JP2558673B2 - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

ワイヤボンデイング装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体組立装置に係り、特にボンディング
条件をオシロスコープ等の外部機器を使用することな
く、本装置上で容易にチェック可能としたワイヤボンデ
ィング装置に関する。
(従来の技術及び発明が解決しようとする問題点) 従来においては、品種が変わるごとにオペレータによ
りキーボードよりボンディング条件を入力し、入力した
ボンディング条件が実際に正しいか否かオシロスコープ
に写し出しチェックしていた。
しかるに、従来技術においては、次のような解決しな
ければならない問題点があげられる。
ボンディング条件を変えるごとにオシロスコープ等で
チェックしなければならず、この作業時間が大幅にかか
っていた。
生産ラインにおいては、ボンディング条件を変えた後
オシロスコープでチェックすると、チェック時間が大幅
に費やされるため、オペレータが注意深くボンディング
条件を入力した後、すぐに実際のボンディングを実施し
ていた。しかし、ときにはオペレータによる誤操作によ
って不適正なボンディング条件が入力される危険性もあ
り、そのため不良品を作り、歩留り低下の原因にもなっ
ていた。
本発明は、上記事情を顧慮してなされたもので、オシ
ロスコープ等の外部機器を使用することなく、ボンディ
ング条件をボンダのモニタ上にグラフィック化できるワ
イヤボンディング装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段と作用) 本願発明は、半導体ペレットの電極と基板とのリード
端子との間にワイヤを結線するワイヤボンディング装置
において、ボンディング動作を制御する制御手段と、少
なくともこの制御手段に入力されたボンディング動作デ
ータ及びこの入力されたボンディング動作データに基づ
いて動作した実際のボンディング動作データをグラフィ
ック表示する表示装置とを具備することを特徴とするワ
イヤボンディング装置を提供するものである。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。
第1図は、この実施例のワイヤボンディング装置を示
している。
(1)は搬送装置で、この搬送装置(1)の上面には
半導体部品としての基板(2)およびこの基板(2)に
対してペレット(3)が搭載されている。そして、前記
搬送装置(1)の隣側にはXYテーブル(4)が設けら
れ、このXYテーブル(4)の上部にはボンディングヘッ
ド機構(5)が搭載されている(第2図参照)。一方、
前記搬送装置(1)の上部には、前記ペレット(3)の
位置認識を行なう視覚認識装置(6)が設けられてい
る。この視覚認識装置(6)は、カメラ(7)と光学系
(8)を有する鏡筒(9)とから構成され、前記基板
(2)に搭載されたペレット(3)の位置があらかじめ
指定された位置とずれていても、前記カメラ(7)によ
って撮影し、この画像を認識制御部(10)によって位置
認識するように構成されている。この位置認識制御部
(10)からの認識信号は、中央制御部(11)で画像処理
あるいは数値計算することによって前記搬送装置
(1),XYテーブル(4)およびボンディングヘッド機
構(5)を駆動制御するようになっている。つまり、前
記中央制御部(11)は、所定のプログラムに従って、駆
動制御部(12),(13)および(14)を介して、前記搬
送装置(1),XYテーブル(4)およびボンディングヘ
ッド機構(5)に駆動信号が入力されるようになってお
り、前記ペレット(3)の位置ずれ分を補正して所定位
置に正確にボンディングできるように構成されている。
この中央制御部(11)は、図示せぬキーボード(オペレ
ータ入力ボード)などを備えた入力装置により、後述す
る所望のボンディング条件を入力できるようになってい
る。また、モニタ(15)は、中央制御部(11)に接続さ
れ、前記カメラ(7)によって撮影された映像を見るた
めや、後述するように、ボンディングロケーションのテ
ィーチングやワイヤボンディング情報,認識情報等を入
力するときオペレータが目で見て入力しやすいようにま
たは入力データが間違っていないかどうかのチェックを
するときに必要である。
しかして、第2図は、ワイヤボンディングヘッド機構
(5)の構成図を示し、同図中(20)は、ヘッドフレー
ムであり、このヘッドフレーム(20)は、XYテーブル
(4)によって水平方向に移動されるようになってい
る。このヘッドフレーム(20)には、軸(21)を介して
ボンディング駆動用アーム(22)が枢着されている。そ
して、このボンディング駆動用アーム(22)は、リニア
モータ(23)によリ上下方向へ揺動されるようになって
いる。また、このボンディング駆動用アーム(22)に
は、この実施例ではボンディングヘッドを構成するもの
としてボンディング用超音波ホーン(24)のホルダ(2
5)が板ばね(26)を介して連結され、超音波ホーン(2
4)は上下方向へ揺動駆動されるようになっている。上
記ボンディング用超音波ホーン(24)の先端(27)に
は、結線用金属細線、たとえば金からなるワイヤを挿通
するワイヤボンディングツールとしてのキャピラリ(2
8)が取着されている。このキャピラリ(28)に挿通す
るワイヤ(27)は、ヘッドフレーム(20)に取着してな
るスプール(29)から導出されている。そして、このワ
イヤ(27)はワイヤクランパ(30)を経てワイヤ案内板
(31)により案内されて上クランパ(32)および下クラ
ンパ(33)を順次通じて上記キャピラリ(28)に導かれ
ている。上記ワイヤクランパ(30)とワイヤ案内板(3
1)は、それぞれヘッドフレーム(20)に対して固定的
に設けられている。また、上クランパ(32)は、支持ア
ーム(34)を介して同じく上記ヘッドフレーム(20)に
対して固定的に設けられている。しかし、下クランパ
(33)は、ボンディング駆動用アーム(22)に対して取
着されている。そして、ボンディング駆動用アーム(2
2)にはタッチ検出センサ(45)が取付けられている。
上記ボンディング駆動用アーム(22)と上記ボンディン
グ用超音波ホーン(24)のホルダ(25)との間には、そ
の両者を選択的に固定するダンパソレノイド(35)が設
置されている。このダンパソレノイド(35)は、第2図
で示すようにボンディング駆動用アーム(22)に取付け
たブラケット(36a)を介して鉄芯(37)と電磁コイル
(38)が固定的に取着するとともに、上記ボンディング
用超音波ホーン(24)のホルダ(25)から一体的に延出
するアーム(39)を上記鉄芯(37)の磁極に対向する位
置まで延出し、この延出部分に吸着板(40)を取着した
ものである。上記鉄芯(37)とこの吸着板(40)は、鉄
などの強磁性材料から形成されている。さらに、上記ボ
ンディング駆動用アーム(22)に取付けたブラケット
(36)の先端と上記ボンディング用超音波ホーン(24)
のホルダー(25)から一体的に延出するアーム(39)の
先端との間には、付勢部材としての引張りコイルばね
(41)が架設されている。つまり、この引張りコイルば
ね(41)の一端は、アーム(39)の先端に直接固定的に
取着され、また、引張りコイルばね(41)の他端は、ブ
ラケット(36)の先端部分に螺合したフック(42)に対
して取着されている。そして、この引張りコイルばね
(41)は、その引張り付勢力で上記ボンディング駆動用
アーム(22)と上記ボンディング用超音波ホーン(24)
のホルダ(25)との間を所定の力で連結する。また、上
記キャピラリ(28)の下方部位には、トーチ棒(43)が
選択的に介挿位置し得るようになっている。一方、上記
リニアモータ(23)やダンパソレノイド(35)さらには
図示しないXYテーブルは、それぞれ図示しないマイコン
(CPU)などのコントローラによって駆動制御されるよ
うになっている。
次に、上記ワイヤボンディング装置の動作を説明す
る。
まず、第3図に示してあるZ変位(ボンディングツー
ル曲線)(50),上クランパソレノイド動作指令(5
1),下クランパソレノイド動作指令(52),ダンパソ
レノイド動作指令(53),電気トーチソレノイド動作指
令(54),電気トーチスパーク指令(55),超音波出力
波形(56),XYテーブル速度波形(57),タッチ検出出
力(58)等からなるボンディング条件を、中央制御部に
図示せぬ入力装置により入力する。すると、これらのボ
ンディング条件(ボンディング動作データ)は、モニタ
(15)にて第3図のように表示される。したがって、オ
ペレータは、入力ミスがないかどうか容易に確かめるこ
とができる。つぎに、実際のボンディング作業を行う。
まず、スプール(29)から繰り出されるワイヤ(27)
は、ワイヤクランパ(30)を通り、ワイヤ案内板(31)
により案内されたのち、上クランパ(32)と下クランパ
(33)を順次通り、キャピラリ(28)にその先端が導か
れているとともに、そのキャピラリ(28)の先端から突
き出している。ワイヤボンディングサイクルの動作開始
前においてあらかじめワイヤ(27)の突出先端にはトー
チ棒(43)により溶融されてボール(44)が形成され
る。そこで、ボンディングサイクルの動作開始に伴って
リニアモータ(23)によりボンディング駆動アーム(2
2)は揺動するが、このとき、ダンパソレノイド(35)
が励磁されていることによりダンパソレノイド(35)の
吸着作用で、ボンディングホーン(24)のホルダ(25)
とそのボンディング駆動アーム(22)とは一体的になっ
ているから、これらは一体的に揺動する。最初この揺動
速度は速く、キャピラリ(28)は高速で下降し、つい
で、一定速度に減速しながら第1のボンディング位置に
達すると同時に、タッチ検出センサ(45)によって第1
のボンディング位置に達したことが確認される。このと
き、ダンパソレノイド(35)は消勢されるため、ボンデ
ィングホーン(24)のホルダ(25)とそのボンディング
駆動アーム(22)とは、引張りコイルばね(41)の付勢
力により連結される。そして、この後は、その引張りコ
イルばね(41)の付勢力により第1のボンディングが行
われる。このボンディング動作後、再びダンパソレノイ
ド(35)が励磁され、ボンディングホーン(24)のホル
ダ(25)とそのボンディング駆動アーム(22)とを連結
し、これらを上昇させながらヘッドフレーム(20)をXY
テーブル(4)により移動しながら、上記動作と同様に
キャピラリ(28)を高速で降下させ、ついで、一定速度
に減速しながら第2のボンディグに達すると同時にタッ
チ検出センサ(45)によって第2のボンディング位置に
達したことが確認される。また、この後、ダンパソレノ
イド(35)は消勢されるため、その引張りコイルばね
(41)の付勢力により第2のボンディングが行われる。
このボンディング動作後、再びダンパソレノイド(35)
が励磁され、ボンディングホー(24)のホルダ(25)と
そのボンディング駆動アーム(22)とは、一体的に連結
されて上昇する。すなわち、ダンパソレノイド(35)
は、キャピラリ(28)を降下および上昇するときに励磁
され、ボンディングホーン(24)のホルダ(25)とその
ボンディング駆動アーム(22)とを係着し、その間の振
動を阻止するが、第1および第2のボンディング動作時
には、消勢するようになっている。そして、この第1お
よび第2のボンディング動作時には、上記引張りコイル
ばね(41)の付勢力を伝えてこれを押圧力とするように
なっている。かくして、ボンディング作業中、モニタ
(15)には、カメタ(7)により撮像された映像が表示
される。また、モニタ(15)には、前記ボンディング条
件の入力値に重畳して、当該ボンディングの実際のデー
タ(実際のボンディング動作データ)が表示される。し
たがって、オペレータは、ボンディングが入力値どおり
に行われているかどうかを目視によりチェックすること
ができる。
以上のように、本実施例のワイヤボンディング装置
は、モニタ(15)にボンディング条件を表示させるよう
にしているので、品種が変わるごとにオペレータがボン
ディング条件を設定し、その都度オシロスコープによっ
て設定されたボンディング条件が正しいか否かのチェッ
クを行なう必要がなくなる。そのため、大幅に操作時間
を節約できる。また、従来においては、この作業時間は
はぶくためにオシロスコープでチェックをしないことも
あり、オペレータによる入力データの間違いもしばしば
あり、歩留り低下の原因にもなっていたが、この実施例
のワイヤボンディング装置によれば、入力ミスが皆無と
なるので、入力ミスが原因で歩留低下を惹起することが
なくなる。
なお、上記実施例においては、ボンディング条件は、
キーボードから入力するようにしているが、あらかじめ
中央制御部(11)のROM(ead nly emory)に格納
しておき、そのうちから必要なものを選択し、モニタ
(15)に表示させるようにしてもよい。さらに、ボンデ
ィング条件をあらかじめフロッピーディスクに格納し、
これにより入力装置を介して、中央制御部(11)にモニ
タ(15)を見ながら格納するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明のワイヤボンディング装置は、ボンディング条
件の入力時にボンディング条件をモニタにてグラフィッ
ク表示することにより、入力と同時にその正誤をチェッ
クできる構成となっているので、作業時間が大幅に短縮
するとともに、入力ミスに基因する歩留低下がなくな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のワイヤボンディング装置の
構成図、第2図は同じくボンディングヘッド機構の構成
図、第3図は同じくモニタにて表示されるボンディング
条件を示す図である。 (1):搬送装置(保持手段), (2):基板,(3):ペレット, (5):ボンディングヘッド機構, (6):視覚認識装置(撮像手段), (11):中央制御部(制御手段), (15):モニタ(表示手段)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ペレットの電極と基板のリード端子
    との間にワイヤを結線するワイヤボンディング装置にお
    いて、ボンディング動作を制御する制御手段と、少なく
    ともこの制御手段に入力されたボンディング動作データ
    及びこの入力されたボンディング動作データに基づいて
    動作した実際のボンディング動作データをグラフィック
    表示する表示装置とを具備することを特徴とするワイヤ
    ボンディング装置。
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