JP2007294581A - ボンディング装置のテールワイヤ切断方法及びプログラム - Google Patents

ボンディング装置のテールワイヤ切断方法及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ワイヤボンディング装置、バンプボンディング装置において、テールワイヤ８に大きな引張り力をかけずに切断し、テールワイヤ切断の際のワイヤ１２の曲がりを防止する。
【解決手段】高さＨ１に上昇させたキャピラリ１６とワイヤ１２を把持したクランパ１７を前記高さＨ１に頂部が来るような円弧５０の上で横振幅が振幅Ｗ１となるように往復動作させて前記テールワイヤ８とボンディング端部７ａとの間に微小なひびを入れた後、テールワイヤ８の切断動作を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、ワイヤボンディング装置、バンプボンディング装置のテールワイヤ切断方法及びプログラムに関する。
ＩＣなどの半導体の組立工程には半導体のチップとリードフレームの間をワイヤで接続するワイヤボンディング工程があり、この工程にはワイヤボンディング装置やバンプボンディング装置が用いられる。そして、このワイヤボンディング工程によって、図１０に示すように、ワーク１４の半導体チップ２のパッド３とリードフレーム１５のリード４の間が接続ワイヤ１２ａで接続される。
図１１に従来技術による上記のボンディング工程の各工程におけるボンディングの動作を示す。以下、図１１を参照しながら、従来技術によるワイヤボンディング装置でのボンディング工程について説明する。
（１）図１１（ａ）に示すように、ワイヤ１２先端をボール５に形成し、キャピラリ１６をパッド３（第１ボンド点）の上に移動させる。
（２）図１１（ｂ）に示すように、キャピラリ１６を下動させて、パッド３（第１ボンド点）上にボンディングを行う。パッド３（第１ボンド点）上にはボール５が圧着して第１ボンディング部６（圧着ボール）が形成される。
（３）図１１（ｃ）に示すように、ボンディング後、キャピラリ１６はワイヤ１２を導出しながらパッド３（第１ボンド点）を離れて上昇し、次いでリード４（第２ボンド点）の位置まで横に移動する。
（４）図１１（ｄ）に示すように、リード４（第２ボンド点）の位置に移動後、キャピラリ１６を下動させてリード４（第２ボンド点）にボンディングを行う。このボンディングによって、リード４(第２ボンド点)の上にワイヤ１２が圧着されて第２ボンディング部７が形成される。
（５）図１１（ｅ）に示すように、リード４(第２ボンド点)へのボンディングの後、クランパ１７を開としてキャピラリ１６を上昇させて、キャピラリ１６の先端にテールワイヤ８を導出させる。
（６）図１１（ｆ）に示すように、テールワイヤ８を導出させた後、クランパ１７を閉としてキャピラリ１６と共に上昇させることによって、テールワイヤ８をリード４（第２ボンド点）から切り離す。
上記のようなワイヤボンディング工程のテールワイヤ切断の詳細を図１２に示す。図１２（ａ）は、テールワイヤを切断する前の状態を示し、図１２（ｂ）は正常にテールワイヤを切断した後の状態を示し、図１２（ｃ）はテールワイヤ８の切断の際にワイヤ１２が曲がり変形を生じた場合を示している。図１２（ａ）に示すように、テールワイヤ切断前は、テーパー状に細くなったテールワイヤ８下端は第２ボンディング部７の端部にある接続ワイヤ１２ａがリード４(第２ボンド点)に接合されると共に細く押しつぶされた形状のボンディング端部７ａとつながっている。そして、図１２（ｂ）に示すように、クランパ１７を閉としてクランパ１７とキャピラリ１６を上昇させると、テールワイヤ８が上方に引っ張られる。すると、細くなっているテールワイヤ下端とボンディング端部７ａとの間でテールワイヤ８が切断される。
ところが、ボンディングの条件によっては、テールワイヤ下端とボンディング端部７ａの形状があまり細くなっていない場合がある。このような場合には、クランパ１７でワイヤ１２を把持してテールワイヤ８を引っ張り上げたときに、すぐにテールワイヤ８がボンディング端部７ａで切断されず、テールワイヤ８には大きな張力がかかると共にテールワイヤ８が引き伸ばされた状態となった後にボンディング端部７ａでテールワイヤ８が切断される。この場合には、図１２（ｃ）に示すように、引き伸ばされたテールワイヤ８が切断の時の反力で上に向かって跳ね上がり、クランパ１７の下部のワイヤ１２及びテールワイヤがＳ字状に曲がってしまう。テールワイヤ８の曲がりは次のパッド３へのボンディングの際に放電などによるボール形成の不良を引き起こす問題がある。また、うまくボールが形成されても、キャピラリ１６の内部及びキャピラリ１６とクランパ１７との間のワイヤ１２には曲がり部が残っているため、このワイヤ１２によってパッド３（第１ボンド点）とリード４(第２ボンド点)との間のボンディングを行うと、図１３に示すようにパッド３(第１ボンド点)とリード４（第２ボンド点）との間の接続ワイヤ１２ａがＳ字状に曲がってしまう。接続ワイヤ１２ａが直線状ではなく、図１３のようにＳ字状に変形すると、隣り合う接続ワイヤ１２ａ同士が接触するなどの不良が発生するという問題が生じる。
そこで、テールワイヤ８に曲がり変形が残らないように切断する方法が提案されている。例えば、クランパ１７によってワイヤ１２を把持してテールワイヤ８を引き上げる前に、キャピラリ１６及びクランパ１７の上下動の中心線がボンディング端部７ａに一致するように、キャピラリ１６とクランパ１７の位置を横に移動させてから、クランパ１７でワイヤ１２を把持してワイヤを引き上げ、切断する方法がある(例えば、特許文献１参照)。また、他の例として、クランパ１７を開としてテールワイヤ８を導出させた後に、キャピラリ１６をテールワイヤ８の固有振動数で振動させることによってテールワイヤ８を共振させ、その振動によってテールワイヤ８を切断する方法がある(例えば、特許文献２参照)。
特許第２７２３２７７号明細書 特許第２９６９９５３号明細書
しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、キャピラリ１６の先端に導出されているテールワイヤ８を曲がらないようにすることはできても、ボンディング端部７ａが十分細くなっていない場合には、テールワイヤ８切断時にはワイヤ１２に大きな引張り力がかかってしまう。このため、テールワイヤ８切断時の反力でワイヤ１２が上に跳ね上がり、クランパ１７の下部のワイヤ１２及びテールワイヤがＳ字状に曲がってしまう問題は解決されていなかった。
また、特許文献２に開示されている従来技術では、キャピラリ１６に加えることのできる振動数が３０ｋＨｚ前後の場合には、テールワイヤ８が共振するために、その長さは１．３〜３．４ｍｍとすることが必要となる。しかし、現在の高速ボンディング装置のような短いテールワイヤの長さのものには適用することができないという問題があった。
そこで、本発明は、テールワイヤ８に大きな引張り力をかけずに切断し、テールワイヤ切断の際のワイヤの曲がりを防止することを目的とする。
本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断方法は、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断方法であって、前記第２ボンド点へのボンディングの後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２ボンド点から第１の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇工程と前記第１のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記第１の高さに頂部が来るような曲面上で前記キャピラリを前記クランパと共に弧状に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる曲面上動作工程と、前記曲面上動作工程の後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第１の高さから第２の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇工程と、前記第２のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２の高さから更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するテールワイヤ切断工程とを有することを特徴とする。
本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断方法は、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断方法であって、前記第２ボンド点へのボンディングの後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２ボンド点から第１の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇工程と、前記第１のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、ワークに平行な前記第１の高さにある平面上で前記キャピラリを前記クランパと共に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる平面上動作工程と、前記平面上動作工程の後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第１の高さから第２の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇工程と、前記第２のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２の高さから更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するテールワイヤ切断工程とを有することを特徴とする。
また、本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断方法において、前記往復動作は前記第１ボンド点と前記第２ボンド点を結ぶ線に沿った方向に往復することとしても好適である。
本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムは、ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うキャピラリと前記ワイヤを把持するクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、前記クランパを開閉するクランパ開閉手段と、前記キャピラリの高さを検出するキャピラリ高さ検出手段と、ボンディング装置を制御するボンディング制御部と、を備え、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、前記キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムであって、前記第２ボンド点へのボンディングの後、前記クランパ開閉手段によって前記クランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第１の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇プログラムと、前記第１のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第１の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記第１の高さに頂部が来るような曲面上で前記キャピラリを前記クランパと共に弧状に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる曲面上動作プログラムと、前記曲面上動作プログラムによる曲面上動作の後、前記クランパ開閉手段によってクランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第２の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇プログラムと、前記第２のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第２の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するワイヤ切断プログラムと、を有することを特徴とする。
本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムは、ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うキャピラリと前記ワイヤを把持するクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、前記クランパを開閉するクランパ開閉手段と、前記キャピラリの高さを検出するキャピラリ高さ検出手段と、ボンディング装置を制御するボンディング制御部と、を備え、第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、前記キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムであって、前記第２ボンド点へのボンディングの後、前記クランパ開閉手段によって前記クランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第１の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇プログラムと、前記第１のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第１の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記ワークに平行で前記第１の高さにある平面上で前記キャピラリを前記クランパと共に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる平面上動作プログラムと、前記平面上動作プログラムによる平面上動作の後、前記クランパ開閉手段によってクランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第２の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇プログラムと、前記第２のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第２の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するワイヤ切断プログラムと、を有することを特徴とする。
また、本発明のボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムにおいて、前記往復動作は前記第１ボンド点と前記第２ボンド点を結ぶ線に沿った方向に往復することとしても好適である。
本発明は、テールワイヤ８に大きな引張り力をかけずに切断し、テールワイヤ切断の際のワイヤの曲がりを防止することができるという効果を奏する。
本発明の好適な実施形態について図１〜図５を参照しながら説明する。図１は本発明にかかるテールワイヤ切断方法及びプログラムを実施するワイヤボンディング装置の構成を示す図であり、図２は本発明にかかるテールワイヤ切断方法及びプログラムの実施形態を示すフローチャートであり、図３は、上記の方法及びプログラムを実施した場合のテールワイヤの切断の工程を示す説明図であり、図４はキャピラリとクランパの往復動作の説明図であり、図５はキャピラリとクランパの曲面上での往復動作の斜視図である。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置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Ｚ方向に移動されるボンディングアーム１３を備え、ボンディングアーム１３の先端にキャピラリ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Ｚ方向に移動させることによって、ボンディングアーム１３先端のキャピラリ１６をＸＹＺの方向に自在に移動させることができる。ボンディングアーム１３にはキャピラリ１６の高さを検出するキャピラリ高さ検出手段２５が備えられている。キャピラリ高さ検出手段２５はボンディングアーム１３の回転角度を角度センサによって検出することによってキャピラリ１６の先端高さを検出するものであってもよいし、キャピラリ１６の先端高さを直接検出する位置センサであってもよい。ボンディングアーム１３の先端にはワイヤ１２が挿通されており、ワイヤ１２はスプール１１に巻回されている。ボンディングヘッド１９にはキャピラリ１６と共にＺ方向に移動してワイヤ１２を把持するクランパ１７が開閉自在に取り付けられ、クランパ１７にはクランパ１７の開閉を行うクランパ開閉手段２７が備えられている。クランパ開閉手段２７は電磁式に開閉を行うものであってもよいし、機械的に開閉を行うものであっても良い。ボンディングヘッド１９にはワークの撮像を行う撮像手段２８が取り付けられている。撮像手段２８はキャピラリ１６と半導体チップ２とリードフレーム１５の画像を撮像して、キャピラリ１６の半導体チップ２またはリードフレーム１５に対する位置を検出する。移動機構１８は移動機構インターフェース４４に接続されて、キャピラリ高さ検出手段２５はキャピラリ高さ検出インターフェース４６に接続され、クランパ開閉手段２７はクランパ開閉手段インターフェース４８に接続されている。各インターフェースはデータバス３２を介してボンディングの制御を行う制御部３０に接続されている。制御部３０は内部に制御用のＣＰＵを含んでいる。また、データバスにはデータを記憶している記憶部３４が接続されている。
図２，３を参照しながら、上記のボンディング装置によってテールワイヤ８を切断する工程を説明する。従来技術と同様に半導体チップ２の上のパッド３（第１ボンド点）にボンディングをした後にワイヤ１２を導出してキャピラリ１６をリード４（第２ボンド点）上に移動させ、図２のステップＳ１０１に示すようにリード４（第２ボンド点）の上にボンディングを行う。図３（ａ）に示すように、このときには、キャピラリ１６の下動によって接続ワイヤ１２ａがリード４（第２ボンド点）に圧着接合され、第２ボンディング部７が形成されており、第２ボンディング部７の端部には、接続ワイヤ１２ａがリード４(第２ボンド点)と接合されると共に細く押しつぶされた形状のボンディング端部７ａが形成されている。
リード４（第２ボンド点）へのボンディング工程が終了すると、図２のステップＳ１０２に示すように、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってボンディングアーム１３の先端をＺ方向に上昇させて、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を上昇させる。このとき、ボンディング制御部３０は、クランパ１７をクランパ開閉手段２７によって開状態に保持している。一方、キャピラリの高さはキャピラリ高さ検出手段２５によって検出され、その高さ信号はキャピラリ高さ検出インターフェース４６を介してボンディング制御部３０に入力されている。
図２のステップＳ１０３に示すように、ボンディング制御部３０はキャピラリ高さ検出手段２５からの信号がキャピラリ高さＨ１を示すようになるまで移動機構１８によってキャピラリ１６及びクランパ１７の上昇を続け、キャピラリ高さ検出手段２５からの信号がキャピラリ高さＨ１を示すようになった時に、図２のステップＳ１０４に示すように移動機構１８によってキャピラリ１６及びクランパ１７の上昇を停止する。このときには、図３（ｂ）に示すように、キャピラリ１６の先端は高さＨ１となり、キャピラリ１６の先端には、テールワイヤ８が導出されている。
次に、図２のステップＳ１０５及び図３（ｃ）に示すように、ボンディング制御部３０はクランパ開閉手段２７によってクランパ１７を閉として、クランパ１７によってワイヤ１２を把持させる。クランパ１７によってワイヤ１２を把持させた後、図２のステップＳ１０６に示すようにボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７の往復動作を開始する。そして、図２のステップＳ１０７，Ｓ１０８に示すように、所定の回数の往復動作を繰り返した後、移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７の往復動作を停止させる。
この往復動作中のキャピラリ１６、クランパ１７、テールワイヤ８の動きを図３（ｄ）〜図３（ｇ）に示す。図３（ｄ）に示す様に、ボンディング制御部３０は最初に移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７をキャピラリ先端の高さＨ１に頂部が来るような曲面上にある円弧に沿って接続ワイヤ１２ａの方向に移動させる。この移動は円弧上の移動なので、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７を振幅Ｗ１だけ接続ワイヤ１２ａの方向に横移動させるとともに、リード４（第２ボンド点）の方向に向かって上下方向にも移動させる。そして、振幅Ｗ１だけ横移動したら、図３（ｅ）に示す様に、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７を上記と同様の円弧に沿って接続ワイヤ１２ａと逆方向に移動させて当初の位置に戻す。その後、図３（ｆ）に示す様に、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７を更に振幅Ｗ１だけ接続ワイヤと反対方向に横移動させるとともに、リード４（第２ボンド点）の方向に向かって上下方向にも移動させる。そして、横方向に振幅Ｗ１だけ移動したら、図３（ｇ）に示す様に、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７を再び上記と同様の円弧に沿って接続ワイヤ１２ａの方向に移動させて最初の位置に戻し往復動作の１周期を終了させる。ボンディング制御部３０は、所定の回数だけ上記のようにキャピラリ１６とクランパ１７を往復動作させる。この往復動作によって、テールワイヤ下端とボンディング端部７ａとの間に微小なひびが入り、その部分の剛性が低下する。
図２のステップＳ１０９及び図３（ｈ）に示すように、所定の回数の往復動作が終了すると、ボンディング制御部３０はクランパ開閉手段２７によってクランパ１７を開状態としてワイヤ１２を開放する。そして、ボンディング制御部３０は移動機構１８によってキャピラリ１６及びクランパ１７を上昇させる。一方、キャピラリの高さはキャピラリ高さ検出手段２５によって検出され、その高さ信号はボンディング制御部３０に入力されている。
図２のステップＳ１１１に示すように、ボンディング制御部３０はキャピラリ検出手段２５からの信号がキャピラリ高さＨ２を示すようになるまで移動機構１８によってキャピラリ１６及びクランパ１７の上昇を続ける。そして、キャピラリ高さ検出手段２５からの信号がキャピラリ高さＨ２を示すようになった時に、図２のステップＳ１１２に示すようにボンディング制御部３０はクランパ開閉手段２７によってクランパ１７を閉としてワイヤ１２を把持させる。このときには、図３（ｉ）に示すように、キャピラリ１６のキャピラリ１６の先端には、高さＨ２のテールワイヤ８が導出されている。
図２のステップＳ１１３に示すように、ボンディング制御部３０は、クランパ１７によってワイヤ１２を把持させたまま移動機構１８によってキャピラリ１６とクランパ１７を更に上昇させる。すると、図３（ｊ）に示すように、テールワイヤ８は先の往復動作によって微小なひびの入っているテールワイヤ下端とボンディング端部７ａとの間でリード４（第２ボンド点）から切り離される。
図４、図５を参照しながら、本実施形態での往復動作の詳細動作について説明する。図４の実線はキャピラリ１６の先端が高さＨ１に上昇してクランパ１７が直径Ｄのワイヤ１２を把持している状態を示している。ワイヤ１２は２０μｍ程度の金線であり、高さＨ１は２５μｍ〜１００μｍである。キャピラリ１６の先端にはテールワイヤ８が導出されている。キャピラリ先端高さＨ１が２５μｍ〜１００μｍであることから、テールワイヤ８の長さも２５μｍ〜１００μｍとなる。テールワイヤ８の下端は下方に向かってテーパー状に細くなってボンディング端部７ａにつながっている。そしてボンディング端部７ａは接続ワイヤ１２ａがリード４（第２ボンド点）に圧着接合されている第２ボンディング部７につながっている。第２ボンディング部７は長さＬ１の範囲でリード４（第２ボンド点）に接合されており、ボンディング端部７ａはキャピラリによって長さＬ２の範囲でリード４（第２ボンド点）接合されると共に細く変形している。
図４の１点鎖線はキャピラリ１６とクランパ１７によってワイヤ１２が左右に２０〜２５μｍの振幅Ｗ１だけ移動した際の状態を示している。キャピラリ１６の下端はワイヤ１２の中心線５６とリード４（第２ボンド点）との交点５４を中心とした半径Ｒ１で高さＨ１に頂点が来る円弧５０に沿って左右に往復動作し、クランパ１７も円弧５０に平行な円弧５２に沿ってキャピラリ１６と共に左右に往復動作する。この往復動作によって、ワイヤ１２の中心線５６は接続ワイヤ１２ａの側とその反対側にそれぞれ振幅Ｗ１だけ離れた中心線５８，６０の位置まで往復動作する。
図５は、上記の往復動作を模式的に表した斜視図で、キャピラリ１６は模式的に三角で示し、クランパ１７は図示省略してある。図５にはキャピラリ１６が往復動作する半径Ｒ１の球面７０を１点鎖線で示している。キャピラリ１６の先端は、動作開始点の点７２から点７４に向かって球面７０の上を接続ワイヤ１２ａの方向に向かって弧状に移動し、次に逆方向に点７４から点７２を経て点７６に移動する。そして、点７６から再び接続ワイヤ１２ａの方向に向かって動作開始点の点７２に移動し、往復動作の１往復が終了する。このような往復動作を所定回数繰り返し、キャピラリ１６の先端が動作開始点の点７２に来たときに往復動作は終了する。
上記の往復動作はワイヤ１２をクランパで把持してキャピラリ１６と共に動作させていることから、大きな変位を生じさせてもワイヤ１２が逃げないため、下端が固定されたテールワイヤ８に、その直径の１〜５倍程度の高さでその直径と同等程度の大きな横方向の曲げ変形を生じさせることができる。このような大きな変形によって発生する応力はテールワイヤ８の下端に形成されたテーパー部とボンディング端部７ａとの間の部分への集中応力と塑性変形を生ずることなる。そして、上記の往復動作によってボンディング端部７ａとテールワイヤ８の下端との間に塑性変形による微小なひびが発生する。この微小なひびの発生によってボンディング端部７ａとテールワイヤ下端の間の引っ張り強度が大きく低下し、テールワイヤ８の切断動作の際にテールワイヤ８に大きな引張り力を掛けなくともテールワイヤ８の切断が行えるようになる。また、上記のように微小なひびが発生しなくとも塑性変形による部材剛性の低下が発生すれば大きな引張り力を掛けなくともテールワイヤ８を切断することができる。このため、テールワイヤの切断の際にワイヤ１２の曲げ変形を生ずることもなく、パッド３（第１ボンド点）とリード４（第２ボンド）の間の接続ワイヤに曲がりが生ずることも防止することができ、ボンディング品質の向上を図ることができるという効果を奏する。また、往復動作をパッド３（第１ボンド点）とリード４（第２ボンド点）を結ぶ方向に沿って行うと、接続ワイヤ１２ａの方向に向かっての横方向動作の際に、テールワイヤ８の下端のリード４に少しだけ接合している部分をリード４から引き剥がすことができ、より確実にテールワイヤ８の下端を切断することができる。
上記の往復動作の振幅Ｗ１、キャピラリ先端の高さＨ１、円弧５０の半径Ｒ１は、ワイヤ１２の太さ、材質などによってボンディング端部７ａとテールワイヤ８の下端との間に塑性変形による微小なひびが発生する様に自由に決めることができる。ただし、振幅Ｗ１等が大きくなりすぎて、往復動作によって破断を生じないようにすることが必要である。上記の往復動作でテールワイヤ８が切断されてしまうと、図２のステップＳ１０９からＳ１１２、図３（ｉ）のキャピラリ上昇動作によって、高さＨ２のテールワイヤ８を導出することができなくなることから、次のボンディングの際にボールを形成することができなくなるためである。
上記の実施形態では、キャピラリ１６とクランパ１７を円弧状に往復動作させる方法について説明したが、キャピラリ１６をキャピラリの先端が高さＨ１にその頂点が来るような曲面上でキャピラリ１６をクランパ１７と共に振れまわり動作させることも好適である。図６は、図５と同様に半径Ｒ１の球面７０の上でのキャピラリ１６の振れまわり動作を模式的に示した図で、図５と同様にクランパ１７の図示は省略している。図６に示すように、キャピラリ１６の先端は動作開始点の点７２から点７４に向かって球面７０の上を接続ワイヤ１２ａの方向に向かって弧状に移動する。点７４に達したら、キャピラリ先端は点７４から点７６、点７８に向かって図中の矢印で示すよう球面７０の面上にある円７１に沿って移動する。そして、所定の回数だけ周回動作を行ったら、点７４から点７２に向かって球面７０の上を弧状に移動し、動作開始点の点７２に戻って曲面上の動作を終了する。上記動作においても、クランパ１７はワイヤ１２を把持しつつキャピラリ１６と共に移動する。上記の振れまわり動作を行う曲面は上記の実施形態のように球面には限定されず、放物曲面のような曲面でもよいし、楕円曲面のような曲面でもよい。また、周回動作も１方向に向かっての周回動作に限定されず、周回経路に沿って往復しても良い。
上記の実施形態では、キャピラリ１６、クランパ１７を曲面上で動作させる方法について説明したが、キャピラリ１６をクランパと共にキャピラリ１６の先端の高さがＨ１の平面上で往復動作させて、ボンディング端部７ａとテールワイヤ８の下端との間に塑性変形による微小なひびを発生させる様にすることも好適である。図７はキャピラリ１６の先端の高さがＨ１のリード４に平行な平面８０の上でのキャピラリ１６の往復動作を模式的に示した図である。図６と同様にクランパ１７の図示は省略してある。図７の示すようにキャピラリ１６の先端は動作開始点の点８２から接続ワイヤ１２ａの方向に向かって平面８０の上を点８４まで移動する。点８４まで移動したら、逆方向に点８２を通って点８６まで移動する。そして、点８６から再び接続ワイヤ１２ａの方向に向かって平面８０の上を点８２まで移動し、往復動作の１往復が終了する。このような往復動作を所定回数繰り返し、キャピラリ１６の先端が動作開始点の点８２に来たときに往復動作は終了する。上記動作においても、クランパ１７はワイヤ１２を把持しつつキャピラリ１６と共に移動する。
また、図８は図７と同様にキャピラリ１６の先端の高さがＨ１のリード４に平行な平面８０の上でのキャピラリ１６の振れまわり動作を模式的に示した図で、図７と同様にクランパ１７の図示は省略している。図８に示すように、キャピラリ１６の先端は動作開始点の点８２から点８４に向かって平面８０の上を接続ワイヤ１２ａの方向に向かって移動する。点８４に達したら、キャピラリ先端は点８４から点８６、点８８に向かって図中の矢印で示すよう平面８０の面上にある円８１に沿って移動する。そして、所定の回数だけ周回動作を行ったら、点８４から点８２に向かって平面８０の上移動し、動作開始点の点８２に戻って平面上の動作を終了する。上記動作においても、クランパ１７はワイヤ１２を把持しつつキャピラリ１６と共に移動する。上記の振れまわりの周回経路は上記の実施形態のように円に限定されず、楕円、長円、あるいは四角形であっても良い。また、周回動作は１方向に向かっての周回動作に限定されず、周回経路に沿って往復しても良い。
上記のように平面８０の上で往復動作又は振れまわり動作する場合には、往復動作、触れまわり動作によってテールワイヤ８の側面８ａ，８ｂが引き伸ばされることから、平面上動作によってテールワイヤ８の破断が生じないように振幅Ｗ１を小さめにして往復動作の回数や振れまわりの周回回数を多くすることが好適である。このように平面上での動作によっても、上記の実施形態と同様に、テールワイヤ８の切断動作の際にテールワイヤ８に大きな引張り力を掛けなくともテールワイヤ８の切断が行え、ワイヤ１２の曲がりを防止することができる。
上記の実施形態はワイヤボンディング装置について説明したが、本発明のテールワイヤ切断方法及びプログラムをバンプボンディング装置で実施した場合の実施形態について説明する。ワイヤボンディング装置における実施形態と同様の部分には同様の符号をつけて説明は省略する。
図９は、バンプボンディング装置におけるテールワイヤ切断の際のキャピラリとクランパの往復動作の説明図である。バンプボンディング装置の場合には、半導体チップ２のパッド３の上にボールバンプ６２を形成した後、リード４にボンディングしてからパッド３にボンディングを行いテールワイヤ８の切断を行う。このことから、第１ボンド点はリード４となり、第２ボンド点はパッド３となる。図９に示すように、パッド３の上に形成されたボールバンプ６２の上に接続ワイヤ１２ａが圧着され、第２ボンディング部７が形成される。
図９の１点鎖線はキャピラリ１６とクランパ１７によってワイヤ１２が左右に２０〜２５μｍの振幅Ｗ１だけ移動した際の状態を示している。キャピラリ１６の下端はワイヤ１２の中心線５６とパッド３（第２ボンド点）から高さＨ４のボールバンプ６２の上面とのとの交点５４ａを中心とした半径Ｒ３で高さＨ３に頂点が来る円弧５０ａに沿って左右に往復動作し、クランパ１７も円弧５０ａに平行な円弧５２ａに沿ってキャピラリ１６と共に左右に往復動作する。この往復動作によって、ワイヤ１２の中心線５６は接続ワイヤ１２ａの側とその反対側にそれぞれ振幅Ｗ１だけ離れた中心線５８，６０の位置まで往復動作する。そして、上記の往復動作によってボンディング端部７ａとテールワイヤ８の下端との間に塑性変形による微小なひびが発生し、ボンディング端部７ａとテールワイヤ下端の間の引っ張り強度が大きく低下してテールワイヤ８に大きな引張り力を掛けなくともテールワイヤ８の切断が行えるようになる。
このようにバンプボンディング装置においても上記の往復動作によっても、ワイヤボンディング装置と同様に、テールワイヤ８の切断動作の際にテールワイヤ８に大きな引張り力を掛けなくともテールワイヤ８の切断が行え、ワイヤ１２の曲がりを防止することができるという効果を奏する。
本発明にかかるテールワイヤ切断方法及びプログラムを実施するワイヤボンディング装置の構成を示す図である。 本発明にかかるテールワイヤ切断方法及びプログラムの実施形態を示すフローチャートである。 本発明にかかるテールワイヤ切断方法及びプログラムを実施した場合のテールワイヤの切断の工程を示す説明図である。 ワイヤボンディング装置におけるキャピラリとクランパの往復動作の説明図である。 ワイヤボンディング装置におけるキャピラリとクランパの曲面上での往復動作を示す斜視図である。 ワイヤボンディング装置におけるキャピラリとクランパの曲面上での振れまわり動作を示す斜視図である。 ワイヤボンディング装置におけるキャピラリとクランパの平面上での往復動作を示す斜視図である。 ワイヤボンディング装置におけるキャピラリとクランパの平面上での振れまわり動作を示す斜視図である。 バンプボンディング装置におけるキャピラリとクランパの往復動作の説明図である。 リードフレームと半導体チップをワイヤで接続したワークを示す図である。 従来技術によるボンディング工程の各工程におけるボンディングの動作を示す図である。 従来技術によるテールワイヤの切断動作を示す説明図である。 従来技術による半導体チップとリードとの接続ワイヤの状態を示す図である。
符号の説明
２ 半導体チップ、３ 第１ボンド点（パッド）、４ 第２ボンド点（リード）、５ ボール、６ 第１ボンディング部（圧着ボール）、７ 第２ボンディング部、７ａ ボンディング端部、８ テールワイヤ、８ａ，８ｂ テールワイヤ側面、１０ ワイヤボンディング装置、１１ スプール、１２ ワイヤ、１２ａ 接続ワイヤ、１３ ボンディングアーム、１５ リードフレーム、１６ キャピラリ、１７ クランパ、１８ 移動機構 、１９ ボンディングヘッド、２０ ＸＹテーブル、２３ 基板、２５ キャピラリ高さ検出手段、２７ クランパ開閉手段、２８ 撮像手段 、３０ 制御部 （ＣＰＵ）、３２ データバス、３４ 記憶部、４４ 移動機構インターフェース、４６ キャピラリ高さ検出インターフェース、４８ クランパ開閉手段インターフェース、５０，５０ａ，５２，５２ａ 円弧、５４，５４ａ 円弧中心、５６，５８，６０ ワイヤ中心線、６２ ボールバンプ、７０ 球面、７２，７４，７６，７８，８２，８４，８６，８８ 点、８０ 平面、Ｄ ワイヤ直径、Ｌ１，Ｌ３ 第２ボンディング部長さ、Ｌ２，Ｌ４ ボンディング端部長さ、Ｈ１，Ｈ３ キャピラリ高さ、Ｈ４ ボールバンプ高さ、Ｒ１，Ｒ３ 円弧半径、Ｗ１ 振幅。

Claims (6)

  1. 第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断方法であって、
    前記第２ボンド点へのボンディングの後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２ボンド点から第１の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇工程と、
    前記第１のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記第１の高さに頂部が来るような曲面上で前記キャピラリを前記クランパと共に弧状に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる曲面上動作工程と、
    前記曲面上動作工程の後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第１の高さから第２の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇工程と、
    前記第２のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２の高さから更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するテールワイヤ切断工程と、
    を有することを特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断方法。
  2. 第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断方法であって、
    前記第２ボンド点へのボンディングの後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２ボンド点から第１の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇工程と、
    前記第１のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、ワークに平行な前記第１の高さにある平面上で前記キャピラリを前記クランパと共に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる平面上動作工程と、
    前記平面上動作工程の後、クランパを開として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第１の高さから第２の高さに上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇工程と、
    前記第２のキャピラリ上昇工程の後、クランパを閉として、前記キャピラリを前記クランパと共に前記第２の高さから更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するテールワイヤ切断工程と、
    を有することを特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断方法。
  3. 請求項１又は２に記載のボンディング装置のテールワイヤ切断方法において、
    前記往復動作は前記第１ボンド点と前記第２ボンド点を結ぶ線に沿った方向に往復すること、
    を特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断方法。
  4. ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うキャピラリと前記ワイヤを把持するクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
    前記クランパを開閉するクランパ開閉手段と、
    前記キャピラリの高さを検出するキャピラリ高さ検出手段と、
    ボンディング装置を制御するボンディング制御部と、を備え、
    第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、前記キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムであって、
    前記第２ボンド点へのボンディングの後、前記クランパ開閉手段によって前記クランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第１の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇プログラムと、
    前記第１のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第１の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記第１の高さに頂部が来るような曲面上で前記キャピラリを前記クランパと共に弧状に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる曲面上動作プログラムと、
    前記曲面上動作プログラムによる曲面上動作の後、前記クランパ開閉手段によってクランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第２の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇プログラムと、
    前記第２のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第２の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するワイヤ切断プログラムと、
    を有することを特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断プログラム。
  5. ワイヤが挿通されてワークにボンディングを行うキャピラリと前記ワイヤを把持するクランパとをＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
    前記クランパを開閉するクランパ開閉手段と、
    前記キャピラリの高さを検出するキャピラリ高さ検出手段と、
    ボンディング装置を制御するボンディング制御部と、を備え、
    第１ボンド点と第２ボンド点との間をワイヤで接続した後に、前記キャピラリ先端に導出されるテールワイヤを切断するボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムであって、
    前記第２ボンド点へのボンディングの後、前記クランパ開閉手段によって前記クランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第１の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを導出させる第１のキャピラリ上昇プログラムと、
    前記第１のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第１の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記ワークに平行で前記第１の高さにある平面上で前記キャピラリを前記クランパと共に往復動作又は振れまわり動作させて前記テールワイヤと前記第２ボンド点との間の部材剛性を低下させる平面上動作プログラムと、
    前記平面上動作プログラムによる平面上動作の後、前記クランパ開閉手段によってクランパを開として、前記キャピラリ高さ検出手段によって前記キャピラリが第２の高さに上昇した信号が出力されるまで、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に上昇させて前記キャピラリの先端に前記テールワイヤを更に導出させる第２のキャピラリ上昇プログラムと、
    前記第２のキャピラリ上昇プログラムによって前記キャピラリを前記第２の高さに上昇させた後、前記クランパ開閉手段によってクランパを閉として、前記移動機構によって前記キャピラリを前記クランパと共に更に上昇させて前記テールワイヤを前記第２ボンド点から切断するワイヤ切断プログラムと、
    を有することを特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断プログラム。
  6. 請求項４又は５に記載のボンディング装置のテールワイヤ切断プログラムにおいて、
    前記往復動作は前記第１ボンド点と前記第２ボンド点を結ぶ線に沿った方向に往復すること、
    を特徴とするボンディング装置のテールワイヤ切断プログラム。
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