JP6270920B2 - Wire feeding mechanism in wire bonding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構に関し、ワイヤボンディング開始の準備段階においてキャピラリの先端からワイヤの引き出す操作を常に同一条件で行うことが可能なワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構に関する。 The present invention relates to a wire payout mechanism in a wire bonding apparatus, and more particularly to a wire payout mechanism in a wire bonding apparatus capable of always performing an operation of pulling out a wire from a tip of a capillary under the same conditions in a preparation stage for starting wire bonding.
従来、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や銀ワイヤ(以下、これらのワイヤを総称して非金線ワイヤと呼ぶ)を使用したボンディングが行われつつある。 Conventionally, wire bonding using gold wires has been the mainstream in semiconductor assembly processes, but copper wires and silver wires (hereinafter these wires are collectively referred to as non-gold wire wires) are cheaper in material cost than gold wires. ) Bonding is being performed.
しかしながら、非金線として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ワイヤボンディング装置が設置された雰囲気中の酸素と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。非金線として銀ワイヤを使用した場合も、銅ワイヤを用いた場合と同様な課題がある。なお、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(以下にFABと記す。)という。 However, in bonding using a copper wire as a non-gold wire, copper and a copper ball of copper oxide are formed by reaction of copper and oxygen in the atmosphere in which the wire bonding apparatus is installed during ball formation by spark discharge. Since copper oxide has a higher hardness than copper, damage may be caused under the pad when the copper ball and the IC chip pad are joined. In addition, the oxidized copper ball may be discolored or decentered, which may adversely affect bonding quality. Even when a silver wire is used as the non-gold wire, there is a problem similar to the case where a copper wire is used. A ball formed at the tip of the wire by spark discharge is referred to as a free air ball (hereinafter referred to as FAB).
このため、特許文献1には、不活性ガス雰囲気中でFAB(フリーエアーボール)を形成する際に、FABの酸化を抑制しつつFABの安定化を図り、キャピラリとスパークロッドとの放電ギャップ長、不活性ガス雰囲気の大きさを容易に設定可能としたワイヤボンディング装置が開示されている。
For this reason, in
また、特許文献2は、ワイヤボンディングの実行中にリールからクランプ部材に至るキャピラリの先端から繰出されたワイヤにテンションが付与されているワイヤの送り機構を対象とするものであり、そのテンションが付与された前記ワイヤはワイヤの移送経路中に設けられたワイヤガイドで被ボンディング部材のボンディング面に向けて送り出されるようになっている。特許文献2には、前記キャピラリ先端から繰出されたワイヤが前記ワイヤガイドで被ボンディング部材のボンディング面に向けて送り出されることに起因する弊害を除去するワイヤボンディング装置が開示されている。特許文献2によれば、前記ワイヤがテンション力を受けて前記ワイヤガイドの固定面に接触及び/又は摺動することになるので、固定面にはキズが付き易く、該キズによりワイヤへの摩擦力を増大させる。ワイヤへの摩擦力の増大によるワイヤに曲がり等のクセによるボンディングミス等の弊害が発生する。このため、ワイヤガイドがワイヤの移送に伴い回転可能な外観略円柱状のガイド本体を設けることにより、前記テンション力を受けたワイヤと前記ワイヤガイドとの接触及び/又は摺動による摩擦力を減らして、ワイヤガイドに起因するボンディングミス等をなくすようにしたものである。
また、特許文献3には、ワイヤボンディング装置のキャピラリを洗浄する洗浄方法が開示されている。特許文献3によれば、非金線ワイヤがキャピラリ内面に接触してキャピラリ内面が汚れる現象が生じ、そのキャピラリ内の汚れによるボンディング不良を防止するために、キャピラリのワイヤ挿通孔にタングステンワイヤを挿通させ且つ先端部を洗浄液に浸漬させた状態でキャピラリに超音波振動を与えるようにしている。 Patent Document 3 discloses a cleaning method for cleaning a capillary of a wire bonding apparatus. According to Patent Document 3, a phenomenon occurs in which a non-gold wire comes into contact with an inner surface of a capillary and the inner surface of the capillary is contaminated, and a tungsten wire is inserted into the wire insertion hole of the capillary in order to prevent bonding failure due to contamination in the capillary. In addition, ultrasonic vibration is applied to the capillary while the tip is immersed in the cleaning liquid.
近年、銅ワイヤ、銀ワイヤ等を用いて被ボンディング部品をボンディングするワイヤボンディング装置において、銅ワイヤ、銀ワイヤ等を不活性ガス中でボールを形成するための不活性ガス供給ノズルが設けられている。不活性ガス供給ノズルは、キャピラリ先端とボンディング面との間に位置しており、キャピラリ先端から不活性ガス供給ノズルの表面までの距離が短く、キャピラリの下部の空間が狭くなっている。また、不活性ガス供給ノズルは、キャピラリがボンディング中に貫通する開口部を有している。 2. Description of the Related Art In recent years, in a wire bonding apparatus for bonding a part to be bonded using a copper wire, a silver wire, or the like, an inert gas supply nozzle for forming a ball in the inert gas of the copper wire, the silver wire, etc. is provided. . The inert gas supply nozzle is located between the capillary tip and the bonding surface, the distance from the capillary tip to the surface of the inert gas supply nozzle is short, and the space below the capillary is narrow. The inert gas supply nozzle has an opening through which the capillary passes during bonding.
このため、ワイヤボンディング実行中にワイヤ切れ等の発生によりキャピラリ先端からワイヤを引き出す際に、不活性ガス供給ノズルが障害となり、キャピラリ先端からワイヤを横方向や斜め方向に引っ張ってワイヤボンディングを開始する準備をする必要がある。ワイヤボンディングの開始の準備段階でキャピラリ先端からワイヤを引き出す際には、ワイヤの引き出す方向に何らの規制がされていないため、ワイヤを横方向や斜め方向に引っ張る際にワイヤがキャピラリ内部の端縁等に接触するのを低減することができず、その接触した際にキャピラリ内部の端縁等でワイヤが擦れて、ワイヤに傷を付けたり、ワイヤがキャピラリ内部で擦れて発生したワイヤのクズがキャピラリの先端に付着してしまうという現象が生じる。これらの現象がワイヤボンディングの開始の準備段階で発生すると、その発生したワイヤクズ等が、ワイヤボンディング実行時に異常スパークや製品汚れ、ループ形状異常の原因となり、製品不良が発生して製造歩留りを低下させているという課題がある。 For this reason, when pulling out the wire from the capillary tip due to occurrence of wire breakage during wire bonding, the inert gas supply nozzle becomes an obstacle, and the wire bonding is started by pulling the wire laterally or obliquely from the capillary tip. I need to be prepared. When pulling out the wire from the capillary tip in the preparation stage for starting wire bonding, there is no restriction in the direction of pulling out the wire. When the contact is made, the wire is rubbed at the edge of the capillary, etc., and the wire is scratched or the wire is rubbed inside the capillary. The phenomenon of adhering to the tip of the capillary occurs. If these phenomena occur at the preparatory stage of the start of wire bonding, the generated wire debris may cause abnormal sparks, product contamination, and loop shape abnormalities during wire bonding execution, resulting in product defects and reducing manufacturing yield. There is a problem that.
熟練した作業者は、経験則に従ってワイヤをキャピラリ内部の端縁等との接触を避けてキャピラリ先端から引き出すことができるので、特に課題が生じることはないが、ワイヤボンディング装置を操作する作業者には経験が浅い不慣れな者も含まれている。特に、不慣れな作業者はキャピラリの内部構造に熟知しておらず、ワイヤがキャピラリ内部の端縁等に接触する真横や斜め下に引っ張ってしまうので、ワイヤとキャピラリ内部の端縁とが擦れてしまい、ワイヤのクズが発生したり、キャピラリからワイヤを引き出す際に滑らかに引き出せずワイヤを断線してしまうなどの課題がある。また、熟練者であってもワイヤの細線化やキャピラリライフの延長を実施した場合には、引き出す際にキャピラリ先端でワイヤが断線する確率が高くなるという課題がある。 A skilled worker can pull out the wire from the tip of the capillary while avoiding contact with the inside edge of the capillary according to a rule of thumb, so there is no particular problem, but the operator who operates the wire bonding apparatus Includes inexperienced and inexperienced people. In particular, inexperienced workers are not familiar with the internal structure of the capillary, and the wire pulls to the side or obliquely below the edge of the capillary, so the wire and the edge of the capillary rub against each other. Therefore, there are problems such as generation of wire debris and disconnection of the wire without being smoothly drawn when the wire is drawn from the capillary. Moreover, even if it is an expert, when the wire is thinned or the life of the capillary is extended, there is a problem that the probability that the wire is disconnected at the tip of the capillary is increased when the wire is pulled out.
上述したように、ボンディング装置による製造歩留りを向上させるには、作業者の熟練度に左右されることなく、ワイヤをキャピラリ内部の端縁等との接触を避けてキャピラリ先端から引き出す機構の開発が望まれている。 As described above, in order to improve the manufacturing yield of the bonding apparatus, development of a mechanism for pulling out the wire from the tip of the capillary while avoiding contact with the inside edge of the capillary without depending on the skill level of the operator is required. It is desired.
また、ワイヤから発生したゴミは、ワイヤボンディング対象製品の製造歩留りを低下させるばかりではなく、ワイヤボンディング装置から発生するエアーの吹き出し、室内の空調等により特定の場所に堆積して悪影響を及ぼし、その結果、ワイヤボンディング装置をメンテナンスする頻度が増大し、装置の稼働率を低下させるという課題がある。 In addition, the dust generated from the wires not only lowers the production yield of the product for wire bonding, but also accumulates in a specific place due to air blowing from the wire bonding apparatus, indoor air conditioning, etc., and has an adverse effect. As a result, there is a problem that the frequency of maintenance of the wire bonding apparatus increases and the operating rate of the apparatus decreases.
このため、ワイヤが金線から非金線に変わりつつある中で、従来の金線によるワイヤボンディングでは、問題となっていなかったことが、非金線ワイヤの不活性ガスを使用したワイヤボンディングにおいて、不具合として顕著化してきている。 For this reason, while the wire is changing from a gold wire to a non-gold wire, it has not been a problem in the conventional wire bonding using a gold wire, in the wire bonding using an inert gas of a non-gold wire. It has become prominent as a defect.
また、特許文献2にはワイヤガイドが開示されているが、特許文献2のワイヤガイドはテンション力が付与されたワイヤをキャピラリに向けて送り出すための中継治具としての機能に止まるものであり、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリからワイヤを引き出す際にワイヤに損傷が生じるのを低減するための機能を有するものではない。
Further, although a wire guide is disclosed in
そこで本発明は、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリ先端からワイヤを引き出す際に、キャピラリ先端からワイヤを引き出す方向を規制することにより、キャピラリとの接触に起因して、ワイヤから磨りクズが発生したり或いはワイヤの断線等が発生するのを低減したワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, when pulling out the wire from the capillary tip in the preparatory stage of starting wire bonding, the direction of pulling out the wire from the tip of the capillary is regulated, so that polishing scraps are generated from the wire due to contact with the capillary. An object of the present invention is to provide a wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus in which occurrence of breakage or wire breakage is reduced.
前記目的を達成するため、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構は、上下方向に貫通する貫通孔が内部に形成されたキャピラリと、前記キャピラリより下方に設置され、前記貫通孔に挿通されて前記キャピラリの下端から引き出されるワイヤの引き出し方向を前記キャピラリ内のチャンファー面に接触しない方向に規制するワイヤガイドを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus according to the present invention includes a capillary having a through-hole penetrating in the vertical direction formed therein, and is installed below the capillary and is inserted into the through-hole. And a wire guide that regulates a drawing direction of the wire drawn from the lower end of the capillary so as not to contact the chamfer surface in the capillary.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構は、前記ワイヤの引き出し方向を、前記貫通孔の中心軸線と前記キャピラリ内のチャンファー面とのなす角度未満の範囲に設定したことを特徴とする。 Further, the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention is characterized in that the drawing direction of the wire is set within a range less than an angle formed by a central axis of the through hole and a chamfer surface in the capillary. To do.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構の前記ワイヤガイドは、前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤが延伸する方向を方向転換する方向転換部を有することを特徴とする。 Further, the wire guide of the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention includes a direction changing portion that changes a direction in which the wire drawn in the drawing direction extends.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構の前記ワイヤガイドの方向転換部は、中心軸線が前記貫通孔の中心軸線に沿って配置されるとともに、前記ワイヤを巻き付け可能な巻き付け面を有する巻き付け部材を有しており、前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを、前記巻き付け部材の中心軸線を中心にして一方側から、または、他方側から前記巻き付け面に巻き付けることによって、前記ワイヤを方向転換することを特徴とする。 Further, the direction changing portion of the wire guide of the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention has a winding surface on which the central axis is arranged along the central axis of the through hole and the wire can be wound. The wire has a winding member, and the wire drawn in the drawing direction is wound around the winding surface from one side or the other side around the central axis of the winding member. It is characterized by conversion.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構の前記ワイヤガイドの方向転換部は、中心軸線が前記貫通孔の中心軸線の方向と異なるように配置されるとともに、前記ワイヤを巻き付け可能な巻き付け面を有する巻き付け部材を有しており、前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを前記巻き付け部材の中心軸線を中心にして前記巻き付け面に巻き付けることによって、前記ワイヤを方向転換することを特徴とする。 Further, the wire guide direction changing portion of the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention is arranged so that a central axis is different from a direction of the central axis of the through hole, and the winding capable of winding the wire A winding member having a surface is provided, and the wire is redirected by winding the wire drawn in the drawing direction around the winding surface around a central axis of the winding member. .
また、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構は、前記キャピラリと被ボンディング部品との間に、前記キャピラリから引き出された前記ワイヤに不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置が設けられたワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構であって、前記ワイヤガイドは、前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを前記不活性ガス供給装置に接触しない方向に方向転換することを特徴とする。 Further, the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention is provided with an inert gas supply device for supplying an inert gas to the wire drawn from the capillary between the capillary and the component to be bonded. A wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus, wherein the wire guide changes the direction of the wire drawn in the drawing direction so as not to contact the inert gas supply device.
本発明によれば、キャピラリ先端の下部にワイヤガイドを設けることによって、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリ先端からワイヤを引き出す際に、キャピラリ先端からワイヤを引き出す方向を規制することができ、作業者の熟練度に左右されることなく、ワイヤがキャピラリと接触するのを低減することができる。これにより、ワイヤボンディングの開始の準備段階でキャピラリの先端へのワイヤクズの付着やワイヤの断線等が発生するのを低減することができ、ワイヤクズ或いはワイヤの断線等に起因して発生するワイヤボンディング実行時の異常スパークや製品汚れ、ループ形状異常を防止して、ワイヤボンディング装置による製造歩留りを向上させることができるばかりでなく、ワイヤボンディング装置の稼働率を向上させることができる。さらに、ワイヤボンディングの開始の準備段階でのワイヤとキャピラリ内面との接触を低減してキャピラリ内面の汚れを防止することができ、特許文献3に示されたワイヤボンディング装置のキャピラリを洗浄する機構を設ける必要がない。 According to the present invention, by providing the wire guide at the lower part of the capillary tip, when pulling out the wire from the capillary tip in the preparation stage of starting wire bonding, the direction of drawing the wire from the capillary tip can be regulated, The contact of the wire with the capillary can be reduced without depending on the skill level of the person. As a result, it is possible to reduce the occurrence of wire debris sticking to the tip of the capillary or wire breakage at the preparatory stage for starting wire bonding, and wire bonding execution caused by wire debris or wire breakage, etc. In addition to preventing abnormal sparks, product contamination, and loop shape abnormalities, the production yield of the wire bonding apparatus can be improved, and the operating rate of the wire bonding apparatus can be improved. Furthermore, a mechanism for cleaning the capillary of the wire bonding apparatus disclosed in Patent Document 3 can reduce contact between the wire and the inner surface of the capillary at the preparatory stage of the start of wire bonding to prevent contamination of the inner surface of the capillary. There is no need to provide it.
本発明によれば、キャピラリ先端の下部にワイヤガイドを設けることによって、作業手順が明確となり、作業者のワイヤ引き出し作業のばらつきを減らすことができるため、均一な作業手順によって、被ボンディング部品の品質を維持することができる。 According to the present invention, the work procedure is clarified by providing the wire guide at the lower part of the capillary tip, and the variation in the wire drawing work of the operator can be reduced. Can be maintained.
本発明によれば、キャピラリ先端とボンディング面との間に酸化防止用の不活性ガス供給装置が設けられてキャピラリ下端の空間が狭くなっていても、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリ先端からワイヤを引き出す際に、キャピラリ先端からワイヤを引き出す方向を規制するため、作業者の熟練度に左右されることなく、不活性ガス供給装置の存在に起因してワイヤがキャピラリと接触するのを低減することができる。 According to the present invention, even if an inert gas supply device for preventing oxidation is provided between the capillary tip and the bonding surface and the space at the lower end of the capillary is narrowed, from the capillary tip in the preparation stage for starting wire bonding. When pulling out the wire, the direction in which the wire is pulled out from the tip of the capillary is regulated, so that the contact of the wire with the capillary due to the presence of the inert gas supply device is reduced regardless of the skill level of the operator. can do.
以下図面を参照して、本発明によるワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構を実施するための最良の形態について説明する。なお、本発明のワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構は、キャピラリ先端の下部にワイヤガイドを設けることによって、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてワイヤガイドでキャピラリ先端からのワイヤの引き出す方向を規制することにより、ワイヤをキャピラリ内のチャンファー面の端縁に接触する方向を避けて引き出し、ワイヤボンディングの開始の準備段階において作業者の熟練度に左右されることなくワイヤ引き出し作業のばらつきを減らし、ワイヤとキャピラリとの摺動をなくすことにより、ワイヤクズやワイヤの断線等の発生を防止すようにしたものである。前記チャンファー面の端縁の詳細については後述する。 The best mode for carrying out a wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus of the present invention provides a wire guide at the lower part of the capillary tip, thereby restricting the direction in which the wire is drawn from the capillary tip at the wire bonding start preparation stage. , Pulling the wire away from the direction of contact with the edge of the chamfer surface in the capillary, reducing the variation in the wire drawing work without depending on the skill level of the operator in the preparation stage of starting wire bonding, By eliminating sliding with the capillary, the occurrence of wire scraps or wire breakage is prevented. Details of the edge of the chamfer surface will be described later.
なお、以下の説明では、ボンディング装置として、非金線ワイヤ等を用いたワイヤボンディング装置について説明する。 In the following description, a wire bonding apparatus using a non-gold wire or the like will be described as a bonding apparatus.
最初に図1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である。 First, the configuration of the wire bonding apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the wire bonding apparatus.
図1は、本発明のワイヤボンディング装置の構成を示す図である。図1に示すように、ワイヤボンディング装置1は、キャピラリ等のボンディングツールを有するボンディングヘッド3と、ボンディングヘッド3を搭載してXY方向に二次元的に移動して位置決めする位置決め手段としてのXYステージ18と、ICチップ45等をマウントしたリードフレーム44等の被ボンディング部品を搭載してボンディングツールとしてのキャピラリ6によりボンディング作業を行うボンディングステージ20と、コンピュータ(CPU)31を含むコントロールユニット30と、位置制御回路37からの指令信号に応じてボンディングヘッド3及びXYステージ18の各モータに駆動信号を発する駆動ユニット39とからなる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wire bonding apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, a
なお、ボンディングステージ20は、被ボンディング部品を押さえるワーククランプ、被ボンディング部品を搬送する搬送装置(ワーク搬送部)を含むものとする。ボンディングヘッド3は、超音波振動子を備え先端に装着されたボンディングツールとしてのキャピラリ6を有する超音波ホーン5と、一方の先端に超音波ホーン5を有し、他方が支軸9を介してリニアモータ10の可動部と結合されているボンディングアーム4と、超音波ホーン5の先端に装着されたキャピラリ6の位置を検出する位置検出手段としてのエンコーダ11と、ボンディングアーム4の支軸9を中心として上下方向に搖動するリニアモータ10とを有する。
Note that the
また、図1に示すように、ボンディングヘッド3は、ワイヤボンディング実行中に開閉機構によりワイヤ40の把持を行い、超音波ホーン5に固定されてキャピラリ6と連動して上下移動を行うクランプ7を備えている。また、キャピラリ6とクランプ7とを介して垂直方向に伸びたワイヤ40を保持し、クランプ7上に位置するエアーテンション8とを有している。
Further, as shown in FIG. 1, the bonding head 3 holds a
エアーテンション8は、ワイヤボンディング実行中にエアーを上方に吹き出して、ワイヤ40を引き上げるように動作することでワイヤ40にテンションを付与して、キャピラリ6とクランプ7との間のワイヤ40の弛みをなくするように動作する。
The
なお、エアーテンション8に代えて、把持手段としての第2のクランプを設けるようにしてもよい。第2のクランプは、クランプ7と異なり、キャピラリ6と連動することなく、ボンディングヘッド3に固定されている。
In place of the
また、ボンディングヘッド3には、ワイヤの供給を行うワイヤ供給機構が設けられている。図1に示すように、ワイヤ供給機構12は、ワイヤ40が巻かれたワイヤスプール13と、ワイヤスプール13を回転してワイヤ40を繰り出すフィード用モータ14と、繰り出したワイヤ40をエアーテンション8にガイドするワイヤ供給ガイド15とを備えている。
Further, the bonding head 3 is provided with a wire supply mechanism for supplying a wire. As shown in FIG. 1, the
クランプ7は、ワイヤボンディング実行中においてボンディングアーム4の上下方向への搖動動作と連動し、開閉機構(図示せず)によりワイヤ40を挟んだり、解放するものであり、コントロールユニット30によって制御される。ワイヤ40は、クランプ7の開閉機構のクランプ面を通り、キャピラリ6に設けられたホールを通り、キャピラリ6の先端から繰り出されている。
The
また、キャピラリ6の下側には、不活性ガスにより形成される酸化防止用ガス雰囲気中でボールを形成する不活性ガス供給装置50が設けられている。不活性ガス供給装置50は、キャピラリ6の先端が貫通可能な開口部53(図2(a)に示す)を有している。不活性ガス供給装置50には、スパークロッド(図示せず)が内蔵されており、キャピラリ6から送り出されたワイヤ40の先端と不活性ガス供給装置50に内蔵されたスパークロッド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40の先端部を溶融してキャピラリ6から繰出されたワイヤ40の先端にボールを形成する。
Further, an inert
また、このワイヤボンディング装置1は、超音波発振器(図示せず)を備えており、超音波ホーン5に組み込まれた振動子に電圧を印加して、超音波ホーン5の先端に位置するキャピラリ6に振動を発生させ、コントロールユニット30からの制御信号を受けて、キャピラリ6に超音波振動を印加するように構成されている。
Further, the
図1に示すワイヤボンディング装置1は、基板等のリードフレーム44を加熱しつつ、半導体チップ45上のパッドとリードフレーム44のリード間をワイヤ40で接続するものである。パッド又はリードでのワイヤ40の接続は、ボンディングツールとしてのキャピラリ6に超音波振動及び荷重を印加して行うものである。
The
なお、ボンディングヘッド3の超音波ホーン5の先端に位置するキャピラリ6は、XYステージ18によるXY軸上及びボンディングヘッド3による上下方向、すなわちZ軸上の位置に移動可能に構成されている。また、超音波ホーン5の先端に装着されたキャピラリ6の位置の検出は、ボンディングアーム4の支軸9の回転角を検出するエンコーダ11により行われる。
The
図1に示すように、ワイヤボンディング装置1は、ワイヤボンディング実行中にワイヤ切れ等が発生したときに、キャピラリ6の先端からワイヤ40を引き出すためのワイヤ繰り出し機構としてのワイヤガイド60を有している。
As shown in FIG. 1, the
以下に、図2及び図3を用いて、本発明によるワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構のワイヤガイド60について説明する。図2(a)は、ワイヤガイド60が不活性ガス供給装置50に設けられているワイヤボンディング装置における、キャピラリ周辺の構成を示す斜視図、図2(b)は、その正面図である。図3(a)は、ワイヤガイド60を用いて、キャピラリ先端からワイヤを引き出した状態を示す図、図3(b)は、その正面図である。
The wire guide 60 of the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2A is a perspective view showing the configuration around the capillary in the wire bonding apparatus in which the
図2に示すワイヤ繰り出し機構におけるワイヤガイド60は、ワイヤボンディングの開始の準備段階において超音波ホーン5の先端に取り付けられたボンディングツールであるキャピラリ6の先端からワイヤ40を引き出す際にキャピラリ6の先端からのワイヤ40の引き出し方向を規制する治具であり、例えばワイヤスプール13の交換時或いはワイヤボンディング実行中でのワイヤ切れ等によりワイヤボンディングの再開に向けた段階などを含むワイヤボンディングの開始の準備段階において、キャピラリ6の先端からワイヤ40を連続して引き出し方向を規制して引き出す際に使用する。上述したように、ワイヤボンディングの開始の準備段階には、ワイヤボンディングを開始する当初の準備段階、及びワイヤボンディング実行中にワイヤが断線して再度のワイヤボンディングを開始する段階などが含まれるとする。以降で使用するワイヤボンディングの開始の準備段階の意味は上記と同じである。
The
図2(a)及び図2(b)に示すように、ワイヤ繰り出し機構におけるワイヤガイド60は、ワイヤ40の先端にボールを形成する際の不活性ガスを吹き付ける不活性ガス供給装置50の側面に設けられている。ワイヤガイド60は、円柱状の形状をなす方向転換部としてのワイヤガイド部65と、ワイヤガイド部65を支持し不活性ガス供給装置50に取り付ける支持金具70とからなる。ワイヤガイド部65は、不活性ガス供給装置50のキャピラリ6と対向する表面に沿うように取り付けられている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
ワイヤガイド60における円柱状の形状をなすワイヤガイド部65の大きさは、例えば、円柱状の径が1〜2mm、長さが約3mmであり、支持金具70の平板に対し、直角に設けられている。
The
ワイヤガイド部65のワイヤ40と接触する表面は鏡面状態に加工されており、これにより、ワイヤ40との接触、摺動による摩擦を減らして、スムーズにワイヤ40を引き出すことができる。また、ワイヤ傷の発生、ワイヤクズの発生、ワイヤの断線の発生等を防止することができる。なお、ワイヤガイド部65は、ワイヤ40を巻き付け可能な巻き付け面を有する巻き付け部材を有し、この巻き付け部材の中心軸線を中心にして巻き付け面に巻き付けることによって、ワイヤ40を方向転換することができる。
The surface of the
ワイヤガイド60の支持金具70は、板状をなし、板状の平板にU字形状の切欠部を有し、不活性ガス供給装置50の側面に設けられたネジ穴に切欠部を介してネジで固定される。
The support fitting 70 of the
このように、不活性ガス供給装置50は、キャピラリ6の先端とリードフレーム44等の被ボンディング部品との中間付近に設置されており、また、キャピラリ6の先端が貫通可能な開口部53を有しているため、キャピラリ6の上下移動で干渉しない位置、例えば、不活性ガス供給装置50の外周付近にワイヤガイド60を取り付けるようにする。
As described above, the inert
また、キャピラリ6のチャンファー面6a(図4に示す)の端縁との接触等によるワイヤ40の切りクズの発生或いはワイヤ40の断線等の発生を防止するため、ワイヤ40を引き出してワイヤガイド60に架かった時に、ワイヤ40が、キャピラリ6の先端の内部に設けられたチャンファー面6aに触れないように、ワイヤガイド60を設けるようにする。ワイヤ40がチャンファー面6aの端面或いはチャンファー面6aの端縁に接触して、ワイヤ40の切りクズの発生或いはワイヤ40の断線等の発生を低減するためである。ワイヤ40がチャンファー面6aに触れると、そのワイヤ40がチャンファー面6aの端縁(リング状角部)に接触することの詳細は後述する。
Further, in order to prevent the occurrence of scraping of the
図3(a)、図3(b)に示すように、キャピラリ6の先端から引き出されるワイヤ40は、鉛直に近い方向に引き出され、引き出されたワイヤ40は、ワイヤガイド60の方向転換部としてのワイヤガイド部65の側方からワイヤガイド部65の下面側に接触して水平又はワイヤガイド部65より下側に引き出される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
また、ワイヤ繰り出し機構としてのワイヤガイド60のワイヤガイド部65は、ワイヤ40をキャピラリ6からワイヤガイド60間の鉛直に近い状態からワイヤガイド60の横方向に転換する方向転換部の機能を有する。
Further, the
キャピラリ6の下面から被ボンディング部品との空間には不活性ガス供給装置50が設けられており、キャピラリ6の下面から不活性ガス供給装置50までの空間は狭いため、ワイヤガイド60を使用することにより、ワイヤ40をキャピラリ6との接触を低減する方向に引き出すことができる。なお、ワイヤガイド60の取付位置等に関する詳細は後述する。
An inert
また、図1及び図2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。 Moreover, the structure of the wire bonding apparatus shown in FIG.1 and FIG.2 shows a general structure, and this invention is not limited to this.
以下に、ワイヤが通過するキャピラリの内部及びキャピラリのワイヤの引き出し状態について図4乃至図6を用いて説明する。 Hereinafter, the inside of the capillary through which the wire passes and the state in which the wire of the capillary is pulled out will be described with reference to FIGS.
図4は、キャピラリの長手方向の中心軸に沿ったキャピラリ内部を示す断面図である。図5及び図6は、ワイヤボンディング開始の準備段階においてキャピラリ先端から引き出されるワイヤの状態を説明する図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inside of the capillary along the central axis in the longitudinal direction of the capillary. 5 and 6 are diagrams for explaining the state of the wire drawn from the tip of the capillary at the preparation stage for starting wire bonding.
最初に、ワイヤボンディングに用いるキャピラリの形状について説明する。図4に示すように、キャピラリ6は、ワイヤ40を通すための上下方向に貫通する貫通孔を有する。貫通孔は、ホール6cと、ホール6cから下方に広がりを持つ略円錐台(以下、円錐台と称する。)の形状の空間を有する。円錐台の形状の空間は、ワイヤ40の先端に形成されるボールを用いたワイヤボンディングに寄与する空間であり、円錐台の形状の空間の上面の直径はホール径H、底部6bの内側端部の直径はチャンファー径CDで示され、円錐台の形状の空間の周囲にチャンファー面6aが形成されている。チャンファー面6aが成す角度をチャンファー角と称し、θcと記す。キャピラリ6の長手方向における中心軸(軸心若しくは中心軸線とも称する)に対するチャンファー面6aが成す角度θdは、θc/2である。
First, the shape of the capillary used for wire bonding will be described. As shown in FIG. 4, the
円錐台の形状の空間のチャンファー面6aは、キャピラリ6のホール6cに連続して形成され、且つリング状のチャンファー面6aの直径であるチャンファー径CDはホール6cのホール径Hより大きいので、ホール6cの下端とチャンファー面6aの上辺側の端縁6eとは角をなして連続しており、チャンファー面6aの端縁6eとホール6cとの連続箇所はリング状の鋭利な角部をなしている。同様に、チャンファー面6aの下辺側の端縁6dとキャピラリ6の底部6bとは角をなして連続しており、チャンファー面6aの端縁6dとキャピラリ6の底部6bとの連続箇所はリング状の鋭利な角部をなしている。
The
キャピラリ6の内部構造が上述した構造であるため、キャピラリ6のホール6cに挿通したワイヤ40がチャンファー面6aに接触する、或いはチャンファー面6aの端縁6d、6eに接触する可能性が大である。これらの接触により、ワイヤ40からクズなどが発生する或いはキャピラリから引き出す際に滑らかに引き出せずワイヤ40の断線等が発生することになる。この事態を本発明が解決している。その構造について以下に詳説する。
Since the internal structure of the
図5は、ワイヤボンディング開始の準備段階においてキャピラリ先端から引き出されるワイヤの状態を説明する図である。図5(a)に示すように、ワイヤ40がキャピラリ6の先端から中心軸に沿って繰り出されている場合、及び図5(b)に示すように、キャピラリ6の先端からのワイヤ40が軸心に対して成す角度θ1が図4に示すθd未満の場合には、ワイヤ40はチャンファー面6a、キャピラリ6の下面に触れることなく引き出されている。
FIG. 5 is a diagram for explaining the state of the wire drawn from the capillary tip in the preparation stage for starting wire bonding. As shown in FIG. 5A, when the
一方、図6(a)に示すように、ワイヤボンディング開始の準備段階においてキャピラリ6先端から引き出されるワイヤ40の成す角度θ2が、キャピラリ6の軸心に対して90度近くであり、図4に示すθdを超えている場合には、ワイヤ40は、キャピラリ6内部のチャンファー面6aの端縁6d、6e等に接触している。また、図6(b)に示すように、ワイヤ40の成す角度θ3が、図4に示すθdを超えて引き出した場合には、ワイヤ40は、キャピラリ6内部のチャンファー面6aを擦るように移動する。このため、ワイヤ40に擦れが発生し、ワイヤクズの発生或いはワイヤの断線等が発生する恐れがある。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, the angle θ2 formed by the
更に、図6(a)に示すように、ワイヤボンディング開始の準備段階においてキャピラリ6先端からワイヤ40の成す角度θ2が、水平状態に近い90度の角度で引き出した場合には、キャピラリ6先端の端縁でワイヤ40が切りクズを発生させながら断線することがある。発生した切りクズが、被ボンディング部品上に落下する恐れがある。
Furthermore, as shown in FIG. 6A, when the angle θ2 formed by the
また、キャピラリ6の先端形状は、ボンディング性を向上させるために様々な形状、サイズ、角度のものがあり、例えば、先端が鋭角に形成されている場合には、ワイヤボンディング開始の準備段階においてワイヤ40をキャピラリ6の真横等に引き出す際に、ワイヤ40の表面に傷が付く恐れがある。
Further, the tip shape of the
このように、ワイヤボンディング開始の準備段階においてワイヤ40の引き出し時に、ワイヤ40が、キャピラリ6の先端の内部に設けられたチャンファー面6a、或いは端縁6d,6eに触れない引き出し方向に、ワイヤガイド60を設ける必要がある。
In this way, when the
以上の考察に基づいて、本発明では図5(b)に示すように、キャピラリ6のホール6cに挿通したワイヤ40をキャピラリ6(特にホール6c)の中心軸線とキャピラリ6のチャンファー面6aとがなす角度未満の範囲にワイヤ40の引き出し方向を設定してワイヤガイド60を使用することにより、ワイヤ40をキャピラリ6から引き出している。
Based on the above consideration, in the present invention, as shown in FIG. 5B, the
チャンファー面6aは、テーパ状(直線状)に形成されている場合に加えて円弧状に形成されている場合がある。従って、キャピラリ6の中心軸線とキャピラリ6のチャンファー面6aとがなす角度には、テーパ状のチャンファー面6aである場合、直線状のチャンファー面6aとキャピラリ6の中心軸線とがなす角度が該当する。円弧状のチャンファー面6aの場合、少なくともチャンファー面6aの端縁6d、6eを結ぶ線とキャピラリ6の中心軸線とがなす角度が該当する。
The
また、図1及び図2に示すように、不活性ガス供給装置50は、ボンディングヘッド3に設けられており、XYステージ18の移動に関してキャピラリ6と同一の動きを行う。このため、ワイヤガイド60とキャピラリ6先端との2点間の距離、及び方向は、ワイヤガイド60の取付位置、キャピラリ6先端のZ方向(図2(a)に示す)の位置に依存する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the inert
次に、ワイヤガイド60の位置におけるキャピラリ6の先端からのワイヤの成す角度について図7を用いて説明する。図7(a)、図7(b)は、ワイヤガイド60の位置におけるキャピラリの先端からのワイヤの成す角度について説明する図である。
Next, the angle formed by the wire from the tip of the
なお、以下の説明では、ワイヤガイド60は、不活性ガス供給装置50の側面又は表面に設けられているものとする。また、キャピラリ6は、水平面に対して鉛直状態に位置しているものとする。
In the following description, it is assumed that the
キャピラリ6の先端から引き出されたワイヤ40を保持するワイヤガイド60は、キャピラリ6の先端から引き出されたワイヤ40がキャピラリ6の先端とワイヤガイド60との間で最短距離に保持されるように、キャピラリ6の鉛直下方の近傍に設けられている。
The
図7(a)に示すように、キャピラリ6先端から不活性ガス供給装置50の表面までの距離L1を5mmとし、ワイヤガイド60は、不活性ガス供給装置50の表面から鉛直方向に距離L2の位置P1でワイヤ40と接触する。このとき、距離L2を1.5mmとする。また、平面視でキャピラリ6の軸心と不活性ガス供給装置50の表面におけるワイヤガイド60の位置P1との距離L3を3mmとする。ボンディング装置の水平面に対して(キャピラリ6の中心軸を通り)鉛直を成す垂線を鉛直線Lvとする。
As shown in FIG. 7A, the distance L1 from the tip of the
図7(a)に示すキャピラリ6の先端からのワイヤ40がワイヤガイド60と成す角度θ4は、垂線Lvに対して約45度である。
The angle θ4 formed by the
このようなキャピラリ6とワイヤガイド60との位置関係の場合には、図4に示すチャンファー角θcが90度を超えるキャピラリ6を使用することが推奨される。
In the case of such a positional relationship between the capillary 6 and the
また、図7(b)に示すように、キャピラリ6先端から不活性ガス供給装置50の表面までの距離L1を5mmとし、ワイヤガイド60は、不活性ガス供給装置50の表面から鉛直方向に距離L2の位置P2でワイヤ40と接触する。このとき、距離L2を1.0mmとする。平面視でキャピラリ6の鉛直線(軸心)Lvと不活性ガス供給装置50の表面におけるワイヤガイド60の位置P2との距離L3を3mmとする。キャピラリ6先端からのワイヤ40がワイヤガイド60と成す角度θ5は、鉛直線Lvに対して約40度である。
7B, the distance L1 from the tip of the
図7(b)に示すキャピラリ6とワイヤガイド60との位置関係の場合には、図4に示すチャンファー角θcが80度を超えるキャピラリ6を使用することが推奨される。
In the case of the positional relationship between the capillary 6 and the
このように、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリ6先端から引き出されるワイヤ40の成す角度が、図4に示すθd以上の場合には、ワイヤ40は、キャピラリ6内部のチャンファー面6aに接触する。このため、ワイヤガイド60は、キャピラリ6の先端の内部に設けられたチャンファー面6aの表面、端縁に触れない位置に設ける、又は、図4に示すθdを超えるチャンファー角を有するキャピラリ6を使用する、のいずれかを選択することが推奨される。
As described above, when the angle formed by the
また、通常、不活性ガス供給装置50は、平面視でその長手方向に対して、先端部がキャピラリ6側に位置し、奥側がXYステージ18側に位置するようにX軸に対して回転した位置に設置される。図2に示すワイヤガイド60は、不活性ガス供給装置50の側面に設けられているため、ワイヤガイド部65は、X軸と平行を成していない。このため、ワイヤガイド60からのワイヤ40を引き出す際には、正面手前に対して多少角度を持たせて行うようにする。
In addition, the inert
次に、ワイヤガイド60を不活性ガス供給装置50の側面に設けたワイヤガイド60の他の構成について図8を用いて説明する。図8は、不活性ガス供給装置50の側面に設けたワイヤガイド60のワイヤガイド部65がXYステージのX軸と平行となるように構成した上面図である。
Next, another configuration of the
図8に示すように、不活性ガス供給装置50は、その長手方向に対して、先端部がキャピラリ6側に位置し、奥側がXYステージ18側に位置するようにX軸に対して回転した位置に設置される。このとき、平面視での不活性ガス供給装置50の長手方向におけるX軸に対する取付角度をθ6とする。このとき、不活性ガス供給装置50の側面に取り付ける支持金具70の平板に方向転換部としてのワイヤガイド部66の角度θ7を(180−θ6)度とすることにより、点線で示す方向転換部としてのワイヤガイド部65の長手方向の軸を、ワイヤボンディング装置のY軸に対して鉛直となるように設定することができる。これにより、ワイヤガイド60からワイヤ40を手前にほぼ真っ直ぐに引き出すことができる。なお、不活性ガス供給装置50の側面に設けたワイヤガイド60におけるワイヤガイド部65の角度θ7は、XYステージ18のX軸と平行となる角度に限定するものではなく、他の角度であってもよい。
As shown in FIG. 8, the inert
次に、ワイヤガイド61が、L字形状を成して、不活性ガス供給装置50の表面に設けられている構成について図9を用いて説明する。図9(a)は、L字形状のワイヤガイド61を用いて、XYステージ18のX軸と平行となるように方向転換部としてのワイヤガイド部67を取り付けた構成を示す斜視図、図9(b)は、キャピラリからワイヤガイド61を介してワイヤ40を引き出した状態を示す正面図である。
Next, a configuration in which the
不活性ガス供給装置50の表面には、ワイヤガイド61の取り付け用穴が設けられており、図9に示すように、L字形状のワイヤガイド61を用いて、不活性ガス供給装置50の表面の取り付け用穴に、方向転換部としてのワイヤガイド部67がXYステージのX軸と平行となるように取り付ける。これにより、ワイヤガイド部67は、X軸と平行を成すため、ワイヤ40をボンディング装置の手前に引き出すことができる。
A hole for attaching the
通常、不活性ガス供給装置50は、その長手方向に対して、先端部がキャピラリ6側に位置し、奥側がXYステージ側に位置するようにX軸に対して回転した位置に設置される。図9に示すように、L字形状のワイヤガイド61を不活性ガス供給装置50の表面の丸穴に、方向転換部としてのワイヤガイド部67がXYステージ18のX軸と平行となるように取り付けることにより、不活性ガス供給装置50のボンディングヘッドへの取付角度に影響されることがなく、常に、ワイヤ40をボンディング装置の所定の位置に引き出すことができる。
Normally, the inert
ワイヤボンディングの開始の準備段階において、キャピラリ6からのワイヤ40の引き出しは、作業者がピンセット等を使用して行うが、作業者が、右利き又は左利きのいずれかである場合でも、同一状態で作業を行うことが可能なワイヤ繰り出し機構としてのワイヤガイド62を図10に基づいて説明する。
図10(a)は、円板状の上部と円板の下部に設けた円錐台とからなるワイヤガイド62を取り付けた構成を示す斜視図である。
In the preparatory stage for starting wire bonding, the operator pulls the
FIG. 10A is a perspective view showing a configuration in which a
図10に示すように、ワイヤガイド62の方向転換部としてのワイヤガイド部68は、円板状の上部と円板の中心の下部に設けた円錐台とからなり、円錐台の下部に設けた円柱の下部を支持金具70とする。ワイヤガイド62の支持金具70を不活性ガス供給装置50の取り付け穴に挿入して固定する。これにより、ワイヤガイド60の中心軸からの左右の形状は同一となり、作業者が、右利き又は左利きのいずれかである場合にも、左右いずれの方向にもワイヤを引き出して使用することができる。図10(b)は、ワイヤガイド62におけるワイヤ40を左回りに引き出した例を示す正面図、図10(c)は、ワイヤガイド62におけるワイヤ40を右回りに引き出した例を示す正面図である。なお、ワイヤガイド部68(既に述べたワイヤガイド部66、67も同様)は、ワイヤ40を巻き付け可能な巻き付け面を有する巻き付け部材を有し、この巻き付け部材の中心軸線を中心にして巻き付け面に巻き付けることによって、ワイヤ40を方向転換することができる。
As shown in FIG. 10, the
図1の説明で述べたように、ボンディングヘッド3は、キャピラリ6を先端に装着した超音波ホーン5と、一方の先端に超音波ホーン5を有し、他方が支軸9を介してリニアモータ10の可動部と結合されているボンディングアーム4を有している。次に、図11を用いて、リニアモータ10の移動に伴うキャピラリ6先端の上下移動について述べる。図11は、キャピラリ先端の上下移動を説明する図である。
As described in the description of FIG. 1, the bonding head 3 has an
リニアモータ10は、支軸9を支点としてボンディングアーム4を上下方向に搖動する。このため、ワイヤボンディング実行中においては、キャピラリ6は、支軸9を中心軸として円弧運動を行っている。ボンディング時は、キャピラリ6がボンディング面に対して鉛直となるように設定されている。一方、ワイヤ切れ等が発生した場合には、キャピラリ6の先端からワイヤ40を引き出す作業を行うが、キャピラリ6を上昇させて最高点の位置で作業を行う。
The
図11に示すように、キャピラリ6の先端における最高点の位置は、円弧Rc上にあり、キャピラリ6の中心軸は円弧Rcの接線Lcとなる。このときのキャピラリ6の鉛直線(垂線)Lvに対する角度θ8は、例えば、7度傾いている。このため、キャピラリ6を最高点の位置で、ワイヤ40を手前に引き出すことにより、キャピラリ6のチャンファー角が7度増加したことと等しくなり、キャピラリの選択の幅が広がる。これにより、キャピラリ6を最高点の位置に移動させて、ワイヤ40を手前に引き出すことが望ましい。更に、ワイヤガイド60は、キャピラリ6の位置に対して、正面の手前側に位置するよう設けることが好適である。
As shown in FIG. 11, the position of the highest point at the tip of the
以上述べたように、本発明のワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構は、上下方向に貫通する貫通孔が内部に形成されたキャピラリと、キャピラリより下方に設置され、貫通孔に挿通されてキャピラリの下端から引き出されるワイヤの引き出し方向をキャピラリのチャンファー面の端縁に接触しない方向に規制するワイヤガイドと、を有するものである。 As described above, the wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to the present invention includes the capillary in which the through hole penetrating in the vertical direction is formed, and the lower end of the capillary that is installed below the capillary and is inserted into the through hole. A wire guide that regulates the direction in which the wire drawn out from the wire does not contact the edge of the chamfer surface of the capillary.
ワイヤガイド60は、ワイヤボンディングの開始の準備段階において、キャピラリ6の先端から引き出されたワイヤが、キャピラリ6の先端とワイヤガイド60との間で最短距離に保持されるように、ワイヤを引き出す方向でキャピラリ6の鉛直下方の近傍に設置されている。
The
以上、不活性ガス雰囲気中で銅ワイヤ等の非金線ワイヤのボールを形成する不活性ガス供給装置50を用いたボンディング装置について述べたが、次に、金ワイヤ(金線)を用いたワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構のワイヤガイド63、64について説明する。金ワイヤを用いたボンディングでは、酸化防止用の不活性ガスを使用しないため、不活性ガス供給装置50は不要となる。しかしながら、ワイヤボンディングの開始の準備段階において、ワイヤ切れ等によるキャピラリ6先端からのワイヤ引き出し操作で、特に、操作に不慣れな作業員がワイヤ40をキャピラリ6先端から真横に引き出す操作を行う恐れがある。
The bonding apparatus using the inert
図12及び図13は、金ワイヤを用いたワイヤボンディング装置にワイヤ繰り出し機構としてのワイヤガイド63、64を設けた構成を示す斜視図である。なお、図12及び図13に示す放電電極17は、キャピラリとボンディング面の間に設けられている。
12 and 13 are perspective views showing a configuration in which wire guides 63 and 64 as wire feeding mechanisms are provided in a wire bonding apparatus using a gold wire. The
図12は、ワイヤガイド63をワーク搬送部(ボンディングステージ)20に設けたものであり、図12(a)は、ワイヤガイド63をワーク搬送部20のワーククランプ21の表面に設けたものであり、図12(b)は、ワイヤガイド63をワーク搬送部20のワーククランプ21以外の場所22に設けたものである。このとき、ワイヤガイド63は、不活性ガス供給装置50に設けたものと異なり、固定した位置となる。このため、XYステージ18によりキャピラリ6をワイヤガイド63の頂上付近に移動させるようにする。
FIG. 12 shows the
図12(b)は、ワイヤガイド63をワーク搬送部20のワーククランプ21以外の場所22に設けたものであり、ワイヤガイド63は、不活性ガス供給装置50に設けたものと異なり、ボンディング部品をクランプ中は固定した位置となる。このため、XYステージ18をワイヤガイド63の頂上付近に移動させるようにする。また、ワーククランプ21は、ボンディング部品のクランプを解除するときに上昇する。また、ワーククランプ21を上昇させて停止した状態で、ワイヤ40の繰り出し操作を行うことも可能である。
FIG. 12B shows a
図13は、ワイヤガイド64をリング状に形成した構成を示す図であり、図13に示すように、ワイヤガイド64は、例えば、リング状の方向転換部としてのワイヤガイド部69をボンディングヘッド3から固定棒により釣り下げて使用する。また、リング状の方向転換部としてのワイヤガイド部69を可動式のレバー等で必要時にキャピラリ6の先端に位置するようにして、ボンディング中は、他の位置で固定するようにしてもよい。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration in which the
ワイヤガイド64をリング状に形成することにより、ワイヤを方向転換部としてのワイヤガイド部69の円周上360度のほぼ全周から引き出すことが可能となる。なお、ワイヤガイド部69は、ワイヤ40を巻き付け可能な巻き付け面を有する巻き付け部材を有し、この巻き付け部材の巻き付け面に巻き付けることによって、ワイヤ40を方向転換することができる。
By forming the
ワイヤガイドの大きさ、形状、設置位置等は、第1に、ワイヤを引き出す際になるべく鉛直方向にガイドがあること、第2に、ほかの部品との干渉がないこと。第3に、ワイヤハンドリングの作業性を妨げないことを考慮して決定する。 As for the size, shape, installation position, etc. of the wire guide, first, there should be a guide in the vertical direction as much as possible when pulling out the wire, and second, there should be no interference with other parts. Thirdly, it is determined in consideration of not hindering the workability of wire handling.
次に、ワイヤボンディングの開始の準備段階において、ワイヤ切れ等で、ワイヤがキャピラリから抜けてしまったときのワイヤ繰り出し手順について図14に示すフローチャートを用いて説明する。図14は、ワイヤがキャピラリから抜けてしまったときのワイヤ引き出し手順を示すフローチャートである。 Next, in the preparatory stage for starting the wire bonding, the wire feeding procedure when the wire is pulled out of the capillary due to wire breakage or the like will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 14 is a flowchart showing a wire drawing procedure when the wire has come out of the capillary.
図14に示すように、ワイヤボンディングの開始の準備段階において、ワイヤ切れ等で、ワイヤ40がキャピラリ6から抜けてしまったときには、必要により、エアーテンション8、ワイヤフィーダーにワイヤ40を通す(ステップS1)。次に、カットクランプにワイヤ40を挟み、ワイヤ40の先端をピンセット等で切るようにする(ステップS2)。これは、ワイヤ40先端でのカール等を除去するためである。
As shown in FIG. 14, in the preparatory stage for starting wire bonding, if the
断線したワイヤ40の新たな先端をピンセットで挟み、キャピラリ6にワイヤ40を通すようにする(ステップS3)。キャピラリ6にワイヤ40を通した後に、カットクランプを開いた状態でキャピラリ6先端から出たワイヤ40を掴み引っ張り出す(ステップS4)。但し、このときワイヤ40を真横に引っ張り出すと、キャピラリのチャンファー面の端縁等によりワイヤ40が切れてしまうので、キャピラリ6から引き出してワイヤガイド60との間を鉛直に近い状態で引っ張り出すようにする。ワイヤガイド60にワイヤ40を引っ掛けて、ワイヤガイド60に沿わせてワイヤ40を手前に引っ張り出す。(ステップS5)。
A new tip of the disconnected
次に、ワイヤボンディングの開始の準備段階からワイヤボンディング実行段階に移行すると、ワイヤ40の先端にボールを形成するために、ワイヤボンディング装置で捨てボンディングを行う(ステップS6)。捨てボンディングを行うことで、キャピラリ6先端から所定の長さのワイヤが繰り出されて、スパークロッドでスパーク放電させてボールが形成される。これにより、ワイヤボンディング動作を開始することができる。
Next, when a transition is made from the wire bonding start preparation stage to the wire bonding execution stage, in order to form a ball at the tip of the
以上述べたように、本発明によれば、キャピラリ先端の下部にワイヤガイドを設けることによって、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてワイヤをワイヤガイドに支持してワイヤを引き出す方向を明確にし、ワイヤボンディングの開始の準備段階における作業者のワイヤ引き出し作業のばらつきを減らして、ワイヤとキャピラリの端縁との摺動をなくすることにより、ワイヤ表面の傷やキャピラリ先端でのワイヤクズの発生やワイヤの断線等を防ぐことができる。 As described above, according to the present invention, by providing the wire guide at the lower part of the capillary tip, in the preparation stage for starting wire bonding, the wire is supported by the wire guide and the direction in which the wire is drawn out is clarified. By reducing the variation in the wire drawing work of the operator in the preparatory stage for starting the wire and eliminating the sliding between the wire and the end of the capillary, the surface of the wire is damaged, the wire is damaged at the tip of the capillary, or the wire is broken. Etc. can be prevented.
本発明によれば、キャピラリ先端の下部にワイヤガイドを設けることによって、作業手順が明確となり、ワイヤボンディングの開始の準備段階における作業者のワイヤ引き出し作業のばらつきを減らすことができるため、均一な作業手順によって、被ボンディング部品の品質を維持することが可能となる。 According to the present invention, by providing the wire guide at the lower part of the capillary tip, the work procedure becomes clear, and it is possible to reduce the variation in the wire drawing work of the worker in the preparation stage for starting the wire bonding. The procedure makes it possible to maintain the quality of the parts to be bonded.
本発明によれば、キャピラリ先端とボンディング面との間に酸化防止用の不活性ガス供給装置が設けられてキャピラリ下端の空間が狭くなっていても、ワイヤボンディングの開始の準備段階においてキャピラリ先端からワイヤを引き出す際に、キャピラリ先端からワイヤを引き出す方向を規制するため、作業者の熟練度に左右されることなく、不活性ガス供給装置の存在に起因してワイヤがキャピラリ内部の端縁等に接触するのを低減することができる。 According to the present invention, even if an inert gas supply device for preventing oxidation is provided between the capillary tip and the bonding surface and the space at the lower end of the capillary is narrowed, from the capillary tip in the preparation stage for starting wire bonding. When pulling out the wire, the direction in which the wire is pulled out from the tip of the capillary is regulated. Contact can be reduced.
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。 The present invention can be embodied in many forms without departing from its essential characteristics. Therefore, it is needless to say that the above-described embodiment is exclusively for description and does not limit the present invention.
1 ワイヤボンディング装置
3 ボンディングヘッド
4 ボンディングアーム
5 超音波ホーン
6 ボンディングツール(キャピラリ)
6a チャンファー面
6b 底部
6c ホール
6d、6e 端縁
7 クランプ
8 エラーテンション
9 支軸
10 リニアモータ
11 エンコーダ
12 ワイヤ供給機構
13 ワイヤスプール
14 フィード用モータ
15 ワイヤ供給ガイド
17 放電電極(スパークロッド)
18 XYステージ
20 ボンディングステージ(ワーク搬送部)
21 ワーククランプ(ワーク押さえ)
22 ワーククランプ以外の場所
30 コントロールユニット
31 コンピュータ
37 位置制御回路
39 駆動ユニット
40 ワイヤ
41 ボール
44 基板(リードフレーム)
45 半導体(IC)チップ
50 不活性ガス供給装置
53 開口部
60、61、62、63 ワイヤガイド
65、66、67、68、69 ワイヤガイド部(方向転換部)
70 支持金具
DESCRIPTION OF
6a Chamfer
18
21 Work clamp
22 Location other than
45 Semiconductor (IC)
70 Support bracket
Claims (6)
を有することを特徴とするワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構。 A capillary in which a through-hole penetrating in the up-down direction is formed, and a chamfer surface in the capillary that is installed below the capillary and is drawn through the through-hole and drawn from the lower end of the capillary A wire guide that regulates in a direction not to contact
A wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus characterized by comprising:
前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを、前記巻き付け部材の中心軸線を中心にして一方側から、または、他方側から前記巻き付け面に巻き付けることによって、前記ワイヤを方向転換することを特徴とする請求項3に記載のワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構。 The direction changing portion of the wire guide has a winding member having a winding surface on which a central axis is arranged along the central axis of the through-hole and the wire can be wound.
The wire is turned around by winding the wire drawn in the drawing direction from one side or the other side around the central axis of the winding member to the winding surface. Item 4. A wire feeding mechanism in the wire bonding apparatus according to Item 3.
前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを前記巻き付け部材の中心軸線を中心にして前記巻き付け面に巻き付けることによって、前記ワイヤを方向転換することを特徴とする請求項3に記載のワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構。 The direction changing portion of the wire guide has a winding member that is arranged so that a central axis is different from a direction of the central axis of the through-hole, and has a winding surface on which the wire can be wound,
The wire in the wire bonding apparatus according to claim 3, wherein the wire is redirected by winding the wire drawn in the drawing direction around the winding surface around a central axis of the winding member. Feeding mechanism.
前記ワイヤガイドは、前記引き出し方向に引き出された前記ワイヤを前記不活性ガス供給装置に接触しない方向に方向転換することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1に記載のワイヤボンディング装置におけるワイヤ繰り出し機構。 A wire feeding mechanism in a wire bonding apparatus provided with an inert gas supply device for supplying an inert gas to the wire drawn from the capillary between the capillary and a part to be bonded;
The wire bonding according to any one of claims 1 to 5, wherein the wire guide changes the direction of the wire drawn in the drawing direction so as not to contact the inert gas supply device. Wire feeding mechanism in the apparatus.
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