CN104813455A - 引线接合装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

引线接合装置以及半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的引线接合装置(10)包括插通有导线(30)的毛细管(28)与控制部(80)。控制部(80)为可执行包括以下各个处理的构成：在第2接合处理之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管向垂直于毛细管的轴方向的水平面内移动，并从第2接合点切断导线的切断处理；使导线从第2接合点延展到规定的预接合点，并在预接合点进行预接合的预接合处理；以及，在预接合处理之后，将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状的整形处理。

Description

引线接合装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及使用毛细管进行引线接合的装置以及方法。
背景技术
引线接合(wire bonding)装置例如是用于通过细线的导线(wire)使基板的引线(lead)与半导体晶片的焊垫(pad)之间连接。引线接合是以如下的方式进行。亦即，使引线接合用的工具与导线一同朝着引线下降。一开始以高速下降，接近引线后则转换为低速。此低速下降称为第1查找(search)(1st查找)。接着，通过工具的前端将导线压接至引线，并一面施加超声波振动一面使两者接合，以完成第1接合(bond)(1st接合)。在第1接合后，将工具拉升以使导线延展(extend)，并一面形成适当的回路(loop)一面移动至焊垫的上方。若来到焊垫的上方，则使工具下降。一开始以高速下降，接近焊垫后则转换为低速。此低速下降为第2查找(search)(2nd查找)。接着，通过工具的前端将导线压接至焊垫，并一面施加超声波振动一面使两者接合，以进行第2接合(bond)(2nd接合)。在第2接合后，一面通过导线夹钳(clamper)停止导线的移动一面拉升工具并在第2接合点的地方将导线切断。重复上述步骤，以进行基板的多个引线与半导体晶片的多个焊垫之间的连接。另外，在第1接合、第2接合时，亦可进行适当的加热。另外，亦可对接合焊垫进行第1接合，并对引线进行第2接合。
如上所述，在引线接合中进行第1接合与第2接合的两个接合，但此第1接合或第2接合却有不会正常进行的情况。而且，会有因为第1接合不充分而在移至第2接合的形成回路的阶段等发生导线从引线剥落的情况，而且，即使第1接合正常，在形成回路的过程中也会有导线断开的情况。若总结上述现象并称为未附着，则有必要在早期进行未附着的检测。在未附着的检测中，在基板侧与工具的导线侧之间施加电压，或使电流流通，并进行基板侧与工具的导线侧之间的电阻成分、二极体(diode)成分、电容(capacitance)成份正常与否的判断(例如，专利文献1、2)。
此外，作为引线接合的方式，目前已知有球形接合法(ball bonding)与楔形接合法(wedge bonding)。
关于球形接合法，使用可通过高电压火花等以形成自由空气球(free airball，FAB)的金线等，并使用在前端具有对工具的长边方向轴的周边呈现旋转对称形的倒角(chamfer)部的毛细管(capillary)作为工具。
关于楔形接合法，其不使用铝线等以形成FAB，且并非使用毛细管作为接合用的工具，而是使用在前端具有导线导引元件(wire guide)与压接面的楔形接合用的工具。在楔形接合中，在工具前端，倾斜地沿着导线导引元件将导线放出到压接面侧，并通过压接面将导线侧面压接至接合对象物以进行接合。因此，在工具的前端，导线成为从压接面来看呈现水平的型态，工具的前端对其长边方向轴的周边并没有呈现旋转对称形(例如，专利文献3)。
楔形接合用的工具的前端并没有呈现旋转对称形，因此随着焊垫、引线的配置，在不做任何更动的状态下会产生导线导引元件的方向与导线的连接方向不一致的情形。因此，目前进行了将保持工具的接合头(bonding head)设为旋转式(例如，专利文献4)，或使保持接合对象物的接合平台(bonding stage)旋转。于此，目前提出了使用前端为旋转对称形的毛细管，并通过毛细管前端压接导线侧面以进行接合的方法(例如，专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3335043号公报
专利文献2:日本专利特开2000-306940号公报
专利文献3:日本专利特开昭58-9332号公报
专利文献4:日本专利特开昭55-7415号公报
专利文献5:美国专利申请公开第2005/0167473号说明书
发明内容
发明欲解决的课题
通过使用前端为旋转对称形的毛细管，无论导线的连接方向为何，皆可通过毛细管前端压接导线侧面以进行接合。在此情形，若在进行于第2接合点的接合后，将导线沿着导线的连接方向切断，则在接下来的引线接合的第1接合点中，被压接的导线侧面的延伸方向朝着之前的引线接合的导线的连接方向。于此若导线在朝向接下来的引线接合的第2接合点的连接方向延伸，则在第1接合点中，在被压接的导线侧面的延伸方向与导线的连接方向之间具有一角度。若在第1接合点中，导线在角度改变的状态下延伸，则在此第1接合点的接合强度下降。在第1接合点中，较佳为被压接的导线侧面的延伸方向与导线的连接方向一致。
无论之前的引线接合的导线的连接方向为何，可使在接下来的引线接合的第1接合点中，被压接的导线侧面的延伸方向与导线的连接方向一致的一个方法为，在于第2接合点的接合结束后，在垂直方向从第2接合点移动毛细管，并切断导线。若以上述的方式，则被切断的导线的前端的延伸方向笔直沿着毛细管的轴方向，因此变得与导线的连接方向无关。于此，将笔直沿着毛细管的轴方向延伸的导线的前端以与接下来的引线接合的连接方向一致的方式弯曲即可。然而，若在垂直方向从第2接合点拉升导线并切断，则在第2接合点会有导线从接合对象物翻转朝上的情况，且视情形会发生剥离。如上所述，若在垂直方向从第2接合点切断导线，则第2接合点的接合强度下降。
本发明的目的在于提供可确保第1接合点的接合强度与第2接合点的接合强度的引线接合装置以及半导体装置的制造方法。
解决课题采用的手段
本发明的引线接合装置包括插通有导线的毛细管、使导线相对于毛细管呈现挟持(clamp)状态的夹钳以及控制毛细管的移动与夹钳的动作的控制部。控制部为可执行包括以下各个处理的构成：在引线接合的第1接合点使用插通有导线的毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与导线之间接合的第1接合处理；在第1接合处理之后，使导线从第1接合点延展规定的回路长，并在引线接合的第2接合点使第2接合对象物与导线之间接合的第2接合处理；在第2接合处理之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管向垂直于毛细管的轴方向的水平面内移动，并从第2接合点切断导线的切断处理；使导线从第2接合点延展到规定的预接合(preliminary bond)点，并在预接合点进行预接合的预接合处理；以及，在预接合处理之后，将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状的整形处理。
本发明的引线接合装置亦可适宜地进一步包括用于将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的折叠(folding)形状的折叠站(folding station)。
而且，作为本发明的引线接合装置，预接合处理亦可适宜地进一步包括在预接合之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在平行于毛细管的轴方向的方向移动，并从预接合点切断导线的切断处理，在预接合处理的切断处理之后，整形处理亦可适宜地为以下处理：将处于从前端凸出有导线的状态的毛细管移动到预先决定的折叠站的位置，将毛细管的前端压接到折叠站的上表面，并将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状。
而且，作为本发明的引线接合装置，预接合处理亦可适宜地进一步包括在预接合之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在平行于毛细管的轴方向的方向移动，并从预接合点切断导线的切断处理，在预接合处理的切断处理之后，整形处理亦可适宜地为以下处理：使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在垂直于毛细管的轴方向的水平方向仅移动规定的距离，并从预接合点切断导线，藉此将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状。
而且，作为本发明的引线接合装置，在第1接合点以及第2接合点的引线接合亦可适宜地通过楔形接合法进行。
而且本发明的半导体装置的制造方法包括以下步骤：在引线接合的第1接合点使用插通有导线的毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与导线之间接合的第1接合处理步骤；在第1接合处理之后，使导线从第1接合点延展规定的回路长，并在引线接合的第2接合点使第2接合对象物与导线之间接合的第2接合处理步骤；在第2接合处理之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管向垂直于毛细管的轴方向的水平面内移动，并从第2接合点切断导线的切断处理步骤；在切断处理步骤之后，使导线从第2接合点延展到规定的预接合点，并在预接合点进行预接合之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在平行于毛细管的轴方向的方向移动，并从预接合点切断导线的预接合处理步骤；以及，在预接合处理步骤之后，将处于从前端凸出有导线的状态的毛细管移动到预先决定的折叠站的位置，将毛细管的前端压接到折叠站的上表面，并将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状的整形处理步骤。
而且本发明的半导体装置的制造方法包括以下步骤：在引线接合的第1接合点使用插通有导线的毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与导线之间接合的第1接合处理步骤；在第1接合处理步骤之后，使导线从第1接合点延展规定的回路长，并在引线接合的第2接合点使第2接合对象物与导线之间接合的第2接合处理步骤；在第2接合处理步骤之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管向垂直于毛细管的轴方向的水平面内移动，并从第2接合点切断导线的切断处理步骤；在切断处理步骤之后，使导线从第2接合点延展到规定的预接合点，并在预接合点进行预接合之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在平行于毛细管的轴方向的方向移动，并从预接合点切断导线的预接合处理步骤；以及，在预接合处理步骤之后，使导线处于挟持状态，并使插通有导线的毛细管在垂直于毛细管的轴方向的水平方向仅移动规定的距离，并从预接合点切断导线，藉此将从毛细管的前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状的整形处理步骤。
发明的效果
经由本发明的引线接合装置以及半导体装置的制造方法，可确保第1接合点的接合强度与第2接合点的接合强度。
附图说明
[图1]为本发明的实施方式的引线接合装置的构成图。
[图2]为表示本发明的实施方式的半导体装置的制造方法的流程的流程图。
[图3]为表示在本发明的实施方式的半导体装置的制造方法中，在电路基板的多个引线与半导体晶片的多个焊垫之间，进行导线连接方向不同的两个引线接合的例子的图。
[图4]为表示在图2中的第1引线接合处理步骤的图。
[图5]为表示在图2中的第2引线接合处理步骤的图。
[图6]为表示在图2中，为了在第2接合点切断导线而使毛细管稍微上升的处理的图。
[图7]为表示在图6之后，在第2接合点使毛细管在XY平面内移动并切断导线的处理的图。
[图8]为表示在图7之后，毛细管保持前端被切断的导线并移动到预接合点的处理的图。
[图9]为表示在图8之后，导线在预接合点预接合到电路基板的图。
[图10]为表示在图9之后，从预接合点使毛细管在垂直方向移动并切断导线的处理的图。
[图11]为表示在图10之后，使从毛细管前端笔直凸出的导线移动到折叠站的导线插入孔的正上方的处理的图。
[图12]为表示在图11之后，将从毛细管前端笔直凸出的导线插入折叠站的导线插入孔的处理的图。
[图13]为表示在图12之后，使毛细管在XY平面内移动，并将从毛细管前端凸出的导线弯曲的处理的图。
[图14]为表示持续图13的毛细管在XY平面内的移动，并将从毛细管前端凸出的导线整形成规定的弯曲形状的处理的图。
[图15]为表示进行图11到图14的处理的折叠站的图。
[图16]为表示在图14之后，将保持前端被整形成规定的弯曲形状的导线的毛细管移动到接下来的引线接合的第1接合点的处理的图。
[图17]为表示为了进行另一整形处理，而保持在图7中前端被切断的导线，且毛细管移动到预接合点的处理的图。
[图18]为表示在图17之后，为了在预接合点切断导线而使毛细管稍微上升的处理的图。
[图19]为表示在图18之后，使毛细管在XY平面内移动并在预接合点切断导线的处理的图。
[图20]为对应在预接合点进行另一整形处理时的图3的图。
[图21]为表示在第2接合点，将毛细管垂直拉升并切断导线的情形与使毛细管在XY平面内移动并切断导线的情形的比较的图。
具体实施方式
以下使用附图对本发明的实施方式进行详细的说明。以下，作为引线接合的对象物，虽然在第1接合点描述为电路基板的引线，而在第2接合点描述为半导体晶片的焊垫，但此为用于说明的例示，亦可将第1接合点设为半导体晶片的焊垫，并将第2接合点设为电路基板的引线。亦可将第1接合点与第2接合点一同设为半导体晶片的焊垫，且亦可将第1接合点与第2接合点一同设为电路基板的引线。焊垫、引线为导线接合对象的例示，接合对象亦可为焊垫、引线以外者。而且，作为接合的对象物，除了半导体晶片之外，亦可为电阻晶片、电容器晶片(condenser chip)等一般的电子零件，作为电路基板，除了环氧树脂基板等之外，亦可为引线架(lead frame)等。
以下所述的尺寸、材质等为用于说明的例示，其可视引线接合装置的规格而适当变更。
在以下叙述中，在所有图式中对相同或对应的要素使用相同的符号，而省略重复的说明。
图1为引线接合装置10的构成图。此引线接合装置10为使用毛细管28作为引线接合用的工具，并使用铝线作为导线30，且通过楔形接合法将两个接合对象以导线30连接的装置。在图1中，虽然不是引线接合装置10的构成要素，但仍表示了作为接合对象的半导体晶片6与电路基板8。另外，在本发明的实施方式中，所谓楔形接合法是指于不在导线前端形成FAB的状态下，使用超声波、压力而进行的接合方式。
引线接合装置10包括保持在底座12的接合平台14、XY平台16、计算机60而构成。
接合平台14为搭载作为两个接合对象的半导体晶片6与电路基板8的接合对象保持平台。在搭载或排出电路基板8等时，接合平台14可相对于底座12移动，但在进行接合处理的期间则相对于底座12处于固定状态。作为此接合平台14，可使用金属制的移动平台。接合平台14连接于引线接合装置10的接地电位等的基准电位。在半导体晶片6或电路基板8之间需要绝缘的情形时，在接合平台14的必要部份设置有绝缘处理。
半导体晶片6为在硅基板将晶体管等积体化而制成电子电路者，电子电路的输入端子与输出端子等在半导体晶片6的上表面作为多个焊垫(未图示)而被拉出。半导体晶片6的下表面为硅基板的背面，且作为电子电路的接地电极。
电路基板8为在环氧树脂基板将想要的配线图案化后而得的，电路基板8具有将半导体晶片6的下表面电性以及机械性连接并固定的晶片焊垫(未图示)、配置在晶片焊垫周围的多个引线(未图示)、与从晶片焊垫或多个引线拉出的电路基板的输入端子与输出端子。引线接合是通过导线30进行将半导体晶片6的焊垫与电路基板8的引线之间连接的接合方法。
设置在接合平台14的窗型夹钳50为在中央部具有开口的平板状构件，且为保持电路基板8的构件。窗型夹钳50以在中央部的开口中配置进行引线接合的电路基板8的引线与半导体晶片6的方式进行定位，并以开口的周边部按压电路基板8，藉此将电路基板8固定在接合平台14。
设置在窗型夹钳50的折叠站51是用于将从毛细管28凸出的导线30整形成规定的弯曲形状的构件。所谓规定的弯曲形状是指，对于电路基板8的多个引线与半导体晶片6的多个焊垫之间而言，在导线30的连接方向不同时，使各自的连接方向一致并弯曲的形状。折叠站51由用于压接并弯曲从毛细管28凸出的导线30的前端的窗型夹钳50的上表面52、插入从毛细管28凸出的导线30的前端，并作为弯曲的导引元件而使用的导线插入孔54所构成。
XY平台16为搭载接合头18，并使接合头18相对于底座12以及接合平台14移动到XY平面内的想要的位置的移动平台。XY平面为与底座12的上表面平行的平面。Y方向为平行于安装在后述的接合手臂(bonding arm)(未图示)的超声波转换器(transducer)24的长边方向的方向。图1中表示了X方向、Y方向、与垂直于XY平面的Z方向。
接合头18为固定且搭载在XY平台16，且内置Z电动机(motor)20，并通过Z电动机20的旋转控制而经由Z驱动手臂22、超声波转换器24，而使毛细管28在Z方向移动的移动机构。Z电动机20可使用直线电动机(linearmotor)。
Z驱动手臂22为安装有超声波转换器24、导线夹钳32，且可通过Z电动机20的旋转控制，而绕着设置在接合头18的旋转中心旋转的构件。设置在接合头18的旋转中心并不一定是Z电动机20的输出轴(output axis)，亦可考虑涵盖Z驱动手臂22、超声波转换器24、导线夹钳32的整体的重心位置，而设置在减少旋转负荷的位置。
超声波转换器24为基底部安装在Z驱动手臂22，且在前端部安装有插通有导线30的毛细管28的细长的棒状构件。在超声波转换器24安装有超声波振动子26，且将通过驱动超声波振动子26而产生的超声波能量传送到毛细管28。因此，超声波转换器24是以可效率良好地将来自超声波振动子26的超声波能量传送到毛细管28的方式，形成为越往前端侧就越来越细的尖角形状。超声波振动子26可使用压电元件。
毛细管28为前端面为平坦状的圆锥体，且在中心部具有可沿着长边方向插通有导线30的贯通孔的接合工具。此毛细管28可直接使用用于球形接合的陶瓷制的毛细管。用于球形接合的毛细管是以容易保持FAB的方式在贯通孔的前端面侧设置适当的被称为沟槽的角部形状，但在本实施方式的楔形接合法中，使用球形接合用的毛细管，在此毛细管的贯通孔的前端面侧的下表面具备被称为面(face)的平面。此面成为在引线接合装置10中进行楔形接合时的压接面。
楔形接合用的工具在前端部具有相对于长边方向而倾斜地设置的导线导引元件与用于压接导线侧面的压接面，因此导线并非绕着工具的长边方向轴而旋转对称，而是具有沿着导线导引元件的方向的方向性而在横方向凸出。若使用这样的楔形接合用的工具，则会随着焊垫、引线的配置，在不做任何更动的状态下会产生导线导引元件的方向与导线的连接方向不一致的情况。
例如，在于电路基板8的中央部搭载半导体晶片6，并以沿着半导体晶片6的周边部围绕一圈的方式而配置多个焊垫，且在电路基板8亦以沿着半导体晶片6的外侧围绕一圈的方式而设置多个引线的情形时，连接引线与焊垫的导线的连接方向各自随着多个引线接合而不同。为了使导线导引元件的方向与导线的连接方向一致，而有必要使楔形接合用的工具绕着长边方向轴旋转，或使电路基板8旋转。
相对于此，毛细管28的前端面侧的面为绕着毛细管28的长边方向轴旋转对称的形状，因此即使连接焊垫与引线的导线的连接方向在每次引线接合中不同，只要通过进行将从毛细管28的前端凸出的导线30的方向稍微变更的整形处理即可。因此，将毛细管28用在楔形接合。
插通于毛细管28的导线30为铝的细线，导线30卷绕在设置于从接合头18延伸的导线座的前端的导线线圈(spool)33，并经由导线夹钳32从导线线圈33插通于毛细管28的中心部的贯通孔，而从毛细管28的前端凸出。作为此导线30的材质除了可使用纯铝细线之外，亦可使用适当混合有硅、镁等的细线等。导线30的直径可根据接合对象而选择。若列举导线30的直径的一例子，导线30的直径为30μm。
导线夹钳32安装在Z驱动手臂22，并且为如下的导线挟持装置：以配置在导线30的两侧的1组的夹板，通过打开相向的夹板之间，而使导线30成为自由移动状态，通过关闭相向的夹板之间，而使导线30的移动停止。导线夹钳32安装在Z驱动手臂22，因此即使毛细管28在XYZ方向移动，亦可适当地夹住导线30。导线夹钳32的开关是通过使用压电元件的夹钳开关部34的运作而进行。
计算机60整体性地控制引线接合装置10的各要素的动作。计算机60包括作为中央处理单元(central processor unit，CPU)的控制部80、各种介面电路(interface circuit)与存储器82而构成。上述中央处理单元、介面电路与存储器互相通过内部汇流排(bus)连接。
各种介面电路为设置在作为CPU的控制部80与引线接合装置10的各要素之间的驱动电路或缓冲电路(buffer circuit)。在图1中，介面电路仅表示为I/F。各种介面电路为连接XY平台16的XY平台I/F 62、连接Z电动机20的Z电动机I/F 64、连接超声波振动子26的超声波振动子I/F 66、连接夹钳开关部34的夹钳开关I/F 68。
存储器82为储存各种程序、各种控制数据的记忆装置。各种程序为有关第1引线接合处理的第1接合程序84、有关第2引线接合处理的第2接合程序86、进行通过毛细管28的移动而切断导线30的切断处理的切断处理程序88、有关用于导线30的前端的整形而进行的预接合的处理的预接合程序90、有关导线30的前端的整形处理的整形处理程序92、有关其他控制处理的控制程序96。控制数据98例如为有关引线接合的连接方向的数据等。
对于上述构成的作用，特别是计算机60的各功能，使用图2以下的各图式进行更详细的说明。图2为表示半导体装置的制造方法的流程的流程图。图3到图16为表示图2的流程图的各处理内容的图。图17到图20为说明另一整形处理的图。图21为表示由第2接合点的导线30的切断方法的差异导致接合强度不同的图。
图2为表示半导体装置的制造方法的流程的流程图，各流程对应于储存在计算机60的存储器82的各程序的处理流程。
以下，使用对电路基板8的多个引线7与半导体晶片6的多个焊垫5之间进行导线30的连接方向不同的两个引线接合的例子，以说明图2的流程图的各处理流程。图3为表示此两个引线接合的图，且为从毛细管28的侧往-Z方向看到的接合平台14的部份图。于此，表示有电路基板8的5个引线7、用于预接合的引线9，与半导体晶片6的5个焊垫5。
于此，第一次进行的引线接合为通过导线110连接设置在电路基板8的引线7的第1接合点100与设置在半导体晶片6的焊垫5的第2接合点102之间。第二次进行的引线接合为通过导线112连接设置在电路基板8的引线7的第1接合点104与设置在半导体晶片6的焊垫5的第2接合点106之间。导线110的连接方向120与导线112的连接方向124之间具有约70度的角度差。
设置在引线9的预接合点108为以即使连接方向120与连接方向124不同，亦可顺利从第一次引线接合转换到2个引线接合的方式进行预接合的位置。预接合是在于第一次引线接合的第2接合点102的处理结束，第二次引线接合的第1接合点104的处理开始前进行。预接合处理的详细方式将在之后叙述。
回到图2，若将电源等投入引线接合装置10，则进行包括计算机60的引线接合装置10的各结构要素的初使化。
接着，接合平台14被暂时拉出，搭载有作为接合对象的半导体晶片6的电路基板8定位在接合平台14上，并通过窗型夹钳50按压并固定。接合平台14再次回到初始状态的位置。另外，接合平台14亦可视需要加热到根据接合条件而决定的规定温度。此接合对象设定步骤使用电路基板8的自动搬运装置而自动地进行。
接着，第1接合程序84通过控制部80执行，而在第1接合点100进行第1引线接合处理(S10)。关于第1引线接合处理，首先在导线夹钳32打开的状态下，设定为在毛细管28插通有导线30且在毛细管28的前端凸出有导线30的状态。接下来，通过控制部80的指令经由XY平台I/F 62与Z电动机I/F 64，而让XY平台16与Z电动机20受到移动驱动，且处于在前端凸出有导线30的状态的毛细管28向第1接合点100移动。第1接合点100设定在电路基板8的一个引线7上。第1接合点100的设定是使用在图1中未图示的定位摄影机而进行。
在第1接合点100，在毛细管28的前端部与电路基板8的引线7之间嵌入导线30并按压，通过控制部80的指令而经由超声波振动子I/F 66让超声波振动子26运作，并通过以下条件接合导线30与引线7之间：此超声波振动能量与Z电动机20的驱动控制产生的毛细管28的压接力，与视需要的从接合平台14的加热温度。图4为表示在第1接合点100进行第1引线接合处理的图。通过上述方式，进行第1接合点100的第1引线接合处理。
若第1引线接合处理结束，则进行回路形成处理。亦即，在第1引线接合处理结束后，在导线夹钳32开启的状态下使毛细管28往上上升，接着使毛细管28移动到第2接合点102的正上方。第2接合点102设定在半导体晶片6的一个焊垫5上。在毛细管28移动的期间，导线30从导线线圈33放出，并仅从毛细管28的前端延展必要的导线长。毛细管28的移动，是通过控制部80的指令让XY平台16与Z电动机20移动驱动而进行。
在回路形成处理之后，进行第2引线接合处理(S12)。此处理流程是通过控制部80执行第2接合程序86而进行。亦可使回路形成处理流程包括在第2接合程序86，并包括回路形成处理，而作为第2引线接合处理。
在第2接合点102，以和第1引线接合处理相同的方式，在毛细管28的前端部与半导体晶片6的焊垫5之间嵌入导线30并按压，通过控制部80的指令而经由超声波振动子I/F 66让超声波振动子26运作，并通过以下条件接合导线30与焊垫5之间：此超声波振动能量与Z电动机20的驱动控制产生的毛细管28的压接力，与视需要的从接合平台14的加热温度。图5为表示在第1接合点100进行第1引线接合处理后，一面形成回路一面延展导线110，而在第2接合点102进行第2引线接合的图。如图3所示，导线110延展的方向为第一次引线接合的连接方向120。通过上述方式，进行第2接合点102的第2引线接合处理。
再次回到图2，若第2引线接合处理结束，则接下来进行用于切断导线的移动处理(S14)。此处理流程是通过控制部80执行切断处理程序88而进行。用于切断导线的移动处理，以如下的方式进行。
在进行第2接合点102的接合处理后，通过控制部80的指令而经由Z电动机I/F 64对Z电动机20进行旋转控制，并使毛细管28稍微上升。图6为表示将半导体晶片6的上表面作为基准，毛细管28的位置上升到+Z1的图。
接下来，通过控制部80的指令而经由夹钳开关I/F 68给予夹钳开关部34指令而关闭导线夹钳32，在此状态下，经由XY平台I/F 62而使XY平台16移动驱动，藉此使毛细管28在XY平面内移动。
亦即，在通过导线夹钳32挟持导线30的状态下，在XY平面内拉伸导线30。以第2接合点102的接合强度充分大于导线30的破裂强度的方式进行第2引线接合处理的条件设定，因此导线30在第2接合点102被切断。如上所述，通过毛细管28的移动处理，从第2接合点102拉伸导线30，并进行导线30的切断。
图7为表示从图6的状态，毛细管28在XY平面内移动XY1所表示的距离，而导线30在第2接合点102的地方成为切断状态130的图。XY1所表示的移动距离为沿着图3的连接方向120的距离。亦即，导线30从第2接合点102在回路状的导线110延伸的连接方向120的方向被拉伸，并被切断。在图7中表示了，留在第2接合点102的侧的部份的切断侧的前端部分132、从毛细管28的前端凸出的导线30的被切断的导线尾部134。
再次回到图2，若进行用于切断导线的毛细管28的移动处理，则接着进行预接合处理(S16)。此处理流程是通过控制部80执行预接合程序90而进行。预接合处理是经由XY平台I/F 62与Z电动机I/F 64使毛细管28移动，并经由夹钳开关I/F 68使导线夹钳32开关，并经由超声波振动子I/F 66使超声波振动子26运作，并以如下所述的方式进行。
保持从毛细管28的前端凸出导线尾部134的导线30，并将毛细管28移动到设置在预接合用的引线9的预接合点108的正上方。图8为表示毛细管28移动到电路基板8的预接合点108的正上方的图。
接下来，在将导线尾部134保持在前端的状态下，使毛细管28往-Z方向下降，而在预接合点108进行引线接合。亦即，通过控制部80的指令而经由超声波振动子I/F 66让超声波振动子26运作，并通过以下条件接合导线尾部134与电路基板8的引线9之间：此超声波振动能量与Z电动机20的驱动控制产生的毛细管28的压接力，与视需要的从接合平台14的加热温度。图9为表示在预接合点108接合导线尾部134与电路基板8之间的图。
若在预接合点108接合导线尾部134与电路基板8，则接下来在关闭导线夹钳32的状态下，使毛细管28从预接合点108往+Z方向升到预接合点108的正上方，以作为导线尾部动作以及导线切割动作。以预接合点108的接合强度充分大于导线30的破裂强度的方式进行预接合处理的条件设定，因此导线30在预接合点108被切断。如上所述，通过毛细管28的移动处理，从预接合点108拉伸导线30，并进行导线30的切断。
图10为表示从图9的状态，毛细管28往+Z方向上升Z2所表示的距离，而导线30在预接合点108的地方成为切断状态136的图。在图10中表示了，留在预接合点108的侧的部份114与从毛细管28的前端凸出的导线尾部140。
若导线30的前端在预接合点大致沿着毛细管28的轴方向笔直地被切断，则再次回到图2，进行此导线尾部140的整形处理(S18)。此处理流程是通过控制部80执行整形处理程序92而进行。整形处理是经由XY平台I/F 62与Z电动机I/F 64使毛细管28移动，并经由夹钳开关I/F 68使导线夹钳32开关，藉此以如下所述的方式进行。
在保持具有从毛细管28凸出的导线尾部140的导线30的状态下，将毛细管28移动到折叠站51的导线插入孔54的正上方。图11为表示毛细管28移动到折叠站51的导线插入孔54的正上方的图。
接着，使毛细管28下降，并将导线尾部140插入导线插入孔54。图12表示在毛细管28的前端在折叠站51的上表面52保持规定的距离Zα的状态下，导线尾部140插入导线插入孔54。接下来，使毛细管28往+Z方向稍微上升，并在XY平面内于规定的方向移动。在图13中表示了，毛细管28仅上升了Z3，并一面维持此高度一面在XY平面内仅移动XY2所表示的距离。Z3设定为折叠导线尾部140并放入折叠站51的上表面52与毛细管28的前端之间的高度。XY平面内的XY2的移动方向设定为平行于第二次引线接合的连接方向124的方向。
通过上述的方式设定Z3与XY2，在导线尾部140的一部分被引导到导线插入孔54的状态下，将导线尾部140折叠成与毛细管28的轴方向大致成直角，并平行于想要的连接方向124的方向。通过使毛细管28进一步在XY平面内移动，导线尾部140依序从导线插入孔54出来，导线尾部140的整体最终会折叠成与毛细管28的轴方向大致成直角，并平行于想要的连接方向124的方向，而结束整形。在图14中表示了，毛细管28在XY平面内移动XY3所表示的距离，而成为对整体进行想要的整形后的导线尾部142。
图15为表示窗型夹钳50的折叠站51对导线尾部140进行整形的样子的图。于此表示了，导线尾部140插入折叠站51的导线插入孔54，而毛细管28沿着弯曲方向126在XY平面内移动XY3的距离。弯曲方向126为平行于第二次引线接合的连接方向124的方向。
若如上所述般将所成形的导线尾部142折叠整形成平行于想要的连接方向124平行的方向，则毛细管28移动到第二次引线接合的第1接合点104的正上方。在图16中表示了，第二次引线接合的第1接合点104与第2接合点106，且表示了保持有导线30的毛细管28移动到第1接合点104的正上方。之后，以和在图4中所说明的内容相同的方式，进行第1引线接合处理。接着，以和在图5中所说明的内容相同的方式，沿着连接方向124延展导线30，并在第2接合点进行第2引线接合处理。之后，重复在图6以下各附图所说明的内容的处理流程，而进行第二次引线接合。
再次回到图2，在电路基板8有多个引线7与半导体晶片6有多个焊垫5时，确认所有的引线接合是否结束(S20)，在还有未完成的引线接合时回到S10，并重复上述的处理流程。若所有的引线接合结束，则运出搭载有完成引线接合的半导体晶片6的电路基板8。若有需要，则将下个搭载有半导体晶片6的电路基板8再次运入，并进行对此的引线接合。
在上述内容中，将S18的整形处理设为在折叠站51进行。亦可以在进行预接合的引线9进行整形处理代替在折叠站51进行。图17到图20为表示为了用在第二次引线接合的第1接合点104，而在进行预接合的引线9以具有想要的折叠形状的方式，对导线尾部进行整形的流程的图。
图17为表示在预接合点108进行预接合的图。图17与图9为相同的内容，因此省略详细的说明。接下来，在预接合点108进行使毛细管28往+Z方向稍微上升的处理。图18表示了，以电路基板8的上表面为基准，使毛细管28上升，并使毛细管28的前端上升Z4。Z4可设为与图6的Z1相同的值。
接下来，关闭导线夹钳32，并进行使毛细管28在XY平面内移动的处理。此处理为对应于图7的处理，通过上述方式，从预接合点108拉伸导线30，并进行导线30的切断。
图19为表示从图18的状态，毛细管28在XY平面内移动XY4所表示的距离，而导线30在预接合点108的地方成为切断状态144的图。在图19中表示了，留在预接合点108的侧的部份146，与从毛细管28的前端凸出的导线尾部148。
XY4所表示的移动距离为沿着平行于第2次引线接合的连接方向124的方向的距离。亦即，导线30在预接合点108被拉伸的方向变更为平行于连接方向124的方向。通过上述方式，从毛细管28的前端凸出的导线尾部148所延伸的方向成为平行于第1接合点104的想要的连接方向124的方向。
图20为对应于图3的图，且图20为表示在引线9的预接合与之后的导线30的切断的图。于此表示了，毛细管28沿着平行于连接方向124的弯曲方向128从预接合点108仅移动XY4的整形切断点109。在预接合点108预接合时的导线30的弯曲方向122平行于第一次引线接合的连接方向120，但在整形切断点109被切断的导线尾部148的弯曲方向128则平行于第二次引线接合的连接方向124。
如上所述，在预接合之后使毛细管28在平行于第二次引线接合的连接方向124的方向移动，且使毛细管28在XY平面内移动，并切断导线30，藉此可不使用折叠站51，而进行想要的整形处理。如上所述，所谓想要的整形处理为使从毛细管28的前端凸出的导线尾部的折叠形状成为平行于引线接合的连接方向。
接下来，使用图21对上述构成的作用效果进行说明。图21为表示因第2接合点的导线切断方法，而导致接合强度不同的图。在图21中，在半导体晶片6的焊垫5通过两条导线110、111分别进行第2引线接合。
关于其中一条导线110，其表示了在使毛细管28从第2接合点102稍微上升到上方之后，关闭导线夹钳32并使毛细管28在XY平面内移动，通过上述方式在第2接合点102切断导线30时的在第2接合点102的残留部份的切断侧的前端部份132。此切断方式与图7中所说明的内容相同。若以图7的情形说明，则XY平面内的毛细管28的移动方向为从此引线接合的第1接合点100朝向第2接合点102的连接方向120。
关于另一条导线111，其表示了关闭导线夹钳32，并使毛细管28从第2接合点103垂直上升，通过上述方式在第2接合点103切断导线30时的在第2接合点103的侧的残留部份的切断侧的前端部份138。此切断方式与图10中所说明的切断方式相同。在图10中表示了在第2接合点103的残留部份的切断侧的前端部份138。此前端部份138是通过导线30从半导体晶片6的接合部被拉伸到上方，而从接合部产生一部份翻转朝上的部份139。由于产生此一部份翻转朝上的部份139，与其中一条导线110的第2接合点102的接合强度相比，此另一条导线111的第2接合点103的接合强度下降。
如图21所示，为了确保第2接合点的接合强度，良好的方式为在第2接合点使毛细管28稍微上升到上方之后，使毛细管28在XY平面内移动而切断导线30。然而，若以上述方式切断导线30，则留在毛细管28的前端的导线尾部的折叠形状成为平行于在XY平面被拉伸的方向。
在接下来进行的引线接合的连接方向与之前进行的引线接合的连接方向不同的情形时，若保持此导线尾部的状态，而移动到接下来的引线接合的第1接合点，则从毛细管28凸出的导线尾部的延伸方向成为不同于接下来的引线接合的连接方向。若在此状态下在第1接合点进行第1引线接合，并在之后使毛细管28沿着导线30的连接方向移动，则导线30在第1接合点的接合部会被扭曲。如上所述，在第1接合点，若从毛细管28的前端凸出的导线尾部的折叠的延伸方向与引线接合的连接方向不同，则第1接合点的接合强度下降。
于此，在上述构成中，第一次引线接合的第2接合点的导线切断为如图7中所说明般，在第2接合点102使毛细管28稍微上升到上方之后，使毛细管28在XY平面内移动并切断导线30。通过上述方式，可确保第2接合点102的接合强度。
接着，为了确保接下来进行的第1接合点的接合强度，而进行预接合(S16)，并关闭导线夹钳32使毛细管28从第2接合点103垂直上升，通过上述方式，在第2接合点103切断导线30，并在之后进行想要的整形处理(S18)。如上所述，所谓想要的整形处理为使从毛细管28的前端凸出的导线尾部的折叠形状成为平行于引线接合的连接方向。想要的整形处理可使用折叠站51并通过图11到图14中所说明的流程进行，亦可以在进行预接合的引线9通过图17到图20中所说明的流程代替图11到图14中所说明的流程而进行。通过上述方式，可确保第1接合点的接合强度。
本发明并不限定于以上说明的实施形态，而是包含不脱离权利要求所规定的本发明的技术范围或本质的所有变更及修正。
产业上的可利用性
本发明可用于使用毛细管进行引线接合的装置及方法。
符号说明
5：焊垫
6：半导体晶片
7、9：引线
8：电路基板
10：引线接合装置
12：底座
14：接合平台
16：XY平台
18：接合头
20：Z电动机
22：Z驱动手臂
24：超声波转换器
26：超声波振动子
28：毛细管
30、110、111、112：导线
32：导线夹钳
33：导线线圈
34：夹钳开关部
50：窗型夹钳
51：折叠站
52：(折叠站的)上表面
54：导线插入孔
60：计算机
62：XY平台I/F
64：Z电动机I/F
66：超声波振动子I/F
68：夹钳开关I/F
80：控制部
82：存储器
84：第1接合程序
86：第2接合程序
88：切断处理程序
90：预接合程序
92：整形处理程序
96：控制程序
98：控制数据
100、104：第1接合点
102、103、106：第2接合点
108：预接合点
109：整形切断点
114、146：(留在预接合点的)部分
120、124：连接方向
122、126、128：弯曲方向
130、136、144：切断状态
132、138：前端部分
134、140、142、148：导线尾部
139：翻转朝上部份

Claims (7)

1.一种引线接合装置，包括：
插通有导线的毛细管；
使所述导线相对于所述毛细管呈现挟持状态的夹钳；以及
控制所述毛细管的移动与所述夹钳的动作的控制部，
所述控制部为可执行各个处理的构成，所述各个处理包括：
在引线接合的第1接合点使用插通有所述导线的所述毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与所述导线之间接合的第1接合处理；
在所述第1接合处理之后，使所述导线从所述第1接合点延展规定的回路长，并在所述引线接合的第2接合点使第2接合对象物与所述导线之间接合的第2接合处理；
在所述第2接合处理之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管向垂直于所述毛细管的轴方向的水平面内移动，并从所述第2接合点切断所述导线的切断处理；
使所述导线从所述第2接合点延展到规定的预接合点，并在所述预接合点进行预接合的预接合处理；以及
在所述预接合处理之后，将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成规定的弯曲形状的整形处理。
2.根据权利要求1所述的引线接合装置，还包括用于将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成规定的折叠形状的折叠站。
3.根据权利要求1所述的引线接合装置，其中所述预接合处理还包括：
在所述预接合之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在平行于所述毛细管的轴方向的方向移动，并从所述预接合点切断所述导线的切断处理；以及
在所述预接合处理的所述切断处理之后，所述整形处理为将处于从前端凸出有所述导线的状态的所述毛细管移动到预先决定的折叠站的位置，将所述毛细管的前端压接到所述折叠站的上表面，并将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成所述规定的弯曲形状。
4.根据权利要求1所述的引线接合装置，其中所述预接合处理还包括：
在所述预接合之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在平行于所述毛细管的轴方向的方向移动，并从所述预接合点切断所述导线的切断处理；以及
在所述预接合处理中的所述切断处理之后，所述整形处理为使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在垂直于所述毛细管的轴方向的水平方向仅移动规定的距离，并从所述预接合点切断所述导线，藉此将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成所述规定的弯曲形状。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的引线接合装置，其中在所述第1接合点以及所述第2接合点的所述引线接合通过楔形接合法进行。
6.一种半导体装置的制造方法，包括：
在引线接合的第1接合点使用插通有导线的毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与所述导线之间接合的第1接合处理步骤；
在所述第1接合处理步骤之后，使所述导线从所述第1接合点延展规定的回路长，并在所述引线接合的第2接合点使第2接合对象物与所述导线之间接合的第2接合处理步骤；
在所述第2接合处理步骤之后，使所述导线处于挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管向垂直于所述毛细管的轴方向的水平面内移动，并从所述第2接合点切断所述导线的切断处理步骤；
在所述切断处理步骤之后，使所述导线从所述第2接合点延展到规定的预接合点，并在所述预接合点进行预接合之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在平行于所述毛细管的轴方向的方向移动，并从所述预接合点切断所述导线的预接合处理步骤；以及
在所述预接合处理步骤之后，将处于从前端凸出有所述导线的状态的所述毛细管移动到预先决定的折叠站的位置，将所述毛细管的前端压接到所述折叠站的上表面，并将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成规定的弯曲形状的整形处理步骤。
7.一种半导体装置的制造方法，包括：
在引线接合的第1接合点使用插通有导线的毛细管并通过楔形接合法使第1接合对象物与所述导线之间接合的第1接合处理步骤；
在所述第1接合处理步骤之后，使所述导线从所述第1接合点延展规定的回路长，并在所述引线接合的第2接合点使第2接合对象物与所述导线之间接合的第2接合处理步骤；
在所述第2接合处理步骤之后，使所述导线处于挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管向垂直于所述毛细管的轴方向的水平面内移动，并从所述第2接合点切断所述导线的切断处理步骤；
在所述切断处理步骤之后，使所述导线从所述第2接合点延展到规定的预接合点，并在所述预接合点进行预接合之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在平行于所述毛细管的轴方向的方向移动，并从所述预接合点切断所述导线的预接合处理步骤；以及
在所述预接合处理步骤之后，使所述导线处于所述挟持状态，并使插通有所述导线的所述毛细管在垂直于所述毛细管的轴方向的水平方向仅移动规定的距离，并从所述预接合点切断所述导线，藉此将从所述毛细管的前端凸出的所述导线整形成规定的弯曲形状的整形处理步骤。
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