JP2000068319A - Wire bonding apparatus - Google Patents

Wire bonding apparatus

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JP2000068319A JP10238742A JP23874298A JP2000068319A JP 2000068319 A JP2000068319 A JP 2000068319A JP 10238742 A JP10238742 A JP 10238742A JP 23874298 A JP23874298 A JP 23874298A JP 2000068319 A JP2000068319 A JP 2000068319A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire bonding apparatus for connecting an electrode and a lead in a semiconductor chip, which is controlled under the control of a microcomputer so that a movement path of a capillary forms a Bezier curve for obtaining high reproducibility. SOLUTION: An X-axis movement table 24 and a Y-axis movement table 24 are installed on a base 20 to move in a horizontal plane. A Z-axis drive mechanism 25, including a cam mechanism, is installed above the Y-axis table 24, and an arm 28 is extended from the Z-axis mechanism 25. A capillary 30, through which a wire 29 is passed, is provided at a tip end of the arm 28 to be slidably moved vertically by a Z-axis motor 32. A linear function and a Bezier function which determined the movement path of the capillary 30 are stored in a loop information storage 2 in a control microcomputer 1, and a loop controller 3 is operated so that the capillary 30 moves along the movement path which corresponds to a combination of a straight line and a Bezier curve.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ装置に関し、特にチップの電極の第1ボンディング点
からワイヤを掛け渡すリードの第2ボンディング点まで
のキャピラリの動作を、マイクロコンピュータにより制
御するワイヤボンディング装置の技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding apparatus and, more particularly, to a wire bonding apparatus for controlling the operation of a capillary from a first bonding point of an electrode of a chip to a second bonding point of a lead through which a wire is passed by a microcomputer. Belongs to the technical field of equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、チップの電極とリードとをワイ
ヤで接続するワイヤボンディング装置においては、キャ
ピラリをチップの電極の第1ボンディング点からリード
の第2ボンディング点まで水平面内でX軸およびY軸方
向に移動させるX軸移動テーブルおよびY軸移動テーブ
ルと、上下(Z軸方向)に揺動させるZ軸駆動機構と、
これらを駆動制御するサーボ駆動制御部を有している。
Z軸駆動機構の先端部にはワイヤが挿通されたキャピラ
リが有り、キャピラリが直線と近似円弧を組み合わせた
軌跡を描いて移動するようになっている。
2. Description of the Related Art In a conventional wire bonding apparatus for connecting an electrode of a chip and a lead with a wire, a capillary is connected to a X-axis and a Y-axis in a horizontal plane from a first bonding point of the chip electrode to a second bonding point of the lead. An X-axis moving table and a Y-axis moving table that move in the axial direction, a Z-axis driving mechanism that swings up and down (in the Z-axis direction),
It has a servo drive control section for controlling these.
At the tip of the Z-axis drive mechanism, there is a capillary into which a wire is inserted, and the capillary moves along a locus combining a straight line and an approximate arc.

【0003】図8は、従来のワイヤボンディング装置の
構成の一例を示すブロック図である。図8において、ベ
ース20上にはX軸モータ21を備えたX軸移動テーブ
ル22と、Y軸モータ23を備えたY軸移動テーブル2
4が設置されており、X軸モータ21とY軸モータ23
の回転によりテーブルが水平面内を移動する。Y軸移動
テーブル24上にはZ軸駆動機構25が設置されてお
り、Z軸駆動機構25は支軸26により保持ブロック2
7に回転自在に軸支されている。Z軸駆動機構25には
アーム28が延出しており、アーム28の先端部にはワ
イヤ29が挿通されたキャピラリ30が保持されてい
る。また、Z軸駆動機構25にはZ軸モータ32があり
アーム28を上下に揺動させる。キャピラリ30の上位
部にはワイヤ29を第2ボンディング点から切るときに
挟持するワイヤクランプ40を備えている。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional wire bonding apparatus. 8, an X-axis moving table 22 having an X-axis motor 21 and a Y-axis moving table 2 having a Y-axis motor 23 are provided on a base 20.
4 are installed, and an X-axis motor 21 and a Y-axis motor 23
The table moves in the horizontal plane by the rotation of. A Z-axis driving mechanism 25 is installed on the Y-axis moving table 24, and the Z-axis driving mechanism 25 is
7 rotatably supported. An arm 28 extends from the Z-axis drive mechanism 25, and a capillary 30 through which a wire 29 is inserted is held at the tip of the arm 28. The Z-axis drive mechanism 25 has a Z-axis motor 32 for swinging the arm 28 up and down. The upper part of the capillary 30 is provided with a wire clamp 40 which is clamped when cutting the wire 29 from the second bonding point.

【0004】べース20上にはボンディング対象物であ
るチップ50が搭載されたリードフレーム51を搭載す
るボンディングステージ33が設置されている。チップ
50には電極52があり、ボンディングにより電極52
とリード53がワイヤ29により接続される。Y軸移動
テーブル24上のZ軸駆動機構25の横には保持具34
が延出しており、この保持具34にはITVカメラ35
が固定されている。ITVカメラ35はボンディング部
分に対して水平面内で移動可能であり、ボンディング部
分を撮像し映像を読み取り電気信号に変換する。
A bonding stage 33 for mounting a lead frame 51 on which a chip 50 to be bonded is mounted is provided on the base 20. The chip 50 has electrodes 52, and the electrodes 52 are formed by bonding.
And the lead 53 are connected by the wire 29. Next to the Z-axis driving mechanism 25 on the Y-axis moving table 24, a holder 34 is provided.
Are extended, and an ITV camera 35 is attached to the holder 34.
Has been fixed. The ITV camera 35 is movable within a horizontal plane with respect to the bonding portion, and captures an image of the bonding portion to read an image and convert it into an electric signal.

【0005】画像認識部36はITVカメラ35により
読み取られた映像信号を画像認識し、ワイヤボンディン
グに必要な位置決め情報を制御部37へ出力する。制御
部37はこの位置決め情報によりキャピラリ30の位置
を制御する。制御部37に含まれるループ制御部38に
は、キャピラリ30が第1ボンディング点から第2ボン
ディング点まで移動するときの、キャピラリ30のX軸
およびY軸上の水平面内の位置とZ軸上の上下の位置の
パラメータが予め設定されており、このパラメータによ
りループ制御部38はキャピラリ30が定められた軌跡
に沿って移動する制御信号を出力する。
[0005] The image recognizing section 36 performs image recognition of the video signal read by the ITV camera 35 and outputs positioning information necessary for wire bonding to the control section 37. The control unit 37 controls the position of the capillary 30 based on the positioning information. The loop controller 38 included in the controller 37 includes a position in the horizontal plane on the X axis and the Y axis of the capillary 30 and a position on the Z axis when the capillary 30 moves from the first bonding point to the second bonding point. The parameters of the upper and lower positions are set in advance, and the loop controller 38 outputs a control signal for moving the capillary 30 along a predetermined trajectory according to the parameters.

【0006】サーボ駆動制御部39はループ制御部38
からの信号によりX軸モータ21とY軸モータ23とを
回転させることにより、X軸移動テーブル22とY軸移
動テーブル24を水平面内に移動させる。さらにサーボ
駆動制御部39はZ軸モータ32を駆動させることによ
りアーム28を上下に揺動させる。これによりキャピラ
リ30が第1ボンディング点から第2ボンディング点ま
で定められた軌跡で移動するようになっている。
The servo drive control unit 39 includes a loop control unit 38
By rotating the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 23 according to the signal from the X-axis moving table 22, the X-axis moving table 22 and the Y-axis moving table 24 are moved in the horizontal plane. Further, the servo drive control section 39 drives the Z-axis motor 32 to swing the arm 28 up and down. Thus, the capillary 30 moves along a locus determined from the first bonding point to the second bonding point.

【0007】次に、従来のワイヤボンディング装置のボ
ンディング動作について図8および図9を使用して説明
する。図9は図8の従来のワイヤボンディング装置の動
作時のキャピラリの移動軌跡を3次元グラフで示したも
のである。図8によれば、ボンディングステージ33上
のリードフレーム51の上面にチップ50が搭載されて
いる。ワイヤボンディングを行うのに先立って、チップ
50の電極52とリード53がITVカメラ35で撮像
される。この映像は電気信号に変換され画像認識部36
にて画像認識されボンディング位置が検出され制御部3
7へ送られる。制御部37ではこの位置情報と制御部3
7に含まれるループ制御部38に予め設定されているキ
ャピラリ30の移動軌跡のパラメータを使用して、キャ
ピラリ30が上昇時は直線に、下降時は近似円弧の軌跡
で移動させる制御信号が作られる。この制御信号により
サーボ駆動制御部39はキャピラリを第1ボンディング
点から第2ボンディング点まで設定された軌跡で移動さ
せる。
Next, the bonding operation of the conventional wire bonding apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a three-dimensional graph showing the movement trajectory of the capillary during the operation of the conventional wire bonding apparatus shown in FIG. According to FIG. 8, the chip 50 is mounted on the upper surface of the lead frame 51 on the bonding stage 33. Prior to performing wire bonding, the electrodes 52 and the leads 53 of the chip 50 are imaged by the ITV camera 35. This image is converted into an electric signal and
The image is recognized, the bonding position is detected, and the control unit 3
It is sent to 7. In the control unit 37, the position information and the control unit 3
Using the parameters of the movement trajectory of the capillary 30 preset in the loop control unit 38 included in 7, a control signal for moving the capillary 30 in a straight line when ascending and moving along an approximate arc trajectory when descending is generated. . With this control signal, the servo drive control unit 39 moves the capillary along a locus set from the first bonding point to the second bonding point.

【0008】キャピラリ30が第1ボンディング点から
第2ボンディング点まで移動することによりキャピラリ
30に挿通されたワイヤ29がこの2点を掛け渡し、チ
ップ50の電極52とリード53とがワイヤ29により
ループを形成して接続される。接続が終わるとキャピラ
リ30は上昇し第1ボンディング点へ移動して次のボン
ディング動作へ移る。キャピラリ30が上昇中にキャピ
ラリ30の上位部のワイヤクランプ40が閉じて上へ移
動することによりワイヤ29が切られ、その後スパーク
により次のボンディングのためのボールが形成される。
When the capillary 30 moves from the first bonding point to the second bonding point, the wire 29 inserted into the capillary 30 spans the two points, and the electrode 52 of the chip 50 and the lead 53 are looped by the wire 29. And are connected. When the connection is completed, the capillary 30 moves up, moves to the first bonding point, and moves to the next bonding operation. While the capillary 30 is being raised, the wire clamp 40 on the upper part of the capillary 30 is closed and moved upward, whereby the wire 29 is cut, and then a ball is formed by sparking for the next bonding.

【0009】次にキャピラリ30の移動軌跡について図
9を使用して説明する。図9によれば、キャピラリ30
が第1ボンディング点のRからRまでは直線の軌跡
で上昇し、RからRまでは第2ボンディング点の方
向とは反対方向に直線の軌跡で水平移動し、Rから最
高位置のRまでは直線の軌跡で上昇し、Rから
,Rを経由して第2ボンディング点のRまでは
近似円弧の軌跡で下降する。第1ボンディング点のR
と第2ボンディング点のRのZ軸上の段差Dはチップ
50の高さに相当する。
Next, the movement locus of the capillary 30 will be described with reference to FIG. According to FIG. 9, the capillary 30
Rises along a linear trajectory from R 0 to R 1 at the first bonding point, moves horizontally from R 1 to R 2 along a linear trajectory in a direction opposite to the direction of the second bonding point, and reaches a maximum from R 2. until R 3 position elevated in a linear path, from R 3 to R 6 of the second bonding point via R 4, R 5 descends locus of approximate arc. R 0 at the first bonding point
The step D on the Z-axis of R 6 at the second bonding point corresponds to the height of the chip 50.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術には次のような問題があった。第1の問題点
は、キャピラリが第1ボンディング点から上昇して最高
位置に達するまでは3方向の直線移動をし、最高位置か
ら第2ボンディング点までは近似円弧の軌跡で移動する
ようになっており、キャピラリの移動軌跡が直線と近似
円弧だけの単純なものあるので、キャピラリの移動中に
行われるキャピラリのワイヤ挿通孔内のワイヤの通過が
スムーズに行われなく、良好なループ形成が困難となっ
ている。また、ボンディングの長ワイヤ化により第1ボ
ンディング点から第2ボンディング点までの距離が長く
なった場合は、良好なループ形成ができない。この結果
ボンディングの信頼度や精度があがらないということで
ある。
However, the above prior art has the following problems. The first problem is that the capillary moves linearly in three directions until it reaches the highest position after rising from the first bonding point, and moves along an approximate arc locus from the highest position to the second bonding point. Since the trajectory of the capillary is as simple as a straight line and an approximate arc, the wire passing through the wire insertion hole of the capillary during the movement of the capillary is not smoothly performed, and it is difficult to form a good loop. It has become. Also, when the distance from the first bonding point to the second bonding point is increased due to the increase in the wire length of the bonding, a good loop cannot be formed. As a result, the reliability and accuracy of bonding are not improved.

【0011】近年、半導体チップは高密度化,高精度化
の要請により縮小化,多ピン化,リードフレームの共有
化が進み第1ボンディング点から第2ボンディング点ま
での距離が益々長くなっている。これによりワイヤボン
ディングは長ワイヤ化が進んでおり、直線と円弧だけの
軌跡でのキャピラリの動作では対応することが困難とな
っている。
In recent years, with the demand for higher density and higher precision of semiconductor chips, miniaturization, increase in the number of pins, and sharing of lead frames have progressed, and the distance from the first bonding point to the second bonding point has been increasing. . As a result, wire bonding has become longer, and it is difficult to cope with the operation of the capillary along a locus of only a straight line and an arc.

【0012】第2の問題点は、キャピラリが第1ボンデ
ィング点から上昇して最高位置に達するまでは3方向の
直線移動をし、最高位置から第2ボンディング点までは
近似円弧の軌跡で移動するようになっているので、キャ
ピラリの移動方向が3回変わり、これを駆動するサーボ
機構はその都度静止安定のための時間を要し、ワイヤボ
ンディングの時間が長くなる。この結果ボンディング速
度があがらないということである。
The second problem is that the capillary moves linearly in three directions from the first bonding point to reach the highest position, and moves from the highest position to the second bonding point along an approximate arc locus. As a result, the moving direction of the capillary is changed three times, and the servo mechanism for driving the capillary requires time for stabilization each time, and the time for wire bonding becomes longer. As a result, the bonding speed does not increase.

【0013】第3の問題点は、キャピラリが第1ボンデ
ィング点から第2ボンディング点まで移動するときの速
度制御がされていないのでボンディング動作を繰り返し
たとき第1ボンディング点から第2ボンディング点まで
の移動時間と移動軌跡の再現性が悪く、このためループ
の形状にばらつきが生じてループ形成の再現性が悪くな
る。この結果ボンディングの信頼度や精度があがらない
ということである。
A third problem is that since the speed of the capillary when moving from the first bonding point to the second bonding point is not controlled, when the bonding operation is repeated, the time between the first bonding point and the second bonding point is reduced. The reproducibility of the moving time and the moving trajectory is poor, so that the shape of the loop varies and the reproducibility of the loop formation deteriorates. As a result, the reliability and accuracy of bonding are not improved.

【0014】第4の問題点は、キャピラリが第2ボンデ
ィング点から上昇し第1ボンディング点まで戻るまでの
速度制御が行われていないので、キャピラリが上昇して
次のボンディングのためのボールを形成するワイヤをキ
ャピラリの先端から出るようにするときに、キャピラリ
の速度にばらつきがあるとキャピラリ先端から出るワイ
ヤの長さが変わり、このためボールの大きさにばらつき
が生じてボール形成の再現性が悪くなる。この結果ボン
ディングの信頼性があがらないということである。
A fourth problem is that since the speed of the capillary is not controlled until it rises from the second bonding point and returns to the first bonding point, the capillary rises to form a ball for the next bonding. When making the wire to exit the tip of the capillary, if the speed of the capillary varies, the length of the wire coming out of the capillary tip changes, which causes variations in the size of the ball and the reproducibility of ball formation. become worse. As a result, the reliability of bonding is not improved.

【0015】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑みて、ワイヤボンディング装置におけるX軸移動テー
ブルとY軸移動テーブルとの水平面内の動作とZ軸駆動
機構の上下動作を、マイクロコンピュータで制御するこ
とにより、キャピラリが第1ボンディング点から第2ボ
ンディング点まで最適な軌跡で移動するようにし、良好
なループが形成されボンディングの信頼度や精度をあげ
ると共に、ボンディング速度をあげることができるワイ
ヤボンディング装置を提供することにある。また、キャ
ピラリの動作を速度制御することにより、ループ形成の
再現性とボール形成の再現性を良くし、ボンディングの
精度と信頼性をあげることができるワイヤボンディング
装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to control the movement of a X-axis moving table and a Y-axis moving table in a horizontal plane and the vertical movement of a Z-axis driving mechanism in a wire bonding apparatus by a microcomputer. Control, the capillary moves along the optimal trajectory from the first bonding point to the second bonding point, a good loop is formed, and the reliability and accuracy of bonding can be increased, and the bonding speed can be increased. An object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus. Another object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus capable of improving the reproducibility of loop formation and the reproducibility of ball formation by controlling the speed of the operation of the capillary, and improving the accuracy and reliability of bonding.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次の各手段構成を有する。第1の発明
は、チップの電極とリードを接続するワイヤが挿通され
るキャピラリを保持するアームと、このアームを上下の
Z軸方向に揺動させるZ軸モータを有するZ軸駆動機構
と、チップの電極とリードの上面を撮像し映像を電気信
号に変換するITVカメラと、前記アームと前記ITV
カメラをチップに対して相対的に水平面内に移動させる
X軸モータを有するX軸移動テーブルおよびY軸モータ
を有するY軸移動テーブルと、ボンディング対象物のチ
ップが搭載されたリードフレームを搭載するボンディン
グステージと、前記ITVカメラからの映像信号を画像
認識し位置情報を得る画像認識部と、画像認識部からの
画像信号を受けて、キャピラリの軌跡を定める軌跡信号
を演算出力する制御用マイクロコンピュータと、制御用
マイクロコンピュータから軌跡信号を受け、前記X軸モ
ータ,Y軸モータ,Z軸モータを駆動させるサーボ駆動
制御部とを有するワイヤボンディング装置であって、前
記制御用マイクロコンピュータが、次の各手段構成を有
することを特徴とする。 (イ)キャピラリの移動軌跡が直線となる一次関数を記
憶する一次関数記憶手段 (ロ)キャピラリの移動軌跡がベジェ曲線となるベジェ
関数を記憶するベジェ関数記憶手段 (ハ)キャピラリが直線の軌跡で移動するように制御す
る一次関数ループ制御手段 (ニ)キャピラリがベジェ曲線の軌跡で移動するように
制御するベジェ関数ループ制御手段
The present invention has the following means in order to achieve the above object. A first invention provides an arm for holding a capillary into which a wire connecting an electrode of a chip and a lead is inserted, a Z-axis driving mechanism having a Z-axis motor for swinging the arm in the vertical Z-axis direction, and a chip. An ITV camera for imaging the upper surfaces of the electrodes and leads and converting an image into an electric signal;
An X-axis moving table having an X-axis motor and a Y-axis moving table having a Y-axis motor for moving a camera in a horizontal plane relative to a chip, and bonding for mounting a lead frame on which a chip to be bonded is mounted. A stage, an image recognizing unit that obtains position information by recognizing a video signal from the ITV camera, and a control microcomputer that receives the image signal from the image recognizing unit and calculates and outputs a trajectory signal that determines the trajectory of the capillary. And a servo drive control unit that receives a locus signal from the control microcomputer and drives the X-axis motor, the Y-axis motor, and the Z-axis motor, wherein the control microcomputer comprises: It is characterized by having a means configuration. (A) Linear function storage means for storing a linear function in which the movement trajectory of the capillary is a straight line. (B) Bezier function storage means for storing a Bezier function in which the movement trajectory of the capillary is a Bezier curve. Linear function loop control means for controlling to move (4) Bezier function loop control means for controlling the capillary to move on the locus of the Bezier curve

【0017】第2の発明は、第1の発明の制御用マイク
ロコンピュータにおける(ロ)記載のベジェ関数記憶手
段と(ニ)記載のベジェ関数ループ制御手段に代えて、
下記(ロ),(ニ)記載の各手段構成を有することを特
徴とするワイヤボンディング装置である。 (ロ)キャピラリの移動軌跡がスプライン曲線となるス
プライン関数を記憶するスプライン関数記憶手段 (ニ)キャピラリがスプライン曲線の軌跡で移動するよ
うに制御するスプライン関数ループ制御手段
According to a second aspect of the present invention, in the control microcomputer of the first aspect, instead of the Bezier function storage means described in (B) and the Bezier function loop control means described in (D),
A wire bonding apparatus having the following means (b) and (d). (B) Spline function storage means for storing a spline function whose capillary movement trajectory is a spline curve. (D) Spline function loop control means for controlling the capillary to move along the trajectory of the spline curve.

【0018】第3の発明は、第1の発明の制御用マイク
ロコンピュータに、次の手段構成を付加したことを特徴
とするワイヤボンディング装置である。 (イ)キャピラリが近似直線とベジェ曲線とを組み合わ
せた1本の曲線の軌跡で移動するように制御する複合ル
ープ制御手段
A third aspect of the present invention is a wire bonding apparatus characterized in that the following means is added to the control microcomputer of the first aspect. (A) Composite loop control means for controlling the capillary to move along a locus of one curve obtained by combining an approximate straight line and a Bezier curve

【0019】第4の発明は、第2の発明の制御用マイク
ロコンピュータに、次の手段構成を付加したことを特徴
とするワイヤボンディング装置である。 (イ)キャピラリが近似直線とスプライン曲線とを組み
合わせた1本の曲線の軌跡で移動するように制御する複
合ループ制御手段
A fourth invention is a wire bonding apparatus characterized in that the following means is added to the control microcomputer of the second invention. (A) Composite loop control means for controlling the capillary to move along a locus of one curve obtained by combining an approximate straight line and a spline curve

【0020】第5の発明は、第1,第2,第3または第
4の発明の制御用マイクロコンピュータに、次の各手段
構成を付加したことを特徴とするワイヤボンディング装
置である。 (イ)キャピラリの動作を速度制御する速度関数を記憶
する速度関数記憶手段 (ロ)キャピラリの動作を速度制御する速度制御手段
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a wire bonding apparatus characterized in that the following means are added to the control microcomputer of the first, second, third or fourth aspect. (A) Speed function storage means for storing a speed function for speed controlling the operation of the capillary (b) Speed control means for speed controlling the operation of the capillary

【0021】第6の発明は、第1の発明の制御用マイク
ロコンピュータに、次の各手段構成を付加したことを特
徴とするワイヤボンディング装置である。 (イ)キャピラリの移動軌跡がスプライン曲線となるス
プライン関数を記憶するスプライン関数記憶手段 (ロ)キャピラリがスプライン曲線の軌跡で移動するよ
うに制御するスプライン関数ループ制御手段 (ハ)キャピラリが直線とベジェ曲線またはスプライン
曲線とを組み合わせた1本の曲線の軌跡で移動するよう
に制御する複合ループ制御手段 (ニ)キャピラリの動作を速度制御する速度関数を記憶
する速度関数記憶手段 (ホ)キャピラリの動作を速度制御する速度制御手段
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a wire bonding apparatus characterized in that the following means are added to the control microcomputer of the first aspect. (A) Spline function storage means for storing a spline function in which the movement trajectory of the capillary is a spline curve (b) Spline function loop control means for controlling the capillary to move along the trajectory of the spline curve (c) Capillary with a straight line and Bezier Compound loop control means for controlling movement along a locus of a single curve combining a curve or a spline curve. (D) Speed function storage means for storing a speed function for speed-controlling the operation of the capillary (e) Operation of the capillary Speed control means for speed control

【0022】[0022]

【作用】本発明では、各手段構成によりキャピラリの第
1ボンディング点から第2ボンディング点までの移動軌
跡を、直線とベジェ曲線またはスプライン曲線にしたの
で、キャピラリの上昇中に行われるワイヤの繰り出しや
下降中に行われるワイヤの吸い込みがスムーズに行われ
るように、移動軌跡を設定することができる。これによ
り良好なループが形成される。また、ボンディングが長
ワイヤ化により第1ボンディング点から第2ボンディン
グ点までの距離が長くなった場合でも、良好なループ形
成が行われ、ボンディング精度をあげることができる。
また、本発明では複合ループ制御手段によりキャピラリ
が近似直線とベジェ曲線またはスプライン曲線とを組み
合わせた1本の曲線でつくられた軌跡で移動するようし
たので、これを駆動するサーボ機構は従来のような方向
転換のための停止始動を行わないので静止安定のための
時間が少なくて済み、ワイヤボンディングの時間が速く
なり、ボンディング速度をあげることができる。さら
に、キャピラリが第1ボンディング点から第2ボンディ
ング点まで移動するときに速度制御を行うようにしたの
で、ボンディング動作を繰り返したとき第1ボンディン
グ点から第2ボンディング点までの移動時間と移動軌跡
の再現性が良くなり、このためループ形成の再現性が良
くなる。この結果ボンディングの精度と信頼性をあげる
ことができる。さらに、本発明ではキャピラリが第2ボ
ンディング点から上昇し第1ボンディング点まで戻ると
きに速度制御を行い、キャピラリが上昇中に一定速度領
域を設け一定速度領域を通過後にワイヤクランプがワイ
ヤを挟持してワイヤが切られるようにしたので、キャピ
ラリの先端から出るワイヤの長さはボンディング毎には
ばらつかず、このためボールの大きさにばらつきが生じ
なくボール形成の再現性が良くなり、ボンディング精度
をあげることができる。
According to the present invention, the moving trajectory from the first bonding point to the second bonding point of the capillary is formed as a straight line, a Bezier curve or a spline curve by each means configuration. The movement locus can be set so that the wire suction performed during the descent is performed smoothly. This forms a good loop. Further, even when the distance from the first bonding point to the second bonding point is increased due to the lengthening of the bonding wire, a good loop is formed and the bonding accuracy can be improved.
Further, in the present invention, the capillary is moved by a complex loop control means along a locus formed by a single curve obtained by combining an approximate straight line and a Bezier curve or a spline curve. Since the stop and start for the direction change is not performed, the time for stabilizing the stationary state can be reduced, the time for wire bonding can be shortened, and the bonding speed can be increased. Further, since the speed is controlled when the capillary moves from the first bonding point to the second bonding point, when the bonding operation is repeated, the moving time and the moving trajectory from the first bonding point to the second bonding point are determined. The reproducibility is improved, and thus the reproducibility of loop formation is improved. As a result, the accuracy and reliability of bonding can be improved. Further, in the present invention, speed control is performed when the capillary rises from the second bonding point and returns to the first bonding point, and a constant speed region is provided while the capillary is rising, and after passing through the constant speed region, the wire clamp clamps the wire. The length of the wire coming out of the tip of the capillary does not vary for each bonding, so that the size of the ball does not vary and the reproducibility of the ball formation is improved, and the bonding accuracy is improved. Can be given.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、チップの
電極とリードを接続するワイヤが挿通されるキャピラリ
を保持するアームと、このアームを上下のZ軸方向に揺
動させるZ軸モータを有するZ軸駆動機構と、チップの
電極とリードの上面を撮像し映像を電気信号に変換する
ITVカメラと、前記アームと前記ITVカメラをチッ
プに対して相対的に水平面内に移動させるX軸モータを
有するX軸移動テーブルおよびY軸モータを有するY軸
移動テーブルと、ボンディング対象物のチップが搭載さ
れたリードフレームを搭載するボンディングステージ
と、前記ITVカメラからの映像信号を画像認識し位置
情報を得る画像認識部と、演算機能を有する制御用マイ
クロコンピュータと、X軸モータ,Y軸モータ,Z軸モ
ータを駆動させるサーボ駆動制御部とを有するワイヤボ
ンディング装置であって、キャピラリが、第1ボンディ
ング点から第2ボンディング点まで移動するときの軌跡
と速度を、制御用マイクロコンピュータで演算し制御す
ることにより、ボンディングのループやボールの形成が
良好でばらつきがなく再現性を良くしたものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention relates to an arm for holding a capillary through which a wire connecting a chip electrode and a lead is inserted, and a Z-axis motor for swinging the arm in the vertical Z-axis direction. A Z-axis driving mechanism, an ITV camera for imaging the electrodes of the chip and the upper surfaces of the leads and converting an image into an electric signal, and an X-axis for moving the arm and the ITV camera relative to the chip in a horizontal plane. An X-axis moving table having a motor, a Y-axis moving table having a Y-axis motor, a bonding stage on which a lead frame on which a chip to be bonded is mounted is mounted, and image information from the ITV camera for image recognition and position information , A control microcomputer having an arithmetic function, and a drive for driving an X-axis motor, a Y-axis motor, and a Z-axis motor. A wire bonding apparatus having a servo drive control unit, wherein a trajectory and a speed at which the capillary moves from a first bonding point to a second bonding point are calculated and controlled by a control microcomputer, thereby performing bonding. The loops and balls were formed well, with no variation and good reproducibility.

【0024】制御用マイクロコンピュータにはループ情
報記憶部とループ制御部が含まれデータバスで接続され
ている。ループ情報記憶部にはキャピラリの移動軌跡を
形成するための一次関数記憶手段とベジェ関数記憶手段
とを有する。また、ループ制御部には一次関数ループ制
御手段とベジェ関数ループ制御手段とを有する。キャピ
ラリは一次関数ループ制御手段とベジェ関数ループ制御
手段により、直線とベジェ曲線を組み合わせた軌跡を描
いて移動するように制御される。この結果ループ形成の
再現性が良くなる。
The control microcomputer includes a loop information storage section and a loop control section, which are connected by a data bus. The loop information storage unit has a linear function storage means and a Bezier function storage means for forming a movement trajectory of the capillary. Further, the loop control unit has a linear function loop control means and a Bezier function loop control means. The capillary is controlled by the linear function loop control means and the Bezier function loop control means so as to move along a trajectory combining a straight line and a Bezier curve. As a result, the reproducibility of loop formation is improved.

【0025】前記制御用マイクロコンピュータに含まれ
るループ情報記憶部のベジェ関数ループ制御手段に代え
てスプライン関数記憶手段を、またループ制御部のベジ
ェ関数ループ制御手段に代えてスプライン関数ループ制
御手段を有することにより、キャピラリが直線とスプラ
イン曲線を組み合わせた軌跡を描いて移動するように制
御することができる。
The control microcomputer includes a spline function storage unit in place of the Bezier function loop control unit of the loop information storage unit, and a spline function loop control unit in place of the Bezier function loop control unit of the loop control unit. This makes it possible to control the capillary so as to move along a trajectory combining a straight line and a spline curve.

【0026】さらに、ループ制御部に複合ループ制御手
段を付加することにより、一次関数ループ制御手段とベ
ジェ関数ループ制御手段によるキャピラリの移動軌跡
が、近似直線とベジェ曲線とを組み合わせたものでキャ
ピラリの方向転換が滑らかに行われる1本の曲線となる
ように制御される。またベジェ関数ループ制御手段に代
えてスプライン関数ループ制御手段とすることができ、
移動軌跡が近似直線とベジェ曲線とを組み合わせた1本
の曲線となるように制御できる。この結果ループ形成の
時間が速くなる。
Further, by adding compound loop control means to the loop control section, the moving trajectory of the capillary by the linear function loop control means and the Bezier function loop control means is obtained by combining an approximate straight line and a Bezier curve with the capillary. The direction is controlled so as to form a single curve in which the direction change is performed smoothly. Also, a spline function loop control means can be used instead of the Bezier function loop control means,
Control can be performed so that the movement trajectory becomes a single curve obtained by combining the approximate straight line and the Bezier curve. As a result, the time for forming the loop is shortened.

【0027】前記制御用マイクロコンピュータに含まれ
るループ情報記憶部に速度関数記憶手段を、さらにルー
プ制御部に速度制御手段を付加することにより、キャピ
ラリが動作開始位置から目的位置まで移動するときに水
平面内の移動距離が同じである限りどのような方向に対
しても、水平面内の軌跡は直線となり同じ所要時間で動
作を行うように制御される。この結果ワイヤが水平面内
で直線に掛け渡すことができ、ボンディング中のワイヤ
が隣のワイヤに接触することを防止できる。また、第1
ボンディング点から第2ボンディング点までのキャピラ
リの移動時間が同じとなる。この結果ループ形成の再現
性が良くなる。
By adding a speed function storage means to the loop information storage section and a speed control means to the loop control section included in the control microcomputer, a horizontal plane is provided when the capillary moves from the operation start position to the target position. The trajectory in the horizontal plane becomes a straight line in any direction as long as the moving distance in the same direction is the same, and control is performed such that the operation is performed in the same required time. As a result, the wire can be stretched straight in a horizontal plane, and the wire being bonded can be prevented from contacting an adjacent wire. Also, the first
The moving time of the capillary from the bonding point to the second bonding point is the same. As a result, the reproducibility of loop formation is improved.

【0028】また、前記速度制御手段により、キャピラ
リが第2ボンディング点からスパーク点まで上昇する途
中に一定速度領域を設けるように制御することにより、
次のボンディングのボールを形成するためキャピラリの
先端から出るワイヤの長さを一定にすることができる。
この結果ボールの大きさにばらつきが生じなくボール形
成の再現性が良くなる。
Further, by controlling the speed control means so as to provide a constant speed area on the way of the capillary rising from the second bonding point to the spark point,
The length of the wire emerging from the tip of the capillary to form the next bonding ball can be made constant.
As a result, there is no variation in the size of the ball, and the reproducibility of the ball formation is improved.

【0029】[0029]

【実施例】以下本発明のワイヤボンディング装置の実施
例を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明のワ
イヤボンディング装置の第1の発明の実施例の構成を示
すブロック図である。図1において、ベース20上には
X軸モータ21を備えたX軸移動テーブル22と、Y軸
モータ23を備えたY軸移動テーブル24が設置されて
おり、X軸モータ21とY軸モータ23の回転によりテ
ーブルが水平面内を移動する。Y軸移動テーブル24上
にはZ軸駆動機構25が設置されており、Z軸駆動機構
25は支軸26により保持ブロック27に回転自在に軸
支されている。Z軸駆動機構25にはアーム28が延出
しており、アーム28の先端部にはワイヤ29が挿通さ
れたキャピラリ30が保持されている。また、Z軸駆動
機構25にはZ軸モータ32がありアーム28を上下に
揺動させる。キャピラリ30の上位部にはワイヤ29を
挟持して切るワイヤクランプ40を備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the wire bonding apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the first invention of the wire bonding apparatus of the present invention. In FIG. 1, an X-axis moving table 22 having an X-axis motor 21 and a Y-axis moving table 24 having a Y-axis motor 23 are provided on a base 20, and the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 23 are provided. The table moves in the horizontal plane by the rotation of. A Z-axis driving mechanism 25 is provided on the Y-axis moving table 24, and the Z-axis driving mechanism 25 is rotatably supported on a holding block 27 by a support shaft 26. An arm 28 extends from the Z-axis drive mechanism 25, and a capillary 30 through which a wire 29 is inserted is held at the tip of the arm 28. The Z-axis drive mechanism 25 has a Z-axis motor 32 for swinging the arm 28 up and down. A wire clamp 40 for holding and cutting the wire 29 is provided on the upper part of the capillary 30.

【0030】べース20上にはボンディング対象物であ
るチップ50を搭載したリードフレーム51を搭載する
ボンディングステージ33が設置されている。チップ5
0には電極52があり、ボンディングにより電極52と
リード53がワイヤ29により接続される。Y軸移動テ
ーブル24上のZ軸駆動機構25の横には保持具34が
延出しており、この保持具34にはITVカメラ35が
固定されている。ITVカメラ35はボンディング部分
に対して水平面内で移動可能であり、ボンディング部分
を撮像し映像を読み取り電気信号に変換する。画像認識
部36はITVカメラ35により読み取られた映像信号
を画像認識し、ワイヤボンディングに必要な位置決め情
報を制御用マイクロコンピュータ1へ出力する。
A bonding stage 33 for mounting a lead frame 51 on which a chip 50 to be bonded is mounted is provided on the base 20. Chip 5
0 has an electrode 52, and the electrode 52 and the lead 53 are connected by a wire 29 by bonding. A holder 34 extends beside the Z-axis drive mechanism 25 on the Y-axis moving table 24, and an ITV camera 35 is fixed to the holder 34. The ITV camera 35 is movable within a horizontal plane with respect to the bonding portion, and captures an image of the bonding portion to read an image and convert it into an electric signal. The image recognition unit 36 recognizes an image of the video signal read by the ITV camera 35 and outputs positioning information necessary for wire bonding to the control microcomputer 1.

【0031】制御用マイクロコンピュータ1はこの位置
決め情報によりキャピラリ30の位置を制御する。制御
用マイクロコンピュータ1にはループ情報記憶部2とル
ープ制御部3が含まれデータバス4で接続されている。
ループ情報記憶部2にはキャピラリ30の移動軌跡を形
成するための一次関数記憶手段5とベジェ関数記憶手段
6が記憶されている。一次関数記憶手段5は一次関数式
が記憶されておりキャピラリ30の移動軌跡が直線のと
きに読み出される。ベジェ関数記憶手段6はベジェ関数
式が記憶されておりキャピラリ30の移動軌跡がベジェ
曲線のときに読み出される。ループ制御部3は一次関数
ループ制御手段7とベジェ関数ループ制御手段8を有し
ている。一次関数ループ制御手段7は一次関数記憶手段
5に記憶された一次関数式を読み出し、キャピラリ30
が直線の軌跡で移動するように制御する。ベジェ関数ル
ープ制御手段8はベジェ関数記憶手段6に記憶されたベ
ジェ関数式を読み出し、キャピラリ30がベジェ曲線の
軌跡で移動するように制御する。ループ制御部3はキャ
ピラリ30が電極52の第1ボンディング点からリード
53の第2ボンディング点まで移動するときのX軸,Y
軸,Z軸上の位置のパラメータが設定できるようになっ
ている。このパラメータを使用してループ制御部3はキ
ャピラリ30が定められた軌跡に沿って移動し、ワイヤ
ボンディング装置を動作させるための制御信号を出力す
る。
The control microcomputer 1 controls the position of the capillary 30 based on the positioning information. The control microcomputer 1 includes a loop information storage unit 2 and a loop control unit 3 and is connected by a data bus 4.
The loop information storage unit 2 stores a linear function storage unit 5 and a Bezier function storage unit 6 for forming a movement trajectory of the capillary 30. The linear function storage means 5 stores a linear function formula and is read out when the moving trajectory of the capillary 30 is a straight line. The Bezier function storage means 6 stores a Bezier function formula and is read out when the movement trajectory of the capillary 30 is a Bezier curve. The loop controller 3 has a linear function loop controller 7 and a Bezier function loop controller 8. The linear function loop control means 7 reads out the linear function expression stored in the linear function storage means 5 and
Is controlled to move along a linear trajectory. The Bezier function loop control means 8 reads out the Bezier function formula stored in the Bezier function storage means 6 and controls the capillary 30 to move along the locus of the Bezier curve. The loop controller 3 controls the X axis and the Y axis when the capillary 30 moves from the first bonding point of the electrode 52 to the second bonding point of the lead 53.
The parameters of the position on the axis and the Z axis can be set. Using these parameters, the loop control unit 3 moves the capillary 30 along the determined trajectory and outputs a control signal for operating the wire bonding apparatus.

【0032】サーボ駆動制御部39は、ループ制御部3
からの信号によりX軸モータ21とY軸モータ23とを
回転させることにより、X軸移動テーブル22とY軸移
動テーブル24を水平面内に移動させる。さらにサーボ
駆動制御部39はZ軸モータ32を駆動しアーム28を
上下に揺動させる。これによりキャピラリ30が第1ボ
ンディング点から第2ボンディング点まで定められた軌
跡で移動するようになっている。
The servo drive control unit 39 includes the loop control unit 3
By rotating the X-axis motor 21 and the Y-axis motor 23 according to the signal from the X-axis moving table 22, the X-axis moving table 22 and the Y-axis moving table 24 are moved in the horizontal plane. Further, the servo drive controller 39 drives the Z-axis motor 32 to swing the arm 28 up and down. Thus, the capillary 30 moves along a locus determined from the first bonding point to the second bonding point.

【0033】次に本発明の第2,第3,第4,第5およ
び第6の発明の実施例の制御用マイクロコンピュータの
構成について図2を使用して詳細に説明する。図2は本
発明の第2,第3,第4,第5および第6の発明の実施
例の制御用マイクロコンピュータの構成を説明するため
のブロック図である。第2の発明の制御用マイクロコン
ピュータは、第1の発明の制御用マイクロコンピュータ
1に含まれるループ情報記憶部2のベジェ関数記憶手段
6をスプライン関数記憶手段12に置き替え、ループ制
御部3のベジェ関数ループ制御手段8をスプライン関数
ループ制御手段14に置き替えたものである。スプライ
ン関数記憶手段12はスプライン関数が記憶されており
キャピラリ30の移動軌跡がスプライン曲線のときに読
み出される。スプライン関数ループ制御手段14はスプ
ライン関数記憶手段12に記憶されたスプライン関数を
読み出し、キャピラリ30がスプライン曲線の軌跡で移
動するように制御する。
Next, the configuration of the control microcomputer according to the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the control microcomputer according to the second, third, fourth, fifth and sixth embodiments of the present invention. The control microcomputer according to the second invention replaces the Bezier function storage means 6 of the loop information storage unit 2 included in the control microcomputer 1 of the first invention with a spline function storage means 12, and controls the loop control unit 3. The Bezier function loop control means 8 is replaced with a spline function loop control means 14. The spline function storage means 12 stores a spline function and is read out when the movement trajectory of the capillary 30 is a spline curve. The spline function loop control means 14 reads out the spline function stored in the spline function storage means 12, and controls the capillary 30 to move along the locus of the spline curve.

【0034】第3の発明の制御用マイクロコンピュータ
は、第1の発明の制御用マイクロコンピュータ1に含ま
れるループ制御部3に複合ループ制御手段15を付加し
たものである。複合ループ制御手段15は一次関数記憶
手段5とベージェ関数記憶手段6に記憶された関数を読
み出し、キャピラリ30が近似直線とベジェ曲線とを組
み合わせた1本の曲線の軌跡で移動するように制御す
る。
The control microcomputer according to the third invention is obtained by adding a composite loop control means 15 to the loop control section 3 included in the control microcomputer 1 according to the first invention. The composite loop control means 15 reads out the functions stored in the linear function storage means 5 and the Bezier function storage means 6 and controls the capillary 30 to move along the locus of one curve obtained by combining the approximate straight line and the Bezier curve. .

【0035】第4の発明の制御用マイクロコンピュータ
は、第2の発明の制御用マイクロコンピュータに含まれ
るループ制御部に複合ループ制御手段15を付加したも
のである。複合ループ制御手段15は一次関数記憶手段
5とスプライン関数記憶手段12に記憶された関数を読
み出し、キャピラリ30が近似直線とスプライン曲線と
を組み合わせた1本の曲線の軌跡で移動するように制御
する。
The control microcomputer according to the fourth aspect of the present invention is obtained by adding a composite loop control means 15 to a loop control section included in the control microcomputer according to the second aspect of the present invention. The composite loop control means 15 reads out the functions stored in the linear function storage means 5 and the spline function storage means 12, and controls the capillary 30 to move along a locus of one curve obtained by combining an approximate straight line and a spline curve. .

【0036】第5の発明の制御用マイクロコンピュータ
は、第1,第2,第3または第4の発明の制御用マイク
ロコンピュータに含まれるループ情報記憶部に速度関数
記憶手段13と、ループ制御部に速度制御手段16とを
付加したものである。速度関数記憶手段13は速度関数
が記憶されておりキャピラリ30の速度制御に使用され
る。速度制御手段16は速度関数記憶手段13に記憶さ
れた関数を読み出し、キャピラリ30が動作開始位置か
ら目的位置まで移動するときの速度の制御を行う。
A control microcomputer according to a fifth aspect of the present invention includes a speed function storage means 13 in a loop information storage section included in the control microcomputer according to the first, second, third or fourth aspect of the invention, and a loop control section. And a speed control means 16 are added to FIG. The speed function storage means 13 stores a speed function and is used for speed control of the capillary 30. The speed control unit 16 reads out the function stored in the speed function storage unit 13 and controls the speed when the capillary 30 moves from the operation start position to the target position.

【0037】第6の発明の制御用マイクロコンピュータ
9は、図2に示すように第1の発明の制御用マイクロコ
ンピュータ1に含まれるループ情報記憶部2にスプライ
ン関数記憶手段12と速度関数記憶手段13とを付加し
たループ情報記憶部10と、ループ制御部3にスプライ
ン関数ループ制御手段14と複合ループ制御手段15と
速度制御手段16とを付加したループ制御部11とを有
し、データバス4で接続されている。各手段構成の機能
については前に説明したとおりである。
As shown in FIG. 2, the control microcomputer 9 of the sixth invention has a spline function storage unit 12 and a speed function storage unit in the loop information storage unit 2 included in the control microcomputer 1 of the first invention. 13, a loop information storage unit 10 to which a loop control unit 13 is added, a loop control unit 11 to which a spline function loop control unit 14, a composite loop control unit 15, and a speed control unit 16 are added to the loop control unit 3. Connected by The function of each means configuration is as described above.

【0038】次に、本発明の第1の発明のワイヤボンデ
ィング装置の動作について図1および図3を使用して説
明する。図3は本発明の第1の発明の動作においてキャ
ピラリの移動軌跡を示す図である。図1によれば、ボン
ディングステージ33上のリードフレーム51上面にチ
ップ50が搭載されている。ワイヤボンディングを行う
のに先立って、チップ50の電極52とリード53がI
TVカメラ35で撮像される。この映像は電気信号に変
換され画像認識部36にて画像認識されボンディング位
置が検出され制御用マイクロコンピュータ1へ送られ
る。制御用マイクロコンピュータ1ではこの位置情報と
制御用マイクロコンピュータ1に含まれるループ制御部
3で設定されたキャピラリ30の移動軌跡のパラメータ
とを使用して、キャピラリ30が上昇時は直線の軌跡
で、下降時はベジェ曲線の軌跡で移動する制御信号が作
られる。この制御信号によりサーボ駆動制御部39はX
軸モータ,Y軸モータ,Z軸モータを駆動させ、キャピ
ラリ30を移動させる。
Next, the operation of the wire bonding apparatus according to the first aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing the movement locus of the capillary in the operation of the first invention of the present invention. According to FIG. 1, the chip 50 is mounted on the upper surface of the lead frame 51 on the bonding stage 33. Prior to performing wire bonding, the electrodes 52 and the leads 53 of the chip 50 are
The image is captured by the TV camera 35. This image is converted into an electric signal, the image is recognized by the image recognition unit 36, the bonding position is detected, and sent to the control microcomputer 1. The control microcomputer 1 uses this position information and the parameters of the movement trajectory of the capillary 30 set by the loop control unit 3 included in the control microcomputer 1, and when the capillary 30 rises, a linear trajectory is used. When descending, a control signal is generated which moves on the locus of the Bezier curve. With this control signal, the servo drive control unit 39
The shaft motor, the Y-axis motor, and the Z-axis motor are driven to move the capillary 30.

【0039】キャピラリ30が第1ボンディング点から
第2ボンディング点まで移動することによりキャピラリ
30に挿通されたワイヤ29がこの2点を掛け渡し、チ
ップ50の電極52とリード53とがワイヤ29により
ループを形成して接続される。接続が終わるとキャピラ
リ30は上昇し第1ボンディング点へ移動して次のボン
ディング動作へ移る。キャピラリ30が上昇するときに
キャピラリ30の上部のワイヤクランプ40が閉じて上
へ移動することによりワイヤ29が切られ、その後スパ
ークにより次のボンディングのためのボールが形成され
る。
When the capillary 30 moves from the first bonding point to the second bonding point, the wire 29 inserted into the capillary 30 spans the two points, and the electrode 52 of the chip 50 and the lead 53 are looped by the wire 29. And are connected. When the connection is completed, the capillary 30 moves up, moves to the first bonding point, and moves to the next bonding operation. When the capillary 30 ascends, the wire 29 at the top of the capillary 30 closes and moves upward to cut the wire 29, and then a ball is formed by sparking for the next bonding.

【0040】次にキャピラリの移動軌跡について図4を
使用して説明する。図4は本発明の第1または第2の発
明のキャピラリの移動軌跡を3次元グラフで示したもの
である。図4によれば、第1の発明ではキャピラリ30
が第1ボンディング点のPからPまでは直線に上昇
し、PからPまでは第2ボンディング点の方向とは
反対方向に直線に水平移動し、Pから最高位置のP
までは直線に上昇するように一次関数ループ制御手段7
により制御され、PからP ,Pを経由して第2ボ
ンディング点のPまではベジェ曲線の軌跡で下降する
ようにベジェ関数ループ制御手段8により制御される。
図4において、PからP,Pを経由した第2ボン
ディング点までの点線で示した軌跡は、パラメータの設
定を変えたもので自由な軌跡が得られる。第1ボンディ
ング点のPと第2ボンディング点のPのZ軸上の段
差Dはチップ50の高さに相当する。また第2の発明で
は、PからPまでの軌跡は第1の発明と同じであ
る。P からP,Pを経由して第2ボンディング点
のPまではスプライン曲線の軌跡で下降するようにス
プライン関数ループ制御手段14により制御される。
Next, FIG. 4 shows the movement locus of the capillary.
It will be explained using. FIG. 4 shows a first or second embodiment of the present invention.
The moving trajectory of the Akira capillary in a three-dimensional graph
It is. According to FIG. 4, in the first invention, the capillary 30 is used.
Is P at the first bonding point0To P1Until it rises in a straight line
Then P1To P2Up to the direction of the second bonding point
Move horizontally in the opposite direction and move straight2From the highest position P3
Up to a linear function loop control means 7
Controlled by P3To P 4, P5Via the second button
Ending point PnUntil it descends on the locus of a Bezier curve
As described above, the control is performed by the Bezier function loop control means 8.
In FIG.3To P4, P5The second Bon via
The trajectory indicated by the dotted line up to the
Free trajectory can be obtained by changing the constant. 1st bondy
Point P0And P at the second bonding pointnOn the Z axis of
The difference D corresponds to the height of the chip 50. Also in the second invention
Is P0To P2The trajectory up to is the same as that of the first invention.
You. P 3To P4, P5Via the second bonding point
PnUp to the point along the locus of the spline curve.
It is controlled by the pipeline function loop control means 14.

【0041】次に複合ループ制御手段によるキャピラリ
の移動軌跡について図5を使用して説明する。図5は本
発明の第3または第4の発明の複合ループ制御手段によ
るキャピラリの移動軌跡を3次元グラフで示したもので
ある。図5によれば、第3の発明では、キャピラリ30
が近似直線とベジェ曲線とを組み合わせた1本の曲線で
つくられた軌跡で移動するように複合ループ制御手段1
5により制御される。これによりキャピラリ30が図4
の軌跡と同様に第1ボンディング点のPからPまで
は近似直線の軌跡で上昇し、PからPまでは第2ボ
ンディング点の反対方向に近似直線の軌跡で水平移動
し、Pから最高位置のPまでは近似直線の軌跡で上
昇し、PからP,Pを経由して第2ボンディング
点のPまではベジェ曲線の軌跡で下降する。第1ボン
ディング点のPと第2ボンディング点のP のZ軸上
の段差Dはチップ50の高さに相当する。第4の発明で
は、キャピラリ30が近似直線とスプライン曲線とを組
み合わせた1本の曲線でつくられた軌跡で移動するよう
に複合ループ制御手段15により制御される。
Next, the capillary by the composite loop control means
Is described with reference to FIG. Figure 5 is a book
According to the composite loop control means of the third or fourth invention,
Of the moving trajectory of the capillary
is there. According to FIG. 5, in the third invention, the capillary 30
Is a single curve that combines an approximate straight line and a Bezier curve.
Composite loop control means 1 to move along the created trajectory
5 is controlled. As a result, the capillary 30 is moved to FIG.
Of the first bonding point as well as the locus of0To P1Until
Rises along the locus of the approximate straight line, and P1To P2Until the second button
Horizontal movement along the approximate straight line trajectory in the direction opposite to the binding point
Then P2From the highest position P3Up to the locus of the approximate straight line
Rise, P3To P4, P5Second bonding via
Point PnUntil it descends on the locus of the Bezier curve. First bon
P of the ding point0And P at the second bonding point nOn the Z axis
Corresponds to the height of the chip 50. In the fourth invention
Indicates that the capillary 30 combines an approximate straight line and a spline curve.
Move along a trajectory created by one combined curve
Is controlled by the composite loop control means 15.

【0042】次にキャピラリの速度制御について図6を
使用して説明する。図6は本発明の第5の発明の速度制
御手段の動作を説明するためのグラフである。図6によ
れば、キャピラリ30が動作開始位置Qから目的位置
まで移動するときの、通過時間t,t,t
おける通過点Q,Q,QのX軸座標X,X
とY軸座標Y,Y,Yとをパラメータとして
速度制御手段16に設定する。これにより速度制御手段
16がキャピラリ30が水平面内の移動距離が同じであ
る限りどのような方向に対しても、水平面内の軌跡は直
線となり同じ所要時間で動作を行うように制御する。こ
の結果ワイヤ29が水平面内では直線に掛け渡すことが
でき、ボンディング中のワイヤが隣のワイヤに接触する
ことを防止できる。また、第1ボンディング点から第2
ボンディング点までのキャピラリ30の移動時間が同じ
となりループ形成の再現性を良くすることができる。
Next, the speed control of the capillary will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph for explaining the operation of the speed control means of the fifth invention of the present invention. According to Figure 6, when the capillary 30 is moved from the operation start position Q 0 to the target position Q n, passing time t 1, t 2, t passing point in n Q 1, Q 2, Q n X -axis coordinate of the X 1 , X 2 ,
X n and Y-axis coordinate Y 1, Y 2, setting the Y n to the speed control means 16 as a parameter. As a result, the speed control means 16 controls the trajectory in the horizontal plane to be a straight line in any direction as long as the capillary 30 has the same moving distance in the horizontal plane, and controls the operation in the same required time. As a result, the wire 29 can be stretched straight in the horizontal plane, and the wire being bonded can be prevented from contacting the adjacent wire. Also, the second bonding point from the first bonding point
The moving time of the capillary 30 to the bonding point becomes the same, and the reproducibility of loop formation can be improved.

【0043】次にキャピラリが第2ボンディング点から
上昇するときの速度制御について図7を使用して説明す
る。図7は本発明の第5の発明の速度制御手段の動作で
キャピラリが第2ボンディング点から上昇するときの速
度変化を説明するためのグラフである。図7によれば、
キャピラリ30が第2ボンディング点Pからスパーク
点Sまで上昇するとき、途中のSからSまでの一
定速度領域を一定速度で動くように速度制御手段16に
より制御される。一方Sでワイヤクランプ40の挟持
信号が出される。しかし挟持信号が出されてワイヤ29
が挟持され切られるまでには時間遅れがあり、この時間
遅れはSからSの動作時間とほぼ同じに設定されて
いるのでワイヤ29はSで切られる。これにより一定
速度領域では一定距離だけキャピラリが上昇し、次のボ
ンディングのためのキャピラリの先端が出ているワイヤ
の長さが安定する。
Next, speed control when the capillary rises from the second bonding point will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a graph for explaining a speed change when the capillary rises from the second bonding point in the operation of the speed control means of the fifth invention of the present invention. According to FIG.
When the capillary 30 is raised from the second bonding point P n to the spark point S m, it is controlled by the speed control unit 16 so that a constant speed region from S 1 on the way to S 2 moves at a constant speed. Meanwhile clamping signal wire clamp 40 is issued in S 1. However, a pinch signal is output and the wire 29
There has time delay before it is cut is nipped, the time delay wire 29 because they are almost the same set as the operation time of the S 2 from S 1 is cut by S 2. As a result, the capillary rises by a certain distance in the constant speed region, and the length of the wire from which the tip of the capillary for the next bonding is projected is stabilized.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のワイヤボ
ンディング装置は次の効果を有する。第1の効果は、キ
ャピラリが第1ボンディング点から第2ボンディング点
まで、直線とベジェ曲線またはスプライン曲線の軌跡で
移動するようにしたので、キャピラリの移動中に行われ
るキャピラリのワイヤ挿通孔内のワイヤの通過がスムー
ズに行われ良好なループが形成される。また、第1ボン
ディング点から第2ボンディング点までの距離が長くな
った場合でも、良好なループ形成が行われる。この結果
ボンディングの精度と信頼性をあげることができる。
As described above, the wire bonding apparatus of the present invention has the following effects. The first effect is that the capillary moves from the first bonding point to the second bonding point along a trajectory of a straight line and a Bezier curve or a spline curve, so that the capillary inside the wire insertion hole during the movement of the capillary is moved. The wire passes smoothly and a good loop is formed. Further, even when the distance from the first bonding point to the second bonding point is long, a good loop is formed. As a result, the accuracy and reliability of bonding can be improved.

【0045】第2の効果は、複合ループ制御手段により
キャピラリが直線とベジェ曲線またはスプライン曲線と
を組み合わせた1本の曲線でつくられた軌跡で移動する
ようにしたので、これを駆動するサーボ機構は従来のよ
うな方向転換のための停止始動を行わないので静止安定
のための時間が少なくて済み、ワイヤボンディングの時
間が速くなる。この結果ボンディング速度をあげること
ができる。
The second effect is that the composite loop control means causes the capillary to move along a locus formed by a single curve obtained by combining a straight line and a Bezier curve or a spline curve. Since the conventional method does not perform the stop / start operation for changing the direction as in the prior art, the time for stabilizing the stationary state can be reduced, and the time for wire bonding can be shortened. As a result, the bonding speed can be increased.

【0046】第3の効果は、キャピラリが第1ボンディ
ング点から第2ボンディング点まで移動するときに速度
制御を行うようにしたので、ボンディング動作を繰り返
したとき第1ボンディング点から第2ボンディング点ま
での移動時間と移動軌跡の再現性が良くなり、このため
ループ形成の再現性が良くなる。この結果ボンディング
の精度と信頼性をあげることができる。
The third effect is that speed control is performed when the capillary moves from the first bonding point to the second bonding point. Therefore, when the bonding operation is repeated, from the first bonding point to the second bonding point. , The reproducibility of the movement time and the movement locus is improved, and the reproducibility of the loop formation is improved. As a result, the accuracy and reliability of bonding can be improved.

【0047】第4の効果は、キャピラリが第2ボンディ
ング点から上昇し第1ボンディング点まで戻るときに速
度制御を行い、キャピラリが上昇中に一定速度領域を設
けたので、一定速度領域ではキャピラリの上昇距離が一
定で変わらず、キャピラリの先端から出ているワイヤの
長さがボンディング毎にばらつかず、このためボールの
大きさにばらつきがなくボール形成の再現性が良くな
る。この結果ボンディング精度をあげることができる。
The fourth effect is that speed control is performed when the capillary rises from the second bonding point and returns to the first bonding point, and a constant speed region is provided while the capillary is rising. The ascending distance is constant and unchanged, and the length of the wire protruding from the tip of the capillary does not vary for each bonding, so that the size of the ball does not vary and the reproducibility of ball formation is improved. As a result, bonding accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のワイヤボンディング装置の第1の発明
の実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wire bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2,第3,第4,第5および第6の
発明の実施例の制御用マイクロコンピュータの構成を説
明するためのブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of a control microcomputer according to a second, third, fourth, fifth and sixth embodiments of the present invention;

【図3】本発明の第1の発明の動作においてキャピラリ
の移動軌跡を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a movement locus of a capillary in the operation of the first invention of the present invention.

【図4】本発明の第1または第2の発明のキャピラリの
移動軌跡を3次元グラフで示したものである。
FIG. 4 is a diagram showing a moving trajectory of the capillary according to the first or second invention of the present invention in a three-dimensional graph.

【図5】本発明の第3または第4の発明の複合ループ制
御手段によるキャピラリの移動軌跡を3次元グラフで示
したものである。
FIG. 5 is a diagram showing a three-dimensional graph of a trajectory of a capillary by a composite loop control means according to the third or fourth invention of the present invention.

【図6】本発明の第5の発明の速度制御手段の動作を説
明するためのグラフである。
FIG. 6 is a graph for explaining the operation of the speed control means of the fifth invention of the present invention.

【図7】本発明の第5の発明の速度制御手段の動作でキ
ャピラリが第2ボンディング点から上昇するときの速度
変化を説明するためのグラフである。
FIG. 7 is a graph for explaining a speed change when a capillary rises from a second bonding point in the operation of the speed control means of the fifth invention of the present invention.

【図8】従来のワイヤボンディング装置の構成の一例を
示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a conventional wire bonding apparatus.

【図9】図8の従来のワイヤボンディング装置の動作時
のキャピラリの移動軌跡を3次元グラフで示したもので
ある。
FIG. 9 is a three-dimensional graph showing the movement trajectory of the capillary during the operation of the conventional wire bonding apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御用マイクロコンピュータ 2 ループ情報記憶部 3 ループ制御部 4 データバス 5 一次関数記憶手段 6 ベジェ関数記憶手段 7 一次関数ループ制御手段 8 ベジェ関数ループ制御手段 9 制御用マイクロコンピュータ 10 ループ情報記憶部 11 ループ制御部 12 スプライン関数記憶手段 13 速度関数記憶手段 14 スプライン関数ループ制御手段 15 複合ループ制御手段 16 速度制御手段 20 ベース 21 X軸モータ 22 X軸移動テーブル 23 Y軸モータ 24 Y軸移動テーブル 25 Z軸駆動機構 26 支軸 27 保持ブロック 28 アーム 29 ワイヤ 30 キャピラリ 32 Z軸モータ 33 ボンディングステージ 34 保持具 35 ITVカメラ 36 画像認識部 37 制御部 38 ループ制御部 39 サーボ駆動制御部 40 ワイヤクランプ 50 チップ 51 リードフレーム 52 電極 53 リード Reference Signs List 1 control microcomputer 2 loop information storage unit 3 loop control unit 4 data bus 5 linear function storage unit 6 Bezier function storage unit 7 linear function loop control unit 8 Bezier function loop control unit 9 control microcomputer 10 loop information storage unit 11 Loop control unit 12 Spline function storage means 13 Speed function storage means 14 Spline function loop control means 15 Composite loop control means 16 Speed control means 20 Base 21 X-axis motor 22 X-axis movement table 23 Y-axis motor 24 Y-axis movement table 25 Z Axis drive mechanism 26 Support shaft 27 Holding block 28 Arm 29 Wire 30 Capillary 32 Z-axis motor 33 Bonding stage 34 Holder 35 ITV camera 36 Image recognition unit 37 Control unit 38 Loop control unit 39 Servo drive control unit 40 Wire clamp 50 chip 51 lead frame 52 electrode 53 lead

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チップの電極とリードとを接続するワイ
ヤが挿通されるキャピラリと、キャピラリを保持するア
ームと、このアームを上下のZ軸方向に揺動させるZ軸
モータを有するZ軸駆動機構と、チップの電極とリード
の上面を撮像し映像を電気信号に変換するITVカメラ
と、前記アームと前記ITVカメラをチップに対して相
対的に水平面内に移動させるX軸モータを有するX軸移
動テーブルおよびY軸モータを有するY軸移動テーブル
と、チップが搭載されたリードフレームを搭載するボン
ディングステージと、前記ITVカメラからの映像信号
を画像認識し位置情報を得る画像認識部と、画像認識部
からの画像信号を受けて、キャピラリの軌跡を定める軌
跡信号を演算出力する制御用マイクロコンピュータと、
制御用マイクロコンピュータから軌跡信号を受け、前記
X軸モータ,Y軸モータ,Z軸モータを駆動させるサー
ボ駆動制御部とを有するワイヤボンディング装置におい
て、前記制御用マイクロコンピュータが、次の各構成を
有することを特徴とするワイヤボンディング装置。 (イ)キャピラリの移動軌跡が直線となる一次関数を記
憶する一次関数記憶手段 (ロ)キャピラリの移動軌跡がベジェ曲線となるベジェ
関数を記憶するベジェ関数記憶手段 (ハ)キャピラリが直線の軌跡で移動するように制御す
る一次関数ループ制御手段 (ニ)キャピラリがベジェ曲線の軌跡で移動するように
制御するベジェ関数ループ制御手段
1. A Z-axis drive mechanism having a capillary into which a wire connecting a chip electrode and a lead is inserted, an arm holding the capillary, and a Z-axis motor for swinging the arm in the vertical Z-axis direction. And an X-axis motor having an ITV camera for imaging the electrodes of the chip and the upper surfaces of the leads and converting an image into an electric signal, and an X-axis motor for moving the arm and the ITV camera relative to the chip in a horizontal plane. A Y-axis moving table having a table and a Y-axis motor, a bonding stage for mounting a lead frame on which a chip is mounted, an image recognition unit for recognizing a video signal from the ITV camera to obtain position information, and an image recognition unit A control microcomputer that receives an image signal from the microcomputer and calculates and outputs a trajectory signal that determines the trajectory of the capillary;
In a wire bonding apparatus having a servo drive control unit that receives a locus signal from a control microcomputer and drives the X-axis motor, the Y-axis motor, and the Z-axis motor, the control microcomputer has the following components. A wire bonding apparatus characterized by the above-mentioned. (A) Linear function storage means for storing a linear function in which the movement trajectory of the capillary is a straight line. (B) Bezier function storage means for storing a Bezier function in which the movement trajectory of the capillary is a Bezier curve. Linear function loop control means for controlling to move (4) Bezier function loop control means for controlling the capillary to move on the locus of the Bezier curve
【請求項2】 請求項1記載の制御用マイクロコンピュ
ータにおける(ロ)記載のベジェ関数記憶手段と(ニ)
記載のベジェ関数ループ制御手段に代えて、下記
(ロ),(ニ)記載の各構成を有することを特徴とする
ワイヤボンディング装置。 (ロ)キャピラリの移動軌跡がスプライン曲線となるス
プライン関数を記憶するスプライン関数記憶手段 (ニ)キャピラリがスプライン曲線の軌跡で移動するよ
うに制御するスプライン関数ループ制御手段
2. The Bezier function storage means according to (b) in the control microcomputer according to claim 1, and (d).
A wire bonding apparatus having the following configurations (b) and (d) in place of the Bezier function loop control means described above. (B) Spline function storage means for storing a spline function whose capillary movement trajectory is a spline curve. (D) Spline function loop control means for controlling the capillary to move along the trajectory of the spline curve.
【請求項3】 請求項1記載の制御用マイクロコンピュ
ータに、次の構成を付加したことを特徴とするワイヤボ
ンディング装置。 (イ)キャピラリが近似直線とベジェ曲線とを組み合わ
せた1本の曲線の軌跡で移動するように制御する複合ル
ープ制御手段
3. A wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the following configuration is added to the control microcomputer according to claim 1. (A) Composite loop control means for controlling the capillary to move along a locus of one curve obtained by combining an approximate straight line and a Bezier curve
【請求項4】 請求項2記載の制御用マイクロコンピュ
ータに、次の構成を付加したことを特徴とするワイヤボ
ンディング装置。 (イ)キャピラリが近似直線とスプライン曲線とを組み
合わせた1本の曲線の軌跡で移動するように制御する複
合ループ制御手段
4. A wire bonding apparatus according to claim 2, wherein the following configuration is added to the control microcomputer according to claim 2. (A) Composite loop control means for controlling the capillary to move along a locus of one curve obtained by combining an approximate straight line and a spline curve
【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の制御用
マイクロコンピュータに、次の各構成を付加したことを
特徴とするのワイヤボンディング装置。 (イ)キャピラリの動作を速度制御する速度関数を記憶
する速度関数記憶手段 (ロ)キャピラリの動作を速度制御する速度制御手段
5. A wire bonding apparatus according to claim 1, wherein each of the following components is added to the control microcomputer according to claim 1, 2, 3, or 4. (A) Speed function storage means for storing a speed function for speed controlling the operation of the capillary (b) Speed control means for speed controlling the operation of the capillary
【請求項6】 請求項1記載の制御用マイクロコンピュ
ータに、次の各構成を付加したことを特徴とするワイヤ
ボンディング装置。 (イ)キャピラリの移動軌跡がスプライン曲線となるス
プライン関数を記憶するスプライン関数記憶手段 (ロ)キャピラリがスプライン曲線の軌跡で移動するよ
うに制御するスプライン関数ループ制御手段 (ハ)キャピラリが近似直線とベジェ曲線またはスプラ
イン曲線とを組み合わせた1本の曲線の軌跡で移動する
ように制御する複合ループ制御手段 (ニ)キャピラリの動作を速度制御する速度関数を記憶
する速度関数記憶手段 (ホ)キャピラリの動作を速度制御する速度制御手段
6. A wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the following components are added to the control microcomputer according to claim 1. (B) Spline function storage means for storing a spline function whose capillary movement trajectory is a spline curve. (B) Spline function loop control means for controlling the capillary to move along the trajectory of the spline curve. Compound loop control means for controlling movement along a locus of a single curve in combination with a Bezier curve or a spline curve. (D) Speed function storage means for storing a speed function for speed-controlling the operation of the capillary. Speed control means for speed control of operation
【請求項7】 キャピラリが動作開始位置から目的位置
まで移動するときに水平面内の移動距離が同じである限
りどのような方向に対しても、水平面内の軌跡は直線で
同じ所要時間で動作することを特徴とする請求項5又は
請求項6記載のワイヤボンディング装置。
7. When the capillary moves from the operation start position to the destination position, the trajectory in the horizontal plane is linear and operates in the same required time in any direction as long as the moving distance in the horizontal plane is the same. The wire bonding apparatus according to claim 5 or 6, wherein:
【請求項8】 速度制御手段が、キャピラリが第2ボン
ディング点からスパーク点まで上昇する途中の予め定め
た領域で一定速度で動作することを特徴とする請求項5
又は請求項6記載のワイヤボンディング装置。
8. The apparatus according to claim 5, wherein the speed control means operates at a constant speed in a predetermined area while the capillary is rising from the second bonding point to the spark point.
Or the wire bonding apparatus according to claim 6.
JP23874298A 1998-08-25 1998-08-25 Wire bonding equipment Expired - Fee Related JP4259646B2 (en)

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