KR102411252B1 - 와이어 본딩 장치 - Google Patents

Abstract

피실장 부재의 리드와 반도체 다이의 전극을 와이어(81)로 접속하는 와이어 본딩 장치는, 와이어(81)가 삽입통과되는 캐필러리(16)와, 와이어(81)가 접속되는 리드의 형상을 취득하는 형상 취득 수단과, 와이어(81)가 다음에 접속될 리드(274)의 형상에 기초하여 캐필러리(16)의 단부로부터 연장되는 와이어 테일(82)의 연장 방향(291)을 산출하는 산출 수단과, 리드와 전극을 와이어(81)로 접속한 후, 상기 연장 방향(291)으로 캐필러리(16)를 이동시켜 와이어(81)를 절단하여 와이어 테일(82)을 형성하는 절단 수단을 갖춘다. 이것에 의해, 웨지 본딩 방식에 의한 와이어 본딩에 있어서, 제1 본드점에 연속되어 형성되는 접합부 테일(183a, 283a, 383a)끼리의 접촉을 방지할 수 있다.

Description

와이어 본딩 장치

본 발명은 캐필러리를 사용하여 웨지 본딩 방식의 와이어 본딩을 행하는 장치에 관한 것이다.

와이어 본딩 장치는 예를 들면 기판의 리드와 반도체 칩의 패드 사이를 세선의 와이어로 접속하기 위해서 사용된다. 와이어 본딩은 다음과 같이 하여 행해진다. 즉, 와이어 본딩용의 본딩 툴(이하, 툴이라고도 한다)과 함께 와이어를 리드를 향하여 하강시킨다. 그리고, 툴 선단으로 와이어를 리드에 누르고, 초음파 진동을 가하면서 양자를 접합시켜 제1 본드(1st 본드)로 한다. 제1 본드 후에는 툴을 끌어올려 와이어를 연장시키고, 적당한 루프를 형성하면서 패드의 상방으로 이동시킨다. 패드의 상방에 오면 툴을 하강시킨다. 그리고, 툴 선단으로 와이어를 패드에 누르고, 초음파 진동을 가하면서 양자를 접합시켜 제2 본드(2nd 본드)를 행한다. 제2 본드 후에는 클램퍼로 와이어의 이동을 멈추면서 툴을 끌어올려 와이어를 제2 본드점인 곳에서 절단한다. 이것을 반복하여, 기판의 복수의 리드와 반도체 칩의 복수의 패드 사이의 접속이 행해진다.

그런데, 와이어 본딩의 방식으로서는 볼 본딩 방식과 웨지 본딩 방식이 알려져 있다. 볼 본딩 방식은 고전압 스파크 등으로 FAB(Free Air Ball)를 형성할 수 있는 금선 등을 사용하고, 툴로서는 그 길이 방향 축의 둘레에 대해서 회전대칭형의 챔퍼부를 선단에 가지는 캐필러리를 사용한다.

웨지 본딩 방식은 알루미늄선 등을 사용하며 FAB를 형성하지 않고, 본딩용의 툴로서 캐필러리가 아니라, 와이어 가이드와 압압면을 선단에 가지는 웨지 본딩용의 툴을 사용한다. 웨지 본딩에서는 툴 선단에 있어서, 와이어 가이드를 따라 와이어를 비스듬히 압압면측으로 내놓고, 압압면으로 와이어측면을 본딩 대상물에 눌러 본딩한다. 따라서, 툴의 선단에서 압압면으로부터 와이어가 가로 방향으로 나오는 형태가 되고, 툴의 선단은 그 길이 방향 축의 둘레에 대해 회전대칭형이 되어 있지 않다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

웨지 본딩용의 툴의 선단은 회전대칭형으로 되어 있지 않으므로, 패드, 리드의 배치에 따라서는 그대로로는 와이어 가이드의 방향이 와이어의 접속 방향과 맞지 않는 일이 생긴다. 그 때문에, 툴을 유지하는 본딩 헤드를 회전식으로 하거나, 또는 본딩 대상물을 유지하는 본딩 스테이지를 회전시키는 것이 행해진다. 그래서, 선단이 회전대칭형인 캐필러리를 사용하여, 캐필러리 선단으로 와이어측면을 압압하여 접합하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 2, 3 참조).

특허문헌 3에는 선단이 회전대칭형이며, 선단의 바닥면이 평면(와이어의 압압면)으로 되어 있는 툴(캐필러리)에 의해 웨지 본딩을 행하는 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 3의 웨지 본딩 방법은 제2 본드점으로의 본딩 후에, 클램퍼를 열림으로 하여 툴을 상승시키고, 다음의 제1 본드점으로부터 다음의 제2 본드점을 향하는 직선(다음의 와이어 방향)을 따라 이동시키고, 툴 선단에 다음의 와이어 방향을 따른 와이어(와이어 테일)를 연장시킨 상태에서 와이어를 절단한다. 이 방법에 의하면, 툴 선단에 다음의 와이어 방향을 향하여 와이어 테일을 절곡(折曲)해 둘 수 있으므로, 다음의 본딩시에 이 와이어의 절곡된 부분을 툴 선단으로 압압함으로써, 본딩 헤드를 회전시키지 않고 웨지 본딩할 수 있다.

일본 특개 소58-9332호 공보 미국 특허출원공개 제2005/0167473호 명세서 일본 특개 2012-256861호 공보

도 10은 특허문헌 3의 웨지 본딩 방법에 의해, 와이어(1084)를 기판의 리드(1074)에 제1 본드하고, 반도체 칩(1072)의 패드(1073)에 제2 본드한 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 캐필러리를 사용한 웨지 본딩의 경우, 제1 본드점인 접합부(1083)에 연속되어, 와이어(1084) 방향을 따라 뻗는 약간 긴 접합부 테일(1083a)(와이어 테일이라고도 한다)이 형성된다. 또한 도 10에서는 이해를 촉진시키기 위해서 각 접합부 테일(1083a)이 조금 길게 그려져 있다. 최근, 이웃하는 리드(1074) 사이의 간격이 좁아지고 있어, 이웃하는 와이어(1084)의 와이어 방향이 크게 변화하는 경우가 있기 때문에, 도 10의 파선의 내측에 나타내는 바와 같이, 와이어(1084) 방향을 따라 뻗는 접합부 테일(1083a)이 리드(1074)로부터 튀어나올 가능성이 있다. 그것에 의해, 이웃하는 접합부 테일(1083a)끼리가 접촉(쇼트)하는 것이 우려된다.

본 발명의 목적은, 본딩 툴로서 캐필러리를 사용하고, 웨지 본딩 방식에 의해, 와이어를 피실장 부재(기판 등)의 리드에 제1 본드하고, 반도체 칩의 패드(전극)에 제2 본드하는 와이어 본딩 장치에 있어서, 제1 본드점에 연속되어 형성되는 접합부 테일끼리의 접촉을 방지하도록 하는 것에 있다.

본 발명의 와이어 본딩 장치는, 피실장 부재의 리드와 반도체 다이의 전극을 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치로서, 와이어가 삽입통과되는 캐필러리와, 와이어가 접속되는 리드의 형상을 취득하는 형상 취득 수단과, 와이어가 다음에 접속될 리드의 형상에 기초하여 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 산출하는 산출 수단과, 리드와 전극을 와이어로 접속한 후, 상기 연장 방향으로 캐필러리를 이동시켜 와이어를 절단하여 와이어 테일을 형성하는 절단 수단을 갖추는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 와이어 테일의 상기 연장 방향은 테일 연장 방향이며, 형상 취득 수단은, 와이어가 다음에 접속될 리드의 와이어가 접속되는 개소가 뻗는 방향인 리드 방향을 인식하고, 절단 수단은, 테일 연장 방향이 리드 방향과 동일한 방향이 되도록 와이어 테일을 형성하는 것으로 해도 된다.

본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 와이어 테일의 상기 연장 방향은 테일 연장 방향이며, 캐필러리의 선단으로부터 연장된 와이어 테일을 거는 단차부를 가지는 절곡 스테이션과, 캐필러리를 절곡 스테이션으로 이동시키고, 와이어 테일을 단차부를 따른 위치에 배치한 후, 테일 연장 방향으로 와이어 테일을 절곡하는 절곡 수단을 추가로 갖추는 것으로 해도 된다.

본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 리드와 전극을 접속한 와이어의 방향과, 와이어가 다음에 접속될 리드의 와이어가 접속되는 개소가 뻗는 방향인 리드 방향이 이루는 각도인 제1 각도를 취득하고, 제1 각도가 소정의 각도보다 작은 경우에는 절단 수단에 의해 와이어 테일을 형성하고, 제1 각도가 소정의 각도 이상인 경우에는 절곡 수단에 의해 와이어 테일의 형성을 행하는 것으로 해도 된다.

본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 산출 수단은 제1 산출 수단이며, 상기 절단 수단은 제1 절단 수단이며, 와이어 테일의 상기 연장 방향은 제1 테일 연장 방향이며, 와이어가 다음에 접속될 리드와 전극 사이를 잇는 직선의 방향을, 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향인 제2 테일 연장 방향으로서 산출하는 제2 산출 수단과, 리드와 전극을 와이어로 접속한 후, 제2 테일 연장 방향으로 캐필러리를 이동시켜 와이어를 절단하여 와이어 테일을 형성하는 제2 절단 수단을 추가로 갖추는 것으로 해도 된다.

본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 리드에 형성되는 접합부와 접합부로부터 돌출된 접합부 테일을 합친 제1 길이를 취득하고, 제1 길이가, 피실장 부재의 리드간의 최소 간격보다 크게 되는 경우에는 제1 절단 수단에 의해 와이어 테일을 형성하고, 제1 길이가, 상기 최소 간격보다 동일하거나 작게 되는 경우에는 제2 절단 수단에 의해 와이어 테일을 형성하는 것으로 해도 된다.

본 발명에 의하면, 피실장 부재의 다음의 리드의 형상에 기초하여 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 산출하고, 리드와 전극을 와이어로 접속한 후, 당해 연장 방향으로 캐필러리를 이동시켜 와이어를 절단하여 와이어 테일을 형성한다. 따라서, 다음의 리드에 와이어를 접속(접합)했을 때, 당해 리드에 그 형상이 고려된 접합부 테일이 형성되므로, 피실장 부재의 각 리드로부터 각 접합부 테일이 튀어나오는 것이 방지된다. 그 때문에, 이웃하는 리드의 접합부 테일끼리의 접촉이 방지된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치의 구성을 나타내는 계통도이다.
도 2A는 본 발명의 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치의 캐필러리의 선단부의 측단면도이다.
도 2B는 본 발명의 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치의 캐필러리의 선단부의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치의 웨지 본딩 후의 반도체 칩의 패드와 기판의 리드와 접속 와이어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 5A는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치의 와이어 절곡 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5B는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치의 와이어 절곡 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5C는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치의 와이어 절곡 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5D는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 기판의 리드로의 웨지 본딩 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5E는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 기판의 리드로의 웨지 본딩 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5F는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 캐필러리의 상승 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5G는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 기판의 리드로부터 반도체 칩의 패드로의 루핑 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5H는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 반도체 칩의 패드로의 웨지 본딩 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5I는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 와이어 테일 연장 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5J는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 테일 커트 동작을 나타내는 설명도이다.
도 5K는 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 다음의 리드로의 이동 동작을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 와이어 절곡 동작의 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 와이어 테일 연장 동작 및 테일 커트 동작의 설명도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 와이어 절곡 동작의 설명도이다.
도 9은 본 발명의 다른 실시형태의 와이어 본딩 장치에 의한 와이어 테일 연장 동작 및 테일 커트 동작의 설명도이다.
도 10은 종래 기술의 와이어 본딩 장치의 웨지 본딩 후의 반도체 칩의 패드와 기판의 리드와 접속 와이어의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하에서 서술하는 각 부재의 형상, 배치, 재질 등은 설명을 위한 예시로서, 와이어 본딩 장치나, 와이어 본딩 장치에 의해 제조되는 반도체 장치의 사양 등에 맞추어 적절히 변경이 가능하다. 모든 도면에 있어서 동일한 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.

도 1은 와이어 본딩 장치(10)의 구성을 나타내는 계통도이다. 도 1에 있어서, 신호선은 일점쇄선으로 나타낸다. 와이어 본딩 장치(10)는 본딩 툴로서 캐필러리(16)를 사용하고, 와이어(81)로서 알루미늄선을 사용하며, 웨지 본딩 방식으로 2개의 본딩 대상물을 와이어(81)로 접속하는 장치이다. 도 1에서는 와이어 본딩 장치(10)의 구성 요소는 아니지만, 본딩 대상물로서의 반도체 칩(72)과 기판(71)이 표시되어 있다. 또한 본 실시형태에 있어서, 웨지 본딩 방식이란 와이어 선단에 FAB를 형성하지 않고, 초음파, 압력을 사용하여 행하는 본딩 방식을 말한다.

와이어 본딩 장치(10)는 본딩 스테이지(14)와, XY 스테이지(20)와, 컴퓨터(60)를 포함한다. 본딩 스테이지(14)는 2개의 본딩 대상물인 반도체 칩(72)과 기판(71)을 탑재하는 본딩 대상물 유지대이며, 기판(71)의 하면을 흡착 고정한다.

반도체 칩(72)은 실리콘 기판에 트랜지스터 등을 집적화하여 전자 회로로 한 것으로, 전자 회로로서의 입력 단자와 출력 단자 등이 반도체 칩(72)의 상면에 복수의 패드(73)(전극이라고도 한다. 도 1에는 1개의 패드(73)를 나타낸다)로서 인출되어 있다.

기판(71)은 에폭시 수지 기판에 소망하는 배선을 패터닝한 것으로, 반도체 칩(72)의 하면을 고정하는 칩 패드(도시하지 않는다)와, 그 주위에 배치되는 복수의 리드(74)(도 1에는 1개의 리드(74)를 나타낸다)와, 칩 패드나 복수의 리드(74)로부터 인출된 기판으로서의 입력 단자와 출력 단자를 가진다. 와이어 본딩은 기판(71)의 리드(74)와 반도체 칩(72)의 패드(73) 사이를 와이어(81)로 접속함으로써 행해진다. 또한 반도체 칩(72)이 실장되어 있는 부재(피실장 부재)는 기판(71) 이외에 예를 들면 리드 프레임이 있다. 피실장 부재가 리드 프레임인 경우에는 와이어 본딩에 의해 리드 프레임의 리드와 반도체 칩(72)의 패드(73) 사이를 와이어(81)로 접속하게 된다.

본딩 스테이지(14)의 상면에는 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장된 와이어(와이어 테일(82))를 절곡하기 위한 절곡 스테이션(78)이 설치되어 있다. 절곡 스테이션(78)은 원기둥 형상의 부재이며, 상면(75)과, 상면(75)의 대략 중앙에 형성된 구멍(76)을 가진다. 구멍(76)의 직경은 와이어(81)의 직경보다 크게 되어 있고, 구멍(76)의 내면(76a)은 원통면이다. 절곡 스테이션(78)의 상면(75)은 평면이며, 상면(75)과 구멍(76)의 내면(76a)은 단차부를 구성하고 있다.

XY 스테이지(20)는 본딩 헤드(21)를 탑재하고, 본딩 스테이지(14)에 대하여, 본딩 헤드(21)를 XY평면 내의 소망하는 위치로 이동시키는 이동대이다. XY평면은 본딩 스테이지(14)의 상면과 평행한 평면이다. Y방향은 후술하는 초음파 트랜스듀서(13)의 길이 방향에 평행한 방향이다. 도 1에 X방향, Y방향과, XY평면에 수직인 방향인 Z방향을 나타냈다.

본딩 헤드(21)는 XY 스테이지(20)에 고정되어 탑재되고, Z방향 모터(19)를 내장한다. Z방향 모터(19)의 회전 제어에 의해 Z구동 아암(23)이 회동한다. Z구동 아암(23)에는 초음파 트랜스듀서(13)와 클램퍼(17)가 부착되어 있다. Z구동 아암(23)은 Z방향 모터(19)의 회전 제어에 의해, 본딩 헤드(21)에 설치되는 회동 중심(예를 들면 Z방향 모터(19)의 출력축)의 둘레에 회동 가능한 부재이다. Z구동 아암(23)의 회동에 의해, 초음파 트랜스듀서(13)를 통하여 캐필러리(16)가 Z방향으로 이동한다. 또한 본딩 헤드(21)에 설치되는 회동 중심은 반드시 Z방향 모터(19)의 출력축은 아니며, Z구동 아암(23), 초음파 트랜스듀서(13), 클램퍼(17) 등을 포함한 전체의 무게중심 위치를 고려하여, 회전 부하가 경감되는 위치로 설정된다. XY 스테이지(20)와 Z구동 아암(23)이 이동 기구(18)를 구성한다.

초음파 트랜스듀서(13)는 근원부가 Z구동 아암(23)에 부착되고, 선단부에 와이어(81)를 삽입통과시키는 캐필러리(16)가 부착되는 가늘고 긴 봉 부재이다. 초음파 트랜스듀서(13)에는 초음파 진동자(15)가 부착되고, 초음파 진동자(15)를 구동함으로써 발생하는 초음파 에너지를 캐필러리(16)에 전달한다. 따라서, 초음파 트랜스듀서(13)는 초음파 진동자(15)로부터의 초음파 에너지를 효율적으로 캐필러리(16)에 전달할 수 있도록, 선단측으로 갈수록 끝이 가늘어지는 혼 형상으로 형성된다.

도 2A는 캐필러리(16)의 선단부의 측단면도이며, 도 2B는 캐필러리(16)의 선단부의 저면도이다. 캐필러리(16)는 봉 형상체이며, 와이어가 삽입통과되는 길이 방향으로 뻗은 관통 구멍(16b)과, 선단의 관통 구멍(16b)의 둘레가장자리에 설치되어 본딩 대상에 와이어를 압압하는 압압면(16a)을 가지는 본딩 툴이다. 이러한 캐필러리(16)로서는 볼 본딩에 사용되는 세라믹제의 캐필러리를 그대로 사용할 수 있다. 볼 본딩에 사용되는 캐필러리는 FAB를 유지하기 쉽도록, 관통 구멍의 선단면측에 적당한 챔퍼라고 불리는 모퉁이부 형상이 설치되어 있는데, 본 실시형태의 웨지 본딩 방식에서는 볼 본딩용의 캐필러리를 사용하고, 이 캐필러리의 관통 구멍의 선단면측의 하면에 평면인 압압면(16a)을 갖춘다.

웨지 본딩용의 툴은 선단부에 길이 방향에 대하여 비스듬히 설치되는 와이어 가이드와, 와이어의 측면을 압압하기 위한 압압면을 가지므로, 툴의 길이 방향 축의 둘레에 회전대칭이 아니며, 와이어는 와이어 가이드의 방향을 따른 방향성을 가지고 가로 방향으로 돌출된다. 이와 같은 웨지 본딩용의 툴을 사용하면, 리드, 패드의 배치에 따라서는 그대로로는 와이어 가이드의 방향이 와이어의 접속 방향과 맞지 않는 일이 생긴다.

예를 들면 기판(71)의 중앙부에 반도체 칩(72)이 탑재되고, 반도체 칩(72)의 주변부를 따라 일주하도록 복수의 패드(73)가 배치되며, 기판(71)에도 반도체 칩(72)의 외측을 따라 일주하도록 복수의 리드(74)가 설치되는 경우에는, 리드(74)와 패드(73)를 잇는 와이어의 접속 방향이 복수의 와이어 본딩의 각각에 따라 상이하다. 와이어 가이드의 방향을 와이어의 접속 방향에 맞추기 위해서는, 웨지 본딩용의 툴을 길이 방향 축의 둘레에 회전시키거나, 기판(71)을 회전시킬 필요가 있다.

이에 대해, 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)은 캐필러리(16)의 길이 방향 축의 둘레에 회전대칭의 형상이므로, 리드(74)와 패드(73)를 잇는 와이어의 접속 방향이 와이어 본딩마다 상이해도, 캐필러리(16)의 선단으로부터 돌출되는 와이어 테일(82)의 방향을 조금 변경하는 정형 처리를 행하기만 하면 된다. 이 때문에, 웨지 본딩에 캐필러리(16)를 사용한다.

한편, 웨지 본딩에 캐필러리(16)를 사용한 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 패드(1073) 또는 리드(1074)에 제1 본드(도 10에는 리드(1074)에 제1 본드한 예를 나타낸다)했을 때, 제1 본드점(1083)(접합부)에 연속되어, 약간 긴 접합부 테일(1083a)(와이어 테일)이 형성된다. 이것은 도 5D에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(16)의 선단으로부터 절곡되어 돌출되는 와이어 테일(82)이 캐필러리(16)의 압압면(16a)의 외주단보다 외측으로 조금 튀어나온 상태에서 제1 본드가 행해지기 때문이다. 본 실시형태의 와이어 본딩 장치(10)는 나중에 상세하게 설명하는 바와 같이, 이웃하는 긴 접합부 테일(1083a)끼리가 쇼트해버리는 것이 방지되도록 본딩을 행한다.

도 1로 되돌아가, 캐필러리(16)에 삽입통과되는 와이어(81)는 알루미늄의 세선이다. 와이어(81)는 본딩 헤드(21)로부터 뻗는 와이어 홀더에 설치되는 와이어 스풀(11)에 둘러감겨, 와이어 스풀(11)로부터 클램퍼(17)를 통하여 캐필러리(16)의 중심부의 관통 구멍(16b)(도 2A 참조)에 삽입통과되어, 캐필러리(16)의 선단으로부터 돌출된다. 이러한 와이어(81)의 재질로서는 순알루미늄 세선 이외에 실리콘, 마그네슘 등을 적당히 혼합시킨 세선 등을 사용할 수 있다. 와이어(81)의 직경은 본딩 대상물에 의해 선택할 수 있다. 와이어(81)의 직경의 일례를 들면 30μm이다.

클램퍼(17)는 Z구동 아암(23)에 부착되고, 와이어(81)의 양측에 배치되는 1세트의 끼움판을 포함한다. 클램퍼(17)는 마주보는 끼움판 사이를 여는 것으로 와이어(81)를 자유 이동 상태로 하고, 마주보는 끼움판 사이를 닫는 것으로 와이어(81)의 이동을 정지시킨다. 클램퍼(17)는 Z구동 아암(23)에 부착되므로, 캐필러리(16)와 함께 이동하여, 와이어(81)를 적절하게 끼울 수 있다. 클램퍼(17)의 개폐는 클램퍼 개폐 기구(27)의 작동에 의해 행해진다.

와이어 본딩 장치(10)는 반도체 칩(72), 기판(71) 등의 화상을 취득하는 촬상 수단인 카메라(28)를 포함한다. 카메라(28)는 본딩 중에 본딩 대상물을 촬상하고, 촬상한 화상에 기초하여 캐필러리(16)의 XY방향의 위치 맞춤이 행해진다. 또 본딩 개시 전에, 카메라(28)가 본딩 대상물을 촬상함으로써, 기판(71)의 각 리드(74)의 XY방향의 위치 데이터, 반도체 칩(72)의 각 패드(73)의 XY방향의 위치 데이터 및 기판(71)의 각 리드(74)의 폭, 길이, 기울기(연장 방향)의 데이터 등이 취득된다. 그들 데이터는 기억부(32)에 제어 데이터(40)의 일부로서 기억된다. 또한 본딩 개시 전의 데이터의 취득은 예를 들면 동일 사양의 반도체 장치(반도체 칩(72)과 기판(71)을 와이어 본딩한 반도체 장치)를 연속하여 제조하는 경우에는, 선두의 반도체 장치에 대하여 행하기만 해도 된다.

여기서, 상기 데이터의 취득에 대해서 좀 더 상세하게 설명한다. 제어부(30)는 기억부(32)로부터 프로그램을 읽어내어 실행함으로써, 형상 취득 수단으로서 기능한다. 형상 취득 수단은 카메라(28)를 사용하여 와이어(81)가 접속되는 리드(74)의 형상을 취득하고, 기억부(32)에 기억시킨다. 바람직하게는 형상 취득 수단은 리드(74)의 와이어(81)가 접속되는 개소가 뻗는 방향인 리드 방향을 인식하고, 기억부(32)에 기억시킨다. 또한 형상 취득 수단은 기판(71)의 모든 리드(74)의 리드 방향의 인식을 본딩 개시 전에 행해도 되고, 각 리드(74)가 본딩되는 타이밍에, 와이어(81)가 다음에 접속될 리드(74)의 리드 방향을 인식해도 된다.

도 1에 나타내는 구성의 설명으로 되돌아간다. 컴퓨터(60)는 와이어 본딩 장치(10)의 각 요소의 동작을 전체적으로 제어한다. 컴퓨터(60)는 CPU를 가지는 제어부(30)와, 인터페이스 회로(44)와, 기억부(32)를 포함하여 구성된다. 이들은 서로 데이터 버스(31)로 접속된다.

인터페이스 회로(44)는 제어부(30)와 와이어 본딩 장치(10)의 각 요소와의 사이에 설치되는 구동 회로 또는 버퍼 회로이다. 본 명세서에서는 인터페이스 회로를 I/F라고도 기재한다. 인터페이스 회로(44)는 XY 스테이지(20)에 접속되는 XY 스테이지 I/F, Z방향 모터(19)에 접속되는 Z방향 모터 I/F, 초음파 진동자(15)에 접속되는 초음파 진동자 I/F, 클램퍼 개폐 기구(27)에 접속되는 클램퍼 개폐 기구 I/F, 카메라(28)에 접속되는 카메라 I/F 등을 포함한다.

기억부(32)는 각종 프로그램과 제어 데이터를 격납하는 기억 장치이다. 각종 프로그램은 본딩 방향 계산 프로그램(33), 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34), 제1 테일 커트 프로그램(35), 제2 와이어 테일 연장 프로그램(36), 제2 테일 커트 프로그램(37), 와이어 테일 절곡 프로그램(38), 그 밖의 제어 처리에 관한 제어 프로그램(39)이다. 제어 데이터(40)는 각종 프로그램을 실행할 때 필요한 데이터 등이다.

제어부(30)는 본딩 방향 계산 프로그램(33), 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34), 제1 테일 커트 프로그램(35), 제2 와이어 테일 연장 프로그램(36), 제2 테일 커트 프로그램(37), 와이어 테일 절곡 프로그램(38)의 각각을 기억부(32)로부터 읽어내어 실행함으로써, 본딩 방향 계산 수단, 제1 와이어 테일 연장 수단, 제1 테일 커트 수단(제1 절단 수단, 또는 간단히 절단 수단이라고도 한다), 제2 와이어 테일 연장 수단, 제2 테일 커트 수단(제2 절단 수단이라고도 한다), 와이어 테일 절곡 수단(간단히 절곡 수단이라고도 한다)으로서 기능한다. 또한 제2 와이어 테일 연장 프로그램(36)과 제2 테일 커트 프로그램(37)은 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34)과 제1 테일 커트 프로그램(35) 대신에 사용하는 프로그램이며, 이후 설명하는 최초의 실시형태에서는 사용하지 않는다.

이어서, 이상과 같이 구성된 와이어 본딩 장치(10)에 의해 기판(71)의 리드(74)와 반도체 칩(72)의 패드(73)를 와이어로 접속하는 공정에 대해 설명한다. 도 3은 반도체 칩(72)의 패드(73)의 일부와, 기판의 리드(74)의 일부를 나타내는 상면도이다. 도 3을 포함하여 각 도면에 있어서, 접합부 테일(83a, 183a, 283a, 383a, 483a)은 과장하여 약간 길게 그려져 있다. 본 실시형태에서는 가장 먼저 도 3의 우하측에 나타내는 제1 리드(174)와 제1 패드(173)를 제1 접속 와이어(184)로 접속하고(제1 본딩), 이어서 제1 리드(174)의 상측에 있는 제2 리드(175)와, 제1 패드(173)의 상측에 있는 제2 패드(273)를 제2 접속 와이어(284)로 접속한다(제2 본딩). 이하 마찬가지로 도 3에 나타내는 화살표(AR1)와 같이, 각 리드(74)와 패드(73)를 반시계 둘레로 순차 접속해간다(제n 본딩, n은 정수). 또한 각 본딩에 있어서, 기판의 리드에 와이어를 제1 본드한 후, 와이어를 루핑하고, 반도체 칩의 패드에 제2 본드한다.

제어부(30)는 기억부(32)에 격납되어 있는 제어 프로그램(39), 본딩 방향 계산 프로그램(33), 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34), 제1 테일 커트 프로그램(35), 와이어 테일 절곡 프로그램(38) 및 제어 데이터(40)를 읽어내어 본딩을 제어한다. 도 5A에 나타내는 바와 같이, 최초에 캐필러리(16)는 절곡 스테이션(78)의 구멍(76)보다 외측에 위치하고 있고, 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)으로부터 와이어 테일(82)이 직선 형상으로 소정의 길이만큼 연장되고, 클램퍼(17)는 닫힘으로 되어 있다.

도 4는 본 실시형태에 있어서의 와이어 본딩 장치(10)의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 우선, S101에서, 제어부(30)는 정수 n을 1로 초기 설정한다. 이어서 S102에서, 제어부(30)는 와이어 테일 절곡 프로그램(38)을 실행함으로써, 와이어 테일 절곡 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(와이어 테일 절곡 수단)는 XY 스테이지(20)를 제어하여, 도 5A에 나타내는 바와 같이 본딩 스테이지(14)에 대하여 캐필러리(16)를 이동시키고, 캐필러리(16)의 중심이 절곡 스테이션(78)의 구멍(76)의 바로 위에 오도록 한다. 그리고, 도 5B에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(16)가 구멍(76)의 바로 위에 오면, 제어부(30)는 Z방향 모터(19)를 통하여 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)을 절곡 스테이션(78)의 상면(75)으로부터 조금 높은 위치까지 강하시킨다. 이것에 의해, 캐필러리(16)의 선단으로부터 직선 형상으로 연장되어 있는 와이어 테일(82)의 선단은 절곡 스테이션(78)의 구멍(76) 안에 들어간다.

정수 n은 1로 설정되어 있으므로, 도 4의 S103에 나타내는 바와 같이, 제어부(30)는 최초로 본딩할 제1 리드(174)의 연장 방향을 취득한다. 기억부(32)에는 제어 데이터(40)의 일부로서 본딩을 행할 각 리드(74)의 기울기(연장 방향)가 격납되어 있다. 제어부(30)는 기억부(32)로부터 제1 리드(174)의 연장 방향을 읽어내어 취득한다. 제1 리드(174)의 연장 방향은 상기 서술한 형상 취득 수단에 의해 인식된 제1 리드(174)의 리드 방향이다.

이어서, 도 4의 S104에서, 제어부(30)(와이어 테일 절곡 수단)는 XY 스테이지(20)를 제어하여, 도 6에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)의 중심을 제1 리드(174)의 연장 방향(191)(도 6, 7 참조)을 따라 패드의 측에 수평하게 이동시킨다. 그러면, 도 5C에 나타내는 바와 같이, 구멍(76) 안에 들어있던 와이어 테일(82)은 구멍(76)의 내면(76a)과 절곡 스테이션(78)의 상면(75)의 각부(단차부)에 걸려, 캐필러리(16)의 수평 이동에 따라 가로 방향으로 절곡되어간다. 그리고, 캐필러리(16)의 중심이 구멍(76)의 외측까지 이동하면, 와이어 테일(82)은 압압면(16a)과 상면(75) 사이에 끼워져, 와이어 테일(82)은 캐필러리(16)의 관통 구멍(16b)에 삽입통과되어 있는 와이어(81)에 대하여 대략 직각 방향으로 절곡된다. 그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 절곡된 와이어 테일(82)의 선단은 제1 리드(174)의 연장 방향(191)을 향하고 있다. 또한 상기 서술한 형상 취득 수단에 의해 제1 리드(174)의 리드 방향 이외의 리드 형상 데이터가 취득되어 있는 경우에는, 제어부(30)를 제1 산출 수단(간단히 산출 수단이라고도 한다)으로서 기능시켜, 형상 취득 수단에 의해 취득된 제1 리드(174)의 리드 형상에 기초하여 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 산출하고나서, 상기 동작을 행하도록 해도 된다.

와이어 테일(82)의 절곡이 끝나면, 도 4의 S105에서, 제어부(30)는 정수 n이 1로 설정되어 있으므로, XY 스테이지(20)를 제어하여, 캐필러리(16)의 중심을 제1 리드(174) 상으로 이동시킨다.

캐필러리(16)의 중심이 제1 리드(174) 상으로 이동하면, 도 4의 S106에서, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)의 선단을 제1 리드(174) 상으로 강하시킨다. 그리고, 도 5E에 나타내는 바와 같이, 제어부(30)는 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장되어, 도 7에 나타내는 제1 리드(174)의 연장 방향(191)을 따라 절곡되어 있는 와이어 테일의 측면을 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)에 의해 제1 리드(174) 상에 누름과 아울러, 초음파 진동자(15)를 구동하여, 캐필러리(16)로 와이어 테일(82)을 제1 리드(174) 상에 웨지 본딩에 의해 접합한다. 이 접합에 의해 제1 리드(174)의 상면에는 접합부(183)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(183a)이 형성된다. 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)이 제1 리드(174)의 연장 방향(191)을 향하고 있었기 때문에, 접합부 테일(183a)은 제1 리드(174)의 연장 방향(191)을 따라 형성된다.

제1 리드(174)로의 와이어 테일(82)의 접속이 종료되면, 도 4의 S107에서, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)의 선단을 상승시킨다. 그리고, 제어부(30)는 본딩 방향 계산 프로그램(33)을 실행함으로써 본딩 방향 계산 수단으로서 기능한다. 기억부(32) 중에는 제어 데이터(40)의 일부로서 각 리드(74)의 XY방향의 위치 데이터와 반도체 칩(72)의 각 패드(73)의 XY방향의 위치 데이터가 격납되어 있다. 제어부(30)는 기억부(32)로부터 도 7에 나타내는 제1 리드(174)의 XY방향의 위치 데이터와, 제1 패드(173)의 XY방향의 위치 데이터를 읽어내어, 제1 리드(174)와 제1 패드(173)를 잇는 제1 본딩의 방향을 제1 와이어 방향(192)(제1 직선의 방향)으로서 계산한다. 제어부(30)는 캐필러리(16)의 선단을 상승시킴과 아울러, XY 스테이지(20)를 제어하여, 캐필러리(16)의 중심을 도 7에 나타내는 제1 와이어 방향(192)으로 이동시킨다. 또 이 때, 제어부(30)는 클램퍼 개폐 기구(27)를 제어하여 클램퍼(17)를 열림으로 한다. 이것에 의해, 도 5F에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(16)의 선단으로부터 와이어(81)가 풀려나오면서, 캐필러리(16)는 도 7에 나타내는 제1 와이어 방향(192)을 따라 비스듬히 상방향을 향하여 상승한다.

이어서, 도 4의 S108에서, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)과 XY 스테이지(20)를 제어하여, 정수 n이 1로 설정되어 있으므로, 캐필러리(16)의 선단을 소정의 높이까지 상승시키고, 도 5G에 나타내는 바와 같이 제1 패드(173)를 향하여 루프 형상으로 이동시킨다. 이 동작에 의해 캐필러리(16)의 중심은 도 7에 나타내는 제1 리드(174)의 접합부(183)로부터 제1 패드(173)를 향하여 제1 와이어 방향(192)을 따라 이동해간다.

그리고, 캐필러리(16)의 중심이 제1 패드(173)의 바로 위까지 이동하면, 도 4의 S109에서, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)의 선단을 제1 패드(173) 상에 강하시킨다. 그리고, 도 5H에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장되어 있는 와이어(81)의 측면을 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)에 의해 제1 패드(173) 상에 누름과 아울러, 초음파 진동자(15)를 구동하여, 캐필러리(16)에 의해 와이어(81)의 측면을 제1 패드(173) 상에 웨지 본딩으로 접합한다. 이 접합에 의해 제1 패드(173)의 상면에는 접합부(185)가 형성된다. 이와 같이, 제1 패드(173)에 와이어(81)를 웨지 본딩에 의해 접합하면, 도 5H에 나타내는 바와 같이 제1 리드(174)와 제1 패드(173) 사이는 산형의 루프 형상으로, 도 7에 나타내는 바와 같이 XY 평면 상에서는 제1 와이어 방향(192)으로 뻗는 직선 형상의 제1 접속 와이어(184)로 접속된다.

제1 패드(173)로의 본딩이 종료되면, 도 4의 S110에서, 제어부(30)는 다음에 본딩할 리드(74), 패드(73)가 있는지 여부를 판단한다. 정수 n은 1로 설정되어 있어, (n+1)은 2가 되고, 본 실시형태에서는 제2 리드(274)와 제2 패드(273)를 접속하는 제2 본딩이 있으므로, 제어부(30)는 도 4의 S110에 나타내는 제(n+1) 본딩이 있다고 판단하고, 도 4의 S111로 진행한다.

S111에서, 제어부(30)는 다음에 본딩할 제2 리드(274)의 연장 방향(291)(도 7 참조)을 기억부(32)로부터 읽어내어 취득한다. 제2 리드(274)의 연장 방향은 상기 서술한 형상 취득 수단에 의해 인식된 제2 리드(274)의 리드 방향이다. 그리고, S112에서, 제어부(30)는 도 7에 나타내는 제1 와이어 방향(192)과 제2 리드(274)의 연장 방향(291)의 각도차(θ1)(제1 각도라고도 한다)를 계산하고, 이 각도차(θ1)와 소정의 각도를 비교한다. 여기서 소정의 각도는 이후 설명하는 캐필러리(16) 선단의 와이어 테일(82)의 연장 및 절단의 동작을 행할 때, 와이어 테일(82)에 잡아당겨져 제1 패드(173)나 제1 패드(173) 상면의 접합부(185)가 손상되는 일이 없을 정도의 각도이며, 본 실시형태에서는 45°로 한다. 또한 이 각도는 45°에 한정되는 것은 아니다.

도 4의 S112에서, 각도차(θ1)는 소정의 각도차(45°)보다 작으므로, S113으로 진행한다. S113에서, 제어부(30)는 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34)을 실행함으로써, 제1 와이어 테일 연장 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(제1 와이어 테일 연장 수단)는 Z구동 아암(23)과 XY 스테이지(20)를 제어하여, 도 7에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)의 선단의 XY면에서의 이동 방향을 제2 리드(274)의 연장 방향(291)으로 하여, 도 5I에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)의 선단을 비스듬히 상방을 향하여 이동시킨다. 이것에 의해, 캐필러리(16)의 선단으로부터 와이어 테일(82)이 연장된다. 와이어 테일(82)은 접합부(185)의 단부와의 경계 부분에서 각도(θ1)만큼 구부러진다. 또한 상기 서술한 형상 취득 수단에 의해 제2 리드(274)의 리드 방향 이외의 리드 형상 데이터가 취득되어 있는 경우에는, 제어부(30)를 제1 산출 수단으로서 기능시켜, 형상 취득 수단에 의해 취득된 제2 리드(274)의 리드 형상에 기초하여 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 산출하고나서, 상기 동작을 행하도록 해도 된다. 또한 이하의 테일 커트 동작도 마찬가지이다.

이어서, 도 4의 S114에서, 제어부(30)는 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)의 길이가 소정의 길이가 되었는지 여부를 판단한다. 와이어 테일(82)의 길이가 소정의 길이가 된 경우에는, S115에서, 제어부(30)는 제1 테일 커트 프로그램(35)을 실행함으로써 제1 테일 커트 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(제1 테일 커트 수단)는 클램퍼 개폐 기구(27)를 제어함으로써, 클램퍼(17)를 닫힘으로 한다. 그리고, 제어부(30)(제1 테일 커트 수단)는 Z구동 아암(23)과 XY 스테이지(20)를 제어하여, 캐필러리(16)의 선단의 XY면에서의 이동 방향을 제2 리드(274)의 연장 방향(291)으로 하여, 캐필러리(16)의 선단을 비스듬히 상방을 향하여 이동시킨다. 그러면, 도 5J에 나타내는 바와 같이, 와이어 테일(82)은 가장 강도가 저하되어 있는 제1 패드(173)와 접합부(185)의 경계에서 절단되어, 와이어 테일(82)은 제1 패드(173)로부터 잘려 떨어진다. 이 때, 도 7에 나타내는 바와 같이, 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장된 와이어 테일(82)은 XY면 내에서는 제2 리드(274)의 연장 방향(291)으로 뻗어 있다. 즉, 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일(82)의 연장 방향과, 제2 리드(274)의 연장 방향(291)이 동일하게 되어 있다. 또한 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 테일 연장 방향, 또는 제1 테일 연장 방향이라고 할 수도 있다.

와이어 테일(82)을 절단하면, 도 4의 S116에서, 제어부(30)는 정수 n을 1만큼 인크리먼트하고, S105로 되돌아간다. 이 때, 정수 n은 1만큼 인크리먼트되어 2가 되어 있으므로, 도 5K에 나타내는 바와 같이 제어부(30)는 캐필러리(16)의 중심을 제2 리드(274)의 바로 위로 이동시킨다.

제2 리드(274)의 바로 위로 이동시키면, 앞서 설명한 것과 마찬가지로, 도 4의 S106에서, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)의 선단을 제2 리드(274) 상에 강하시킨다. 그리고, 제어부(30)는 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장되어 도 7에 나타내는 제2 리드(274)의 연장 방향(291)을 따라 절곡되어 있는 와이어 테일(82)의 측면을 캐필러리(16)의 선단의 압압면(16a)에 의해 제2 리드(274) 상에 누름과 아울러, 초음파 진동자(15)를 구동하여, 캐필러리(16)로 와이어 테일(82)을 제2 리드(274) 상에 웨지 본딩에 의해 접합한다. 이 접합에 의해 제2 리드(274)의 상면에는 접합부(283)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(283a)이 형성된다. 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)이 제2 리드(274)의 연장 방향(291)을 향하고 있었기 때문에, 접합부 테일(283a)은 제2 리드(274)의 연장 방향(291)을 따라 형성된다.

제2 리드(274)에 와이어 테일(82)을 본딩하면, 도 4의 S107~S109에서, 제어부(30)는 캐필러리(16)를 상승시켜, 제2 패드(273)를 향하여 루핑하고, 제2 패드(273)에 와이어(81)의 측면을 눌러 접합부(285)를 형성하고, 제2 리드(274)와 제2 패드(273) 사이를 제2 접속 와이어(284)로 접속한다. 그리고, 도 4의 S110에서, 제어부(30)는 제(n+1) 본딩이 있는지 여부를 판단한다. 정수 n은 2로 설정되어 있어, (n+1)은 3이 되고, 본 실시형태에서는 제3 리드(374)와 제3 패드(373)를 접속하는 제3 본딩이 있으므로, 제어부(30)는 도 4의 S110에 나타내는 제(n+1) 본딩이 있다고 판단하고, 도 4의 S111로 진행한다.

이어서, 도 4의 S111에서, 제어부(30)는 제3 리드(374)의 연장 방향(391)을 취득하고, S112에서, 제어부(30)는 도 7에 나타내는 제2 와이어 방향(292)(제2 리드(274)와 제2 패드(273)를 잇는 제2 본딩의 방향(제2 직선의 방향))과 제3 리드(374)의 연장 방향(391)의 각도차(θ2)(제1 각도)를 계산하고, 이 각도차(θ2)와 소정의 각도를 비교한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 각도차(θ2)는 소정의 각도차(45°)보다 작으므로, S113으로 진행하고, 제어부(30)는 제3 리드(374)의 연장 방향(391)을 따라 캐필러리(16)를 비스듬히 상방을 향하여 상승시킨다. 그리고, S113, S114에서, 제어부(30)는 소정의 길이만큼 와이어 테일(82)을 연장시킨 후, S115에서, 제어부(30)는 클램퍼(17)를 닫힘으로 하여, 캐필러리(16)를 제3 리드(374)의 연장 방향(391)을 따라 이동시켜 와이어 테일(82)을 절단한다. 이것에 의해, 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장된 와이어 테일(82)은 XY면 내에서는 제3 리드(374)의 연장 방향(391)으로 뻗게 된다. 그리고, 도 4의 S116에서, 다시 n을 1만큼 인크리먼트하고 도 4의 S105로 되돌아간다.

그리고, 앞선 설명에 따라, 도 4의 S105~S109를 실행하고, 도 3에 나타내는 바와 같이 제3 리드(374)와 제3 패드(373) 사이를 제3 접속 와이어(384)로 접속한다. 제3 리드(374)의 상면에는 제3 접합부(383)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(383a)이 형성된다. 접합부 테일(383a)은 제3 리드(374)의 연장 방향(391)을 따라 뻗어 있다.

이어서, 제4 본딩이 있으므로 S110이 Yes가 되고, S111로 진행하여, 제4 리드(474)의 연장 방향(491)을 취득한다. 그리고, 도 4의 S112에서, 도 3에 나타내는 제3 와이어 방향(392)(제3 리드(374)와 제3 패드(373)를 잇는 제3 본딩의 방향(제3 직선의 방향))과 제4 리드(474)의 연장 방향(491)의 각도차(θ3)(제1 각도)를 계산하고, 이 각도차(θ3)와 소정의 각도를 비교한다. 여기서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각도차(θ3)는 소정의 각도차(45°)보다 크다. 이 경우, S118로 진행하고, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)를 대략 수직으로 상승시킨다. 이것에 의해, 캐필러리(16)의 선단으로부터 와이어 테일(82)이 연장된다.

이어서, 도 4의 S119에서, 제어부(30)는 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)의 길이가 소정의 길이가 된 경우에는, 클램퍼 개폐 기구(27)를 제어하여, 클램퍼(17)를 닫힘으로 한다. 그리고, 제어부(30)는 Z구동 아암(23)을 제어하여, 캐필러리(16)를 대략 수직으로 상승시킨다. 그것에 의해, 와이어 테일(82)은 캐필러리(16)로부터 대략 직선 형상으로 연장된 상태에서 절단된다.

이와 같이, 도 4의 S112에서, 앞선 본딩의 와이어 방향(도 3에서는 392)과 다음의 리드의 연장 방향(도 3에서는 491)의 각도차가 소정의 각도보다 큰 경우, S118, S119를 실행함으로써, 캐필러리(16)의 선단으로부터 대략 직선 형상으로 와이어 테일(82)을 연장시켜 절단한다. 이와 같이 처리하는 이유는, 앞선 본딩의 와이어 방향과 다음의 리드의 연장 방향의 각도차가 큰 경우, 도 4의 S113~S115에 따라, 다음의 리드의 연장 방향을 향하여 캐필러리(16)를 이동시켜 와이어 테일(82)을 잡아당기면, 와이어 테일(82)이 접합부(385)의 단부의 경계 부분에서 큰 각도로 구부러진 상태에서 잡아당겨지게 되기 때문에, 패드(373)나 패드(373)의 상면의 접합부(385)가 벗겨질(손상될) 가능성이 있기 때문이다.

도 4의 S118, S119를 거치면, 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)은 대략 직선 형상으로 뻗어 있고, 다음에 본딩을 행할 제4 리드(474)의 연장 방향(491)으로 뻗어 있지 않다. 그래서, 캐필러리(16)를 절곡 스테이션(78)으로 이동시켜, 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)을 제4 리드(474)의 연장 방향(491)으로 뻗도록 성형한다. 구체적으로는 다음과 같이 동작시킨다. 도 4의 S119 후에 S120에서, 제어부(30)는 n을 1만큼 인크리먼트하여, n은 4가 된다. 그리고, S102로 되돌아가, 제어부(30)는 와이어 테일 절곡 프로그램(38)을 실행함으로써, 와이어 테일 절곡 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(와이어 테일 절곡 수단)는 캐필러리(16)를 절곡 스테이션(78)으로 이동시켜, 캐필러리(16)의 선단으로부터 대략 직선 형상으로 연장되어 있는 와이어 테일(82)의 선단을 절곡 스테이션(78)의 구멍(76) 안에 넣는다(도 5B 참조). 그리고, S103에서, 제어부(30)는 다음에 본딩할 제4 리드(474)의 연장 방향(491)(도 3 참조)을 취득한다. 이어서, S104에서, 제어부(30)는 캐필러리(16)의 중심을 제4 리드(474)의 연장 방향(491)(도 3 참조)을 따라 패드의 측에 수평으로 이동시킨다. 그러면, 도 5C에 나타내는 바와 같이, 구멍(76) 안에 들어 있던 와이어 테일(82)은 구멍(76)의 내면(76a)과 절곡 스테이션(78)의 상면(75)과의 각부(단차부)에 걸려, 캐필러리(16)의 수평 이동에 따라 가로 방향으로 절곡되어간다. 그리고, 캐필러리(16)의 중심이 구멍(76)의 외측까지 이동하면, 와이어 테일(82)은 압압면(16a)과 상면(75) 사이에 끼워져, 와이어 테일(82)은 캐필러리(16)의 관통 구멍에 삽입통과되어 있는 와이어(81)에 대하여 대략 직각 방향으로 절곡된다. 그리고, 절곡된 와이어 테일(82)은 제4 리드(474)의 연장 방향(491)을 따라 뻗는다.

그리고, 앞선 설명과 마찬가지로, 도 4의 S105~109를 실행함으로써, 도 3에 나타내는 바와 같이 제4 리드(474)와 제4 패드(473) 사이를 제4 접속 와이어(484)로 접속한다. 제4 리드(474)의 상면에는 접합부(483)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(483a)이 형성된다. S104의 완료 시점에서, 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)이 제4 리드(474)의 연장 방향(491)을 따라 절곡되어 있었기 때문에, 접합부 테일(483a)은 제4 리드(474)의 연장 방향(491)을 따라 형성된다.

이상 설명한 바와 같이 본딩을 순차적으로 행하고, 도 4의 S110에서, 다음의 본딩(제(n+1)의 본딩)이 없는 경우에는, S117로 진행하고, 제어부(30)는 소정의 본딩 종료 동작을 실행한 후, 일련의 처리를 종료한다.

이어서, 이상 설명한 본 실시형태의 와이어 본딩 장치(10)의 작용 효과에 대해 설명한다.

이상 설명한 본 실시형태의 와이어 본딩 장치(10)에 의하면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(피실장 부재)의 각 리드(174, 274, 374, 474‥)의 연장 방향(리드의 와이어가 접속되는 개소가 뻗는 방향)을 따라, 각 리드 상면의 각 접합부 테일(183a, 283a, 383a, 483a‥)이 뻗도록 형성된다. 그 때문에, 각 리드의 상면으로부터 각 접합부 테일이 튀어나오는 것을 방지할 수 있고, 이웃하는 리드의 접합부 테일끼리의 접촉(쇼트)을 적확하게 방지할 수 있다.

또 이상 설명한 본 실시형태의 와이어 본딩 장치(10)에 의하면, 앞선 본딩의 와이어 방향과 다음의 리드(다음에 본딩할 리드)의 연장 방향과의 각도차가 크고, 앞선 패드(73)에 본딩한 후의 캐필러리(16)의 이동에 의해, 캐필러리(16) 선단의 와이어 테일(82)을 다음의 리드의 연장 방향으로 절곡할 수 없는 경우에는, 별도 설치한 절곡 스테이션(78)에 의해 와이어 테일(82)을 다음의 리드의 연장 방향으로 절곡할 수 있다.

또 이상 설명한 본 실시형태의 와이어 본딩 장치(10)에 의하면, 본딩 스테이지 또는 본딩 툴을 회전시키지 않고, 웨지 본딩을 행할 수 있다. 그 때문에, 종래의 웨지 툴을 사용한 본딩 장치보다 고속으로 웨지 본딩을 행할 수 있다. 또 본딩 스테이지나 본딩 툴을 회전시킬 필요가 없어지므로 간편한 장치로 할 수 있다.

이어서, 다른 실시형태에 대해 설명한다.

이상 설명한 실시형태에서는 리드(74) 상면의 접합부 테일(83a)을 항상 리드(74)의 연장 방향을 따라 형성하고 있었다. 그러나, 다른 실시형태로서, 리드(74) 사이의 간격이 넓은 기판(피실장 부재) 또는 기판 중에서 리드(74) 사이의 간격이 넓은 부분에 대해서는, 이웃하는 리드의 접합부 테일끼리의 접촉의 우려가 없기 때문에, 리드(74) 상면의 접합부 테일(83a)을 와이어 방향을 따라 형성해도 된다. 접합부 테일(83a)을 와이어 방향을 따라 형성하는 방법으로서는, 특허문헌 3의 제0036단락~제0070단락, 도 4, 도 5A~도 5M, 도 6에 기재되어 있는 방법을 적용할 수 있다. 특허문헌 3에서는 패드에 제1 본드하고, 리드에 제2 본드하는 본딩을 행하고 있지만, 그것을 리드에 제1 본드하고, 패드에 제2 본드하는 본딩으로 변경하면 된다. 이하에 본 발명의 도 1에 나타낸 와이어 본딩 장치(10)에 의해, 리드(74) 상면의 접합부 테일(83a)을 와이어 방향을 따라 형성하는 방법을 간단히 설명한다.

여기서는 도 9에 나타내는 바와 같이, 제1 리드(174)와 제1 패드(173)를 제1 접속 와이어(184)로 접속(제1 본딩)하고, 이어서 제2 리드(274)와 제2 패드(273)를 제2 접속 와이어(284)로 접속(제2 본딩)하는 경우를 예로, 접합부 테일(183a, 283a)을 와이어 방향을 따라 형성하는 방법을 설명한다. 우선, 제어부(30)는 제1 리드(174)와 제1 패드(173)를 잇는 직선의 방향(제1 와이어 방향(192))을 취득한다. 그리고, 제어부(30)는 도 8에 나타내는 바와 같이 절곡 스테이션의 구멍(76)과 상면을 사용하여, 도 4의 S104에서 설명한 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장되는 와이어 테일(82)을 제1 와이어 방향(192)을 따라 절곡한다. 또한 필요에 따라 제어부(30)를 제2 산출 수단으로서 기능시켜, 제1 리드(174)와 제1 패드(173)를 잇는 직선의 방향을 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향(제2 테일 연장 방향)으로서 산출하고나서, 상기 동작을 행하도록 해도 된다.

그리고, 제어부(30)는 도 9에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)에 의해 와이어 테일(82)을 제1 리드(174)에 제1 본드하고, 와이어를 루핑하고, 제1 패드(173)에 제2 본드한다. 그것에 의해, 제1 리드(174)와 제1 패드(173) 사이가 제1 접속 와이어(184)로 접속된다. 제1 리드(174)의 상면에는 접합부(183)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(183a)이 형성된다. 제1 리드(174)에 제1 본드하기 전에, 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)이 제1 와이어 방향(192)으로 절곡되어 있었던 것에 의해, 접합부 테일(183a)은 제1 와이어 방향(192)을 따라 형성된다.

제1 패드(173)(앞선 패드)에 와이어를 본딩한 후, 제어부(30)는 제2 리드(274)(다음의 리드)와 제2 패드(273)(다음의 패드)를 잇는 직선의 방향(제2 와이어 방향(292))을 취득한다. 그리고, 제어부(30)는 상기한 제1 와이어 테일 연장 프로그램(34) 대신에 제2 와이어 테일 연장 프로그램(36)을 실행함으로써, 제2 와이어 테일 연장 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(제2 와이어 테일 연장 수단)는 제1 패드(173)에 와이어를 본딩한 후, 클램퍼를 열림으로 하여 캐필러리(16)를 상승시켜, 도 9에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)를 제2 와이어 방향(292)을 따라 소정 거리만큼 이동시키고, 캐필러리(16)의 관통 구멍(16b)으로부터 와이어 테일(82)을 제2 와이어 방향(292)을 따른 방향으로 연장시킨다. 또한 필요에 따라, 제어부(30)를 제2 산출 수단으로서 기능시켜, 제2 리드(274)와 제2 패드(273)를 잇는 직선의 방향을 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향(제2 테일 연장 방향)으로서 산출하고나서, 상기 동작을 행하는 것으로 해도 된다. 또한 이하의 테일 커트 동작도 마찬가지이다.

그리고, 제어부(30)는 상기한 제1 테일 커트 프로그램(35) 대신에 제2 테일 커트 프로그램(37)을 실행함으로써 제2 테일 커트 수단으로서 기능한다. 제어부(30)(제2 테일 커트 수단)는 캐필러리(16)의 선단에 와이어 테일(82)을 연장시킨 후, 클램퍼를 닫힘으로 하여, 캐필러리(16)를 제2 와이어 방향(292)을 따른 방향으로 이동시켜 와이어 테일(82)을 절단한다. 절단 후, 캐필러리(16)의 선단으로부터 연장되는 와이어 테일(82)은 제2 와이어 방향(292)을 따라 절곡되어 있다. 즉, 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일(82)의 연장 방향과 제2 와이어 방향(292)이 동일하게 되어 있다. 또한 이 때, 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 제2 테일 연장 방향이라고 할 수도 있다.

이어서, 제어부(30)는 도 9에 나타내는 바와 같이 캐필러리(16)에 의해 와이어 테일(82)을 제2 리드(274)에 제1 본드하고, 와이어를 루핑하고, 제2 패드(273)에 제2 본드한다. 그것에 의해, 제2 리드(274)와 제2 패드(273) 사이가 제2 접속 와이어(284)로 접속된다. 제2 리드(274)의 상면에는 접합부(283)가 형성됨과 아울러, 그것에 연속되어 접합부 테일(283a)이 형성된다. 제2 리드(274)에 제1 본드하기 전에, 캐필러리(16)의 선단의 와이어 테일(82)이 제2 와이어 방향(292)으로 절곡되어 있었던 것에 의해, 접합부 테일(283a)은 제2 와이어 방향(292)을 따라 형성된다. 이와 같이 하여, 리드와 패드 사이를 와이어로 접합해감으로써, 각 리드 상면의 접합부 테일은 와이어 방향을 따라 형성되게 된다. 이상이 접합부 테일을 와이어 방향을 따라 형성하는 방법의 설명이다.

또 다른 실시형태로서, 와이어 본딩 장치(10)는 접합부 및 접합부 테일의 길이와, 기판의 리드간의 간격에 기초하여, 선택적으로 접합부 테일의 연장 방향을 변화시키도록 해도 된다. 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판의 리드에 있어서의 접합부(도 3에서는 접합부(383))와 접합부 테일(도 3에서는 접합부 테일(383a))을 합친 길이(TL)(제1 길이라고도 한다)가 리드간의 최소 간격(PL)보다 큰 경우에는, 이웃하는 접합부 테일끼리(도 3에서는 접합부 테일(383a, 283a))가 접촉할 가능성이 있다. 그 때문에, 이 경우에는, 도 4에 나타내는 플로우에 따라 제어를 행하여, 제어부(30)를 제1 와이어 테일 연장 수단 및 제1 테일 커트 수단으로서 기능시켜, 접합부 테일의 연장 방향을 리드의 연장 방향에 맞추도록 한다. 한편, 접합부와 접합부 테일을 합친 길이(TL)가 리드간의 최소 간격(PL)보다 동일하거나 작게 되는 경우에는, 도 8, 9에서 설명한 제어를 행하여, 제어부(30)를 제2 와이어 테일 연장 수단 및 제2 테일 커트 수단으로서 기능시켜, 접합부 테일의 연장 방향을 와이어 방향에 맞추도록 한다. 이와 같이 하면, 접합부 테일의 연장 방향을 최적화할 수 있다.

또한 오퍼레이터가 도시하지 않는 입력 장치를 사용하여, 기판의 리드마다 접합부 테일의 연장 방향을 개별적으로 설정할 수 있어도 된다. 이 경우, 설정 정보를 제어 데이터(40)의 일부로서 기억부(32)에 미리 격납해둔다. 와이어 본딩 장치(10)는 본딩시에 기억부(32)로부터 설정 정보를 읽어내어, 설정 정보에 따라 기판의 리드마다 접합부 테일의 연장 방향을 변화시킨다.

10…와이어 본딩 장치, 11…와이어 스풀, 13…초음파 트랜스듀서, 14…본딩 스테이지, 15…초음파 진동자, 16…캐필러리(본딩 툴), 16a…압압면, 16b…관통 구멍, 17…클램퍼, 18…이동 기구, 19…Z방향 모터, 20…XY 스테이지, 21…본딩 헤드, 23…Z구동 아암, 27…클램퍼 개폐 기구, 28…카메라, 30…제어부, 31…데이터 버스, 32…기억부, 33…본딩 방향 계산 프로그램, 34…제1 와이어 테일 연장 프로그램, 35…제1 테일 커트 프로그램, 36…제2 와이어 테일 연장 프로그램, 37…제2 테일 커트 프로그램, 38…와이어 테일 절곡 프로그램, 39…제어 프로그램, 40…제어 데이터, 44…인터페이스 회로, 60…컴퓨터, 71…기판, 72…반도체 칩, 73…패드(전극), 74…리드, 75…상면, 76…구멍, 76a…내면, 78…절곡 스테이션, 81…와이어, 82…와이어 테일, 83…접합부(제1 본드점), 83a…접합부 테일(와이어 테일), 84…접속 와이어, 85…접합부(제2 본드점), 173…제1 패드, 174…제1 리드, 183…접합부, 183a…접합부 테일, 184…제1 접속 와이어, 185…접합부, 191…제1 리드의 연장 방향, 192…제1 와이어 방향, 273…제2 패드, 274…제2 리드, 283…접합부, 283a…접합부 테일, 284…제2 접속 와이어, 285…접합부, 291…제2 리드의 연장 방향(와이어 테일의 연장 방향), 292…제2 와이어 방향, 373…제3 패드, 374…제3 리드, 383…접합부, 383a…접합부 테일, 384…제3 접속 와이어, 385…접합부, 391…제3 리드의 연장 방향(와이어 테일의 연장 방향), 392…제3 와이어 방향, 473…제4 패드, 474…제4 리드, 483…접합부, 483a…접합부 테일, 484…제4 접속 와이어, 485…접합부, 491…제4 리드의 연장 방향, 1072…반도체 칩, 1073…패드, 1074…리드, 1083…접합부(제1 본드점), 1083a…접합부 테일(와이어 테일), 1084…와이어.

Claims (6)

1. 피실장 부재의 리드와 반도체 다이의 전극을 와이어로 접속하는 와이어 본딩 장치로서,
   상기 와이어가 삽입통과되는 캐필러리와,
   상기 와이어가 접속되는 리드의 형상을 취득하는 형상 취득 수단과,
   상기 와이어가 다음에 접속될 리드의 형상에 기초하여 상기 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향을 산출하는 산출 수단과,
   상기 리드와 상기 전극을 상기 와이어로 접속한 후, 상기 연장 방향으로 상기 캐필러리를 이동시켜 상기 와이어를 절단하여 상기 와이어 테일을 형성하는 절단 수단을 갖추는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 와이어 테일의 상기 연장 방향은 테일 연장 방향이며,
   상기 형상 취득 수단은, 상기 와이어가 다음에 접속될 리드의 상기 와이어가 접속되는 개소가 뻗는 방향인 리드 방향을 인식하고,
   상기 절단 수단은, 상기 테일 연장 방향이 상기 리드 방향과 동일한 방향이 되도록 상기 와이어 테일을 형성하는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 와이어 테일의 상기 연장 방향은 테일 연장 방향이며,
   상기 캐필러리의 선단으로부터 연장된 상기 와이어 테일을 거는 단차부를 가지는 절곡 스테이션과,
   상기 캐필러리를 상기 절곡 스테이션으로 이동시키고, 상기 와이어 테일을 상기 단차부를 따른 위치에 배치한 후, 상기 테일 연장 방향으로 상기 와이어 테일을 절곡하는 절곡 수단을 추가로 갖추는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 리드와 상기 전극을 접속한 상기 와이어의 방향과, 상기 와이어가 다음에 접속될 리드의 상기 와이어가 접속되는 개소가 뻗는 방향인 리드 방향이 이루는 각도인 제1 각도를 취득하고,
   상기 제1 각도가 소정의 각도보다 작은 경우에는 상기 절단 수단에 의해 상기 와이어 테일을 형성하고, 상기 제1 각도가 소정의 각도 이상인 경우에는 상기 절곡 수단에 의해 상기 와이어 테일의 형성을 행하는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 산출 수단은 제1 산출 수단이며,
   상기 절단 수단은 제1 절단 수단이며,
   상기 와이어 테일의 상기 연장 방향은 제1 테일 연장 방향이며,
   상기 와이어가 다음에 접속될 상기 리드와 상기 전극 사이를 잇는 직선의 방향을, 상기 캐필러리의 단부로부터 연장되는 와이어 테일의 연장 방향인 제2 테일 연장 방향으로서 산출하는 제2 산출 수단과,
   상기 리드와 상기 전극을 상기 와이어로 접속한 후, 상기 제2 테일 연장 방향으로 상기 캐필러리를 이동시켜 상기 와이어를 절단하여 상기 와이어 테일을 형성하는 제2 절단 수단을 추가로 갖추는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 리드에 형성되는 접합부와 상기 접합부로부터 돌출된 접합부 테일을 합친 제1 길이를 취득하고,
   상기 제1 길이가, 상기 피실장 부재의 리드간의 최소 간격보다 크게 되는 경우에는 상기 제1 절단 수단에 의해 상기 와이어 테일을 형성하고, 상기 제1 길이가, 상기 최소 간격보다 동일하거나 작게 되는 경우에는 상기 제2 절단 수단에 의해 상기 와이어 테일을 형성하는
   것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.

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