JP2940259B2 - ボンディング方法 - Google Patents

ボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はボンディング方法に係
り、ダイレクトモータによりホーンを上下方向に回転さ
せながら、押圧ツールによりワイヤボンディングなどを
行なうようにしたボンディング方法において、押圧ツー
ルが電気部品側に着地した後も、ダイレクトモータの位
置制御を更に継続しながら、微小変位素子により押圧ツ
ールに荷重を付与して、ボンディングを行なうようにし
たものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、半導体チップの電極と基板の電
極をワイヤにより接続するワイヤボンディング装置を示
している。図中、1はホーン、2はホーン1の先端部に
保持された押圧ツール、3はホーン1の軸受、4はホー
ン1の回転軸、5はダイレクトモータである。このもの
は、ダイレクトモータ5を駆動して、ホーン1を回転軸
4を中心に下方に回転させ、押圧ツール2の下端部を半
導体チップ11に押し付けて、この押圧ツール2に挿通
されたワイヤ13の下端部のボール14を、半導体チッ
プ11の電極にボンディングするようになっている。
【0003】上記ワイヤボンディングは、作業の高速性
が要求されることから、ダイレクトモータ5のコイル5
aに定電流を供給しながらダイレクトモータ5の位置制
御を行なって、押圧ツール2を高速度で下方へ揺動させ
て半導体チップ11に着地させ、またタッチセンサーや
インピーダンス検知手段によりこの着地が検出されたな
らば、ダイレクトモータ5の制御を位置制御からトルク
制御に切換えて押圧ツール2に荷重を付与し、上記ボー
ル14を半導体チップ11にボンディングするようにな
っている。12は半導体チップ11が搭載された基板で
ある。
【0004】すなわち上記従来手段は、押圧ツール2が
半導体チップ側11側に着地するまでは、ダイレクトモ
ータ5を位置制御し、着地が検出されると同時に、位置
制御からトルク制御にモードを切替えて、荷重付与を行
なうようになっている。またこの場合、着地するまで
は、ダイレクトモータ5は通常のサーボループゲインで
運転され、着地すると同時に通常ゲインは解除されてダ
イレクトモータ5はフリーになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来手段では、押圧ツール2が着地すると同時に、位置制
御は解除されてトルク制御に切替えられることから、こ
の切替タイミングの遅れや下降慣性により押圧ツール2
は半導体チップ11側に衝突し、半導体チップ11を破
壊しやすい問題点があった。殊にこの種ボンディングは
作業の高速性が要求されるので、ホーン1を高速度で揺
動させたいものであるが、高速化する程上記問題点は顕
著化することから、このことがワイヤボンディングの高
速化の隘路の1つとなっていた。
【0006】またボンディングには、上記のようなワイ
ヤボンディングの他、フィルムキャリヤのリードを半導
体チップの電極にボンディングするインナーリードボン
ディング、リードを基板にボンディングするアウターリ
ードボンディング、ワイヤの下端部に形成されたボール
を半導体チップの電極にボンディングするバンプ形成手
段などがあるが、このようなボンディングにおいても、
上記と同様の問題点があった。
【0007】そこで本発明は、上記問題点を解消し、ボ
ンディングの高速化を可能にする手段を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、ダ
イレクトモータを位置制御して押圧ツールの下端部を電
気部品側に着地させ、次いでこの着地と同時にダイレク
トモータのサーボループゲインを小ゲインに切替えると
ともに、ダイレクトモータの位置制御を更に継続しなが
ら、微小変位素子を駆動して押圧ツールに荷重を付与
し、この押圧ツールを電気部品側に押し付けるようにし
たものである。
【0009】
【作用】上記構成によれば、ダイレクトモータは着地後
も位置制御が継続されるので、上記従来手段のように、
上記切替タイミングの遅れや、位置制御を停止してしま
うことにより招来される下降慣性のために、押圧ツール
が半導体チップなどの電気部品側に強く衝突することは
なく、したがってホーンの揺動速度の高速化が可能とな
り、しかもダイレクトモータのサーボループゲインを小
ゲインに切替えて、微小変位素子により押圧ツールに荷
重を付与するので、適度の押し付け力により良好にボン
ディングを行なえる。
【0010】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
【0011】図1はボンディング装置の斜視図である。
図4に示す従来装置の構成部品と同一部品には、同一符
号を付すことにより説明を省略する。6はアーム部であ
って、軸受部3から後方に延出しており、このアーム部
6上にダイレクトモータ5が設けられている。7はアー
ム部6の下方の支持部であって、アーム部6と支持部7
の間はスリット8があり、その接合部分は可撓ヒンジ部
9になっている。10は微小変位素子としての圧電素子
であって、支持部7とアーム部6の間に介装されてい
る。この圧電素子10に電圧を印加すると、この圧電素
子10はわずかに伸長し、アーム部6は可撓ヒンジ部6
を中心にわずかに反時計方向へ回動し、ホーン1は下方
へ回転して、押圧ツール2の下端部を半導体チップ11
側に押し付ける。なお微小変位素子としては、圧電素子
の他、ソレノイドやリニアモータなども適用できる。
【0012】図2は運転モードの説明図である。本手段
では、押圧ツール2が半導体チップ11側に着地して
も、ダイレクトモータ5の位置制御は継続されるが、着
地したことが検出されると、そのサーボループゲイン
は、通常ゲインから小ゲインに切替えられる。この着地
検出は、従来手段と同様に、タッチセンサーやインピー
ダンス検出などにより行なわれる。また着地と同時に、
圧電素子10に電圧が印加され、圧電素子10の伸長に
よりホーン1は下方へ回転して押圧ツール2に荷重が付
与され、押圧ツール2の下端部は半導体チップ11に押
し付けられる。θは圧電素子10の伸長による回転角度
である。半導体チップ11は基板12上に固定されてい
るので、圧電素子10の伸長にともなう押付力fは、半
導体チップ11側からの反力と等しい。
【0013】図3は、押圧ツール2の押付力と偏差の特
性図である。この偏差は、ダイレクトモータ5の指令位
置と、圧電素子10の駆動にともなう現在位置との差で
あり、したがって上記押付力fは、押圧ツール2が指令
位置に戻ろうとする力に等しい。本手段は、押圧ツール
2の着地後も、ダイレクトモータ5の位置制御は更に継
続されるので、上記従来手段のように、位置制御を解除
してしまうことにより招来される押圧ツール2の下降慣
性により、押圧ツール2が半導体チップ11に衝突する
ことはない。
【0014】図3において、f’は通常ゲインから小ゲ
インに切替えなかった場合の押付力である。この場合、
押付力f’は過大となり、半導体チップ11を破壊する
虞れがある。そこで着地と同時に通常ゲインから小ゲイ
ンに切替えることにより、適度の押付力fを得ることが
できる。なお上記実施例は、ワイヤボンディングを例に
とって説明したが、本発明は、上述したインナーリード
ボンディング等の他のボンディング手段にも適用でき
る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ダイレク
トモータを位置制御して押圧ツールの下端部を電気部品
側に着地させ、次いでこの着地と同時に小ゲインに切替
えるとともに、ダイレクトモータの位置制御を更に継続
しながら、微小変位素子を駆動して押圧ツールに荷重を
付与し、この押圧ツールを電気部品側に押し付けるよう
にしているので、押圧ツールの衝突による半導体チップ
などの電気部品の破壊を解消でき、ホーンを高速度で回
転させても従来手段のような問題点を招来しないので、
ボンディング作業の高速化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るボンディング装置の斜視図
【図2】本発明に係る運転モードの説明図
【図3】本発明に係る押付力と偏差の特性図
【図4】従来のボンディング装置の側面図
【符号の説明】
1 ホーン 2 押圧ツール 5 ダイレクトモータ 10 微小変位素子 11 電気部品

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ダイレクトモータを駆動してホーンを上下
    方向へ回転させながら、このホーンの先端部に保持され
    た押圧ツールの下端部を電気部品側に押し付けて、ワイ
    ヤやリードのボンディングを行なうボンディング方法に
    おいて、上記ダイレクトモータを位置制御しながら、上
    記ホーンを下方へ回転させて上記押圧ツールの下端部を
    上記電気部品側に着地させ、次いでこの着地と同時に上
    記ダイレクトモータのサーボループゲインを小ゲインに
    切替えるとともに、上記ダイレクトモータの位置制御を
    更に継続しながら、微小変位素子を駆動して上記ホーン
    を更に下方へ回転させることにより、上記押圧ツールに
    荷重を付与してこの押圧ツールの下端部を上記電気部品
    側に押し付けるようにしたことを特徴とするボンディン
    グ方法。
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