(57)【要約】【課題】ワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、簡便な方法によって湾曲した回路基板を吸着ステージに効果的に固定する。【解決手段】回路基板１５を吸着する吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａに真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅを設ける。真空装置によって真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの空気を排気しながら、ボンディングアーム１３の先端に取り付けられたキャピラリ１６で回路基板１５を押し下げる。回路基板１５に少なくとも１つの真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの上面をシールさせることによって他の真空吸着キャビティの上面を連鎖的にシールさせる。全ての真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの上面を回路基板１５でシールして回路基板１５を吸着ステージ２３に吸着させる。【選択図】図５ｃ
2007329283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、
前記回路基板が少なくとも１つの前記真空吸着キャビティをシールするように、前記ワイヤボンディングツールによって前記湾曲回路基板を前記吸着ステージに向かって押し下げること、
を特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、
前記ワイヤボンディングツールによって前記湾曲回路基板を前記吸着ステージの少なくとも１つの前記真空吸着キャビティに向かって押し下げること、
を特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法。
【請求項３】
回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、
前記吸着ステージ上に搬送された前記湾曲回路基板の位置を確認した後、真空装置を起動する回路基板セット工程と、
前記回路基板セット工程の後に、前記ワイヤボンディングツールに挿通されたワイヤの先端をボールに形成するボール形成工程と、
前記ボール形成工程の後に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を設定する回路基板押し下げ位置設定工程と、
前記回路基板押し下げ位置設定工程によって設定したＸＹ方向の位置にワイヤボンディングツールを移動させるボンディングツール移動工程と、
前記ボンディングツール移動工程の後に、ワイヤボンディングツールを下動させて前記湾曲回路基板を前記吸着ステージに押し下げる回路基板押し下げ工程と、
前記回路基板押し下げ工程の後に、真空吸着状態を確認する真空吸着状態確認工程と、
前記真空吸着状態確認工程の後に、前記ボールを捨てボンドする捨てボンド工程と、
を有することを特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、
更に、前記真空吸着状態確認工程において、真空吸着状態が確認できなかった場合に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を変更する回路基板押し下げ位置設定変更工程と、
を有することを特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、
前記ボールは、通常のワイヤボンディング用ボールよりも直径の大きい湾曲回路基板押し下げ用ボールであること、
を特徴とするボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法。
【請求項６】
回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラムであって、
前記吸着ステージ上に搬送された前記湾曲回路基板の位置を確認した後、真空装置を起動する回路基板セットプログラムと、
前記回路基板セットプログラムの後に、前記ワイヤボンディングツールに挿通されたワイヤの先端をボールに形成するボール形成プログラムと、
前記ボール形成プログラムの後に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を設定する回路基板押し下げ位置設定プログラムと、
前記回路基板押し下げ位置設定プログラムによって設定したＸＹ方向の位置にワイヤボンディングツールを移動させるボンディングツール移動プログラムと、
前記ボンディングツール移動プログラムの後に、ワイヤボンディングツールを下動させて前記湾曲回路基板を前記吸着ステージに押し下げる回路基板押し下げプログラムと、
前記回路基板押し下げプログラムの後に、真空吸着状態を確認する真空吸着状態確認プログラムと、
前記真空吸着状態確認工程の後に、前記ボールを捨てボンドする捨てボンドプログラムと、
を有することを特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載のワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラムであって、
更に、前記真空吸着状態確認プログラムにおいて、真空吸着状態が確認できなかった場合に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を変更する回路基板押し下げ位置設定変更プログラムと、
を有することを特徴とするワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラム。
【請求項８】
請求項６又は7に記載のボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラムであって、
前記ボールは、通常のワイヤボンディング用ボールよりも直径の大きい湾曲回路基板押し下げ用ボールであること、
を特徴とするボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置における湾曲した回路基板を吸着ステージに吸着、固定する方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板上に装着された半導体ダイと回路基板の間をワイヤにて接続するワイヤボンダは、搬送されてくるリードフレームを吸着ステージの上面に真空吸着固定した状態でワイヤボンディングを行う。一方、近年の半導体パッケージの薄型化の要求、高機能要求及び製造効率化の要求から、回路基板の薄板化、大型化が進むと共に、ダイの多層装着、いわゆるスタッキングが多用されるようになってきている。しかし、薄い回路基板の場合には回路基板に湾曲あるいは反りが生じてしまい、吸着ステージで回路基板を吸着して真空固定することができず、ワイヤボンディングができなくなる場合があった。
【０００３】
半導体ダイが装着されて湾曲した回路基板を吸着ステージに確実に吸着固定する方法として、内部に真空吸引孔を備えた吸着筒を吸着ステージに貫通させて上下に移動させる吸着固定装置がある。これは、半導体ダイが装着されて湾曲した回路基板が吸着ステージに搬送されてきたら、吸着筒を回路基板に当たるように上昇させて、内部の真空吸引孔によって回路基板を吸着し、この吸着筒を下降させて基板吸着面の真空吸引孔で回路基板を吸着固定するものである（例えば、特許文献１参照）。また、吸着ステージの貫通孔にベロー型の真空グリッパを上下に可動するように取り付けて回路基板を基板吸着面に引き込む方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、回路基板にワイヤを接続する場合に回路基板あるいは回路基板上の半導体ダイを加熱することが必要な場合がある。ところが、特許文献１、２に示す従来技術の回路基板の吸着機構は、吸着ステージ下部に吸着筒や真空グリッパを上下させる上下動機構を備えているため吸着ステージ下部に加熱機構を取り付けられず、ボンディングと加熱を同時に行うボンディング装置には用いることができないという問題があった。
【０００５】
このため、回路基板を吸着ステージの下から吸着ステージ上に引き込むのではなく、回路基板の上面から吸着ステージに回路基板を押し下げる方法が提案されている。例えば、図６に示されているように、搬送ガイド２２に沿って吸着ステージ２３の上に搬送された湾曲した回路基板１５に、回路基板１５の上面の配設されたエアノズル７１から空気を吹き付けて回路基板１５を吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａに押し下げて、真空吸着孔２７によって回路基板１５を吸着固定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、図７に示されているように、半導体ダイ１４が装着された回路基板１５の両側をグリッパエレメント７３ａ，７３ｂで挟んで両側に引っ張って平らにすると共に、回路基板１５を吸着ステージ２３に押しつけるようグリッパ７３を下動させる。そして、回路基板１５を吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａに押し付けて、真空吸着孔２７によって吸着固定する方法がある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３８２５３号公報
【特許文献２】特開２００１−２０３２２２号公報
【特許文献３】特開２００１−１７６９１５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、図６に示された従来技術では、空気を上面から吹き付けると、すでに半導体ダイ１４と回路基板１５との間に接続されているワイヤ１２が風圧で曲がってしまい、ワイヤ１２同士が接触してしまうという問題があった。また、図７に示された従来技術では、吸着ステージ２３の下部にグリッパの駆動機構を配設する必要はないものの、吸着ステージ２３の横に大きな駆動機構を取り付ける必要があることから装置が大型、複雑になってしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、簡便な方法によって湾曲した回路基板を吸着ステージに効果的に固定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法は、回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、前記回路基板が少なくとも１つの前記真空吸着キャビティをシールするように、前記ワイヤボンディングツールによって前記湾曲回路基板を前記吸着ステージに向かって押し下げること、を特徴とする。また、前記ワイヤボンディングツールによって前記湾曲回路基板を前記吸着ステージの少なくとも１つの前記真空吸着キャビティに向かって押し下げること、としても好適である。
【００１０】
本発明に係るワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法は、回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定方法であって、前記吸着ステージ上に搬送された前記湾曲回路基板の位置を確認した後、真空装置を起動する回路基板セット工程と、前記回路基板セット工程の後に、前記ワイヤボンディングツールに挿通されたワイヤの先端をボールに形成するボール形成工程と、前記ボール形成工程の後に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を設定する回路基板押し下げ位置設定工程と、前記回路基板押し下げ位置設定工程によって設定したＸＹ方向の位置にワイヤボンディングツールを移動させるボンディングツール移動工程と、前記ボンディングツール移動工程の後に、ワイヤボンディングツールを下動させて前記湾曲基板を前記吸着ステージに押し下げる回路基板押し下げ工程と、前記回路基板押し下げ工程の後に、真空吸着状態を確認する真空吸着状態確認工程と、前記真空吸着状態確認工程の後に、前記ボールを捨てボンドする捨てボンド工程と、を有することを特徴とする。また、更に、前記真空吸着状態確認工程において、真空吸着状態が確認できなかった場合に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を変更する回路基板押し下げ位置設定変更工程と、を有することとしても好適である。また、前記ボールは、通常のワイヤボンディング用ボールよりも直径の大きい湾曲回路基板押し下げ用ボールであること、としても好適である。
【００１１】
本発明に係るボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラムは、回路基板を吸着する基板吸着面に少なくとも１つの真空吸着キャビティを有する吸着ステージと、ボンディングアームの先端に取り付けられたワイヤボンディングツールと、を備えるワイヤボンディング装置における湾曲回路基板の固定プログラムであって、前記吸着ステージ上に搬送された前記湾曲回路基板の位置を確認した後、真空装置を起動する回路基板セットプログラムと、前記回路基板セットプログラムの後に、前記ワイヤボンディングツールに挿通されたワイヤの先端をボールに形成するボール形成プログラムと、前記ボール形成プログラムの後に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を設定する回路基板押し下げ位置設定プログラムと、前記回路基板押し下げ位置設定プログラムによって設定したＸＹ方向の位置にワイヤボンディングツールを移動させるボンディングツール移動プログラムと、前記ボンディングツール移動プログラムの後に、ワイヤボンディングツールを下動させて前記湾曲基板を前記吸着ステージに押し下げる回路基板押し下げプログラムと、前記回路基板押し下げプログラムの後に、真空吸着状態を確認する真空吸着状態確認プログラムと、前記真空吸着状態確認工程の後に、前記ボールを捨てボンドする捨てボンドプログラムと、を有することを特徴とする。また、更に、前記真空吸着状態確認プログラムにおいて、真空吸着状態が確認できなかった場合に、前記湾曲回路基板を押し下げるＸＹ方向の位置を変更する回路基板押し下げ位置設定変更プログラムと、を有することとしても好適である。また、前記ボールは、通常のワイヤボンディング用ボールよりも直径の大きい湾曲回路基板押し下げ用ボールであること、としても好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、簡便な方法によって湾曲した回路基板を吸着ステージに効果的に固定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態の湾曲回路基板の固定方法およびプログラムが適用されるワイヤボンダの系統構成図であり、図２はこのワイヤボンダの吸着ステージの上面を示す平面図であり、図３は図２に示すＸ方向中心線３５に沿ったワイヤボンダの吸着ステージの断面を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、ワイヤボンダ１０はＸＹテーブル２０の上にボンディングヘッド１９が設置され、ボンディングヘッド１９にモータにて先端が上下方向であるＺ方向に駆動されるボンディングアーム１３を備えている。ボンディングアーム１３の先端には、ボンディングツールであるキャピラリ１６が取り付けられている。ＸＹテーブル２０とボンディングヘッド１９は移動機構１８を構成し、移動機構１８はＸＹテーブル２０によってボンディングヘッド１９を水平面内(ＸＹ面内)で自在な位置に移動することができ、これに取り付けられたボンディングアーム１３を駆動させることによって、ボンディングアーム１３先端に取り付けられたキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ＸＹテーブル２０にはキャピラリ１６先端のＸＹ方向の位置を検出するＸＹ位置検出手段３１が備えられている。このＸＹ位置検出手段３１はボンディングへッド１９の所定個所のＸＹ座標位置を検出し、この所定個所とキャピラリ１６先端とのＸＹ方向の距離を補正することによってキャピラリ１６の先端のＸＹ位置を検出するものである。ＸＹ位置検出手段３１は電気式、光学式などの非接触式のものでもよいし、機械式の接触式であってもよい。また、ＸＹ位置検出手段３１はキャピラリ１６先端のＸＹ位置を測定できれば、ボンディングへッド１９の所定個所のＸＹ位置の測定値を補正せず、直接キャピラリ１６の先端位置を測定するＸＹ位置センサであってもよい。更に、ＸＹ位置検出手段３１はリニアスケールであってもよい。ボンディングへッド１９にはキャピラリ１６先端にかかる荷重を検出する荷重センサ２８が備えられている。ボンディングアーム１３の先端のキャピラリ１６にはワイヤ１２が挿通され、ワイヤ１２はスプール１１に巻回されている。スプール１１に巻回されたワイヤ１２にはワイヤ１２と半導体ダイ１４又は、ワイヤ１２と回路基板１５との間の通電状態を取得する通電状態取得手段３８が接続されている。キャピラリ１６の先端付近にはワイヤ１２先端をボールに形成するためのボール形成手段１７が取り付けられている。ボール形成手段１７はワイヤ１２との間で放電を行ってボールを形成する電気トーチであってもよいし、ガストーチであってもよい。また、ボンディングヘッド１９にはキャピラリ１６と半導体ダイ１４と回路基板１５の画像の撮像を行う撮像手段２１が取り付けられている。
【００１５】
キャピラリ１６の下部には、半導体ダイ１４が装着された回路基板１５を吸着固定する吸着ステージ２３が図示しないワイヤボンダフレームに取り付けられている。吸着ステージ２３の両側には回路基板１５をガイドする搬送ガイド２２が固定されており、搬送ガイド２２の近傍には回路基板１５を挟みこんで所定の位置へ移動させる回路基板位置出しクランプ機構３０が取り付けられている。吸着ステージ２３には回路基板１５によって上面がシールされることによって真空状態となる複数の真空吸着キャビティ２４が形成され、真空吸着キャビティ２４の下部には真空吸引孔２７が開けられている。真空吸引孔２７は真空配管３３によって真空装置２６に接続されている。そして、吸着ステージ２３の近傍には、真空吸着キャビティ２４の圧力を検出する圧力センサ２９が取り付けられている。圧力センサ２９は連続的に測定圧力信号を出力するものでもよいし、所定の圧力に達した時に信号を出力する圧力スイッチでもよい。圧力センサ２９は各真空吸着キャビティ２４の圧力を検出するように複数取り付けてもよいし、真空吸着キャビティ２４の下の真空吸引孔２７に取り付けてもよいし、真空装置２６と真空吸引孔２７を接続している真空配管３３の一箇所あるいは複数個所に取り付けてもよい。また、吸着ステージ２３の下部には真空吸着した半導体ダイ１４が装着された回路基板１５を加熱するヒートブロック２５が取り付けられている。
【００１６】
移動機構１８は移動機構インターフェース５９に接続され、ボール形成手段１７はボール形成手段インターフェース６１に接続され、通電状態取得手段３８は通電状態取得手段インターフェース５６に接続され、ＸＹ位置検出手段３１はＸＹ位置検出手段インターフェース６０に接続され、荷重センサ２８は荷重センサインターフェース５７に接続され、撮像手段２１は撮像手段インターフェース５５に接続され、回路基板位置出しクランプ機構３０は回路基板位置出しクランプ機構インターフェース５３に接続され、圧力センサ２９は圧力センサインターフェース５１に接続され、真空装置２６は真空装置インターフェース４７に接続され、ヒートブロック２５はヒートブロックインターフェース４９に接続されている。そして、各インターフェースはデータバス４３を介してワイヤボンダ１０の制御を行う制御部４１に接続されている。制御部４１は内部に制御用のＣＰＵを含んでいる。また、データバスには制御用データを記憶している記憶部４５が接続されている。
【００１７】
図２及び図３を参照しながら、上記のワイヤボンダ１０の吸着ステージ２３回りについて詳しく説明する。説明においては、図２に示すように水平面上の回路基板の搬送方向をＹ方向、回路基板の搬送と直角方向をＸ方向として説明する。図２に示すように吸着ステージ２３は搬送ガイド２２の間に配設された四角い平板である。そして、吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａ中央のＸ方向中心線３５上に並んだ複数の真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅが形成されている。真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅはＸ方向中心線３５とＹ方向中心線３６の双方に対して略４５度の傾きをもって交差したＸ型の四角断面溝であり、その各中心点に真空吸引孔２７ａ〜２７ｅが開けられている。上記の真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅのＸ型の溝の長さは回路基板１５に装着される半導体ダイ１４の対角線長さより少し短い長さとなっている。真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの溝の断面形状は四角に限らず、半円形など他のでもよい。また、平面形状は回路基板１５を効率的に吸着できるよう真空吸引孔２７ａ〜２７ｅの中心から放射状に形成された溝であればＸ型に限らず十字形状や星型形状などであってもよい。ボンディングにおいては回路基板１５に装着された半導体ダイ１４の中心が上記のＸ方向中心線３５上に来るように回路基板１５の位置がセットされる。回路基板１５のこの位置をボンディング位置という。
【００１８】
図３は図２に示したＸ方向中心線３５に沿った吸着ステージ２３の断面図で、真空吸着キャビティ２４は溝の長手方向の断面を示してある。図３に示すように、吸着ステージ２３はベース３４の上に固定されたヒートブロック２５の上に重ねて固定されている。各真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの中心の各真空吸引孔２７ａ〜２７ｅは吸着ステージ２３の内部でヘッダに接続されて吸着ステージ２３からベース３４の下部に導かれている。そしてベース３４の下部において、真空配管３３が接続されている。各真空吸引孔２７ａ〜２７ｅは吸着ステージ２３の内部でヘッダを構成せずにそれぞれ吸着ステージ２３の下側に貫通し、各貫通部に真空配管３３が接続され、真空配管３３の途中で１つのヘッダにまとめられて真空装置２６に接続されるように構成されていてもよい。
【００１９】
以下、図４及び図５ａ〜５ｅを参照しながら湾曲回路基板の固定方法、プログラムの動作について説明する。図４は本実施形態の動作を表すフローチャートであり、図５ａ〜５ｅは動作状態を示す説明図である。
【００２０】
ワイヤボンダ１０が起動されると、図５ａに示すように、半導体ダイ１４が装着されて湾曲した回路基板１５が吸着ステージ２３の両側の搬送ガイド２２によってガイドされて吸着ステージ２３に搬送されてくる。回路基板１５は薄い基板であるため、湾曲が大きく、吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａから大きく浮き上がった状態となっている。また、先端にキャピラリ１６が取り付けられたボンディングアーム１３は回路基板１５の搬送路から外れた待機位置で、先端のキャピラリを上昇位置として待機している。本実施形態ではボンディングアーム１３の待機位置は先端のキャピラリ１６が搬送ガイド２２の外側に来るような位置として説明するが、この待機位置はキャピラリ１６の先端が搬送されてくる湾曲した回路基板１５と干渉しなければ、２つの搬送ガイド２２の間の領域であってもよい。また、ワイヤボンダ１０が起動されると、制御部４１はヒートブロックインターフェース４９にヒートブロック起動指令を出力し、これに従ってヒートブロックインターフェース４９は加熱源２５ａを起動してヒートブロック２５の加熱を開始する。
【００２１】
図４のステップＳ１０１に示すように、回路基板位置出しクランプ機構３０によって回路基板１５が移動されている際には、回路基板位置出しクランプ機構３０によって回路基板１５の位置が所定の位置に来ているかどうかが検出され、その検出信号は回路基板位置検出インターフェース５３によって制御部４１に入力可能な信号に変換されて、制御部４１に入力される。制御部４１は、この信号によって図５ｂに示すように回路基板１５が、ボンディング位置に来ているかどうかを撮像手段２１で検出する。
【００２２】
回路基板１５がボンディング位置に達すると回路基板位置出しクランプ機構３０からボンディング位置到達信号が発信され、この信号が回路基板位置出しクランプインターフェース５３から制御部４１に入力される。図４のステップＳ１０２に示すように、制御部４１は上記信号の入力によって、回路基板１５が所定のボンディング位置に来たと判断して、搬送動作を停止する指令を図示しない搬送装置に出力し、回路基板１５はボンディング位置に停止する。
【００２３】
次に、制御部４１は、図４のステップＳ１０３に示すように真空装置２６を起動する。ボンディング位置に搬送された回路基板１５は図５ａに示したように基板吸着面２３ａから大きく浮き上がっていることから、真空装置２６によって真空吸引孔２７ａ〜２７ｅの空気を排気しても、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの圧力は真空とならず回路基板１５を吸着固定することはできない。このため、回路基板１５は浮き上がったままである。
【００２４】
図４のステップＳ１０４に示すように、制御部４１はボール形成手段インターフェース６１にボールの形成信号を出力する。ボール形成手段インターフェース６１はこの指令によって、キャピラリ１６の先端に導出されているワイヤ１２とボール形成手段１７との間に放電を行い、図５ａに示すようにボール３７を形成する。このボール３７の形成により、回路基板１５を吸着固定後にスムーズにボンディング工程に移れるためである。また、ボール３７の形成において、通常のボンディング用ボールよりも大きな電力によって放電を行い、通常のボンディング用のボールよりも大きな押し下げ用ボール３７を形成することも好適である。大きなボールを形成することによって、湾曲した回路基板１５を押し下げる面積が増加し、回路基板１５をより効果的に押し下げることができるためである。
【００２５】
図４のステップＳ１０５に示すように、制御部４１は、予め記憶部４５に入力された回路基板１５のデータに基づいて、最適な回路基板１５のＸＹ方向の押し下げ位置を設定する。本実施形態では、押し下げ位置は回路基板１５の中央の半導体ダイ１４の端部の位置に設定されている。これは、回路基板１５の中央に近い位置は回路基板全体を一様に吸着ステージ２３に押し下げることができること、半導体ダイ１４の端部は半導体の回路部分がないことから押し下げによって半導体回路部を損傷することがないことによるものである。また、この押し下げ位置は、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅのいずれか１つをシールできれば半導体ダイ１４のない回路基板１５上の位置でもよい。また、この押し下げ位置は、半導体ダイ１４の種類や回路基板１５の種類によっては、真空吸引孔２７ａ〜２７ｅのいずれかの直上としてもよい。この位置は、他の位置よりも、各真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅの中心に向かって真直ぐに回路基板１５を押し下げることができる位置なので、より効果的に回路基板１５の吸着を行うことができる位置であるためである。
【００２６】
回路基板１５の押し下げ位置が設定されると、図４のステップＳ１０６に示すように、制御部４１は、その設定したＸＹ方向の位置にキャピラリ１６の先端位置を移動させる指令を移動機構インターフェース５９に出力する。図５ｂに示すように、移動機構インターフェース５９はこの指令に基づいてＸＹテーブル２０を駆動して、ボンディングアーム１３の先端のキャピラリ１６が設定されたＸＹ方向の押し下げ位置に来るようにボンディングへッド１９の移動を開始する。制御部４１は、図４のステップＳ１０７に示すように、ＸＹ位置検出手段３１からの検出信号をＸＹ位置検出手段インターフェース６０から取得して、キャピラリ１６の先端位置と設定された押し下げ位置との差を監視する。また、撮像手段２１によってキャピラリ１６と半導体ダイ１４と回路基板１５との画像を撮像し、その画像データを撮像手段インターフェース５５によって制御部４１に入力し、制御部４１で画像処理によってキャピラリ１６の先端位置を取得し、指令値との差を監視してもよい。そして、制御部４１はこの差が閾値以下になったと判断すると、図４のステップＳ１０８に示すように、移動機構インターフェース５９にキャピラリ１６の先端位置の移動を停止するような指令を出力する。移動機構インターフェース５９は、この指令によってボンディングへッド１９の移動を停止して、キャピラリ１６の先端位置のＸＹ方向の移動を停止する。ボンディングへッド１９の移動が停止した時には、図５ｂに示すように、キャピラリ１６の先端位置は、回路基板１５の中央の半導体ダイ１４の端部の押し下げ位置にきており、キャピラリ１６の先端は回路基板１５又は、半導体ダイ１４から離れた上昇位置となっている。
【００２７】
図４ステップＳ１０９に示すように、制御部４１は、移動機構インターフェース５９にキャピラリ１６の先端を下動させる指令を出力する。この指令にもとづいて移動機構インターフェース５９はボンディングへッド１９に備えられているボンディングアーム１３の駆動用のモータを駆動して、キャピラリ１６の先端を下動させるような信号を出力する。そして、ボンディングへッド１９のモータが駆動され、ボンディングアーム１３が下動方向に回転を開始する。荷重センサ２８のキャピラリ先端の荷重検出信号は荷重センサインターフェース５７から制御部４１に入力される。制御部４１は、図４のステップＳ１１０に示すように、この信号と所定のキャピラリ接地荷重との差を監視する。接地荷重は、キャピラリ１６の先端が接地したときに検出される荷重で、通常のボンディングのときのワイヤ圧着荷重よりも小さい荷重である。回路基板１５の押し下げによってキャピラリ先端のボール３７が半導体ダイ１４又は回路基板１５に圧着されることを防止するためである。
【００２８】
図５ｃに示すように、ボンディングアーム１３の下動によってキャピラリ１６の先端が湾曲した回路基板１５に向かって下がり始める。そして、キャピラリ先端のワイヤに形成されたボール３７が半導体ダイ１４に当接する。この状態では、回路基板１５は基板吸着面２３ａから大きく浮き上がっており、この隙間を真空装置２６に向かって空気が流れるため、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅはいずれもシールされず、回路基板１５を真空吸着できない。
【００２９】
制御部４１はボンディングアーム１３の下動中、荷重センサ２８からの入力信号によってキャピラリ先端にかかる荷重が所定の接地荷重以上になっているかどうかの監視を続ける。そして、制御部４１は、図４のステップＳ１１１に示すように、荷重センサ２８からの入力信号と接地荷重との差が閾値以下となった場合にキャピラリ１６が接地したと判断し、移動機構インターフェース５９にキャピラリ１６の下動停止指令を出力する。移動機構１８はこの指令に基づいてボンディングへッド１９のボンディングアーム１３の下動を停止して、キャピラリ１６の下動を停止する。また、キャピラリ１６の接地検出は、通電状態取得手段３８によって通電電流を検出することによって行ってもよい。キャピラリ１６が接地するとワイヤ１２に通電状態検出用の電流が流れる。このワイヤ１２から半導体ダイ１４又は回路基板１５への通電電流は通電状態取得手段３８によって検出され、その信号は通電状態取得手段インターフェース５６から制御部４１に入力される。制御部４１はこの信号の入力によって、キャピラリ１６の接地を検出してキャピラリ１６の下動を停止する。通電状態取得手段３８はワイヤ１２と半導体ダイ１４又は回路基板１５との間の直流電流の状態変化を検知する直流式でも良いし、交流電流の変化を検出する交流式であっても良い。
【００３０】
このとき、図５ｄに示すように、キャピラリ１６の先端の下動によって回路基板１５の中央部が吸着ステージ２３の基板吸着面２３ａに押し下げられ、中央の半導体ダイ１４の下面の回路基板１５の一部が基板吸着面２３ａに当接すると共に、回路基板１５が真空吸着キャビティ２４ｃ上側の面に被さってきている。これによって真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅから真空装置２６への空気流路の一部が塞がれて真空装置２６への空気流量が少なくなり真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅ全体の圧力が低下してくる。そして、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅ全体の圧力が大気圧よりも低くなってくると、大気圧によって回路基板１５は吸着ステージ２３に押し付けられ始める。すると、回路基板１５の下面と基板吸着面２３ａ隙間が一番小さくなっている真空吸着キャビティ２４ｃの周囲に回路基板１５の下面が密着して真空吸着キャビティ２４ｃの上面をシールする。これによって、回路基板１５の中央部は基板吸着面２３ａに吸着される。図５ｄに示すように、真空吸着キャビティ２４ａ，２４ｂ，２４ｄ，２４ｅの上の回路基板１５は、まだ基板吸着面２３ａから浮き上がっている状態である。しかし、真空吸着キャビティ２４ｃがシールされたことによって真空装置２６で排気される空気流量が更に少なくなり、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅ全体の圧力が更に低下してくる。これによって、真空吸着キャビティ２４ａ，２４ｂ，２４ｄ，２４ｅの上面にある回路基板１５は更に大気圧によって吸着ステージ２３に強く押し付けられる。
【００３１】
そして、回路基板１５が真空吸着キャビティ２４ａ，２４ｂ，２４ｄ，２４ｅのいずれか１つの上面をシールすると、その真空吸着キャビティから真空装置２６に空気が流れなくなることから、真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅ全体の圧力が更に低下し、大気圧との圧力差が大きくなる。そして、圧力差が大きくなると回路基板１５を下に押し付ける力も大きくなり、連鎖的に周囲の真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅが回路基板１５によって次々にシールされる。そして全部の真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅが回路基板１５によってシールされると、回路基板１５が吸着ステージに完全に真空吸着される。このように、１つの真空吸着キャビティがシールされると真空吸着キャビティ全体の圧力が連鎖的に低下して、大気圧との圧力差によって一気に回路基板１５が基板吸着面に吸着される。全ての真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅが回路基板１５によってシールされると、図５ｅに示すように、回路基板１５は基板吸着面２３ａに吸着固定され、各真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅ、各真空吸引孔２７ａ〜２７ｅ、及び真空配管３３の圧力は略真空状態となる。
【００３２】
図４のステップＳ１１２に示すように、制御部４１は圧力センサ２９の検出圧力を圧力センサインターフェース５１の圧力信号として取得し、その圧力と所定の真空圧力との差が所定の閾値以下になっているかどうか判断する。そして、その差が所定の閾値以下の場合には、制御部４１は、各真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅは全て真空で回路基板１５は吸着ステージ２３の上に吸着固定されたと判断する。
【００３３】
制御部４１は回路基板１５の真空吸着状態を確認すると、移動機構インターフェース５９にキャピラリ１６を上昇させて、回路基板１５又は回路基板の端部等のワイヤボンディングに支障をきたさない場所にある捨てボンド位置に移動する指令を出力する。移動機構１８はボンディングアーム１３の駆動モータを駆動してボンディングアーム１３を上昇させた後、指令に従って、ＸＹテーブルによってキャピラリ先端を回路基板１５の捨てボンド位置に移動させる。捨てボンド位置への移動が終了すると、制御部４１はキャピラリ１６を下動させて捨てボンド位置にボンディングを行う。この場合は、通常のボンディングと同様にキャピラリ１６の先端に形成されているボール３７を捨てボンド位置に圧着させる。キャピラリ１６によってボール３７が圧着されるとワイヤ１２に通電状態検出用の電流が流れる。この通電電流は通電状態取得手段３８によって検出され、その信号は通電状態取得手段インターフェース５６から制御部４１に入力される。制御部４１はこの信号の入力によって、ボール３７が圧着されたと判断する。その後、制御部４１は、キャピラリ１６を上昇させてテールワイヤの切断を行う。テールワイヤが切断されると、ワイヤ１２に流れていた通電状態検出用の電流が流れなくなる。この通電電流がなくなった状態は通電状態取得手段３８によって検出され、その信号は通電状態取得手段インターフェース５６から制御部４１に入力される。制御部４１はこの信号によって、ワイヤ１２が正常に切断されたものと判断する。そして、制御部４１は、ボール３７の圧着による通電信号とワイヤ切断による通電電流がなくなったことを示す信号の双方が入力された場合に、捨てボンドが正常に行われたと判断する。上記の捨てボンド工程によって捨てボンドが正常に終了した場合には、制御部４１は湾曲回路基板の固定プログラムを終了する。捨てボンド工程によって捨てボンドに不良が発生した場合には、制御部４１は、図４のステップＳ１１６に示すようにエラー停止処理を行い、ワイヤボンディング装置を停止する。
【００３４】
一方、上記の圧力差が所定の閾値以下となっていない場合には、制御部４１は、いずれかの真空吸着キャビティがシールされずに空気を吸込んでいる状態となっており、回路基板１５は完全に吸着固定されていないと判断する。そして、回路基板１５の真空吸着状態を確認できなかった場合には、図４のステップＳ１１２に示すように、制御部４１は、再度、回路基板１５の押し下げ動作を行う。
【００３５】
図４のステップＳ１１５に示すように、制御部４１は移動機構インターフェース５９にキャピラリ高さを上昇位置までリセットする指令を出力する。移動機構インターフェース５９はこの指令に従って、ボンディングアーム１３のモータを駆動して、ボンディングアーム１３を上昇させ、キャピラリ１６の先端を初期状態の上昇位置にリセットする。そして、制御部４１は、図４のステップＳ１０５に示すように、回路基板のＸＹ方向の押し下げ位置の設定を変更する。これは、前回の押し下げ位置の隣の半導体ダイ１４の端面に設定するようにしてもよい。また、各真空吸着キャビティ２４ａ〜２４ｅそれぞれに圧力センサ２９を取り付けておき、一番圧力の高い真空吸着キャビティの近傍を押し下げるように設定しても良い。
【００３６】
そして、押し下げ位置の設定が終了したら、制御部４１は、図４のステップＳ１０６に示すように、再度移動機構１８によってキャピラリ１６の先端位置を再設定された押し下げ位置に移動させて、図４のステップＳ１０９からステップＳ１１１に示すように再度押し下げ動作を行う。そして、図４のステップＳ１１２に示すように、真空吸着キャビティの真空状態が確認されると、回路基板１５が吸着ステージ２３に吸着されたと判断する。そして、図４のステップＳ１１３に示すように、捨てボンド工程が開始され、図４のステップＳ１１４に示すように、捨てボンドが正常に終了したら、制御部４１は、湾曲回路基板の固定プログラムを終了する。
【００３７】
回路基板１５が吸着ステージ２３に吸着固定されると、回路基板１５と半導体ダイ１４はすでに加熱可能温度まで温度上昇されている下部のヒートブロック２５によって加熱され、ワイヤボンディングが可能な状態となる。制御部４１はボンディングプログラムを起動させて、半導体ダイ１４と回路基板１５との間にワイヤボンディングを行っていく。そしてＸ方向中心線３５の上にならんだ半導体ダイ１４のボンディングを終了したら、真空を開放し、回路基板１５の真空吸着固定をはずして、次の半導体ダイ１４の列がＸ方向中心線３５に来るまで回路基板１５を搬送し、上記と同様に回路基板１５の吸着動作をおこなっていく。
【００３８】
以上説明した様に、本実施形態は、通常のワイヤボンダ１０に特殊な構造を付け加えることなく、制御プログラムを変更するだけで、簡単に湾曲した回路基板１５を効果的に吸着ステージ２３に真空吸着固定することができるという効果を奏する。また、下部に可動機構を配置することが必要ないことから回路基板の吸着と加熱を同時に行うことができ、ボンディング効率の向上を図ることが出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る湾曲した回路基板の固定方法及びプログラムを適用したワイヤボンダの系統構成を示す図である。
【図２】図１に示すワイヤボンダの吸着ステージ上面を示す平面図である。
【図３】図１に示ワイヤボンダの吸着ステージの断面を示す図である。
【図４】本発明の実施形態のフローチャートである。
【図５ａ】湾曲回路基板がセットされた状態を示す説明図である。
【図５ｂ】湾曲回路基板の押し下げ位置にキャピラリを移動させる状態を示す説明図である。
【図５ｃ】キャピラリが湾曲回路基板の押し下げを開始する状態を示す説明図である。
【図５ｄ】キャピラリが下動停止位置に達した時の湾曲回路基板の状態を示す説明図である。
【図５ｅ】湾曲回路基板が吸着固定された状態を示す説明図である。
【図６】従来技術による回路基板の固定方法を示す図である。
【図７】従来技術による回路基板の固定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ワイヤボンダ、１１  スプール、１２  ワイヤ、１３  ボンディングアーム、１４  半導体ダイ、１５  回路基板、１６  キャピラリ、１７  ボール形成手段、１８  移動機構、１９  ボンディングヘッド、２０  ＸＹテーブル、２１  撮像手段、２２  搬送ガイド、２３ａ  基板吸着面、２３  吸着ステージ、２４，２４ａ〜２４ｅ  真空吸着キャビティ、２５  ヒートブロック、２５ａ  加熱源、２６  真空装置、２７，２７ａ〜２７ｅ  真空吸引孔、２８  荷重センサ、２９  圧力センサ、３０  回路基板位置出しクランプ機構、３１  ＸＹ位置検出手段、３３  真空配管、３４  ベース、３５  Ｘ方向中心線、３６  Ｙ方向中心線、３７  ボール、３８  通電状態取得手段、４１  制御部、４３  データバス、４５  記憶部、４７  真空装置インターフェース、４９  ヒートブロックインターフェース、５１  圧力センサインターフェース、５３  回路基板位置出しクランプ機構インターフェース、５５  撮像手段インターフェース、５６  通電状態取得手段インターフェース、５７  荷重センサインターフェース、５９  移動機構インターフェース、６０  ＸＹ位置検出手段インターフェース、６１  ボール形成手段インターフェース、７１  エアノズル、７３  グリッパ、７３ａ，７３ｂ  グリッパエレメント。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６】
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【図７】
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