JP5916814B2 - ボンディング方法及びボンディング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、銅ワイヤ、銀ワイヤ等を用いたワイヤボンディング装置に関し、特に、銅ワイヤの先端に、酸化を抑止しつつ、安定した大型のボールを形成可能なワイヤボンディング装置に関する。
半導体の組立工程では、金ワイヤを使用したワイヤボンディングが主流であるが、金ワイヤに比べ材料コストが安い銅ワイヤを使用したボンディングが行われつつある。
しかしながら、銅ワイヤを使用したボンディングでは、スパーク放電によるボール形成時に銅と酸素が反応して酸化銅の銅ボールが形成される。酸化銅は銅と比較して硬度が大きいため、銅ボールとＩＣチップのパッドとの接合において、パッド下にダメージを与えることがある。
また、酸化した銅ボールは変色や偏芯が発生し、ボンディング品質に悪影響を与えることがある。尚、スパーク放電によりワイヤの先端に形成されるボールをフリーエアーボール（以下「ＦＡＢ」とする）という。
これらの悪影響を排除するにはＦＡＢ形成過程での酸素の混入を防ぐことが必要である。このためボールの酸化を防止するべく、主に窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気内、又は、窒素水素混合ガス等の酸化還元ガスの雰囲気内でＦＡＢの形成を行っている。以下においては、不活性ガス及び酸化還元ガスの総称として酸化防止ガスと表現する。
図１１は、従来のワイヤボンディング装置のおけるガス閉じ込めチューブ、キャピラリ及びスパークロッドの位置関係を示す斜視図であり、図１２は、従来の他のワイヤボンディング装置のおけるワイヤボンディング装置のキャピラリ、クランパ、スパークロッドを内蔵したガス排出装置及びジグツール等の位置関係を示す説明図である。
図１１は、特許文献１に開示されたワイヤボンディング装置のキャピラリとスパークロッド及びそれらの周辺を示す斜視図であり、ガス閉じ込めチューブを用いて酸化防止ガスの雰囲気内でボールの形成を行うワイヤボンディング装置が開示されている。
特許文献１に開示された従来のワイヤボンディング装置は、図１１に示すように、先端３ａから銅ワイヤ７４を繰り出すキャピラリ３と、キャピラリ３の先端３ａが貫通することができるように設けられた上部開口８６及び下部開口８７を有するガス閉じ込めチューブ８５と、ガス閉じ込めチューブ８５の内部に配置され、キャピラリ３の先端３ａから繰り出された銅ワイヤ７４の先端部７４ａにスパーク放電するスパークロッド５とを有している。
ガス閉じ込めチューブ８５の内部に酸化防止ガスを流しながら酸化防止ガスの雰囲気を形成して、スパークロッド５の先端５ａから銅ワイヤ７４の先端部７４ａにスパーク放電してＦＡＢを形成する。
このように図１１の従来のワイヤボンディング装置では、ＦＡＢ形成工程で酸素の混入を防ぐべく、ガス閉じ込めチューブ８５内に酸化防止ガスを流しながら、キャピラリ３の先端を上部開口８６からガス閉じ込めチューブ８５内に挿入し、キャピラリ３から繰り出された銅ワイヤ７４の先端部７４ａにスパークロッド５の先端５ａからスパーク放電して酸化防止ガスの雰囲気内でＦＡＢを形成するようにしている。
また、出願人により、従来の他のボンディング装置として図１２に係る特許文献２の発明が提案されている。
図１２は、特許文献２に開示されたワイヤボンディング装置のキャピラリ、クランパ、スパークロッド（放電電極）を内蔵したガス排出装置の位置関係を示す説明図であり、ガス排出チューブを用いて酸化防止ガスの雰囲気内でボールの形成を行うワイヤボンディング装置が開示されている。
即ち、特許文献２に開示された従来のワイヤボンディング装置は、図１２に示すように、先端３から銅ワイヤ７４を繰り出すキャピラリ３と、ボンディングアームとしての超音波ホーン２の上下動作と連動し、ワイヤ７４を挟んだり、解放するクランパ４を備えている。
また、キャピラリ３の下方には、キャピラリ３の先端を挿通することができるように設けられた切り欠き部１１１ａを先端に備え、内部に酸化防止ガスを排出可能な第１のガス排出チューブ１１１と、切り欠き部１２０ａを先端に備え、内部に酸化防止ガスを排出可能な第２のガス排出チューブ１２０との一対のガス排出チューブが、各々の切り欠き部１１１ａ，１２０ａを互いに対向するように配されたガス排出装置１１０を備え、前記第１のガス排出チューブ１１１の内部には、スパークロッド５が内蔵されている。各々の切り欠き部１１１ａ，１２０ａが対向することにより、一対のガス排出チューブの間にキャピラリ３を挿通可能な開口が形成される。
また、第１のガス排出チューブ１１１ａと第２のガス排出チューブ１２０ａは、互いの先端の間に間隙（ギャップ）を有しており、ガス排出装置１１０には、この間隙の大きさを調整する位置調整手段１３０が設けられている。
そのため、ワイヤ７４は、クランパ４の開閉機構のクランプ面を通り、キャピラリ３に設けられたホールを通り、キャピラリ３の先端から繰り出される。また、キャピラリ３の下側には、酸化防止ガスを内部に排出可能なガス排出装置１１０が設けられ、ガス排出装置１１０には、スパークロッド５が内蔵されていることから、キャピラリ３の先端及びワイヤ７４の先端の両者を第１のガス排出チューブ１１１及び第２のガス排出チューブ１２０の各々の切り欠き部１１１ａ，１２０ａを介してガス排出装置１１０の内部に挿入した状態、即ち、ガス排出装置１１０により形成される酸化防止ガスの雰囲気中で、ワイヤ７４の先端にスパーク放電によってＦＡＢ７５を形成するようになっている。
ＵＳ６２３４３７６
特開２０１１−４０６３５
しかしながら、図１１及び図１２に示すボンディング装置は、上述したように、内部に酸化防止ガスを流したガス閉じ込めチューブ（図１１の８５）や、ガス排出チューブ（図１２の１１１、１２０）（以下、これらを総称して「チューブ」という）を用いて酸化防止ガス雰囲気内でＦＡＢを形成するようにしているものの、現実的にはＦＡＢの酸化を効果的に防止（あるいは抑制）するものではない。
ＦＡＢの酸化防止を阻害する要因の第一は、酸素を含んだ外気（以下、単に「外気」とする）が流入して、上記チューブの内部の酸化防止ガス雰囲気が破壊されることにある。即ち、チューブの内部に排出された酸化防止ガスは、チューブを上下に貫通するキャピラリ挿通用の開口からチューブの外部へと流出する。流出した酸化防止ガスは乱流となって、当該開口の近傍に存在する外気を巻き込む。そして、この状態でボンディング動作のためにキャピラリを上下動させると、前記開口の近傍に存在する外気を巻き込んだ酸化防止ガスが、キャピラリによってチューブの内部に押し込まれることになる。
また、外気は、キャピラリによるものに加えて、超音波ホーン２によってもチューブ内部に流入する。図１１及び図１２に示すボンディング装置では、キャピラリの全長が世界標準として１１．１ｍｍと定められているため、この全長内に、キャピラリの基端部に接続される超音波ホーンとＩＣデバイスの搬送及び固定のための冶工具（ジグツール）と上記チューブを近接して配置する必要がある。そのため、上記チューブは隣接する超音波ホーン２からのピストン効果を受けて、上記チューブ内の酸化防止ガスの流れが乱れて外気が流入することになる。以上のように、チューブ内部の酸化防止ガス雰囲気が破壊され、ＦＡＢが酸化することになるのである。
ＦＡＢの酸化防止を阻害する要因の第二は、ＦＡＢが、その形成過程において、キャピラリの先端側から基端側、つまり、チューブの上面に形成されたキャピラリ挿通用の開口に向かって移動することにある。
ＦＡＢは、スパーク放電によってワイヤの先端を連続的に溶融させて形成されるため、成長（大径化）にともなって、スパーク放電の開始時点の位置からキャピラリ先端側に向かって移動することになり、スパーク放電の完了時点（ＦＡＢの形成完了時点）では、上記チューブ上面の開口の近傍に位置することになる。
上記チューブ上面の開口の近傍は、上述した開口近傍における酸化防止ガスの乱流による外気の巻き込みや超音波ホーン２のピストン効果により、上記チューブの内部の中心と比較して相対的に酸素濃度が高い雰囲気（酸化防止ガスの濃度が低い雰囲気）となっているため、ＦＡＢの形成過程の終盤においてＦＡＢが酸化することになるのである。
特に、形成するＦＡＢを大径化しようとした場合は、溶融するワイヤ長が大きくなるため、スパーク放電の開始時点の位置から移動量が大きくなり、スパーク放電の完了時点でのＦＡＢの上部（キャピラリ先端側の部分）が上記チューブの上面の開口からはみ出すことになるため、相対的に小径のＦＡＢに較べてより一層酸化されることになるのである。
勿論、チューブが十分な厚みを有している場合、あるいは、比較的小径のＦＡＢを形成する場合であれば、チューブの内部のうちの酸素濃度の低いチューブ内部の中心付近の領域でＦＡＢの形成を完了することが可能である。
しかしながら、上述したようにキャピラリの全長が定められていることから、上記チューブの厚みを大きくすることには限界があるため、形成できるＦＡＢの大きさが制限されることになる。このことは、ボンディング可能なＩＣチップの種類が制限されることを意味するのである。
本件発明は、ＦＡＢの酸化を抑制しつつ安定的にボール径の大きなＦＡＢを形成することが可能なワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置を提供することを目的とするものである。
上記目的達成のため、本発明のボンディング方法は、先端からワイヤを繰り出すキャピラリが挿通される挿通部と、当該挿通部に酸化防止ガスを供給するガス供給口を有するガス供給手段を配置し、前記ワイヤを前記挿通部の入口から挿入して当該ワイヤの先端を当該挿通部内に位置させ、前記ワイヤの先端が前記挿通部内に位置した状態で前記酸化防止ガスを供給するとともに、当該挿通部内に配置したスパークロッドと前記ワイヤとの間でスパーク放電を生じさせて当該ワイヤの先端にフリーエアボールを形成し、 前記フリーエアボールを介してワイヤを基板にボンディングするワイヤボンディング方法において、前記挿通部に前記酸化防止ガスを供給すると同時に、前記挿通部の外部に設けたガス供給ノズルから当該挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給し、前記ワイヤの先端を前記挿通部内に位置させ、かつ、前記キャピラリの先端を前記挿通部の外に位置させた状態で前記スパーク放電を生じさせるようにしたことを特徴とする。
また、本発明のボンディング方法の前記スパーク放電は、前記ワイヤの先端に形成される前記フリーエアボールの少なくとも一部が前記挿通部の入口から外部に露出するまで行われることを特徴とする。
また、本発明のボンディング方法は、前記挿通部に対し、対向して配置された一対のガス供給口から前記酸化防止ガスを供給することを特徴とする。
また、本発明のボンディング方法の前記ガス供給ノズルは、前記酸化防止ガスを前記キャピラリが挿通される方向と直交する方向に沿って供給することを特徴とする。
また、本発明のボンディング装置は、先端からワイヤを繰り出すキャピラリと、前記キャピラリが挿通される挿通部と、当該挿通部に酸化防止ガスを供給するガス供給口を有するガス供給手段と、前記キャピラリとガス供給手段とを相対的に移動させる移動手段と、前記挿通部の内部に配置されるスパークロッドと、を備え、前記ワイヤを前記挿通部の入口から挿入して当該ワイヤの先端を当該挿通部内に位置させた状態で、当該挿通部に前記酸化防止ガスを供給し、前記スパークロッドと前記ワイヤとの間でスパーク放電を生じさせて当該ワイヤの先端にフリーエアボールを形成し、当該フリーエアボールを介してワイヤを基板にボンディングするワイヤボンディング装置において、前記挿通部の外部から当該挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給するガス供給ノズルを設け、前記ワイヤの先端を前記挿通部内に位置させるとともに、前記キャピラリの先端を前記挿通部の外に位置させた状態で前記スパーク放電を生じさせるようにしたことを特徴とする。
また、本発明のボンディング装置の前記挿通部には、対向して配置された一対のガス供給口が設けられることを特徴とする。
また、本発明のボンディング装置の前記ガス供給ノズルは、前記酸化防止ガスを前記キャピラリが挿通される方向と直交する方向に沿って供給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前記ガス供給手段は、前記挿通部の入口が設けられる平面部を有しており、前記ガス供給ノズルは、前記ガス供給手段の平面部を含むように形成されたガス供給通路を有し、当該平面部に沿って前記酸化防止ガスを供給することを特徴とする。
本発明によれば、ガス供給手段からの挿通部内部への酸化防止ガスの供給に加えて、挿通部の外部に設けたガス供給ノズルから挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給し、ワイヤの先端を挿通部内に位置させ、かつ、キャピラリの先端を挿通部の外に位置させた状態でスパーク放電を生じさせることによって、ＦＡＢの酸化を抑制及び安定化を図りながら、ボール径の大きなＦＡＢを形成することが可能である。
また、本発明は、挿通部の外部に設けたガス供給ノズルから挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給することによって、スパーク放電をワイヤの先端に形成されるＦＡＢの少なくとも一部が挿通部の入口から外部に露出するまで行うことが可能となるため、挿通部の入口からはみ出したＦＡＢの酸化を防止可能であり、ワイヤ長を大きくとる必要のある大型のＦＡＢを安定した状態で形成可能である。
また、仮に、挿通部内への気体の巻き込みが発生した場合であっても、挿通部内へ巻き込まれる気体自体も、ガス供給ノズルから供給された酸化防止ガスであり、ＦＡＢの酸化が生じることがなく、安定した状態でボール径の大きなＦＡＢを形成可能である。
ワイヤボンディング装置の構成を示すブロック図である。 ワイヤボンディング装置のキャピラリ、クランパ、スパークロッドを内蔵したガス排出装置及びジグツール等の位置関係を示す説明図である。 図２のキャピラリ、クランパ、ガス排出装置、半導体チップ及びリードフレームの実際の位置関係を示す斜視図である。 ガス排出装置の構成を示す斜視図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はボルトを外した状態の一部斜視図、（ｃ）は間隙を拡げた状態の一部斜視図である。 一対のガス排出チューブの一部平面図である。 一対のガス排出チューブの切り欠き部周囲を示す正面図であり、（ａ）は第１のガス排出チューブの正面図、（ｂ）は第２のガス排出チューブを示す正面図である。 （ａ）はキャピラリの正面図、（ｂ）は、キャピラリをホーンに装着した状態の側面図、（ｃ）は、ジグツールの中央一部断面図である。 キャピラリ、超音波ホーン及びジグツールと、ガス排出装置の位置関係を示す側面説明図である。 ガス排出装置を用いてのＦＡＢの形成を示す、キャピラリ及びガス排出装置の位置関係を示す側面説明図であり、（ａ）は、通常のＦＡＢ形成時、（ｂ）はボール径の大きいＦＡＢ形成時を示している。 図９におけるＦＡＢ形成を模式的に説明する図であり、左側がスパーク放電前を示し、右側がスパーク放電後を示しており、（ａ）は、図９（ａ）の通常のＦＡＢ形成時、（ｂ）は図９（ｂ）のボール径の大きいＦＡＢ形成時を示している。 従来のワイヤボンディング装置のおけるガス閉じ込めチューブ、キャピラリ及びスパークロッドの位置関係を示す斜視図である。 従来の他のワイヤボンディング装置のおけるワイヤボンディング装置のキャピラリ、クランパ、スパークロッドを内蔵したガス排出装置及びジグツール等の位置関係を示す説明図である。
以下図面を参照して、本発明によるワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置を実施するための最良の形態について説明する。尚、本発明のワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置は、ガス供給手段からの挿通部内部への酸化防止ガスの供給に加えて、挿通部の外部に設けたガス供給ノズルから挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給し、ワイヤの先端を挿通部内に位置させ、かつ、キャピラリの先端を挿通部の外に位置させた状態でスパーク放電を生じさせることによって、ＦＡＢの酸化を抑制及び安定化を図りながら、ボール径の大きなＦＡＢを形成することを可能とするものである。
［装置構成の概要］
最初に図１及び図２を参照してワイヤボンディング装置の構成を説明する。図１は、ワイヤボンディング装置の構成を示すブロック図、図２は、ワイヤボンディング装置のキャピラリ、クランパ、スパークロッドを内蔵したガス排出装置及びジグツール等の位置関係を示す説明図、図３は、図２のキャピラリ、クランパ、ガス排出装置、半導体チップ及びリードフレームの実際の位置関係を示す斜視図である。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ボンディングツールとしてのキャピラリ３が先端に装着された超音波ホーンからなるボンディングアーム２と、ボンディングアーム２を上下方向、すなわちＺ方向に駆動する駆動手段としてのリニアモータ（図示せず）を有するボンディングヘッド６と、ボンディングアーム２及びボンディングヘッド６からなるボンディング手段を搭載してＸ方向及びＹ方向に二次元的に相対移動させて位置決めするＸＹ位置決め手段としてのＸＹテーブル６０と、半導体チップ７０を搭載しキャピラリ３、ボンディングアーム２及びボンディングヘッド６によるボンディング作業が行なわれ架台上にヒータプレートを有するヒータ部６１と、ワイヤボンディング装置１全体の制御を行うマイクロコンピュータを有する制御装置６３と、この制御装置６３からの指令信号に応じてボンディングヘッド６及びＸＹテーブル６０への駆動信号を発する駆動装置６２とを備えている。
キーボード６７は、制御装置６３のマイクロコンピュータに接続されており、データの入力、実行指示等を行うものである。制御装置６３のマイクロコンピュータの記憶装置には、プログラムが内蔵されており、ワイヤボンディング等の動作は、プログラムを実行することにより行われる。
また、半導体チップ７０をマウントしたリードフレーム７２は、ヒータ部６１のヒータプレート上に搭載されて、ヒータ部６１のヒータにより加熱されるようになっている。
［主要な装置の働き等］
ボンディングアーム２をＺ方向の上下に駆動するボンディングヘッド６には、ボンディングアーム２の位置を検出する位置検出センサ７を備えており、位置検出センサ７は、ボンディングアーム２の予め設定された原点位置からのボンディングアーム２先端に装着されたキャピラリ３の位置を制御装置６３に出力するようになっている。
また、ボンディングヘッド６のリニアモータは、制御装置６３によってボンディングアーム２を上下に駆動する他に、ボンディング時にキャピラリ３に対して荷重の大きさ、荷重の印加時間の制御がなされる。
また、このワイヤボンディング装置１は、超音波発振器６５を備えており、超音波ホーン２に組み込まれた振動子に電圧を印加して、超音波ホーン２の先端に位置するキャピラリ３に振動を発生させ、制御装置６３からの制御信号を受けて、キャピラリ３に超音波振動を印加できるように構成されている。
また、キャピラリ３先端のボール形成は、ボール形成装置６６を制御して行われる。ボール形成装置６６は、制御装置６３からの制御信号を受けて、図２に示すようにキャピラリ３から送り出されたワイヤの先端とガス排出装置１０（ガス供給手段）のガス排出チューブ１１に内蔵されたスパークロッド５（放電電極）との間に高電圧を印加することによりスパーク放電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤの先端部を溶融してキャピラリ３内に挿通されたワイヤの先端にボールを形成するものである。
図１乃至図３に示すワイヤボンディング装置１は、リードフレーム７２をジグツール８によってヒータ部６１のヒータプレート上に固定した状態で加熱しつつ、半導体チップ７０上のパッドとリードフレーム７２等のリード間をジグツール８の開口部８ａを介してキャピラリ３によりワイヤで接続する。パッド又はリードでのワイヤの接続は、ボンディングツールとしてのキャピラリ３に超音波振動及び荷重を印加して行う。
図２及び図３に示すように、ジグツール８は、リードフレーム７２をヒータ部６１のヒータプレート上に固定するものであり、半導体チップ７０及びリードフレーム７２によって構成される半導体デバイスが搬送される際は、ジグツール８が上方に移動してリードフレーム７２の固定が解除されて搬送可能となる。
尚、ＸＹテーブル６０に搭載されたボンディングヘッド６のボンディングアーム２の先端に位置するキャピラリ３は、ＸＹテーブル６０によるＸＹ軸上及びボンディングヘッド６によるＺ軸上の位置に移動可能に構成されているが、ボンディングヘッド６を筐体に固定して、被ボンディング部品を搭載するヒータ部６１をＸＹテーブル６０に搭載して、ボンディングヘッドはＺ軸方向の上下移動のみを行い、被ボンディング部品をＸＹテーブル上に搭載して、被ボンディング部品をキャピラリ３に対してＸＹ軸の２次元の相対移動を行う構成にしてもよい。
図２に示すように、クランパ４は、ボンディングアーム２（図１に示す）の上下動作と連動し、開閉機構（図示せず）によりワイヤ７４を挟んだり、解放するものであり、制御装置６３によって制御される。
ワイヤ７４は、クランパ４の開閉機構のクランプ面を通り、キャピラリ３に設けられたホールを通り、キャピラリ３の先端から繰り出されている。また、キャピラリ３の下側には、酸化防止ガスにより形成される酸化防止用ガス雰囲気中でＦＡＢを形成するガス供給手段としてのガス排出装置１０が設けられている。
ガス排出装置１０には、スパークロッド５が内蔵されており、ワイヤ７４の先端をガス排出装置１０の内部に位置させた状態でスパーク放電することによりキャピラリ３の先端から繰り出されたワイヤ７４の先端にＦＡＢ７５を形成する。
尚、図１乃至図３に示すワイヤボンディング装置の構成は、一般的な構成を示したものであり、本発明は、これに限定されるものではない。
［ガス排出装置の概要］
次に図４乃至図６を用いてガス排出装置について詳述する。ガス排出装置は、取り付け金具（図示せず）を介してボンディングヘッド６（図１）に取り付けられるものであって、酸化防止ガスにより形成される酸化防止用ガス雰囲気中でＦＡＢを形成して、ＦＡＢの酸化を抑制しつつＦＡＢの安定化を図るためのものである。尚、酸化防止ガスにより酸化防止用の雰囲気が形成されるが、以後、酸化防止ガスにより形成される酸化防止用の雰囲気を酸化防止ガス雰囲気と記す。
図４は、ガス排出装置の構成を示す斜視図であり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はボルトを外した状態の一部斜視図、（ｃ）は間隙を拡げた状態の一部斜視図、図５は、一対のガス排出チューブの一部平面図、図６は、一対のガス排出チューブの切り欠き部周囲を示す正面図であり、（ａ）は第１のガス排出チューブの正面図、（ｂ）は第２のガス排出チューブを示す正面図である。
図４（ａ）に示すように、ガス排出装置１０は、一対のガス排出チューブ１１を備えており、一対のガス排出チューブ１１は、第１のガス排出チューブ１２と第２のガス排出チューブ２０とから構成されている。
［第１のガス排出チューブの構造］
最初に、第１のガス排出チューブ１２について説明する。図４（ａ）、図５及び図６（ａ）に示すように、第１のガス排出チューブ１２は、図５及び図６（ａ）に示すように、内部に酸化防止ガスを導入する中空のガス導入孔１５が設けられおり、ガス導入孔１５内にキャピラリ３（図２に示す）から繰り出されたワイヤにスパーク放電させてボールを形成するスパークロッド５を内蔵している。
また、第１のガス排出チューブ１２は、先端に開口部１３を有し、開口部１３は、挿入されるキャピラリ３の先端の接触を防止するべく弧状の切り欠き部１３ａを備えている。
また、図５に示すように、開口部１３の中心付近には、ガス導入孔１５のガス供給口１４が位置している。図５に示すように、第１のガス排出チューブ１２は、ガス導入孔１５に内蔵されているスパークロッド５の先端５ａが切り欠き部１３ａの面からわずかに突出するように配されている。
また、第１のガス排出チューブ１２の後端は、図４（ａ）に示すガス排出チューブ保持部３５に固定されており、ガス排出チューブ保持部３５から供給される酸化防止ガスを流入させるガス流入口（図示せず）を有している。
ガス排出チューブ保持部３５は、第１のガス排出チューブ１２への酸化防止ガスの供給を行うべく、ガス供給管３５ａが配されており、ガス排出チューブ保持部３５の内部において、第１のガス排出チューブ１２のガス流入口に連通している。ガス排出チューブ保持部３５への酸化防止ガスは矢印で示すように外部から供給する。
第１のガス排出チューブ１２の内部は、ガス流入口と開口部１３のガス供給口１４とがガス導入孔１５を介して連通するように形成されている。第１のガス排出チューブ１２のガス流入口から供給された酸化防止ガスは、ガス導入孔１５を通って、スパークロッド５の外周及びガス導入孔１５に沿って流れ、ガス供給口１４から切り欠き部１３ａの成す空間に排出される。
また、図４及び図６（ａ）に示すように、第１のガス排出チューブ１２は、ガス排出チューブ１２の上面側において、管状のガス供給ノズル４０をさらに備えている。ガス供給ノズル４０は、キャピラリの基端部側に露出している切り欠き部１３ａを覆うように第１のガス排出チューブ１２の外から酸化防止ガスを供給するものである。
このガス供給ノズル４０は、第１のガス排出チューブ１２の上面側の平面部１８（図４（ａ））に配されており、切り欠き部１３ａの近傍に配された排出口４０ａから、切り欠き部１３ａの周囲が平面部１８となっていることを利用して、この平面部１８に沿って酸化防止ガスを供給可能となっている。
ガス供給ノズル４０は、その断面「コ」の字状の樋状部材の開放部分を平面部１８で閉鎖するようにして筒状の通路を構成している。これにより、ガス供給ノズル４０は、その内部空間として、平面部１８を含むように形成されたガス供給通路４５（図４（ａ））を有し、平面部１８に沿って、酸化防止ガスを挿通部の入口を覆うように供給する。
また、管状に構成されたガス供給ノズル４０の後端は、図４（ａ）に示すように、ガス排出チューブ保持部３５に接続されており、ガス排出チューブ保持部３５から酸化防止ガスが供給される。ガス排出チューブ保持部３５においては、ガス供給ノズル４０への酸化防止ガスの供給を行うべく、ガス供給管３５ｂが配されており、ガス排出チューブ保持部３５の内部において、ガス供給ノズル４０の排出口４０ａに連通している。ガス排出チューブ保持部３５への酸化防止ガスは矢印で示すように外部から供給する。
尚、第１のガス排出チューブ１２は、絶縁性、耐熱性に優れたセラミック、耐熱ガラス、ガラスエポキシ樹脂等から形成されている。また、切り欠き部１３ａは、キャピラリ３との接触を防止するべく平面視（図５）において弧状の形状を有しているが、円弧、三角形の斜辺、四角形の３辺、台形形状の下底及び斜辺のいずれかの形状であってもよい。
さらに、切り欠き部１３ａは、正面視（図６（ａ））において第１のガス排出チューブ１２の上面から下面まで鉛直方向に弧状で同一に形成されているが、その他の構成として、第１のガス排出チューブ１２の上下中央部分が最も切り欠かれる弧状の曲面形状を有するようにして、切り欠き部１３ａにより形成される空間を略半球状とすることも可能である。このように、切り欠き部１３ａは、ガス供給口１４から排出される酸化防止ガスの流れの乱れを発生させない形状が望ましい。
また、酸化防止ガスを切り欠き部１３ａの空間に均一に拡散するために、ガス供給口１４の径をガス導入孔１５の径より大きめにして、ガス導入孔１５からガス供給口１４までの径を徐々に増大するようにしてもよい。なお、酸化防止ガスは、窒素ガス、窒素水素混合ガス又はアルゴンガスなどが用いられる。
［第２のガス排出チューブの構造］
次に、一対のガス排出チューブ１１の第２のガス排出チューブ２０について説明する。第２のガス排出チューブ２０は、第１のガス排出チューブ１２と対をなすものである。
図４（ａ）、図５及び図６（ｂ）に示すように、第２のガス排出チューブ２０は、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と対向する位置に設けられている。図５に示すように、第２のガス排出チューブ２０は、内部に酸化防止ガスを導入する中空のガス導入孔２４が設けられており、ガス排出チューブ１２の開口部１３と対向する位置に開口部２１有している。
第２のガス排出チューブ２０の開口部２１は、キャピラリ３の先端の接触を防止するべく弧状の切り欠き部２１ａを備えている。また、図５及び図６（ｂ）に示すように、開口部２１の中心付近には、ガス導入孔２４のガス供給口２２が位置している。ガス供給口２２は、第１のガス排出チューブ１２のガス供給口１４に対向するように配されて、一対のガス供給口となっている。
図５に示すように、第２のガス排出チューブ２０の側面には、酸化防止ガスを流入させるガス流入口２３を有しており、ガス導入孔２４によって、ガス流入口２３と開口部２１のガス供給口２２とが連通するようになっている。
また、ガス流入口２３は、酸化防止ガスを供給するガス供給管３１が接続部２６を介して接続されている。接続部２６におけるガス流入口２３とガス供給管３１の接続は、第１のガス排出チューブ１２と第２のガス排出チューブ２０の開口部１３及び開口部２１との間の距離（間隙３３（図５））を可変とするべく、シールリング３１ａを介して、接続部２６がガス供給管３４に対して軸方向に摺動可能に形成されている。
また、ガス供給管３１の他端は、図４（ａ）に示すガス排出チューブ保持部３５に固定されている。ガス排出チューブ保持部３５は、ガス供給管３１へ酸化防止ガスの供給を行うべく、ガス供給管３５ｃが配されており、ガス排出チューブ保持部３５の内部において、ガス供給管３１の他端に連通している。ガス排出チューブ保持部３５への酸化防止ガスは矢印で示すように外部から供給する。
第２のガス排出チューブ２０の内部は、接続部のガス流入口２３と開口部２１のガス供給口２２とがガス導入孔２４を介して連通するように形成されているため、ガス供給管３１から供給された酸化防止ガスは、図５に矢印で示すようにガス流入口２３からガス導入孔２４に沿って流れ、ガス供給口２２から切り欠き部２１ａの成す空間に排出される。
第２のガス排出チューブ２０は、絶縁性、耐熱性に優れたセラミック、耐熱ガラス、ガラスエポキシ樹脂等から形成されている。また、切り欠き部２１ａは、キャピラリ３との接触を防止するべく平面視（図５）において弧状の形状を有しているが、円弧、三角形の斜辺、四角形の３辺、台形形状の下底及び斜辺のいずれかの形状であってもよい。
さらに、切り欠き部２１ａは、正面視（図６（ｂ））において第２のガス排出チューブ２０の上面から下面まで鉛直方向に弧状で同一に形成されているが、その他の構成として第２のガス排出チューブ２０の上下中央部分が最も切り欠かれる弧状の曲面形状を有するようにして、切り欠き部２１ａにより形成される空間を略半球状とすることも可能である。このように、切り欠き部２１ａは、ガス供給口２２から排出される酸化防止ガスの流れの乱れを発生させない形状が望ましい。
また、酸化防止ガスを切り欠き部２１ａの空間に均一に拡散するために、ガス供給口２２の径をガス導入孔２４の径より大きめにして、ガス導入孔２４からガス供給口２２までの径を徐々に増大するようにしてもよい。
尚、酸化防止ガスについて、通常、銀ワイヤに対しては、不活性ガスが用いられ、銅ワイヤには、酸化還元ガスが用いられる。また、銅ワイヤの表面にパラジウムを被覆したワイヤは、何も被覆されていない銅ワイヤ（ベア銅ワイヤ）に比較して酸化しにくいことから不活性ガスの使用で足りる。
［一対のガス排出チューブの関係］
また、図５に示すように、一対のガス排出チューブ１１の第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０は、各々の開口部１３、２１間に隙間（ギャップ）３３を有するように、分離した構成となっている。
このように、ガス排出チューブ１１は、第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０とからなり、キャピラリ３の先端を介して開口部が対向し、各々の開口部１３、２１はキャピラリ３の先端の接触を防止するべく弧状の切り欠き部１３ａ、２１ａを備えて、キャピラリ３が挿通可能な挿通部３２を形成している。
第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０の弧状の切り欠き部１３ａ、２１ａにより形成される挿通部３２は、キャピラリ３が切り欠き部１３ａ、２１ａに接触することなく貫通できる大きさを有している。
また、各々の開口部１３、２１の左右に、隙間（ギャップ）３３を有している。これにより、ガス排出チューブ１１の第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０の各々の開口部１３、２１間には、酸化防止ガス雰囲気の空間が形成される。
また、第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０の開口部１３、２１の左右に隙間（ギャップ）３３を有することにより、第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０から排出された酸化防止ガスは、開口部１３、２１の切り欠き部１３ａ、２１ａを流れ、隙間（ギャップ）３３にも流れるため安定した酸化防止ガスの空間を形成することができる。
以上説明したガス排出チューブ１１は、第１のガス排出チューブ１２にスパークロットを内蔵した構成、さらには、ガス供給部４０を配した構成について述べたが、第１のガス排出チューブ１２に代えて第２のガス排出チューブ２０にスパークロットを内蔵することも可能であり、同様に第２のガス排出チューブ２０にガス供給部４０を配することも可能である。
［位置調整手段の構造］
次に、一対のガス排出チューブの各々の開口部間の距離を変更する位置調整手段について図４を用いて詳述する。位置調整手段は、第１のガス排出チューブ及び第２のガス排出チューブから成る一対のガス排出チューブの各々の開口部間の距離を変更するためのものである。
図４及び図５に示すように、位置調整手段は、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と前記第２のガス排出チューブ２０の開口部２１とが対向するように連結するものであり、第１のガス排出チューブ１２に設けられた雌ねじ部１７（図５）、第２のガス排出チューブ２０に設けられた突出片２８、突出片２８に設けられた長孔２８ａ及び長孔２８ａ及び雌ねじ部１７に螺合するボルト２７によって構成される。
第１のガス排出チューブ１２の側面には、位置調整手段としての雌ねじ部１７が設けられるとともに、第２のガス排出チューブ２０の側面には、長穴２８ａを有する突出片２８が設けられており、ボルト２７ａを長穴２８ａに挿通させて雌ねじ部１７に螺合させることで、第１のガス排出チューブ１２に第２のガス排出チューブ２０を固定している。
従って、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、長穴２８ａに挿通したボルト２７を緩めれば、第２のガス排出チューブ２０を水平方向にスライドすることが可能となる。
従って、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と第２のガス排出チューブ２０の開口部２１の間のギャップ３３（図５）が所定の長さになるように、第２のガス排出チューブ２０をスライドさせて位置を決定して、ボルト２７を使用して第１のガス排出チューブ１２及び第２のガス排出チューブ２０を固定する。
このように、位置調整手段によって第２のガス排出チューブ２０の位置をスライドさせることにより、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と第２のガス排出チューブ２０の開口部２１とが成す空間の大きさを可変することができる。これにより、放電電流の大きさに応じて酸化防止ガス雰囲気の空間を可変できるため、最適な放電環境を得ることができる。
また、ワイヤサイズ、ＦＡＢの大きさ等の条件に応じて、開口部間の距離の設定が容易に行えるため、作業効率が向上する。
［他の構成要素］
本発明における他の構成要素について図７を用いて説明する。図７は、（ａ）はキャピラリの正面図、（ｂ）は、キャピラリをホーンに装着した状態の側面図、（ｃ）は、ジグツールの中央一部断面図である。
図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、キャピラリ３は、上端側に位置する基端部を把持されて超音波ホーンを内蔵するボンディングアーム２（以下、超音波ホーン２とする）に固定される。他端側の下部は、先窄まり状に構成されて、先端部によりパッド又はリードでのワイヤの接続を超音波振動及び荷重の印加により行う。図７（ａ）にＨ１で示すように、キャピラリ３の全長（図７（ａ）の紙面における全高）は、１１．１ｍｍと世界標準で定められている。
また、図７（ｂ）に示すように、キャピラリ３に対して超音波振動を増幅及び伝搬するべく、超音波ホーン２は、キャピラリ３の基端側先端が、超音波ホーン２から突出するように配された固定片２ａに接触することにより、キャピラリ３の基端部を把持して超音波ホーン２に位置決め固定されている。
また、図７（ｃ）に示すように、ジグツール８は、リードフレーム７２をヒータ部６１のヒータプレート上に固定するものである。
［ガス排出装置の全高］
ガス排出装置１０の全高は、約３．６ｍｍ程度の非常に小型とせざるを得ない。この点を以下に図７及び図８を用いて説明する。図８は、キャピラリ、超音波ホーン及びジグツールと、ガス排出装置の位置関係を示す側面説明図である。
即ち、図７及び図８に示すように、キャピラリ３の全長Ｈ１は、１１．１ｍｍと世界標準で定められている。そのため、ガス排出装置１０の一対のガス排出チューブ１１の全高Ｈ４を定めるにあたっては、全高Ｈ２の超音波ホーン２と、開口部８ａ周囲における全高Ｈ３のジグツール８の存在を考慮し、それらへの干渉を防止する必要がある。
また、一対のガス排出チューブ１１への超音波ホーン２の干渉及びジグツール８への干渉を防止するためには、各構成要素間にクリアランスを設ける必要があることから、例えば、クリアランスを最小の０．２ｍｍ程度とした場合であっても、一対のガス排出チューブ１１と超音波ホーン２の間のクリアランスＣ１（０．２ｍｍ）及びジグツール８との間のクリアランスＣ２（０．２ｍｍ）により、Ｈ１−Ｃ１−Ｃ２は、１１．１ｍｍ−０．２ｍｍ−０．２ｍｍ＝１０．７ｍｍとなる。
この１０．７ｍｍ内に、一対のガス排出チューブ１１（全高Ｈ４）、超音波ホーン２（全高Ｈ２）及びジグツール８（開口部８ａ周囲における全高Ｈ３）を納める必要があり、３つの構成要素（１１（Ｈ４），２（Ｈ２），８（Ｈ３））であることを考慮し、３つの構成要素が収まるべき全高１０．７ｍｍを３で割ると、１０．７ｍｍ／３≒３．６ｍｍとなる。
即ち、一対のガス排出チューブ１１の全高Ｈ４は、超音波ホーン２（全高Ｈ２）及びジグツール８（開口部８ａ周囲における全高Ｈ３）と合わせて、この３つの構成要素で全高の合計が１０．７ｍｍ以内となる必要性から、例えば、１０．７ｍｍ／３≒３．６ｍｍというように、３，６ｍｍ程度と算出されるものであり、非常に小型に形成する必要がある。
尚、図８は、半導体チップ７０のパッドへのワイヤ接続時であることから、半導体チップ７０の微細な厚み（Ｓ）も存在するため、Ｃ１は、最小のクリアランス（例えば、０．２ｍｍ）に対して、半導体チップ７０の厚みＳが付加されたクリアランスとなっている。
また、キャピラリ３は、半導体チップ７０上のパッドとリードフレーム７２のリードとの間をワイヤで接続するため、半導体チップ７０の厚み自体が存在しないリードへの接続をも行う必要があることから、その場合、図８中の半導体チップ７０の厚みＳの分、キャピラリ３はさらに下方に移動する。
そのため、従来のボンディング方法及びボンディング装置では、ガス排出装置が非常に小型とならざるを得ないため、求めるＦＡＢのボール径が大きい場合は、キャピラリの先端から繰り出されたワイヤが長くなるものの、スパーク放電後にワイヤが溶融して、キャピラリ先端の近傍に形成されるＦＡＢの位置がチューブ外では、ＦＡＢが外気に曝されて、酸化してしまうため、スパーク放電後のＦＡＢが、チューブ外とせざるを得ないような程のワイヤの長さを必要とする大きな径のＦＡＢの形成はできなかった。
そのため、本発明は、第１のガス排出チューブ１２の外から、酸化防止ガスをキャピラリ３の基端部側に露出している挿通部３２の入口を覆うように供給するガス供給ノズル４０を備えることにより、スパーク放電の前には一対のガス排出チューブ１１の内部に位置していたワイヤ７４の先端が、スパーク放電の完了後においては、ワイヤ７４が溶融したＦＡＢ７５として、その少なくとも一部が一対のガス排出チューブ１１の外側に位置する方法でＦＡＢ７５を形成することを可能として、ＦＡＢ７５の酸化を抑制しつつＦＡＢ７５の安定化を図りながら、ボール径の大きなＦＡＢ７５を形成することが可能とするものである。
［ＦＡＢの形成動作］
次に、ガス排出装置１０を利用した本発明のワインボンディング方法による酸化防止ガス雰囲気中でのＦＡＢの形成について図９及び図１０を参照して説明する。図９は、ガス排出装置を用いてのＦＡＢの形成を示す、キャピラリ及びガス排出装置の位置関係を示す側面説明図であり、（ａ）は、通常のＦＡＢ形成時、（ｂ）はボール径の大きいＦＡＢ形成時を示している。図１０は、図９におけるＦＡＢ形成を模式的に説明する図であり、左側がスパーク放電前を示し、右側がスパーク放電後を示しており、（ａ）は、図９（ａ）の通常のＦＡＢ形成時、（ｂ）は図９（ｂ）のボール径の大きいＦＡＢ形成時を示している。
［ＦＡＢの形成動作（通常のＦＡＢ形成時）］
まず、図９（ａ）及び図１０（ａ）を用いて通常のＦＡＢ形成時について述べる。最初に、一対のガス排出チューブ１１の位置調整手段により第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と前記第２のガス排出チューブ２０の開口部２１とのギャップ３３の長さを設定する（図５）。ギャップ長は、放電電流の大きさに基づいた放電空間の大きさ、ワイヤ先端とスパークロッド５との放電ギャップ長等により決定する。
また、ボンディング開始前に酸化防止ガスを第１のガス排出チューブ１２及び前記第２のガス排出チューブ２０に供給するようにする。これにより、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と前記第２のガス排出チューブ２０の開口部２１間の空間（挿通部３２）に酸化防止ガス雰囲気が形成される。
また、同様にガス供給ノズル４０より酸化防止ガスを供給する。これにより、キャピラリ３の基端部側に露出している挿通部３２の入口を酸化防止ガスにより覆うことが可能となり、挿通部３２及び一対のガス排出チューブ１１内部に外気が巻き込まれることを防止可能である。
この場合、第１のガス排出チューブ１２、第２のガス排出チューブ２０及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの排出の流量又は流速を各々制御することにより、切欠き部１３ａ、２１ａにおける一対のガス排出チューブ１１の内部及びキャピラリの基端部側外部（挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部とガス供給ノズル４０側の外部）における酸化防止ガスの流速が等しくなるように制御することが好ましい。
挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部と、一対のガス排出チューブ１１のガス供給ノズル４０側の外部における酸化防止ガスの流速が等しいため、挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部と外部との間に起こる可能性のある乱流（巻き込み）を抑えることが可能である。
また、仮に巻き込み（乱流）が発生した場合であっても、乱流は一対のガス排出チューブ１１からの酸化防止ガス及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの雰囲気下においてのみ発生するため、乱流により巻き込まれる気体自体が酸化防止ガスであり、ＦＡＢの酸化が生じることがなく、安定した状態でボール径の大きなＦＡＢを形成可能である。
尚、第１のガス排出チューブ１２、第２のガス排出チューブ２０及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの供給は、少なくともスパーク放電時にすることにより、酸化防止ガスの供給量を節約することも可能である。
次に、キャピラリ３の先端から必要な長さのワイヤを繰り出すようにして、キャピラリ３を制御して、スパーク放電可能な位置まで移動させて、ワイヤ７４の先端部７４ａが、一対のガス排出チューブ１１の開口部１３、２１により形成されている空間内（挿通部３２内）に位置するようにする。この場合、通常のＦＡＢ形成時においては、ＦＡＢ形成に必要なワイヤ長をあまり必要としないため、キャピラリ３の先端は、ワイヤ７４の先端７４ａと同様に、挿通部３２内となる。
尚、スパーク放電を安定して行うべく、通常、ワイヤ７４の先端を可能な限りスパークロッド５の先端の上方で行う必要があり、そのため、スパークロッド５とキャピラリ３の干渉を防止することも考慮し、ワイヤ７４の先端部７４ａをスパークロッド５の斜め上方に配置することにより、相対的にスパークロッド５の先端の上方にワイヤ７４の先端部７４ａが存在するようにする。
制御装置６３（図１）は、ボール形成装置６６（図１）を制御して、一対のガス排出チューブ１１に内蔵されているスパークロッド５とクランパ４（図２）に高電圧を印加して、キャピラリ３の先端のワイヤとスパークロット５のスパーク放電により、ワイヤ７４の先端部７４ａにＦＡＢ７５を形成する（図１０（ａ））。
この場合、図１０（ａ）に示すように、スパーク放電によってワイヤ７４が溶融するため、ワイヤ７４の先端部７４ａは、キャピラリ３の先端側に近づきながらＦＡＢ７５を形成していくものであるが、ガス供給ノズル４０により、挿通部３２を覆うように酸化防止ガスが供給されているため、挿通部３２及び一対のガス排出チューブ１１内部に外気が巻き込まれることが防止されており、ＦＡＢ７５の酸化を抑制しつつＦＡＢ７５の安定化を図りながら、ＦＡＢを形成することが可能である。
［ＦＡＢの形成動作（ボール径の大きいＦＡＢ形成時）］
次に、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）を用いてボール径の大きいＦＡＢ形成時について述べる。最初に、一対のガス排出チューブ１１の位置調整手段により第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と前記第２のガス排出チューブ２０の開口部２１とのギャップ３３の長さを設定する（図５）。ギャップ長は、放電電流の大きさに基づいた放電空間の大きさ、ワイヤ先端とスパークロッド５との放電ギャップ長等により決定する。
また、ボンディング開始前に酸化防止ガスを第１のガス排出チューブ１２及び前記第２のガス排出チューブ２０に供給するようにする。これにより、第１のガス排出チューブ１２の開口部１３と前記第２のガス排出チューブ２０の開口部２１間の空間（挿通部３２）に酸化防止ガス雰囲気が形成される。
また、同様にガス供給ノズル４０より酸化防止ガスを供給する。これにより、キャピラリ３の基端部側に露出している挿通部３２の入口を酸化防止ガスにより覆うことが可能となり、挿通部３２及び一対のガス排出チューブ１１内部に外気が巻き込まれることを防止可能である。
この場合、第１のガス排出チューブ１２、第２のガス排出チューブ２０及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの排出の流量又は流速を各々制御することにより、切欠き部１３ａ、２１ａにおける一対のガス排出チューブ１１の内部及びキャピラリの基端部側外部（挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部とガス供給ノズル４０側の外部）における酸化防止ガスの流速が等しくなるように制御することが好ましい。
挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部と、一対のガス排出チューブ１１のガス供給ノズル４０側の外部における酸化防止ガスの流速が等しいため、挿通部３２を介した一対のガス排出チューブ１１内部と外部との間に起こる可能性のある乱流（巻き込み）を抑えることが可能である。
また、仮に巻き込み（乱流）が発生した場合であっても、乱流は一対のガス排出チューブ１１からの酸化防止ガス及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの雰囲気下においてのみ発生するため、乱流により巻き込まれる気体自体が酸化防止ガスであり、ＦＡＢの酸化が生じることがなく、安定した状態でボール径の大きなＦＡＢを形成可能である。
尚、第１のガス排出チューブ１２、第２のガス排出チューブ２０及びガス供給ノズル４０からの酸化防止ガスの供給は、少なくともスパーク放電時にすることにより、酸化防止ガスの供給量を節約することも可能である。
次に、キャピラリ３の先端から必要な長さのワイヤを繰り出すようにして、キャピラリ３を制御して、スパーク放電可能な位置まで移動させて、ワイヤ７４の先端部７４ａが、一対のガス排出チューブ１１の開口部１３、２１により形成されている空間内に位置するようにする。
この場合、ボール径の大きいＦＡＢ形成時においては、ＦＡＢ形成に必要なワイヤ長が大きいため、キャピラリ３の先端は、ワイヤ７４の先端７４ａとは異なり、挿通部３２から飛び出して、一対のガス排出チューブ１１外に位置する。
尚、この場合、スパーク放電を安定して行うべく、通常、ワイヤ７４の先端を可能な限りスパークロッド５の先端の上方で行う必要があり、そのため、スパークロッド５とキャピラリ３の干渉を防止することも考慮し、ワイヤ７４の先端部７４ａをスパークロッド５の斜め上方に配置することにより、相対的にスパークロッド５の先端の上方にワイヤ７４の先端部７４ａが存在するようにする。
制御装置６３（図１）は、ボール形成装置６６（図１）を制御して、一対のガス排出チューブ１１に内蔵されているスパークロッド５とクランパ４（図２）に高電圧を印加して、キャピラリ３の先端のワイヤとスパークロット５のスパーク放電により、ワイヤ７４の先端部７４ａにＦＡＢ７５を形成する（図１０（ｂ））。
この場合、図１０（ｂ）に示すように、スパーク放電によってワイヤ７４が溶融するため、ワイヤ７４の先端部７４ａは、キャピラリ３の先端側に近づきながらＦＡＢ７５を形成していく。そのため、ボール径の大きいＦＡＢ形成時においては、ＦＡＢ形成に必要なワイヤ長が大きいため、スパーク放電後に形成されるＦＡＢ７５の少なくとも一部は、挿通部３２から飛び出して、一対のガス排出チューブ１１外に位置する。
しかしながら、ガス供給ノズル４０により、挿通部３２を覆うように酸化防止ガスが供給されており、挿通部３２から飛び出したＦＡＢ７５も酸化防止ガスに曝されているため、ＦＡＢ７５の酸化を抑制しつつＦＡＢ７５の安定化を図りながら、ボール径の大きいＦＡＢを形成することが可能である。
尚、半導体チップ７０（図２）を搭載したリードフレーム７２（図２）を自動ボンディングする際には、所定のタイミングでワイヤの先端にＦＡＢを形成するようにする。尚、ワイヤボンディングの工程に関しては、一般に知られており、説明は省略する。
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
１ ワイヤボンディング装置
２ 超音波ホーン（ボンディングアーム）
２ａ 固定片
３ キャピラリ（ボンディングツール）
３ａ キャピラリ先端
４ クランパ
５ スパークロッド（放電電極）
５ａ スパークロッドの先端
６ ボンディングヘッド
７ 位置検出センサ
８ ジグツール
８ａ 開口部
１０ ガス排出装置（ガス供給手段）
１１ 一対のガス排出チューブ
１２ 第１のガス排出チューブ
１３ 開口部
１３ａ 切り欠き部
１４ ガス供給口
１５ ガス導入孔
１７ 雌ねじ部
１８ 平面部
２０ 第２のガス排出チューブ
２１ 開口部
２１ａ 切り欠き部
２２ ガス供給口
２３ ガス流入口
２４ ガス導入孔
２６ 接続部
２７ ボルト
２８ 突出片
２８ａ 長孔
３１ ガス供給管
３１ａ シールリング
３２ 挿通部
３３ 隙間（ギャップ）
３５ ガス排出チューブ保持部
３５ａ ガス供給管
３５ｂ ガス供給管
３５ｃ ガス供給管
４０ ガス供給ノズル
４０ａ 排出口
４５ ガス供給通路
６０ ＸＹテーブル
６１ ヒータ部
６２ 駆動装置
６３ 制御装置
６５ 超音波発振器
６６ ボール形成装置
６７ キーボード
７０ 半導体チップ（ＩＣチップ）
７２ リードフレーム
７４ ワイヤ（銅ワイヤ）
７４ａ 先端部
７５ フリーエアーボール（ＦＡＢ）
１１０ ガス排出装置
１１１ 第１のガス排出チューブ
１１１ａ 切り欠き部
１２０ 第２のガス排出チューブ
１２０ａ 切り欠き部
１３０ 位置調整手段

Claims (8)

  1. 先端からワイヤを繰り出すキャピラリが挿通される挿通部と、当該挿通部に酸化防止ガスを供給するガス供給口を有するガス供給手段を配置し、
    前記ワイヤを前記挿通部の入口から挿入して当該ワイヤの先端を当該挿通部内に位置させ、
    前記ワイヤの先端が前記挿通部内に位置した状態で前記酸化防止ガスを供給するとともに、当該挿通部内に配置したスパークロッドと前記ワイヤとの間でスパーク放電を生じさせて当該ワイヤの先端にフリーエアボールを形成し、
    前記フリーエアボールを介してワイヤを基板にボンディングする
    ワイヤボンディング方法において、
    前記挿通部に前記酸化防止ガスを供給すると同時に、前記挿通部の外部に設けたガス供給ノズルから当該挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給し、
    前記ワイヤの先端を前記挿通部内に位置させ、かつ、前記キャピラリの先端を前記挿通部の外に位置させた状態で前記スパーク放電を生じさせるようにした
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 前記スパーク放電は、前記ワイヤの先端に形成される前記フリーエアボールの少なくとも一部が前記挿通部の入口から外部に露出するまで行われる
    ことを特徴とする請求項１記載のボンディング方法。
  3. 前記挿通部に対し、対向して配置された一対のガス供給口から前記酸化防止ガスを供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボンディング方法。
  4. 前記ガス供給ノズルは、前記酸化防止ガスを前記キャピラリが挿通される方向と直交する方向に沿って供給する
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１に記載のボンディング方法。
  5. 先端からワイヤを繰り出すキャピラリと、
    前記キャピラリが挿通される挿通部と、当該挿通部に酸化防止ガスを供給するガス供給口を有するガス供給手段と、
    前記キャピラリとガス供給手段とを相対的に移動させる移動手段と、
    前記挿通部の内部に配置されるスパークロッドと、を備え、
    前記ワイヤを前記挿通部の入口から挿入して当該ワイヤの先端を当該挿通部内に位置させた状態で、当該挿通部に前記酸化防止ガスを供給し、前記スパークロッドと前記ワイヤとの間でスパーク放電を生じさせて当該ワイヤの先端にフリーエアボールを形成し、当該フリーエアボールを介してワイヤを基板にボンディングする
    ワイヤボンディング装置において、
    前記挿通部の外部から当該挿通部の入口を覆うように酸化防止ガスを供給するガス供給ノズルを設け、
    前記ワイヤの先端を前記挿通部内に位置させるとともに、前記キャピラリの先端を前記挿通部の外に位置させた状態で前記スパーク放電を生じさせるようにした
    ことを特徴とするボンディング装置。
  6. 前記挿通部には、対向して配置された一対のガス供給口が設けられる
    ことを特徴とする請求項５記載のボンディング装置。
  7. 前記ガス供給ノズルは、前記酸化防止ガスを前記キャピラリが挿通される方向と直交する方向に沿って供給する
    ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のボンディング装置。
  8. 前記ガス供給手段は、前記挿通部の入口が設けられる平面部を有しており、
    前記ガス供給ノズルは、前記ガス供給手段の平面部を含むように形成されたガス供給通路を有し、当該平面部に沿って前記酸化防止ガスを供給する
    ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のうち、いずれか１に記載のボンディング装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102125086B1 (ko) * 2018-08-28 2020-06-19 삼성전기주식회사 카메라 모듈
SG11202011801TA (en) * 2018-11-20 2020-12-30 Link Us Co Ltd Ultrasonic joining apparatus
US11826861B1 (en) * 2020-08-12 2023-11-28 Sion Power Corporation Joining systems, clamping fixtures, and related systems and methods
JP7393056B2 (ja) * 2020-09-04 2023-12-06 株式会社新川 ワイヤボンディング装置、クランプ装置の開き量の測定方法、及び、クランプ装置の校正方法
CN113156287B (zh) * 2021-05-06 2022-10-04 国网山东省电力公司诸城市供电公司 一种电气试验用气控压力测试装置
CN114824996B (zh) * 2022-06-21 2022-09-16 信承瑞技术有限公司 一种柔性电缆用加工系统及其加工工艺

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58169918A (ja) * 1982-03-31 1983-10-06 Hitachi Ltd ワイヤボンダ
JPS5974640A (ja) * 1982-10-22 1984-04-27 Hitachi Ltd ワイヤボンダ
JPS5994837A (ja) * 1982-11-24 1984-05-31 Nec Corp ワイヤボンデイング装置
US4976393A (en) * 1986-12-26 1990-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and production process thereof, as well as wire bonding device used therefor
EP0276928B1 (en) * 1987-01-26 1994-10-26 Hitachi, Ltd. Wire Bonding
US5031821A (en) * 1988-08-19 1991-07-16 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device, method for producing or assembling same, and producing or assembling apparatus for use in the method
US4909427A (en) * 1989-05-17 1990-03-20 Plaisted Alan H Bonding wire ball formation
US6234376B1 (en) * 1999-07-13 2001-05-22 Kulicke & Soffa Investments, Inc. Supplying a cover gas for wire ball bonding
JP2003037131A (ja) * 2001-07-25 2003-02-07 Sanyo Electric Co Ltd ボンディング装置
JP3704328B2 (ja) * 2002-06-26 2005-10-12 株式会社新川 ワイヤボンディング用ワイヤのイニシャルボール形成方法およびワイヤボンディング装置
US6866182B2 (en) * 2002-10-08 2005-03-15 Asm Technology Singapore Pte Ltd. Apparatus and method to prevent oxidation of electronic devices
US7182793B2 (en) * 2004-01-22 2007-02-27 Asm Technology Singapore Pty Ltd. System for reducing oxidation of electronic devices
JP4700570B2 (ja) * 2006-07-14 2011-06-15 株式会社新川 ボンディング装置並びにボンディングツール先端部の洗浄方法及びプログラム
JP4392015B2 (ja) * 2006-11-21 2009-12-24 株式会社カイジョー ワイヤボンディング装置
JP2009105114A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Shinkawa Ltd ワイヤボンディング装置及びボール形成方法
JP4369507B2 (ja) * 2007-12-07 2009-11-25 株式会社新川 ボンディング装置及びボンディング方法
US20100078464A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-01 Kabushiki Kaisha Shinkawa Wire bonding apparatus and ball forming method
JP4817341B2 (ja) * 2009-08-13 2011-11-16 株式会社カイジョー ワイヤボンディング装置
US8096461B2 (en) * 2009-09-03 2012-01-17 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Wire-bonding machine with cover-gas supply device
JP5616739B2 (ja) * 2010-10-01 2014-10-29 新日鉄住金マテリアルズ株式会社 複層銅ボンディングワイヤの接合構造
US8186562B1 (en) * 2010-12-14 2012-05-29 Asm Technology Singapore Pte Ltd Apparatus for increasing coverage of shielding gas during wire bonding
JP2012244093A (ja) 2011-05-24 2012-12-10 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP5618974B2 (ja) * 2011-08-16 2014-11-05 株式会社新川 ワイヤボンディング装置
CN103930980B (zh) * 2012-01-26 2016-11-23 株式会社新川 防止氧化的气体的吹送单元
JP5296233B2 (ja) * 2012-02-07 2013-09-25 株式会社新川 ワイヤボンディング装置
JP2014075519A (ja) * 2012-10-05 2014-04-24 Shinkawa Ltd 酸化防止ガス吹き出しユニット
WO2014054305A1 (ja) * 2012-10-05 2014-04-10 株式会社新川 酸化防止ガス吹き出しユニット

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