JP6255584B2 - ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法 - Google Patents

ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法 Download PDF

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Description

本発明に係るいくつかの態様は、ボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法に関する。
半導体装置の製造方法において、例えば、半導体デバイスの電極と基板の配線とをワイヤによって電気的に接続するワイヤボンディングが広く用いられている。ワイヤボンディングの典型例として、いわゆるボールボンディング方式が挙げられる。すなわち、電極とボンディングツール（例えばキャピラリ）に挿通されるワイヤの先端部との間に放電を発生させ、ワイヤの先端部にボールを形成する。そして、ボンディングツールを半導体デバイスの電極に向かって下降させ、当該ボールに荷重及び超音波振動を付与して半導体デバイスの電極上にワイヤのボール部分をボンディングする。
ボールボンディング方式のワイヤボンディング装置として、ワイヤの先端に均一なボールを形成するために、電極とワイヤの先端部との間に発生する放電電圧および放電電流によりボール形成時のジュール熱相当値を、あらかじめ設定された熱量設定値と比較して放電条件を制御するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−１８１９４３号公報
ところで、従来のワイヤボンディング装置では、電極とワイヤの先端部との間を流れる電流が一定の電流値になるように定電流制御を行い、ワイヤの先端部に所定の径（直径）のボールを形成していた。
しかしながら、従来のワイヤボンディング装置のボール形成方法のように、電極とワイヤの先端部との間に一定の電流値の電流を供給すると、ワイヤの材料によっては、気泡、引け巣、偏心など、形状の変形した異形ボールが形成されることがあった。
本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、異形ボールの形成を抑制することのできるボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法を提供することを目的の１つとする。
本発明の一態様におけるボール形成装置は、電極とワイヤの先端部との間に放電を発生させてワイヤの先端部にボールを形成するボール形成装置であって、電極とワイヤの先端部との間にボール形成電流を供給する電流供給部と、所定の期間にわたるボール形成電流の信号が、所定の電流値の第１期間と、三角波を含む第２期間とを有するように、電流供給部を制御する電流制御部と、を備えることを特徴とする。
上記ボール形成装置において、第２期間は、所定の最大電流値および所定の最小電流値を有する三角波を含んでもよい。
上記ボール形成装置において、第２期間は、電流値が時間とともに低下する三角波を含んでもよい。
上記ボール形成装置において、ワイヤは、複数の金属材料で構成されてもよい。
本発明の一態様におけるワイヤボンディング装置は、上記ボール形成装置を備える。
本発明の一態様におけるボール形成方法は、電極とワイヤの先端部との間に放電を発生させてワイヤの先端部にボールを形成するボール形成方法であって、電極とワイヤの先端部との間にボール形成電流を供給する電流供給工程を備え、所定の期間にわたるボール形成電流の信号が、所定の電流値の第１期間と、三角波を含む第２期間とを有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、所定の期間にわたるボール形成電流の信号が、所定の電流値である第１期間を有する。これにより、電極とワイヤの先端部との間に、第１期間にわたって所定の電流値が供給されるので、ボールの径（直径）のバラツキを抑制することができ、ワイヤの先端部に所定の径（直径）のボールを形成することが可能になる。また、所定の期間にわたるボール形成電流の信号が、三角波を含む第２期間をさらに有する。これにより、第１期間に形成されたボールの表面が、当該三角波のボール形成電流によって溶融（融解）と凝固を繰り返すことで、表面張力を複数回発生させるので、表面の凹凸や変形を平坦化させることが可能になる。したがって、所定の径（直径）を有するボールを安定して形成することができるとともに、気泡、引け巣、偏心などの異形ボールの形成を抑制することができる。
図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置の一例を説明するための概略構成図である。 図２は、本実施形態に係るボール形成装置の一例を説明するための概略構成図である。 図３は、本実施形態に係るボール形成方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図４は、従来のボール形成方法に関する電流信号のグラフである。 図５（Ａ）ないし図５（Ｄ）は、ワイヤの先端部に形成されるボールを説明するための図である。 図６は、本実施形態に係るボール形成方法の一例に関するタイミングチャートである。 図７は、本実施形態に係るボール形成方法の他の例に関するタイミングチャートである。
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。さらに、本願発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。
図１ないし図７は、本発明のボール形成装置、ワイヤボンディング装置、およびボール形成方法の一実施形態を示すためのものである。図１は、本実施形態に係るワイヤボンディング装置の一例を説明するための概略構成図である。本実施形態に係るワイヤボンディング装置１は、ワイヤボンディングを実施するために用いられる装置である。このワイヤボンディング装置１は、一例として、本実施形態に係るボール形成装置５０を備えている。
図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ＸＹ駆動機構１０、ボンディングアーム２０、超音波ホーン３０、ボンディングツール４０、ボール形成装置５０、超音波振動子６０、および制御部８０を備える。
ＸＹ駆動機構１０はＸＹ軸方向（平面方向）に移動可能に構成されており、ＸＹ駆動機構（リニアモータ）１０には、ボンディングアーム２０をＺ軸方向（上下方向）に移動可能なＺ駆動機構（リニアモータ）１２が設けられている。
ボンディングアーム２０は、支軸１４に支持され、ＸＹ駆動機構１０に対して揺動自在に構成されている。ボンディングアーム２０は、ＸＹ駆動機構１０から延出するように略直方体に形成されており、ワイヤボンディング時には、ボンディング対象である半導体デバイス１００が置かれたボンディングステージ１６から所定の距離まで接近するようになっている。
超音波ホーン３０は、ボンディングアーム２０の先端部にホーン固定ネジ３２によって取り付けられている。超音波ホーン３０は、その先端部においてボンディングツール４０を保持している。超音波振動子６０によって超音波振動が発生し、これが超音波ホーン３０によってボンディングツール４０に伝達され、ボンディングツール４０を介してボンディング対象に超音波振動を付与することができる。超音波振動子６０は、例えば、ピエゾ振動子である。
ボンディングツール４０は、ワイヤ４２を挿通するためのものであり、例えば挿通穴が設けられたキャピラリである。この場合、ボンディングツール４０の挿通穴にボンディングに使用するワイヤ４２が挿通され、その先端からワイヤ４２の一部を繰り出し可能に構成されている。ボンディングツール４０は、バネ力などによって交換可能に超音波ホーン３０に取り付けられている。また、ボンディングツール４０の上方には、ワイヤクランパ４４が設けられ、ワイヤクランパ４４は所定のタイミングでワイヤ４２を拘束または解放するよう構成されている。ワイヤクランパ４４のさらに上方には、ワイヤテンショナ４６が設けられ、ワイヤテンショナ４６はワイヤ４２を挿通し、ボンディング中のワイヤ４２に適度なテンションを付与するよう構成されている。
ワイヤ４２の材料は、加工の容易さと電気抵抗の低さなどから適宜選択され、例えば、
金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などが用いられる。なお、ワイヤ４２の材料は、単一の金属である場合に限定されず、複数の金属で構成されるもの、例えば、銅パラジウム（Ｃｕ−Ｐｄ）なども用いられる。
トーチ電極４８は、放電（スパーク）を発生させるためのものである。トーチ電極４８は、放電の熱によってボンディングツール４０の先端から繰り出されているワイヤ４２の先端部（一端部）に、ボール４３を形成可能に構成されている。また、トーチ電極４８の位置は固定されており、放電時にはボンディングツール４０がトーチ電極４８から所定の距離まで接近し、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部（一端部）との間で適切な放電を行うようになっている。
ボール形成装置５０は、本実施形態に係るボール形成方法に用いられる装置である。また、ボール形成装置５０と制御部８０との間は、一方が他方の機能を作動または停止させることができるよう信号の送受信が可能なように構成されている。
制御部８０は、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、および放電検査装置５０に接続されており、制御部８０によってこれらの構成の動作を制御することにより、ワイヤボンディングのための必要な処理を行うことができるようになっている。制御部８０は、例えば、ＸＹ駆動機構１０、Ｚ駆動機構１２、超音波ホーン３０（超音波振動子６０）、ボール形成装置５０など、上記した各構成との間で信号の送受信を行うインタフェース（図示しない）を備えている。
また、制御部８０には、制御情報を入力するための操作部８２と、制御情報を出力するための表示部８４が接続されており、これらにより作業者が表示部８４によって画面を認識しながら操作部８２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。制御部８０は、例えば、ＣＰＵおよびメモリなどを備えるコンピュータ装置で構成することが可能であり、メモリにはあらかじめワイヤボンディングに必要な処理を行うためのプログラムやデータなどが記憶されている。
図２は、本実施形態に係るボール形成装置の一例を説明するための概略構成図である。ボール形成装置５０は、ワイヤ４２の先端部にボール４３を形成するためのものである。図２に示すように、ボール形成装置５０は、電源回路部５１および制御回路部５５を備える。
電源回路部５１は、放電を行わせるため、および、放電に関する電気信号を検出するためのものである。電源回路部５１は、例えば、変動の少ない安定した電圧および電流を発生させるリニア方式の電源回路である。電源回路部５１は、電圧発生部５２、電流検出部５３、および電流供給部５４を備える。
電圧発生部５２は、電圧を発生させるためのものである。電圧発生部５２は、制御回路部５５に接続されており、制御回路部５５からの制御信号に基づいて、所定の高電圧、例えば、最大５０００［Ｖ］程度の高電圧を発生させる。また、電圧発生部５２は、トーチ電極４８、および、ボンディングツール４０から繰り出されるワイヤ４２の先端部（一端部）とは反対側のワイヤ４２の他端部に接続されている。電圧発生部５２は、発生させた所定の高電圧を、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に印加するように構成されている。これにより、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に放電が発生する。
電圧発生部５２は、例えば、定電圧回路と昇圧用のトランス（変圧器）とを含んで構成することが可能である。この例の場合、電圧発生部５２は、定電圧回路から出力され、昇圧用のトランスにより昇圧された電圧の一部が、再び定電圧回路にフィードバックされるフィードバック制御により、一定の高電圧値を発生させる。昇圧用のトランスとしては、例えば、定電圧機能および定電流機能の両方を有するリニア出力型のトランスが用いられる。
電流検出部５３は、電流を検出するためのものであり、トーチ電極４８に接続されている。また、電流検出部５３は、制御回路部５５に接続されており、放電によりトーチ電極４８とワイヤ４２との間に放電電流が流れると、放電電流の検出信号を制御回路部５５に出力するように構成されている。
電流検出部５３は、例えば、放電電流検出用の抵抗器、しきい値となる電源、およびコンパレータなどを含んで構成することが可能である。この例の場合、電流検出部５３は、放電電流の電圧値が電源の電圧値より大きいときに、放電電流の検出信号を出力する。
電流供給部５４は、電流を供給するためのものであり、トーチ電極４８およびワイヤ４２の他端に接続されている。また、電圧検出部５４は、制御回路部５５に接続されており、制御回路部５５からの制御信号に基づいて、トーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間に、ボール４３を形成するための電流であるボール形成電流を供給するように構成されている。
電流供給部５４は、例えば、定電流回路と昇圧用のトランス（変圧器）とを含んで構成
することが可能である。この例の場合、電流供給部５４は、定電流回路から出力され、昇圧用のトランスにより昇圧された一定の電流値の電流を供給する。昇圧用のトランスは、例えば、定電圧機能および定電流機能の両方を有するリニア出力型のトランスが用いられ、上記した電圧発生部５２と共有することが出来る。
制御回路部５５は、放電を制御するためのものである。制御回路部５５は、例えば、電圧発生部５２、電流検出部５３、電流供給部５４など、電源回路部５１の上記した各構成との間で信号の送受信を行うインタフェース（図示しない）を備えている。また、制御回路部５５は、電圧制御部５６および電流制御部５７を備える。電圧制御部５６と電流制御部５７との間は、互いに信号の送受信が可能なように構成されている。
電圧制御部５６は、電圧を発生させる電圧発生部５２を制御するためのものである。電圧制御部５６は、電圧発生部５２が発生させる電圧において、例えば、開始（オン）、終了（オフ）、電圧値、および当該電圧値を印加する時間（期間）などを制御可能に構成されている。
電圧制御部５６は、例えば、制御部８０からの制御信号に基づいて、所定の高電圧の印加を開始させる電圧印加開始の制御信号（オン信号）を電圧発生部５２に出力する。また、電圧制御部５６は、例えば、電流検出部５３からの放電電流の検出信号に基づいて、所定の高電圧の印加を終了させる電圧印加終了の制御信号（オフ信号）を電圧発生部５２に出力する。
電流制御部５７は、電流を供給する電流供給部５４を制御するためのものである。電流供給部５４が供給するボール形成電流において、例えば、開始（オン）、終了（オフ）、電流値、および当該電流値を供給する時間（期間）などを制御可能に構成されている。
電流制御部５７は、例えば、電流検出部５３からの放電電流の検出信号に基づいて、トーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間に、所定の期間にわたってボール形成電流を供給するように、制御信号を電流供給部５４に出力する。
また、電流制御部５７は、例えば、パルス発生器などを含んで構成することが可能である。この例の場合、電流制御部５７は、制御信号として、パルス信号を電流供給部５４に出力する。電流制御部５７は、このパルス信号の出力値（振幅）、時間（幅）、周期を、所定の値に設定可能である。パルス信号の出力値（振幅）、時間（幅）、周期は、例えば、ワイヤ４２の径、ワイヤ４２の材料（材質）、形成するボール４３の径（直径）などに基づいて設定される。
本実施形態では、電流検出部５３からの放電電流の検出信号が、電圧制御部５６および電流制御部５７に入力される例を示したが、これに限定されない。例えば、電流検出部５３からの放電電流の検出信号が電圧制御部５６にのみ入力され、電圧制御部５６が入力された放電電流の検出信号を電流制御部５７に送信することも出来る。また、ボール形成装置５０は、図示しない切替回路（スイッチ回路）を備え、この切替回路（スイッチ回路）は、電流検出部５３からの放電電流の検出信号に基づいて、電圧制御部５６および電流制御部５７と、電源回路部５１の上記した各構成との間の接続を切り替えることも出来る。この例の場合、切替回路（スイッチ回路）は、放電電流の検出信号が入力されるまで、電圧発生部５２と電圧制御部５６との間を電気的に接続する一方、電流供給部５４と電流制御部５７との間を電気的に切断されている。そして、放電電流の検出信号が入力されると、切替回路（スイッチ回路）は、電圧発生部５２と電圧制御部５６とを電気的に切断する一方、電流供給部５４と電流制御部５７との間を電気的に接続する。
次に、図３ないし図７を参照して、ワイヤの先端部にボールを形成する方法について説明する。
図３は、本実施形態に係るボール形成方法の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、ボール形成処理Ｓ１０が開始されると、最初に、電圧制御部５６は、電圧印加開始の制御信号（オン信号）を電圧発生部５２に出力し、電圧発生部５２がトーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間への所定の高電圧の印加を開始する（Ｓ１１）。
次に、電圧制御部５６は、電流検出部５３から入力される放電電流の検出信号に基づいて、放電電流を検出したか否かを判定し（Ｓ１２）、放電電流を検出するまでＳ１２のステップを繰り返す。
Ｓ１２の判定の結果、放電電流を検出した場合、電圧制御部５６は、電圧印加終了の制御信号（オフ信号）を電圧発生部５２に出力し、電圧発生部５２がトーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間への所定の高電圧の印加を終了する（Ｓ１３）。これとともに、電流制御部５７は制御信号を電流供給部５４に出力し、電流供給部５４は、トーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間に、所定の期間にわたってボール形成電流を供給する（Ｓ１４）。
Ｓ１４のステップの後、電流制御部５７はボール形成処理Ｓ１０を終了する。
ここで、比較のために、従来のボール形成方法について説明する。
図４は従来のボール形成方法に関する電流信号のグラフである。従来のボール形成方法は、図４に示すように、時刻ｔ１において、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に放電が発生した後、所定の期間Ｔｊにわたって、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に一定の電流値ｉ０の電流を供給する。
図５はワイヤの先端部に形成されるボールを説明するための図であり、図５（Ａ）は正常なボールの一例を示す図、図５（Ｂ）は異形なボールの一例を示す図、図５（Ｃ）は異形なボールの他の例を示す図、図５（Ｄ）は異形なボールのさらに他の例を示す図である。放電の発生後、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に電流を供給することにより、例えば、図５（Ａ）に示すように、ワイヤ４２の先端部に所定の径（直径）Ｄを有するボール４３が形成される。このボール４３は、球形または略球形の形状を有しており、正常なボール（正常ボール）であると考えられる。
一方、例えば、ワイヤ４２の材料が銅（Ｃｕ）などである場合、図４に示した従来のボール形成方法では、図５（Ｂ）に示すように、放電によってボール４３の表面に気泡４３ａが発生することがある。また、例えば、ワイヤ４２の材料が銅パラジウム（Ｃｕ−Ｐｄ）などである場合、図４に示した従来のボール形成方法では、ボール４３の表面にパラジウム（Ｐｄ）の濃度が高い箇所があると、図５（Ｃ）に示すように、当該箇所に引け巣４３ｂが形成されることがある。同様に、ワイヤ４２の材料が銅パラジウム（Ｃｕ−Ｐｄ）などである場合、図４に示した従来のボール形成方法では、図５（Ｄ）に示すように、ボール４３の重心がその剛心からずれて偏心してしまうことがある。図５（Ｂ）ないし図５（Ｄ）の場合、所定の径（直径）のボール４３が形成され得るものの、形状が球形または略球形から変形してしまっており、これらのボール４３は異形なボール（異形ボール）であると考えられる。
図６は、本実施形態に係るボール形成方法の一例に関するタイミングチャートである。なお、実際には、電流制御部５７が出力する信号に対して、電流供給部５４が供給するボール形成電流には、時間のずれ（タイムラグ）が発生し得るが、図６では、説明の簡略化のため、明らかな場合を除き、時間のずれ（タイムラグ）が発生しないものとして表し、以下の説明においても同様とする。本実施形態に係るボール形成方法は、図６に示すように、時刻ｔ０において、電圧制御部５６が電圧印加開始の制御信号（オン信号）を電圧発生部５２に出力し、電圧発生部５２がトーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間への所定の高電圧の印加を開始する。そして、所定時間の経過後、時刻ｔ１において、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に放電が発生して放電電流が流れる。このとき、電流検出部５３がこの放電電流を検出して放電電流の検出信号を出力すると、電流制御部５７は制御信号を出力して電流供給部５４を制御し、電流供給部５４は、トーチ電極４８およびワイヤ４２の先端部の間に、所定の期間Ｔｂにわたってボール形成電流を供給する。
より詳細には、電流制御部５７は、所定出力値（所定振幅）のパルス信号を、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間（期間）にわたって、電流供給部５４に出力する。電流供給部５４は、このパルス信号に基づいて、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間（期間）にわたって、所定の電流値ｉ１のボール形成電流を供給する。なお、所定の電流値ｉ１は、一例として、４０［ｍＡ］程度である。
次に、時刻ｔ３において、電流制御部５７は、所定出力値（所定振幅）、かつ、所定時間（所定幅）のパルス信号を、電流供給部５４に出力する。当該パルス信号は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間（期間）にわたって、複数回（複数個）出力される。電流供給部５４は、これら複数回（複数個）のパルス信号に基づいて、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に、電流値の上昇（増加）と下降（減少）を繰り返す、三角波形（波形が三角波）のボール形成電流を供給する。この三角波は、例えば、最大電流値ｉ２および最小電流値ｉ３の所定の振幅を有する。なお、最大電流値ｉ２は、一例として、５０［ｍＡ］程度であり、最小電流値ｉ３は、一例として、３０［ｍＡ］程度である。
なお、本出願における「三角波」という用語は、波形が三角または三角状であることを意味し、略三角波、三角波に近似したもの、および、実質的に三角波であるものも含んでおり、また、のこぎり波（鋸歯状波）も含んでいる。よって、本出願における「三角波」という用語は、厳密な意味（狭義）の三角波に限定されないことは明らかである。
次に、時刻ｔ４において、電流制御部５７は、上記パルス信号の出力を停止（終了）すると、電流供給部５４は、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部（一端部）との間に、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間にわたって、電流値を低下させながらボール形成電流を供給する。そして、時刻ｔ５において、電流供給部５４は、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間へのボール形成電流の供給を停止（終了）し、ワイヤ４２の先端部にボール４３が形成される。なお、時刻ｔ０から時刻ｔ５までの時間（期間）は、一例として、１００μｓｅｃ程度である。
ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの時間（期間）、すなわち、所定の期間Ｔｂにわたるボール形成電流の信号は、図６に示すように、所定の電流値ｉ１である時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間（期間）、すなわち、第１期間Ｔｂ１を有する。これにより、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に、第１期間Ｔｂ１にわたって所定の電流値ｉ１が供給されるので、ボールの径（直径）のバラツキを抑制することができ、ワイヤ４２の先端部（一端部）に所定の径（直径）のボールを形成することが可能になる。
また、所定の期間Ｔｂにわたるボール形成電流の信号は、図６に示すように、三角波を含む時刻ｔ３から時刻ｔ５までの時間（期間）、すなわち、第２期間Ｔｂ２をさらに有する。これにより、第１期間Ｔｂ１に形成されたボールの表面が、当該三角波のボール形成電流によって溶融（融解）と凝固を繰り返すことで、表面張力を複数回発生させるので、表面の凹凸や変形を平坦化させることが可能になる。
なお、ワイヤ４２は、複数の金属材料、例えば、銅パラジウム（Ｃｕ−Ｐｄ）で構成されることが好ましい。この場合、第１期間Ｔｂ１に形成されたボールの表面にパラジウム（Ｐｄ）の濃度が高い箇所があっても、第２期間Ｔｂ２の三角波のボール形成電流によってボールの表面が溶融（融解）するときに、銅（Ｃｕ）の中へ当該パラジウム（Ｐｄ）が拡散されるので、ボールの表面のパラジウム（Ｐｄ）の濃度を均一化することが可能になり、図５（Ｃ）に示した引け巣４３ｂの形成を効果的に抑制することができる。
図７は、本実施形態に係るボール形成方法の他の例に関するタイミングチャートである。なお、図６の場合と同様に、図７では、明らかな場合を除き、電流制御部５７が出力する信号に対して電流供給部５４が供給するボール形成電流には、時間のずれ（タイムラグ）が発生しないものとして表し、以下の説明においても同様とする。また、第１期間Ｔｂ１を含む時刻ｔ０から時刻ｔ３までの時間（期間）は、図６と同様であるため、その説明を省略する。図７に示すように、時刻ｔ３において、電流制御部５７は、所定時間（所定幅）のパルス信号を、電流供給部５４に出力する。当該パルス信号は、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間（期間）にわたって複数回（複数個）出力され、各パルス信号は互いに異なる出力値（振幅）を有しており、それぞれの出力値（振幅）は時間の経過とともに低下している。電流供給部５４は、これら複数回（複数個）のパルス信号に基づいて、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に、電流値の上昇（増加）と下降（減少）を繰り返す、三角波形（波形が三角波）のボール形成電流を供給する。この三角波は、電流値が時間の経過とともに徐々に低下する。
時刻ｔ４において、電流制御部５７は、上記パルス信号の出力を停止（終了）すると、電流供給部５４は、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部（一端部）との間に、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間にわたって、電流値を低下させながらボール形成電流を供給する。そして、時刻ｔ５において、電流供給部５４は、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間へのボール形成電流の供給を停止（終了）し、ワイヤ４２の先端部にボール４３が形成される。
ここで、所定の期間Ｔｂにわたるボール形成電流の信号は、図７に示すように、三角波を含む時刻ｔ３から時刻ｔ５までの時間（期間）、すなわち、第２期間Ｔｂ２を有しており、当該三角波は、電流値が時間とともに低下する。これにより、第１期間Ｔｂ１に形成されたボールの表面が、当該三角波のボール形成電流によって溶融（融解）と凝固を繰り返すことで、表面張力を複数回発生させるので、表面の凹凸や変形を平坦化させることが可能になるとともに、三角波の電流値が時間とともに低下することにより、第１期間Ｔｂ１により液体化したボールが徐々に冷却されるので、真球または略真球の形状を有するボール４３を形成することが可能になる。
本実施形態では、図６に示す第２期間Ｔｂ２が、所定の最大電流値ｉ２および所定の最小電流値ｉ３を有する三角波を含む例を示し、図７に示す第２期間Ｔｂ２が、時間の経過とともに電流値が低下する三角波を含む例を示したが、これらに限定されない。第２期間Ｔｂ２は、例えば、所定の最大電流値および所定の最小電流値を有する三角波、および、時間の経過とともに電流値が低下する三角波の両方を含むことも出来る。
このように、本実施形態によれば、所定の期間Ｔｂにわたるボール形成電流の信号が、図６および図７に示すように、所定の電流値ｉ１である第１期間Ｔｂ１を有する。これにより、トーチ電極４８とワイヤ４２の先端部との間に、第１期間Ｔｂ１にわたって所定の電流値ｉ１が供給されるので、ボールの径（直径）のバラツキを抑制することができ、ワイヤ４２の先端部（一端部）に所定の径（直径）のボールを形成することが可能になる。また、所定の期間Ｔｂにわたるボール形成電流の信号が、図６および図７に示すように、三角波を含む第２期間Ｔｂ２をさらに有する。これにより、第１期間Ｔｂ１に形成されたボールの表面が、当該三角波のボール形成電流によって溶融（融解）と凝固を繰り返すことで、表面張力を複数回発生させるので、表面の凹凸や変形を平坦化させることが可能になる。したがって、図５（Ａ）に示すように、所定の径（直径）Ｄを有するボール４３を安定して形成することができるとともに、図５（Ｂ）ないし図５（Ｄ）に示すような、気泡４３ａ、引け巣４３ｂ、偏心などの異形ボールの形成を抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
また、上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、または変更もしくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせまたは変更もしくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
１…ワイヤボンディング装置、４２…ワイヤ、４３…ボール、４８…トーチ電極、５０…ボール形成装置、５４…電流供給部、５７…電流制御部、Ｓ１０…ボール形成処理

Claims (7)

  1. 電極とワイヤの先端部との間に放電を発生させて前記ワイヤの先端部にボールを形成するボール形成装置であって、
    前記電極と前記ワイヤの先端部との間にボール形成電流を供給する電流供給部と、
    所定の期間にわたる前記ボール形成電流の信号が、所定の電流値の第１期間と、三角波を含む第２期間とを有するように、前記電流供給部を制御する電流制御部と、を備えるボール形成装置。
  2. 前記第２期間は、所定の振幅を有する三角波を含む、請求項１に記載のボール形成装置。
  3. 前記第２期間は、電流値が時間とともに低下する三角波を含む、請求項１に記載のボール形成装置。
  4. 前記第２期間は、電流値が時間とともに低下する三角波を含む、請求項２に記載のボール形成装置。
  5. 前記ワイヤは、複数の金属材料で構成される、請求項１に記載のボール形成装置。
  6. 請求項１に記載のボール形成装置を備える、ワイヤボンディング装置。
  7. 電極とワイヤの先端部との間に放電を発生させて前記ワイヤの先端部にボールを形成するボール形成方法であって、
    前記電極と前記ワイヤの先端部との間にボール形成電流を供給する電流供給工程を備え、
    所定の期間にわたる前記ボール形成電流の信号が、所定の電流値の第１期間と、三角波を含む第２期間とを有するボール形成方法。

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