JP4534335B2 - ワイヤボンダ及びワイヤボンダの放電方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンダと、ワイヤボンダの放電方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来使用されているワイヤボンドは、斜視状態を示す図3及び図4を参照すると、トーチロッド1と、キャピラリ3とを備える。トーチロッド1はボンディングヘッド5に固定的に取り付けられ、ボンディングヘッド5はステージ6上に設置されている。一方、キャピラリ3はボンディングツール2に固定的に取り付けられ、ボンディングツール2は回転アーム4に結合されている。回転アーム4は、ボンディングヘッド5に水平軸線回りを回転可能に支持されている。その結果、キャピラリ3は所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である。
【0003】
キャピラリ3に金線のようなボンディングワイヤ7を通して、つまり挿通させてボンディングツール2を回転アーム4により上方へ向けて移動させる。キャピラリ3から突出したボンディングワイヤ7の先端がトーチロッド1よりも高くなった位置でキャピラリ3の移動を停止し、トーチロッド1とボンディングワイヤ7との間に放電電圧を印加すると、ボンディングワイヤ7の先端が溶融し、ボールが形成される。その後、キャピラリ3は下方へ向けて移動し、トーチロッド1よりも下方に位置するチップ(図示せず)に前記ボールを押し付けてボンディングをする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
あるチップのボンディングが終了し、次のチップのボンディングに移る際、ボンディングツール2は高速で上方へ移動する。そのため、ボンディングツール2が停止した直後に、図4の仮想線で示すように、ボンディングツール2や回転アーム4に残留振動が生ずる。その結果、トーチロッド1とボンディングワイヤ7の先端との間の距離を一定に保つことが難しくなり、安定したボール形成ができない。
【0005】
この安定したボール形成は、残留振動が収まるまで待って放電電圧を印加するようにすれば確保される。しかし、このようにするとボンディング全体の時間が長くなってしまう。
【0006】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ボンディング全体の時間を長くすることなく、安定したボール形成ができる、ワイヤボンダと、ワイヤボンダの放電方法とを提供することにある。
【0007】
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。請求項1記載の発明の要旨は、放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダであって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲を前記キャピラリが移動するとき、前記キャピラリの移動と同期して前記トーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備え、前記ワイヤボンダはボンディングヘッドと、前記キャピラリを取り付けたボンディングツールとを備え、前記手段は、前記トーチロッドを前記ボンディングヘッドに移動可能に連結する連結部と、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとを係合させる接触部とからなることを特徴とする、ワイヤボンダに存する。
請求項2記載の発明は、前記ワイヤボンダが前記トーチロッドと前記ボンディングツールとの係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材を備えたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダに存する。
請求項3記載の発明は、前記連結部が板ばねによって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダに存する。
請求項4記載の発明は、前記連結部がリンク機構によって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダに存する。
請求項5記載の発明は、前記連結部が案内機構によって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダに存する。
請求項6記載の発明は、前記接触部が前記トーチロッドから前記ボンディングツールの上方へ延ばされ、前記ボンディングツールと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載のワイヤボンダに存する。
請求項7記載の発明は、前記接触部が前記ボンディングツールから前記トーチロッドの下方へ延ばされ、前記トーチロッドと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載のワイヤボンダに存する。
請求項8記載の発明は、放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダにおいて前記トーチロッドと前記ボンディングワイヤとの間に放電電圧を印加して放電する方法であって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲で前記トーチロッドを前記キャピラリと同期して上下方向へ移動させると共に、前記キャピラリが前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電することを特徴とする、ワイヤボンダの放電方法に存する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
側面状態の図1と正面状態の図2とに示すように、本実施の形態に係るワイヤボンダは、放電電圧用のトーチロッド1と、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、金線のようなボンディングワイヤ7を挿通させるキャピラリ3とを備える。
【0009】
トーチロッド1は連結部8を介して、ステージ6上に設置されたボンディングヘッド5に取り付けられている。図示の実施形態では、連結部8は上下方向へ間隔をおいた一対の板ばねである。その結果、トーチロッド1は板ばねのたわみの範囲で上下方向へ移動可能である。
【0010】
トーチロッド1は接触部9を有する。図示の実施形態では、接触部9は、トーチロッド1の中間部から立ち上がり、ボンディングツール2の上方まで水平に延び、先端で下方へ折り曲げられたアームである。
【0011】
キャピラリ3はボンディングツール2に固定的に取り付けられ、ボンディングツール2は回転アーム4に結合されている。回転アーム4は、水平軸線の回りを回転可能にボンディングヘッド5に支持されている。その結果、キャピラリ3は所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である。
【0012】
トーチロッド1の接触部であるアーム9は、図2の上段に示したように、ボンディング終了後には、ボンディングツール2から上方へ間隔をおいて位置する。そして、図2の中段に示したように、ボンディングツール2によってキャピラリ3がスパーク開始位置に達したとき、アーム9がボンディングツール2と接触するように、寸法決めしてある。ここで、スパーク開始位置とは、従来のワイヤボンダにおいてボンディングツール2が移動を停止し、キャピラリ3が放電のために占めた位置である。
【0013】
図1及び図2に示したワイヤボンダでは、トーチロッド1が板ばね8を介してボンディングヘッド5に結合され、移動可能であることと、ボンディングツール2がスパーク開始位置までのある距離だけ上方へ移動したとき、ボンディングツール2とトーチロッド1のアーム9とが係合して接触することから、ボンディングツール2が更に上方へ移動すると、トーチロッド1はボンディングツール2と同期して上方へ移動する。
【0014】
図1及び図2に示したワイヤボンダは、次のように操作することができる。
ボンディングが終了した後、ボンディングツール2が上方へ移動して前記スパーク開始位置に達したとき、ボンディングツール2の移動を停止し、トーチロッド1とボンディングワイヤ7との間に放電電圧を印加する。これによって、ボンディングワイヤ7の先端部が溶融され、ボールが形成される。これは従来の放電方法と実質的に同じである。
【0015】
ところが、前記実施形態では、トーチロッド1がボンディングツール2と同期して上方へ移動する間には、トーチロッド1とキャピラリ3から突出しているボンディングワイヤ7の先端との距離は実質的に一定に保たれる。そこで、上方への移動中に放電電圧を印加するようにすれば、放電のために移動を停止する必要性がなくなるため、安定したボールを形成できる上、放電間の時間を短縮し、ボンディングに要する全体の時間を短縮することができる。
【0016】
本発明のワイヤボンダの放電方法は、キャピラリ3が移動できる所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲でトーチロッド1をキャピラリ3と同期して上下方向へ移動させると共に、キャピラリ3が前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電するもので、正しく前述の作用、効果を得ることを企図する。この場合の放電時は、図2の下段に示すように、スパーク開始位置からキャピラリ3が上限位置に達するまでの範囲となり、その範囲で任意の時にスパーク、つまり放電できる。
【0017】
連結部8と接触部9とは、結局、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲をキャピラリ3が移動するとき、キャピラリ3の移動と同期してトーチロッド1を上下方向へ移動させる手段を構成する。
【0018】
図示の実施形態では、ワイヤボンダは、トーチロッド1とボンディングツール2との係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材11を備えている。緩衝材11はステージ6とトーチロッド1の中間部とに掛け渡した引っ張りばねである。高速で上方へ移動するボンディングツール2がアーム9と係合したとき、その衝撃がトーチロッド1に加わってトーチロッド1が跳ね上がる傾向を呈するが、緩衝材11である引っ張りばねが伸びてその衝撃を緩和する。これによって、トーチロッド1に生じ勝ちな残留振動の発生を抑えることができる。一般に、トーチロッド1はボンディングツール2と比べて軽量であり、係合時にはトーチロッド1に振動が加わることから、緩衝材11をトーチロッド1との関連で設ける。
【0019】
図示の実施形態では、ワイヤボンダは、トーチロッド1が下方へ所定以上移動するのを規制するストッパ10を備えている。ストッパ10はステージ6から直立した部材であり、図2の中段に示したように、ボンディングツール2が上限位置からスパーク開始位置まで下方へ向けて移動したとき、トーチロッド1が載ることができる高さに定めてある。ストッパ10のこの構成によれば、ボンディングツール2が上限位置から下方へ向けて移動し、スパーク開始位置に至るまで、トーチロッド1はボンディングツール2と同期して下方へ移動する。その後、ボンディングツール2が下方へ移動すると、トーチロッド1がストッパ10によって下方への移動が阻止されるため、ボンディングツール2はトーチロッド1から独立した状態で、ボンディング位置まで移動する。
【0020】
本発明は種々の形態で実施できる。次にこのような実施形態について説明する。
前記実施形態では、連結部8は一対の板ばねによって形成されている。一対の板ばねを備えることにより、トーチロッド1は実質的に平行運動をするためトーチロッド1とキャピラリ3から突出しているボンディングワイヤ7の先端との距離を実質的に一定に保ち易い。一対の板ばねからなる連結部8は、板ばねをボンディングヘッド5及びトーチロッド1に固定するだけで形成できるため、簡単である。
【0021】
一対の板ばねと同様の実質的な平行運動は、一対の板ばねに代えて、平行リンク機構ないし平行四辺形リンク機構を採用することによっても得られる。したがって、連結部8をこのようなリンク機構で構成することができる。
【0022】
側面状態の図5は、ワイヤボンダの変形の実施形態を示している。このワイヤボンダでは、連結部12がトーチロッド1とボンディングヘッド5との間に設けられている。連結部12は図示の実施形態では、ガイドレールをボンディングヘッド5に、ガイドレールに沿って移動可能なガイドをトーチロッド1にそれぞれ取り付けた案内機構である。この案内機構では、更に、一対の板ばねをガイドに取り付け、トーチロッド1を一対の板ばねに取り付けた形態とすることもできる。案内機構を用いることにより、トーチロッド1は上下方向へ移動する。
【0023】
図示の実施形態では、接触部9は、トーチロッド1からキャピラリ3を取り付けたボンディングツール2の上方へ延ばされ、ボンディングツール2と接触するアームによって形成されている。これに代えて、接触部9は、ボンディングツール2からトーチロッド1の下方へ延ばされ、トーチロッド1と接触するアームによって形成することもできる。前者ではアームが上方からトーチロッド1を支えるが、後者ではアームが下方からトーチロッド1を支える。
【0024】
前記実施形態では、緩衝材11は引っ張りばねからなる。これに代えて、ボンディングヘッド5から連結部9の上方に張り出した板材に圧縮ばね又はウレタンを取り付け、緩衝材11とすることもできる。
【0025】
また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【0026】
なお、前記実施の形態や従来のワイヤボンダを示す各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【0027】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
本発明に係るワイヤボンダによれば、キャピラリが移動できる所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲をキャピラリが移動するとき、キャピラリの移動と同期してトーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備えるため、トーチロッドとキャピラリから突出しているボンディングワイヤの先端との距離が実質的に一定に保たれることとなり、安定したボールを形成することができる。
本発明に係るワイヤボンダの放電方法によれば、キャピラリの移動と同期してトーチロッドを上方へ向けて移動する間に放電するため、放電のためにキャピラリの移動を停止する必要がなく、放電間の時間を短縮し、ボンディング全体に要する時間を短縮できる。また、キャピラリとトーチロッドとが同期して移動し、トーチロッドとキャピラリから突出しているボンディングワイヤ先端との距離が実質的に一定に保たれることから、安定したボールを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るワイヤボンダの実施形態を示す側面図である。
【図2】図1に示したワイヤボンダの作用を示す正面図で、上段はボンディング終了後の位置を、中段はスパーク開始位置を、下段はスパーク位置を示している。
【図3】 従来のワイヤボンダを示す斜視図である。
【図4】 図3に示したワイヤボンダの作用を示す斜視図である。
【図5】 本発明に係るワイヤボンダの別の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
1 トーチロッド
2 ボンディングツール
3 キャピラリ
4 回転アーム
5 ボンディングヘッド
6 ステージ
7 ボンディングワイヤ
8 連結部(板ばね)
9 接触部(アーム)
10 ストッパ
11 緩衝材(引っ張りばね)
12 連結部(案内機構)
Claims (8)
- 放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダであって、
前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲を前記キャピラリが移動するとき、前記キャピラリの移動と同期して前記トーチロッドを上下方向へ移動させる手段を備え、
前記ワイヤボンダはボンディングヘッドと、前記キャピラリを取り付けたボンディングツールとを備え、
前記手段は、前記トーチロッドを前記ボンディングヘッドに移動可能に連結する連結部と、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとを係合させる接触部とからなることを特徴とする、ワイヤボンダ。 - 前記ワイヤボンダは、前記トーチロッドと前記ボンディングツールとの係合時に生ずる衝撃を緩和する緩衝材を備えたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダ。
- 前記連結部は板ばねによって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダ。
- 前記連結部はリンク機構によって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダ。
- 前記連結部は案内機構によって形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のワイヤボンダ。
- 前記接触部は、前記トーチロッドから前記ボンディングツールの上方へ延ばされ、前記ボンディングツールと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載のワイヤボンダ。
- 前記接触部は、前記ボンディングツールから前記トーチロッドの下方へ延ばされ、前記トーチロッドと接触するアームによって形成されたことを特徴とする、請求項3ないし5のいずれかに記載のワイヤボンダ。
- 放電電圧用のトーチロッドと、所定範囲にわたって上下方向へ移動可能である、ボンディングワイヤを挿通させるキャピラリとを備えるワイヤボンダにおいて前記トーチロッドと前記ボンディングワイヤとの間に放電電圧を印加して放電する方法であって、前記所定範囲のうち放電時の位置を含む上方範囲で前記トーチロッドを前記キャピラリと同期して上下方向へ移動させると共に、前記キャピラリが前記上方範囲を上方へ向けて移動するとき放電することを特徴とする、ワイヤボンダの放電方法。
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