引线键合方法以及引线键合装置与流程

本发明涉及引线键合方法以及引线键合装置。

背景技术：

在专利文献1中记载了以下的现有技术。

准备键合装置，该键合装置包含：载置有设置有引脚面的键合对象的键合载台；被插通键合引线的毛细管；载置于键合载台的键合对象的引脚面，使毛细管以及插通于该毛细管的键合引线加压接触的加压接触单元；在使毛细管与引脚面加压接触时，在与毛细管的加压方向正交的方向上使毛细管以漩涡状旋转的擦拭(scrub)单元；和控制部。

接下来，利用基于键合装置的控制部的指令的加压接触单元，使在载置于键合载台的键合对象的引脚面加压接触插通有键合引线的毛细管以及插通于该毛细管的键合引线。

接下来，通过基于键合装置的控制部的指令(图9的(b)所示的x轴指令位置x以及y轴指令位置y)的擦拭单元，在毛细管与引脚面加压接触时，使得毛细管在与毛细管的加压方向正交的方向上以漩涡状旋转。该漩涡状旋转是指，将毛细管与引脚面接触的位置作为基准位置，一边从该基准位置起扩大直径一边使毛细管以漩涡状旋转之后，一边缩小直径一边使毛细管以漩涡状旋转，而返回基准位置(参考图9的(a))。

在此，对擦拭动作进行说明。图9的(a)是表示进行擦拭动作的毛细管的移动轨迹的图，图9的(b)是表示用于使x轴直线电动机以及y轴直线电动机驱动的指令位置的图。另外，x轴直线电动机以及y轴直线电动机是用于使键合头移动的单元。

如图9的(a)所示，擦拭动作通过使x轴直线电动机以及y轴直线电动机驱动来使保持于键合头的毛细管以漩涡状旋转，从而使毛细管相对于引脚面以漩涡状旋转。具体而言，将毛细管与引脚面接触时的位置作为基准位置(0、0)，一边使该旋转半径从该基准位置起扩大，一边使毛细管以漩涡状旋转，当该旋转半径成为最大时，一边使旋转半径缩小一边使毛细管以漩涡状旋转，使毛细管返回到基准位置。

在上述的现有技术中，一边从基准位置起扩大直径一边使毛细管以漩涡状旋转后，一边缩小直径一边使毛细管以漩涡状旋转，因此，至少两处的毛细管通过相同的位置。其结果是，容易引起引线断裂，存在生产率降低的担心。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：jp专利第4595018号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明的一个方式的课题在于提供一种能够抑制引线断裂的产生的引线键合方法或引线键合装置。

用于解决课题的手段

以下，对本发明的各种方式进行说明。

[1]一种引线键合方法，通过使毛细管以及插通于所述毛细管的引线与载置于xy载台的引脚加压接触，从而使所述引线接合于所述引脚，其特征在于，

在使所述毛细管与所述引脚加压接触的状态下使所述xy载台移动，使所述毛细管沿着包含多个圆弧部分的移动轨迹移动。

[2]根据上述[1]中的引线键合方法，其特征在于，

所述毛细管沿着没有交叉部分的移动轨迹移动。

[3]根据上述[1]或[2]中的引线键合方法，其特征在于，

所述多个圆弧部分的长度被设定为越是位于所述移动轨迹的终点侧的圆弧部分则越长。

[4]根据上述[1]至[3]的任一项中的引线键合方法，其特征在于，

所述多个圆弧部分被配置为相邻的圆弧部分中的位于所述移动轨迹的终点侧的圆弧部分的始端和位于所述移动轨迹的起点侧的圆弧部分的终端接近，

在所述移动轨迹中包含将所述终点侧的圆弧部分的始端和所述起点侧的圆弧部分的终端相连的连接部分，

所述移动轨迹具有由所述多个圆弧部分和将各圆弧部分相连的连接部分形成的曲折形状。

[5]根据上述[1]至[4]的任一项中的引线键合方法，其特征在于，

在使所述xy载台移动之前或之后、或者使所述xy载台移动的同时，对所述毛细管施加超声波振动。

[6]一种引线键合装置，其特征在于，具备：

载置引脚的xy载台；

使所述xy载台沿着x方向移动的机构；

使所述xy载台沿着y方向移动的机构；

被插通引线的毛细管；

使所述毛细管与所述引脚加压接触的机构；

向所述毛细管施加超声波振动的机构；和

对使得沿着所述x方向移动的机构、使得沿着所述y方向移动的机构、使所述毛细管与所述引脚加压接触的机构、以及施加所述超声波振动的机构进行控制的控制部，

所述控制部在使所述毛细管以及插通于所述毛细管的所述引线与载置于所述xy载台的引脚加压接触的状态下，使所述xy载台移动，对使得沿着所述x方向移动的机构以及使得沿着所述y方向移动的机构进行控制，使得所述毛细管沿着包含多个圆弧部分的移动轨迹移动。

[7]根据上述[6]中的引线键合装置，其特征在于，

所述控制部在使所述毛细管以及所述引线与所述引脚加压接触的状态下，对使得沿着所述x方向移动的机构以及使得沿着所述y方向移动的机构进行控制，使得所述毛细管曲折移动。

[8]根据上述[6]或[7]中的引线键合装置，其特征在于，

所述控制部在使所述xy载台移动之前或之后、或者使所述xy载台移动的同时，对施加所述超声波振动的机构进行控制，使得对所述毛细管施加超声波振动。

[9]根据上述[1]至[5]中的任一项中的引线键合装置，其特征在于，

所述多个圆弧部分的全部或一部分为同心圆的圆弧部分。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够提供一种能够抑制引线断裂的产生的引线键合方法或引线键合装置。

附图说明

图1的(a)是表示毛细管的移动轨迹的图，(b)是表示在第2键合点16的引脚上接合有引线的形状的俯视图。

图2是表示用于如图1的(a)所示的轨迹那样用于使xy载台38移动的x轴振幅和y轴振幅、以及施加超声波的定时的图。

图3是表示比较例的引线1的接合部的形状的俯视图。

图4是表示本发明的一个方式所涉及的引线键合装置的示意图。

图5是表示图4所示的引线键合装置的xy驱动机构11的立体图。

图6的(a)是表示在图5所示的箭头100的方向观察的x轴驱动机构以及y轴驱动机构的图，(b)是表示沿图5所示的箭头101的方向观察的x轴驱动机构以及y轴驱动机构的图。

图7的(a)～(d)是说明利用图4所示的引线键合装置进行引线键合的工序的图。

图8是用于进一步具体说明将图7的(d)所示的引脚14和引线1接合的工序的图。

图9的(a)、(b)是用于说明现有的引线键合方法的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细地说明。但是，本领域技术人员容易理解，本发明并不限定于以下的说明，在不脱离本发明的主旨以及其范围的情况下能够对其方式以及详细内容进行各种变更。因此，本发明不被解释为限定于以下所示的实施方式的记载内容。

图4是表示本发明的一个方式所涉及的引线键合装置的示意图。该引线键合装置是将电极和引脚通过引线进行电连接的装置。另外，电极例如是半导体芯片的电极，引脚例如是引线框的引脚。

图5是表示图4所示的引线键合装置的xy驱动机构11的立体图。图6的(a)是表示在图5所示的箭头100的方向观察的x轴驱动机构以及y轴驱动机构的图，图6的(b)是表示在图5所示的箭头101的方向观察的x轴驱动机构以及y轴驱动机构的图。

图4所示的引线键合装置具有xy载台38，该xy载台38是保持引线框9以及未图示的半导体芯片的电极(焊盘)的载台。xy载台38具有在引线框9的引脚与半导体芯片的焊盘之间进行定位动作的功能。在xy载台38安装有xy驱动机构11。该xy驱动机构11具有使xy载台38沿着x方向移动的x轴驱动机构和使xy载台38沿着y方向移动的y轴驱动机构。该x轴驱动机构是沿着x轴引导件28使xy载台38在箭头25的方向上移动的机构。该y轴驱动机构是沿着y轴引导件32使xy载台38在箭头26的方向上移动的机构。

详细而言，如图5以及图6的(a)、(b)所示，能够通过x轴驱动机构使x工作台34沿着x轴引导件28在箭头25的方向上移动。在该x工作台34安装y轴引导件32，能够通过y轴驱动机构使y工作台35沿着y轴引导件32在箭头26的方向上移动。

在x轴引导件28设置有将x轴引导件28锁定的x轴引导件锁定部29。x轴引导件锁定部29固定于x轴引导件28而固定x工作台34。

x轴驱动机构构成为沿着x轴引导件28使xy载台38(参考图4)和x工作台34一起在箭头25的方向上自由移动。

在y轴引导件32设置有将y轴引导件32锁定的y轴引导件锁定部33，y轴引导件锁定部33具有通过空气的压力按压在y轴引导件32的第3锁定部33a。y轴引导件锁定部33被固定在y轴引导件32而固定y工作台35。

y轴驱动机构构成为沿着y轴引导件32使xy载台38和y工作台35一起在箭头26的方向上自由移动。

另外，图4所示的引线键合装置具有键合头12。该键合头12安装在能够在x-y轴(二维方向)移动的驱动机构的xy工作台41，键合头12能够通过xy工作台41来移动。另外，键合头12安装在旋转轴21a，旋转轴21a能够通过旋转驱动机构来旋转。使键合头12通过旋转轴21a来旋转，由此键合头12能够在z轴方向21b上移动。

另外，图4所示的引线键合装置具有：被插通引线的毛细管；使该毛细管与作为键合对象的电极或引脚加压接触的机构；对毛细管施加超声波振动的机构；和控制部。该控制部对x轴驱动机构、y轴驱动机构以及施加超声波振动的机构进行控制，详细后述。

利用搭载于xy工作台41上的键合头12的直线电动机或与电动机轴连结的凸轮等使键合臂上下摆动，从安装于该键合臂的超声波焊头的前端的毛细管送出引线，通过对该引线的前端与放电电极之间施加高电压而引起放电。通过该放电能量使引线的前端熔融来在引线的前端形成熔珠。然后将保持于毛细管的前端的熔珠通过键合臂的摆动所引起的机械性加压力按压在作为第1键合点的半导体芯片的电极，并且并用超声波以及加热单元来进行热压接，将引线与第1键合点连接。

图1的(a)是表示通过图4所示的xy驱动机构11使xy载台38移动的轨迹(毛细管的移动轨迹)的图。即，图1的(a)表示在使毛细管以及插通于毛细管的引线与载置于xy载台38的引脚加压接触的状态下使xy载台38移动的轨迹。

图1的(b)是表示通过如图1的(a)所示的轨迹那样使xy载台38移动，从而在引脚上使毛细管以及插通于毛细管的引线如图1的(a)所示的轨迹那样移动，其结果是，在第2键合点16的引脚上接合有引线的形状的俯视图。

图7的(a)～(d)是说明进行图4所示的引线键合装置的引线键合的工序的图。

接下来，对使用图4所示的引线键合装置的引线键合方法进行说明。

如图7的(a)以及(b)所示，在送出到毛细管2的前端的引线1的前端与放电电极4之间引起一定时间的放电，使引线1的前端熔融来形成熔珠20，将其保持在毛细管2的前端，并使毛细管2位于成为第1键合点15的半导体芯片13的电极12a的正上方。另外，电极12a的定位通过xy载台38来进行。

接下来，如图7的(c)所示，使毛细管2在z轴方向上下降，将熔珠20按压在半导体芯片的电极12a并进行加压，与此同时，对毛细管2的前端经由所述键合臂的超声波焊头施加超声波振动。由此，将引线1与电极12a连接。另外，z轴方向是与xy载台38垂直方向。

接下来，如图7的(d)所示，使毛细管2遵循给定的环路控制上升，使其向成为第2键合点16的引脚14的方向移动。该引脚14是载置于图4所示的xy载台38的引线框9的引脚。引脚14的定位通过xy载台38来进行。

接下来，使毛细管2在z轴方向21上下降，使毛细管2以及插通于毛细管2的引线1与引脚14加压接触。在该状态下，使xy载台38移动，使毛细管2沿着包含多个圆弧部分的移动轨迹移动(参考图1的(a))。另外，毛细管2沿着没有交叉的部分的移动轨迹移动即可。另外，多个圆弧部分的长度设定为越是位于所述移动轨迹的终点18侧的圆弧部分则越长。即，在引脚14上使毛细管2以及插通于毛细管2的引线1如图1的(a)所示的移动轨迹那样移动。详细而言，多个圆弧部分配制成相邻的圆弧部分当中的位于所述移动轨迹的终点18侧的圆弧部分的始端和位于所述移动轨迹的起点17侧的圆弧部分的终端接近。在所述移动轨迹中包含将终点18侧的圆弧部分的始端和起点17侧的圆弧部分的终端相连的连接部分19，所述移动轨迹具有由所述多个圆弧部分和将各圆弧部分相连的连接部分19形成的曲折形状即可。另外，所述多个圆弧部分的全部或一部分是同心圆的圆弧部分即可。由此，能够使引线始终紧贴于新的接地面，能够增加紧贴面积。其结果是，能够以图1的(b)所示的引线1的接合部的形状使引线1接合于引脚14的第2键合点16。通过这样增大接合面积，从而能够提升接合强度。

上述的移动轨迹具有曲折形状地进行移动是指，一边使xy载台38通过x轴驱动机构在x轴的一个方向和相反方向上交替移动一边使xy载台38通过y轴驱动机构在y轴的一个方向和相反方向上交替移动。另外，x轴的所述相反方向的移动距离优选比之前移动的x轴的所述一个方向的移动距离短，使y轴的移动方向反转后的移动距离优选与使y轴的移动方向反转前的移动距离相同或更长(即不短于)。由此，如图1的(a)所示，圆弧或椭圆的一部分等的曲线的长度会慢慢变大。其结果是能够抑制引线断裂的产生。

另外，若如图1的(a)所示的移动轨迹那样，毛细管2在引脚14上曲折移动，则该毛细管2的移动轨迹的中心线不会通过同一点上，成为没有交叉的部分的移动轨迹。换句话说，通过一边将毛细管2错开使得毛细管2的移动轨迹的中心线不会在同一点上通过一边使xy载台38曲折移动，能够抑制引线断裂的产生。这是因为，若毛细管2的移动轨迹的中心线通过同一点上，就易于引起引线断裂。另外，毛细管2的移动轨迹的中心线是指毛细管2与引脚14接触并移动的轨迹的中心线。

另外，在使xy载台38曲折移动之前或之后、或者在使xy载台38曲折移动的同时，对毛细管2的前端经由超声波焊头施加超声波振动即可。

如上所述，在使引线1与引脚14接合之后，在使毛细管2上升而预先设定的毛细管2的上升位置将引线剪切钳3闭合，对引脚14上的引线进行剪切，从而完成一次键合作业。

图8是用于进一步具体说明将图7的(d)所示的引脚14和引线1接合的工序的图。图2是表示用于如图1的(a)所示的轨迹那样使xy载台38移动的x轴振幅和y轴振幅、以及施加超声波的定时的图。

使毛细管2触及引脚14，并使超声波振荡，在其前后或同时使xy载台38移动(s1)。具体而言，如图2所示，在检测到毛细管2触及了引脚14后，使xy载台38一边通过x轴驱动机构在x轴的一个方向和相反方向上交替移动一边移动8μm，且使xy载台38通过y轴驱动机构在y轴的一个方向和相反方向上交替移动。此时的y轴的振幅按照2μm、4μm、6μm、8μm的顺序变大。另外，在图2中，在与毛细管2触及引脚14的同时进行超声波的振荡。另外，x轴驱动机构、y轴驱动机构、使毛细管与引脚加压接触的机构以及超声波的振荡通过引线键合装置的控制部控制。

如图2所示，若使xy载台38移动，则如图8的s2～s5所示毛细管2移动。详细而言，使y轴相对于x轴在+方向和-方向上往返一次，并以指定范围的角度进行圆弧移动(s2)。此时，使x轴上相对于y轴在+方向和-方向上移动。此时的y轴的振幅是2μm。接下来，一边使x轴相对于y轴在+方向和-方向上移动一边增加指定范围的角度，来移动y轴的第二次往返(s3)。此时的y轴的振幅是4μm。接下来，一边使x轴相对于y轴在+方向和-方向上移动一边增加指定范围的角度来移动y轴的第三次往返(s4)。此时的y轴的振幅是6μm。接下来，一边使x轴相对于y轴在+方向和-方向上移动一边增加指定范围的角度来移动第四次往返(s5)。此时的y轴的振幅是8μm。这样，能够如图1(a)所示的移动轨迹那样使xy载台38移动，能够在图1的(b)所示的引脚的第2键合点16处实现引线1的接合部的形状。作为结果，如图1的(b)所示，分别在x轴方向以及y轴方向上形成8μm的接合部的区域。另外，如图1的(a)所示，键合开始点17和键合终点18位于不同位置，接合面积增大，接合强度增加。

接下来，在超声波振荡或载台移动完成之后使毛细管2上升。

图3是表示比较例的引线1的接合部的形状的俯视图。在该比较例中，在使引线1与引脚14的第2键合点16a接合时，将图1所示的使xy载台38移动的功能关闭，对毛细管2仅施加超声波振动。

将图3和图1的(b)进行比较可知，将使xy载台38移动的功能开启且对毛细管2施加超声波振动的情况下的图1的(b)所示的引线1的接合部的面积与图3的功能关闭时的面积相比大到2倍以上，其结果是，能够提升接合强度。

对图4所示的引线键合装置的控制部进行说明。

该控制部对在x方向上移动的x轴驱动机构以及在y方向上移动的y轴驱动机构进行控制，使得在使毛细管2以及插通于毛细管2的引线1与载置于xy载台38的引脚14加压接触的状态下使xy载台38移动，毛细管2沿着包含多个圆弧部分的移动轨迹移动。换句话说，控制x轴驱动机构以及y轴驱动机构，使得在使毛细管2以及引线1与引脚14加压接触的状态下毛细管2曲折移动。通过如此地进行控制，能够实现图1的(a)所示的毛细管2的移动轨迹。

另外，控制部能够对在x方向上移动的x轴驱动机构以及在y方向上移动的y轴驱动机构进行控制，使得xy载台38一边在x轴的一个方向和相反方向上交替移动一边使xy载台在y轴的一个方向和相反方向上交替移动，并且，使得x轴的所述相反方向的移动距离变得比之前移动的x轴的所述一个方向的移动距离端，并且，使得使y轴的移动方向反转之后的移动距离与使y轴的移动方向反转之前的移动距离相同或更长。

另外，控制部能够控制施加超声波振动的机构，使得在使xy载台38移动之前或之后、或者在使xy载台38移动的同时，对毛细管2施加超声波振动。

在本实施方式中，对小空间的引脚通过设为图1的(b)所示的引线1的接合部的形状，也能够提高接合强度。因此，能够将引线1可靠地接合于小空间的引脚。

另外，在本实施方式中，对在x轴方向上拉引线1的情况进行了说明，但也能够在x轴方向以外的方向(实际上360°的任意的方向)上拉引线1。例如，对第1轴方向上拉引线1的情况而言，能够如下进行说明。使xy载台38移动而使毛细管2沿着包含多个圆弧部分的移动轨迹移动是指，一边使xy载台38在第1轴的一个方向和相反方向上交替移动一边使xy载台38在与所述第1轴正交的第2轴的一个方向和相反方向上交替移动，所述第1轴的所述相反方向的移动距离比之前移动的所述一个方向的移动距离短，使所述第2轴的移动方向反转之后的移动距离与使所述第2轴的移动方向反转之前的移动距离相同或更长即可。将该说明中的第1轴设为x轴、将第2轴设为y轴的情况成为本实施方式的说明内容。

另外，在本实施方式中，如图2所示，通过y轴驱动机构使xy载台38在y轴的一个方向和相反方向上交替移动时的y轴的振幅2μm、4μm、6μm、8μm分别设为一次，但也可以将y轴的振幅2μm、4μm、6μm、8μm分别设为两次以上，也可以不使y轴的振幅各自的次数相同。

符号说明

1引线

2毛细管

3引线剪切钳

4放电电极

9引线框

11xy驱动机构

12键合头

12a电极

13半导体芯片

14引脚

15第1键合点

16、16a第2键合点

17键合开始点

18键合终点

19将各圆弧部分相连的连接部分

20熔珠

21z轴方向

25、26箭头

28x轴引导件

29x轴引导件锁定部

32y轴引导件

33y轴引导件锁定部

33a第3锁定部

34x工作台

35y工作台

38xy载台

41xy工作台