CN112640068A - 打线接合装置 - Google Patents

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CN112640068A
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CN
China
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wire
tail
bonding
lead
capillary
Prior art date
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Application number
CN202080004732.1A
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English (en)
Inventor
关根直希
长岛康雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinkawa Ltd
Original Assignee
Shinkawa Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

将被安装构件的引线与半导体裸片的电极以线(81)来连接的打线接合装置包括：毛细管(16)，插通线(81)；形状获取单元，获取线(81)所连接的引线的形状；算出单元，基于线(81)接下来所连接的引线(274)的形状，来算出从毛细管(16)的端部延伸出的线尾(82)的延伸方向(291)；以及切断单元，将引线与电极以线(81)来连接后，使毛细管(16)在所述延伸方向(291)移动，将线(81)切断而形成线尾(82)。由此，在根据楔形接合方式的打线接合中，可防止与第一接合点相连而形成的接合部尾(183a、283a、383a)彼此的接触。

Description

打线接合装置
技术领域
本发明涉及一种使用毛细管来进行楔形接合(wedge bonding)方式的打线接合的装置。
背景技术
打线接合装置例如用于将基板的引线与半导体芯片的焊盘之间以细线的线来连接。打线接合是以如下方式来进行。即，与打线接合用的接合工具(以下也称为工具)一并，使线朝向引线下降。而且，在工具前端将线按压于引线，一面施加超声波振动一面使两者接合，作为第一接合(first bond)。在第一接合之后，将工具提拉而使线延伸出，一面形成适当的回路，一面移动至焊盘的上方。若来到焊盘的上方，则使工具下降。而且，在工具前端将线按压于焊盘，一面施加超声波振动，一面使两者接合，来进行第二接合(second bond)。在第二接合之后，一面利用夹持器来停止线的移动，一面提拉工具而将线在第二接合点处切断。将其反复进行，来进行基板的多个引线与半导体芯片的多个焊盘之间的连接。
但，作为打线接合的方式，已知球形接合(ball bonding)方式及楔形接合方式。球形接合方式使用能以高电压火花等来形成金属熔球(Free Air Ball，FAB)的金线等，作为工具，使用前端包括关于其长边方向轴的周围而旋转对称形的倒角部的毛细管。
楔形接合方式不使用铝线等来形成FAB，且作为接合用的工具，不使用毛细管，而使用前端包括线导件及挤压面的楔形接合用的工具。楔形接合中，在工具前端，沿着线导件而使线倾斜地在挤压面侧伸出，以挤压面将线侧面按压于接合对象物而接合。因此，在工具的前端成为线从挤压面横向地伸出的形式，且工具的前端未关于其长边方向轴的周围而成为旋转对称形(例如参照专利文献1)。
楔形接合用的工具的前端未成为旋转对称形，因此根据焊盘、引线的配置，在所述状态下，产生线导件的方向与线的连接方向不一致的情况。为此，将保持工具的接合头设为旋转式，或者使保持接合对象物的接合台进行旋转。因此，提出了使用前端为旋转对称形的毛细管，且在毛细管前端将线侧面挤压而接合的方法(例如参照专利文献2、专利文献3)。
在专利文献3中记载有如下方法：使用前端为旋转对称形且前端的底面成为平面(线的挤压面)的工具(毛细管)来进行楔形接合的方法。专利文献3的楔形接合方法在对第二接合点的接合之后，将夹持器打开而使工具上升，使其沿着从下一个第一接合点朝向下一个第二接合点的直线(下一个线方向)而移动，在工具前端，以使沿着下一个线方向的线(线尾)延伸出的状态来将线切断。根据此方法，能够在工具前端，朝向下一个线方向而将线尾弯折，因此通过在下一个接合时，将此线的弯折部分以工具前端挤压，而在不使接合头旋转的情况下进行楔形接合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭58-9332号公报
专利文献2：美国专利申请公开第2005/0167473号说明书
专利文献3：日本专利特开2012-256861号公报
发明内容
发明所要解决的问题
图10是表示利用专利文献3的楔形接合方法，将线1084第一接合于基板的引线1074，且第二接合于半导体芯片1072的焊盘1073的一例的图。如图10所示，在使用毛细管的楔形接合的情况下，与作为第一接合点的接合部1083相连，形成沿着线1084方向而延伸的长的接合部尾1083a(也称为线尾)。此外，图10中，为了便于理解，各接合部尾1083a被描绘为稍长。近年来，相邻的引线1074间的间隔变得狭窄，存在相邻的线1084的线方向大幅度变化的情况，因此如图10的虚线的内侧所示，存在沿着线1084方向而延伸的接合部尾1083a从引线1074中露出的可能性。由此，担忧相邻的接合部尾1083a彼此接触(短路)。
本发明的目的在于，在使用毛细管作为接合工具，利用楔形接合方式，将线第一接合于被安装构件(基板等)的引线，且第二接合于半导体芯片的焊盘(电极)的打线接合装置中，防止与第一接合点相连而形成的接合部尾彼此的接触。
解决问题的技术手段
本发明的打线接合装置是将被安装构件的引线与半导体裸片的电极以线来连接的打线接合装置，其特征在于包括：毛细管，插通线；形状获取单元，获取线所连接的引线的形状；算出单元，基于线接下来所连接的引线的形状，来算出从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向；以及切断单元，将引线与电极以线来连接后，使毛细管在所述延伸方向移动，将线切断而形成线尾。
本发明的打线接合装置中也可设为：线尾的所述延伸方向为尾延伸方向，形状获取单元识别出线接下来所连接的引线的线所连接的部位延伸的方向即引线方向，且切断单元是以尾延伸方向成为与引线方向相同的方向的方式形成线尾。
本发明的打线接合装置中也可设为：线尾的所述延伸方向为尾延伸方向；并且打线接合装置还包括：弯折站，包括勾挂从毛细管的前端延伸出的线尾的肩部；以及弯折单元，使毛细管移动至弯折站，将线尾配置于沿着肩部的位置后，在尾延伸方向将线尾弯折。
本发明的打线接合装置中也可设为：获取第一角度，所述第一角度是将引线与电极连接的线的方向、与线接下来所连接的引线的线所连接的部位延伸的方向即引线方向所形成的角度；并且在第一角度小于规定角度的情况下，利用切断单元来形成线尾，在第一角度为规定的角度以上的情况下，利用弯折单元来形成线尾。
本发明的打线接合装置中也可设为：所述算出单元为第一算出单元；所述切断单元为第一切断单元；线尾的所述延伸方向为第一尾延伸方向；并且打线接合装置还包括：第二算出单元，将使线接下来所连接的引线与电极之间连结的直线的方向，作为从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向即第二尾延伸方向来算出；以及第二切断单元，将引线与电极以线来连接后，使毛细管在第二尾延伸方向移动，将线切断而形成线尾。
本发明的打线接合装置中也可设为：获取将形成于引线的接合部与从接合部突出的接合部尾合并的第一长度；并且在第一长度大于被安装构件的引线间的最小间隔的情况下，利用第一切断单元来形成线尾，在第一长度较所述最小间隔而言相同或更小的情况下，利用第二切断单元来形成线尾。
发明的效果
根据本发明，基于被安装构件的下一个引线的形状，来算出从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向，将引线与电极以线来连接后，使毛细管在所述延伸方向移动，将线切断而形成线尾。因此，当将线连接(接合)于下一个引线时，在所述引线形成考虑到其形状的接合部尾，因此可防止各接合部尾从被安装构件的各引线中露出。因此，可防止相邻的引线的接合部尾彼此的接触。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的打线接合装置的结构的系统图。
图2A是本发明的实施方式中的打线接合装置的毛细管的前端部的侧剖面图。
图2B是本发明的实施方式中的打线接合装置的毛细管的前端部的底视图。
图3是表示本发明的实施方式中的打线接合装置的楔形接合后的半导体芯片的焊盘与基板的引线及连接线的一例的图。
图4是表示本发明的实施方式中的打线接合装置的运行的流程图。
图5A是表示本发明的实施方式的打线接合装置的线弯折动作的说明图。
图5B是表示本发明的实施方式的打线接合装置的线弯折动作的说明图。
图5C是表示本发明的实施方式的打线接合装置的线弯折动作的说明图。
图5D是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的基板对引线的楔形接合动作的说明图。
图5E是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的基板对引线的楔形接合动作的说明图。
图5F是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的毛细管的上升动作的说明图。
图5G是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的从基板的引线对半导体芯片的焊盘的形成回路动作的说明图。
图5H是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的半导体芯片对焊盘的楔形接合动作的说明图。
图5I是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的线尾延伸动作的说明图。
图5J是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的尾切割动作的说明图。
图5K是表示利用本发明的实施方式的打线接合装置的向下一个引线的移动动作的说明图。
图6是利用本发明的实施方式的打线接合装置的线弯折动作的说明图。
图7是利用本发明的实施方式的打线接合装置的线尾延伸动作及尾切割动作的说明图。
图8是利用本发明的其他实施方式的打线接合装置的线弯折动作的说明图。
图9是利用本发明的其他实施方式的打线接合装置的线尾延伸动作及尾切割动作的说明图。
图10是表示现有技术的打线接合装置的楔形接合后的半导体芯片的焊盘与基板的引线及连接线的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。以下所述的各构件的形状、配置、材质等是用以进行说明的例示，能够根据打线接合装置、或利用打线接合装置来制造的半导体装置的规格等来适当变更。在所有的图中对同样的元件标注同一符号，且省略重复的说明。
图1是表示打线接合装置10的结构的系统图。图1中，信号线是由点划线来表示。打线接合装置10是使用毛细管16作为接合工具，且使用铝线作为线81，以楔形接合方式，将两个接合对象物以线81来连接的装置。图1中，并非打线接合装置10的构成元件，而示出作为接合对象物的半导体芯片72及基板71。此外，本实施方式中，所谓楔形接合方式，是指在线前端未形成FAB，而是使用超声波、压力来进行的接合方式。
打线接合装置10包括：接合台14、XY平台20、及计算机60。接合台14是搭载作为两个接合对象物的半导体芯片72及基板71的接合对象物保持台，将基板71的下表面吸附固定。
半导体芯片72将晶体管等集成化在硅基板上而形成电子电路，作为电子电路的输入端子与输出端子等在半导体芯片72的上表面，作为多个焊盘73(也称为电极；图1中示出一个焊盘73)而引出。
基板71是在环氧树脂基板，将所需的配线进行图案化而成，包括：将半导体芯片72的下表面固定的芯片焊盘(未图示)、配置于其周围的多个引线74(图1中示出一个引线74)、及从芯片焊盘或多个引线74中引出的作为基板的输入端子与输出端子。打线接合是通过将基板71的引线74与半导体芯片72的焊盘73之间以线81来连接而进行。此外，安装有半导体芯片72的构件(被安装构件)除了基板71以外，例如也有引线框架。在被安装构件为引线框架的情况下，通过打线接合，将引线框架的引线与半导体芯片72的焊盘73之间以线81来连接。
在接合台14的上表面，设置有用以将从毛细管16的前端延伸出的线(线尾82)弯折的弯折站78。弯折站78为圆柱状的构件，包括上表面75、以及形成于上表面75的大致中央的孔76。孔76的直径大于线81的直径，孔76的内表面76a为圆筒面。弯折站78的上表面75为平面，上表面75与孔76的内表面76a构成肩部。
XY平台20是搭载接合头21，且相对于接合台14，使接合头21移动至XY平面内的所需位置的移动台。XY平面是与接合台14的上表面平行的平面。Y方向是与后述的超声波转换器13的长边方向平行的方向。图1中示出X方向、Y方向、以及与XY平面垂直的方向即Z方向。
接合头21固定搭载于XY平台20，且内置有Z方向马达19。通过Z方向马达19的旋转控制，Z驱动臂23转动。在Z驱动臂23，安装有超声波转换器13、及夹持器17。Z驱动臂23是通过Z方向马达19的旋转控制，能够围绕设置于接合头21的转动中心(例如Z方向马达19的输出轴)而转动的构件。通过Z驱动臂23的转动，经由超声波转换器13，毛细管16在Z方向移动。此外，设置于接合头21的转动中心未必为Z方向马达19的输出轴，而是考虑到包括Z驱动臂23、超声波转换器13、夹持器17等的整体的重心位置，而设定于旋转负荷减轻的位置。XY平台20与Z驱动臂23构成移动机构18。
超声波转换器13是根部安装于Z驱动臂23，且在前端部安装有插通线81的毛细管16的细长的棒构件。在超声波转换器13安装有超声波振动器15，将通过驱动超声波振动器15而产生的超声波能量传递至毛细管16。因此，超声波转换器13为了能够将来自超声波振动器15的超声波能量高效地传递至毛细管16，而形成为朝向前端侧而逐渐变细的喇叭形状。
图2A是毛细管16的前端部的侧剖面图，图2B是毛细管16的前端部的底视图。毛细管16为棒状体，且是包括贯穿孔16b及挤压面16a的接合工具，所述贯穿孔16b在插通线的长边方向延伸，所述挤压面16a设置于前端的贯穿孔16b的周缘而对接合对象挤压线。所述毛细管16能够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为了容易保持FAB，而在贯穿孔的前端面侧设置有适当的称为倒角的角部形状，但在本实施方式的楔形接合方式中，使用球形接合用的毛细管，在此毛细管的贯穿孔的前端面侧的下表面包括作为平面的挤压面16a。
楔形接合用的工具由于在前端部包括：相对于长边方向而倾斜地设置的线导件、以及用以对线的侧面进行挤压的挤压面，因此并不围绕工具的长边方向轴而旋转对称，线具有沿着线导件的方向的方向性而在横方向突出。若使用此种楔形接合用的工具，则根据引线、焊盘的配置，在此状态下会产生线导件的方向与线的连接方向不一致的情况。
例如，于在基板71的中央部搭载半导体芯片72，以沿着半导体芯片72的周边部而环绕一周的方式配置多个焊盘73，且在基板71，也以沿着半导体芯片72的外侧而环绕一周的方式设置多个引线74的情况下，将引线74与焊盘73连结的线的连接方向根据多个打线接合而分别不同。为了使线导件的方向与线的连接方向一致，需要使楔形接合用的工具围绕长边方向轴而旋转，或使基板71旋转。
与此相对，毛细管16的前端的挤压面16a为围绕毛细管16的长边方向轴而旋转对称的形状，故而即便将引线74与焊盘73连结的线的连接方向在每次打线接合中不同，也只要仅进行将从毛细管16的前端突出的线尾82的方向稍微变更的整形处理即可。因此，对楔形接合使用毛细管16。
另一方面，在对楔形接合使用毛细管16的情况下，如图10所示，当与焊盘1073或引线1074进行第一接合(图10中示出与引线1074进行第一接合的例子)时，与第一接合点1083(接合部)相连，而形成长的接合部尾1083a(线尾)。其原因在于，如图5D所示，在从毛细管16的前端弯折而突出的线尾82向较毛细管16的挤压面16a的外周端更外侧稍微飞出的状态下，进行第一接合。本实施方式的打线接合装置10如下所详细说明，为了防止相邻的长的接合部尾1083a彼此短路而进行接合。
返回至图1，在毛细管16中插通的线81为铝的细线。线81卷绕于设置在从接合头21延伸的线固持器的线轴11，从线轴11，经由夹持器17而在毛细管16的中心部的贯穿孔16b(参照图2A)中插通，从毛细管16的前端突出。所述线81的材质除了纯铝细线以外，也能使用适当混合有硅、镁等的细线等。线81的直径能够根据接合对象物来选择。若列举线81的直径的一例，则为30μm。
夹持器17安装于Z驱动臂23，包括配置于线81的两侧的一组夹持板。夹持器17通过将相向的夹持板之间打开而使线81成为自由移动状态，且通过将相向的夹持板之间闭合而使线81的移动停止。夹持器17由于安装于Z驱动臂23，故而与毛细管16一并移动，能够适当地夹持线81。夹持器17的开闭是通过夹持器开闭机构27的工作而进行。
打线接合装置10包括照相机28，所述照相机28是获取半导体芯片72、基板71等的图像的拍摄单元。照相机28在接合中对接合对象物进行拍摄，基于所拍摄的图像来进行毛细管16的XY方向的对准。另外，在接合开始前，通过照相机28对接合对象物进行拍摄，而获取基板71的各引线74的XY方向的位置数据、半导体芯片72的各焊盘73的XY方向的位置数据、以及基板71的各引线74的宽度、长度、倾斜度(延伸方向)的数据等。这些数据作为控制数据40的一部分而存储于存储部32。此外，例如在连续制造同一规格的半导体装置(将半导体芯片72与基板71进行打线接合的半导体装置)的情况下，接合开始前的数据的获取也可仅对最前头的半导体装置进行。
此处，对所述数据的获取，也进行更详细的说明。控制部30通过从存储部32读出程序且执行，而作为形状获取单元来发挥功能。形状获取单元使用照相机28，获取线81所连接的引线74的形状，且存储于存储部32。优选为，形状获取单元识别出引线74的线81所连接的部位延伸的方向即引线方向，且存储于存储部32。此外，形状获取单元也可在接合开始前进行基板71的所有引线74的引线方向的识别，也可在各引线74接合的时刻，识别出线81接下来所连接的引线74的引线方向。
回到图1所示的结构的说明。计算机60将打线接合装置10的各元件的运行作为整体来控制。计算机60包括包含中央处理器(Central Processing Unit，CPU)的控制部30、界面电路44、及存储部32而构成。它们彼此由数据总线31来连接。
界面电路44是设置于控制部30与打线接合装置10的各元件之间的驱动电路或缓冲电路。本说明书中，将界面电路也记作I/F(interface)。界面电路44包括：连接于XY平台20的XY平台I/F、连接于Z方向马达19的Z方向马达I/F、连接于超声波振动器15的超声波振动器I/F、连接于夹持器开闭机构27的夹持器开闭机构I/F、及连接于照相机28的照相机I/F等。
存储部32是保存各种程序、及控制数据的存储装置。各种程序为：接合方向计算程序33、第一线尾延伸程序34、第一尾切割程序35、第二线尾延伸程序36、第二尾切割程序37、线尾弯折程序38、与其他的控制处理有关的控制程序39。控制数据40是在执行各种程序时所需要的数据等。
控制部30通过从存储部32读出接合方向计算程序33、第一线尾延伸程序34、第一尾切割程序35、第二线尾延伸程序36、第二尾切割程序37、线尾弯折程序38的每一个且执行，而作为接合方向计算单元、第一线尾延伸单元、第一尾切割单元(第一切断单元，或者也简称为切断单元)、第二线尾延伸单元、第二尾切割单元(也称为第二切断单元)、线尾弯折单元(也简称为弯折单元)来发挥功能。此外，第二线尾延伸程序36及第二尾切割程序37是代替第一线尾延伸程序34及第一尾切割程序35而使用的程序，在以下所说明的最初的实施方式中不使用。
其次，对利用以所述方式构成的打线接合装置10，将基板71的引线74与半导体芯片72的焊盘73以线来连接的步骤进行说明。图3是表示半导体芯片72的焊盘73的一部分、及基板的引线74的一部分的俯视图。在包含图3的各图中，接合部尾83a、接合部尾183a、接合部尾283a、接合部尾383a、接合部尾483a被夸张地描绘为长。本实施方式中，最初将图3的右下方所示的第一引线174与第一焊盘173以第一连接线184来连接(第一接合)，继而将位于第一引线174的上侧的第二引线175、与位于第一焊盘173的上侧的第二焊盘273以第二连接线284来连接(第二接合)。以下同样如图3所示的箭头AR1那样，将各引线74与焊盘73向逆时针方向依序连接(第n接合，n为整数)。此外，在各接合中，将线第一接合于基板的引线后，将线形成回路，从而第二接合于半导体芯片的焊盘。
控制部30读出存储部32所保存的控制程序39、接合方向计算程序33、第一线尾延伸程序34、第一尾切割程序35、线尾弯折程序38、以及控制数据40，来控制接合。如图5A所示，最初，毛细管16位于较弯折站78的孔76更外侧，且线尾82从毛细管16的前端的挤压面16a，仅直线状地延伸出规定的长度，夹持器17闭合。
图4是表示本实施方式中的打线接合装置10的运行的流程图。首先，在S101中，控制部30将整数n初期设定为1。继而，在S102中，控制部30通过执行线尾弯折程序38，而作为线尾弯折单元来发挥功能。控制部30(线尾弯折单元)控制XY平台20，如图5A所示，相对于接合台14而使毛细管16移动，毛细管16的中心来到弯折站78的孔76的正上方。而且，如图5B所示，当毛细管16来到孔76的正上方时，控制部30经由Z方向马达19而控制Z驱动臂23，将毛细管16的前端的挤压面16a从弯折站78的上表面75下降至仅略高的位置。由此，从毛细管16的前端直线状地延伸出的线尾82的前端进入弯折站78的孔76中。
由于整数n设定为1，故而如图4的S103所示，控制部30获取最初接合的第一引线174的延伸方向。在存储部32，保存有进行接合的各引线74的倾斜度(延伸方向)来作为控制数据40的一部分。控制部30从存储部32中读出第一引线174的延伸方向而获取。第一引线174的延伸方向是通过所述形状获取单元来识别的第一引线174的引线方向。
继而，在图4的S104中，控制部30(线尾弯折单元)控制XY平台20，如图6所示，使毛细管16的中心沿着第一引线174的延伸方向191(参照图6、图7)而水平地移动至焊盘侧。如此一来，如图5C所示，进入孔76中的线尾82勾挂于孔76的内表面76a与弯折站78的上表面75的角部(肩部)，随着毛细管16的水平移动而在横方向弯折。而且，若毛细管16的中心移动至孔76的外侧，则线尾82夹持于挤压面16a与上表面75之间，线尾82相对于在毛细管16的贯穿孔16b中插通的线81而向大致直角方向弯折。然后，如图6所示，弯折的线尾82的前端朝向第一引线174的延伸方向191。此外，在利用所述形状获取单元来获取第一引线174的引线方向以外的引线形状数据的情况下，也可使控制部30作为第一算出单元(也简称为算出单元)而发挥功能，基于由形状获取单元所获取的第一引线174的引线形状，来算出从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向，然后进行所述动作。
若线尾82的弯折结束，则在图4的S105中，控制部30由于整数n设定为1，故而控制XY平台20，使毛细管16的中心移动至第一引线174之上。
若毛细管16的中心移动至第一引线174之上，则在图4的S106中，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16的前端下降至第一引线174之上。然后，如图5E所示，控制部30从毛细管16的前端延伸出，将沿着图7所示的第一引线174的延伸方向191而弯折的线尾的侧面，通过毛细管16的前端的挤压面16a而按压于第一引线174之上，并且驱动超声波振动器15，通过楔形接合，利用毛细管16将线尾82接合于第一引线174之上。通过此接合而在第一引线174的上表面形成接合部183，并且与其相连而形成接合部尾183a。由于毛细管16的前端的线尾82朝向第一引线174的延伸方向191，故而接合部尾183a沿着第一引线174的延伸方向191而形成。
若线尾82对第一引线174的连接结束，则在图4的S107中，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16的前端上升。然后，控制部30通过执行接合方向计算程序33而作为接合方向计算单元来发挥功能。在存储部32中，作为控制数据40的一部分，保存有各引线74的XY方向的位置数据以及半导体芯片72的各焊盘73的XY方向的位置数据。控制部30从存储部32中读出图7所示的第一引线174的XY方向的位置数据、以及第一焊盘173的XY方向的位置数据，将使第一引线174与第一焊盘173连结的第一接合的方向作为第一线方向192(第一直线的方向)来计算。控制部30使毛细管16的前端上升，并且控制XY平台20，使毛细管16的中心向图7所示的第一线方向192移动。另外，此时，控制部30控制夹持器开闭机构27来打开夹持器17。由此，如图5F所示，从毛细管16的前端抽出线81，并且毛细管16沿着图7所示的第一线方向192而朝向斜上方上升。
接着，在图4的S108中，控制部30控制Z驱动臂23及XY平台20，由于整数n设定为1，故而若使毛细管16的前端上升至规定的高度，则如图5G所示，朝向第一焊盘173而回路状地移动。通过此动作，毛细管16的中心从图7所示的第一引线174的接合部183，朝向第一焊盘173而沿着第一线方向192移动。
然后，若毛细管16的中心移动至第一焊盘173的正上方，则在图4的S109中，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16的前端下降至第一焊盘173之上。接着，如图5H所示，将从毛细管16的前端延伸出的线81的侧面，通过毛细管16的前端的挤压面16a而按压于第一焊盘173之上，并且驱动超声波振动器15，利用毛细管16，将线81的侧面通过楔形接合而接合于第一焊盘173之上。通过此接合而在第一焊盘173的上表面形成接合部185。如此一来，若通过楔形接合而将线81接合于第一焊盘173，则如图5H所示，第一引线174与第一焊盘173之间为山形的回路状，如图7所示，在XY平面上，以在第一线方向192延伸的直线状的第一连接线184来连接。
若对第一焊盘173的接合结束，则在图4的S110中，控制部30判断接下来所接合的引线74、焊盘73是否存在。整数n设定为1，(n+1)成为2，在本实施方式中，由于存在将第二引线274与第二焊盘273连接的第二接合，故而控制部30判断为存在图4的S110所示的第(n+1)接合，从而推进至图4的S111。
在S111中，控制部30从存储部32中读出而获取接下来所接合的第二引线274的延伸方向291(参照图7)。第二引线274的延伸方向是由所述形状获取单元所识别的第二引线274的引线方向。接着，在S112中，控制部30计算出图7所示的第一线方向192与第二引线274的延伸方向291的角度差θ1(也称为第一角度)，将此角度差θ1与规定的角度加以比较。此处，规定的角度是指当进行以下所说明的毛细管16前端的线尾82的延伸及切断的动作时，由线尾82拉伸，第一焊盘173或第一焊盘173上表面的接合部185不会损伤的程度的角度，本实施方式中设为45°。此外，此角度并不限定于45°。
图4的S112中，由于角度差θ1小于规定的角度差(45°)，故而推进至S113。在S113中，控制部30通过执行第一线尾延伸程序34，而作为第一线尾延伸单元来发挥功能。控制部30(第一线尾延伸单元)控制Z驱动臂23及XY平台20，如图7所示，将毛细管16的前端的在XY面的移动方向作为第二引线274的延伸方向291，如图5I所示使毛细管16的前端朝向斜上方移动。由此，线尾82从毛细管16的前端延伸出。线尾82在与接合部185的端部的边界部分仅弯曲角度θ1。此外，在利用所述形状获取单元来获取第二引线274的引线方向以外的引线形状数据的情况下，也可使控制部30作为第一算出单元而发挥功能，基于由形状获取单元所获取的第二引线274的引线形状，来算出从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向，从而进行所述动作。此外，以下的尾切割动作也同样。
继而，在图4的S114中，控制部30判断毛细管16的前端的线尾82的长度是否达到规定的长度。在线尾82的长度达到规定的长度的情况下，在S115中，控制部30通过执行第一尾切割程序35而作为第一尾切割单元来发挥功能。控制部30(第一尾切割单元)通过控制夹持器开闭机构27而将夹持器17闭合。然后，控制部30(第一尾切割单元)控制Z驱动臂23及XY平台20，将毛细管16的前端的在XY面的移动方向作为第二引线274的延伸方向291，使毛细管16的前端朝向斜上方移动。如此一来，如图5J所示，将线尾82在强度最低的第一焊盘173与接合部185的边界切断，线尾82从第一焊盘173上切离。此时，如图7所示，从毛细管16的前端延伸出的线尾82在XY面内，向第二引线274的延伸方向291延伸。即，从毛细管的端部延伸出的线尾82的延伸方向、与第二引线274的延伸方向291成为相同。此外，也能够将从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向称为尾延伸方向、或者第一尾延伸方向。
若将线尾82切断，则在图4的S116中，控制部30将整数n仅增加1，返回至S105。此时，整数n仅增加1而成为2，因此如图5K所示，控制部30使毛细管16的中心移动至第二引线274的正上方。
若移动至第二引线274的正上方，则与之前所说明的同样，在图4的S106中，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16的前端下降至第二引线274之上。然后，控制部30从毛细管16的前端延伸出，将沿着图7所示的第二引线274的延伸方向291而弯折的线尾82的侧面，通过毛细管16的前端的挤压面16a而按压于第二引线274之上，并且驱动超声波振动器15，通过楔形接合，以毛细管16将线尾82接合于第二引线274之上。通过此接合而在第二引线274的上表面形成接合部283，并且与其相连而形成接合部尾283a。由于毛细管16的前端的线尾82朝向第二引线274的延伸方向291，故而接合部尾283a沿着第二引线274的延伸方向291而形成。
若将线尾82接合于第二引线274，则在图4的S107～S109中，控制部30使毛细管16上升，朝向第二焊盘273而形成回路，将线81的侧面按压于第二焊盘273而形成接合部285，将第二引线274与第二焊盘273之间以第二连接线284来连接。然后，在图4的S110中，控制部30判断第(n+1)接合是否存在。整数n设定为2，(n+1)成为3，在本实施方式中，由于存在将第三引线374与第三焊盘373连接的第三接合，故而控制部30判断为存在图4的S110所示的第(n+1)接合，从而推进至图4的S111。
接着，在图4的S111中，控制部30获取第三引线374的延伸方向391，在S112中，控制部30计算出图7所示的第二线方向292(将第二引线274与第二焊盘273连结的第二接合的方向(第二直线的方向))与第三引线374的延伸方向391的角度差θ2(第一角度)，将此角度差θ2与规定的角度加以比较。如图7所示，由于角度差θ2小于规定的角度差(45°)，故而推进至S113，控制部30沿着第三引线374的延伸方向391而使毛细管16朝向斜上方上升。然后，在S113、S114中，控制部30使线尾82仅延伸出规定的长度后，在S115中，控制部30将夹持器17闭合，使毛细管16沿着第三引线374的延伸方向391而移动，将线尾82切断。由此，从毛细管16的前端延伸出的线尾82在XY面内，向第三引线374的延伸方向391延伸。接着，在图4的S116中，再次将n仅增加1，返回至图4的S105。
然后，根据之前的说明来执行图4的S105～S109，如图3所示般，将第三引线374与第三焊盘373之间以第三连接线384来连接。在第三引线374的上表面形成第三接合部383，并且与其相连而形成接合部尾383a。接合部尾383a沿着第三引线374的延伸方向391而延伸。
继而，由于存在第四接合，故而S110成为是(Yes)，推进至S111，获取第四引线474的延伸方向491。然后，在图4的S112中，计算出图3所示的第三线方向392(将第三引线374与第三焊盘373连结的第三接合的方向(第三直线的方向))与第四引线474的延伸方向491的角度差θ3(第一角度)，将此角度差θ3与规定的角度加以比较。此处，如图3所示，角度差θ3大于规定的角度差(45°)。在此情况下，推进至S118，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16大致垂直地上升。由此，线尾82从毛细管16的前端延伸出。
继而，在图4的S119中，在毛细管16的前端的线尾82的长度达到规定的长度的情况下，控制部30控制夹持器开闭机构27，将夹持器17闭合。然后，控制部30控制Z驱动臂23，使毛细管16大致垂直地上升。由此，将线尾82以从毛细管16中大致直线状地延伸出的状态切断。
如此一来，在图4的S112中，在前一个接合的线方向(图3中为392)、与下一个引线的延伸方向(图3中为491)的角度差大于规定的角度的情况下，通过执行S118、S119，而使线尾82从毛细管16的前端大致直线状地延伸出而切断。以此方式进行处理的原因在于，在前一个接合的线方向、与下一个引线的延伸方向的角度差大的情况下，若根据图4的S113～S115，朝向下一个引线的延伸方向，使毛细管16移动而拉伸线尾82，则将线尾82以在接合部385的端部的边界部分，以大的角度弯曲的状态拉伸，因此存在焊盘373或焊盘373的上表面的接合部385剥离(损伤)的可能性。
若经过图4的S118、S119，则毛细管16的前端的线尾82大致直线状地延伸，且不向接下来进行接合的第四引线474的延伸方向491延伸。因此，以使毛细管16移动至弯折站78，将毛细管16的前端的线尾82向第四引线474的延伸方向491延伸的方式而成形。具体而言，以如下方式进行动作。在图4的S119后，在S120中，控制部30将n仅增加1，n成为4。然后，返回至S102，控制部30通过执行线尾弯折程序38而作为线尾弯折单元来发挥功能。控制部30(线尾弯折单元)使毛细管16移动至弯折站78，使从毛细管16的前端大致直线状地延伸出的线尾82的前端进入弯折站78的孔76中(参照图5B)。接着，在S103中，控制部30获取接下来所接合的第四引线474的延伸方向491(参照图3)。继而，在S104中，控制部30使毛细管16的中心沿着第四引线474的延伸方向491(参照图3)而水平地移动至焊盘侧。如此一来，如图5C所示，进入孔76中的线尾82勾挂于孔76的内表面76a与弯折站78的上表面75的角部(肩部)，随着毛细管16的水平移动而在横方向弯折。然后，若毛细管16的中心移动至孔76的外侧，则线尾82夹持于挤压面16a与上表面75之间，线尾82相对于在毛细管16的贯穿孔中插通的线81而向大致直角方向弯折。接着，弯折的线尾82沿着第四引线474的延伸方向491而延伸。
然后，与之前的说明同样，通过执行图4的S105～S109，而如图3所示，将第四引线474与第四焊盘473之间以第四连接线484来连接。在第四引线474的上表面形成接合部483，并且与其相连而形成接合部尾483a。在S104的完毕时间点，毛细管16的前端的线尾82沿着第四引线474的延伸方向491而弯折，因此接合部尾483a沿着第四引线474的延伸方向491而形成。
以如上所说明的方式依序进行接合，在图4的S110中，在不存在下一个接合(第(n+1)的接合)的情况下，推进至S117，控制部30在执行规定的接合结束动作后，将一系列的处理结束。
继而，对以上所说明的本实施方式的打线接合装置10的作用效果进行说明。
根据以上所说明的本实施方式的打线接合装置10，如图3所示，以各引线上表面的各接合部尾183a、283a、383a、483a……沿着基板(被安装构件)的各引线174、274、374、474……的延伸方向(引线的线所连接的部位延伸的方向)而延伸的方式来形成。因此，能够防止各接合部尾从各引线的上表面露出，从而能够确实地防止相邻的引线的接合部尾彼此的接触(短路)。
另外，根据以上所说明的本实施方式的打线接合装置10，在前一个接合的线方向与下一个引线(接下来所接合的引线)的延伸方向的角度差大，且通过与前一个焊盘73接合后的毛细管16的移动，在无法将毛细管16前端的线尾82向下一个引线的延伸方向弯折的情况下，可通过另外设置的弯折站78而将线尾82向下一个引线的延伸方向弯折。
另外，根据以上所说明的本实施方式的打线接合装置10，能够在不使接合台或者接合工具旋转的情况下进行楔形接合。因此，能够较使用现有的楔形工具的接合装置更高速地进行楔形接合。另外，由于不需要使接合台或接合工具旋转，故而能够成为简便的装置。
继而，对其他实施方式进行说明。
以上所说明的实施方式中，将引线74上表面的接合部尾83a一直沿着引线74的延伸方向而形成。但是，作为其他实施方式，关于引线74间的间隔宽的基板(被安装构件)、或者在基板中引线74间的间隔宽的部分，由于不存在相邻的引线的接合部尾彼此的接触的顾虑，故而也可将引线74上表面的接合部尾83a沿着线方向而形成。作为将接合部尾83a沿着线方向而形成的方法，能够应用专利文献3的第0036段落～第0070段落、图4、图5A～图5M、图6中记载的方法。专利文献3中，进行第一接合于焊盘，且第二接合于引线的接合，但只要将所述接合变更为第一接合于引线且第二接合于焊盘的接合即可。以下，对利用本发明的图1所示的打线接合装置10，沿着线方向而形成引线74上表面的接合部尾83a的方法进行简单说明。
此处，如图9所示，以将第一引线174与第一焊盘173以第一连接线184来连接(第一接合)，继而将第二引线274与第二焊盘273以第二连接线284来连接(第二接合)的情况为例，对沿着线方向而形成接合部尾183a、接合部尾283a的方法进行说明。首先，控制部30获取将第一引线174与第一焊盘173连结的直线的方向(第一线方向192)。接着，控制部30如图8所示，使用弯折站的孔76及上表面，利用与图4的S104所说明的方法同样的方法，将从毛细管16的前端延伸出的线尾82沿着第一线方向192而弯折。此外，视需要，也可使控制部30作为第二算出单元而发挥功能，将使第一引线174与第一焊盘173连结的直线的方向作为从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向(第二尾延伸方向)而算出，然后进行所述动作。
然后，控制部30如图9所示，利用毛细管16将线尾82第一接合于第一引线174，将线形成回路，且第二接合于第一焊盘173。由此，第一引线174与第一焊盘173之间由第一连接线184来连接。在第一引线174的上表面形成接合部183，并且与其相连而形成接合部尾183a。在第一接合于第一引线174之前，毛细管16的前端的线尾82向第一线方向192弯折，由此，接合部尾183a沿着第一线方向192而形成。
对第一焊盘173(前一个焊盘)接合线后，控制部30获取将第二引线274(下一个引线)与第二焊盘273(下一个焊盘)连结的直线的方向(第二线方向292)。然后，控制部30通过执行第二线尾延伸程序36来代替所述第一线尾延伸程序34，而作为第二线尾延伸单元来发挥功能。控制部30(第二线尾延伸单元)对第一焊盘173接合线后，将夹持器打开而使毛细管16上升，如图9所示，使毛细管16沿着第二线方向292而仅移动规定距离，使线尾82从毛细管16的贯穿孔16b中，向沿着第二线方向292的方向延伸。此外，视需要，也可使控制部30作为第二算出单元而发挥功能，将使第二引线274与第二焊盘273连结的直线的方向作为从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向(第二尾延伸方向)来算出，然后进行所述动作。此外，以下的尾切割动作也同样。
然后，控制部30通过执行第二尾切割程序37来代替所述第一尾切割程序35，而作为第二尾切割单元来发挥功能。控制部30(第二尾切割单元)使线尾82在毛细管16的前端延伸出后，将夹持器闭合，使毛细管16向沿着第二线方向292的方向移动而将线尾82切断。切断后，从毛细管16的前端延伸出的线尾82沿着第二线方向292而弯折。即，从毛细管的端部延伸出的线尾82的延伸方向、与第二线方向292成为相同。此外，此时，也能够将从毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向称为第二尾延伸方向。
接着，控制部30如图9所示，利用毛细管16将线尾82第一接合于第二引线274，将线形成回路，第二接合于第二焊盘273。由此，第二引线274与第二焊盘273之间由第二连接线284来连接。在第二引线274的上表面形成接合部283，并且与其相连而形成接合部尾283a。在第一接合于第二引线274之前，毛细管16的前端的线尾82向第二线方向292弯折，由此，接合部尾283a沿着第二线方向292而形成。通过以所述方式，将引线与焊盘之间以线来接合，各引线上表面的接合部尾沿着线方向而形成。以上是沿着线方向来形成接合部尾的方法的说明。
作为进而其他的实施方式，打线接合装置10也可基于接合部及接合部尾的长度、以及基板的引线间的间隔，来选择性地使接合部尾的延伸方向变化。例如，如图3所示，在将基板的引线中的接合部(图3中为接合部383)与接合部尾(图3中为接合部尾383a)合并的长度TL(也称为第一长度)大于引线间的最小间隔PL的情况下，存在相邻的接合部尾彼此(图3中为接合部尾383a、接合部尾283a)接触的可能性。因此，在此情况下，根据图4所示的流程来进行控制，使控制部30作为第一线尾延伸单元及第一尾切割单元而发挥功能，使接合部尾的延伸方向与引线的延伸方向一致。另一方面，在将接合部与接合部尾合并的长度TL较引线间的最小间隔PL而言相同或更小的情况下，进行图8、图9所说明的控制，使控制部30作为第二线尾延伸单元及第二尾切割单元而发挥功能，使接合部尾的延伸方向与线方向一致。如此，能够使接合部尾的延伸方向最优化。
此外，操作者也可使用未图示的输入装置，对基板的每个引线各别地设定接合部尾的延伸方向。在此情况下，将设定信息作为控制数据40的一部分而预先保存于存储部32。打线接合装置10在接合时，从存储部32中读出设定信息，根据设定信息，对基板的每个引线，使接合部尾的延伸方向变化。
符号的说明
10：打线接合装置
11：线轴
13：超声波转换器
14：接合台
15：超声波振动器
16：毛细管(接合工具)
16a：挤压面
16b：贯穿孔
17：夹持器
18：移动机构
19：Z方向马达
20：XY平台
21：接合头
23：Z驱动臂
27：夹持器开闭机构
28：照相机
30：控制部
31：数据总线
32：存储部
33：接合方向计算程序
34：第一线尾延伸程序
35：第一尾切割程序
36：第二线尾延伸程序
37：第二尾切割程序
38：线尾弯折程序
39：控制程序
40：控制数据
44：界面电路
60：计算机
71：基板
72：半导体芯片
73：焊盘(电极)
74：引线
75：上表面
76：孔
76a：内表面
78：弯折站
81：线
82：线尾
83：接合部(第一接合点)
83a：接合部尾(线尾)
84：连接线
85：接合部(第二接合点)
173：第一焊盘
174：第一引线
183：接合部
183a：接合部尾
184：第一连接线
185：接合部
191：第一引线的延伸方向
192：第一线方向
273：第二焊盘
274：第二引线
283：接合部
283a：接合部尾
284：第二连接线
285：接合部
291：第二引线的延伸方向(线尾的延伸方向)
292：第二线方向
373：第三焊盘
374：第三引线
383：接合部
383a：接合部尾
384：第三连接线
385：接合部
391：第三引线的延伸方向(线尾的延伸方向)
392：第三线方向
473：第四焊盘
474：第四引线
483：接合部
483a：接合部尾
484：第四连接线
485：接合部
491：第四引线的延伸方向
1072：半导体芯片
1073：焊盘
1074：引线
1083：接合部(第一接合点)
1083a：接合部尾(线尾)
1084：线

Claims (6)

1.一种打线接合装置，将被安装构件的引线与半导体裸片的电极以线来连接，其特征在于包括：
毛细管，插通所述线；
形状获取单元，获取所述线所连接的引线的形状；
算出单元，基于所述线接下来所连接的引线的形状，来算出从所述毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向；以及
切断单元，将所述引线与所述电极以所述线来连接后，使所述毛细管在所述延伸方向移动，将所述线切断而形成所述线尾。
2.根据权利要求1所述的打线接合装置，其特征在于，
所述线尾的所述延伸方向为尾延伸方向；
所述形状获取单元识别出所述线接下来所连接的引线的所述线所连接的部位延伸的方向即引线方向；并且
所述切断单元是以所述尾延伸方向成为与所述引线方向相同的方向的方式来形成所述线尾。
3.根据权利要求1所述的打线接合装置，其特征在于，
所述线尾的所述延伸方向为尾延伸方向；并且
所述打线接合装置还包括：弯折站，包括勾挂从所述毛细管的前端延伸出的所述线尾的肩部；以及
弯折单元，使所述毛细管移动至所述弯折站，将所述线尾配置于沿着所述肩部的位置后，在所述尾延伸方向将所述线尾弯折。
4.根据权利要求3所述的打线接合装置，其特征在于，
获取第一角度，所述第一角度为将所述引线与所述电极连接的所述线的方向、与所述线接下来所连接的引线的所述线所连接的部位延伸的方向即引线方向所形成的角度；并且
在所述第一角度小于规定角度的情况下，利用所述切断单元来形成所述线尾，在所述第一角度为规定的角度以上的情况下，利用所述弯折单元来形成所述线尾。
5.根据权利要求1所述的打线接合装置，其特征在于，
所述算出单元为第一算出单元；
所述切断单元为第一切断单元；
所述线尾的所述延伸方向为第一尾延伸方向；并且
所述打线接合装置还包括：第二算出单元，将使所述线接下来所连接的所述引线与所述电极之间连结的直线的方向，作为从所述毛细管的端部延伸出的线尾的延伸方向即第二尾延伸方向来算出；以及
第二切断单元，将所述引线与所述电极以所述线来连接后，使所述毛细管在所述第二尾延伸方向移动，将所述线切断而形成所述线尾。
6.根据权利要求5所述的打线接合装置，其特征在于，
获取将形成于所述引线的接合部与从所述接合部突出的接合部尾合并的第一长度；并且
在所述第一长度大于所述被安装构件的引线间的最小间隔的情况下，利用所述第一切断单元来形成所述线尾，在所述第一长度较所述最小间隔而言相同或更小的情况下，利用所述第二切断单元来形成所述线尾。
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