JPH11243112A - 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

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法

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wire
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波ボンディングによる振動の影響を受け
ることがないように、フレキシブル基板をステージ上に
確実に吸着固定した状態でワイヤボンディングする。 【解決手段】 ステージ１２とＩＣチップ１５が搭載さ
れたフレキシブル基板１３との間に、振動吸収材１６を
介してフレキシブル基板１３を真空吸着した状態で超音
波ボンディングによりワイヤボンディングを行う場合
に、振動吸収材１６の真空吸着用の吸引孔１６ａに繋が
る吸引溝１７を、フレキシブル基板１３の周縁部に合わ
せた外枠溝１７ａとして形成すると共に、フレキシブル
基板１３においてウエッジ１９によりワイヤボンディン
グが行われる部位の直下及びその周辺部分に比較的高密
度に横溝１７ｃとして形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フレキシブル基板
上に搭載されるチップなどをワイヤボンディングするた
めの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。
【０００２】
【従来の技術】例えば、コンタクトレスＩＣカードなど
の基板は、薄さや量産性などが考慮されることにより、
ＰＥＴなどの材質からなるフレキシブル基板が用いられ
ている。このフレキシブル基板上に、制御用のマイクロ
コンピュータなどがＩＣとして形成されたＳｉチップ
（ＩＣチップ）が搭載された後に、Ｓｉチップ上のボン
ディングパッドとフレキシブル基板上の配線パターンと
を電気的に接続する必要がある。
【０００３】そのために、例えばフリップチップ接続を
行う場合もあるが、フリップチップ接続では、ＩＣの仕
様が変更された場合などの対応を十分に行うことができ
ない場合がある。そこで、この様な仕様変更にも柔軟に
対応できるように、Ｓｉチップとフレキシブル基板との
電気的接続を、超音波を用いたワイヤボンディングによ
り対応することが行われている。
【０００４】ワイヤボンディングを行う際には、例え
ば、図８に示すように、ステージ１上に載せた基板２の
端部を押さえ治具３により押さえ付けた状態で行うが、
基板２が軟質なフレキシブル基板の場合は、端部を押さ
え付けても、ボンディング時には、ボンディング点にお
けるボンディングウエッジ及びワイヤの振動によって端
部以外の部分が動くため、ワイヤが剥がれたり、基板２
上に搭載されたＳｉチップ４が割れるなどの不良が発生
する場合がある。
【０００５】この場合、フレキシブル基板２とステージ
１との間に多孔質焼結体の治具を介挿してステージ１側
から真空吸着することにより、フレキシブル基板２を吸
着固定するものもあるが、この方式では、硬質な焼結体
と軟質なフレキシブル基板２との間が十分密着せず、ボ
ンディングウエッジの振動がステージ１に伝播して、や
はりチップ割れなどの不良が発生するという問題があっ
た。
【０００６】このように、ボンディングウエッジの振動
がステージ１に伝わるのを遮断するため、図９に示すよ
うに、フレキシブル基板２とステージ１との間に振動吸
収材５を介挿して、ステージ１側からフレキシブル基板
２を真空吸着することにより、超音波エネルギーによる
振動を吸収するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式でも、吸引孔の直上に位置するフレキシブル基板２の
部分は比較的良好に吸着固定できるが、やはり、軟質な
フレキシブル基板２の他の部分は吸着固定が不十分にな
りがちであり、上記課題を十分に解決し得るものとは言
い難かった。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、フレキシブル基板を、超音波ボンデ
ィングによる振動の影響を受けることがないように、ス
テージ上に確実に吸着固定した状態でワイヤボンディン
グを行うことができる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にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のワイヤボ
ンディング装置または請求項５記載のワイヤボンディン
グ方法によれば、ＩＣチップが搭載されたフレキシブル
基板を、真空吸着用の吸引孔に繋がる吸引溝がフレキシ
ブル基板に接する面側で且つ少なくとも前記フレキシブ
ル基板においてＩＣチップが搭載されている部分の直下
に形成された振動吸収材を介してステージ上に真空吸着
した状態で、超音波ボンディングによりワイヤボンディ
ングする。
【００１０】この場合、フレキシブル基板は、主にＩＣ
チップが搭載されている部分が、振動吸収材に設けられ
た吸引溝によってステージ上に吸着固定されるので、超
音波ボンディングによる振動がフレキシブル基板に加わ
っても、その振動は振動吸収材により十分に吸収され
る。従って、フレキシブル基板上の配線パターンとＩＣ
チップ上のボンディングパッドとを安定した状態で確実
にワイヤボンディングすることができる。
【００１１】請求項２記載のワイヤボンディング装置ま
たは請求項６記載のワイヤボンディング方法によれば、
吸引溝を、フレキシブル基板の周縁部に対応する部位に
も合わせて形成するので、フレキシブル基板の全体を良
好に吸着固定することができる。
【００１２】請求項３または４記載のワイヤボンディン
グ装置並びに請求項７または８記載のワイヤボンディン
グ方法によれば、吸引溝を、フレキシブル基板におい
て、ボンディング手段によりワイヤボンディングが行わ
れる部位の直下及びその周辺部分に比較的高密度に形成
し（請求項３，７）、具体的には、吸引溝を格子状に形
成する（請求項４，８）ので、超音波ボンディングによ
る振動が直接加わる部位に対する真空吸着をより確実に
行うことによって、フレキシブル基板の吸着固定の効果
を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１実施例）以下、本発明の第
１実施例について図１乃至図６を参照して説明する。図
１は、ワイヤボンディング装置１１の要部の構成を示す
斜視図である。部分的に示すステージ１２は、上面がフ
レキシブル基板１３の外形寸法よりもやや大となる矩形
をなしており、その中央部には、真空ポンプなどからな
る真空吸引装置（吸引手段）１４によってフレキシブル
基板１３を吸引するための吸引孔１２ａが設けられてい
る。
【００１４】フレキシブル基板１３は、例えばコンタク
トレスＩＣカードの内部に収納されるものであり、板厚
が５０〜５００μｍ程度のＰＥＴやガラスエポキシなど
の軟質な樹脂材料で構成されている。その表面側には、
配線パターン１３ａ（図３参照）が銅箔などによって形
成されていると共に、ＩＣカードとしての機能をなすた
めのマイクロコンピュータなどがワンチップＩＣとして
形成された例えば２つのＩＣチップ１５が、接着されて
搭載されている。
【００１５】そして、フレキシブル基板１３とステージ
１２との間には、振動吸収材１６が介挿されている。振
動吸収材１６は、例えば、厚さ１．３ｍｍ程度のクロロ
プレンなどの柔軟性を有する材料で構成されており、そ
の外形寸法は、ステージ１２と同様に、フレキシブル基
板１３の外形寸法よりもやや大となる矩形をなしてい
る。振動吸収材１６の中央部には、真空吸引用の吸引孔
１６ａがステージ１２の吸引孔１２ａと一致するように
形成されている。
【００１６】振動吸収材１６がフレキシブル基板１３と
接する側の面には、吸引孔１６ａに繋がるようにして吸
引溝１７が形成されている。吸引溝１７は、図２に示す
ように、フレキシブル基板１３の周縁部に合わせて形成
された矩形の外枠溝１７ａと、その外枠溝１７ａの上辺
及び下辺と吸引孔１６ａとを接続する縦溝１７ｂとを有
している。
【００１７】また、図２に円で囲んで示すように、振動
吸収材１６における図２中右下方は、フレキシブル基板
１３上においてＩＣチップ１５に対してワイヤボンディ
ングが行われる部位であり、その部位に対応するように
して、外枠溝１７ａの右辺と縦溝１７ｂとを接続する多
数の横溝１７ｃが形成されている。その横溝１７ｃの
内、図２中最上部に形成されているものと外枠溝１７ａ
の上辺とを接続するように、縦溝１７ｄが形成されてい
る。縦溝１７ｄの途中部位には、横溝１７ｃにおける吸
着効果を高めるために、円形の凹部１７ｅが形成されて
いる。
【００１８】ここで、吸引溝１７の寸法は、例えば、Ｉ
Ｃチップ１５の一辺が２．５ｍｍ以上である場合、横溝
１７ｃを０．２〜０．５ｍｍ程度、その他の溝は０．５
〜１．０ｍｍ程度とし、溝深さは何れも０．５ｍｍ程度
である。また、横溝１７ｃのピッチ間隔は、０．８〜
１．２ｍｍ程度である。尚、凹部１７ｅの深さは、１ｍ
ｍ程度である。また、図１におけるフレキシブル基板１
３や振動吸収材１６の厚さ寸法は、図示の関係上、実際
の比率とは異なっている。
【００１９】次に、本実施例の作用について図３乃至図
６をも参照して説明する。以上のように、フレキシブル
基板１３とステージ１２との間に振動吸収材１６を介挿
した状態で、真空吸引装置１４によってフレキシブル基
板１３を真空吸引してステージ１２上に固定する。
【００２０】そして、図３に模式的な断面図を示すよう
に、ボンディング装置の一部であるワイヤクランプ（ボ
ンディング手段）１８及びボンディングウエッジ（ボン
ディング手段，以下、ウエッジと称す）１９によって、
フレキシブル基板１３上に搭載されているＩＣチップ１
５上のボンディングパッド１５ａと、フレキシブル基板
１３上に形成されている配線パターン１３ａとの間を例
えばアルミニュウムからなり径が４０μｍ程度のワイヤ
２０によってボンディングする。尚、ウエッジ１９の振
動数は、１００ＫＨｚ程度である。
【００２１】この場合、振動吸収材１６の吸収溝１７が
真空状態となることにより、フレキシブル基板１３は、
ステージ１２上に確実に吸着固定され、また、ワイヤボ
ンディング時に生ずる振動は、柔軟性を有する振動吸収
材１６によって吸収される。
【００２２】ここで、図４は、吸引溝の形成パターンに
よる振動吸収効果の違いを、振動吸収材１６と比較する
ために形成した振動吸収材２１の平面図である。振動吸
収材２１の吸引溝２２は、溝幅が２〜３ｍｍであり、Ｉ
Ｃチップに対してワイヤボンディングが行われる部分
（ボンディング部）２か所の内、一方はボンディング部
の周囲に（Ａ）形成し、他方はボンディング部の周囲及
びボンディング部の直下に（Ｂ）形成したものである。
【００２３】図５及び図６は、本発明の発明者らが、振
動吸収材１６と２１とを用いて実際にワイヤボンディン
グを行った場合において、ボンディングツールであるウ
エッジ１９に発生する振動を計測したものである。横軸
は時間であり、発振時間とは、１回のワイヤボンディン
グに要する時間であって３０〜５０ｍｓ程度である。縦
軸は、この時ウエッジ１９に発生する振動振幅を、ウエ
ッジ１９を駆動する圧電素子に流れる電流値を計測する
ことにより求めたものである。尚、振動吸収材２１につ
いては、ボンディング部の周囲にのみ溝を形成した
（Ａ）の部分について測定を行った。
【００２４】図５に示すように、振動吸収材１６を用い
た場合におけるウエッジ１９の振動振幅は、ボンディン
グの開始から時間の経過と共にスムーズに低下して、ワ
イヤ２０と例えば配線パターン１３ａとの接合が良好に
進行している。これに対して、図６に示すように、振動
吸収材２１を用いた場合は、振動が殆ど収束することな
く上記接合が良好に行われているとは言い難い。この両
者の比較結果から、振動吸収材１６に形成した吸引溝１
７ｃによって、フレキシブル基板１３の吸着効果が確実
に向上していることが明らかである。
【００２５】以上のように本実施例によれば、ステージ
１２とＩＣチップ１５が搭載されたフレキシブル基板１
３との間に、真空吸着用の吸引孔１６ａ及びその吸引孔
１６ａに繋がる吸引溝１７を形成した振動吸収材１６を
介し、フレキシブル基板１３を真空吸着した状態で超音
波ボンディングによりワイヤボンディングを行うので、
フレキシブル基板１３を、振動吸収材１６に設けられた
吸引溝１７によってステージ１２上に吸着固定すること
ができる。
【００２６】従って、超音波ボンディングによる振動が
フレキシブル基板に加わっても、その振動は振動吸収材
１６により十分に吸収されるので、ワイヤ剥がれやチッ
プ割れなどを生ずることなく、フレキシブル基板１３上
の配線パターン１３ａとＩＣチップ１５上のボンディン
グパッド１５ａとを安定した状態で確実にワイヤボンデ
ィングすることができる。
【００２７】また、吸引溝１７を、フレキシブル基板１
３の周縁部に合わせた外枠溝１７ａとして形成すると共
に、フレキシブル基板１３においてウエッジ１９により
ワイヤボンディングが行われる部位の直下及びその周辺
部分に比較的高密度に横溝１７ｃとして形成したので、
フレキシブル基板１３全体を良好に吸着固定することが
でき、また、超音波ボンディングによる振動が直接加わ
る部位に対する真空吸着をより確実に行うことによっ
て、フレキシブル基板１３の吸着固定効果を高めること
ができる。
【００２８】（第２実施例）図７は、本発明の第２実施
例を示す振動吸収材２３の平面図である。第２実施例の
振動吸収材２３は、第１実施例の振動吸収材１６に横溝
１７ｃを形成した部分に、それらの横溝１７ｃと垂直に
交わる縦溝１７ｆを形成することにより、当該部分を格
子状にしたものである。斯様に構成した場合でも、第１
実施例と同様に、超音波ボンディングによる振動が直接
加わる部位に対する真空吸着をより確実に行うことによ
り、フレキシブル基板１３の吸着固定効果を高めること
ができる。
【００２９】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。ボンディング用のワイヤの材質はア
ルミニュウムに限らず、金などでも良い。フレキシブル
基板１３においてウエッジ１９によりワイヤボンディン
グが行われる部位の直下及びその周辺部分に形成する吸
収溝は、横溝１７ｃや縦溝１７ｄを多数形成するものに
限ることなく、当該部分に１本の溝を一筆書きのように
して比較的高密度に形成しても良い。吸収溝は、ワイヤ
ボンディングが行われる部位の直下及びその周辺部分に
比較的高密度に形成するものに限らず、例えば、第１実
施例の外枠溝１７ａ内の領域全体に均等な密度で、且
つ、少なくともフレキシブル基板１３上でＩＣチップ１
５が搭載されている部分の直下にかかるようにして横溝
を形成しても良い。
【００３０】また、吸引溝は、例えば、第１実施例の横
溝１７ｃのみを設けて外枠溝１７ａは設けずに、振動吸
収材１６の周辺部は、例えば図８に示す押さえ治具３に
より固定しても良い。フレキシブル基板に搭載されるＩ
Ｃチップの数は、１個でも、或いは３個以上であっても
良い。ワイヤボンディング装置は、フレキシブル基板を
１枚ずつワイヤボンディングするものに限ることなく、
複数のフレキシブル基板を多数枚取りするようにした基
板について、１回の吸着固定において複数のフレキシブ
ル基板をワイヤボンディングするものでも良い。その場
合、振動吸収材には、それら複数のフレキシブル基板に
対応する位置に合わせて吸収溝を形成すれば良い。そし
て、例えば６枚取りの場合には、１回の吸着固定でフレ
キシブル基板を２枚ずつボンディングし、て、基板を送
りながら連続的にボンディングするものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるワイヤボンディン
グ装置の要部の構成を示す斜視図
【図２】振動吸収材の平面図
【図３】ワイヤボンディングを行う状態を示す模式的な
断面図
【図４】吸引溝の形成パターンによる振動吸収効果の違
いを比較するために形成した振動吸収材の平面図
【図５】図２に示す振動吸収材を用いてワイヤボンディ
ングを行った場合の、ボンディングウエッジに発生する
振動を計測した結果を示す図
【図６】図４に示す振動吸収材を用いてワイヤボンディ
ングを行った場合の図５相当図
【図７】本発明の第２実施例を示す図２相当図
【図８】従来技術（その１）を示す図１相当図
【図９】従来技術（その２）を示す図１相当図
【符号の説明】
１１はワイヤボンディング装置、１２はステージ、１３
はフレキシブル基板、１３ａは配線パターン、１４は真
空吸引装置（吸引手段）、１５はＩＣチップ、１５ａは
ボンディングパッド、１６は振動吸収材、１６ａは吸引
孔、１７は吸収溝、１７ａは外枠溝、１７ｃは横溝、１
７ｆは縦溝、１８はワイヤクランプ（ボンディング手
段）、１９はボンディングウエッジ（ボンディング手
段）、２０はワイヤ、２３は振動吸収材を示す。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＩＣチップが搭載されたフレキシブル基
    板を載置するためのステージと、 このステージと前記フレキシブル基板との間に介挿さ
    れ、真空吸着用の吸引孔を具備した振動吸収材と、 前記ステージ上に載置された前記フレキシブル基板を、
    前記振動吸収材の吸引孔を介して真空吸引することによ
    り固定させる吸引手段と、 この吸引手段によって固定された前記フレキシブル基板
    上の配線パターンと前記ＩＣチップ上のボンディングパ
    ッドとを超音波ボンディングによってワイヤボンディン
    グするボンディング手段とを備え、 前記振動吸収材の前記フレキシブル基板に接する面側で
    且つ少なくとも前記フレキシブル基板においてＩＣチッ
    プが搭載されている部分の直下に、前記吸引孔に繋がる
    吸引溝を形成したことを特徴とするワイヤボンディング
    装置。
  2. 【請求項２】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板の
    周縁部に対応する部位にも形成されていることを特徴と
    する請求項１記載のワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板に
    おいて、前記ボンディング手段によりワイヤボンディン
    グが行われる部位の直下及びその周辺部分に比較的高密
    度に形成されていることを特徴とする請求項１または２
    記載のワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板に
    おいて、前記ボンディング手段によりワイヤボンディン
    グが行われる部位の直下及びその周辺部分に格子状に形
    成されていることを特徴とする請求項３記載のワイヤボ
    ンディング装置。
  5. 【請求項５】 ＩＣチップが搭載されたフレキシブル基
    板をステージ上に真空吸着させた状態で、前記フレキシ
    ブル基板上の配線パターンと前記ＩＣチップ上のボンデ
    ィングパッドとを超音波ボンディングによってワイヤボ
    ンディングするワイヤボンディング方法において、 前記ステージと前記フレキシブル基板との間に、前記フ
    レキシブル基板に接する面側で且つ少なくとも前記フレ
    キシブル基板においてＩＣチップが搭載されている部分
    の直下に、真空吸着用の吸引孔及びその吸引孔に繋がる
    吸引溝が形成された振動吸収材を介して、前記フレキシ
    ブル基板を真空吸着した状態でワイヤボンディングを行
    うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項６】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板の
    周縁部に対応する部位にも形成されていることを特徴と
    する請求項５記載のワイヤボンディング方法。
  7. 【請求項７】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板に
    おいて、前記ボンディング手段によりワイヤボンディン
    グが行われる部位の直下及びその周辺部分に比較的高密
    度に形成されていることを特徴とする請求項５または６
    記載のワイヤボンディング方法。
  8. 【請求項８】 前記吸引溝は、前記フレキシブル基板に
    おいて、前記ボンディング手段によりワイヤボンディン
    グが行われる部位の直下及びその周辺部分に格子状に形
    成されていることを特徴とする請求項７記載のワイヤボ
    ンディング方法。
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