(57)【要約】【課題】本発明は、イニシャルボールの形成時に金属ワイヤの先端に確実に不活性ガスなどを供給することができるワイヤボンディング装置を提供することを目的とする。【解決手段】本願の発明にかかるワイヤボンディング装置は、先端から金属ワイヤを繰り出すキャピラリと、不活性又は還元性のガスを噴出するガスノズルと、該ガスノズルに固定され、光を反射する反射部と、該金属ワイヤの先端を経由して該反射部に至るビーム光を出射する光源と、該反射部からの反射ビーム光を、該金属ワイヤの先端と該ガスノズルの相対位置情報として用いて、該ガスが該金属ワイヤの先端に当たるように該ガスノズルの位置を調整する手段と、該金属ワイヤの先端を放電に伴う熱エネルギで溶融させ、該金属ワイヤの先端にイニシャルボールを形成するトーチロッドと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端から金属ワイヤを繰り出すキャピラリと、
不活性又は還元性のガスを噴出するガスノズルと、
前記ガスノズルに固定され、光を反射する反射部と、
前記金属ワイヤの先端を経由して前記反射部に至るビーム光を出射する光源と、
前記反射部からの反射ビーム光を、前記金属ワイヤの先端と前記ガスノズルの相対位置情報として用いて、前記ガスが前記金属ワイヤの先端に当たるように前記ガスノズルの位置を調整する手段と、
前記金属ワイヤの先端を放電に伴う熱エネルギで溶融させ、前記金属ワイヤの先端にイニシャルボールを形成するトーチロッドと、
を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記調整する手段は、前記反射ビーム光が所定位置に当たるように前記ガスノズルの位置を調整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装置。
【請求項３】
開口を有する第１の板と開口を有する第２の板とを有し、
前記ビーム光は前記第１の板の開口及び前記第２の板の開口を通り、
前記調整する手段は、前記反射ビーム光が前記第１の板の開口及び前記第２の板の開口を通るように前記ガスノズルの位置を調整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装置。
【請求項４】
前記反射ビーム光を検出するフォトディテクタを有し、
前記フォトディテクタの受光強度は、前記ガスノズルが前記ガスを前記金属ワイヤの先端に当てることができる位置であるときに最大となり、
前記調整する手段は、前記フォトディテクタの受光強度が最大となるように前記ガスノズルの位置を調整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装置。
【請求項５】
前記フォトディテクタは、前記反射ビーム光のうち前記光源から出射した前記ビーム光と同一周波数の光のみを検出することを特徴とする請求項４に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記反射部は前記ガスノズルの内壁に形成された鏡面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ワイヤの先端にイニシャルボールを形成してワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属ワイヤの先端を溶融してイニシャルボールを形成する技術が開示されている。この技術は、金属ワイヤの先端を溶融する際に金属ワイヤの先端に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、イニシャルボールに酸化膜が形成されてボール径やボール形状がばらつくことを防ぎワイヤボンディングの強度を確保するために供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３３６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
イニシャルボールに酸化膜が形成されることを防ぐには、金属ワイヤの先端に確実に不活性ガスを供給する必要がある。ところが、不活性ガスの供給源と金属ワイヤの先端との相対的な位置がずれて金属ワイヤの先端に不活性ガスを供給できないことがあった。その結果、イニシャルボールに酸化膜が形成されて十分なワイヤボンディング強度を得られないことがあった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、イニシャルボールの形成時に金属ワイヤの先端に確実に不活性ガスなどを供給することができるワイヤ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】
本願の発明にかかるワイヤボンディング装置は、先端から金属ワイヤを繰り出すキャピラリと、不活性又は還元性のガスを噴出するガスノズルと、該ガスノズルに固定され、光を反射する反射部と、該金属ワイヤの先端を経由して該反射部に至るビーム光を出射する光源と、該反射部からの反射ビーム光を、該金属ワイヤの先端と該ガスノズルの相対位置情報として用いて、該ガスが該金属ワイヤの先端に当たるように該ガスノズルの位置を調整する手段と、該金属ワイヤの先端を放電に伴う熱エネルギで溶融させ、該金属ワイヤの先端にイニシャルボールを形成するトーチロッドと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ガスが金属ワイヤの先端に当たるようにガス供給源（ガスノズル）の位置を調整し、その後にイニシャルボールを形成するので、金属ワイヤの先端に確実にガスを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置を示す図である。
【図２】ガスノズルの断面図である。
【図３】ガスノズルを噴出口側から見た図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係るワイヤボンディング装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置を示す図である。ワイヤボンディング装置１０はキャピラリ１２を備えている。キャピラリ１２の先端からは金属ワイヤ１４が繰り出されている。金属ワイヤ１４は銅で形成されたワイヤである。
【００１０】
ワイヤボンディング装置１０は光源１６を備えている。光源１６は可視光のレーザ光を発振するものである。光源１６から出射するレーザ光のビーム径は２ｍｍである。さらに、光源１６からのレーザ光を通す位置に、開口を有する第１の板１８と同様に開口を有する第２の板２０を備えている。開口を有する第１の板１８及び開口を有する第２の板２０の開口は、レーザ光を２ｍｍ未満まで絞ることができるアパーチャである。そして、開口を有する第１の板１８及び開口を有する第２の板２０は、上述の２つの開口を通過したレーザ光が金属ワイヤ１４の先端に当たるように位置が調整されている。
【００１１】
ワイヤボンディング装置１０は不活性ガス（窒素ガス）を噴出するガスノズル２２を備えている。ガスノズル２２は噴出口２２ａを有し、当該噴出口２２ａから金属ワイヤ１４の先端に向けて不活性ガスを供給する。ガスノズル２２には、ガスノズルの位置を調整する機構２６が固定されている。ここで、図２と図３を参照してガスノズル２２について説明する。図２はガスノズル２２の断面図である。ガスノズル２２の内壁には反射部２４が固定されている。反射部２４は光を反射する材料で形成され、一辺が２．５ｍｍの四角形の形状を有している。図３はガスノズル２２を噴出口２２ａ側から見た図である。図３に示されるように、反射部２４は噴出口２２ａから入射した光を反射できる位置に固定されている。
【００１２】
図１の説明に戻る。ワイヤボンディング装置１０はトーチロッド２８を備えている。トーチロッド２８は、金属ワイヤ１４の先端を放電に伴う熱エネルギで溶融させ、金属ワイヤ１４の先端にイニシャルボールを形成するものである。
【００１３】
図４は本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０の動作を示すフローチャートである。以後、このフローチャートに従って本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０の動作について説明する。まず、光源１６からレーザ光を出射させる（ステップ３０）。そうすると、レーザ光は第１の板１８の開口と第２の板２０の開口を通り、金属ワイヤ１４の先端を経由して反射部２４に至る。反射部２４に至ったレーザ光は反射部２４で反射する。
【００１４】
次いで、反射部２４で反射されたレーザ光（以後、反射レーザ光という）がレーザ光（光源１６から反射部２４に至るレーザ光を指す、以後同じ）と同軸にのるようにガスノズル２２の位置を調整する（ステップ３２）。ガスノズル２２の位置の調整は、ガスノズルの位置を調整する機構２６が行う。ガスノズルの位置を調整する機構２６は、反射レーザ光が第１の板１８及び第２の板２０の開口を通過するようにガスノズル２２の位置を調整する。この調整が終わると、不活性ガスの噴出方向が金属ワイヤ１４の先端の方向を向くようになる。
【００１５】
次いで、ガスノズル２２の噴出口２２ａから不活性ガスを噴出した状態でイニシャルボールを形成する（ステップ３４）。イニシャルボールは、トーチロッド２８と金属ワイヤ１４との間に高電圧を印加して空中放電を起こし、当該放電に伴う熱エネルギで金属ワイヤ１４の先端を溶融させて形成する。イニシャルボールは球状となる。
【００１６】
次いで、ボールボンディング及びステッチボンディングを行う（ステップ３６）。金属ワイヤ１４の先端に形成されたイニシャルボールを電極パッドなどの所望の場所にボンディングし、その後、金属ワイヤ１４の先端と反対側の部分を他の電極パッドなどにステッチボンディングする。なお、ボールボンディング及びステッチボンディングには、超音波併用熱圧着を用いる。
【００１７】
本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０によれば、ガスノズルの位置を調整する機構２６が、不活性ガスを金属ワイヤ１４の先端にあてるようにガスノズル２２の位置を調整する。よって、金属ワイヤ１４の先端に確実に不活性ガスを当てることによりイニシャルボールに酸化膜が形成されることを抑制し、十分なワイヤボンディング強度を得ることができる。なお、イニシャルボールに酸化膜が形成された場合でもボールボンディングの超音波出力を増大させて、ワイヤボンディング強度を確保することが考えられる。しかしながら、超音波強度を増大させると、電極パッドなどが損傷するおそれがある。
【００１８】
本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０はキャピラリ１２の横方向から不活性ガスを供給する。よって、キャピラリ１２の上下方向の移動の際にキャピラリ１２とガスノズル２２が干渉することを防止できる。
【００１９】
ところで、ワイヤボンディング装置１０では、ガスノズルの位置を調整する機構２６を設けたが本発明はこれに限定されない。本発明は、反射部からの反射ビーム光を金属ワイヤの先端とガスノズルの相対位置情報として用い、不活性ガスが金属ワイヤの先端に当たるようにガスノズルの位置を調整する手段を有することを特徴とするものである。従って、ガスノズルの位置を調整する機構２６は他の構成でもよい。
【００２０】
本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０では、レーザ光と反射レーザ光がともに、第１の板１８及び第２の板２０の開口を通るようにガスノズル２２の位置を調整したが本発明はこれに限定されない。たとえば、反射レーザ光が所定位置に当たることをもって、不活性ガスが金属ワイヤの先端に当たることを確保できるようにしておき、ガスノズルの位置を調整する手段で反射レーザ光が当該所定位置にあたるようにしてもよい。よって、第１の板１８及び第２の板２０を有しなくても本発明の効果を得ることはできる。
【００２１】
本発明の実施の形態１に係る光源１６ではレーザ光を用いたが、たとえば、ハロゲンランプやＬＥＤなどの点光源をアパーチャで絞ったビーム光を用いてもよい。またビーム径は、ビーム光の全体を反射部２４にあてることができる限りにおいて、特に限定されない。
【００２２】
本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０では反射部２４をガスノズル２２の内壁に固定したが、反射部２４はガスノズル２２に固定されている限り、金属ワイヤの先端とガスノズルの相対位置情報を提供できる。よって、反射部２４はガスノズルの内壁以外に固定されてもよい。また、反射部２４はガスノズル２２の内壁に形成された鏡面であってもよい。反射部２４を鏡面とするとガスノズル２２内部の不活性ガスの流れを妨げずに反射部２４を形成できる。
【００２３】
本発明の実施の形態１に係る金属ワイヤ１４は銅で形成したが、ワイヤボンディングが可能な他の金属であってもよい。
【００２４】
本発明の実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０では不活性ガスとして窒素ガスを用いたが窒素と水素の混合ガス、アルゴンガスその他の、不活性または還元性ガスを用いてもよい。
【００２５】
実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係るワイヤボンディング装置を示す図である。ワイヤボンディング装置５０については、実施の形態１に係るワイヤボンディング装置１０との相違点のみ説明する。ワイヤボンディング装置５０は、ハーフミラー５２を有している。ハーフミラー５２はレーザ光を透過するが、反射レーザ光は所定方向へ折り返す。当該所定方向にはフォトディテクタ５４が配置されている。ハーフミラー５２とフォトディテクタ５４は、ガスノズル２２が不活性ガスを金属ワイヤ１４の先端に当てることができる位置であるときに、フォトディテクタ５４の受光強度が最大となるように配置されている。
【００２６】
フォトディテクタ５４と、ガスノズルの位置を調整する機構２６は配線５６で接続され、フォトディテクタ５４の受光強度をガスノズルの位置を調整する機構２６へ伝送できるようになっている。
【００２７】
ガスノズルの位置を調整する機構２６は、フォトディテクタ５４の受光強度が最大となるようにガスノズル２２の位置を調整する。この調整は図４のステップ３４に対応するものである。よって、イニシャルボールの形成時にワイヤの先端に確実に不活性ガスを供給することができる。また、ガスノズル２２の位置を受光強度の数値で管理できるので、正確且つ容易にガスノズル２２の位置を制御できる。
【００２８】
ところで、ワイヤボンディング装置５０内部の照明やワイヤボンディング装置５０外部からの光が反射部２４に当たって、反射レーザ光の一部となることが考えられる。その場合、フォトディテクタ５４の受光強度がそれらの光の影響を受ける。これを回避するために、フォトディテクタ５４は、反射レーザ光のうち光源１６から出射したレーザ光と同一周波数の光のみ検出することが好ましい。
【００２９】
本発明の実施の形態２に係るフォトディテクタ５４は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、又はフォトマルチプライヤーチューブなどの受光量に比例した電流を出力できるものであれば特に限定されない。また、ハーフミラー５２は、プリズムやビームスプリッタのようにレーザ光を透過し反射レーザ光を所定方向へ折り返すことができるものであれば特に限定されない。また、本発明の実施の形態２に係るワイヤボンディング装置５０についても、本発明の実施の形態１相当の変形はなしえる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ワイヤボンディング装置、  １２  キャピラリ、  １４  金属ワイヤ、  １６  光源、  １８  開口を有する第１の板、  ２０  開口を有する第２の板、  ２２  ガスノズル、  ２４  反射部、  ２６  ガスノズルの位置を調整する機構、  ２８  トーチロッド
【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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