TWI541921B - 打線裝置以及半導體裝置的製造方法 - Google Patents

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TWI541921B
TWI541921B TW102134644A TW102134644A TWI541921B TW I541921 B TWI541921 B TW I541921B TW 102134644 A TW102134644 A TW 102134644A TW 102134644 A TW102134644 A TW 102134644A TW I541921 B TWI541921 B TW I541921B
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wire
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capillary
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関根直希
中澤基樹
長島康雄
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新川股份有限公司
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Description

打線裝置以及半導體裝置的製造方法
本發明是有關於使用毛細管進行打線的裝置以及方法。
打線(wire bonding)裝置例如是用於藉由細線的導線(wire)使基板的引線(lead)與半導體晶片的銲墊(pad)之間連接。打線是以如下的方式進行。亦即，使打線用的工具與導線一同朝著引線下降。一開始以高速下降，接近引線後則轉換為低速。此低速下降稱為第1查找(search)(1st查找)。接著，藉由工具的前端將導線壓接至引線，並一面施加超音波振動一面使兩者接合，以完成第1接合(bond)(1st接合)。在第1接合後，將工具拉升以使導線延展(extend)，並一面形成適當的迴路(loop)一面移動至銲墊的上方。若來到銲墊的上方，則使工具下降。一開始以高速下降，接近銲墊後則轉換為低速。此低速下降為第2查找(search)(2nd查找)。接著，藉由工具的前端將導線壓接至銲墊，並一面施加超音波振動一面使兩者接合，以進行第2接合(bond)(2nd接合)。在第2接合後，一面藉由導線夾鉗(clamper)停止導線的移動一面拉升工 具並在第2接合點的地方將導線切斷。重複上述步驟，以進行基板的多個引線與半導體晶片的多個銲墊之間的連接。另外，在第1接合、第2接合時，亦可進行適當的加熱。另外，亦可對接合銲墊進行第1接合，並對引線進行第2接合。
如上所述，在打線中進行第1接合與第2接合的兩個接合，但此第1接合或第2接合卻有不會正常進行的情況。而且，會有因為第1接合不充分而在移至第2接合的形成迴路的階段等發生導線從引線剝落的情況，而且，即使第1接合正常，在形成迴路的過程中也會有導線斷開的情況。若總結上述現象並稱為未附著，則有必要在早期進行未附著的檢測。在未附著的檢測中，在基板側與工具的導線側之間施加電壓，或使電流流通，並進行基板側與工具的導線側之間的電阻成分、二極體(diode)成分、電容(capacitance)成份正常與否的判斷(例如，專利文獻1、2)。
此外，作為打線的方式，目前已知有球形接合法(ball bonding)與楔形接合法(wedge bonding)。
關於球形接合法，使用可藉由高電壓火花等以形成自由空氣球(free air ball，FAB)的金線等，並使用在前端具有對工具的長邊方向軸的周邊呈現旋轉對稱形的倒角(chamfer)部的毛細管(capillary)作為工具。
關於楔形接合法，其不使用鋁線等以形成FAB，且並非使用毛細管作為接合用的工具，而是使用在前端具有導線導引元件(wire guide)與壓接面的楔形接合用的工具。在楔形接合中，在 工具前端，傾斜地沿著導線導引元件將導線放出到壓接面側，並藉由壓接面將導線側面壓接至接合對象物以進行接合。因此，在工具的前端，導線成為從壓接面來看呈現水平的型態，工具的前端對其長邊方向軸的周邊並沒有呈現旋轉對稱形(例如，專利文獻3)。
楔形接合用的工具的前端並沒有呈現旋轉對稱形，因此隨著銲墊、引線的配置，在不做任何更動的狀態下會產生導線導引元件的方向與導線的連接方向不一致的情形。因此，目前進行了將保持工具的接合頭(bonding head)設為旋轉式(例如，專利文獻4)，或使保持接合對象物的接合平台(bonding stage)旋轉。於此，目前提出了使用前端為旋轉對稱形的毛細管，並藉由毛細管前端壓接導線側面以進行接合的方法(例如，專利文獻5)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3335043號公報
[專利文獻2]日本專利特開2000-306940號公報
[專利文獻3]日本專利特開昭58-9332號公報
[專利文獻4]日本專利特開昭55-7415號公報
[專利文獻5]美國專利申請公開第2005/0167473號說明書
藉由使用前端為旋轉對稱形的毛細管，無論導線的連接 方向為何，皆可藉由毛細管前端壓接導線側面以進行接合。在此情形，若在進行於第2接合點的接合後，將導線沿著導線的連接方向切斷，則在接下來的打線的第1接合點中，被壓接的導線側面的延伸方向朝著之前的打線的導線的連接方向。於此若導線在朝向接下來的打線的第2接合點的連接方向延伸，則在第1接合點中，在被壓接的導線側面的延伸方向與導線的連接方向之間具有一角度。若在第1接合點中，導線在角度改變的狀態下延伸，則在此第1接合點的接合強度下降。在第1接合點中，較佳為被壓接的導線側面的延伸方向與導線的連接方向一致。
無論之前的打線的導線的連接方向為何，可使在接下來的打線的第1接合點中，被壓接的導線側面的延伸方向與導線的連接方向一致的一個方法為，在於第2接合點的接合結束後，在垂直方向從第2接合點移動毛細管，並切斷導線。若以上述的方式，則被切斷的導線的前端的延伸方向筆直沿著毛細管的軸方向，因此變得與導線的連接方向無關。於此，將筆直沿著毛細管的軸方向延伸的導線的前端以與接下來的打線的連接方向一致的方式彎曲即可。然而，若在垂直方向從第2接合點拉升導線並切斷，則在第2接合點會有導線從接合對象物翻轉朝上的情況，且視情形會發生剝離。如上所述，若在垂直方向從第2接合點切斷導線，則第2接合點的接合強度下降。
本發明的目的在於提供可確保第1接合點的接合強度與第2接合點的接合強度的打線裝置以及半導體裝置的製造方法。
本發明的打線裝置的特徵在於：上述打線裝置包括插通有導線的毛細管、使導線相對於毛細管呈現挾持(clamp)狀態的夾鉗以及控制毛細管的移動與夾鉗的動作的控制部。控制部為可執行包括以下各個處理的構成：在打線的第1接合點使用插通有導線的毛細管並藉由楔形接合法使第1接合對象物與導線之間接合的第1接合處理；在第1接合處理之後，使導線從第1接合點延展規定的迴路長，並在打線的第2接合點使第2接合對象物與導線之間接合的第2接合處理；在第2接合處理之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管向正交於毛細管的軸方向的水平方向移動，並從第2接合點切斷導線的切斷處理；使導線從第2接合點延展到規定的預接合(preliminary bond)點，並在預接合點進行預接合的預接合處理；以及，在預接合處理之後，將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理。
本發明的打線裝置亦可適宜地進一步包括用於將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的摺疊(folding)形狀的摺疊站(folding station)。
而且，作為本發明的打線裝置，預接合處理亦可適宜地進一步包括在預接合處理之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在平行於毛細管的軸方向的方向移動，並從預接合點切斷導線的切斷處理，在預接合處理的切斷處理之後，整形處理亦可適宜地為以下處理：將處於從前端凸出有導線的狀態的 毛細管移動到預先決定的摺疊站的位置，將毛細管的前端壓接到摺疊站的上表面，並將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀。
而且，作為本發明的打線裝置，預接合處理亦可適宜地進一步包括在預接合之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在平行於毛細管的軸方向的方向移動，並從預接合點切斷導線的切斷處理，在預接合處理的切斷處理之後，整形處理亦可適宜地為以下處理：使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在正交於毛細管的軸方向的水平方向僅移動規定的距離，並從預接合點切斷導線，藉此將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀。
而且，作為本發明的打線裝置，在第1接合點以及第2接合點的打線亦可適宜地藉由楔形接合法進行。
而且本發明的半導體裝置的製造方法包括以下步驟：在打線的第1接合點使用插通有導線的毛細管並藉由楔形接合法使第1接合對象物與導線之間接合的第1接合處理步驟；在第1接合處理步驟之後，使導線從第1接合點延展規定的迴路長，並在打線的第2接合點使第2接合對象物與導線之間接合的第2接合處理步驟；在第2接合處理步驟之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管向正交於毛細管的軸方向的水平方向移動，並從第2接合點切斷導線的切斷處理步驟；在切斷處理步驟之後，使導線從第2接合點延展到規定的預接合點， 並在預接合點進行預接合之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在平行於毛細管的軸方向的方向移動，並從預接合點切斷導線的預接合處理步驟；以及，在預接合處理步驟之後，將處於從前端凸出有導線的狀態的毛細管移動到預先決定的摺疊站的位置，將毛細管的前端壓接到摺疊站的上表面，並將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理步驟。
而且本發明的半導體裝置的製造方法包括以下步驟：在打線的第1接合點使用插通有導線的毛細管並藉由楔形接合法使第1接合對象物與導線之間接合的第1接合處理步驟；在第1接合處理步驟之後，使導線從第1接合點延展規定的迴路長，並在打線的第2接合點使第2接合對象物與導線之間接合的第2接合處理步驟；在第2接合處理步驟之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管向正交於毛細管的軸方向的水平方向移動，並從第2接合點切斷導線的切斷處理步驟；在切斷處理步驟之後，使導線從第2接合點延展到規定的預接合點，並在預接合點進行預接合之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在平行於毛細管的軸方向的方向移動，並從預接合點切斷導線的預接合處理步驟；以及，在預接合處理步驟之後，使導線處於挾持狀態，並使插通有導線的毛細管在正交於毛細管的軸方向的水平方向僅移動規定的距離，並從預接合點切斷導線，藉此將從毛細管的前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理步驟。
經由本發明的打線裝置以及半導體裝置的製造方法，可確保第1接合點的接合強度與第2接合點的接合強度
5‧‧‧銲墊
6‧‧‧半導體晶片
7、9‧‧‧引線
8‧‧‧電路基板
10‧‧‧打線裝置
12‧‧‧底座
14‧‧‧接合平台
16‧‧‧XY平台
18‧‧‧接合頭
20‧‧‧Z電動機
22‧‧‧Z驅動手臂
24‧‧‧超音波轉換器
26‧‧‧超音波振動子
28‧‧‧毛細管
30、110、111、112‧‧‧導線
32‧‧‧導線夾鉗
33‧‧‧導線線圈
34‧‧‧夾鉗開關部
50‧‧‧窗型夾鉗
51‧‧‧摺疊站
52‧‧‧(摺疊站的)上表面
54‧‧‧導線插入孔
60‧‧‧電腦
62‧‧‧XY平台I/F
64‧‧‧Z電動機I/F
66‧‧‧超音波振動子I/F
68‧‧‧夾鉗開關I/F
80‧‧‧控制部
82‧‧‧記憶體
84‧‧‧第1接合程式
86‧‧‧第2接合程式
88‧‧‧切斷處理程式
90‧‧‧預接合程式
92‧‧‧整形處理程式
94‧‧‧控制程式
96‧‧‧控制數據
100、104‧‧‧第1接合點
102、103、106‧‧‧第2接合點
108‧‧‧預接合點
109‧‧‧整形切斷點
114、146‧‧‧(留在預接合點的)部分
120、124‧‧‧連接方向
122、126、128‧‧‧彎曲方向
130、136、144‧‧‧切斷狀態
132、138‧‧‧前端部分
134、140、142、148‧‧‧導線尾部
139‧‧‧翻轉朝上部份
S10~S20‧‧‧步驟
X、Y、Z‧‧‧方向
XY1、XY2、XY3、XY4、Z1、Z2、Z3、Z4‧‧‧距離
圖1為本發明的實施方式的打線裝置的構成圖。
圖2為表示本發明的實施方式的半導體裝置的製造方法的流程的流程圖。
圖3為表示在本發明的實施方式的半導體裝置的製造方法中，在電路基板的多個引線與半導體晶片的多個銲墊之間，進行導線連接方向不同的兩個打線的例子的圖。
圖4為表示在圖2中的第1打線處理步驟的圖。
圖5為表示在圖2中的第2打線處理步驟的圖。
圖6為表示在圖2中，為了在第2接合點切斷導線而使毛細管稍微上升的處理的圖。
圖7為表示在圖6之後，在第2接合點使毛細管在XY平面內移動並切斷導線的處理的圖。
圖8為表示在圖7之後，毛細管保持前端被切斷的導線並移動到預接合點的處理的圖。
圖9為表示在圖8之後，導線在預接合點預接合到電路基板的圖。
圖10為表示在圖9之後，從預接合點使毛細管在垂直方向移動並切斷導線的處理的圖。
圖11為表示在圖10之後，使從毛細管前端筆直凸出的導線移動到摺疊站的導線插入孔的正上方的處理的圖。
圖12為表示在圖11之後，將從毛細管前端筆直凸出的導線插入摺疊站的導線插入孔的處理的圖。
圖13為表示在圖12之後，使毛細管在XY平面內移動，並將從毛細管前端凸出的導線彎曲的處理的圖。
圖14為表示持續圖13的毛細管在XY平面內的移動，並將從毛細管前端凸出的導線整形成規定的彎曲形狀的處理的圖。
圖15為表示進行圖11到圖14的處理的摺疊站的圖。
圖16為表示在圖14之後，將保持前端被整形成規定的彎曲形狀的導線的毛細管移動到接下來的打線的第1接合點的處理的圖。
圖17為表示為了進行另一整形處理，而保持在圖7中前端被切斷的導線，且毛細管移動到預接合點的處理的圖。
圖18為表示在圖17之後，為了在預接合點切斷導線而使毛細管稍微上升的處理的圖。
圖19為表示在圖18之後，使毛細管在XY平面內移動並在預接合點切斷導線的處理的圖。
圖20為對應在預接合點進行另一整形處理時的圖3的圖。
圖21為表示在第2接合點，將毛細管垂直拉升並切斷導線的 情形與使毛細管在XY平面內移動並切斷導線的情形的比較的圖。
以下使用圖式對本發明的實施方式進行詳細的說明。以下，作為打線的對象物，雖然在第1接合點描述為電路基板的引線，而在第2接合點描述為半導體晶片的銲墊，但此為用於說明的例示，亦可將第1接合點設為半導體晶片的銲墊，並將第2接合點設為電路基板的引線。亦可將第1接合點與第2接合點一同設為半導體晶片的銲墊，且亦可將第1接合點與第2接合點一同設為電路基板的引線。銲墊、引線為導線接合對象的例示，接合對象亦可為銲墊、引線以外者。而且，作為接合的對象物，除了半導體晶片之外，亦可為電阻晶片、電容器晶片(condenser chip)等一般的電子零件，作為電路基板，除了環氧樹脂基板等之外，亦可為引線架(lead frame)。
以下所述的尺寸、材質等為用於說明的例示，其可視打線裝置的規格而適當變更。
在以下敘述中，在所有圖式中對相同或對應的要素使用相同的符號，而省略重複的說明。
圖1為打線裝置10的構成圖。此打線裝置10為使用毛細管28作為打線用的工具，並使用鋁線作為導線30，且藉由楔形接合法將兩個接合對象以導線30連接的裝置。在圖1中，雖然不是打線裝置10的構成要素，但仍表示了作為接合對象的半導體晶片6與電路基板8。另外，在本發明的實施方式中，所謂楔形接合 法是指於不在導線前端形成FAB的狀態下，使用超音波、壓力而進行的接合方式。
打線裝置10包括保持在底座12的接合平台14、XY平台16、電腦60而構成。
接合平台14為搭載作為兩個接合對象的半導體晶片6與電路基板8的接合對象保持平台。在搭載或排出電路基板8等時，接合平台14可相對於底座12移動，但在進行接合處理的期間則相對於底座12處於固定狀態。作為此接合平台14，可使用金屬製的移動平台。接合平台14連接於打線裝置10的接地電位等的基準電位。在半導體晶片6或電路基板8之間需要絕緣的情形時，在接合平台14的必要部份設置有絕緣處理。
半導體晶片6為在矽基板將電晶體等積體化而製成電子電路者，電子電路的輸入端子與輸出端子等在半導體晶片6的上表面作為多個銲墊(未圖示)而被拉出。半導體晶片6的下表面為矽基板的背面，且作為電子電路的接地電極。
電路基板8為在環氧樹脂基板將想要的配線圖案化後而得者，電路基板8具有將半導體晶片6的下表面電性以及機械性連接並固定的晶片銲墊(未圖示)、配置在晶片銲墊周圍的多個引線(未圖示)、與從晶片銲墊或多個引線拉出的電路基板的輸入端子與輸出端子。打線是藉由導線30進行將半導體晶片6的銲墊與電路基板8的引線之間連接的接合方法。
設置在接合平台14的窗型夾鉗50為在中央部具有開口 的平板狀構件，且為保持電路基板8的構件。窗型夾鉗50以在中央部的開口中配置進行打線的電路基板8的引線與半導體晶片6的方式進行定位，並以開口的周邊部按壓電路基板8，藉此將電路基板8固定在接合平台14。
設置在窗型夾鉗50的摺疊站51是用於將從毛細管28凸出的導線30整形成規定的彎曲形狀的構件。所謂規定的彎曲形狀是指，對於電路基板8的多個引線與半導體晶片6的多個銲墊之間而言，在導線30的連接方向不同時，使各自的連接方向一致並彎曲的形狀。摺疊站51由用於壓接並彎曲從毛細管28凸出的導線30的前端的窗型夾鉗50的上表面52、插入從毛細管28凸出的導線30的前端，並作為彎曲的導引元件而使用的導線插入孔54所構成。
XY平台16為搭載接合頭18，並使接合頭18相對於底座12以及接合平台14移動到XY平面內的想要的位置的移動平台。XY平面為與底座12的上表面平行的平面。Y方向為平行於安裝在後述的接合手臂(bonding arm)(未圖示)的超音波轉換器(transducer)24的長邊方向的方向。圖1中表示了X方向、Y方向、與垂直於XY平面的Z方向。
接合頭18為固定且搭載在XY平台16，且內置Z電動機(motor)20，並藉由Z電動機20的旋轉控制而經由Z驅動手臂22、超音波轉換器24，而使毛細管28在Z方向移動的移動機構。Z電動機20可使用直線電動機(linear motor)。
Z驅動手臂22為安裝有超音波轉換器24、導線夾鉗32，且可藉由Z電動機20的旋轉控制，而繞著設置在接合頭18的旋轉中心旋轉的構件。設置在接合頭18的旋轉中心並不一定是Z電動機20的輸出軸(output axis)，亦可考慮涵蓋Z驅動手臂22、超音波轉換器24、導線夾鉗32的整體的重心位置，而設置在減少旋轉負荷的位置。
超音波轉換器24為基底部安裝在Z驅動手臂22，且在前端部安裝有插通有導線30的毛細管28的細長的棒狀構件。在超音波轉換器24安裝有超音波振動子26，且將藉由驅動超音波振動子26而產生的超音波能量傳送到毛細管28。因此，超音波轉換器24是以可效率良好地將來自超音波振動子26的超音波能量傳送到毛細管28的方式，形成為越往前端側就越來越細的尖角形狀。超音波振動子26可使用壓電元件。
毛細管28為前端面為平坦狀的圓錐體，且在中心部具有可沿著長邊方向插通有導線30的貫通孔的接合工具。此毛細管28可直接使用用於球形接合的陶瓷製的毛細管。用於球形接合的毛細管是以容易保持FAB的方式在貫通孔的前端面側設置適當的被稱為溝槽的角部形狀，但在本實施方式的楔形接合法中，使用球形接合用的毛細管，在此毛細管的貫通孔的前端面側的下表面具備被稱為面(face)的平面。此面成為在打線裝置10中進行楔形接合時的壓接面。
楔形接合用的工具在前端部具有相對於長邊方向而傾 斜地設置的導線導引元件與用於壓接導線側面的壓接面，因此導線並非繞著工具的長邊方向軸而旋轉對稱，而是具有沿著導線導引元件的方向的方向性而在橫方向凸出。若使用這樣的楔形接合用的工具，則會隨著銲墊、引線的配置，在不做任何更動的狀態下會產生導線導引元件的方向與導線的連接方向不一致的情況。
例如，在於電路基板8的中央部搭載半導體晶片6，並以沿著半導體晶片6的周邊部圍繞一圈的方式而配置多個銲墊，且在電路基板8亦以沿著半導體晶片6的外側圍繞一圈的方式而設置多個引線的情形時，連接引線與銲墊的導線的連接方向各自隨著多個打線而不同。為了使導線導引元件的方向與導線的連接方向一致，而有必要使楔形接合用的工具繞著長邊方向軸旋轉，或使電路基板8旋轉。
相對於此，毛細管28的前端面側的面為繞著毛細管28的長邊方向軸旋轉對稱的形狀，因此即使連接銲墊與引線的導線的連接方向在每次打線中不同，只要藉由進行將從毛細管28的前端凸出的導線30的方向稍微變更的整形處理即可。因此，將毛細管28用在楔形接合。
插通於毛細管28的導線30為鋁的細線，導線30捲繞在設置於從接合頭18延伸的導線座的前端的導線線圈(spool)33，並經由導線夾鉗32從導線線圈33插通於毛細管28的中心部的貫通孔，而從毛細管28的前端凸出。作為此導線30的材質除了可使用純鋁細線之外，亦可使用適當混合有矽、鎂等的細線等。導 線30的直徑可根據接合對象而選擇。若列舉導線30的直徑的一例子，導線30的直徑為30μm。
導線夾鉗32安裝在Z驅動手臂22，並且為如下的導線挾持裝置：以配置在導線30的兩側的1組的夾板，藉由打開相向的夾板之間，而使導線30成為自由移動狀態，藉由關閉相向的夾板之間，而使導線30的移動停止。導線夾鉗32安裝在Z驅動手臂22，因此即使毛細管28在XYZ方向移動，亦可適當地夾住導線30。導線夾鉗32的開關是藉由使用壓電元件的夾鉗開關部34的運作而進行。
電腦60整體性地控制打線裝置10的各要素的動作。電腦60包括作為中央處理單元(central processor unit，CPU)的控制部80、各種介面電路(interface circuit)與記憶體82而構成。上述中央處理單元、介面電路與記憶體互相藉由內部匯流排(bus)連接。
各種介面電路為設置在作為CPU的控制部80與打線裝置10的各要素之間的驅動電路或緩衝電路(buffer circuit)。在圖1中，介面電路僅表示為I/F。各種介面電路為連接XY平台16的XY平台I/F 62、連接Z電動機20的Z電動機I/F 64、連接超音波振動子26的超音波振動子I/F 66、連接夾鉗開關部34的夾鉗開關I/F 68。
記憶體82為儲存各種程式、各種控制數據的記憶裝置。各種程式為有關第1打線處理的第1接合程式84、有關第2打線處理的第2接合程式86、進行藉由毛細管28的移動而切斷導線 30的切斷處理的切斷處理程式88、有關用於導線30的前端的整形而進行的預接合的處理的預接合程式90、有關導線30的前端的整形處理的整形處理程式92、有關其他控制處理的控制程式94。控制數據96例如為有關打線的連接方向的數據等。
對於上述構成的作用，特別是電腦60的各功能，使用圖2以下的各圖式進行更詳細的說明。圖2為表示半導體裝置的製造方法的流程的流程圖。圖3到圖16為表示圖2的流程圖的各處理內容的圖。圖17到圖20為說明另一整形處理的圖。圖21為表示由第2接合點的導線30的切斷方法的差異導致接合強度不同的圖。
圖2為表示半導體裝置的製造方法的流程的流程圖，各流程對應於儲存在電腦60的記憶體82的各程式的處理流程。
以下，使用對電路基板8的多個引線7與半導體晶片6的多個銲墊5之間進行導線30的連接方向不同的兩個打線的例子，以說明圖2的流程圖的各處理流程。圖3為表示此兩個打線的圖，且為從毛細管28的側往-Z方向看到的接合平台14的部份圖。於此，表示有電路基板8的5個引線7、用於預接合的引線9，與半導體晶片6的5個銲墊5。
於此，第一次進行的打線為藉由導線110連接設置在電路基板8的引線7的第1接合點100與設置在半導體晶片6的銲墊5的第2接合點102之間。第二次進行的打線為藉由導線112連接設置在電路基板8的引線7的第1接合點104與設置在半導 體晶片6的銲墊5的第2接合點106之間。導線110的連接方向120與導線112的連接方向124之間具有約70度的角度差。
設置在引線9的預接合點108為以即使連接方向120與連接方向124不同，亦可順利從第一次打線轉換到第二次打線的方式進行預接合的位置。預接合是在於第一次打線的第2接合點102的處理結束，第二次打線的第1接合點104的處理開始前進行。預接合處理的詳細方式將在之後敘述。
回到圖2，若將電源等投入打線裝置10，則進行包括電腦60的打線裝置10的各結構要素的初使化。
接著，接合平台14被暫時拉出，搭載有作為接合對象的半導體晶片6的電路基板8定位在接合平台14上，並藉由窗型夾鉗50按壓並固定。接合平台14再次回到初始狀態的位置。另外，接合平台14亦可視需要加熱到根據接合條件而決定的規定溫度。此接合對象設定步驟使用電路基板8的自動搬運裝置而自動地進行。
接著，第1接合程式84藉由控制部80執行，而在第1接合點100進行第1打線處理(S10)。關於第1打線處理，首先在導線夾鉗32打開的狀態下，設定為在毛細管28插通有導線30且在毛細管28的前端凸出有導線30的狀態。接下來，藉由控制部80的指令經由XY平台I/F 62與Z電動機I/F 64，而讓XY平台16與Z電動機20受到移動驅動，且處於在前端凸出有導線30的狀態的毛細管28向第1接合點100移動。第1接合點100設定在 電路基板8的一個引線7上。第1接合點100的設定是使用在圖1中未圖示的定位攝影機而進行。
在第1接合點100，在毛細管28的前端部與電路基板8的引線7之間嵌入導線30並按壓，藉由控制部80的指令而經由超音波振動子I/F 66讓超音波振動子26運作，並藉由以下條件接合導線30與引線7之間：此超音波振動能量與Z電動機20的驅動控制產生的毛細管28的壓接力，與視需要的從接合平台14的加熱溫度。圖4為表示在第1接合點100進行第1打線處理的圖。藉由上述方式，進行第1接合點100的第1打線處理。
若第1打線處理結束，則進行迴路形成處理。亦即，在第1打線處理結束後，在導線夾鉗32開啟的狀態下使毛細管28往上上升，接著使毛細管28移動到第2接合點102的正上方。第2接合點102設定在半導體晶片6的一個銲墊5上。在毛細管28移動的期間，導線30從導線線圈33放出，並僅從毛細管28的前端延展必要的導線長。毛細管28的移動，是藉由控制部80的指令讓XY平台16與Z電動機20移動驅動而進行。
在迴路形成處理之後，進行第2打線處理(S12)。此處理流程是藉由控制部80執行第2接合程式86而進行。亦可使迴路形成處理流程包括在第2接合程式86，並包括迴路形成處理，而作為第2打線處理。
在第2接合點102，以和第1打線處理相同的方式，在毛細管28的前端部與半導體晶片6的銲墊5之間嵌入導線30並 按壓，藉由控制部80的指令而經由超音波振動子I/F 66讓超音波振動子26運作，並藉由以下條件接合導線30與銲墊5之間：此超音波振動能量與Z電動機20的驅動控制產生的毛細管28的壓接力，與視需要的從接合平台14的加熱溫度。圖5為表示在第1接合點100進行第1打線處理後，一面形成迴路一面延展導線110，而在第2接合點102進行第2打線處理的圖。如圖3所示，導線110延展的方向為第一次打線的連接方向120。藉由上述方式，進行第2接合點102的第2打線處理。
再次回到圖2，若第2打線處理結束，則接下來進行用於切斷導線的移動處理(S14)。此處理流程是藉由控制部80執行切斷處理程式88而進行。用於切斷導線的移動處理，以如下的方式進行。
在進行第2接合點102的接合處理後，藉由控制部80的指令而經由Z電動機I/F 64對Z電動機20進行旋轉控制，並使毛細管28稍微上升。圖6為表示將半導體晶片6的上表面作為基準，毛細管28的位置上升到+Z1的圖。
接下來，藉由控制部80的指令而經由夾鉗開關I/F 68給予夾鉗開關部34指令而關閉導線夾鉗32，在此狀態下，經由XY平台I/F 62而使XY平台16移動驅動，藉此使毛細管28在XY平面內移動。
亦即，在藉由導線夾鉗32挾持導線30的狀態下，在XY平面內拉伸導線30。以第2接合點102的接合強度充分大於 導線30的破裂強度的方式進行第2打線處理的條件設定，因此導線30在第2接合點102被切斷。如上所述，藉由毛細管28的移動處理，從第2接合點102拉伸導線30，並進行導線30的切斷。
圖7為表示從圖6的狀態，毛細管28在XY平面內移動XY1所表示的距離，而導線30在第2接合點102的地方成為切斷狀態130的圖。XY1所表示的移動距離為沿著圖3的連接方向120的距離。亦即，導線30從第2接合點102在迴路狀的導線110延伸的連接方向120的方向被拉伸，並被切斷。在圖7中表示了，留在第2接合點102的側的部份的切斷側的前端部分132、從毛細管28的前端凸出的導線30的被切斷的導線尾部134。
再次回到圖2，若進行用於切斷導線的毛細管28的移動處理，則接著進行預接合處理(S16)。此處理流程是藉由控制部80執行預接合程式90而進行。預接合處理是經由XY平台I/F 62與Z電動機I/F 64使毛細管28移動，並經由夾鉗開關I/F 68使導線夾鉗32開關，並經由超音波振動子I/F 66使超音波振動子26運作，並以如下所述的方式進行。
保持從毛細管28的前端凸出導線尾部134的導線30，並將毛細管28移動到設置在預接合用的引線9的預接合點108的正上方。圖8為表示毛細管28移動到電路基板8的預接合點108的正上方的圖。
接下來，在將導線尾部134保持在前端的狀態下，使毛細管28往-Z方向下降，而在預接合點108進行打線。亦即，藉由 控制部80的指令而經由超音波振動子I/F 66讓超音波振動子26運作，並藉由以下條件接合導線尾部134與電路基板8的引線9之間：此超音波振動能量與Z電動機20的驅動控制產生的毛細管28的壓接力，與視需要的從接合平台14的加熱溫度。圖9為表示在預接合點108接合導線尾部134與電路基板8之間的圖。
若在預接合點108接合導線尾部134與電路基板8，則接下來在關閉導線夾鉗32的狀態下，使毛細管28從預接合點108往+Z方向升到預接合點108的正上方，以作為導線尾部動作以及導線切割動作。以預接合點108的接合強度充分大於導線30的破裂強度的方式進行預接合處理的條件設定，因此導線30在預接合點108被切斷。如上所述，藉由毛細管28的移動處理，從預接合點108拉伸導線30，並進行導線30的切斷。
圖10為表示從圖9的狀態，毛細管28往+Z方向上升Z2所表示的距離，而導線30在預接合點108的地方成為切斷狀態136的圖。在圖10中表示了，留在預接合點108的側的部份114與從毛細管28的前端凸出的導線尾部140。
若導線30的前端在預接合點大致沿著毛細管28的軸方向筆直地被切斷，則再次回到圖2，進行此導線尾部140的整形處理(S18)。此處理流程是藉由控制部80執行整形處理程式92而進行。整形處理是經由XY平台I/F 62與Z電動機I/F 64使毛細管28移動，並經由夾鉗開關I/F 68使導線夾鉗32開關，藉此以如下所述的方式進行。
在保持具有從毛細管28凸出的導線尾部140的導線30的狀態下，將毛細管28移動到摺疊站51的導線插入孔54的正上方。圖11為表示毛細管28移動到摺疊站51的導線插入孔54的正上方的圖。
接著，使毛細管28下降，並將導線尾部140插入導線插入孔54。圖12表示在毛細管28的前端在摺疊站51的上表面52保持規定的距離Zα的狀態下，導線尾部140插入導線插入孔54。接下來，使毛細管28往+Z方向稍微上升，並在XY平面內於規定的方向移動。在圖13中表示了，毛細管28僅上升了Z3，並一面維持此高度一面在XY平面內僅移動XY2所表示的距離。Z3設定為摺疊導線尾部140並放入摺疊站51的上表面52與毛細管28的前端之間的高度。XY平面內的XY2的移動方向設定為平行於第二次打線的連接方向124的方向。
藉由上述的方式設定Z3與XY2，在導線尾部140的一部分被引導到導線插入孔54的狀態下，將導線尾部140摺疊成與毛細管28的軸方向大致成直角，並平行於想要的連接方向124的方向。藉由使毛細管28進一步在XY平面內移動，導線尾部140依序從導線插入孔54出來，導線尾部140的整體最終會摺疊成與毛細管28的軸方向大致成直角，並平行於想要的連接方向124的方向，而結束整形。在圖14中表示了，毛細管28在XY平面內移動XY3所表示的距離，而成為對整體進行想要的整形後的導線尾部142。
圖15為表示窗型夾鉗50的摺疊站51對導線尾部140進行整形的樣子的圖。於此表示了，導線尾部140插入摺疊站51的導線插入孔54，而毛細管28沿著彎曲方向126在XY平面內移動XY3的距離。彎曲方向126為平行於第二次打線的連接方向124的方向。
若如上所述般將所成形的導線尾部142摺疊整形成平行於想要的連接方向124平行的方向，則毛細管28移動到第二次打線的第1接合點104的正上方。在圖16中表示了，第二次打線的第1接合點104與第2接合點106，且表示了保持有導線30的毛細管28移動到第1接合點104的正上方。之後，以和在圖4中所說明的內容相同的方式，進行第1打線處理。接著，以和在圖5中所說明的內容相同的方式，沿著連接方向124延展導線30，並在第2接合點進行第2打線處理。之後，重複在圖6以下各圖式所說明的內容的處理流程，而進行第二次打線。
再次回到圖2，在電路基板8有多個引線7與半導體晶片6有多個銲墊5時，確認所有的打線是否結束(S20)，在還有未完成的打線時回到S10，並重複上述的處理流程。若所有的打線結束，則運出搭載有完成打線的半導體晶片6的電路基板8。若有需要，則將下個搭載有半導體晶片6的電路基板8再次運入，並進行對此的打線。
在上述內容中，將S18的整形處理設為在摺疊站51進行。亦可以在進行預接合的引線9進行整形處理代替在摺疊站51 進行。圖17到圖20為表示為了用在第二次打線的第1接合點104，而在進行預接合的引線9以具有想要的摺疊形狀的方式，對導線尾部進行整形的流程的圖。
圖17為表示在預接合點108進行預接合的圖。圖17與圖9為相同的內容，因此省略詳細的說明。接下來，在預接合點108進行使毛細管28往+Z方向稍微上升的處理。圖18表示了，以電路基板8的上表面為基準，使毛細管28上升，並使毛細管28的前端上升Z4。Z4可設為與Z1相同的值。
接下來，關閉導線夾鉗32，並進行使毛細管28在XY平面內移動的處理。此處理為對應於圖7的處理，藉由上述方式，從預接合點108拉伸導線30，並進行導線30的切斷。
圖19為表示從圖18的狀態，毛細管28在XY平面內移動XY4所表示的距離，而導線30在預接合點108的地方成為切斷狀態144的圖。在圖19中表示了，留在預接合點108的側的部份146，與從毛細管28的前端凸出的導線尾部148。
XY4所表示的移動距離為沿著平行於第2次打線的連接方向124的方向的距離。亦即，導線30在預接合點108被拉伸的方向變更為平行於連接方向124的方向。藉由上述方式，從毛細管28的前端凸出的導線尾部148所延伸的方向成為平行於第1接合點104的想要的連接方向124的方向。
圖20為對應於圖3的圖，且圖20為表示在引線9的預接合與之後的導線30的切斷的圖。於此表示了，毛細管28沿著 平行於連接方向124的彎曲方向128從預接合點108僅移動XY4的整形切斷點109。在預接合點108預接合時的導線30的彎曲方向122平行於第一次打線的連接方向120，但在整形切斷點109被切斷的導線尾部148的彎曲方向128則平行於第二次打線的連接方向124。
如上所述，在預接合之後使毛細管28在平行於第二次打線的連接方向124的方向移動，且使毛細管28在XY平面內移動，並切斷導線30，藉此可不使用摺疊站51，而進行想要的整形處理。如上所述，所謂想要的整形處理為使從毛細管28的前端凸出的導線尾部的摺疊形狀成為平行於打線的連接方向。
接下來，使用圖21對上述構成的作用效果進行說明。圖21為表示因第2接合點的導線切斷方法，而導致接合強度不同的圖。在圖21中，在半導體晶片6的銲墊5藉由兩條導線110、111分別進行第2打線。
關於其中一條導線110，其表示了在使毛細管28從第2接合點102稍微上升到上方之後，關閉導線夾鉗32並使毛細管28在XY平面內移動，藉由上述方式在第2接合點102切斷導線30時的在第2接合點102的殘留部份的切斷側的前端部份132。此切斷方式與圖7中所說明的內容相同。若以圖7的情形說明，則XY平面內的毛細管28的移動方向為從此打線的第1接合點100朝向第2接合點102的連接方向120。
關於另一條導線111，其表示了關閉導線夾鉗32，並使 毛細管28從第2接合點103垂直上升，藉由上述方式在第2接合點103切斷導線30時的在第2接合點103的側的殘留部份的切斷側的前端部份138。此切斷方式與圖10中所說明的切斷方式相同。在圖10中表示了在預接合點108的殘留部份的切斷側的前端部份138。此前端部份138是藉由導線30從半導體晶片6的接合部被拉伸到上方，而從接合部產生一部份翻轉朝上的部份139。由於產生此一部份翻轉朝上的部份139，與其中一條導線110的第2接合點102的接合強度相比，此另一條導線111的第2接合點103的接合強度下降。
如圖21所示，為了確保第2接合點的接合強度，良好的方式為在第2接合點使毛細管28稍微上升到上方之後，使毛細管28在XY平面內移動而切斷導線30。然而，若以上述方式切斷導線30，則留在毛細管28的前端的導線尾部的摺疊形狀成為平行於在XY平面被拉伸的方向。
在接下來進行的打線的連接方向與之前進行的打線的連接方向不同的情形時，若保持此導線尾部的狀態，而移動到接下來的打線的第1接合點，則從毛細管28凸出的導線尾部的延伸方向成為不同於接下來的打線的連接方向。若在此狀態下在第1接合點進行第1打線，並在之後使毛細管28沿著導線30的連接方向移動，則導線30在第1接合點的接合部會被扭曲。如上所述，在第1接合點，若從毛細管28的前端凸出的導線尾部的摺疊的延伸方向與打線的連接方向不同，則第1接合點的接合強度下降。
於此，在上述構成中，第一次打線的第2接合點的導線切斷為如圖7中所說明般，在第2接合點102使毛細管28稍微上升到上方之後，使毛細管28在XY平面內移動並切斷導線30。藉由上述方式，可確保第2接合點102的接合強度。
接著，為了確保接下來進行的第1接合點的接合強度，而進行預接合(S16)，並關閉導線夾鉗32使毛細管28從第2接合點103垂直上升，藉由上述方式，在第2接合點103切斷導線30，並在之後進行想要的整形處理(S18)。如上所述，所謂想要的整形處理為使從毛細管28的前端凸出的導線尾部的摺疊形狀成為平行於打線的連接方向。想要的整形處理可使用摺疊站51並藉由圖11到圖14中所說明的流程進行，亦可以在進行預接合的引線9藉由圖17到圖20中所說明的流程代替圖11到圖14中所說明的流程而進行。藉由上述方式，可確保第1接合點的接合強度。
6‧‧‧半導體晶片
8‧‧‧電路基板
10‧‧‧打線裝置
12‧‧‧底座
14‧‧‧接合平台
16‧‧‧XY平台
18‧‧‧接合頭
20‧‧‧Z電動機
22‧‧‧Z驅動手臂
24‧‧‧超音波轉換器
26‧‧‧超音波振動子
28‧‧‧毛細管
30‧‧‧導線
32‧‧‧導線夾鉗
33‧‧‧導線線圈
34‧‧‧夾鉗開關部
50‧‧‧窗型夾鉗
51‧‧‧摺疊站
52‧‧‧(摺疊站的)上表面
54‧‧‧導線插入孔
60‧‧‧電腦
62‧‧‧XY平台I/F
64‧‧‧Z電動機I/F
66‧‧‧超音波振動子I/F
68‧‧‧夾鉗開關I/F 68
80‧‧‧控制部
82‧‧‧記憶體
84‧‧‧第1接合程式
86‧‧‧第2接合程式
88‧‧‧切斷處理程式
90‧‧‧預接合程式
92‧‧‧整形處理程式
94‧‧‧控制程式
96‧‧‧控制數據
X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (7)

  1. 一種打線裝置，包括：插通有導線的毛細管；使所述導線相對於所述毛細管呈現挾持狀態的夾鉗；以及控制所述毛細管的移動與所述夾鉗的動作的控制部，所述控制部為可執行各個處理的構成，所述各個處理包括：在打線的第1接合點使用插通有所述導線的所述毛細管並藉由楔形接合法使第1接合對象物與所述導線之間接合的第1接合處理；在所述第1接合處理之後，使所述導線從所述第1接合點延展規定的迴路長，並在所述打線的第2接合點使第2接合對象物與所述導線之間接合的第2接合處理；在所述第2接合處理之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管向正交於所述毛細管的軸方向的水平方向移動，並從所述第2接合點切斷所述導線的切斷處理；使所述毛細管從所述第2接合點移動到規定的預接合點，並在所述預接合點進行預接合的預接合處理；以及在所述預接合處理之後，將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的打線裝置，更包括用於將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成規定的摺疊形狀的摺疊站。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的打線裝置，其中所述預接合處理更包括：在所述預接合之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在平行於所述毛細管的軸方向的方向移動，並從所述預接合點切斷所述導線的切斷處理；以及在所述預接合處理的所述切斷處理之後，所述整形處理為將處於從前端凸出有所述導線的狀態的所述毛細管移動到預先決定的摺疊站的位置，將所述毛細管的前端壓接到所述摺疊站的上表面，並將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成所述規定的彎曲形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的打線裝置，其中所述預接合處理更包括：在所述預接合之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在平行於所述毛細管的軸方向的方向移動，並從所述預接合點切斷所述導線的切斷處理；以及在所述預接合處理中的所述切斷處理之後，所述整形處理為使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在正交於所述毛細管的軸方向的水平方向僅移動規定的距離，並從所述預接合點切斷所述導線，藉此將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成所述規定的彎曲形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的打線裝置，其中在所述第1接合點以及所述第2接合點的所述打線藉由 楔形接合法進行。
  6. 一種半導體裝置的製造方法，包括：在打線的第1接合點使用插通有導線的毛細管並藉由楔形接合法使第1接合對象物與所述導線之間接合的第1接合處理步驟；在所述第1接合處理步驟之後，使所述導線從所述第1接合點延展規定的迴路長，並在所述打線的第2接合點使第2接合對象物與所述導線之間接合的第2接合處理步驟；在所述第2接合處理步驟之後，使所述導線處於挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管向正交於所述毛細管的軸方向的水平方向移動，並從所述第2接合點切斷所述導線的切斷處理步驟；在所述切斷處理步驟之後，使所述毛細管從所述第2接合點移動到規定的預接合點，並在所述預接合點進行預接合之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在平行於所述毛細管的軸方向移動，並從所述預接合點切斷所述導線的預接合處理步驟；以及在所述預接合處理步驟之後，將處於從前端凸出有所述導線的狀態的所述毛細管移動到預先決定的摺疊站的位置，將所述毛細管的前端壓接到所述摺疊站的上表面，並將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理步驟。
  7. 一種半導體裝置的製造方法，包括：在打線的第1接合點使用插通有導線的毛細管並藉由楔形接 合法使第1接合對象物與所述導線之間接合的第1接合處理步驟；在所述第1接合處理步驟之後，使所述導線從所述第1接合點延展規定的迴路長，並在所述打線的第2接合點使第2接合對象物與所述導線之間接合的第2接合處理步驟；在所述第2接合處理步驟之後，使所述導線處於挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管向正交於所述毛細管的軸方向的水平方向移動，並從所述第2接合點切斷所述導線的切斷處理步驟；在所述切斷處理步驟之後，使所述毛細管從所述第2接合點移動到規定的預接合點，並在所述預接合點進行預接合之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在平行於所述毛細管的軸方向的方向移動，並從所述預接合點切斷所述導線的預接合處理步驟；以及在所述預接合處理步驟之後，使所述導線處於所述挾持狀態，並使插通有所述導線的所述毛細管在正交於所述毛細管的軸方向的水平方向僅移動規定的距離，並從所述預接合點切斷所述導線，藉此將從所述毛細管的前端凸出的所述導線整形成規定的彎曲形狀的整形處理步驟。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5734236B2 (ja) * 2011-05-17 2015-06-17 株式会社新川 ワイヤボンディング装置及びボンディング方法
JP2016062962A (ja) * 2014-09-16 2016-04-25 株式会社東芝 ワイヤボンディング装置、及び半導体装置
KR101962888B1 (ko) * 2015-03-31 2019-03-27 가부시키가이샤 신가와 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 방법
JP2018022820A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 アダマンド株式会社 ウェッジボンディングに於けるキャピラリ、ワイヤ接合方法および接合されたワイヤ
TWI643276B (zh) * 2016-08-23 2018-12-01 日商新川股份有限公司 夾線裝置的校準方法以及打線裝置
US10600756B1 (en) * 2017-02-15 2020-03-24 United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Wire bonding technique for integrated circuit board connections
US11791309B2 (en) 2018-12-12 2023-10-17 Heraeus Materials Singapore Pte. Ltd. Process for electrically connecting contact surfaces of electronic components
KR102411252B1 (ko) * 2019-03-08 2022-06-22 가부시키가이샤 신가와 와이어 본딩 장치
TWI739379B (zh) * 2019-04-24 2021-09-11 日商新川股份有限公司 半導體裝置、半導體裝置的製造方法、以及打線接合裝置
WO2021029174A1 (ja) * 2019-08-13 2021-02-18 株式会社新川 ワイヤボンディング装置
US11420287B2 (en) * 2019-09-29 2022-08-23 Ningbo Shangjin Automation Technology Co., Ltd. Wire clamping system for fully automatic wire bonding machine
US11239197B2 (en) * 2019-11-27 2022-02-01 Asm Technology Singapore Pte Ltd Wire bonding apparatus threading system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS557415A (en) 1978-06-30 1980-01-19 Toyo Kagaku Sangyo Kk Faucet molding mold in fiber reinforcing plastic material
US4422568A (en) 1981-01-12 1983-12-27 Kulicke And Soffa Industries, Inc. Method of making constant bonding wire tail lengths
JPS5889833A (ja) * 1981-11-25 1983-05-28 Shinkawa Ltd ワイヤボンデイング方法
US4437604A (en) * 1982-03-15 1984-03-20 Kulicke & Soffa Industries, Inc. Method of making fine wire interconnections
JPS60182147A (ja) * 1984-02-28 1985-09-17 Toshiba Corp ワイヤボンデイング方法
JP3369232B2 (ja) * 1992-12-21 2003-01-20 バブコック日立株式会社 スプレ塔式湿式排煙脱硫装置
JP3335043B2 (ja) 1995-03-27 2002-10-15 株式会社カイジョー 半導体デバイスの状態判定方法及び状態判定装置
DE19823623A1 (de) * 1998-05-27 1999-12-02 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Kontaktstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
JP2000306940A (ja) 1999-04-21 2000-11-02 Shinkawa Ltd バンプボンディングにおける不着検査方法及び装置
JP2004221257A (ja) * 2003-01-14 2004-08-05 Seiko Epson Corp ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置
TWI248186B (en) * 2004-01-09 2006-01-21 Unaxis Internat Tranding Ltd Method for producing a wedge-wedge wire connection
JP4298665B2 (ja) * 2005-02-08 2009-07-22 株式会社新川 ワイヤボンディング方法
JP4344002B1 (ja) * 2008-10-27 2009-10-14 株式会社新川 ワイヤボンディング方法

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