(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング方法において、
被ボンディング物を基板の電極とペレットの電極とし、ボンディング物をワイヤとし、
ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、
それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできることを特徴とするボンディング方法。
【請求項２】
被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング方法において、
被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとし、
ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、
それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできることを特徴とするボンディング方法。
【請求項３】
前記ボンディング期間中に、被ボンディング物とボンディング物の少なくとも一方に超音波振動を加える請求項１又は２に記載のボンディング方法。
【請求項４】
被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング荷重付加装置としてモータを有してなるボンディング装置において、
被ボンディング物を基板の電極とペレットの電極とし、ボンディング物をワイヤとし、
上記モータを駆動制御するモータ制御部を有し、
モータ制御部が、
ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、
それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできることを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング荷重付加装置としてモータを有してなるボンディング装置において、
被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとし、
上記モータを駆動制御するモータ制御部を有し、
モータ制御部が、
ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、
それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできることを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
前記ボンディング期間中に、被ボンディング物とボンディング物の少なくとも一方に超音波振動を加える超音波振動付加装置を有する請求項４又は５に記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボンディング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワイヤボンディング装置は、被ボンディング物としての、リードフレーム（基板）のリード（電極）及びリードフレームのアイランド部に搭載されたペレットの電極に、ボンディング物としてのワイヤをボンディングするものである。そして、このようなワイヤボンディング装置は、ボンディング荷重付加装置、及び超音波振動付加装置を有し、リードフレームのリード及びペレットの電極にワイヤをボンディングするときには、リード及び電極にワイヤを加圧してボンディング荷重を付加するとともに、リード及び電極とワイヤとの間に超音波振動を付与している。
【０００３】
このとき、ボンディング荷重付加装置は、ボンディング期間中に唯１種類で一定をなすボンディング荷重（図３（Ｂ））、又は特公平8-15166号公報に記載されているように、段階的に変化せしめられ、且つそれぞれの段階において一定をなす複数種類のボンディング荷重（図４（Ｂ））を付加する。
【０００４】
即ち、図３（Ｂ）は、荷重１段制御の例であり、ワイヤが最初に電極にタッチしたときに衝撃荷重が発生するが、それ以後、ボンディング荷重は唯１種類の一定値に制御される。また、図４（Ｂ）は、荷重多段制御の例であり、荷重１段制御の例と同様に、ワイヤが最初に電極にタッチしたときに衝撃荷重が発生するが、それ以後、ボンディング荷重は段階的に変化せしめられる複数種類の一定値のそれぞれに不連続制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、従来技術では、ボンディング期間中のボンディング荷重が唯１種類の一定値、又は複数種類ではあっても各一定値をなすものであるため下記の問題点を生じていた。即ち、ワイヤボンディングに先立ち、リードフレームをリードフレームクランパにてボンディングステージとの間でクランプし、アイランド部及びその周辺リードをボンディングステージの支持面に押付けるのであるが、特に、リードは個々に反りや曲がり、厚みのばらつき等を有することから、全てのリードを常に同じ押付け力でボンディングステージの支持面に押付けることは困難であり、個々のリードのクランプ状態にはばらつきが生じる。このため、リードフレームクランパでクランプされたリードのうちいくつかのリードが、ボンディングステージの支持面に対して浮き上がりを生じることがある。このような浮き上がりを生じたリードは、特にボンディング荷重の付加方向において不安定な状態であることから、ワイヤとリードとの間に有効にボンディング荷重を付加することができず、設定されたボンディング荷重では良好な接合状態が得られないことがある。
【０００６】
尚、ペレットの電極についても、アイランド部に浮き上がりが生じていた場合、同様の問題点が生じる。
【０００７】
本発明の課題は、被ボンディング物に対してボンディング物を適切なボンディング荷重で押圧することにより、被ボンディング物に対するボンディング物の接合性を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング方法において、被ボンディング物を基板の電極とペレットの電極とし、ボンディング物をワイヤとし、ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできるようにしたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング方法において、被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとし、ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできるようにしたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記ボンディング期間中に、被ボンディング物とボンディング物の少なくとも一方に超音波振動を加えるようにしたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング荷重付加装置としてモータを有してなるボンディング装置において、被ボンディング物を基板の電極とペレットの電極とし、ボンディング物をワイヤとし、上記モータを駆動制御するモータ制御部を有し、モータ制御部が、ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできるようにしたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、被ボンディング物にボンディング物をボンディングするに際し、両者の間にボンディング荷重を加えるボンディング荷重付加装置としてモータを有してなるボンディング装置において、被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとし、上記モータを駆動制御するモータ制御部を有し、モータ制御部が、ボンディング期間中に、ボンディング荷重を一定の標準荷重を基準とした所定の変更巾の範囲内で、かつ所定の周期で連続的に繰り返し変化させるとともに、それらの一定の標準荷重、所定の変更巾及び所定の周期を設定替えできるようにしたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において更に、前記ボンディング期間中に、被ボンディング物とボンディング物の少なくとも一方に超音波振動を加える超音波振動付加装置を有するようにしたものである。
【００１４】
【作用】
請求項１、４の発明によれば下記(a)の作用がある。
(a)被ボンディング物を基板の電極とペレットの電極とし、ボンディング物をワイヤとするとき、被ボンディング物とボンディング物との間に加えられるボンディング荷重を、ボンディング期間中に連続的（無段階的）に増減させた。従って、ボンディング荷重の連続的な変化の巾の範囲内で、無段階に変化する多様なボンディング荷重を付加するものとなる。このため、被ボンディング物に浮き上がりが生じている等、被ボンディング物がボンディング荷重の付加方向において不安定な状態にある場合であっても、上記状態での被ボンディング物に適したボンディング荷重が付加される機会を与えることができることから、被ボンディング物に対するボンディング物の接合性を向上させることができる。
請求項２、５の発明によれば下記(b)の作用がある。
(b)被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとするとき、被ボンディング物とボンディング物との間に加えられるボンディング荷重を、ボンディング期間中に連続的（無段階的）に増減させた。従って、ボンディング荷重の連続的な変化の巾の範囲内で、無段階に変化する多様なボンディング荷重を付加するものとなる。このため、被ボンディング物に浮き上がりが生じている等、被ボンディング物がボンディング荷重の付加方向において不安定な状態にある場合であっても、上記状態での被ボンディング物に適したボンディング荷重が付加される機会を与えることができることから、被ボンディング物に対するボンディング物の接合性を向上させることができる。
【００１５】
請求項３、６の発明によれば下記(c)の作用がある。
(c)ボンディング期間中に、被ボンディング物とボンディング物の少なくとも一方に超音波振動を加えるとき、被ボンディング物に、その被ボンディング物の状態及び付与される超音波振動に適したボンディング荷重が付加される機会を与えることができることから、被ボンディング物に超音波振動を有効に付与することができ、被ボンディング物に対するボンディング物の接合性を向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１はワイヤボンディング装置を示すブロック図、図２はワイヤボンディング装置の要部を示す斜視図、図３は荷重１段制御の荷重波形を示す模式図、図４は荷重多段制御の荷重波形を示す模式図である。
【００１８】
ワイヤボンディング装置１０は、図１に示す如く、被ボンディング物としての、リードフレーム（基板）１のリード（電極）及びリードフレーム１のアイランド部に搭載されたペレット２の電極に、ボンディング物としてのワイヤ３をボンディングするものである。
【００１９】
ワイヤボンディング装置１０は、リードフレーム１を不図示の搬送装置によりガイドレール１１に沿って移送し、ボンディング作業領域に位置付けた後、シリンダ等からなる昇降装置１２により待機位置から作業位置に上昇せしめられるボンディングステージ１３によりリードフレーム１の下面を支持し、シリンダ等からなる昇降装置１４により待機位置から作業位置に下降せしめられるリードフレームクランパ１５によりリードフレーム１の上面を押圧してクランプする。ボンディングステージ１３の昇降装置１２はステージ制御部１６により駆動制御され、リードフレームクランパ１５の昇降装置１４はクランパ制御部１７により駆動制御される。
【００２０】
ワイヤボンディング装置１０は、図１、図２に示す如く、ＸＹテーブル２１に搭載されたボンディングアーム２２の先端部にキャピラリ２３を備え、このキャピラリ２３にワイヤ３を挿通して保持するとともに、トーチ２４でワイヤ３の先端部に溶融ボールを形成する。ボンディングアーム２２は、モータ２５により揺動せしめられ、また、キャピラリ２３と反対側の端部に設けられた超音波発振装置２６にて超音波振動が付与せしめられる。これにより、ワイヤ３をリードフレーム１のリード及びペレット２の電極にボンディングする際、キャピラリ２３を介してリード及び電極にワイヤ３が加圧されてボンディング荷重が付加されるとともに、このボンディング荷重が付加されているボンディング期間中に、リード及び電極とワイヤとの間に超音波振動が付与される。このとき、ボンディングアーム２２のキャピラリ２３は、ＸＹテーブル２１の作動により、ペレット２の電極とリードフレーム１のリードとに交互に位置付けられる。ＸＹテーブル２１はＸＹ制御部２７により駆動制御され、モータ２５はモータ制御部２８により駆動制御され、超音波発振装置２６は超音波制御部２９により駆動制御される。
【００２１】
ワイヤボンディング装置１０は、コントローラ３０により、ステージ制御部１６、クランパ制御部１７、ＸＹ制御部２７、モータ制御部２８、超音波制御部２９のそれぞれを制御する。コントローラ３０は操作パネル３１を備える。
【００２２】
然るに、ワイヤボンディング装置１０のモータ制御部２８にあっては、ボンディングアーム２２のキャピラリ２３に保持したワイヤ３を、リードフレーム１のリード及びペレット２の電極にボンディング荷重をもって加圧するボンディング期間中の一部又は全部で、ボンディング荷重を一定の標準荷重Ｆ0 、Ｆ1 、Ｆ2 を基準とした所定の変更巾の範囲内で連続的（無段階的）に繰り返し変化させる。即ち、一定の標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2よりも所定荷重大きい荷重と、一定の標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2よりも所定荷重小さい荷重の範囲内で所定の周期で連続的にボンディング荷重を変化させる。このときの標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2に対する変更巾（後述のΔｆ0、Δｆ1、Δｆ2）は、経験値や実験値に基づいて適宜設定することができる。
【００２３】
図３（Ａ）はモータ制御部２８による荷重１段制御の例であり、ボンディング荷重は、ワイヤ３が最初にリードフレーム１のリード或いはペレット２の電極にタッチしたときに衝撃荷重が発生した以後は、標準荷重Ｆ0 を変更巾Δｆ0 、周期ｔ0 で連続的（無段階的）に変化せしめるように制御される。モータ制御部２８は、Ｆ0 、Δｆ0 、ｔ0 を適宜設定替えできる。
【００２４】
図４（Ａ）はモータ制御部２８による荷重多段制御の例であり、ボンディング荷重は、ワイヤ３が最初にリードフレーム１のリード或いはペレット２の電極にタッチしたときに衝撃荷重が発生した以後、低レベルの第１標準荷重Ｆ1 を変更巾Δｆ1 、周期ｔ1 で連続的に変化せしめ、続いて高レベルの第２標準荷重Ｆ2 を変更巾Δｆ2 、周期ｔ2 で連続的に変化せしめるように制御される。モータ制御部２８は、Ｆ1 、Ｆ2 、Δｆ1 、Δｆ2 、ｔ1 、ｔ2 を適宜設定替えできる。
【００２５】
尚、図３（Ａ）、図４（Ａ）では、ボンディング期間中に、リードフレーム１のリード及びペレット２の電極とワイヤ３との接合部に、超音波制御部２９により制御せしめられた超音波振動も付与される。
【００２６】
従って、本実施形態によれば以下の作用がある。
▲１▼リードフレーム１のリード及びペレット２の電極とワイヤ３との間に加えられるボンディング荷重を、ボンディング期間中に連続的（無段階的）に変化させた。従って、ボンディング荷重の連続的な変化の巾の範囲内で、無段階に変化する多様なボンディング荷重を付加するものとなる。このため、リードフレームクランパ１５のクランプ状態のばらつきにより、リード等に浮き上がりが生じている場合であっても、浮き上がり状態のリード等に適したボンディング荷重を付加する機会が周期的に与えられることとなるので、浮き上がり状態のリード等に対してもワイヤ３の良好な接合状態を得ることができ、ワイヤ３の接合性を向上させることができる。
【００２７】
▲２▼ボンディング期間中に、ボンディング荷重と併用して超音波振動を付与する場合であっても、リードフレーム１のリード及びペレット２の電極に対するワイヤ３の良好な接合状態を得ることができる。即ち、リードフレームクランパ１５のクランプ状態のばらつきにより、リードに浮き上がりが生じている場合、或いは浮き上がりが生じていなくともリードフレームクランパ１５の押付け力が充分に作用していない場合、リードがボンディングステージの支持面に充分な押付け力でクランプされているときと比べ、リードが超音波振動に追従してその振動方向に動きやすいことから、設定された最適ボンディング荷重（標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2）ではリードとワイヤとの間に充分な超音波振動を作用させることができないことがある。そのため、標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2よりも大きい、或いは小さいボンディング荷重を付加する必要が生じ得る。このような場合であっても、ボンディング荷重を設定された変更巾（Δｆ0、Δｆ1、Δｆ2）の範囲内で連続的に変化させることから、リードのクランプ状態のばらつきにかかわらず、リードに対してワイヤ３を適切なボンディング荷重で押圧する機会を周期的に与えることができ、その結果、ワイヤ３の良好な接合状態を得ることができる。尚ここで、ペレットの電極にワイヤをボンディングする場合であっても、アイランド部に浮き上がりが生じている場合には、リードの場合と同様に標準荷重Ｆ0、Ｆ1、Ｆ2よりも大きい荷重、或いは小さい荷重を付加する必要が生じ得るものであり、このような場合であっても、ペレットの電極にワイヤ３を適切なボンディング荷重で押圧する機会を周期的に与えることができ、その結果、ワイヤ３の良好な接合状態を得ることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明は、被ボンディング物を基板とし、ボンディング物をペレットとするペレットボンディング装置にも適用できる。
【００２９】
また、本発明の実施において、連続的に変化せしめられるボンディング荷重の波形は、無段階状に変化するものであれば、三角波の繰り返し等、如何なるものであっても良い。
【００３０】
また、本発明の実施において、ボンディング荷重付加装置はモータによるものに限定されない。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被ボンディング物に対してボンディング物を適切なボンディング荷重で押圧することができ、これにより被ボンディング物に対するボンディング物の接合性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はワイヤボンディング装置を示すブロック図である。
【図２】図２はワイヤボンディング装置の要部を示す斜視図である。
【図３】図３は荷重１段制御の荷重波形を示す模式図である。
【図４】図４は荷重多段制御の荷重波形を示す模式図である。
【符号の説明】
１  リードフレーム（被ボンディング物）
２  ペレット（被ボンディング物）
３  ワイヤ（ボンディング物）
１０  ワイヤボンディング装置
２５  モータ（ボンディング荷重付加装置）
２６  超音波発振装置（超音波振動付加装置）
【図１】
0004521099.tif 000002
【図２】
0004521099.tif 000003
【図３】
0004521099.tif 000004
【図４】
0004521099.tif 000005