイヤを接合する工程では、ボンディングツール（１３）に、ワイヤを供給するためのワイヤ供給口をボンディングツールの側面に備えると共に、ワイヤ供給口を長円形とし、その長円形の長軸をツールの長手方向に一致させ、その長円形のワイヤ供給口からボンディングツールの先端部に伸びる細穴（１３ａ）にワイヤを通し、ボンディングツールが第１ボンド点と第２ボンド点との間に位置するように、第１ボンド点と第２ボンド点とを繋ぐ直線に対して、第１ボンド点からボンディングツールを所望の角度で移動させた後、ボンディングツールを第２ボンド点に移動させて第２ボンド点にワイヤを接合することを特徴としている。
【００１６】
このように、ツールの細穴において、ワイヤ供給口をツールの長手方向に広げることで、ワイヤを供給する角度を変更できるため、ツールを移動させる際の角度を変更することができる。これにより、ワイヤを第１ボンド点から移動させる際に、ワイヤがワイヤ供給口に引っかかることで破壊されてしまうことを防止できる。
【００１７】
また、第１ボンド点にワイヤを接合した後、ツールを第１ボンド点と第２ボンド点との間に位置するように移動させて、ツールを第２ボンド点に移動させることで、ワイヤに応力が印加されないようにすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、ボンディングツールを移動させて第２ボンド点にワイヤを接合する工程では、ボンディングツール（１６）に、ワイヤを供給するためのワイヤ供給口をボンディングツールの側面に備えると共に、ワイヤ供給口を長円形とし、その長円形の長軸をツールの長手方向に一致させ、その長円形のワイヤ供給口からボンディングツールの先端部に伸びる細穴（１６ａ）にワイヤを通し、ボンディングツールの長手方向の中心軸に対してワイヤ供給口の反対側の側面にボンディングツールの先端部からボンディングツールの長手方向に伸びるガイド（１６ｂ）を設け、ボンディングツールが第２ボンド点の真上または第１ボンド点を基準として第２ボンド点よりも遠い位置に、第１ボンド点からボンディングツールを所望の角度で移動させた後、ボンディングツールを第２ボンド点に移動させて第２ボンド点にワイヤを接合することを特徴としている。
【００１９】
このようなツールを用いることで、第１ボンドにワイヤを接合した後、ワイヤを供給する角度を変更できるため、様々な角度でツールを移動させることができる。また、ツールにガイドが設けられていることで、第２ボンド点にツールを移動させる際に、ワイヤが様々な方向に向いてしまうことを防止することができる。
【００２０】
また、第１ボンド点にワイヤを接合した後、ツールを第１ボンド点に対してできるだけ遠くに移動させることで、ツールを移動させる角度のばらつきをなくすことができる。これにより、ツールの機械的制御を容易にすることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、第１ボンド点と第２ボンド点との間に接合されるワイヤの長さを決定する工程は、第１ボンド点と第２ボンド点とを直線で結ぶ長さであるスパン長と、第１ボンド点と第２ボンド点との間に接合されるワイヤのループ高さとの関係に対するワイヤの共振の範囲を示した共振マップのデータを取得する工程と、電子部品（８）の所定位置を基準とした座標を取得する工程と、共振マップと電子部品の座標とに基づき、ワイヤが共振しない長さのワイヤ長を決定する工程と、ボンディングツールを第１ボンド点からワイヤ長の長さ分伸ばしたときのボンディングツールの位置を取得する工程とを有することを特徴としている。
【００２２】
上記のような各工程を実行することにより、第１ボンド点と第２ボンド点との間にワイヤを接合することができる。また、ワイヤの共振の範囲を示した共振マップを用いることで、ワイヤがツールの超音波振動に共振しない長さを知ることができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１は、ワイヤボンディング装置のブロック構成図である。この図に示されるように、ワイヤボンディング装置は、制御部１と、超音波発生部２と、トランスデューサ３と、超音波ホーン４と、ツール５と、Ｚ駆動部６と、ＸＹ駆動部７とを備えて構成され、ＸＹ駆動部７に搭載された電子部品８をワイヤ９で接合するものである。
【００２５】
制御部１は、電子部品８にワイヤ９を接合するために、超音波発生部２、Ｚ駆動部６、およびＸＹ駆動部７に信号を出力してそれぞれを駆動させるものであり、ＣＰＵやメモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータである。ワイヤボンディングされる電子部品８には、例えばＩＣチップを設置したリードフレームなどがある。
【００２６】
超音波発生部２は、電子部品８にワイヤ９を接合する際にツール５を超音波振動させるために必要な高電圧パルスを発生させ、その信号をトランスデューサ３に出力するものである。
【００２７】
トランスデューサ３は、超音波発生部２から入力される高電圧パルスを受け取り、機械的超音波振動を発生させるものである。トランスデューサ３は、複数のセラミックスの板で構成されており、これら複数のセラミックスの板を重ね合わせたものに、高電圧パルスが印加されると、セラミックスの板の厚みが高電圧パルスの周期に合わせて変化するようになっている。したがって、超音波発生部２から入力される高電圧パルスがセラミックスの板に印加されると、複数のセラミックスの板がパルスの周期に合うように伸び縮みすることで超音波振動が発生される。
【００２８】
超音波ホーン４は、トランスデューサ３で発生された超音波振動を増幅させるものであり、棒状の部材で構成される。超音波ホーン４で増幅された超音波振動は、その超音波ホーン４の先端に設置されたツール５に伝達される。
【００２９】
ツール５は、電子部品８にワイヤ９を接合するものであり、くさび形の先端形状を有するウェッジツールのタイプのものである。また、ツール５は超音波ホーン４の先端に取り付けられている。
【００３０】
図２は、ツール５の先端断面拡大図である。この図に示されるように、ツール５の先端には、ワイヤ９を通すための細穴５ａが形成されている。この細穴５ａは、ツール５の側面にワイヤ９を供給するためのワイヤ供給口を備え、そのワイヤ供給口からツール５の先端部に伸びた状態になっている。また、ツール５の長手方向の中心軸に対してワイヤ供給口の反対側の側面にツール５の先端部からツール５の長手方向に伸びるガイド５ｂが設けられている。
【００３１】
この細穴５ａは、ツール５の先端部に対して鋭角（３０〜４５度）に傾けられ、この細穴５ａにワイヤ９が通されている。また、ワイヤ供給口は、ボンディング時におけるツール５の移動方向に向けられている。
【００３２】
なお、ワイヤ９は図示しないリールに巻かれている状態になっており、ワイヤ９の先端が図２に示されるようにツール５の細穴５ａに通されるようになっている。また、このツール５の先端部近傍には、ワイヤ９を挟むための図示しないストッパーが設置されており、このストッパーに制御部１からの信号が入力されるときにのみ、リールからワイヤ９が供給されるようになっている。ワイヤ９は、Ａｌ（アルミニウム）やＡｕ（金）等の材質のものが用いられ、３０〜５００μｍの太さのものが用いられる。
【００３３】
Ｚ駆動部６は、トランスデューサ３、超音波ホーン４、およびツール５を鉛直方向（本実施形態ではＺ方向と記す）に移動させるものであり、図示しないモータを備えて構成されている。Ｚ駆動部６は、制御部１から出力される信号を受け取ると、モータを駆動させて上記トランスデューサ３、超音波ホーン４、およびツール５をＺ方向に移動させる。
【００３４】
ＸＹ駆動部７は、電子部品８を設置するものであり、その電子部品８を水平方向（本実施形態ではＸＹ方向と記す）に移動および電子部品８の中心軸に対して回転させるものであり、図示しないモータを備えて構成されている。ＸＹ駆動部７は、制御部１から出力される信号を受け取ると、モータを駆動させて電子部品８をＸＹ方向に移動または回転させる。
【００３５】
以上がワイヤボンディング装置の構成である。
【００３６】
次に、上記ワイヤボンディング装置が行うワイヤボンディング工程について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。この工程は、ワイヤボンディング装置によって実行され、制御部１のＣＰＵに記録されているプログラム、すなわち、ワイヤボンディングプログラムにより実行されるものである。
【００３７】
ステップ１００では、共振マップが入力される。先に、この共振マップについて説明する。まず、ツール５の超音波振動によって第１ボンド点８ａ（後述する図５等参照）にワイヤ９が接合された後に、ツール５を移動させて第２ボンド点８ｂ（後述する図５等参照）にワイヤ９を接合しようとすると、ワイヤ９の材質や長さによって、ワイヤ９がツール５の超音波振動に共振する場合がある。このような共振現象が、ワイヤボンディング装置において、どんなワイヤ長やループ高さによって生じるのかを、ワイヤ９のワイヤ長およびループ高さを変化させて調べたものが共振マップである。
【００３８】
このような共振マップは、従来のワイヤボンディング工程がなされることで、容易に調べられる。共振現象は、ワイヤボンディングを行う装置、ワイヤ９の材質やワイヤ９の直径の大きさ、さらにはツール５の超音波振動させる際の超音波の周波数によって異なるため、ワイヤボンディングを行う装置を用いて、ツール５の超音波振動の周波数を固定し、このような条件の下で、ワイヤ９のワイヤ長やループ高さが変えられて共振マップが作成される。
【００３９】
図４は共振マップの概略図である。横軸は第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間のスパン長であり、縦軸は第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に接合されたワイヤ９のループ高さである。スパン長は第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間を直線で結んだ長さに相当し、ワイヤ９のループ高さは第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとを直線で結んだ直線からもっとも高い位置にあるワイヤ９の高さに相当する。
【００４０】
共振マップは、例えばあるスパン長を固定してワイヤ９の長さを変えてループ高さを変化させることにより調べられる。そして、ワイヤ９の様々なワイヤ９の長さやループ高さが変えられると、図４に示されるように、斜線で囲まれた領域１０ａ〜１０ｃが存在することがわかる。この斜線の領域１０ａ〜１０ｃは、ワイヤ９がツール５の超音波振動に共振する範囲を示しており、断続的な帯状に現れていることがわかる。これは、ツール５の超音波振動の周波数が一定であるので、ワイヤ９の長さを変化させていくと、ワイヤ９のある長さの場合にのみ共振現象が起こることに一致している。このようにして共振マップが作成され、この共振マップのデータが制御部１のメモリに入力される。
【００４１】
このように制御部１に共振マップのデータが入力されると、ワイヤ９がどんなスパン長でそのときどんなループ長さであれば、ワイヤ９が共振の影響を受けないかがわかる。つまり、本実施形態では、共振しないスパン長およびループ高さになるようにワイヤ９の長さを調整することにより、以後のステップにおいて、ワイヤ９にツール５の超音波振動の影響を与えることなくワイヤボンディングを実行する。
【００４２】
ステップ１１０では、電子部品８がワイヤボンディング装置に設置される。つまり、電子部品８がワイヤボンディング装置のＸＹ駆動部７に設置される。
【００４３】
ステップ１２０では、画像認識により座標取り込みがなされる。具体的には、ＸＹ駆動部７に設置された電子部品８において、ワイヤボンディングがなされる面が図示しないカメラで撮影される。そして、その撮影された画像の画像処理がなされることで、電子部品８において、ワイヤボンディングされるすべての第１ボンド点８ａおよび第２ボンド点８ｂの座標がデータとして取り込まれる。このデータは、制御部１のメモリに格納される。
【００４４】
このように電子部品８がカメラで撮影される場合、例えばリードフレームにＩＣチップ等が設置されていると、ＩＣチップの最表面の高さとリードの最表面の高さとに差が生じることとなる。このため、カメラのレンズのフォーカスが変えられて、電子部品８の高さの座標もデータとして取り込まれ、制御部１のメモリに格納される。
【００４５】
ステップ１３０では、ワイヤ長が決定される。まず、上記ステップ１２０で取り込まれたデータから、ワイヤボンディングする第１ボンド点８ａおよび第２ボンド点８ｂの座標がわかる。この座標により、第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間の距離、すなわちスパン長がわかる。
【００４６】
本実施形態では、ステップ１２０の画像処理によって第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとに高さの差があることがわかっても、電子部品８における高さの差は数百μｍ程度であるため、第１ボンド点８ａおよび第２ボンド点８ｂにはほとんど高さの差はないとしている。このため、第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間を単純にスパン長として定めている。
【００４７】
一方、ステップ１００で制御部１に共振マップのデータが入力されており、ステップ１２０で第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間のスパン長がわかっている。例えば、スパン長がＬ１の場合には、図４に示されるように、非共振領域１に対応することとなる。このような場合、スパン長Ｌ１は非共振領域１に設定されたワイヤ長さ１に対応することになる。また、スパン長がＬ２の場合には、図４に示されるように、非共振領域２に対応することになり、非共振領域２に設定されたワイヤ長２に対応することとなる。このようにして、ワイヤ長が決定される。
【００４８】
ステップ１４０では、クランプ位置が自動計算される。ここでいうクランプ位置とは、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後に、第２ボンド点８ｂにワイヤ９を接合させるためにツール５を移動させる位置のことである。図５は、第１ボンド点にワイヤ９が接合された後、ツール５がクランプ位置１１に移動させられた様子を示した図である。
【００４９】
上記ステップ１３０でワイヤ長が決定されたので、第１ボンド点８ａからワイヤ長の長さだけ離れた位置がクランプ位置となる。クランプ位置と第１ボンド点８ａとを結ぶ直線と、第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとを結ぶ直線とのなす角度が、ツール５が移動するフィード角１２となる。フィード角１２とは、図５に示されるように、第１ボンド点８ａからツール５を移動させる角度のことである。このフィード角１２は、ツール５の細穴５ａがツール５の先端面とのなす角度に相当する。
【００５０】
そして、本実施形態のツール５の細穴５ａの太さはワイヤ９の太さとほぼ同じであるので、細穴５ａとツール５の先端面とのなす角度は一定であり、したがって、第１ボンド点８ａから移動されるツール５のフィード角度１２も一定となる。このように、ワイヤ長およびツール５の細穴５ａの角度（すなわちフィード角１２）に基づき、ワイヤボンディングされるすべてのクランプ位置１１が計算される。
【００５１】
例えば、ワイヤ９の長さがワイヤ長１であれば、ツール５はクランプ位置１１ａに移動されることとなる。同様に、ワイヤ９の長さがワイヤ長２であれば、ツール５はクランプ位置１１ｂに移動されることとなる。
【００５２】
ステップ１５０では、ワイヤボンディングがなされる。具体的には、まず、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合するために、ツール５を第１ボンド点８ａに移動させる。これは、制御部１からＺ駆動部６およびＸＹ駆動部７にツール５を第１ボンド点８ａの座標に移動させるための信号が出力されることによってなされる。
【００５３】
そして、ツール５が第１ボンド点８ａに移動されると、制御部１からワイヤ９を接合するための信号が超音波発生部２に出力される。この信号を受け取った超音波発生部２は、高電圧パルスを作成し、この高電圧パルスをトランスデューサ３に出力する。この高電圧パルスを受け取ったトランスデューサ３は、高電圧パルスをセラミックスの板に与えて高電圧パルスの周期と同じ周期で振動させることにより超音波振動を発生させる。この超音波振動は超音波ホーン４で増幅され、その増幅された超音波振動がツール５に伝わってツール５が超音波振動することでワイヤ９が電子部品８に接合される。
【００５４】
このようにして、第１ボンド点８ａにワイヤ９が接合されると、次に、第２ボンド点８ｂにワイヤ９が接合される。まず、制御部１からワイヤ９を挟むストッパーに信号が出力され、ストッパーが解除される。そして、ステップ１４０で計算されたクランプ位置１１にツール５が移動される。すなわち、ツール５がクランプ位置１１の座標に位置するように、Ｚ駆動部６およびＸＹ駆動部７が駆動されてツール５が移動される。
【００５５】
図５に示されるように、ツール５がクランプ位置１１に移動されると、ツール５が第２ボンド点８ｂに移動される。そして、第１ボンド点８ａと同様に、第２ボンド点８ｂにワイヤ９が接合され、ツール５が後方斜め上に移動させることでワイヤ９がカットされる。このようにして、１カ所のワイヤボンディングがなされ、この後、すべての箇所において上記と同様のワイヤボンディングがなされることとなる。
【００５６】
上記のように、ワイヤボンディングがなされることとなるが、図５に示されるように、例えばワイヤ長を第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとを結ぶ直線状に投影した場合、スパン長がワイヤ長を投影したときの長さよりも短い場合がある。このような場合は、クランプ位置１１に移動されたツール５は、第２ボンド点８ｂに移動する際に、クランプ位置１１よりも第１ボンド点８ａ側に戻ることとなる。このような場合、図２に示されるように、ツール５にガイド５ｂが設けられているため、ワイヤ９がツール５から脱落してしまうことを防止できる。さらに、ガイド５ｂの先端に丸みを有しているため、ツール５が第２ボンド点８ｂに移動する際にワイヤ９に加えられる応力を緩和することができる。
【００５７】
このようにして、電子部品８にワイヤボンディングがなされる。
【００５８】
以上のように、ワイヤ９の長さを、ワイヤ９が共振する領域と共振する領域との間に位置する長さにすることで、第２ボンド点８ｂにワイヤ９を接合する際に、超音波振動に共振させないようにすることができる。また、ツール５の超音波振動によるワイヤ９の共振に関係なく、ワイヤボンディングを行うことができるので、設計通りにワイヤボンディングを行うことができる。
【００５９】
したがって、ワイヤボンディングされた電子部品８の歩留まりを低下させないようにすることができる。さらに、ツール５の超音波振動にワイヤ９が共振しないため、ワイヤボンディングを途中で停止させることもなく、ワイヤボンディングに要する時間を増加させないようにすることができる。また、ツール５を一定角度で移動させることで、ツール５の機械的制御が容易になる。
【００６０】
本実施形態では、ツール５にガイド５ｂを設けている。このようにツール５にガイド５ｂを設けることで、ツール５を第２ボンド点８ｂに移動させる際に、このガイド５ｂにワイヤ９を沿わせるようにすることができる。したがって、ツール５が第２ボンド点８ｂに移動する際にワイヤ９に印加される応力を緩和することができる。また、ワイヤ９がこのガイド５ｂに沿うことにより、ツール５を第２ボンド点８ｂに移動させる際に、ワイヤ９の向きにばらつきが生じることを防止することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。本実施形態では、ツールを移動させるフィード角が一定ではなく、さらにクランプ位置が常に第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂの間に位置することが第１実施形態と異なる。
【００６２】
本実施形態を実施するために必要なツールについて説明する。図６は、本発明の第２実施形態におけるツール１３の先端断面拡大図である。この図に示されるように、ツール１３の先端には、ワイヤ９を通すための細穴１３ａが形成されている。この細穴１３ａは、ツール１３の側面にワイヤ９を供給するためのワイヤ供給口を備え、このワイヤ供給口が長円形になっており、この長円形のワイヤ供給口からワイヤ９が細穴１３ａに通されている。本実施形態では、ワイヤ供給口の長円形の長軸が、ツール１３の長手方向に一致している。また、ワイヤ供給口が長円形になっていることで、ワイヤ９のフィード角が変えられるようになっており、その角度は１０〜８０度の間で適正な範囲になっている。
【００６３】
具体的には、第１実施形態では、図２に示されるように、ツール５の細穴５ａとツール５の先端面とのなす角度は一定になっているため、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後、クランプ位置にツール５を移動させる際には、ツール５は一定角度で移動されていた。しかしながら、本実施形態では、図６に示されるように、細穴１３ａのワイヤ供給口がツール１３の軸方向に広げられているので、ワイヤ９のフィード角を細穴１３ａのワイヤ供給口の広がりの分だけ自由に変えることができるようになっている。
【００６４】
次に、本実施形態におけるワイヤボンディング工程について説明する。本実施形態におけるワイヤボンディング工程は、第１実施形態と同様に、図３に示されるフローチャートに従って実行される。ただし、上記のように、本実施形態で用いられるツール１３が第１実施形態と異なるため、第１実施形態のステップ１４０のクランプ位置自動計算の内容が異なる。
【００６５】
具体的には、本実施形態では、クランプ位置は常に第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するように計算される。これは、クランプ位置から第２ボンド点８ｂにツール１３を移動させる際に、ツール１３の先端部がワイヤ９に加える応力を最小限にするためである。
【００６６】
本実施形態では、ワイヤ９に印加される応力をできるだけ小さくするために、図７に示されるように、クランプ位置１４が常に第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するように、クランプ位置１４が計算されるようになっている。図７は、本実施形態におけるワイヤボンディング工程の様子を示した図である。この図に示されるように、どんなスパン長であっても、クランプ位置１４は常に第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するようになっている。また、クランプ位置１４を横切り電子部品８に平行な直線と、ツール１３がクランプ位置１４から第２ボンド点８ｂに移動する軌跡とのなす角度１５は、常に９０度未満になることとなる。
【００６７】
上記のように、本実施形態では、図６に示されるツール１３が用いられ、図７に示されるように、クランプ位置１４が第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するようにクランプ位置１４が計算される。ワイヤボンディング工程は、第１実施形態と同様に、図３に示すフローチャートに従って実行されることとなる。
【００６８】
以上のように、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後、ツール１３を第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するように移動させて、ツール１３を第２ボンド点８ｂに移動させることで、ワイヤ９に応力が加わらないようにすることができる。
【００６９】
また、ツール１３の細穴１３ａにおいて、ワイヤ供給口をツール１３の長軸方向に広げることで、ツール１３を移動させる際の角度を変更することができる。これにより、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後、ツール１３を第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置するように移動させることができる。
【００７０】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１および第２実施形態と異なる部分のみ説明する。本実施形態では、ツールを移動させるフィード角が一定ではないことが第１実施形態と異なり、さらに、クランプ位置が常に第２ボンド点８ｂの真上か、第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間を越えて位置することが第１および第２実施形態と異なる。
【００７１】
本実施形態を実施するために必要なツールについて説明する。図８は、本発明の第３実施形態におけるツール１６の先端断面拡大図である。この図に示されるように、ツール１６の先端には、ワイヤ９を通すための細穴１６ａが形成されている。この細穴１６ａには、ツール１６の側面にワイヤ９を供給するためのワイヤ供給口が備えられ、このワイヤ供給口は長円形になっている。このワイヤ供給口の長円形の長軸は、ツール１６の長手方向に一致している。また、ツール１６の長手方向の中心軸に対してワイヤ供給口の反対側の側面には、ツール１６の先端部からツール１６の長手方向に伸びるガイド１６ｂが設けられている。
【００７２】
つまり、本実施形態で用いられるツール１６は、第１実施形態のツール５のガイド５ｂと、第２実施形態のツール１３の細穴１３ａとを組み合わせたものになっている。
【００７３】
次に、本実施形態におけるワイヤボンディング工程について説明する。本実施形態におけるワイヤボンディング工程は、第１および第２実施形態と同様に、図３に示されるフローチャートに従って実行される。ただし、上記のように、第１実施形態のステップ１４０のクランプ位置自動計算の内容が異なる。
【００７４】
具体的には、本実施形態では、図９に示されるように、クランプ位置１７は第２ボンド点８ｂの真上または第１ボンド点８ａを基準として第２ボンド点８ｂよりも遠い位置になるように計算される。図９は、第３実施形態におけるワイヤボンディングの様子を示した図である。ツール１６がクランプ位置１７に移動されると、ツール１６はクランプ位置１７から第２ボンド点８ｂ方向に戻ることとなる。しかし、ツール１６の先端部の丸みによってワイヤ９に加わる応力が緩和されるようになっている。また、ワイヤ９がガイド１６ｂに沿って変形するため、脱落防止もなされるようになっている。
【００７５】
また、本実施形態では、クランプ位置１７が第１ボンド点８ａと第２ボンド点８ｂとの間に位置せず、クランプ位置が第２ボンド点８ｂの真上かまたは第１ボンド点８ａを基準として第２ボンド点８ｂよりも遠い位置になるように設定される。これにより、クランプ位置１７を横切り電子部品８に平行な直線と、ツール１６がクランプ位置１７から第２ボンド点８ｂに移動する軌跡とのなす角度１８は、常に９０度以上になることとなる。
【００７６】
以上のように、クランプ位置１７を第２ボンド点８ｂの真上かまたは第２ボンド点８ｂよりも遠くに位置するように移動させることで、ツール１６のフィード角をできるたけ一定にすることができる。これにより、ワイヤボンディング装置の機械的制御を容易にすることができ、Ｚ駆動部６およびＸＹ駆動部７の制御をできるだけ簡略化することができる。
【００７７】
また、本実施形態のツール１６を用いることで、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後、様々な角度でツール１６を移動させることができる。また、ツール１６にガイド１６ｂが設けられているので、ワイヤ９の脱落も防止できる。本実施形態で用いられるツール１６は、第１および第２実施形態にも適用可能である。
【００７８】
（他の実施形態）
第１〜第３実施形態では、第１ボンド点８ａにワイヤ９を接合した後、ワイヤ９を延ばしながらクランプ位置１１、１４、１７までツール５、１３、１６を移動させるようにしている。したがって、ワイヤ長は、第１ボンド点８ａからクランプ位置１１、１４、１７までの長さになっている。しかしながら、第１ボンド点８ａからツール５、１３、１６を移動させる際に、ワイヤボンディング装置の機械的誤差によって、ツール５、１３、１６がクランプ位置１１、１４、１７に到達できずにクランプ位置１１、１４、１７がずれてしまう場合があり得る。このような場合、ワイヤ長が共振する長さになってしまう可能性がある。
【００７９】
このような場合を避けるため、ワイヤ長を正確に測定することにより、ワイヤ長の長さが変わってしまうことを避けることが考えられる。ワイヤ長を正確に測定する方法として、以下の３つの方法が挙げられる。
【００８０】
まず、図１０に示されるように、ローラ１９の回転数によるワイヤ長の測定方法がある。図１０は、ローラ１９によるワイヤ長の測定の様子を示した図である。この図に示されるように、ツール５、１３、１６にローラ１９が設置され、ワイヤ９を延ばす際にローラ１９の回転数が制御部１に出力される。そして、ローラ１９の回転数が求めるワイヤ長に一致した時に、制御部１がツール５、１３、１６に設置されたストッパーに信号を出力してストッパーがワイヤ９を挟むことでワイヤ９が供給されないようにする。このように、ローラ１９を用いてワイヤ長を正確に測定することができる。
【００８１】
次に、画像処理によるワイヤ長の測定方法がある。図１１は、画像処理によるワイヤ長の測定の様子を示した図である。この図に示されるように、ワイヤ９をカメラ２０で撮影し、撮影された画像がワイヤ長測定機器２１にて処理され、ワイヤ長が測定される。そして、ワイヤ長測定機器２１からワイヤ長のデータが制御部１に出力される。この後、上記と同様にワイヤ長が正確に延ばされる。このように、画像処理によってワイヤ長を測定することもできる。
【００８２】
また、ワイヤ９の抵抗を測定することによってワイヤ長を測定する方法がある。図１２は、第１ボンド点８ａのワイヤ９とツール５、１３、１６の細穴５ａ、１３ａ、１６ａに通されているワイヤ９との間の抵抗を測定する様子を示した図である。この図に示されるように、第１ボンド点８ａのワイヤ９とツール５、１３、１６の細穴５ａ、１３ａ、１６ａに通されたワイヤ９とにそれぞれプローブ２２が当てられて、第１ボンド点８ａとツール５、１３、１６との間のワイヤ９の抵抗が測定される。
【００８３】
具体的には、第１ボンド点８ａにワイヤ９が接合されて、ツール５、１３、１６がクランプ位置１１、１４、１７に移動される際に、図１２に示されるように、２つのプローブ２２の間に電源２３と電流計２４と電圧計２５が設けられ、電流計２４でワイヤ９に流れる電流が測定される。これら電流計２４および電圧計２５の各値は制御部１に出力され、制御部１にて抵抗＝電圧÷電流の関係から抵抗値が求められる。そして、あらかじめ測定された正確なワイヤ長の抵抗値と比較され、この抵抗値と一致する場合に、ワイヤ９の供給が停止される。このようにして、正確なワイヤ長が測定される。
【００８４】
これら、３つのワイヤ長の測定方法は、上述した第１〜第３実施形態に組み合わせることで、より正確なワイヤ長を測定することができ、ワイヤ９がツール５、１３、１６の超音波振動に共振しないようにすることができる。
【００８５】
また、上記第１〜第３実施形態では、ワイヤ９がツール５、１３、１６の超音波振動に共振しない長さに設定されているが、ワイヤ９がツール５、１３、１６の超音波振動に共振してしまうこともあり得る。このような場合に、ワイヤ９が共振現象を起こしているか否かを、超音波ホーン４を用いることで調べることができる。
【００８６】
図１３は、超音波ホーン４によるワイヤ９の共振を調べる様子を示した図である。この図に示されるように、ツール５、１３、１６の超音波振動にワイヤ９が共振した場合、そのワイヤ９の振動がツール５、１３、１６を伝い、超音波ホーン４を伝わることがわかっている。したがって、ワイヤ９の振動による超音波ホーン４の振動をホーン出力測定器２６で測定することで、ワイヤ９が振動しているか否かを調べることができる。
【００８７】
このホーン出力測定器２６で測定された測定値は、制御部１に出力され、その測定値の変化がモニタされることとなる。つまり、ホーン出力測定器２６の針が動かなければ、ワイヤ９は共振していない。逆に、ホーン出力測定器２６の針が動いた場合には、ワイヤ９の共振振動がツール５、１３、１６を介して超音波ホーン４に伝わっていることとなる。このようにして、ワイヤ９の共振振動を監視することができる。ワイヤボンディング装置の機械的誤差によってワイヤ９が共振振動を起こし、その共振現象がホーン出力測定器２６で検出された場合には、その信号が制御部１に出力され、ワイヤボンディングは中止される。
【００８８】
なお、各図中に示したステップは、各種処理を実行する手段に対応するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１実施形態におけるワイヤボンディング装置のブロック構成図である。
【図２】第１実施形態で用いられるツールの先端断面拡大図である。
【図３】ワイヤボンディングを実行するためのワイヤボンディングプログラムの内容を表したフローチャートである。
【図４】ワイヤボンディングを実行する際に用いられる共振マップの概略図である。
【図５】第１実施形態において、第１ボンド点にワイヤが接合された後、ツールがクランプ位置に移動させられた様子を示した図である。
【図６】第２実施形態で用いられるツールの先端断面拡大図である。
【図７】第２実施形態におけるワイヤボンディング工程の様子を示した図である。
【図８】第３実施形態で用いられるツールの先端断面拡大図である。
【図９】第３実施形態におけるワイヤボンディング工程の様子を示した図である。
【図１０】ローラによるワイヤ長の測定の様子を示した図である。
【図１１】画像処理によるワイヤ長の測定の様子を示した図である。
【図１２】第１ボンド点のワイヤとツールの細穴に通されているワイヤとの間の抵抗を測定する様子を示した図である。
【図１３】超音波ホーンによってワイヤの共振を調べる様子を示した図である。
【符号の説明】
【００９０】
１…制御部、２…、超音波発生部、３…トランスデューサ、４…超音波ホーン、
５、１３、１６…ツール、６…Ｚ駆動部、７…ＸＹ駆動部、８…電子部品、
８ａ…第１ボンド点、８ｂ…第２ボンド点、９…ワイヤ。
【図１】
2005209680.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005209680.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005209680.tif 000008
【図７】
2005209680.tif 000009
【図８】
2005209680.tif 000010
【図９】
2005209680.tif 000011
【図１０】
2005209680.tif 000012
【図１１】
2005209680.tif 000013
【図１２】
2005209680.tif 000014
【図１３】
2005209680.tif 000015