(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダであって、
前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲を前記キャピラリが移動するとき、前記キャピラリの移動と同期して前記トーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備え、
前記ワイヤボンダはボンディングヘッドと、前記キャピラリを取り付けたボンディングツールとを備え、
前記手段は、前記トーチロッドを前記ボンディングヘッドに移動可能に連結する連結部と、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとを係合させる接触部とからなることを特徴とする、ワイヤボンダ。
【請求項２】
前記ワイヤボンダは、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとの係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダ。
【請求項３】
前記連結部は板ばねによって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダ。
【請求項４】
前記連結部はリンク機構によって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダ。
【請求項５】
前記連結部は案内機構によって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダ。
【請求項６】
前記接触部は、前記トーチロッドから前記ボンディングツールの上方へ延ばされ、前記ボンディングツールと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載のワイヤボンダ。
【請求項７】
前記接触部は、前記ボンディングツールから前記トーチロッドの下方へ延ばされ、前記トーチロッドと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載のワイヤボンダ。
【請求項８】
放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダにおいて前記トーチロッドと前記ボンディングワイヤとの間に放電電圧を印加して放電する方法であって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲で前記トーチロッドを前記キャピラリと同期して上下方向へ移動させると共に、前記キャピラリが前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電することを特徴とする、ワイヤボンダの放電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンダと、ワイヤボンダの放電方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用されているワイヤボンドは、斜視状態を示す図３及び図４を参照すると、トーチロッド１と、キャピラリ３とを備える。トーチロッド１はボンディングヘッド５に固定的に取り付けられ、ボンディングヘッド５はステージ６上に設置されている。一方、キャピラリ３はボンディングツール２に固定的に取り付けられ、ボンディングツール２は回転アーム４に結合されている。回転アーム４は、ボンディングヘッド５に水平軸線回りを回転可能に支持されている。その結果、キャピラリ３は所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である。
【０００３】
キャピラリ３に金線のようなボンディングワイヤ７を通して、つまり挿通させてボンディングツール２を回転アーム４により上方へ向けて移動させる。キャピラリ３から突出したボンディングワイヤ７の先端がトーチロッド１よりも高くなった位置でキャピラリ３の移動を停止し、トーチロッド１とボンディングワイヤ７との間に放電電圧を印加すると、ボンディングワイヤ７の先端が溶融し、ボールが形成される。その後、キャピラリ３は下方へ向けて移動し、トーチロッド１よりも下方に位置するチップ（図示せず）に前記ボールを押し付けてボンディングをする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
あるチップのボンディングが終了し、次のチップのボンディングに移る際、ボンディングツール２は高速で上方へ移動する。そのため、ボンディングツール２が停止した直後に、図４の仮想線で示すように、ボンディングツール２や回転アーム４に残留振動が生ずる。その結果、トーチロッド１とボンディングワイヤ７の先端との間の距離を一定に保つことが難しくなり、安定したボール形成ができない。
【０００５】
この安定したボール形成は、残留振動が収まるまで待って放電電圧を印加するようにすれば確保される。しかし、このようにするとボンディング全体の時間が長くなってしまう。
【０００６】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ボンディング全体の時間を長くすることなく、安定したボール形成ができる、ワイヤボンダと、ワイヤボンダの放電方法とを提供することにある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。請求項１記載の発明の要旨は、放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダであって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲を前記キャピラリが移動するとき、前記キャピラリの移動と同期して前記トーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備え、前記ワイヤボンダはボンディングヘッドと、前記キャピラリを取り付けたボンディングツールとを備え、前記手段は、前記トーチロッドを前記ボンディングヘッドに移動可能に連結する連結部と、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとを係合させる接触部とからなることを特徴とする、ワイヤボンダに存する。
請求項２記載の発明は、前記ワイヤボンダが前記トーチロッドと前記ボンディングツールとの係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材を備えたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダに存する。
請求項３記載の発明は、前記連結部が板ばねによって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダに存する。
請求項４記載の発明は、前記連結部がリンク機構によって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダに存する。
請求項５記載の発明は、前記連結部が案内機構によって形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンダに存する。
請求項６記載の発明は、前記接触部が前記トーチロッドから前記ボンディングツールの上方へ延ばされ、前記ボンディングツールと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載のワイヤボンダに存する。
請求項７記載の発明は、前記接触部が前記ボンディングツールから前記トーチロッドの下方へ延ばされ、前記トーチロッドと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載のワイヤボンダに存する。
請求項８記載の発明は、放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダにおいて前記トーチロッドと前記ボンディングワイヤとの間に放電電圧を印加して放電する方法であって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲で前記トーチロッドを前記キャピラリと同期して上下方向へ移動させると共に、前記キャピラリが前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電することを特徴とする、ワイヤボンダの放電方法に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
側面状態の図１と正面状態の図２とに示すように、本実施の形態に係るワイヤボンダは、放電電圧用のトーチロッド１と、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、金線のようなボンディングワイヤ７を挿通させるキャピラリ３とを備える。
【０００９】
トーチロッド１は連結部８を介して、ステージ６上に設置されたボンディングヘッド５に取り付けられている。図示の実施形態では、連結部８は上下方向へ間隔をおいた一対の板ばねである。その結果、トーチロッド１は板ばねのたわみの範囲で上下方向へ移動可能である。
【００１０】
トーチロッド１は接触部９を有する。図示の実施形態では、接触部９は、トーチロッド１の中間部から立ち上がり、ボンディングツール２の上方まで水平に延び、先端で下方へ折り曲げられたアームである。
【００１１】
キャピラリ３はボンディングツール２に固定的に取り付けられ、ボンディングツール２は回転アーム４に結合されている。回転アーム４は、水平軸線の回りを回転可能にボンディングヘッド５に支持されている。その結果、キャピラリ３は所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である。
【００１２】
トーチロッド１の接触部であるアーム９は、図２の上段に示したように、ボンディング終了後には、ボンディングツール２から上方へ間隔をおいて位置する。そして、図２の中段に示したように、ボンディングツール２によってキャピラリ３がスパーク開始位置に達したとき、アーム９がボンディングツール２と接触するように、寸法決めしてある。ここで、スパーク開始位置とは、従来のワイヤボンダにおいてボンディングツール２が移動を停止し、キャピラリ３が放電のために占めた位置である。
【００１３】
図１及び図２に示したワイヤボンダでは、トーチロッド１が板ばね８を介してボンディングヘッド５に結合され、移動可能であることと、ボンディングツール２がスパーク開始位置までのある距離だけ上方へ移動したとき、ボンディングツール２とトーチロッド１のアーム９とが係合して接触することから、ボンディングツール２が更に上方へ移動すると、トーチロッド１はボンディングツール２と同期して上方へ移動する。
【００１４】
図１及び図２に示したワイヤボンダは、次のように操作することができる。
ボンディングが終了した後、ボンディングツール２が上方へ移動して前記スパーク開始位置に達したとき、ボンディングツール２の移動を停止し、トーチロッド１とボンディングワイヤ７との間に放電電圧を印加する。これによって、ボンディングワイヤ７の先端部が溶融され、ボールが形成される。これは従来の放電方法と実質的に同じである。
【００１５】
ところが、前記実施形態では、トーチロッド１がボンディングツール２と同期して上方へ移動する間には、トーチロッド１とキャピラリ３から突出しているボンディングワイヤ７の先端との距離は実質的に一定に保たれる。そこで、上方への移動中に放電電圧を印加するようにすれば、放電のために移動を停止する必要性がなくなるため、安定したボールを形成できる上、放電間の時間を短縮し、ボンディングに要する全体の時間を短縮することができる。
【００１６】
本発明のワイヤボンダの放電方法は、キャピラリ３が移動できる所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲でトーチロッド１をキャピラリ３と同期して上下方向へ移動させると共に、キャピラリ３が前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電するもので、正しく前述の作用、効果を得ることを企図する。この場合の放電時は、図２の下段に示すように、スパーク開始位置からキャピラリ３が上限位置に達するまでの範囲となり、その範囲で任意の時にスパーク、つまり放電できる。
【００１７】
連結部８と接触部９とは、結局、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲をキャピラリ３が移動するとき、キャピラリ３の移動と同期してトーチロッド１を上下方向へ移動させる手段を構成する。
【００１８】
図示の実施形態では、ワイヤボンダは、トーチロッド１とボンディングツール２との係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材１１を備えている。緩衝材１１はステージ６とトーチロッド１の中間部とに掛け渡した引っ張りばねである。高速で上方へ移動するボンディングツール２がアーム９と係合したとき、その衝撃がトーチロッド１に加わってトーチロッド１が跳ね上がる傾向を呈するが、緩衝材１１である引っ張りばねが伸びてその衝撃を緩和する。これによって、トーチロッド１に生じ勝ちな残留振動の発生を抑えることができる。一般に、トーチロッド１はボンディングツール２と比べて軽量であり、係合時にはトーチロッド１に振動が加わることから、緩衝材１１をトーチロッド１との関連で設ける。
【００１９】
図示の実施形態では、ワイヤボンダは、トーチロッド１が下方へ所定以上移動するのを規制するストッパ１０を備えている。ストッパ１０はステージ６から直立した部材であり、図２の中段に示したように、ボンディングツール２が上限位置からスパーク開始位置まで下方へ向けて移動したとき、トーチロッド１が載ることができる高さに定めてある。ストッパ１０のこの構成によれば、ボンディングツール２が上限位置から下方へ向けて移動し、スパーク開始位置に至るまで、トーチロッド１はボンディングツール２と同期して下方へ移動する。その後、ボンディングツール２が下方へ移動すると、トーチロッド１がストッパ１０によって下方への移動が阻止されるため、ボンディングツール２はトーチロッド１から独立した状態で、ボンディング位置まで移動する。
【００２０】
本発明は種々の形態で実施できる。次にこのような実施形態について説明する。
前記実施形態では、連結部８は一対の板ばねによって形成されている。一対の板ばねを備えることにより、トーチロッド１は実質的に平行運動をするためトーチロッド１とキャピラリ３から突出しているボンディングワイヤ７の先端との距離を実質的に一定に保ち易い。一対の板ばねからなる連結部８は、板ばねをボンディングヘッド５及びトーチロッド１に固定するだけで形成できるため、簡単である。
【００２１】
一対の板ばねと同様の実質的な平行運動は、一対の板ばねに代えて、平行リンク機構ないし平行四辺形リンク機構を採用することによっても得られる。したがって、連結部８をこのようなリンク機構で構成することができる。
【００２２】
側面状態の図５は、ワイヤボンダの変形の実施形態を示している。このワイヤボンダでは、連結部１２がトーチロッド１とボンディングヘッド５との間に設けられている。連結部１２は図示の実施形態では、ガイドレールをボンディングヘッド５に、ガイドレールに沿って移動可能なガイドをトーチロッド１にそれぞれ取り付けた案内機構である。この案内機構では、更に、一対の板ばねをガイドに取り付け、トーチロッド１を一対の板ばねに取り付けた形態とすることもできる。案内機構を用いることにより、トーチロッド１は上下方向へ移動する。
【００２３】
図示の実施形態では、接触部９は、トーチロッド１からキャピラリ３を取り付けたボンディングツール２の上方へ延ばされ、ボンディングツール２と接触するアームによって形成されている。これに代えて、接触部９は、ボンディングツール２からトーチロッド１の下方へ延ばされ、トーチロッド１と接触するアームによって形成することもできる。前者ではアームが上方からトーチロッド１を支えるが、後者ではアームが下方からトーチロッド１を支える。
【００２４】
前記実施形態では、緩衝材１１は引っ張りばねからなる。これに代えて、ボンディングヘッド５から連結部９の上方に張り出した板材に圧縮ばね又はウレタンを取り付け、緩衝材１１とすることもできる。
【００２５】
また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００２６】
なお、前記実施の形態や従来のワイヤボンダを示す各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
本発明に係るワイヤボンダによれば、キャピラリが移動できる所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲をキャピラリが移動するとき、キャピラリの移動と同期してトーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備えるため、トーチロッドとキャピラリから突出しているボンディングワイヤの先端との距離が実質的に一定に保たれることとなり、安定したボールを形成することができる。
本発明に係るワイヤボンダの放電方法によれば、キャピラリの移動と同期してトーチロッドを上方へ向けて移動する間に放電するため、放電のためにキャピラリの移動を停止する必要がなく、放電間の時間を短縮し、ボンディング全体に要する時間を短縮できる。また、キャピラリとトーチロッドとが同期して移動し、トーチロッドとキャピラリから突出しているボンディングワイヤ先端との距離が実質的に一定に保たれることから、安定したボールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るワイヤボンダの実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示したワイヤボンダの作用を示す正面図で、上段はボンディング終了後の位置を、中段はスパーク開始位置を、下段はスパーク位置を示している。
【図３】  従来のワイヤボンダを示す斜視図である。
【図４】  図３に示したワイヤボンダの作用を示す斜視図である。
【図５】  本発明に係るワイヤボンダの別の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
１  トーチロッド
２  ボンディングツール
３  キャピラリ
４  回転アーム
５  ボンディングヘッド
６  ステージ
７  ボンディングワイヤ
８  連結部（板ばね）
９  接触部（アーム）
１０  ストッパ
１１  緩衝材（引っ張りばね）
１２  連結部（案内機構）
【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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