JP7386526B2 - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法に関する。

回路基板に設けられた半導体チップの電極と回路基板に設けられた電極とは、金属製の極めて細いワイヤによって電気的に接合される。このような接続技術は、いわゆるワイヤボンディングと呼ばれている。

例えば、特許文献１には、リードフレームにマウントされた半導体チップの電極を第１のボンディング点とし、リードフレームのリード（電極）を第２のボンディング点とし、第１のボンディング点と第２のボンディング点との間をワイヤで接合するワイヤボンディング方法が開示されている。特許文献１において、ワイヤボンディング方法に使用されるボンディング装置は、第１のボンディング点にワイヤを接合した後で、キャピラリを上昇させてキャピラリからワイヤを繰り出す。更に、キャピラリは所定のストローク分だけ上昇する間に左右にも移動してワイヤに癖（屈曲）を付けている。所定のストローク分だけ移動したキャピラリは、そのまま横方向に移動して第２のボンディング点まで到達し、第２のボンディング点にワイヤを接合する。

特許第３１８９１１５号公報

ワイヤを繰り出すためのキャピラリの最大ストロークには制限があり、通常、キャピラリから繰り出されるワイヤの長さは短距離になり易い。従って、接合対象となる電極間の距離によっては、電極間の接合が困難になる場合があった。

本発明は、接合対象となる電極間の距離によらず、電極間の適切な接合を行い易いワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を提供することを目的とする。

本開示の一形態は、第１の電極と第２の電極とをワイヤによって接続するワイヤボンディング装置であって、移動可能であり、挿通されたワイヤを繰り出し可能に保持するキャピラリを含むボンディングユニットと、ボンディングユニットの動作を制御する制御ユニットと、を備え、制御ユニットは、キャピラリにより、ワイヤの一端を第１の電極に接合させる第１接合処理部と、第１の電極に接合された状態で、ワイヤをキャピラリから繰り出しながらキャピラリを移動させることによってワイヤを折り畳む折り畳み処理部と、キャピラリを移動させて、折り畳まれたワイヤを展開しながらワイヤの他端を第２の電極に接合させる第２接合処理部と、を備えている。

この形態では、ワイヤを折り畳むことで、キャピラリの所定のストローク範囲内であっても、ワイヤの展開による伸長余地を作ることができる。そして、第２の電極に接合する際には、折り畳まれたワイヤを展開するようにキャピラリを移動させるので、ワイヤが到達可能な距離を稼ぐことができ、その結果、第１の電極と第２の電極との間の距離によらず、第１の電極と第２の電極とを接合し易くなる。

上記のワイヤボンディング装置の折り畳み処理部は、キャピラリの移動によってワイヤを屈曲させて折り目を形成すると共に、折り目の屈曲角が小さくなるようにキャピラリを移動させることによって展開可能な曲げ部を形成してもよい。曲げ部を形成することにより、キャピラリの所定のストローク範囲内において、ワイヤの展開による伸長余地を広げ易くなる。

また、上記の曲げ部の劣角は鋭角であり、ワイヤボンディング装置は、ワイヤを折り畳む前に、第１の電極に接合された状態のワイヤをキャピラリの移動によって屈曲させ、曲げ部とは異なる鈍角のネック部を形成するネック形成部を更に備えてもよい。第１の電極に接合されたワイヤを第２の電極に接合するために傾ける際に、ネック部によって屈曲された方向に傾け易くなる。特に、ネック部で屈曲された方向が第２の電極に向かう方向であれば、ワイヤの他端を第２の電極に到達させ易くなって接合精度を高め易くなる。

上記のワイヤボンディング装置の折り畳み処理部は、長さが揃っている複数の曲げ部を形成してもよい。ワイヤを展開する際に、曲げ部の長さが揃っているので均一に展開し易い。

また、本開示の一形態は、ワイヤを繰り出し可能に保持するキャピラリを移動させ、第１の電極と第２の電極とをワイヤによって接続するワイヤボンディング方法であって、第１の電極にワイヤの一端を接合する第１接合工程と、ワイヤを第１の電極に接合させた状態でキャピラリからワイヤを繰り出すと共に、キャピラリから繰り出されたワイヤを折り畳む折り畳み工程と、折り畳まれたワイヤを展開しながらワイヤの他端を第２の電極に接合させる第２接合工程と、を備えている。

このワイヤボンディング方法では、第１の電極と第２の電極との間の距離によらず、第１の電極と第２の電極とを接合し易くなる。

上記のワイヤボンディング方法の折り畳み工程は、キャピラリから繰り出されたワイヤを屈曲させて折り目を形成するリバース工程と、リバース工程の後に、折り目の屈曲角が小さくなるようにキャピラリを移動させることによって展開可能な曲げ部を形成する曲げ部形成工程とを備えていてもよい。曲げ部を形成することにより、キャピラリの所定のストローク範囲内において、ワイヤの展開による伸長余地を広げ易くなる。

上記のワイヤボンディング方法の折り畳み工程は、リバース工程と曲げ部形成工程とを交互に複数回実施すると共に、屈曲する方向が逆となるように複数のリバース工程を順番に実施して複数の曲げ部を形成してもよい。複数の曲げ部を形成することにより、キャピラリの所定のストローク範囲内において、ワイヤの展開による伸長余地を更に広げ易くなる。

曲げ部の劣角は鋭角であり、上記のワイヤボンディング方法において、第１接合工程の後で、且つ折り畳み工程の前に、ワイヤを屈曲させて、曲げ部とは異なる鈍角のネック部を形成するネック形成工程を更に備えてもよい。折り畳み工程の前に鈍角のネック部を形成するので、第１の電極に接合されたワイヤを第２の電極に接合するために傾ける際に、ネック部によって屈曲された方向に傾け易くなる。特に、ネック部で屈曲された方向が第２の電極に向かう方向であれば、ワイヤの他端を第２の電極に到達させ易くなって接合精度を高め易くなる。

上記のワイヤボンディング方法の折り畳み工程は、長さが揃っている複数の曲げ部を形成してもよい。ワイヤを展開する際に、曲げ部の長さが揃っているので均一に展開し易い。

本開示によれば、接合対象となる電極間の距離によらず、電極間の適切な接合を行い易い。

図１は、ワイヤボンディング装置の物理的な構成を示す図である。 図２は、半導体装置の一部を拡大して示す図である。 図３は、ワイヤボンディング装置の機能的な構成を示す図である。 図４は、ワイヤボンディング方法における主要な工程を示すフロー図である。 図５は、折り畳み工程を示すフロー図である。 図６は、第１接合工程から折り畳み工程に移行する初期段階でのキャピラリの動きを模式的に示す説明図である。 図７は、図６で示されたキャピラリの動きを更に簡略化して示す説明図である。 図８は、図７で示された工程に続く、キャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図９は、図８で示された工程に続く、キャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図１０は、図９で示された工程に続く、キャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図１１は、図１０で示された工程に続く、キャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図１２は、図１１で示された工程に続く、キャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図１３は、第２接合工程でのキャピラリの動きを簡略化して示す説明図である。 図１４は、ワイヤボンディング方法におけるキャピラリの移動軌跡を模式的に示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔ワイヤボンディング装置〕
図１に示すワイヤボンディング装置１は、例えば、プリント基板などの電極と、そのプリント基板に設けられた半導体素子の電極と、を細径の金属ワイヤ（以下、「ワイヤ」と称する）２０を用いて電気的に接続する。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤ２０に対して熱、超音波又は圧力を提供してワイヤ２０を電極に接続する。ワイヤボンディング装置１は、搬送ユニット２と、ボンディングユニット３と、制御ユニット４と、を有する。

搬送ユニット２は、被処理部品である半導体装置１０をボンディングエリアに搬送する。ボンディングユニット３は、移動機構６と、ボンディングツール７と、キャピラリ８と、を含む。移動機構６は、キャピラリ８を移動させる。ボンディングツール７の先端には、キャピラリ８が着脱可能に設けられる。キャピラリ８にはワイヤ２０が挿通されている。キャピラリ８は移動可能であり、また、挿通されたワイヤ２０を繰り出し可能に保持すると共に、ワイヤ２０に対して熱、超音波又は圧力を提供する。制御ユニット４は、ボンディングユニット３の動作を含むワイヤボンディング装置１の全体の動作を制御する。制御ユニット４は、いくつかの制御信号をボンディングユニット３に提供する。例えば、制御信号は、半導体装置１０に対するキャピラリ８の位置を制御するための信号と、熱、超音波又は圧力の提供の開始及び停止のための信号と、を含む。制御ユニット４については、後述する。

〔半導体装置〕
図２は、図１に示された半導体装置１０の一部を拡大して示す。半導体装置１０は、例えば、リードフレーム１１（回路基板）と、リードフレーム１１上にマウントされた半導体チップ１２と、ワイヤ２０と、を有する。半導体チップ１２は、リードフレーム１１の主面１１ａに対してダイボンドなどにより固定されており、一又は複数の電極パッド１３（第１の電極）を有する。電極パッド１３は、半導体チップ１２の主面１２ａに設けられている。

ワイヤ２０は、半導体チップ１２の電極パッド１３をリードフレーム１１に電気的に接続する。例えば、ワイヤ２０は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）及びこれらの合金により形成される。また、ワイヤ２０の直径は、数十マイクロメートル程度であり、一例として２０マイクロメートルである。ワイヤ２０の一方の端部２１（一端）は、半導体チップ１２の電極パッド１３に物理的及び電気的に接続されている。また、ワイヤ２０の他方の端部２２（他端）は、リードフレーム１１に物理的及び電気的に接続されている。ワイヤ２０を半導体チップ１２の電極パッド１３あるいはリードフレーム１１に物理的及び電気的に接続することを、本実施形態では「接合」と称する。

〔制御ユニット〕
制御ユニット４はＣＰＵやメモリ等を備えており、例えば、メモリに格納されたプログラムに基づいてボンディングユニット３等に所定の動作を行わせる。ここで、図３は、ワイヤボンディング装置１の機能的な構成を示しており、主として制御ユニット４の構成を中心に示している。制御ユニット４は、ボンディングユニット３に制御信号を提供することでキャピラリ８に各種動作を行わせる機能的な各構成を備えている。具体的には、制御ユニット４は、キャピラリ８により、ワイヤ２０の一方の端部２１を半導体チップ１２の電極パッド１３に接合させる第１接合処理部４１と、電極パッド１３に接合された状態で、ワイヤ２０をキャピラリ８から繰り出しながらキャピラリ８を移動させることによってワイヤ２０を折り畳む折り畳み処理部４３と、キャピラリ８を移動させて、折り畳まれたワイヤ２０を展開しながらワイヤ２０の他方の端部２２をリードフレーム１１の接合予定部１４に接合させる第２接合処理部４４と、を備えている。

なお、本実施形態では、ワイヤ２０を折り畳む前に、電極パッド１３に接合された状態のワイヤ２０をキャピラリ８の移動によって屈曲させ、後述の曲げ部Ｐとは異なる鈍角のネック部２０ａを形成するネック形成部４２を備えている。このネック形成部４２は、機能的な構成として省略することも可能である。

〔ワイヤボンディング方法〕
次に、図４～図１４を参照して制御ユニット４の制御動作、及び、ワイヤボンディング方法を説明する。なお、図４及び図５はフロー図であり、図６は、初期段階でのキャピラリ８の動きを模式的に示す説明図である。また、図７～図１３は、各工程でのフローに沿ったキャピラリ８の動きを簡略化して示す説明図である。また、図１４は、フローに沿ったキャピラリ８の移動軌跡を模式的に示す説明図であり、各工程におけるキャピラリ８の移動軌跡を矢印によって示している。

ワイヤボンディング方法は、ワイヤ２０の一方の端部２１を半導体チップ１２の電極パッド１３に接合させた後に、ワイヤ２０による閉じたループを形成するように他方の端部２２をリードフレーム１１の接合予定部１４に接合させる（図１４参照）。特に、本実施形態では、キャピラリ８が上昇及び下降する範囲（ストローク）に制限があり、例えば、リードフレーム１１を基準にしたキャピラリ８のストローク制限Ｌｍ（ストロークの範囲）は８ｍｍ程度である。電極パッド１３は第１の電極に相当し、リードフレームの接合予定部１４は第２の電極に相当する。

図４に示されるようにワイヤボンディング方法は、ワイヤ２０の一方の端部２１を半導体チップ１２の電極パッド１３に接合させる第１接合工程Ｓ１を備える。また、ワイヤボンディング方法は、ワイヤ２０の端部２１が電極パッド１３に接合されたた状態でキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出し、更にワイヤ２０を折り畳む折り畳み工程Ｓ３を備える。また、ワイヤボンディング方法は、折り畳まれたワイヤ２０を展開しながらワイヤ２０の他方の端部２２を、リードフレーム１１の接合予定部１４に接合させて閉じたループを形成する第２接合工程Ｓ４を備えている。なお、本実施形態に係るワイヤボンディング方法では、第１接合工程Ｓ１の後に、ネック形成工程Ｓ２を実施し、その後に折り畳み工程Ｓ３を実施している。

制御ユニット４は、ワイヤボンディング方法の各工程Ｓ１～Ｓ４を実施するために、予め設定された複数の目標点に関する情報を有する。制御ユニット４は、キャピラリ８が複数の目標点に順次移動するように、ボンディングユニット３に制御信号を提供する。また、制御ユニット４は、移動中あるいは移動を停止した状態において、ワイヤ２０の繰り出しの許可と規制（停止）を制御する制御信号もボンディングユニット３に提供する。さらに、制御ユニット４は、キャピラリ８からの超音波などの提供の許可と停止を制御する制御信号もボンディングユニット３に提供し、後述のボール接合やステッチ接合を行わせる。

まず、第１接合工程Ｓ１について説明する。第１接合工程Ｓ１は、制御ユニット４の第１接合処理部４１が所定の制御信号をボンディングユニット３に提供することで実行される。第１接合工程Ｓ１では、図６の（ａ）図及び図７の（ａ）図に示されるように、キャピラリ８にワイヤ２０の一方の端部２１を保持させた状態でキャピラリ８を移動させ、電極パッド１３が存在する第１のボンド点までワイヤ２０の端部２１を運ぶ。この第１のボンド点は実質的に最初の目標点となる。キャピラリ８は、第１のボンド点まで到達すると、ワイヤ２０の端部２１を電極パッド１３に近接させ、電極パッド１３に対するボール接合を行う。ボール接合が完了すると第１接合工程Ｓ１は終了し、後工程のネック形成工程Ｓ２や折り畳み工程Ｓ３が実施される。

図４に示されるように、本実施形態では、第１接合工程Ｓ１の後でネック形成工程Ｓ２が実施され、その後、折り畳み工程Ｓ３が実施される。折り畳み工程Ｓ３では、リバース工程と曲げ部形成工程とを交互に行うことによって一、または複数の「曲げ部Ｐ」が形成される。まず、ネック形成工程Ｓ２について説明するが、このネック形成工程Ｓ２は省略することも可能である。

ネック形成工程Ｓ２は、制御ユニット４のネック形成部４２が所定の制御信号をボンディングユニット３に提供することで実行される。ネック形成工程Ｓ２は、ループ状に接合されるワイヤ２０の最初の段階でネックとなる部分を形成する工程である。ネック形成工程Ｓ２では、図６の（ｂ）図及び図７の（ｂ）図に示されるように、ボール接合後にキャピラリ８を第１のボンド点から離間するように所定の距離だけ上昇させ、キャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図１４の軌跡Ｔ１参照）。キャピラリ８を第１のボンド点から所定の距離だけ上昇させる位置は、第２の目標点である。

次に、キャピラリ８のクランパ８１（図１、図６参照）を閉じるなどしてワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を斜め下方に向けて移動させる（図６の（ｃ）図、図７の（ｃ）図、及び図１４の軌跡Ｔ２参照）。キャピラリ８が斜め下方に移動する際、キャピラリ８からワイヤ２０の端部２１（第１のボンド点）までの距離は実質的に維持されており、ワイヤ２０はキャピラリ８の移動に合わせて傾く。キャピラリ８が斜め下方に移動して到達する位置は、第３の目標点である。

次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を再び上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図８の（ａ）図及び図１４の軌跡Ｔ３参照）。斜めに傾いているワイヤ２０に対し、上下方向にワイヤ２０を繰り出すことでワイヤ２０のネック部２０ａが形成される。このネック部２０ａの劣角は実質的に直角よりも大きな鈍角であり、上述の曲げ部Ｐとは異なるネック部２０ａである。ネック部２０ａを形成した後に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を斜め下方に向けて移動させてネック形成工程Ｓ２を終了する（図８の（ｂ）図及び図１４の軌跡Ｔ４参照）。キャピラリ８を再び上昇させて到達する位置は第４の目標点であり、更にキャピラリ８を斜め下方に移動して到達する位置は第５の目標点である。

ネック形成工程Ｓ２の後に、折り畳み工程Ｓ３を実施する。折り畳み工程Ｓ３は、制御ユニット４の折り畳み処理部４３が所定の制御信号をボンディングユニット３に提供することで実行される。図５に示されるように、折り畳み工程Ｓ３ではリバース工程と曲げ部形成工程とが交互に実施される。まず、第１のリバース工程Ｓ３１を説明する。図８の（ｃ）図に示されるように、第１のリバース工程Ｓ３１では、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を再び上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図１４の軌跡Ｔ５参照）。

次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を斜め下方（図９の右斜め下方）に向けて移動させてワイヤ２０の折り目を形成する（図９の（ａ）図及び図１４の軌跡Ｔ６参照）。リバース工程におけるキャピラリ８の移動方向は、水平方向を基準にして規定することができ、第１のリバース工程Ｓ３１では第１の方向Ｄａ（図９の右方向）に移動している。第１のリバース工程Ｓ３１において、キャピラリ８を上昇させて到達する位置は第６の目標点であり、その後、キャピラリ８が第１の方向Ｄａに移動して到達する位置は第７の目標点である。この状態で第１のリバース工程Ｓ３１は終了する。

次に第１の曲げ部形成工程Ｓ３２を実施する。第１の曲げ部形成工程Ｓ３２では、ワイヤ２０の繰り出し規制を実施している状態のまま、キャピラリ８を下降させる（図９の（ｂ）図及び図１４の軌跡Ｔ７参照）。キャピラリ８を下降させることで、キャピラリ８は、ワイヤ２０の端部２１（第１のボンド点）に接近することになる。キャピラリ８の下降により、リバース工程で形成された折り目２０ｂの屈曲角βは更に小さくなり、その結果として曲げ部Ｐが形成される。折り目２０ｂの屈曲角βとは、折り目２０ｂを始点として二方向に延長するワイヤ２０を半直線を仮定した場合の劣角を意味する。また、劣角とは、一点から出る二つの半直線がつくる角のうち、１８０°（二直角）より小さい方の角を意味する。第１の曲げ部形成工程Ｓ３２によって劣角が鋭角の曲げ部Ｐが形成され、この曲げ部Ｐは展開可能である。第１の曲げ部形成工程Ｓ３２において、キャピラリ８を下降させて到達する位置は第８の目標点である。この状態で第１の曲げ部形成工程Ｓ３２は終了する。

次に、第２のリバース工程Ｓ３３を実施する。第２のリバース工程Ｓ３３では、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図９の（ｃ）図及び図１４の軌跡Ｔ８参照）。次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を第２の方向Ｄｂ側の下方（図１０の左斜め下方）に向けて移動させてワイヤ２０の折り目２０ｂを形成する（図１０の（ａ）図および図１４の軌跡Ｔ９参照）。第２のリバース工程Ｓ３３において、キャピラリ８を上昇させて到達する位置は第９の目標点であり、その後、キャピラリ８が第２の方向Ｄｂに移動して到達する位置は第１０の目標点である。この状態で第２のリバース工程Ｓ３３は終了する。

なお、後述の第３のリバース工程Ｓ３５及び第４のリバース工程Ｓ３７を含め、第１～第４のリバース工程Ｓ３７は、番号の順番（昇順）で実施されている。そして、第２のリバース工程Ｓ３３におけるキャピラリ８の移動方向（第２の方向Ｄｂ）は、第１のリバース工程Ｓ３１におけるキャピラリ８を移動方向（第１の方向Ｄａ）に対して反対方向（逆方向）になっている。また、後述の通り、第３のリバース工程Ｓ３５におけるキャピラリ８の移動方向（第１の方向Ｄａ）は、第２のリバース工程Ｓ３３におけるキャピラリ８の移動方向（第２の方向Ｄｂ）に対して反対方向（逆方向）になっている。また、第４のリバース工程Ｓ３７におけるキャピラリ８の移動方向（第２の方向Ｄｂ）は、第３のリバース工程Ｓ３５におけるキャピラリ８の移動方向（第１の方向Ｄａ）に対して反対方向（逆方向）になっている。つまり、第１～第４のリバース工程Ｓ３７は、曲げ部Ｐを形成する際に屈曲する方向が逆となるような順番で実施されている。

次に第２の曲げ部形成工程Ｓ３４を実施する。第２の曲げ部形成工程Ｓ３４では、ワイヤ２０の繰り出し規制を実施している状態のまま、キャピラリ８を下降させる（図１０の（ｂ）図及び図１４の軌跡Ｔ１０参照）。キャピラリ８を下降させることで、キャピラリ８は、ワイヤ２０の端部２１（第１のボンド点）に接近することになる。キャピラリ８の下降により、リバース工程で形成された折り目２０ｂの屈曲角βは更に小さくなり、その結果として曲げ部Ｐが形成される。第２の曲げ部形成工程Ｓ３４によって劣角が鋭角の曲げ部Ｐが形成され、この曲げ部Ｐは展開可能である。第２の曲げ部形成工程Ｓ３４において、キャピラリ８を下降させて到達する位置は第１１の目標点である。この状態で第２の曲げ部形成工程Ｓ３４は終了する。

次に、第３のリバース工程Ｓ３５を実施する。第３のリバース工程Ｓ３５では、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図１０の（ｃ）図及び図１４の軌跡Ｔ１１参照）。次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を第１の方向Ｄａ側の下方（図１１の右斜め下方）に向けて移動させてワイヤ２０の折り目２０ｂを形成する（図１１の（ａ）図及び図１４の軌跡Ｔ１２参照）。第３のリバース工程Ｓ３５において、キャピラリ８を上昇させて到達する位置は第１２の目標点であり、その後、キャピラリ８が第１の方向Ｄａに移動して到達する位置は第１３の目標点である。この状態で第３のリバース工程Ｓ３５は終了する。

次に第３の曲げ部形成工程Ｓ３６を実施する。第３の曲げ部形成工程Ｓ３６では、ワイヤ２０の繰り出し規制を実施している状態のまま、キャピラリ８を下降させる（図１１の（ｂ）図及び図１４の軌跡Ｔ１３参照）。キャピラリ８を下降させることで、キャピラリ８は、ワイヤ２０の端部２１（第１のボンド点）に接近することになる。キャピラリ８の下降により、リバース工程で形成された折り目２０ｂの屈曲角βは更に小さくなり、その結果として曲げ部Ｐが形成される。第３の曲げ部形成工程Ｓ３６によって劣角が鋭角の曲げ部Ｐが形成され、この曲げ部Ｐは展開可能である。第３の曲げ部形成工程Ｓ３６において、キャピラリ８を下降させて到達する位置は第１４の目標点である。この状態で第３の曲げ部形成工程Ｓ３６は終了する。

次に第４のリバース工程Ｓ３７を実施する。第４のリバース工程Ｓ３７では、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図１１の（ｃ）図及び図１４の軌跡Ｔ１４参照）。次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行い、更にキャピラリ８を第２の方向Ｄｂ側の下方（図１２の左斜め下方）に向けて移動させてワイヤ２０の折り目２０ｂを形成する（図１２の（ａ）図及び図１４の軌跡Ｔ１５参照）。第４のリバース工程Ｓ３７において、キャピラリ８を上昇させて到達する位置は第１５の目標点であり、その後、キャピラリ８が第２の方向Ｄｂに移動して到達する位置は第１６の目標点である。この状態で第４のリバース工程Ｓ３７は終了する。

次に第４の曲げ部形成工程Ｓ３８を実施する。第４の曲げ部形成工程Ｓ３８では、ワイヤ２０の繰り出し規制を実施している状態のまま、キャピラリ８を下降させる（図１２の（ｂ）図及び図１４の軌跡Ｔ１６参照）。キャピラリ８を下降させることで、キャピラリ８は、ワイヤ２０の端部２１（第１のボンド点）に接近することになる。キャピラリ８の下降により、第３のリバース工程Ｓ３５で形成された折り目２０ｂの屈曲角βは更に小さくなり、その結果として曲げ部Ｐが形成される。第４の曲げ部形成工程Ｓ３８によって劣角が鋭角の曲げ部Ｐが形成され、この曲げ部Ｐは展開可能である。第４の曲げ部形成工程Ｓ３８において、キャピラリ８を下降させて到達する位置は第１７の目標点である。この状態で第４の曲げ部形成工程Ｓ３８は終了する。

本実施形態では第４の曲げ部形成工程Ｓ３８の終了によって折り畳み工程Ｓ３が終了する。なお、折り畳み工程Ｓ３で実施されるリバース工程及び曲げ部形成工程の回数は、リバース工程及び曲げ部形成工程をセットにして１回と考えた場合に、上述の４回に限定されない。例えば、後述の第２接合工程Ｓ４において必要となる伸長量を確保できる回数であればよく、１回、あるいは複数回であってもよい。なお、リバース工程及び曲げ部形成工程をセットにした場合の回数が１回の場合には、単数の折り目２０ｂが形成され、２回以上の場合には回数に対応した複数個の折り目２０ｂが形成される。曲げ部Ｐの展開とは、折り目２０ｂの劣角（屈曲角β）が広がることを意味する（図１３参照）。

図４に示されるように、折り畳み工程Ｓ３の後に、第２接合工程Ｓ４を実施する。第２接合工程Ｓ４は、制御ユニット４の第２接合処理部４４が所定の制御信号をボンディングユニット３に提供することで実行される。図１２の（ｃ）図に示されるように、第２接合工程Ｓ４では、ワイヤ２０の繰り出し規制を解き、キャピラリ８を再び上昇させてキャピラリ８からワイヤ２０を繰り出す（図１４の軌跡Ｔ１７参照）。キャピラリ８は、ループトップの位置まで上昇する。キャピラリ８は、ループトップの位置として、例えば、ストローク制限Ｌｍ（図１３参照）となる位置にまで達する。ループトップの位置は、第１８の目標点である。

次に、ワイヤ２０の繰り出し規制を行ってキャピラリ８を横方向に移動させる（図１３及び図１４の軌跡Ｔ１８参照）。第２接合工程Ｓ４では、ワイヤ２０の繰り出し規制が行われているため、ワイヤ２０の繰り出しではなく、曲げ部Ｐの展開によってワイヤ２０の伸長距離を稼ぐことができる。ワイヤ２０の伸長によってループ形状が形成され、キャピラリ８は、リードフレーム１１の接合予定部１４が存在する第２のボンド点まで到達する。キャピラリ８はワイヤ２０を保持しており、第２のボンド点において、保持しているワイヤ２０の一部分をリードフレーム１１の接合予定部１４に近接させてステッチ接合し、テールカットを行う。なお、上述の第１接合工程Ｓ１の前に、第２のボンド点においてバンプボールを形成するようにしてもよい。リードフレーム１１にステッチ接合されるワイヤ２０の一部分は、ループを形成するワイヤ２０の他方の端部２２に相当する。

上記の実施形態に係るワイヤボンディング装置１及びワイヤボンディング方法では、ワイヤ２０を折り畳むので、キャピラリ８の所定のストローク範囲内であっても、ワイヤ２０の展開による伸長余地を作ることができる。そして、第２接合工程Ｓ４では、折り畳まれたワイヤ２０を展開するようにキャピラリ８を移動させるので、ワイヤ２０が到達可能な距離を稼ぐことができ、その結果、電極パッド１３と接合予定部１４との間の距離によらず、電極パッド１３と接合予定部１４とを接合し易くなる。

また、本実施形態では、キャピラリ８の移動によってワイヤ２０を屈曲させて折り目２０ｂを形成している。更に、折り目２０ｂの屈曲角βが小さくなるようにキャピラリ８を移動させることによって、展開可能な、一、または複数の曲げ部Ｐを形成している。曲げ部Ｐを形成することにより、キャピラリ８の所定のストローク範囲内において、ワイヤ２０の展開による伸長余地を広げ易くなる。

また、例えば、曲げ部Ｐの劣角は鋭角であり、本実施形態では、この曲げ部Ｐとは異なる鈍角のネック部２０ａを形成している。電極パッド１３に接合されたワイヤ２０は、最終的に接合予定部１４に接合するために傾けられる。本実施形態において、ネック部２０ａで屈曲された方向は接合予定部１４に向かう方向であり、この方向に傾け易くなる。その結果、ワイヤ２０の他方の端部２２を接合予定部１４に到達させ易くなって接合精度を高め易くなる。特に、ネック部２０ａで屈曲された方向が接合予定部１４（第２の電極）に向かう方向なので、ワイヤ２０の他方の端部２２を接合予定部１４に到達させ易くなって接合精度を高め易くなる。

また、本実施形態では複数の曲げ部Ｐの長さが揃っているので、ワイヤ２０を展開する際に均一に展開し易い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく様々な形態であってもよい。例えば、ワイヤボンディング装置の制御ユニットは、ネック形成部を備えていなくてもよい。従って第１接合工程の後で、ネック形成工程を行うことなく折り畳み工程を実施するワイヤボンディング方法であってもよい。また、展開可能となるワイヤの形状は曲げ部に限定されず、折り目に相当する部分が湾曲した形状であり屈曲角を規定できないような形態であってもよい。更に、展開可能であれば曲げ部の劣角は鈍角であってもよく、複数の曲げ部の長さが不揃いであってもよい。また、上記の実施形態では、半導体チップの電極パッドを第１の電極の一例、リードフレームの電極パッドを第２の電極の一例として説明したが、逆であってもよく、更にその他の電極間を接続する態様であってもよい。

１…ワイヤボンディング装置、２０…ワイヤ、２…搬送ユニット、３…ボンディングユニット、４…制御ユニット、８…キャピラリ、１３…電極パッド（第１の電極）、１４…接合予定部（第２の電極）、２１…ワイヤの端部（一端）、２２…ワイヤの端部（他端）、４１…第１接合処理部、４２…ネック形成部、４３…折り畳み処理部、４４…第２接合処理部、Ｐ…曲げ部、２０ａ…ネック部、α…屈曲角、Ｄａ…第１の方向、２０ｂ…折り目、β…屈曲角、Ｄｂ…第２の方向。

Claims (9)

1. 第１の電極と第２の電極とをワイヤによって接続するワイヤボンディング装置であって、
   移動可能であり、挿通された前記ワイヤを繰り出し可能に保持するキャピラリを含むボンディングユニットと、
   前記ボンディングユニットの動作を制御する制御ユニットと、を備え、
   前記キャピラリは、上昇及び下降の制限範囲であるストローク以上の距離を横方向に移動可能であり、
   前記制御ユニットは、
   前記キャピラリにより、前記ワイヤの一端を前記第１の電極に接合させる第１接合処理部と、
   前記第１の電極に接合された状態で、前記ワイヤを前記キャピラリから繰り出す工程と、前記ワイヤの繰り出し規制を行った状態で、前記キャピラリを移動させて前記ワイヤの折り目を形成する工程と、を行うことによって前記ワイヤを折り畳む折り畳み処理部と、
   前記ワイヤの繰り出し規制を行った状態で、前記キャピラリを前記ストローク以上の距離、前記横方向に移動させて、折り畳まれた前記ワイヤを展開しながら前記ワイヤの他端を前記第２の電極に接合させる第２接合処理部と、を備えているワイヤボンディング装置。
2. 前記折り畳み処理部は、前記キャピラリの移動によって前記ワイヤを屈曲させて折り目を形成すると共に、前記折り目の屈曲角が小さくなるように前記キャピラリを移動させることによって展開可能な曲げ部を形成する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。
3. 前記曲げ部の劣角は鋭角であり、
   前記ワイヤを折り畳む前に、前記第１の電極に接合された状態の前記ワイヤを前記キャピラリの移動によって屈曲させ、前記曲げ部とは異なる鈍角のネック部を形成するネック形成部を更に備える、請求項２記載のワイヤボンディング装置。
4. 前記折り畳み処理部は、長さが揃っている複数の前記曲げ部を形成する、請求項２または３記載のワイヤボンディング装置。
5. ワイヤを繰り出し可能に保持するキャピラリを移動させ、第１の電極と第２の電極とを前記ワイヤによって接続するワイヤボンディング方法であって、
   前記第１の電極に前記ワイヤの一端を接合する第１接合工程と、
   前記ワイヤを前記第１の電極に接合させた状態で前記キャピラリから前記ワイヤを繰り出す工程と、前記ワイヤの繰り出し規制を行った状態で、前記キャピラリを移動させて前記ワイヤの折り目を形成する工程と、を行うことによって前記ワイヤを折り畳む折り畳み工程と、
   前記ワイヤの繰り出し規制を行った状態で、前記キャピラリの上昇及び下降の制限範囲であるストローク以上の距離を横方向に移動させて、折り畳まれた前記ワイヤを展開しながら前記ワイヤの他端を前記第２の電極に接合させる第２接合工程と、を備えているワイヤボンディング方法。
6. 前記折り畳み工程は、前記キャピラリから繰り出された前記ワイヤを屈曲させて折り目を形成するリバース工程と、前記リバース工程の後に、前記折り目の屈曲角が小さくなるように前記キャピラリを移動させることによって展開可能な曲げ部を形成する曲げ部形成工程とを備えている、請求項５記載のワイヤボンディング方法。
7. 前記折り畳み工程は、前記リバース工程と前記曲げ部形成工程とを交互に複数回実施すると共に、屈曲する方向が逆となるように複数の前記リバース工程を順番に実施して複数の前記曲げ部を形成する、請求項６記載のワイヤボンディング方法。
8. 前記曲げ部の劣角は鋭角であり、
   前記第１接合工程の後で、且つ前記折り畳み工程の前に、前記ワイヤを屈曲させて、前記曲げ部とは異なる鈍角のネック部を形成するネック形成工程を更に備える、請求項６または７記載のワイヤボンディング方法。
9. 前記折り畳み工程は、長さが揃っている前記複数の曲げ部を形成する、請求項７記載のワイヤボンディング方法。

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