JP2000183100A - Wire bonding device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被ボンディング部
品としてのワーク、すなわち半導体部品(ICチップ)
とリードとの間にワイヤを掛け渡してボンディング接続
を行うワイヤボンディング装置に関し、特にワイヤボン
ディング時におけるボールの圧着厚の制御が可能なワイ
ヤボンディング装置に関する。The present invention relates to a work as a part to be bonded, that is, a semiconductor part (IC chip).
More particularly, the present invention relates to a wire bonding apparatus capable of controlling a pressure-bonded thickness of a ball during wire bonding.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種のワイヤボンディング装置
は、金線又は銅、アルミニウムなどからなるワイヤを用
いて第1ボンディング点となるICチップ上の電極(パ
ッド)と、第2ボンディング点となるリードとの間で接
続を行うには、ボンディングアームの先端に取り付けら
れたキャピラリから送り出したワイヤの先端と放電電極
(電気トーチ)との間に高電圧を印加することにより放
電を起こさせ、その放電エネルギーによりワイヤの先端
部を溶融してキャピラリ内に挿通されたワイヤの先端に
ボールを形成する。そしてキャピラリの先端に保持され
たボールを前記第1ボンディング点に当接させつつ、超
音波振動、荷重印加手段、並びにボンディングステージ
が有する加熱手段を併用して前記第1ボンディング点に
対してワイヤを接続した後、所定のワイヤループコント
ロールに従ってワイヤを引き出しながら前記第2ボンデ
ィング点であるリードにワイヤを接続する。このとき、
超音波振動、荷重印加手段、並びにボンディングステー
ジが有する加熱手段を併用して接続を行う。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of wire bonding apparatus uses a gold wire or a wire made of copper, aluminum or the like to form an electrode (pad) on an IC chip as a first bonding point and a second bonding point. In order to make a connection with the lead, a high voltage is applied between the tip of the wire sent from the capillary attached to the tip of the bonding arm and the discharge electrode (electric torch) to cause a discharge. The tip of the wire is melted by the discharge energy to form a ball at the tip of the wire inserted into the capillary. Then, while the ball held at the tip of the capillary is brought into contact with the first bonding point, a wire is applied to the first bonding point by using ultrasonic vibration, load applying means, and heating means of the bonding stage together. After the connection, the wire is connected to the lead, which is the second bonding point, while pulling out the wire according to a predetermined wire loop control. At this time,
The connection is performed by using the ultrasonic vibration, the load applying unit, and the heating unit of the bonding stage together.
【0003】図6(a)乃至(d)は、従来のワイヤボ
ンディング装置によるワイヤボンディング工程の説明図
である。FIGS. 6A to 6D are explanatory views of a wire bonding process using a conventional wire bonding apparatus.
【0004】図6(a)及び(b)に示すように、キャ
ピラリ23の先端に送り出したワイヤ2の先端と放電電
極3との間で放電を一定の時間起こさせてワイヤ2の先
端を溶融してボール4を形成しキャピラリ23の先端で
保持する。そしてキャピラリ23を第1ボンディング点
となるICチップ6のパッド6aの直上に位置させる。As shown in FIGS. 6A and 6B, a discharge is caused between the tip of the wire 2 sent to the tip of the capillary 23 and the discharge electrode 3 for a certain time to melt the tip of the wire 2. To form a ball 4 and hold it at the tip of the capillary 23. Then, the capillary 23 is positioned directly above the pad 6a of the IC chip 6 which is the first bonding point.
【0005】次に、キャピラリ23を下降させキャピラ
リ23の先端のボール4がパッド6aに接地したことを
検出後、所定のボンディング荷重を加えると同時にキャ
ピラリ23の先端に対してボンディングアームの超音波
ホーン(図示せず)を介して超音波振動を印加して、図
6(c)に示すように、所定の圧着径D及び所定の圧着
厚WDとなるようにボール4を押しつぶし、このボール
4をパッド6aに圧接してワイヤ2をパッド6aに接続
する。このとき前記ICチップ6が貼着されてなるリー
ドフレームは、ボンディングステージに載置されている
ので下方から加熱手段により加熱されている。Next, after detecting that the ball 4 at the tip of the capillary 23 has touched the pad 6a by lowering the capillary 23, a predetermined bonding load is applied, and at the same time, the ultrasonic horn of the bonding arm with respect to the tip of the capillary 23 is applied. Ultrasonic vibration is applied via a not-shown portion to crush the ball 4 so as to have a predetermined compression diameter D and a predetermined compression thickness WD as shown in FIG. The wire 2 is connected to the pad 6a by pressing against the pad 6a. At this time, since the lead frame to which the IC chip 6 is attached is placed on the bonding stage, it is heated from below by the heating means.
【0006】続いて図6(d)に示すように、キャピラ
リ23を所定のループコントロールに従って上昇又は下
降させ、第2ボンディング点となるリード5の方向に移
動させてキャピラリ23の先端のワイヤ2がリード5に
接地したことを検出後、所定のボンディング荷重を加え
ると同時にキャピラリ23の先端に対して図示せぬ超音
波ホーンを介して超音波振動を印加してリード5に対し
ワイヤ2を接続する。このとき前記リード5を有するリ
ードフレームは、ボンディングステージに載置されてい
るので下方から加熱手段により加熱されている。Subsequently, as shown in FIG. 6D, the capillary 23 is raised or lowered in accordance with a predetermined loop control, and is moved in the direction of the lead 5 serving as a second bonding point so that the wire 2 at the tip of the capillary 23 is moved. After detecting that the wire 5 is grounded, the wire 2 is connected to the lead 5 by applying a predetermined bonding load and simultaneously applying ultrasonic vibration to the tip of the capillary 23 via an ultrasonic horn (not shown). . At this time, since the lead frame having the leads 5 is placed on the bonding stage, it is heated from below by the heating means.
【0007】その後キャピラリ23を上昇させ、キャピ
ラリ23の先端にワイヤ2を所定の長さまで送り出して
あらかじめ設定したキャピラリ23の上昇位置でカット
クランプ29を閉じてリード5上のワイヤ2をカットし
てキャピラリ23の先端にワイヤ2を所定の長さ(ワイ
ヤフィード量)伸長し、一回のボンディング作業が終了
する。Thereafter, the capillary 23 is lifted, the wire 2 is sent out to the tip of the capillary 23 to a predetermined length, and the cut clamp 29 is closed at a preset rising position of the capillary 23 to cut the wire 2 on the lead 5 to cut the capillary. The wire 2 is extended to the end of the wire 23 by a predetermined length (amount of wire feed), and one bonding operation is completed.
【0008】そして図6(a)に示すように、キャピラ
リ23を再び放電電極3に対向させて、キャピラリ23
から送り出したワイヤ2の先端と放電電極(電気トー
チ)3との間に高電圧を印加しワイヤ2の先端にボール
4を形成して、次のボンディングを行う。Then, as shown in FIG. 6A, the capillary 23 is again opposed to the discharge electrode 3 and
A high voltage is applied between the tip of the wire 2 sent out of the wire and the discharge electrode (electric torch) 3 to form a ball 4 at the tip of the wire 2 and the next bonding is performed.
【0009】前述した図6(a)乃至(d)に示す工程
によりワイヤボンディング接続を行うが、前記リードフ
レームに貼着されてなるICチップ6は、樹脂、半田、
金などの導電性の接合材で貼着されているため、ICチ
ップ6の貼着時に接合材の厚さがばらつき、リードフレ
ーム等に貼着されたICチップ6の表面の高さが各IC
チップ6毎に異なっている。他方、リード5についても
リード部材のばらつき、リードの反り等によりリード5
の表面の高さが各リード5毎に異なっている。Wire bonding connection is performed by the steps shown in FIGS. 6A to 6D. The IC chip 6 attached to the lead frame is made of resin, solder,
Since the IC chip 6 is bonded with a conductive bonding material such as gold, the thickness of the bonding material varies when the IC chip 6 is bonded, and the height of the surface of the IC chip 6 bonded to a lead frame or the like is reduced.
It differs for each chip 6. On the other hand, with respect to the lead 5, the lead 5
Are different for each lead 5.
【0010】従って、ボール4がパッド6a、又はワイ
ヤ2がリード5に接地したことを各パッド6a又は各リ
ード5毎に検出する。このパッド6a又はリード5への
接地を検出する方法としては、特開平7−263479
号公報に開示されているものが知られている。Therefore, it is detected for each pad 6a or each lead 5 that the ball 4 is grounded to the pad 6a or the wire 2 to the lead 5. As a method of detecting the ground to the pad 6a or the lead 5, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-263479
What is disclosed in the gazette is known.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤボンディ
ング装置は、図6(c)に示すように、所定のボール圧
着径D及び所定のボール圧着厚WDとなるボンディング
形状を得るために、キャピラリ23の先端に加える超音
波パワー、超音波印加時間、及びボンディング点に対す
るキャピラリ23によって加えられる荷重等の各要素を
操作者がボンディングの条件設定を行う際に随時種々の
設定を行っている。As shown in FIG. 6 (c), the conventional wire bonding apparatus uses a capillary 23 to obtain a bonding shape having a predetermined ball pressing diameter D and a predetermined ball pressing thickness WD. Various settings such as ultrasonic power to be applied to the tip, ultrasonic application time, and the load applied by the capillary 23 to the bonding point, etc., are made as needed by the operator when setting the bonding conditions.
【0012】そして、前記設定を行うための仮のICチ
ップ及びリードフレームを用意してボンディングを行
い、ボール圧着径Dとボール圧着厚WDが所望の範囲内
になる超音波パワー、超音波印加時間及び荷重を選定す
る。[0012] Then, a temporary IC chip and a lead frame for performing the above setting are prepared and bonded, and the ultrasonic power and the ultrasonic application time are set so that the ball compression diameter D and the ball compression thickness WD are within desired ranges. And load.
【0013】しかしながら、ICチップ6をリードフレ
ームに貼着する際の接合材の塗布状態が不均一であった
り、接合材の厚さがばらつくと、ICチップ6毎又は同
一ICチップ6内の辺におけるボール4の圧接時の超音
波の印加による超音波振動の負荷の変動が、正常に接合
材が塗布されたICチップ6の場合と異なることがあ
る。However, if the bonding material applied to the IC chip 6 when attaching the IC chip 6 to the lead frame is not uniform or if the thickness of the bonding material varies, the sides of the IC chip 6 or within the same IC chip 6 may be damaged. The fluctuation of the load of the ultrasonic vibration due to the application of the ultrasonic wave at the time of pressing the ball 4 may differ from the case of the IC chip 6 to which the bonding material is normally applied.
【0014】前記超音波振動の負荷の変動が異なると、
ボール圧接時のボールの変形の進行が変化し、ボール圧
着径、圧着厚のばらつきを招くおそれがある。If the fluctuation of the load of the ultrasonic vibration is different,
The progress of deformation of the ball at the time of ball pressing changes, which may cause variations in the ball pressure diameter and the ball pressure thickness.
【0015】特に最近のように、ICの多ピン化による
隣接パッド間の間隔の縮小化や、小パッド化が進む状況
下ではボール圧着形状の均一化が望まれている。In particular, recently, it is desired to reduce the distance between adjacent pads by increasing the number of pins of the IC, and to make the ball crimping shape uniform in a situation where the number of pads is reduced.
【0016】そこで、本発明は従来技術の欠点に鑑みて
なされたものであつて、ボールの圧着厚のデータを入力
し、その入力データからキャピラリの所定の沈み込みの
量を算出し、キャピラリの所定の沈み込みの量とキャピ
ラリの位置を検出する位置検出手段からの位置データと
の比較演算を行い、キャピラリの沈み込みの量と、キャ
ピラリに加えられる超音波印加時間及びキャピラリへの
荷重を制御して、ボンディング点に対し所定形状のボン
ディングを行うことが可能なワイヤボンディング装置を
提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art, and inputs data of the thickness of the pressure-bonded ball, calculates a predetermined amount of subsidence of the capillary from the input data, and Performs a comparison operation between a predetermined amount of sinking and position data from the position detecting means for detecting the position of the capillary, and controls the amount of sinking of the capillary, the ultrasonic application time applied to the capillary, and the load on the capillary. It is another object of the present invention to provide a wire bonding apparatus capable of performing bonding of a predetermined shape to a bonding point.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明によるワイヤボン
ディング装置は、一端にワイヤが挿通されるキャピラリ
を有し、他端に磁気回路の空隙内を揺動可能なコイルと
からなるリニアモータで駆動されるボンディングアーム
と、前記ボンディングアームの揺動を検出して前記キャ
ピラリの位置を検出する位置検出手段と、前記キャピラ
リの先端に超音波を印加する超音波印加手段とを備えた
ワイヤボンディング装置であって、前記ワイヤの先端に
形成されるボールの圧着厚に関するボンディング形状の
データを入力実行する入力手段と、前記入力手段によっ
て入力された前記ボールの圧着厚に関するデータを受け
て、前記ボールが被ボンディング部品であるワークへの
タッチ検出位置からの前記キャピラリの所定の沈み込み
の量を演算する演算手段とを備え、前記演算手段からの
前記キャピラリの所定の沈み込み量と、前記キャピラリ
の位置を検出する位置検出手段からの位置データとの比
較演算を前記演算手段で行い、前記演算手段のデータに
基づき前記キャピラリの沈み込みの量と、前記キャピラ
リに加えられる超音波印加時間及び前記キャピラリへの
荷重を制御するものである。A wire bonding apparatus according to the present invention is driven by a linear motor having a capillary at one end through which a wire is inserted and a coil at the other end capable of swinging in a gap in a magnetic circuit. A wire bonding apparatus comprising: a bonding arm to be used; position detection means for detecting the swing of the bonding arm to detect the position of the capillary; and ultrasonic application means for applying ultrasonic waves to the tip of the capillary. Input means for inputting and executing bonding shape data relating to the pressure bonding thickness of the ball formed at the end of the wire; and receiving the data relating to the pressure bonding thickness of the ball input by the input means, the ball is covered. An operation of calculating a predetermined amount of sinking of the capillary from a touch detection position on a workpiece as a bonding component Means for performing a comparison operation between a predetermined amount of sinking of the capillary from the operation means and position data from a position detection means for detecting the position of the capillary by the operation means, and the data of the operation means And controlling the amount of sinking of the capillary, the time of application of ultrasonic waves applied to the capillary, and the load on the capillary.
【0018】また、本発明によるワイヤボンディング装
置は、前記キャピラリの沈み込みの量が所定の沈み込み
の量より小さいとき、又は前記超音波印加時間が所定の
超音波印加時間以外のときには、オペレータにエラーの
発生を告知する告知手段を備えてなるものである。Further, the wire bonding apparatus according to the present invention provides the operator with a function when the sinking amount of the capillary is smaller than a predetermined sinking amount or when the ultrasonic application time is other than the predetermined ultrasonic applying time. It is provided with a notifying means for notifying the occurrence of an error.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明によ
るワイヤボンディング装置の実施の形態について説明す
る。図1は、本発明によるワイヤボンディング装置のボ
ンディングヘッドの構成を示す図、図2は、位置検出器
としてのエンコーダ部分の部分拡大図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a wire bonding apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a bonding head of a wire bonding apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of an encoder portion as a position detector.
【0020】図1に示すように、ボンディングヘッド1
は、図示せぬ二次元方向に移動可能なXYテーブル上に
載置固定されている。このボンディングヘッド1の後端
部には、コネクタ33を介して制御手段としての制御部
7との接続が行われる。また、ボンディングアーム20
の上部には図1に示すように、カットクランプ取付アー
ム28が取り付けられている。また、カットクランプ取
付アーム28の先端にはワイヤ2を保持して切断するた
めのカットクランプ29が取り付けられている。As shown in FIG. 1, the bonding head 1
Is mounted and fixed on an XY table movable in a two-dimensional direction (not shown). The rear end of the bonding head 1 is connected to a control unit 7 as control means via a connector 33. The bonding arm 20
As shown in FIG. 1, a cut clamp mounting arm 28 is mounted on the upper part of the arm. A cut clamp 29 for holding and cutting the wire 2 is attached to the tip of the cut clamp mounting arm 28.
【0021】図1に示すように、ボンディングアーム2
0は、支持軸30を中心として回転可能な構成となって
おり、前記ボンディングアーム20の一方の先端にはボ
ンディング工具としてのキャピラリ23が取り付けられ
た超音波ホーン14と、他方に超音波振動を伝達する超
音波ホーン14を介して前記キャピラリ23に印加する
超音波印加手段としての超音波動子15(図示せず)と
を有している。As shown in FIG.
Numeral 0 denotes a configuration rotatable about a support shaft 30. An ultrasonic horn 14 having a capillary 23 as a bonding tool attached to one end of the bonding arm 20, and an ultrasonic vibration to the other. It has an ultrasonic moving element 15 (not shown) as ultrasonic applying means for applying to the capillary 23 via the transmitting ultrasonic horn 14.
【0022】また、ボンディングアーム20を支持軸3
0を中心として揺動させる揺動手段及びボンディング時
のボンディングアーム20の先端のキャピラリへの荷重
を印加する加圧手段としてのリニアモータを構成する駆
動回路24が設けられている。この駆動回路24は、コ
イル25と永久磁石とヨークとからなる磁気回路26で
なり、当該コイル25はボンディングアーム20の後端
部に取り付けられ、また磁気回路26はボンディングヘ
ッド1のベースに取り付けられている。Further, the bonding arm 20 is connected to the support shaft 3.
A drive circuit 24 is provided which constitutes a linear motor as a pressure means for applying a load to the capillary at the tip of the bonding arm 20 at the time of bonding. The drive circuit 24 comprises a magnetic circuit 26 comprising a coil 25, a permanent magnet and a yoke. The coil 25 is attached to the rear end of the bonding arm 20, and the magnetic circuit 26 is attached to the base of the bonding head 1. ing.
【0023】また、図1及び図2に示すように、ボンデ
ィングアーム20の揺動位置を検出するエンコーダ35
が設けられている。このエンコーダ35は、ボンディン
グアーム20の支持軸30に支持されたスリット板35
aと、ボンディングヘッド1のベースに取り付けられた
発光部35b及び受光部35cとからなっている。As shown in FIGS. 1 and 2, an encoder 35 for detecting the swing position of the bonding arm 20 is provided.
Is provided. The encoder 35 includes a slit plate 35 supported on the support shaft 30 of the bonding arm 20.
a, a light emitting unit 35b and a light receiving unit 35c attached to the base of the bonding head 1.
【0024】前記スリット板35aには、ガラス等で構
成された基板上に等間隔にスリット状のパターンが蒸着
されている。On the slit plate 35a, a slit-like pattern is deposited at equal intervals on a substrate made of glass or the like.
【0025】ボンディングアーム20の支持軸30に支
持されたスリット板35aは、ボンディングアーム20
の揺動に伴って、ボンディングアーム20の支持軸30
を中心に揺動を行う。The slit plate 35a supported on the support shaft 30 of the bonding arm 20 is
The support shaft 30 of the bonding arm 20 is
Swing around the center.
【0026】前記エンコーダ35は、光学的にスリット
板35aの移動を検出するものであって、発光部35b
は発光ダイオード等の発光体が基板上に配置されてい
る。受光部35cは、発光体35bの発光した光が移動
中のスリット板35aのスリット状のパターンを通過す
ることによって光学的な変化を検出する。このエンコー
ダ35の出力は、スリットの移動方向により90°位相
の異なる2つの信号を出力する。The encoder 35 optically detects the movement of the slit plate 35a.
A light emitting body such as a light emitting diode is arranged on a substrate. The light receiving unit 35c detects an optical change by the light emitted from the light emitter 35b passing through the slit-shaped pattern of the moving slit plate 35a. The output of the encoder 35 outputs two signals that differ in phase by 90 ° depending on the moving direction of the slit.
【0027】図3は、本発明によるワイヤボンディング
装置の制御手段としての制御部7の構成を含むブロック
図である。FIG. 3 is a block diagram including the configuration of the control unit 7 as control means of the wire bonding apparatus according to the present invention.
【0028】図3に示すように、入力手段としてのキー
ボード8は、キャピラリ23をボンディング点に圧接さ
せた場合に形成されるボールの圧着厚に関するデータを
入力して実行を指示する。そして前記キーボード8によ
るボンディングの圧着厚に関するデータの入力が行われ
ると、そのデータは演算手段であるマイクロコンピュー
タ10の演算回路10aに入力される。この演算回路1
0aは所望のボンディングの圧着厚に関するデータを受
けてキャピラリ23の所定の沈み込み量の算出を行い、
この算出されたキャピラリ23の所定の沈み込み量と後
述するカウンタ回路12からのキャピラリ23の位置デ
ータとの比較演算を行う。また、演算回路10aを内蔵
したマイクロコンピュータ10には、制御プログラムが
格納されており、演算回路10aの演算結果に基づきキ
ャピラリ23の沈み込み量、超音波制御回路13、ボン
ディング荷重を印加するリニアモータ駆動回路17の制
御を行う。As shown in FIG. 3, the keyboard 8 as input means inputs data relating to the thickness of the ball formed when the capillary 23 is pressed against the bonding point, and instructs execution. When data relating to the bonding pressure is input by the keyboard 8, the data is input to the arithmetic circuit 10a of the microcomputer 10 as arithmetic means. This arithmetic circuit 1
0a receives the data on the desired pressure bonding thickness of the bonding, calculates a predetermined sinking amount of the capillary 23,
A comparison operation is performed between the calculated predetermined sinking amount of the capillary 23 and the position data of the capillary 23 from the counter circuit 12 described later. A microcomputer 10 having a built-in arithmetic circuit 10a stores a control program. The microcomputer 10 has a sinking amount of the capillary 23, an ultrasonic control circuit 13, and a linear motor for applying a bonding load based on the arithmetic result of the arithmetic circuit 10a. The control of the drive circuit 17 is performed.
【0029】前記超音波制御回路13は、マイクロコン
ピュータ10から出力される超音波パワーのデータ、超
音波発振開始信号、超音波発振停止信号を受けて、超音
波振動子15に所定のパワーでの発振の開始及び停止の
動作を行う。リニアモータ駆動17回路はマイクロコン
ピュータ10から出力されるボンディングアーム20の
上下駆動信号及びボンディング荷重のデータを受けて駆
動回路(リニアモータ)24に電流を供給する。The ultrasonic control circuit 13 receives the ultrasonic power data, the ultrasonic oscillation start signal, and the ultrasonic oscillation stop signal output from the microcomputer 10 and sends the ultrasonic vibration to the ultrasonic vibrator 15 at a predetermined power. Starts and stops the oscillation. The linear motor drive 17 circuit receives a vertical drive signal of the bonding arm 20 and the data of the bonding load output from the microcomputer 10 and supplies a current to a drive circuit (linear motor) 24.
【0030】前記リニアモータ24は、リニアモータ駆
動回路17からの電流により駆動回路24のコイル25
に力が発生してコイル25に発生した力によりボンディ
ングアーム20を支持軸30を中心として揺動させ、ま
た、キャピラリ23へのボンディング荷重の印加を行
う。The linear motor 24 is driven by a current from the linear motor
Then, the bonding arm 20 is swung about the support shaft 30 by the force generated in the coil 25 by the force generated in the coil 25, and the bonding load is applied to the capillary 23.
【0031】ボンディングアーム20の揺動位置の検出
は、エンコーダ35と、波形整形回路11と、カウンタ
回路12とからなる位置検出手段により行う。The detection of the swing position of the bonding arm 20 is performed by a position detecting means comprising an encoder 35, a waveform shaping circuit 11, and a counter circuit 12.
【0032】波形整形回路11は、ボンディングアーム
20の揺動によりエンコーダ35から出力された90度
位相の異なる信号よりUP又はDOWNのパルス信号に
変換し、カウンタ回路12へ出力する。カウンタ回路1
2は、波形整形回路11から出力されたパルス信号の数
を計数してマイクロコンピュータ10へ出力する。The waveform shaping circuit 11 converts a signal having a 90 ° phase difference output from the encoder 35 by the swing of the bonding arm 20 into an UP or DOWN pulse signal, and outputs the signal to the counter circuit 12. Counter circuit 1
2 counts the number of pulse signals output from the waveform shaping circuit 11 and outputs it to the microcomputer 10.
【0033】前記カウンタ回路12で計数される1パル
ス当たりのキャピラリ23の移動量は、エンコーダ35
の分解能及びボンディングアーム20の支点からキャピ
ラリ23までの距離とボンディングアーム20の支点か
らエンコーダ35の受光部35bの距離の比等で決ま
る。The amount of movement of the capillary 23 per pulse counted by the counter circuit 12 is determined by the encoder 35
And the ratio of the distance from the fulcrum of the bonding arm 20 to the capillary 23 and the distance from the fulcrum of the bonding arm 20 to the light receiving portion 35b of the encoder 35.
【0034】本実施例ではカウンタ回路12で計数され
る1パルス当たりのキャピラリ23の移動量は1μm
(マイクロンメータ)となっている。In this embodiment, the moving amount of the capillary 23 per pulse counted by the counter circuit 12 is 1 μm.
(Micron meter).
【0035】次に、ワイヤボンディングを実施する前
に、前もつて行うデータの設定について説明する。Next, the setting of data to be performed before performing the wire bonding will be described.
【0036】まず、サーチスピードとボール4の初期変
形量の関係を求めておく。すなわち、ボンディング時に
おける、サーチ高さ(キャピラリ23の下降速度が高速
域より低速域に変わるときのキャピラリ23の高さ)よ
り低速でキャピラリが下降(このときの下降速度をサー
チスピードと呼ぶ)し、キャピラリ23の先端のボール
4がパッド6aに接触して、該パッド6aへの接触を検
出、すなわちワークタッチ検出したときのボール4の厚
さ(ボール4の初期変形量)を求める。First, the relationship between the search speed and the initial deformation of the ball 4 is determined. That is, at the time of bonding, the capillary descends at a lower speed than the search height (the height of the capillary 23 when the descending speed of the capillary 23 changes from the high speed region to the low speed region) (the descending speed at this time is referred to as a search speed). Then, the ball 4 at the tip of the capillary 23 contacts the pad 6a, and the contact with the pad 6a is detected, that is, the thickness of the ball 4 when the work touch is detected (the initial deformation amount of the ball 4) is obtained.
【0037】前記ボール4の初期変形量(W)は、ワー
クタッチ検出したときのパッド6aの表面からキャピラ
リ23の先端までの高さ(h)と略同じ量である。The initial deformation (W) of the ball 4 is substantially the same as the height (h) from the surface of the pad 6a to the tip of the capillary 23 when a work touch is detected.
【0038】図4(a)は、ボール4の初期変形量
(W)及びパッド6aの表面からキャピラリ23の先端
までの高さ(h)を示す図である。FIG. 4A is a diagram showing the initial deformation (W) of the ball 4 and the height (h) from the surface of the pad 6a to the tip of the capillary 23.
【0039】図4(a)に示すように、ボール4の初期
変形量(W)は、サーチスピードの早さにより決まるた
め、サーチスピードに対するボール4の初期変形量
(W)を求め、サーチスピードに対するボール4の初期
変形量(W)をマイクロコンピュータ10内のメモリ
(図示せず)に記憶させる。As shown in FIG. 4A, the initial deformation amount (W) of the ball 4 is determined by the speed of the search speed. Therefore, the initial deformation amount (W) of the ball 4 with respect to the search speed is obtained. Is stored in a memory (not shown) in the microcomputer 10.
【0040】図3及び図4(b)に示す示すように、入
力手段としてのキーボード8からボンディング形状のボ
ール圧着厚(Wk)のデータが入力されると、マイクロ
コンピュータ10は、前もってマイクロコンピュータ1
0内のメモリに記憶されているサーチスピードに対する
ボール4の初期変形量(W)のデータを読み出し、演算
回路10aで(1)式に示すボンディング時のキャピラ
リの所定の沈み込み量(d)を算出する。 d=W−Wk ・・・ (1)As shown in FIGS. 3 and 4 (b), when data of the ball-crimped thickness (Wk) of the bonding shape is input from the keyboard 8 as an input means, the microcomputer 10 starts the microcomputer 1 in advance.
The data of the initial deformation amount (W) of the ball 4 with respect to the search speed stored in the memory within 0 is read out, and the arithmetic circuit 10a calculates the predetermined sinking amount (d) of the capillary at the time of bonding shown in the equation (1) calculate. d = W−Wk (1)
【0041】前記算出されたキャピラリ23の所定の沈
み込み量(d)は、マイクロコンピュータ10のメモリ
に記憶しておく。The calculated predetermined amount of sinking (d) of the capillary 23 is stored in the memory of the microcomputer 10.
【0042】図4(b)は、ボール圧着厚(Wk)、初
期変形量(W)、キャピラリ23の所定の沈み込み量
(d)の関係を示す図である。FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the ball compression thickness (Wk), the initial deformation (W), and the predetermined sinking amount (d) of the capillary 23.
【0043】更に、ボンディング中のパッド6aにボー
ル4を圧接しているときの超音波の印加が適切に行われ
たかを判断するために、所定の超音波印加時間を設定し
ておく。Further, a predetermined ultrasonic wave application time is set in order to determine whether or not the ultrasonic wave is properly applied when the ball 4 is pressed against the pad 6a during bonding.
【0044】所定の超音波印加時間は、所定最小超音波
印加時間(Tmin)と所定最大超音波印加時間(Tm
ax)の2つの時間を設定する。The predetermined ultrasonic application time includes a predetermined minimum ultrasonic application time (Tmin) and a predetermined maximum ultrasonic application time (Tm).
ax) Two times are set.
【0045】ボンディングにおけるボール接合時の超音
波の印加時間(T)が、所定最小超音波印加時間(Tm
in)以上で、かつ所定最大超音波印加時間(Tma
x)以下のときには超音波の印加が正常に行われたと判
断し、所定最小超音波印加時間(Tmin)未満又は所
定最大超音波印加時間(Tmax)を越えたときにはボ
ンディングのエラーと判断する。The application time (T) of the ultrasonic wave at the time of ball bonding in bonding is a predetermined minimum ultrasonic application time (Tm).
in) or more and a predetermined maximum ultrasonic application time (Tma)
If x) or less, it is determined that the application of ultrasonic waves has been performed normally, and if it is less than the predetermined minimum ultrasonic application time (Tmin) or exceeds the predetermined maximum ultrasonic application time (Tmax), it is determined that a bonding error has occurred.
【0046】所定最小超音波印加時間(Tmin)は、
超音波がボール4とパッド6aの表面の金属皮膜の接合
に寄与するための最小の超音波印加の時間である。ま
た、所定最大超音波印加時間(Tmax)は、超音波が
ボール4とパッド6aの表面の金属皮膜の接合に悪影響
を与えない最大の超音波印加時間である。The predetermined minimum ultrasonic application time (Tmin) is
This is the minimum ultrasonic application time for the ultrasonic wave to contribute to the bonding between the ball 4 and the metal film on the surface of the pad 6a. The predetermined maximum ultrasonic application time (Tmax) is the maximum ultrasonic application time during which the ultrasonic wave does not adversely affect the bonding between the ball 4 and the metal film on the surface of the pad 6a.
【0047】以下に、図5に示すフローチャートを参照
してボンディング時の動作及び制御方法について説明す
る。The operation and control method during bonding will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
【0048】図5に示すように、キャピラリ23が所定
のサーチスピードで下降してキャピラリ23の先端のボ
ール4がパッド6aに接地したことを検出する(ワーク
タッチ検出、ステップS1)。As shown in FIG. 5, it is detected that the capillary 23 descends at a predetermined search speed and the ball 4 at the tip of the capillary 23 touches the pad 6a (work touch detection, step S1).
【0049】前記ワークタッチ検出後、図3に示す、マ
イクロコンピュータ10はカウンタ回路12からカウン
タデータ(Ct)を読み込み内部のメモリに記憶する
(ステップS2)。そして、マイクロコンピュータ10
は、超音波制御回路13に所定の超音波パワーを出力し
て超音波発振を開始する信号を出力する。また、所定の
ボンディング荷重をリニアモータ駆動回路17に出力す
る。同時に、ボール圧接時の超音波の印加時間を計測す
るためにマイクロコンピュータ10に内蔵されているタ
イマー(図示せず)を起動して時間の計測を行う(図
5、ステップS3)。After detecting the work touch, the microcomputer 10 shown in FIG. 3 reads the counter data (Ct) from the counter circuit 12 and stores it in an internal memory (step S2). And the microcomputer 10
Outputs a predetermined ultrasonic power to the ultrasonic control circuit 13 and outputs a signal to start ultrasonic oscillation. Further, it outputs a predetermined bonding load to the linear motor drive circuit 17. At the same time, a timer (not shown) incorporated in the microcomputer 10 is started to measure the application time of the ultrasonic wave at the time of the ball pressing, and the time is measured (FIG. 5, step S3).
【0050】次に、マイクロコンピュータ10は、カウ
ンタ回路12からカウンタデータ(Cr)を読み込み
(図5、ステップS4)、マイクロコンピュータ10の
演算回路10aで(2)式に示す、ワークタッチ検出時
のカウンタデータ(Ct)との減算を行い、ワークタッ
チ検出位置からのキャピラリ23の沈み込み量(e)を
求める(図5、ステップS5)。 e=Cr−Ct ・・・ (2)Next, the microcomputer 10 reads the counter data (Cr) from the counter circuit 12 (step S4 in FIG. 5), and the arithmetic circuit 10a of the microcomputer 10 detects the work touch at the time of detecting the work touch as shown in the equation (2). Subtraction with the counter data (Ct) is performed to obtain the sinking amount (e) of the capillary 23 from the work touch detection position (FIG. 5, step S5). e = Cr-Ct (2)
【0051】次に、前もつてマイクロコンピュータ10
のメモリに記憶されているキャピラリ23の所定の沈み
込み量(d)(図4(d)に図示)とキャピラリ23の
沈み込み量(e)との比較演算を行う(図5、ステップ
S6)。Next, the microcomputer 10
A comparison operation is performed between the predetermined sinking amount (d) (shown in FIG. 4D) of the capillary 23 and the sinking amount (e) of the capillary 23 stored in the memory (FIG. 5, step S6). .
【0052】前記比較演算の結果が、キャピラリ23の
沈み込み量(e)が所定の沈み込み量(d)よりも小さ
いときには、マイクロコンピュータ10に内蔵されてい
るタイマーの時間(T)を読み出して超音波の印加時間
(T)が所定最大超音波印加時間(Tmax)以下のと
きには、ステップS4からの動作に移行する。If the result of the comparison operation is that the sinking amount (e) of the capillary 23 is smaller than the predetermined sinking amount (d), the time (T) of a timer built in the microcomputer 10 is read out. When the ultrasonic application time (T) is shorter than the predetermined maximum ultrasonic application time (Tmax), the operation shifts from step S4.
【0053】また、超音波パワー及びボンディング荷重
の印加時間(T)が最大所定超音波印加時間(Tma
x)を越えているときは、超音波パワー、ボンディング
荷重の印加及びタイマーを停止する(図5、ステップS
8)。このとき、キャピラリ23の沈み込み量はキャピ
ラリの所定の沈み込み量(d)に達していないため、ボ
ンディングで形成されたボール圧着厚は所定のボール圧
着厚(Wk)以下のため、ボンディングエラーとして、
告知手段である警告ランプを点灯し、表示手段としての
CRTモニター等にメッセージを出力して操作者に通知
する(図5、ステップS9)。The application time (T) of the ultrasonic power and the bonding load is the maximum predetermined ultrasonic application time (Tma).
x), the application of the ultrasonic power, the application of the bonding load and the timer are stopped (FIG. 5, step S).
8). At this time, since the sinking amount of the capillary 23 has not reached the predetermined sinking amount (d) of the capillary, the ball crimping thickness formed by bonding is equal to or less than the predetermined ball crimping thickness (Wk). ,
A warning lamp, which is a notification means, is turned on, and a message is output to a CRT monitor or the like as a display means to notify the operator (FIG. 5, step S9).
【0054】また、前記キャピラリ23の沈み込み量
(e)が所定の沈み込み量(d)以上のときには、超音
波パワー、ボンディング荷重の印加及びタイマーを停止
し(図5、ステップS10)、超音波の印加時間(T)
が所定の超音波印加時間(TminからTmax)以内
かをチェックする。When the sinking amount (e) of the capillary 23 is equal to or larger than the predetermined sinking amount (d), the application of the ultrasonic power, the bonding load and the timer are stopped (FIG. 5, step S10). Sound wave application time (T)
Is within a predetermined ultrasonic application time (Tmin to Tmax).
【0055】前記超音波の印加時間(T)が所定最小超
音波印加時間(Tmin)未満のとき(図5、ステップ
S11)には、所定の沈み込み量(d)には達している
が、超音波印加時間(T)が短すぎて、ボール4とパッ
ド6aの接合が不十分であるためボンディングエラーと
して、ランプを点灯したり、CRTモニターでメッセー
ジを出力して操作者に通知する(図5,ステップS
9)。When the application time (T) of the ultrasonic wave is shorter than the predetermined minimum ultrasonic application time (Tmin) (FIG. 5, step S11), the predetermined sinking amount (d) has been reached. Since the ultrasonic wave application time (T) is too short and the bonding between the ball 4 and the pad 6a is insufficient, the operator is notified as a bonding error by turning on a lamp or outputting a message on a CRT monitor (FIG. 5, Step S
9).
【0056】また、超音波の印加時間(T)が所定最大
超音波印加時間(Tmax)を越えたとき(図5、ステ
ップS12)には、超音波の印加時間(T)が長すぎた
ため、ボール4とパッド6aの接合に悪影響を与えてい
る恐れがあるため、ボンディングエラーとして、ランプ
を点灯したり、CRTモニターでメッセージを出力して
操作者に通知する(図5,ステップS9)。When the ultrasonic application time (T) exceeds the predetermined maximum ultrasonic application time (Tmax) (FIG. 5, step S12), the ultrasonic application time (T) is too long. Since there is a possibility that the bonding between the ball 4 and the pad 6a may be adversely affected, a lamp is turned on or a message is output on a CRT monitor to notify the operator as a bonding error (FIG. 5, step S9).
【0057】前記超音波の印加時間(T)が所定の超音
波印加時間(TminからTmax)以内のときには、
キャピラリ23が所定の沈み込み量(d)まで沈み込
み、ボール4が所定のボール圧着厚(Wk)に形成さ
れ、第1ボンディング点のボンディングが完了する(図
5、ステップS13)。以下各パッド6aについて図5
のステップS1からの動作を繰り返す。When the ultrasonic application time (T) is within a predetermined ultrasonic application time (Tmin to Tmax),
The capillary 23 sinks to a predetermined sinking amount (d), the ball 4 is formed to a predetermined ball compression thickness (Wk), and the bonding at the first bonding point is completed (FIG. 5, step S13). FIG. 5 shows each pad 6a.
The operation from step S1 is repeated.
【0058】本発明は、ボール圧着厚の制御について述
べたが、ボンディング形状のボール径(D)は、ボール
圧着厚(WD)を一定にすることにより、一定のボール
径を形成することができる。すなわち、ワイヤ2の先端
と放電電極3との間で放電を一定の時間起こさせて形成
されるボール4は、球形で体積はほぼ一定であり、ボー
ル圧接時のキャピラリ23内部のボール4の入り込み量
もキャピラリ23内部の形状により決まるため、所定の
ボール圧着厚にすることにより、一定のボール径を得る
ことができる。Although the present invention has been described with respect to the control of the ball compression thickness, the ball diameter (D) of the bonding shape can be made constant by making the ball compression thickness (WD) constant. . That is, the ball 4 formed by causing a discharge between the tip of the wire 2 and the discharge electrode 3 for a certain period of time has a spherical shape and a substantially constant volume. Since the amount is also determined by the shape of the inside of the capillary 23, a constant ball diameter can be obtained by setting a predetermined ball compression thickness.
【0059】[0059]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所定のボール圧着厚をキーボードで入力することにより
ボールのパッドへの圧接時のキャピラリの所定の沈み込
み量が算出され、算出されたキャピラリの所定の沈み込
み量と位置検出手段により計数されたキャピラリの実際
の沈み込み量とを比較して超音波印加時間、荷重の印加
を制御してキャピラリを所定の沈み込み量まで沈み込ま
せて所定形状のボンディングを行うことができる。As described above, according to the present invention,
By inputting a predetermined ball crimping thickness with a keyboard, a predetermined sinking amount of the capillary at the time of pressing the ball against the pad is calculated, and the calculated predetermined sinking amount of the capillary and the capillary counted by the position detecting means are calculated. By comparing the actual amount of sinking with the actual amount of sinking and controlling the application time of the ultrasonic wave and the application of the load, the capillary can be sinked to the predetermined amount of sinking to perform bonding of a predetermined shape.
【0060】また、キャピラリが所定の沈み込み量まで
沈み込まなかったとき、又は超音波印加時間が所定の時
間以外の場合には、エラー等を告知することが可能なの
でボンディングの信頼性が向上する。Further, when the capillary does not sink to the predetermined sinking amount or when the ultrasonic wave application time is other than the predetermined time, an error or the like can be notified, so that the reliability of bonding is improved. .
【図1】本発明によるワイヤボンディング装置のボンデ
ィングヘッド等の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a bonding head and the like of a wire bonding apparatus according to the present invention.
【図2】検出器としてのエンコーダ部分の部分拡大図で
ある。FIG. 2 is a partially enlarged view of an encoder portion as a detector.
【図3】本発明によるワイヤボンディング装置の制御手
段としての制御部の構成を含むブロック図である。FIG. 3 is a block diagram including a configuration of a control unit as control means of the wire bonding apparatus according to the present invention.
【図4】(a)は、ボールの初期変形量及びパッド表面
からキャピラリ先端までの高さを示す断面図であり、
(b)は、キャピラリの所定の沈み込み量を示す断面図
である。FIG. 4A is a cross-sectional view showing an initial deformation amount of a ball and a height from a pad surface to a tip of a capillary;
(B) is a sectional view showing a predetermined amount of sinking of the capillary.
【図5】ボンディング時の動作及び制御方法のフローチ
ャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of an operation and a control method during bonding.
【図6】(a)乃至(d)は、ワイヤボンディングの工
程を説明する、一部断面を含む図である。FIGS. 6A to 6D are views including a partial cross section for explaining a wire bonding step.
1 ボンディングヘッド 2 ワイヤ 3 放電電極 4 ボール 5 リード 6 半導体チップ(ICチップ) 6a 電極(パッド) 7 制御部 8 キーボード 10 マイクロコンピュータ 10a 演算回路 11 波形整形回路 12 カウンタ回路 13 超音波制御回路 14 超音波ホーン 15 超音波振動子 17 リニアモータ駆動回路 20 ボンディングアーム 23 キャピラリ 24 駆動回路(リニアモータ) 25 コイル 26 磁気回路 28 カットクランプ取付アーム 29 カットクランプ 30 支持軸 31 軸受 33 コネクタ 35 エンコーダ 35a スリット板 35b 発光部 35c 受光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bonding head 2 Wire 3 Discharge electrode 4 Ball 5 Lead 6 Semiconductor chip (IC chip) 6a Electrode (pad) 7 Control part 8 Keyboard 10 Microcomputer 10a Operation circuit 11 Waveform shaping circuit 12 Counter circuit 13 Ultrasonic control circuit 14 Ultrasonic wave Horn 15 Ultrasonic vibrator 17 Linear motor drive circuit 20 Bonding arm 23 Capillary 24 Drive circuit (linear motor) 25 Coil 26 Magnetic circuit 28 Cut clamp mounting arm 29 Cut clamp 30 Support shaft 31 Bearing 33 Connector 35 Encoder 35a Slit plate 35b Light emission Section 35c light receiving section
Claims (2)
有し、他端に磁気回路の空隙内を揺動可能なコイルとか
らなるリニアモータで駆動されるボンディングアーム
と、 前記ボンディングアームの揺動を検出して前記キャピラ
リの位置を検出する位置検出手段と、 前記キャピラリの先端に超音波を印加する超音波印加手
段とを備えたワイヤボンディング装置であって、 前記ワイヤの先端に形成されるボールの圧着厚に関する
ボンディング形状のデータを入力実行する入力手段と、 前記入力手段によって入力された前記ボールの圧着厚に
関するデータを受けて、前記ボールが被ボンディング部
品であるワークへのタッチ検出位置からの前記キャピラ
リの所定の沈み込みの量を演算する演算手段とを備え、 前記演算手段からの前記キャピラリの所定の沈み込み量
と、前記キャピラリの位置を検出する位置検出手段から
の位置データとの比較演算を前記演算手段で行い、前記
演算手段のデータに基づき前記キャピラリの沈み込みの
量と、前記キャピラリに加えられる超音波印加時間及び
前記キャピラリへの荷重を制御することを特徴とするワ
イヤボンディング装置。1. A bonding arm driven by a linear motor having a capillary at one end through which a wire is inserted and a coil swingable in a gap of a magnetic circuit at the other end, and swinging of the bonding arm. A wire bonding apparatus comprising: a position detection unit that detects a position of the capillary by detecting a position of the capillary; and an ultrasonic application unit that applies ultrasonic waves to a tip of the capillary, wherein a ball formed at a tip of the wire is provided. Input means for inputting and executing bonding shape data relating to the pressure bonding thickness of the ball; receiving data relating to the pressure bonding thickness of the ball input by the input means; Calculating means for calculating a predetermined amount of sinking of the capillary; and The arithmetic means performs a comparison operation between a constant sinking amount and position data from a position detecting means for detecting the position of the capillary, and based on the data of the arithmetic means, the sinking amount of the capillary and the capillary. A wire bonding apparatus for controlling an ultrasonic application time applied to a wire and a load on the capillary.
沈み込みの量より小さいとき、又は前記超音波印加時間
が所定の超音波印加時間以外のときには、オペレータに
エラーの発生を告知する告知手段を備えてなることを特
徴とする請求項1記載のワイヤボンディング装置。2. Notification means for notifying an operator of occurrence of an error when the amount of sinking of the capillary is smaller than a predetermined amount of sinking or when the ultrasonic application time is other than the predetermined ultrasonic application time. The wire bonding apparatus according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10360949A JP2000183100A (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Wire bonding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10360949A JP2000183100A (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Wire bonding device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000183100A true JP2000183100A (en) | 2000-06-30 |
Family
ID=18471583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10360949A Pending JP2000183100A (en) | 1998-12-18 | 1998-12-18 | Wire bonding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000183100A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6676005B2 (en) | 1999-09-09 | 2004-01-13 | International Business Machines Corporation | Wire bonding method and apparatus |
WO2018110417A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社新川 | Wire bonding device and wire bonding method |
-
1998
- 1998-12-18 JP JP10360949A patent/JP2000183100A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6676005B2 (en) | 1999-09-09 | 2004-01-13 | International Business Machines Corporation | Wire bonding method and apparatus |
WO2018110417A1 (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | 株式会社新川 | Wire bonding device and wire bonding method |
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