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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