JP2001298040A - Wire-bonding method - Google Patents

Wire-bonding method

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JP2001298040A JP2001113701A JP2001113701A JP2001298040A JP 2001298040 A JP2001298040 A JP 2001298040A JP 2001113701 A JP2001113701 A JP 2001113701A JP 2001113701 A JP2001113701 A JP 2001113701A JP 2001298040 A JP2001298040 A JP 2001298040A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire-bonding method that can carry out grounding detection at a high speed without damaging balls. SOLUTION: This wire bonding method is carried out by using a capillary tool 42 where a wire 41 is inserted, a horn 3 7 that retains the capillary tool 42 at a tip and is supported while the horn 37 can be freely rocked in upper and lower directions, a motor 40 that rocks the horn 37 in the upper and lower directions, an encoder E that detects the position of the horn 37, and a pulse width comparison circuit 54 that compares the output of the encoder E with a set threshold and outputs the ground signal of the capillary tool 42 when the output of the encoder E meets grounding conditions.

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、高速にしかもボー
ルにダメージを与えずに、キャピラリツールがボンディ
ング面に接したことを検出できるようにしたワイヤボン
ディング方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding method capable of detecting that a capillary tool is in contact with a bonding surface at high speed and without damaging a ball.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子部品を製造する分野において、チッ
プが搭載された基板に対し、ワイヤの下端部に形成され
たボールを圧着し、このボールに連続するワイヤのルー
プを形成し、このループの先端を基板に圧着するワイヤ
ボンダが広く用いられている。
2. Description of the Related Art In the field of manufacturing electronic components, a ball formed at the lower end of a wire is pressed against a substrate on which a chip is mounted, and a loop of a wire continuous with the ball is formed. A wire bonder that presses the tip to a substrate is widely used.

【0003】さて、ワイヤボンダはホーンに保持された
キャピラリツールを昇降させて上記動作を行うものであ
るが、その動作中キャピラリツールがチップ又は基板に
接地したことを検出する必要がある。この接地検出手段
として、従来機械的接点を用いたものと、ホーンに印加
される超音波振動に対するインピーダンス変化を利用す
るものとがある。
[0003] A wire bonder performs the above operation by moving up and down a capillary tool held by a horn. During the operation, it is necessary to detect that the capillary tool is grounded to a chip or a substrate. As the ground detecting means, there are a conventional one using a mechanical contact and a one using an impedance change with respect to ultrasonic vibration applied to the horn.

【0004】図15は、機械的接点を用いた接地検出手
段の側面図であり、図15中、1は揺動するホーン、2
はホーン1の先端部に保持されたキャピラリツール、3
はホーン1のボス部1aをシャフト4により揺動自在に
枢支する揺動体、3a,3bは揺動体3の後部に突設さ
れる一対の支持アーム、5,6は一対の支持アーム3
a,3bのそれぞれの後端部に軸支されるカムフォロ
ア、7はカムフォロア5,6に接する偏心カム、8は偏
心カム7を回転させるモータ、Sは接触型のセンサであ
り、揺動体3の上部に固定されている。そして、ボス部
1a即ちホーン1はコイルスプリング9によって常時矢
印N1方向に付勢されており、図15(a)に示すよう
に通常ボス部1aから上方へ突設された突片1bがセン
サSに接触している。
FIG. 15 is a side view of a ground detecting means using a mechanical contact. In FIG.
Is the capillary tool held at the tip of the horn 1, 3
Oscillator 3a, 3b is a pair of support arms protruding from the rear of the oscillating body 3, and 5 and 6 are a pair of support arms 3,
Reference numerals 7 and 8 denote cam followers which are pivotally supported at the rear ends of the oscillating body 3. Reference numeral 7 denotes an eccentric cam contacting the cam followers 5 and 6, reference numeral 8 denotes a motor for rotating the eccentric cam 7, and reference numeral S denotes a contact type sensor. Fixed at the top. The boss 1a, that is, the horn 1, is constantly urged in the direction of the arrow N1 by the coil spring 9, and as shown in FIG. Is in contact with

【0005】次に図15(b)に示すように、モータ8
を作動させると、偏心カム7が矢印N2方向に回転する
ことにより、揺動体3が矢印N1方向に揺動する。ここ
で、ボス部1aが矢印N1方向に付勢されているので、
ホーン1も揺動体3と一体的に揺動し、キャピラリツー
ル1が基板10に接地する。そして図15(c)に示す
ように、キャピラリツール1が基板10に接地した後偏
心カム7をさらに回転させると、矢印N1方向に付勢さ
れていたボス部1aはキャピラリツール1が基板10か
ら受ける抗力に負けて矢印N3にわずかに回転する。こ
れにより、ボス部1aと一体的な突片1bはセンサSに
接触しなくなり、このことをセンサSで検知して、接地
信号を出力するというものである。
[0005] Next, as shown in FIG.
Is operated, the eccentric cam 7 rotates in the direction of the arrow N2, so that the rocking body 3 rocks in the direction of the arrow N1. Here, since the boss 1a is urged in the arrow N1 direction,
The horn 1 also swings integrally with the swinging body 3, and the capillary tool 1 is grounded to the substrate 10. Then, as shown in FIG. 15C, when the eccentric cam 7 is further rotated after the capillary tool 1 is grounded on the substrate 10, the boss 1 a urged in the direction of the arrow N <b> 1 moves the capillary tool 1 from the substrate 10. It slightly rotates in the direction of arrow N3, losing the received drag. As a result, the protruding piece 1b integral with the boss 1a does not come into contact with the sensor S, and this is detected by the sensor S and a ground signal is output.

【0006】ところが、このような構成では、モータの
駆動力は揺動体3を介してホーン1に2次的に作用する
ものであり、ホーン1をモータにより直接揺動させる方
式のワイヤボンダには採用できない。又、検出時間が約
5msec程度と長くかかり、高速な検出には適さない
し、機械的接点を利用するものであるため、チャッタリ
ングなどの現象を生じやすいという問題点があった。
However, in such a configuration, the driving force of the motor acts on the horn 1 secondary through the oscillating body 3 and is employed in a wire bonder of a system in which the horn 1 is directly oscillated by the motor. Can not. In addition, the detection time is as long as about 5 msec, which is not suitable for high-speed detection, and has a problem that phenomena such as chattering are liable to occur since mechanical contacts are used.

【0007】また図16は、インピーダンス変化を利用
した接地検出手段の動作概要を示す正面図である。11
はホーン1に超音波振動を印加する超音波振動子、12
は超音波振動子11において振動に対するインピーダン
スを検出するインピーダンス検出回路、13はインピー
ダンス検出回路12からインピーダンス値を入力して、
キャピラリツール2が接地したか否か判定する接地判定
回路である。
FIG. 16 is a front view showing the outline of the operation of the ground detecting means utilizing the change in impedance. 11
Is an ultrasonic transducer for applying ultrasonic vibration to the horn 1;
Is an impedance detection circuit that detects the impedance to vibration in the ultrasonic transducer 11, and 13 is an impedance value input from the impedance detection circuit 12,
This is a ground determination circuit that determines whether the capillary tool 2 is grounded.

【0008】次に、この接地検出手段による動作を説明
すると、まず図16(a)で示すように、キャピラリツ
ール2が基板10又はチップの電極に接地する前から、
超音波振動子11を作動し、ホーン1に予めある程度の
強さの超音波振動を印加しながら、キャピラリツール2
を下降させる。同時に、インピーダンス検出回路12は
超音波振動のインピーダンスを検出しており接地判定回
路13はインピーダンス値を入力している。ここで、キ
ャピラリツール2及びホーン1は空中にあり、振動を抑
制するものがほとんどないので、インピーダンス値は低
い状態となっている。
Next, the operation of the ground detecting means will be described. First, as shown in FIG. 16A, before the capillary tool 2 is grounded to the substrate 10 or the electrode of the chip.
The ultrasonic vibrator 11 is operated, and while the ultrasonic vibration of a certain intensity is applied to the horn 1 in advance, the capillary tool 2
Is lowered. At the same time, the impedance detection circuit 12 detects the impedance of the ultrasonic vibration, and the ground determination circuit 13 inputs the impedance value. Here, since the capillary tool 2 and the horn 1 are in the air and there is almost no vibration suppression, the impedance value is low.

【0009】次いで、図16(b)に示すように、キャ
ピラリツール2がチップ又は基板10に接地すると、キ
ャピラリツール2及びそれと一体的なホーン1は基板1
0により振動を抑制され、インピーダンス値が急激に上
昇する。これにより、接地判定回路13が接地信号を出
力するというものである。
Next, as shown in FIG. 16 (b), when the capillary tool 2 is grounded to the chip or the substrate 10, the capillary tool 2 and the horn 1 integrated therewith are
The vibration is suppressed by 0, and the impedance value rises rapidly. Thereby, the ground determination circuit 13 outputs a ground signal.

【0010】しかしながら、このような構成では、キャ
ピラリツール2が接地した際、既に超音波振動が印加さ
れており、特にチップの電極に対してワイヤボンディン
グを行う時に、ワイヤの下端部に形成されたボールに対
し過大なダメージを与えてしまい、ボールが潰れ過ぎる
など、ボンディング品質を低下させるおそれがあるとい
う問題点があった。
However, in such a configuration, when the capillary tool 2 is grounded, the ultrasonic vibration has already been applied, and especially when the wire bonding is performed on the electrode of the chip, it is formed at the lower end of the wire. There has been a problem that excessive damage may be given to the ball, and the ball may be excessively crushed, thereby deteriorating the bonding quality.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は、高速かつボールにダメージを与えずに接地検出
を行えるワイヤボンディング方法を提供することを目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a wire bonding method capable of detecting a ground contact at a high speed without damaging a ball.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ング方法は、ホーンの先端部に保持されたキャピラリツ
ールに挿通されたワイヤをチップに圧着するワイヤボン
ディング方法であって、モータを位置制御方式にて駆動
してホーンを揺動させることにより前記キャピラリツー
ルをチップに向かって下降させ、前記ホーンを揺動自在
に軸支するシャフトの回転位置を検出するエンコーダか
ら出力されるパルス信号の周期が所定時間よりも長くな
ったら接地検出信号を出力し、前記接地検出信号を受け
て前記位置制御方式からトルク制御方式に切替えて前記
モータに予め設定されたトルクを発生させてワイヤをチ
ップに圧着する。
SUMMARY OF THE INVENTION A wire bonding method according to the present invention is a wire bonding method for crimping a wire inserted through a capillary tool held at the tip of a horn to a chip. The capillary tool is lowered toward the chip by driving and swinging the horn, and the period of the pulse signal output from the encoder that detects the rotational position of the shaft that pivotally supports the horn is predetermined. When the time is longer than the time, a ground detection signal is output, the position control method is switched to the torque control method in response to the ground detection signal, and a predetermined torque is generated in the motor to crimp the wire to the chip.

【0013】また望ましくは、前記位置制御方式が、動
作パターンに基づくパルス信号と前記エンコーダから出
力されるパルス信号の偏差を溜りパルスとしてカウント
し、この溜りパルスに応じた電流を前記モータに出力す
る制御方式であり、前記接地検出信号が出力されたら、
前記溜りパルスをクリアしてトルク制御に切替える。
Preferably, in the position control method, a deviation between a pulse signal based on an operation pattern and a pulse signal output from the encoder is counted as a droop pulse, and a current corresponding to the droop pulse is output to the motor. Control method, when the ground detection signal is output,
Clear the droop pulse and switch to torque control.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明
の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形
態におけるワイヤボンダの斜視図であり、31はベース
部材、32はベース部材31に設けられたYモータ33
により駆動されるYテーブル、34はYテーブル32上
にX方向スライド自在に載置される支持ブロック、35
はYテーブル32に設けられ、支持ブロック34をX方
向にスライドさせるXモータである。支持ブロック34
の前部には、X方向を向くシャフト36が回転自在に軸
支され、シャフト36はホーン37が固定されるボック
ス38に軸着されている。Eはシャフト36の回転位置
を検出するエンコーダ、39はホーン37の後部に装着
される超音波振動子、40はボックス38を上下方向に
揺動させることによりホーン37を矢印N方向に直接揺
動させるモータである。41はホーン37の先端部に保
持されるキャピラリツール42に挿通されるワイヤ、4
3はワイヤ41のテンションクランパ、44は支持アー
ム45によりボックス38に固定されるカットクラン
パ、46は高電圧が印加されて電気的スパークを発生す
ることによりワイヤ41の下端部にボール41a(図7
参照)を形成するトーチ電極である。また、47はキャ
ピラリツール42の下方に位置決めされた基板としての
リードフレーム、47aはリードフレーム47のインナ
ーリード、48はリードフレーム47に搭載されたチッ
プ、49はリードフレーム47を押さえるプレートであ
る。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a wire bonder according to an embodiment of the present invention, where 31 is a base member, and 32 is a Y motor 33 provided on the base member 31.
Table 34 is driven by a support block 35 slidably mounted on the Y table 32 in the X direction.
Is an X motor provided on the Y table 32 to slide the support block 34 in the X direction. Support block 34
A shaft 36 facing in the X direction is rotatably supported at the front of the box, and the shaft 36 is mounted on a box 38 to which a horn 37 is fixed. E is an encoder for detecting the rotational position of the shaft 36, 39 is an ultrasonic vibrator attached to the rear of the horn 37, 40 is the box 38 that swings up and down to directly swing the horn 37 in the direction of arrow N. Motor. Reference numeral 41 denotes a wire inserted through a capillary tool 42 held at the tip of the horn 37.
3 is a tension clamper of the wire 41, 44 is a cut clamper fixed to the box 38 by a support arm 45, 46 is a ball 41a (FIG. 7) at the lower end of the wire 41 by applying a high voltage to generate an electric spark.
) To form a torch electrode. 47 is a lead frame as a substrate positioned below the capillary tool 42, 47a is an inner lead of the lead frame 47, 48 is a chip mounted on the lead frame 47, and 49 is a plate for holding the lead frame 47.

【0015】図2は、図1のワイヤボンダの制御装置を
示すブロック図である。図2中、50はエンコーダEの
A相信号、B相信号を入力し、ホーン37が上昇/下降
のいずれの方向に揺動しているかを判定し、上昇であれ
ば上昇検出パルス信号を、下降であれば下降検出パルス
信号を、択一的に可逆カウンタ51に出力する方向弁別
回路、51は上昇検出パルス信号を計数して計数値を上
昇させ、下降検出パルス信号を計数して計数値を下降さ
せて、現在の計数値を現在位置信号としてインターフェ
イス部52に出力する可逆カウンタである。また、53
は十分高い一定周波数の方形波からなる基準パルス信号
を発生し、パルス幅比較回路54に出力する基準パルス
信号発生回路、54は基準パルス信号を参照し、方向弁
別回路50が出力する下降検出パルス信号を入力すると
共に、インターフェイス部52から予め入力したしきい
値Nと、下降検出パルス信号のパルス幅を基準パルス信
号のパルス幅で徐した値を比較し、この値がしきい値N
を越えたならば、アクティブの接地信号を接地検出スイ
ッチ55へ出力するパルス幅比較回路である。また接地
検出スイッチ55はインターフェイス部52から許可信
号を得た場合のみ、接地信号をインターフェイス部52
に出力するものである。
FIG. 2 is a block diagram showing a control device of the wire bonder of FIG. In FIG. 2, reference numeral 50 denotes an input of the A-phase signal and the B-phase signal of the encoder E, and it is determined in which direction the horn 37 is swinging up or down. If it is falling, a direction discriminating circuit that outputs a falling detection pulse signal to the reversible counter 51 alternatively. The counting circuit 51 counts the rising detection pulse signal, increases the count value, counts the falling detection pulse signal, and counts. , And outputs the current count value as a current position signal to the interface unit 52. Also, 53
Is a reference pulse signal generating circuit that generates a reference pulse signal composed of a square wave having a sufficiently high constant frequency and outputs the reference pulse signal to a pulse width comparison circuit 54. At the same time as inputting the signal, the threshold value N previously input from the interface unit 52 is compared with a value obtained by reducing the pulse width of the falling detection pulse signal by the pulse width of the reference pulse signal.
Is exceeded, the pulse width comparison circuit outputs an active ground signal to the ground detection switch 55. The ground detection switch 55 outputs the ground signal to the interface unit 52 only when the permission signal is obtained from the interface unit 52.
Is output to

【0016】ここで、図9〜図10を参照しながら、本
実施の形態における接地検出手段の動作について説明す
る。さてまず、パルス幅比較回路54には、しきい値N
が設定され、方向弁別回路50から下降検出パルス信号
が入力されると共に、基準パルス発生回路53から高周
波の基準パルス信号が入力される。図9は、上記しきい
値N=4の場合の例を示すタイムチャートであり、図9
(a)は高周波一定周期Aの基準パルス信号、図9
(b)はホーン37の下降速度が次第に低下しキャピラ
リツール42がボンディング面に接地しようとする状態
の下降検出パルス信号、図9(c)はパルス幅比較回路
54が出力する接地信号を示す。又図10はパルス幅比
較回路54が接地信号を出力する接地条件を示す特性図
である。本実施の形態では、しきい値N=4であり、パ
ルス幅比較回路54が、下降検出パルス信号の周期Bを
基準パルス信号の一定周期Aで徐した値を、しきい値N
と比較し、しきい値N以上となった際接地信号を出力す
るようにしている。もちろん、上記徐した値がしきい値
Nを越えた際接地信号を出力するという接地条件にして
も良い。
Here, the operation of the ground detecting means in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the pulse width comparison circuit 54 has a threshold N
Is set, a falling detection pulse signal is input from the direction discrimination circuit 50, and a high-frequency reference pulse signal is input from the reference pulse generation circuit 53. FIG. 9 is a time chart showing an example when the threshold value N = 4.
(A) is a reference pulse signal having a constant high frequency period A, FIG.
FIG. 9B shows a lowering detection pulse signal in a state where the lowering speed of the horn 37 gradually decreases and the capillary tool 42 is going to ground on the bonding surface. FIG. 9C shows a grounding signal output by the pulse width comparing circuit 54. FIG. 10 is a characteristic diagram showing grounding conditions under which the pulse width comparison circuit 54 outputs a ground signal. In this embodiment, the threshold value N = 4, and the pulse width comparison circuit 54 determines that the value obtained by reducing the period B of the falling detection pulse signal by the constant period A of the reference pulse signal is equal to the threshold value N.
And outputs a ground signal when the voltage exceeds the threshold value N. Of course, the ground condition may be such that a ground signal is output when the above-mentioned reduced value exceeds the threshold value N.

【0017】さて図9(b)の下降検出パルス信号にお
いて、周期B1〜B3では、基準パルス信号の周期Aに
しきい値Nを乗じた所定時間4Aよりも小さくほぼ一定
の状態にあり、ホーン37がほぼ等速で下降しているこ
とを示す。そして、周期B4は周期B3以前よりも長く
なっており、ホーン37の下降動作が減速していること
を示す。そして、周期B5は上記所定時間4Aよりも長
くなっており、周期B5中にホーン37がほとんど停止
(すなわちキャピラリツール42がボンディング面に接
地)しているものであり、周期B5におけるパルスの立
上りから上記所定時間4Aだけ経過した時刻に、パルス
幅比較回路54が接地検出信号を出力するものである。
Now, in the falling detection pulse signal of FIG. 9B, in the periods B1 to B3, the period A of the reference pulse signal multiplied by the threshold value N is smaller than the predetermined time 4A and is substantially constant. Indicates that it is descending at a substantially constant speed. The cycle B4 is longer than before the cycle B3, indicating that the lowering operation of the horn 37 is decelerating. The period B5 is longer than the predetermined time 4A, and the horn 37 is almost stopped during the period B5 (that is, the capillary tool 42 is grounded on the bonding surface). The pulse width comparison circuit 54 outputs a ground detection signal at the time when the predetermined time 4A has elapsed.

【0018】さて図2において、56はCPUなどのボ
ンダ制御回路、57はROMであり、このROM57に
は、図6,図7のフローチャートに沿う制御プログラム
を記憶すると共に、図4(b)に示すように、図11及
び図13の動作パターンが格納された動作パターン記憶
部57aと、トルク制御下のボンディング荷重Fに相当
するトルク指令値が格納されたトルク指令値記憶部57
bとが、設けられている。58はRAMであり、このR
AM58には図4(a)に示すように(図8も参照)、
接地検出を行う際にホーン37の下降状態を高速下降か
ら低速下降に切替えるサーチレベルL1(通常200〜
300μm)、位置制御からトルク制御へ制御方式を切
替える高さである制御切替レベルL2、次の制御切替レ
ベルL2を定める補正レベルΔL(一定値)のそれぞれ
を記憶するための領域が設けられている。また図8中、
L3はボンディング完了時の高さであり、L2=L3+
ΔLなる関係がある。なお、図4中、( )内の数字で
「1」とあるのは、ボール41aをチップ48に圧着さ
せる第1ボンディング動作時の高さ、「2」とあるの
は、ワイヤ41のループ先端をインナーリード47aに
圧着する第2ボンディング動作時の高さを示す。また図
2中、60はボンダ制御回路56からの指令により、超
音波振動子39をコントロールする超音波発振回路、5
9はモータ40へボンダ制御回路56の指令に応じた駆
動電流Iを供給するデジタルサーボドライバである。ボ
ンダ制御回路56は、動作パターン記憶部57aに記憶
されている動作パターンに基づいたパルス信号を、指令
パルス信号としてデジタルサーボドライバ40へ出力す
る。
In FIG. 2, reference numeral 56 denotes a bonder control circuit such as a CPU, and 57, a ROM. The ROM 57 stores a control program in accordance with the flowcharts of FIGS. As shown, the operation pattern storage unit 57a storing the operation patterns of FIGS. 11 and 13 and the torque command value storage unit 57 storing the torque command value corresponding to the bonding load F under torque control.
b are provided. 58 is a RAM, and this R
As shown in FIG. 4A, the AM 58 (see also FIG. 8)
A search level L1 (normally 200 to
An area is provided for storing a control switching level L2 which is a height at which the control method is switched from the position control to the torque control, and a correction level ΔL (constant value) which determines the next control switching level L2. . Also, in FIG.
L3 is the height when bonding is completed, and L2 = L3 +
There is a relationship ΔL. In FIG. 4, the numeral “()” in “” indicates “1”, the height at the time of the first bonding operation for pressing the ball 41 a to the chip 48, and “2” indicates the tip of the loop of the wire 41. Shows the height at the time of the second bonding operation of pressing the inner lead 47a to the inner lead 47a. In FIG. 2, reference numeral 60 denotes an ultrasonic oscillation circuit for controlling the ultrasonic vibrator 39 in accordance with a command from the bonder control circuit 56;
Reference numeral 9 denotes a digital servo driver that supplies a drive current I to the motor 40 in accordance with a command from the bonder control circuit 56. The bonder control circuit 56 outputs a pulse signal based on the operation pattern stored in the operation pattern storage unit 57a to the digital servo driver 40 as a command pulse signal.

【0019】図3に示すように、デジタルサーボドライ
バ59は、駆動電流Iをモータ40へ出力する駆動回路
59aと、駆動回路59aの前段に設けられる演算器5
9bとを備えている。演算器59bは、ボンダ制御回路
56から送信されてくる指令パルス信号とエンコーダE
から送信されてくるフィードバックパルス信号の偏差を
溜まりパルスとしてカウントする。駆動回路59aは、
位置制御機能とトルク制御機能とを併有している。位置
制御機能では、駆動回路59aはモータ40に、このモ
ータ40が、キャピラリツール42の現在位置と目標位
置(指令パルス信号)との偏差(溜まりパルスで表現さ
れる)を零とする方向のトルクを発生するための駆動電
流Iを出力する。勿論偏差の絶対値が大きくなれば、駆
動電流Iも大きくなる。一方トルク制御機能では、駆動
回路59aは、トルク指令値に応じた駆動電流Iをモー
タ40に印加し、モータ40はトルク指令値に対応する
一定のトルクを発生する。
As shown in FIG. 3, the digital servo driver 59 includes a drive circuit 59a for outputting a drive current I to the motor 40, and an arithmetic unit 5 provided at a stage preceding the drive circuit 59a.
9b. The arithmetic unit 59b receives the command pulse signal transmitted from the bonder control circuit 56 and the encoder E
The deviation of the feedback pulse signal transmitted from is counted as accumulated pulses. The drive circuit 59a
It has both a position control function and a torque control function. In the position control function, the drive circuit 59a provides the motor 40 with a torque in a direction in which a deviation (expressed by a pool pulse) between the current position of the capillary tool 42 and a target position (command pulse signal) is zero. Is output. Of course, if the absolute value of the deviation increases, the drive current I also increases. On the other hand, in the torque control function, the drive circuit 59a applies a drive current I according to the torque command value to the motor 40, and the motor 40 generates a constant torque corresponding to the torque command value.

【0020】さて、デジタルサーボドライバ59の演算
器59bには、図2に示すようにボンダ制御回路56か
ら、溜まりパルスクリア信号と指令パルス信号が、エン
コーダEからフィードバックパルス信号がそれぞれ入力
可能となっており、駆動回路59aにはボンダ制御回路
56から制御切替信号とトルク指令値が入力可能となっ
ている。このうち、制御切替信号は、駆動回路59aの
位置制御機能と、トルク制御機能を切替えるものであ
り、指令パルス信号は位置制御下において目標位置を、
フィードバックパルス信号はキャピラリツール42の現
在位置を示すものであり、演算器59bは指令パルス信
号とフィードバックパルス信号とから演算して、上記偏
差を駆動回路59aに出力するようになっている。また
溜まりパルスクリア信号は、この偏差を強制的に零とす
る信号である。
As shown in FIG. 2, the accumulator pulse clear signal and command pulse signal from the bonder control circuit 56 and the feedback pulse signal from the encoder E can be input to the arithmetic unit 59b of the digital servo driver 59, respectively. The drive circuit 59a can receive a control switching signal and a torque command value from the bonder control circuit 56. The control switching signal switches the position control function and the torque control function of the drive circuit 59a, and the command pulse signal sets the target position under the position control.
The feedback pulse signal indicates the current position of the capillary tool 42, and the calculator 59b calculates the command pulse signal and the feedback pulse signal, and outputs the deviation to the drive circuit 59a. The accumulation pulse clear signal is a signal for forcibly setting this deviation to zero.

【0021】次に位置制御下における制動の原理につ
き、図5を参照しながら説明する。さてHはキャピラリ
ツール42を制動したいレベルである。ここで、図5
(a)に示すようにキャピラリツール42が下降してこ
のレベルHに至ったとき(勿論キャピラリツール42の
位置はエンコーダEにより監視しておく)、下向きの速
度Vを有していたものとする。ここで位置制御下におい
て、レベルHに下向きの速度Vを有するということは、
レベルHよりもより下方に目標位置が設定されていると
いうことであり、図5(a)に示す状態における上記偏
差は零ではない。そしてキャピラリツール42がレベル
Hに達した瞬間に、溜まりパルスクリア信号を立上げて
この偏差を零にすると共に指令パルス信号の送信を停止
すると、レベルHが新たな目標位置となる。しかし、キ
ャピラリツール42は上記速度Vを有しているので、図
5(b)に示すように、レベルHから小距離δだけ行き
過ぎてしまう。ここで、目標位置はレベルHであるか
ら、上述のように行き過ぎた段階で、上向きの小距離δ
に相当する偏差が新たに蓄積されたことになる。する
と、位置制御は偏差を零とするように、モータ40に駆
動電流Iを印加するものであるから、この小距離δを零
とするようなトルクがモータ40に発生して、このトル
クはキャピラリツール42やホーン37等の可動部の慣
性運動を打ち消すように作用する。以上はごく短時間に
生ずる現象であって、これを要約すれば、位置制御下、
制動をかけたいあるレベルで溜まりパルスクリア信号を
立上げると共に指令パルス信号の送信を停止すれば、そ
のレベルでキャピラリツール42の下降に対し制動をか
けることができるということである。なお後述するよう
に、本実施の形態において接地検出を行うボンディング
動作(図11)では、接地検出時に溜まりパルスクリア
信号を立上げるようにしてあり、サーチレスボンディン
グ動作(図13)では制御切替レベルにて溜まりパルス
クリア信号を立上げることとしている。
Next, the principle of braking under position control will be described with reference to FIG. H is the level at which the capillary tool 42 is to be braked. Here, FIG.
As shown in (a), when the capillary tool 42 descends and reaches this level H (of course, the position of the capillary tool 42 is monitored by the encoder E), it is assumed that it has a downward velocity V. . Here, under position control, having a downward velocity V at level H means that
This means that the target position is set below the level H, and the deviation in the state shown in FIG. 5A is not zero. Then, at the moment when the capillary tool 42 reaches the level H, when the accumulated pulse clear signal rises to make this deviation zero and stop transmitting the command pulse signal, the level H becomes a new target position. However, since the capillary tool 42 has the above-described velocity V, it goes too far from the level H by a small distance δ as shown in FIG. Here, since the target position is at the level H, the upward small distance δ
Is newly accumulated. Then, since the position control applies the drive current I to the motor 40 so as to make the deviation zero, a torque that makes this small distance δ zero is generated in the motor 40, and this torque is applied to the capillary. It acts so as to cancel the inertial motion of the movable parts such as the tool 42 and the horn 37. The above is a phenomenon that occurs in a very short time.In summary, under position control,
By raising the pulse clear signal and stopping the transmission of the command pulse signal at a certain level at which braking is to be applied, braking can be applied to the lowering of the capillary tool 42 at that level. As will be described later, in the present embodiment, in the bonding operation for detecting the ground (FIG. 11), the accumulated pulse clear signal rises when the ground is detected, and in the searchless bonding operation (FIG. 13), the control switching level is set. , And the pulse clear signal is started.

【0022】次に図6〜図7を参照しながら、本実施の
形態のワイヤボンダの動作の概要について説明する。図
6に示すようにまず初期化処理が行われる(ステップ
1)。即ち、ボンダ制御回路56は可逆カウンタ51の
計数値を初期化し、パルス幅比較回路54にしきい値N
を設定する。次いで、トーチ電極46とワイヤ41の下
端部に高電圧を印加してスパークを発生させ、ワイヤ4
1の下端部にボール41aを形成し(ステップ2)、ボ
ール41aをチップ48の電極に押付ける第1ボンディ
ング動作を行う。次に、ボンダ制御回路56はモータ4
0を駆動してホーン37を揺動させながら、Xモータ3
5、Yモータ33を駆動してキャピラリツール42を水
平方向に移動してループを形成し(ステップ4)、ルー
プの先端をインナーリード47aに押付け第2ボンディ
ング動作を行う(ステップ5)。そして、カットクラン
パ44でワイヤ41を挾持し、キャピラリツール42を
上昇させ、第2ボンディング動作で接合させた部分から
ワイヤ41を切断し(ステップ6)ボンディングが完了
するまで(ステップ7)、ステップ2〜ステップ6の処
理を繰返す。
Next, an outline of the operation of the wire bonder of the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, an initialization process is performed as shown in FIG. 6 (step 1). That is, the bonder control circuit 56 initializes the count value of the reversible counter 51, and outputs the threshold value N to the pulse width comparison circuit 54.
Set. Next, a high voltage is applied to the torch electrode 46 and the lower end of the wire 41 to generate a spark.
A ball 41a is formed at the lower end of the chip 1 (step 2), and a first bonding operation of pressing the ball 41a against the electrode of the chip 48 is performed. Next, the bonder control circuit 56
X motor 3 while driving horn 37
5. The Y motor 33 is driven to move the capillary tool 42 in the horizontal direction to form a loop (step 4), and the second bonding operation is performed by pressing the tip of the loop against the inner lead 47a (step 5). Then, the wire 41 is clamped by the cut clamper 44, the capillary tool 42 is raised, and the wire 41 is cut from the portion joined by the second bonding operation (step 6) until the bonding is completed (step 7). Steps 6 to 6 are repeated.

【0023】さて、図7は各ボンディング動作を示すフ
ローチャートである。ここで、ボンダ制御回路56から
みた第1ボンディング動作と第2ボンディング動作の流
れは基本的に同様であるので、第1ボンディング動作の
みについて説明する。まず、始めにボンダ制御回路56
は制御方式を位置制御とし(ステップ11)、Xモータ
35、Yモータ33及びモータ40を駆動して、ホーン
37を下降開始位置Oに移動させる(ステップ12)。
次に、今回行うボンディング動作について、接地検出が
必要か否か判定する(ステップ13)。ここで、本実施
の形態では新たなチップ48に初めてボンディングを行
う際には接地検出を行うボンディング動作(図11、ス
テップ14〜20、ステップ26〜28)とし、2回目
以後は接地検出を行なわないサーチレスボンディング動
作(図13、ステップ21〜28)とするものとする。
しかし、接地検出を行うボンディング動作とするかある
いはサーチレスボンディング動作とするかの設定条件
は、今回ボンディングする電極と次にボンディングする
電極との距離(既知)と所定値とを比較し、この距離が
所定値を越えているときのみ要とするなど種々変更して
も良い。
FIG. 7 is a flowchart showing each bonding operation. Here, since the flow of the first bonding operation and the flow of the second bonding operation viewed from the bonder control circuit 56 are basically the same, only the first bonding operation will be described. First, the bonder control circuit 56
Sets the control method to position control (step 11), and drives the X motor 35, the Y motor 33, and the motor 40 to move the horn 37 to the lowering start position O (step 12).
Next, it is determined whether or not grounding detection is necessary for the bonding operation to be performed this time (step 13). Here, in the present embodiment, when performing bonding for the first time on a new chip 48, a bonding operation for detecting grounding is performed (FIG. 11, Steps 14 to 20, Steps 26 to 28), and grounding detection is performed for the second and subsequent times. It is assumed that there is no searchless bonding operation (FIG. 13, steps 21 to 28).
However, the setting condition of the bonding operation for detecting the grounding or the searchless bonding operation is determined by comparing the distance (known) between the electrode to be bonded this time and the electrode to be bonded next with a predetermined value, and determining the distance. May be changed variously, for example, only when the value exceeds a predetermined value.

【0024】次に図11の接地検出を行うボンディング
動作(図7のステップ14〜20、ステップ26〜2
8)について説明する。図11において横軸は時刻を示
す。まず時刻T1にて、位置制御下、下降開始位置Oか
ら予め設定されたサーチレベルL1までキャピラリツー
ル42を高速下降させる(ステップ14,15)。時刻
T2にて、サーチレベルL1に至ると、ボンダ制御回路
56はインターフェイス部52を介して接地検出スイッ
チ55に許可信号を出力し、接地信号の立上りを監視し
ながら(ステップ16)、指令パルス信号を小さくして
キャピラリツール42の下降速度を低速(V2)にする
(ステップ17)。時刻T3にて、ボール41aの下端
がチップ48に接地し(図12(a))、時刻T3から
小時間ΔTだけ経過した時刻T4にて、パルス幅比較回
路54から接地信号が発せられると(ステップ18)、
溜まりパルスクリア信号を立上げて上述したブレーキン
グ処理を行い(ステップ19,図12(b))、時刻T
5にて制御方式をトルク制御に切替えて(ステップ2
0)、予め設定されたトルクによりボール41aをボン
ディング面であるチップ48に圧着させる。また超音波
発振信号を立上げて超音波振動を印加する(ステップ2
6)。そして、時刻T6になると、制御切替レベルL2
を更新し(ステップ27)、制御方式を位置制御に戻し
て(ステップ28)、時刻T7までキャピラリツール4
2を高速上昇させる(ステップ28)。ここでステップ
27にて制御切替レベルL2の更新が行われるが、図8
に示すように、ボンディング動作が完了した時点(時刻
T6)における高さL3(エンコーダEにより実測)に
補正レベルΔL(一定値)を加えたものを次のボンディ
ング動作の制御切替レベルL2とするので、例えばチッ
プ48が水平面に対し傾いているような場合でも、直前
のボンディング動作完了時の高さL3が次のボンディン
グ動作の制御切替レベルL2に反映され、制御切替レベ
ルL2を常に適正にすることができる。また、接地検出
時(時刻T4)に、溜まりパルスクリア信号を立上げ
て、図12(b)に示すように速度V2を有する可動部
に上向きのトルクを発生させて制動をかけることによ
り、ボール41aの潰れすぎやチップ48へのダメージ
を抑止することができる。
Next, the bonding operation for detecting the grounding shown in FIG. 11 (steps 14 to 20 and steps 26 to 2 in FIG. 7)
8) will be described. In FIG. 11, the horizontal axis indicates time. First, at time T1, the capillary tool 42 is rapidly lowered from the descent start position O to a preset search level L1 under position control (steps 14 and 15). When the search level L1 is reached at time T2, the bonder control circuit 56 outputs a permission signal to the ground detection switch 55 via the interface unit 52, and monitors the rising of the ground signal (step 16). Is reduced, and the lowering speed of the capillary tool 42 is reduced (V2) (step 17). At time T3, the lower end of the ball 41a is grounded to the chip 48 (FIG. 12 (a)), and at time T4 after a short time ΔT has elapsed from time T3, a ground signal is issued from the pulse width comparison circuit 54 ( Step 18),
The above-described braking process is performed by raising the accumulation pulse clear signal (step 19, FIG. 12B), and the time T
In step 5, the control method is switched to torque control (step 2).
0), the ball 41a is pressed against the chip 48 as a bonding surface by a preset torque. In addition, an ultrasonic oscillation signal is started to apply ultrasonic vibration (step 2).
6). Then, at time T6, the control switching level L2
Is updated (step 27), and the control method is returned to the position control (step 28).
2 is raised at a high speed (step 28). Here, at step 27, the control switching level L2 is updated.
As shown in (5), the sum of the height L3 (measured by the encoder E) at the time when the bonding operation is completed (time T6) and the correction level ΔL (constant value) is used as the control switching level L2 for the next bonding operation. For example, even when the chip 48 is inclined with respect to the horizontal plane, the height L3 at the time of completion of the immediately preceding bonding operation is reflected in the control switching level L2 of the next bonding operation, and the control switching level L2 is always made appropriate. Can be. At the time of contact detection (time T4), the accumulated pulse clear signal rises to generate an upward torque on the movable portion having the speed V2 as shown in FIG. 41a can be prevented from being excessively crushed and damage to the chip 48 can be suppressed.

【0025】一方、ステップ13で接地検出不要と判定
された際には、図13のサーチレスボンディング動作が
行われる(ステップ21〜25)。まず、時刻t1に
て、下降開始位置Oにあるキャピラリツール42は、位
置制御下ボンダ制御回路56から演算器59bに大きな
指令パルス信号が与えられることにより、高速下降する
(ステップ21)。そして、ボンダ制御回路56は、可
逆カウンタ51の現在位置信号を監視し、時刻t2にて
キャピラリツール42が制御切替レベルL2に達したこ
とを検知すると(ステップ22)、溜まりパルスクリア
信号を立上げて上述したブレーキング処理を行い(図1
4(a))、ホーン37などの可動部の慣性力を打消す
(ステップ23)。そして、時刻t3にてボンダ制御回
路56は、駆動回路59aに制御切替信号を出力すると
共に、トルク指令値記憶部57bからボンディング荷重
Fに相当するトルク指令値を読出して駆動回路59aに
出力する(ステップ24、図14(b))。そして、ボ
ンダ制御回路56は、時刻t6まで所定時間この状態を
保持する(ステップ25)。またこの所定時間の後部
に、超音波発振回路60に指令して、超音波振動子を作
動させる(ステップ26)。そして時刻t6にてボンダ
制御回路56は、図11のボンディング動作と同様に制
御切替レベルL2にボンディング完了時の高さL3を反
映した修正を施し(ステップ27)、再び制御方式を位
置制御に戻してキャピラリツール42を高速上昇させ
る。このように、接地検出を行わない場合についても、
1回のボンディング動作ごとに制御切替レベルL2にボ
ンディング完了時の高さL2から補正レベルΔLだけの
余裕をもたせ、しかも制御切替レベルL2を修正してい
くようにしている。したがって、サーチレスボンディン
グ動作において、チップ48が傾いている場合にも接地
検出を省略しつつ、しかも過大な衝撃がチップ48に及
ばないようにすることができる。
On the other hand, when it is determined in step 13 that the ground detection is unnecessary, the searchless bonding operation shown in FIG. 13 is performed (steps 21 to 25). First, at time t1, the capillary tool 42 located at the lowering start position O moves down at a high speed when a large command pulse signal is given from the position control lower bonder control circuit 56 to the calculator 59b (step 21). Then, the bonder control circuit 56 monitors the current position signal of the reversible counter 51, and when detecting that the capillary tool 42 has reached the control switching level L2 at time t2 (step 22), raises the accumulated pulse clear signal. The above-described braking process is performed (FIG. 1
4 (a)), the inertial force of the movable part such as the horn 37 is canceled (step 23). Then, at time t3, the bonder control circuit 56 outputs a control switching signal to the drive circuit 59a, reads a torque command value corresponding to the bonding load F from the torque command value storage unit 57b, and outputs it to the drive circuit 59a ( Step 24, FIG. 14 (b)). Then, the bonder control circuit 56 holds this state for a predetermined time until time t6 (step 25). Further, after the predetermined time, the ultrasonic oscillation circuit 60 is instructed to operate the ultrasonic oscillator (step 26). Then, at time t6, the bonder control circuit 56 modifies the control switching level L2 to reflect the height L3 at the time of completion of bonding in the same manner as in the bonding operation of FIG. 11 (step 27), and returns the control method to position control again. To raise the capillary tool 42 at high speed. As described above, even when the ground detection is not performed,
Each time a bonding operation is performed, the control switching level L2 is given a margin of the correction level ΔL from the height L2 at the time of completion of bonding, and the control switching level L2 is modified. Therefore, in the searchless bonding operation, even when the chip 48 is tilted, it is possible to omit the ground detection and prevent the chip 48 from receiving an excessive impact.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、接地時に超音波振動を
与える必要がなくボールのダメージを少なくすることが
できると共に、機械的接点に依存することなく高速正確
な接地検出を行うことができる。
According to the present invention, it is not necessary to apply ultrasonic vibration at the time of grounding, so that damage to the ball can be reduced, and high-speed accurate grounding detection can be performed without depending on mechanical contacts. .

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

【図1】本発明の一実施の形態におけるワイヤボンダの
斜視図
FIG. 1 is a perspective view of a wire bonder according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態におけるワイヤボンダの
ブロック図
FIG. 2 is a block diagram of a wire bonder according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態におけるデジタルサーボ
ドライバのブロック図
FIG. 3 is a block diagram of a digital servo driver according to one embodiment of the present invention;

【図4】(a)本発明の一実施の形態におけるRAMの
データ構成図 (b)本発明の一実施の形態におけるROMのデータ構
成図
4A is a data configuration diagram of a RAM according to an embodiment of the present invention; FIG. 4B is a data configuration diagram of a ROM according to an embodiment of the present invention;

【図5】(a)本発明の一実施の形態におけるブレーキ
ング処理の説明図 (b)本発明の一実施の形態におけるブレーキング処理
の説明図
FIG. 5A is an explanatory diagram of a braking process according to an embodiment of the present invention. FIG. 5B is an explanatory diagram of a braking process according to an embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態におけるワイヤボンディ
ング方法を示すフローチャート
FIG. 6 is a flowchart illustrating a wire bonding method according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施の形態におけるワイヤボンディ
ング方法を示すフローチャート
FIG. 7 is a flowchart illustrating a wire bonding method according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施の形態におけるレベルの説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a level according to the embodiment of the present invention.

【図9】(a)本発明の一実施の形態における基準パル
ス信号を示すタイムチャート (b)本発明の一実施の形態における下降検出パルス信
号を示すタイムチャート (c)本発明の一実施の形態における接地信号を示すタ
イムチャート
9A is a time chart illustrating a reference pulse signal according to an embodiment of the present invention; FIG. 9B is a time chart illustrating a falling detection pulse signal according to an embodiment of the present invention; Chart showing the ground signal in the form

【図10】本発明の一実施の形態における接地検出手段
の動作説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the ground detection means in one embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施の形態における接地検出を行
うボンディング動作のタイムチャート
FIG. 11 is a time chart of a bonding operation for detecting grounding according to the embodiment of the present invention;

【図12】(a)本発明の一実施の形態における接地検
出を行うボンディング動作の動作説明図 (b)本発明の一実施の形態における接地検出を行うボ
ンディング動作の動作説明図 (c)本発明の一実施の形態における接地検出を行うボ
ンディング動作の動作説明図
12A is an explanatory diagram of a bonding operation for detecting a ground according to an embodiment of the present invention. FIG. 12B is an explanatory diagram of an operation of a bonding operation for detecting a ground according to an embodiment of the present invention. Operation explanatory diagram of a bonding operation for performing ground detection according to an embodiment of the present invention

【図13】本発明の一実施の形態におけるサーチレスボ
ンディング動作のタイムチャート
FIG. 13 is a time chart of a searchless bonding operation in one embodiment of the present invention.

【図14】(a)本発明の一実施の形態におけるサーチ
レスボンディング動作の動作説明図 (b)本発明の一実施の形態におけるサーチレスボンデ
ィング動作の動作説明図 (c)本発明の一実施の形態におけるサーチレスボンデ
ィング動作の動作説明図
14A is an explanatory diagram of a searchless bonding operation according to an embodiment of the present invention. FIG. 14B is an explanatory diagram of an operation of a searchless bonding operation according to an embodiment of the present invention. Explanatory diagram of the searchless bonding operation in the embodiment

【図15】(a)従来のワイヤボンダの動作説明図 (b)従来のワイヤボンダの動作説明図 (c)従来のワイヤボンダの動作説明図15A is a diagram illustrating the operation of a conventional wire bonder. FIG. 15B is a diagram illustrating the operation of a conventional wire bonder. FIG. 15C is a diagram illustrating the operation of a conventional wire bonder.

【図16】従来のワイヤボンダのブロック図FIG. 16 is a block diagram of a conventional wire bonder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

37 ホーン 40 モータ 41 ワイヤ 42 キャピラリツール 54 パルス幅比較回路 E エンコーダ 37 Horn 40 Motor 41 Wire 42 Capillary tool 54 Pulse width comparison circuit E Encoder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ホーンの先端部に保持されたキャピラリツ
ールに挿通されたワイヤをチップに圧着するワイヤボン
ディング方法であって、モータを位置制御方式にて駆動
してホーンを揺動させることにより前記キャピラリツー
ルをチップに向かって下降させ、前記ホーンを揺動自在
に軸支するシャフトの回転位置を検出するエンコーダか
ら出力されるパルス信号の周期が所定時間よりも長くな
ったら接地検出信号を出力し、前記接地検出信号を受け
て前記位置制御方式からトルク制御方式に切替えて前記
モータに予め設定されたトルクを発生させてワイヤをチ
ップに圧着することを特徴とするワイヤボンディング方
法。
1. A wire bonding method for crimping a wire inserted into a capillary tool held at a tip of a horn to a chip, wherein the motor is driven by a position control system to swing the horn. The capillary tool is lowered toward the tip, and a ground detection signal is output when the period of the pulse signal output from the encoder that detects the rotational position of the shaft that pivotally supports the horn is longer than a predetermined time. Receiving the ground detection signal, switching from the position control method to the torque control method, generating a predetermined torque in the motor, and crimping a wire to a chip.
【請求項2】前記位置制御方式が、動作パターンに基づ
くパルス信号と前記エンコーダから出力されるパルス信
号の偏差を溜りパルスとしてカウントし、この溜りパル
スに応じた電流を前記モータに出力する制御方式であ
り、前記接地検出信号が出力されたら、前記溜りパルス
をクリアしてトルク制御に切替え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方法。
2. The control method according to claim 1, wherein a difference between a pulse signal based on an operation pattern and a pulse signal output from the encoder is counted as a droop pulse, and a current corresponding to the droop pulse is output to the motor. 2. The wire bonding method according to claim 1, wherein, when the ground detection signal is output, the droop pulse is cleared to switch to torque control.
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