JP3022209B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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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、キャピラリツールによ
りワイヤの下端部のボールをチップの上面の電極にボン
ディングするワイヤボンディング方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の製造工程において、キャピラ
リツールによりワイヤの下端部のボールをチップの上面
の電極にボンディングするワイヤボンディングが行われ
る。ワイヤボンディング装置は、キャピラリツールを保
持するボンディングアームや、このボンディングアーム
を上下方向に揺動させるためのモータなどを備えてお
り、モータを駆動してボンディングアームを上下方向に
揺動させながら、ワイヤボンディングを行うようになっ
ている。
【０００３】一般に、チップは多数個（数１０個以上、
あるいは１００個以上）の電極を有しており、すべての
電極にワイヤをボンディングする必要があることから、
ワイヤボンディングには高速性が要求される。したがっ
てボンディングアームは高速度で上下方向に揺動される
が、キャピラリツールが高速度でチップの上面の電極に
着地すると、チップやワイヤの下端部のボールがダメー
ジを受け、最悪の場合にはチップやボールが破壊されて
しまうという不都合が生じる。
【０００４】そこで従来は、このような不都合を解消す
るために、次のような方法が用いられていた。すなわ
ち、モータを位置制御することによってキャピラリツー
ルを高位置からチップの上面へ向かって高速度で下降さ
せ、キャピラリツールの下端部に露出するワイヤのボー
ルがチップの上面に着地したことをエンコーダなどの位
置検出器が出力する信号の変化を検出手段で検出したな
らば、制御部はモータに対してトルク制御指令信号を出
力してモータの制御を位置制御からトルク制御に切り換
え、これ以後はモータをトルク制御しながらボールを所
定の荷重でチップの上面の電極に押し付けてボンディン
グする。このようにモータの制御を位置制御からトルク
制御に切り換えることにより、ボンディングアームを極
力高速度で上下方向に揺動させ、かつ所定の荷重でボー
ルを電極にボンディングしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
方法では、実際にボールがチップの上面に着地してから
検出手段で検出するまでに時間がかかり、制御部がトル
ク制御指令信号をモータに対して出力するまでに、タイ
ムラグが生じることは避けられない。ところがこのタイ
ムラグ中も、モータには従前通りの位置制御指令が出さ
れていることから、キャピラリツールはなおも下降を継
続しようとし、その結果、ボールは過度の荷重によりチ
ップの電極に押し付けられ、ボールの潰れやチップの破
壊などが発生しやすいという問題点があった。
【０００６】そこで本発明は、上記従来方法の問題点を
解消し、ワイヤのボールがワークの電極に着地したこと
を的確に判定しながらワイヤボンディングを行えるワイ
ヤボンディング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このために本発明は、制
御部からボンディングアームを揺動させるための指令パ
ルスを偏差カウンタへ出力し、モータ又はボンディング
アームの回転量を検出するパルスジェネレータの出力パ
ルスをフィードバックパルスとして偏差カウンタにフィ
ードバックし、指令パルスとこのフィードバックパルス
の差であるたまりパルスに応じた電流をモータへ供給し
てボンディングアームを揺動させると共に、このたまり
パルスが設定値に達したならば、ボールがチップの電極
に着地したものと判断して制御部からモータへの指令パ
ルスの出力を停止するようにしたものである。
【０００８】
【作用】上記構成によれば、ボールがチップの電極に着
地したことを的確に判定し、ボールの潰れやチップの破
壊を解消できる。
【０００９】
【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。図１は本発明の一実施例のワイヤボンディン
グ装置の側面図、図２は同ワイヤボンディング装置の駆
動系のブロック図、図３は同ワイヤボンディング装置の
指令パルスとたまりパルスの説明図である。図１におい
て、１はボンディングアームであり、その先端部にはキ
ャピラリツール２が保持されている。キャピラリツール
２にはワイヤ３が挿通されている。キャピラリツール２
の近傍にはトーチ４が設けられており、このトーチ４と
キャピラリツール２に挿通されたワイヤ３の下端部の間
で電気的スパークを発生させることにより、ワイヤ３の
下端部にボール５を生成する。
【００１０】ボンディングアーム１の基端部側は軸受部
６に支持されている。７はボンディングアーム１を軸受
部６に軸支するための回転軸であり、ボンディングアー
ム１に固着されている。回転軸７には、ボンディングア
ーム１の揺動を検出してパルス信号を出力するパルスジ
ェネレータとしてのエンコーダ２０が装着されている。
ボンディングアーム１の後端部にはボイスコイル型モー
タ１１のボイスコイル１１ａが装着されている。またベ
ース板１２上には、ボイスコイル型モータ１１のコアが
装着されている。したがってボイスコイル型モータ１１
が駆動すると、ボンディングアーム１は回転軸７を中心
に上下方向に揺動する。ベース板１２は可動テーブル１
３上に設けられており、可動テーブル１３が駆動するこ
とにより、ボンディングアーム１やキャピラリツール２
はＸ方向、Ｙ方向などの所定の方向に移動する。
【００１１】１４はテーブルであり、リードフレームや
プリント基板などの基板１５が載置されている。基板１
５の上面にはチップ１６が搭載されている。このワイヤ
ボンディング装置は、チップ１６の上面の電極と、基板
１５の上面の電極をワイヤ３で接続するものである。
【００１２】次に、図２を参照して駆動系を説明する。
２１は制御部であって、指令パルスＰａを偏差カウンタ
２２に出力する。偏差カウンタ２２はＤ／Ａ変換器２
３、アンプ２４を通してボイスコイル型モータ１１に接
続されている。ボイスコイル型モータ１１の回転量を検
出するエンコーダ２０は分周器２５を通して偏差カウン
タ２２に接続されている。２６は記憶部であって、スレ
ッシュ値（後述）などのデータが登録されている。
【００１３】このワイヤボンディング装置は上記のよう
に構成されており、次にその動作を説明する。図１にお
いて、ボイスコイル型モータ１１が駆動することによ
り、ボンディングアーム１は上下方向に揺動し、ワイヤ
３の下端部に生成されたボール５をキャピラリツール２
の下面によりチップ１６の上面の電極に押し付けてボン
ディングする。続いてキャピラリツール２を基板１５の
電極の上方へ移動させ、再度ボンディングアーム１を揺
動させることにより、キャピラリツール２の下端部から
導出するワイヤ３を基板１５の電極に押し付けてボンデ
ィングする。このようにしてチップ１６の電極と基板１
５の電極をワイヤ３で接続したならば、ワイヤ３をカッ
トクランパ（図示せず）でクランプして引き上げること
により、ワイヤ３を基板１５とのボンディング点から切
断し、一連の作業は終了する。上述したボンディング作
業を繰り返すことにより、チップ１６の電極と基板１５
の電極はワイヤ３で次々に接続されていく。
【００１４】次にボール５をチップ１６の電極にボンデ
ィングする動作について、さらに詳しく説明する。図２
および図３において、制御部２１は偏差カウンタ２２へ
指令パルスＰａを出力する。偏差カウンタ２２は、指令
パルスＰａ（パルス数Ｎ１）と、分周器２５を通してフ
ィードバックされるフィードバックパルスＰｂ（パルス
数Ｎ２）の差、すなわちたまりパルス（偏差パルスとも
いう）のパルス数Ｎ＝Ｎ１−Ｎ２を演算する。偏差カウ
ンタ２２から出力されたたまりパルス数Ｎは、Ｄ／Ａ変
換器２３でアナログ信号に変換され、アンプ２４で増幅
されてボイスコイル型モータ１１を駆動する。ボンディ
ングアーム１の揺動はエンコーダ２０で検出され、エン
コーダ２０の出力パルスはフィードバックパルスＰｂと
して分周器２５を通して偏差カウンタ２２にフィードバ
ックされる。
【００１５】キャピラリツール２が下降している時、偏
差カウンタ２２で演算されたたまりパルス数Ｎは、制御
部２１によって常に監視されており、図３に示すように
このたまりパルスのパルス数Ｎがスレッシュ値（ＴＨ
値）を越えると制御部２１は、ボール５がチップ１６の
電極に着地したものと判断し、制御部２１からの指令パ
ルスＰａの出力は停止する。すなわちこの方法は、ボー
ル５がチップ１６の電極に着地すると、エンコーダ２０
が出力するフィードバックパルスＰｂのパルス数は低下
し、たまりパルスのパルス数Ｎが増大することを利用し
て、ボンディングアーム１の揺動を停止させるものであ
る。このスレッシュ値（ＴＨ値）は、テスト運転などに
より予め求め、記憶部２６に登録しておく。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ータにボンディングアームを揺動させるための指令パル
スを偏差カウンタへ出力し、ボンディングアームの揺動
を検出するパルスジェネレータの出力パルスをフィード
バックパルスとして偏差カウンタにフィードバックし、
指令パルスとこのフィードバックパルスの差であるたま
りパルスに応じた電流をモータへ供給してボンディング
アームを揺動させると共に、このたまりパルスが設定値
に達したならば、ボールがチップの電極に着地したもの
と判断して制御部からモータへの指令パルスの出力を停
止するようにしているので、ワイヤのボールがチップの
電極に着地したことを的確に判断しながらワイヤボンデ
ィングを行うことができ、特に、モータの駆動停止指令
の信号の遅れによるボールの潰れやチップの破壊を解消
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置の
側面図
【図２】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置の
駆動系のブロック図
【図３】本発明の一実施例のワイヤボンディング装置の
指令パルスとたまりパルスの説明図
【符号の説明】
１ ボンディングアーム ２ キャピラリツール ３ ワイヤ ５ ボール １１ ボイスコイル型モータ １５ 基板 １６ チップ ２０ エンコーダ ２１ 制御部 ２２ 偏差カウンタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】モータを駆動してキャピラリツールを保持
    するボンディングアームを上下方向に揺動させながら、
    このキャピラリツールに挿通されたワイヤの下端部に形
    成されたボールをこのキャピラリツールの下面によりチ
    ップの電極に押し付けてボンディングするワイヤボンデ
    ィング方法であって、制御部から前記ボンディングアー
    ムを揺動させるための指令パルスを偏差カウンタへ出力
    し、前記ボンディングアームの揺動を検出するパルスジ
    ェネレータの出力パルスをフィードバックパルスとして
    前記偏差カウンタにフィードバックし、前記指令パルス
    とこのフィードバックパルスの差であるたまりパルスに
    応じた電流を前記モータへ供給して前記ボンディングア
    ームを揺動させると共に、このたまりパルスが設定値に
    達したならば、前記ボールが前記チップの電極に着地し
    たものと判断して前記制御部から前記モータへの前記指
    令パルスの出力を停止することを特徴とするワイヤボン
    ディング方法。
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