(57)【要約】【課題】ワイヤがガイドに引き込まれることを抑制することができ、且つコスト安価なボンディング装置を提供する。【解決手段】ボンディング装置は、ウェッジと、ウェッジに向けてワイヤ部材２を送るガイド５と、を備える。ガイド５は、ワイヤ部材２が通過する通路９と、通路９を通るワイヤ部材２に接触するボール２７と、このボール２７を収容する収容室２６と、を含む。収容室２６は、ワイヤ部材２の送り方向Ｄ１に関する上流側に進むに従い通路９に近づく傾斜状の第１壁面３１と、第１壁面３１に対して送り方向Ｄ１の下流側に配置されボール２７の回転を許容する第２壁面３２と、を有している。ボール２７は、ワイヤ部材２が送り方向Ｄ１と反対の方向に変位することを抑制する。【選択図】図２
2012190912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤ部材をボンディング対象にボンディングするためのウェッジと、
前記ボンディング対象に向けて前記ワイヤ部材を送るためのガイドと、を備え、
前記ガイドは、前記ワイヤ部材が通過する通路と、前記通路を通る前記ワイヤ部材に接触する転動体と、この転動体を収容する収容室と、を含み、
前記収容室は、前記ワイヤ部材の送り方向に関する上流側に進むに従い前記通路に近づく傾斜状の第１壁面と、この第１壁面に対して前記送り方向の下流側に配置され前記転動体の回転を許容する第２壁面と、を有していることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１において、前記収容室および前記転動体は、前記通路を挟んで一対設けられていることを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記ガイドは、前記通路に連続し前記ワイヤ部材を前記ボンディング対象に向けて送り出す送出部をさらに含み、
前記収容室および前記転動体は、前記送出部に隣接して配置されていることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項において、前記ワイヤ部材をクランプするためのクランプ部材をさらに備え、
前記収容室および前記転動体は、前記送り方向に関して、前記クランプ部材の下流側に配置されていることを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの電極間を電気的に接続するワイヤをボンディングするためのボンディング装置は、ウェッジを用いたウェッジボンディング装置を含む（例えば、特許文献１参照）。ウェッジボンディング装置では、ウェッジがアルミ等の金属ワイヤの一部を電極に押しつけた状態で超音波振動することにより、ワイヤを電極に接合する。
ワイヤが一方の電極に接合された後、ウェッジボンディング装置は、上方に移動し、ワイヤをワイヤガイドから引き出し、その後、ワイヤガイドを降下することで、他方の電極に移動する。これにより、ループが形成される。その後、ウェッジを超音波振動させることで、ワイヤを他方の電極に接合する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したように、ワイヤガイドは、一方の電極に隣接した位置から上昇し、その後、他方の電極に向けて降下することで、ループを形成する。この降下の際、ワイヤガイドから引き出されたワイヤがワイヤガイドに引き込まれてしまうことがある。特に、ボンディングする電極間の直線距離が短いほど、ワイヤガイドから引き出されるワイヤが短く、引き出された部分のワイヤが硬い状態となる結果、ワイヤガイドへの引き込みが生じ易い。このような引き込みが起きると、ワイヤに関して、必要なループ長さを確保できなくなる。その結果、一対の電極間におけるワイヤの高さを所望の高さにできず、ボンディング不良の原因となってしまう。ワイヤの引き込みを防止するためには、ワイヤが引き込まれる状況のときに、ワイヤをクランプすることで、ワイヤがワイヤガイドに引き込まれることを抑制する必要がある。しかしながら、特許文献１では、クランプ機構に、電気コイルや制御装置を用いており、製造コストが高い。
【０００５】
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ワイヤがガイドに引き込まれることを抑制することができ、且つコスト安価なボンディング装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、ワイヤ部材（２）をボンディング対象（１００ａ，１０１ａ）にボンディングするためのウェッジ（６）と、前記ボンディング対象に向けて前記ワイヤ部材を送るためのガイド（５）と、を備え、前記ガイドは、前記ワイヤ部材が通過する通路（９）と、前記通路を通る前記ワイヤ部材に接触する転動体（２７）と、この転動体を収容する収容室（２６）と、を含み、前記収容室は、前記ワイヤ部材の送り方向（Ｄ１）に関する上流側に進むに従い前記通路に近づく傾斜状の第１壁面（３１）と、この第１壁面に対して前記送り方向の下流側に配置され前記転動体の回転を許容する第２壁面（３２）と、を有していることを特徴とするボンディング装置（１）を提供する（請求項１）。
【０００７】
本発明によれば、例えば、ガイドを上下に変位させることでワイヤ部材でループを形成する際、ガイドから出たワイヤ部材が、ガイド内に引き込まれる力（送り方向と反対方向を向く力）を受けると、ワイヤ部材に接触している転動体は、送り方向と反対方向に向かって第１壁面側に変位し、第１壁面に押し当てられる。その結果、第１壁面に押し当てられた転動体は、くさび効果によってワイヤ部材を押圧し、ワイヤ部材の変位を規制する。これにより、ワイヤ部材がガイドに引き込まれる力を受けても、ワイヤ部材がガイド内に引き込まれることを抑制できる。その結果、ボンディングする２点間の直線距離が短くても、十分に湾曲されたループを形成できるので、ループの形成不良を抑制できる。しかも、転動体を収容室に収容するという簡易な構成で、コスト安価にワイヤ部材の引き込みを抑制できる。その上、ワイヤ部材をガイドから引き出すときには、転動体は、ワイヤ部材によって第２壁面側に寄せられる。第２壁面は、転動体の回転を許容しているので、転動体がワイヤ部材に引っ掛かからないようにできる。これにより、ワイヤ部材をガイドからスムーズに引き出すことができ、ワイヤ部材の損傷を抑制できる。
【０００８】
また、本発明において、前記収容室および前記転動体は、前記通路を挟んで一対設けられている場合がある（請求項２）。この場合、ワイヤ部材がガイドに引き込まれることを防止するために、一対の転動体でワイヤ部材を押さえることができるので、ガイド部材の引き込みをより確実に抑制できる。また、ワイヤが送り方向に送られるときは、一対の転動体は、ワイヤ部材を挟みつつワイヤ部材に転がり接触する。これにより、ワイヤ部材が通路の内面に擦れることを抑制でき、ワイヤ部材の損傷を抑制できる。
【０００９】
また、本発明において、前記ガイドは、前記通路に連続し前記ワイヤ部材を前記ボンディング対象に向けて送り出す送出部（１３）をさらに含み、前記収容室および前記転動体は、前記送出部に隣接して配置されている場合がある（請求項３）。
この場合、ウェッジに近い位置に転動体を配置できるので、ワイヤ部材のうち、より先端に近い部分を転動体に接触させることができる。その結果、ワイヤ部材でループを形成する際等のワイヤ部材の引き込み量をより小さくできる。その上、ワイヤ部材のボンディングされた箇所と転動体に接触している箇所との距離を近くできるので、これらの２箇所間におけるワイヤ部材の曲げ方向を、意図した方向にし易くできる。
【００１０】
また、本発明において、前記ワイヤ部材をクランプするためのクランプ部材（８）をさらに備え、前記収容室および前記転動体は、前記送り方向に関して、前記クランプ部材の下流側に配置されている場合がある（請求項４）。
この場合、ウェッジに近い位置に転動体を配置できるので、ワイヤ部材のうち、より先端に近い部分を転動体に接触させることができる。その結果、ワイヤ部材でループを形成する際等のワイヤ部材の引き込み量をより一層小さくできる。その上、ワイヤ部材のボンディングされた箇所と転動体に接触している箇所との距離をより近くできるので、これらの２箇所間におけるワイヤ部材の曲げ方向を、より意図した方向にし易くできる。
【００１１】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるボンディング装置の概略構成を示す模式的な側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断したガイドの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であり、傾斜部におけるワイヤ部材の送り方向と直交する断面を示している。
【図４】ワイヤ部材が送り方向と反対方向に変位すること（ワイヤ部材の引き込み）を抑制する動作を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるボンディング装置１の概略構成を示す模式的な側面図である。ボンディング装置１は、ウェッジボンディング装置である。ボンディング装置１は、例えば、半導体チップ１００の上面に形成された、アルミニウム合金製の電極（ボンディング対象）１００ａに、ワイヤ部材２を接合し、且つ、回路基板１０１の上面に形成された、銅製の電極（ボンディング対象）１０１ａに、ワイヤ部材２を接合する。
【００１４】
ボンディング装置１は、筐体３と、ドラム４と、ガイド５と、ウェッジ６と、カッタ７と、クランプ部材８と、を備えている。
筐体３は、ドラム４、ガイド５、ウェッジ６、カッタ７およびクランプ部材８を支持している。筐体３は、図示しない駆動機構によって水平方向および鉛直方向に変位可能である。
【００１５】
ドラム４には、ワイヤ部材２が巻かれている。ワイヤ部材２は、例えば、直径数十〜数百μｍ程度のアルミワイヤである。
ガイド５は、ドラム４から供給されたワイヤ部材２を電極１００ａや電極１０１ａに向けて送るために設けられている。ガイド５は、筐体３と一体的に移動可能に構成されている。ガイド５の内部には、通路９が形成されている。通路９は、ワイヤ部材２を通すために設けられている。
【００１６】
ガイド５は、筒状のガイド本体１０を含んでいる。ワイヤ部材２は、ガイド本体１０内を通過するように構成されている。ワイヤ部材２は、下側に向かう送り方向Ｄ１に沿ってガイド５（通路９）内を送られる。
ガイド本体１０は、鉛直方向に延びる鉛直部１１と、鉛直部１１の下端から斜め下方に延びる傾斜部１２と、を含んでいる。鉛直部１１の上端は、ワイヤ部材２が入る導入部とされている。傾斜部１２の下端（先端）には、ワイヤ部材２を電極１００ａ（１０１ａ）に送り出す送出部１３が形成されている。送出部１３は、傾斜部１２に形成された開口部からなり、ウェッジ６の先端部６ａ側を向いている。
【００１７】
ウェッジ６は、筐体３と一体的に移動可能に構成されている。ウェッジ６は、例えば電極１００ａ上のワイヤ部材２を、電極１００ａに向けて加圧しつつ、超音波発信器１４からの超音波をワイヤ部材２に加えることにより、ワイヤ部材２を電極１００ａに接合（ボンディング）する。これにより、ウェッジ６は、ワイヤ部材２および電極１００ａのそれぞれの表面を覆っている酸化膜を破壊し、ワイヤ部材２および電極１００ａの活性化した金属同士を金属接合する。
【００１８】
ウェッジ６の先端部６ａは、ガイド５の送出部１３に隣接して配置されている。
カッタ７は、電極１００ａ，１０１ａに接合されたワイヤ部材２を切断するために設けられている。カッタ７は、ガイド５とウェッジ６との間に配置されており、筐体３に対して上下方向に変位可能である。カッタ７は、ワイヤ部材２の径方向の一部を切断するように構成されている。
【００１９】
クランプ部材８は、ワイヤ部材２をクランプするために設けられている。クランプ部材８は、カッタ７によって一部が切断されたワイヤ部材２を引っ張って引きちぎる際等に、ワイヤ部材２をクランプする。
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断したガイド５の断面図である。図２では、傾斜部１２におけるワイヤ部材２の送り方向Ｄ１と平行な断面を示している。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図であり、傾斜部１２におけるワイヤ部材２の送り方向Ｄ１と直交する断面を示している。
【００２０】
図２および図３を参照して、ガイド本体１０の傾斜部１２は、送出部１３（傾斜部１２の先端部）に向かうに従い先細りのテーパ状に形成されている。
傾斜部１２は、通路９を形成する内周面１５を含んでいる。内周面１５は、円筒状に形成されている。また、傾斜部１２には、切欠部１６が形成されている。切欠部１６は、送り方向Ｄ１に関する傾斜部１２の一部を切り欠くことにより形成されている。切欠部１６は、上面１６ａと、下面１６ｂと、一対の側面１６ｃ，１６ｄと、を含んでいる。切欠部１６は、内周面１５の中間部を切り欠いており、内周面１５は、上面１６ａに開放されている。また、内周面１５は、下面１６ｂに開放されている。また、内周面１５は、送出部１３に連続している。一対の側面１６ｃ，１６ｄは、それぞれ、上面１６ａと下面１６ｂとを接続している。
【００２１】
切欠部１６には、第１片部２１および第２片部２２が嵌め込まれている。第１片部２１および第２片部２２は、同一の形状に形成されており、且つ、互いに対向する方向に対称に配置されている。第１片部２１および第２片部２２の構成は同様であるので、以下では、主に第１片部２１に関して説明し、第２片部２２の詳細については、第１片部２１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
第１片部２１は、切欠部１６の一対の側面１６ｃ，１６ｄ間に配置されており、且つ、切欠部１６の上面１６ａおよび下面１６ｂ間に配置されている。
第１片部２１および第２片部２２によって、切欠部１６が埋められている。第１片部２１の内側面２３と、第２片部２２の内側面２３とは、互いに突き合わされており、面接触している。
【００２３】
第１片部２１の内側面２３は、窪み２４を含んでいる。この窪み２４は、断面半円形形状に形成されており、送り方向Ｄ１に沿って延びている。第１片部２１の窪み２４と、第２片部２２の窪み２４とによって、円筒状の内周面２５が形成されている。内周面２５は、傾斜部１２の内周面１５と連続しており、内周面１５と協働して通路９を形成している。ワイヤ部材２は、内周面１５および内周面２５内（通路９内）を通って、通路９に連続する送出部１３から送り出される。
【００２４】
送り方向Ｄ１に関する第１片部２１の中間部には、収容室２６が形成されている。収容室２６には、転動体としてのボール２７が収容されている。収容室２６およびボール２７は、送り方向Ｄ１に関して、送出部１３に隣接して配置されている。収容室２６およびボール２７は、ワイヤ部材２が送り方向Ｄ１と反対方向に向けて変位することを抑制するために設けられている。
【００２５】
収容室２６は、内周面２５から内周面２５の径方向の外側に向けて窪んでおり、通路９に臨んでいる。収容室２６は、くさび状の空間を形成している。収容室２６は、第１壁面３１と、第２壁面３２と、一対の側壁面３３，３４と、を含んでいる。
第１壁面３１は、送り方向Ｄ１と平行な断面（図２に示す断面）において、送り方向Ｄ１に対して交差する方向に延びる平坦な面である。第１壁面３１は、送り方向Ｄ１に関する上流側（送り方向Ｄ１と反対の方向）に進むに従い通路９に近づくように傾斜している。なお、第１壁面３１は、送り方向Ｄ１に関する上流側に進むに従い通路９に近づく円錐状の面（傾斜状の面）でもよい。
【００２６】
第２壁面３２は、送り方向Ｄ１に関して、第１壁面３１の下流側に配置されている。第２壁面３２は、ボール２７の回転を許容しつつ、ボール２７を受けるために設けられている。具体的には、第２壁面３２は、送り方向Ｄ１と直交する平坦な面とされている。
一対の側壁面３３，３４は、第１壁面３１および第２壁面３２を挟んで相対向しており、互いに平行に延びている。
【００２７】
ボール２７は、第１壁面３１と、第２壁面３２と、一対の側壁面３３，３４と、に囲まれている。ボール２７の一部は、通路９に突出しており、通路９内のワイヤ部材２に接触している。ボール２７は、曲率半径（例えば、１ｍｍ程度）が一様の玉である。なお、ボール２７に代えて、ころを転動体として用いてもよい。ボール２７は、収容室２６内を、送り方向Ｄ１と平行な方向にわずかに（例えば、１ｍｍ未満程度の微小量だけ）変位可能な大きさとされている。
【００２８】
上記の構成により、収容室２６およびボール２７は、通路９を挟んで一対設けられている。これにより、ワイヤ部材２には、２つのボール２７，２７が転動可能に接触している。また、図１および図２に示すように、収容室２６およびボール２７は、送り方向Ｄ１に関して、クランプ部材８の下流側に配置されている。
次に、ボンディング装置１の動作について説明する。
【００２９】
ボンディング装置１が停止しているとき、ボール２７は、第２壁面３２に受けられており、第１壁面３１から離隔している。この状態からボンディング装置１が駆動し、ワイヤ部材２が送り方向Ｄ１に送られると、ボール２７は、ワイヤ部材２の移動に伴って回転方向Ｒ１に回転する。このとき、ボール２７は、第１壁面３１に受けられておらず、第２壁面３２上を回転し、ワイヤ部材２をスムーズに送り出している。
【００３０】
また、ウェッジ６によって半導体チップ１００の電極１００ａにワイヤ部材２がボンディングされた後、ワイヤ部材２のループ（弓状の部分）を形成する際に、ガイド５を、図１に示すように上方に変位することがある。この場合、ガイド５は、上方に変位した後、回路基板１０１の電極１０１ａに向けて降下する。
この際、図４に示すように、ワイヤ部材２には、送り方向Ｄ１と反対方向の力Ｆ２が作用することがある。このとき、ボール２７は、ワイヤ部材２を介して、送り方向Ｄ１と反対方向の力を受け、傾斜状の第１壁面３１に接触する。これにより、ボール２７は、第１壁面３１から送り方向Ｄ１と直交する方向の力Ｆ３を受け、ワイヤ部材２を押圧する。その結果、一対のボール２７，２７は、ワイヤ部材２に係合し、ワイヤ部材２が送り方向Ｄ１と反対の方向に変位することを抑制する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガイド５を上下に変位させることで、ワイヤ部材２でループを形成する際、ガイド５から出たワイヤ部材２が、ガイド５内に引き込まれる力（送り方向Ｄ１と反対方向を向く力）を受けると、ワイヤ部材２に接触しているボール２７は、送り方向Ｄ１と反対方向に向かって第１壁面３１側に変位し、第１壁面３１に押し当てられる。その結果、第１壁面３１に押し当てられたボール２７は、くさび効果によってワイヤ部材２を押圧し、ワイヤ部材２の変位を規制する。これにより、ワイヤ部材２がガイド５に引き込まれる力を受けても、ワイヤ部材２がガイド５内に引き込まれることを抑制できる。
【００３２】
その結果、ボンディングする２点（電極１００ａ，１０１ａ）間の直線距離が短くても、十分に湾曲されたループを形成できるので、ループの形成不良を抑制できる。しかも、ボール２７を収容室２６に収容するという簡易な構成で、コスト安価にワイヤ部材２の引き込みを抑制できる。
その上、ワイヤ部材２をガイド５から引き出すときには、ボール２７は、ワイヤ部材２によって第２壁面３２側に寄せられる。第２壁面３２は、ボール２７の回転を許容しているので、ボール２７がワイヤ部材２に引っ掛かからないようにできる。これにより、ワイヤ部材２をガイド５からスムーズに引き出すことができ、ワイヤ部材２の損傷を抑制できる。
【００３３】
さらに、収容室２６およびボール２７を、通路９を挟んで一対設けている。これにより、ワイヤ部材２がガイド５に引き込まれることを防止するために、一対のボール２７，２７でワイヤ部材２を押さえることができるので、ワイヤ部材２の引き込みをより確実に抑制できる。また、ワイヤ部材２が送り方向Ｄ１に送られるときは、一対のボール２７，２７は、ワイヤ部材２を挟みつつワイヤ部材２に転がり接触する。これにより、ワイヤ部材２が通路９の内周面（内周面２５等）に擦れることを抑制でき、ワイヤ部材２の損傷を抑制できる。
【００３４】
また、収容室２６およびボール２７は、送り方向Ｄ１に関して、クランプ部材８の下流側に配置されており、また、送出部１３に隣接して配置されている。これにより、ウェッジ６に近い位置にボール２７を配置できるので、ワイヤ部材２のうち、より先端に近い部分をボール２７に接触させることができる。その結果、ワイヤ部材２でループを形成する際等のワイヤ部材２の引き込み量をより一層小さくできる。その上、ワイヤ部材２のボンディングされた箇所と、ボール２７に接触している箇所との距離をより近くできるので、これらの２箇所間におけるワイヤ部材２の曲げ方向を、より意図した方向にし易くできる。
【００３５】
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ボール２７および収容室２６を、１つ設ける構成であってもよい。この場合、第１壁面３１に押圧されたボール２７は、第１および第２片部２１，２２の内周面２５と協働してワイヤ部材２を挟持することで、ワイヤ部材２の引き込みを抑制する。
【符号の説明】
【００３６】
１…ボンディング装置、２…ワイヤ部材、５…ガイド、６…ウェッジ、８…クランプ部材、９…通路、１３…送出部、２６…収容室、２７…ボール（転動体）、３１…第１壁面、３２…第２壁面、１００ａ，１０１ａ…電極（ボンディング対象）、Ｄ１…送り方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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