JP3171012B2 - ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の製造工程で
行なわれるワイヤボンディングに関し、ワイヤボンディ
ングの際にチップにダメージを与えず、ボンディング品
質を向上できるようにしたワイヤボンディング方法及び
ワイヤボンディング装置に関するものである。
行なわれるワイヤボンディングに関し、ワイヤボンディ
ングの際にチップにダメージを与えず、ボンディング品
質を向上できるようにしたワイヤボンディング方法及び
ワイヤボンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子部品を製造する分野において、基板
と基板上に搭載されたチップとを金等のワイヤで電気的
に接続するワイヤボンディング装置が広く用いられてい
る。
と基板上に搭載されたチップとを金等のワイヤで電気的
に接続するワイヤボンディング装置が広く用いられてい
る。
【０００３】次に図１６〜図１８を参照しながら従来の
ワイヤボンディング装置について説明する。図１６は従
来のワイヤボンディング装置のブロック図であり、図１
６中、１はフレーム、２はフレーム１の前部に設けら
れ、軸３を支持する軸受、４は軸３によりフレーム１に
対して矢印Ｎ方向に揺動自在に軸支される揺動体、５は
その基端部が揺動体４に取付けられ、先端にワイヤ６が
挿通されたキャピラリツール７を保持するホーン、８は
揺動体４及びホーン５を揺動させるボイスコイル型のモ
ータ、９はホーン５に超音波振動を印加する超音波振動
子である。１０はチップ１１が搭載されたリードフレー
ムなどの基板、６ａはワイヤ６の下端部に電気的スパー
クにより形成されたボール、Ｅは軸３の回転量を検出し
てキャピラリツール７の現在位置を間接的に検出するた
めのエンコーダである。
ワイヤボンディング装置について説明する。図１６は従
来のワイヤボンディング装置のブロック図であり、図１
６中、１はフレーム、２はフレーム１の前部に設けら
れ、軸３を支持する軸受、４は軸３によりフレーム１に
対して矢印Ｎ方向に揺動自在に軸支される揺動体、５は
その基端部が揺動体４に取付けられ、先端にワイヤ６が
挿通されたキャピラリツール７を保持するホーン、８は
揺動体４及びホーン５を揺動させるボイスコイル型のモ
ータ、９はホーン５に超音波振動を印加する超音波振動
子である。１０はチップ１１が搭載されたリードフレー
ムなどの基板、６ａはワイヤ６の下端部に電気的スパー
クにより形成されたボール、Ｅは軸３の回転量を検出し
てキャピラリツール７の現在位置を間接的に検出するた
めのエンコーダである。
【０００４】２０はエンコーダＥの出力を入力して、演
算器２１へキャピラリツール７の現在位置信号を出力す
る現在位置カウンタ、２２は指令部２３から超音波発振
信号を入力し、接触検出回路２４が接触検出を行うべき
ときには超音波振動子９を弱く振動させ、ボール６ａの
接合時には強く振動させる超音波発振回路である。接触
検出回路２４は、超音波振動子９の振動に対するインピ
ーダンス値を監視するものである。ここで、超音波振動
子９に弱い振動を与えた状態でキャピラリツール７をボ
ンディング面（チップ１１又は基板１０の上面）へ下降
させると、ボール６ａがボンディング面に接していない
ときは、超音波振動子９やホーン５等は自由に振動でき
るので、インピーダンス値は低い値となる。一方、ボー
ル６ａがボンディング面に接すると、超音波振動子９や
ホーン５等の振動が抑制されるので、インピーダンス値
が急激に上昇する。そこで、接触検出回路２４は、この
インピーダンス値の上昇をとらえて、接触検出信号を指
令部２３に出力するようになっている。また指令部２３
は演算器２１へ目標位置を示す指令信号を出力する。こ
のとき、演算器２１は、現在位置カウンタ２０から得た
現在位置信号と指令信号とから、目標位置に対する現在
位置のずれ（偏差）を検出して駆動回路２５へ出力し、
駆動回路２５は、この偏差に応じた駆動電流をモータ８
へ出力する。勿論この偏差が大きければ、モータ８に与
えられる駆動電流も大きくなり、モータ８はこの偏差が
零となる方向へホーン５を揺動させる。一方、トルク制
御（キャピラリツール７をボンディング面へ押し付ける
荷重の制御）時には、指令部２３は駆動回路２５にトル
ク信号を出力し、駆動回路２５はこのトルク指令信号に
応じた駆動電流をモータ８に印加する。
算器２１へキャピラリツール７の現在位置信号を出力す
る現在位置カウンタ、２２は指令部２３から超音波発振
信号を入力し、接触検出回路２４が接触検出を行うべき
ときには超音波振動子９を弱く振動させ、ボール６ａの
接合時には強く振動させる超音波発振回路である。接触
検出回路２４は、超音波振動子９の振動に対するインピ
ーダンス値を監視するものである。ここで、超音波振動
子９に弱い振動を与えた状態でキャピラリツール７をボ
ンディング面（チップ１１又は基板１０の上面）へ下降
させると、ボール６ａがボンディング面に接していない
ときは、超音波振動子９やホーン５等は自由に振動でき
るので、インピーダンス値は低い値となる。一方、ボー
ル６ａがボンディング面に接すると、超音波振動子９や
ホーン５等の振動が抑制されるので、インピーダンス値
が急激に上昇する。そこで、接触検出回路２４は、この
インピーダンス値の上昇をとらえて、接触検出信号を指
令部２３に出力するようになっている。また指令部２３
は演算器２１へ目標位置を示す指令信号を出力する。こ
のとき、演算器２１は、現在位置カウンタ２０から得た
現在位置信号と指令信号とから、目標位置に対する現在
位置のずれ（偏差）を検出して駆動回路２５へ出力し、
駆動回路２５は、この偏差に応じた駆動電流をモータ８
へ出力する。勿論この偏差が大きければ、モータ８に与
えられる駆動電流も大きくなり、モータ８はこの偏差が
零となる方向へホーン５を揺動させる。一方、トルク制
御（キャピラリツール７をボンディング面へ押し付ける
荷重の制御）時には、指令部２３は駆動回路２５にトル
ク信号を出力し、駆動回路２５はこのトルク指令信号に
応じた駆動電流をモータ８に印加する。
【０００５】次に図１７，図１８を参照しながら、従来
のワイヤボンディング装置の１サイクルの動作を説明す
る。図１７は従来のワイヤボンディング装置における第
１ボンディング動作のタイムチャートである。ここで第
１ボンディング動作とは、ワイヤ６の下端部のボール６
ａをチップ側へボンディングする動作を指し、これに対
し基板側へワイヤ６をボンディングする動作を第２ボン
ディング動作と呼ぶ事にする。まず時刻Ｔ１にてキャピ
ラリツール７は下降開始位置にあり、時刻Ｔ２にて予め
設定されたサーチレベルに達するまで高速Ｖ１で下降
し、サーチレベルから低速Ｖ２（一定速度）で下降す
る。サーチレベルは、チップ１１の上面から約２００μ
ｍ〜３００μｍ上方に設定される。指令部２３は、時刻
Ｔ２にて超音波発振回路２２に超音波発振信号を出力し
て、超音波振動子９に接触検出のための弱い振動を発生
させる。そして、ボール６ａの下端部が時刻Ｔ３にてボ
ンディング面としてのチップ１１の上面に接触し、時刻
Ｔ３から小時間△Ｔだけ遅れた時刻Ｔ４で、接触検出回
路２４が接触を検出して接触検出信号を出力すると、指
令部２３は駆動回路２５にトルク信号を出力して、ボン
ディング荷重Ｆに応じた駆動電流を駆動回路２５からモ
ータ８に印加させる。その後、指令部２３は超音波発振
回路２２に超音波発振指令を出力して超音波振動子９に
接合用の強い振動を発生させ、ボール６ａをチップ１１
にしっかり接合させる。そして時刻Ｔ５にて、接合を終
了し、指令部２３はキャピラリツール７を高速上昇させ
る指令信号を、駆動回路２５へ出力する。以上のサイク
ルを繰返しながら、１つのチップ１１に複数本のワイヤ
６をボンディングしている。
のワイヤボンディング装置の１サイクルの動作を説明す
る。図１７は従来のワイヤボンディング装置における第
１ボンディング動作のタイムチャートである。ここで第
１ボンディング動作とは、ワイヤ６の下端部のボール６
ａをチップ側へボンディングする動作を指し、これに対
し基板側へワイヤ６をボンディングする動作を第２ボン
ディング動作と呼ぶ事にする。まず時刻Ｔ１にてキャピ
ラリツール７は下降開始位置にあり、時刻Ｔ２にて予め
設定されたサーチレベルに達するまで高速Ｖ１で下降
し、サーチレベルから低速Ｖ２（一定速度）で下降す
る。サーチレベルは、チップ１１の上面から約２００μ
ｍ〜３００μｍ上方に設定される。指令部２３は、時刻
Ｔ２にて超音波発振回路２２に超音波発振信号を出力し
て、超音波振動子９に接触検出のための弱い振動を発生
させる。そして、ボール６ａの下端部が時刻Ｔ３にてボ
ンディング面としてのチップ１１の上面に接触し、時刻
Ｔ３から小時間△Ｔだけ遅れた時刻Ｔ４で、接触検出回
路２４が接触を検出して接触検出信号を出力すると、指
令部２３は駆動回路２５にトルク信号を出力して、ボン
ディング荷重Ｆに応じた駆動電流を駆動回路２５からモ
ータ８に印加させる。その後、指令部２３は超音波発振
回路２２に超音波発振指令を出力して超音波振動子９に
接合用の強い振動を発生させ、ボール６ａをチップ１１
にしっかり接合させる。そして時刻Ｔ５にて、接合を終
了し、指令部２３はキャピラリツール７を高速上昇させ
る指令信号を、駆動回路２５へ出力する。以上のサイク
ルを繰返しながら、１つのチップ１１に複数本のワイヤ
６をボンディングしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１８（ａ），
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１７の時刻Ｔ３，Ｔ４，
Ｔ５でのボール６ａの状態を示す説明図である。さて図
１８（ｂ）に示すように、接触検出がされた時刻Ｔ４に
おいて、キャピラリツール７、ホーン５及び揺動体４な
どの可動部は速度Ｖ２よりも遅い速度Ｖ３でボール６ａ
を変形させながら下降している。この状態でモータ８に
ボンディング荷重Ｆに相当する駆動電流をモータ８に印
加すると、キャピラリツール７を介してボール６ａ及び
チップ１１に、ボンディング荷重Ｆに可動部の慣性力を
重畳した合成力が作用する。このため、ボール６ａやチ
ップ１１にボンディング荷重Ｆを越えた荷重が瞬間的に
作用し、ボール６ａが潰れすぎて異常に拡がりボンディ
ング不良となったり、チップ１１にダメージを与えるこ
とがある（図１８（ｃ）参照）。特に、近年チップ１１
の高機能化及び高集積化に伴い、ボンディング箇所の個
数が増加し、ボンディング箇所間の間隔が狭くなってき
ていることから、図１８（ｃ）のようにボール６ａが広
がりすぎると、ボール６ａが電極をはみ出したり、隣接
するボールに接触して短絡を生じてボンディング不良を
招きやすい。またＧａＡｓのような脆弱な材料からなる
チップ１１も増えており、ダメージによってチップ１１
が破壊されるおそれがあるという問題点もあった。
（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、図１７の時刻Ｔ３，Ｔ４，
Ｔ５でのボール６ａの状態を示す説明図である。さて図
１８（ｂ）に示すように、接触検出がされた時刻Ｔ４に
おいて、キャピラリツール７、ホーン５及び揺動体４な
どの可動部は速度Ｖ２よりも遅い速度Ｖ３でボール６ａ
を変形させながら下降している。この状態でモータ８に
ボンディング荷重Ｆに相当する駆動電流をモータ８に印
加すると、キャピラリツール７を介してボール６ａ及び
チップ１１に、ボンディング荷重Ｆに可動部の慣性力を
重畳した合成力が作用する。このため、ボール６ａやチ
ップ１１にボンディング荷重Ｆを越えた荷重が瞬間的に
作用し、ボール６ａが潰れすぎて異常に拡がりボンディ
ング不良となったり、チップ１１にダメージを与えるこ
とがある（図１８（ｃ）参照）。特に、近年チップ１１
の高機能化及び高集積化に伴い、ボンディング箇所の個
数が増加し、ボンディング箇所間の間隔が狭くなってき
ていることから、図１８（ｃ）のようにボール６ａが広
がりすぎると、ボール６ａが電極をはみ出したり、隣接
するボールに接触して短絡を生じてボンディング不良を
招きやすい。またＧａＡｓのような脆弱な材料からなる
チップ１１も増えており、ダメージによってチップ１１
が破壊されるおそれがあるという問題点もあった。
【０００７】また、従来のワイヤボンディング方法で
は、ワイヤがボンディング面に接触したことを検出した
後に、ボンディング面にボンディング荷重を作用させて
いるので、接触検出による遅れを生じてしまい、それだ
けサイクルタイムが長くなるという問題点があった。
は、ワイヤがボンディング面に接触したことを検出した
後に、ボンディング面にボンディング荷重を作用させて
いるので、接触検出による遅れを生じてしまい、それだ
けサイクルタイムが長くなるという問題点があった。
【０００８】そこで本発明は、ボンディング品質を低下
させることなく高速な動作が実現できるワイヤボンディ
ング方法及びワイヤボンディング装置を提供することを
目的とする。
させることなく高速な動作が実現できるワイヤボンディ
ング方法及びワイヤボンディング装置を提供することを
目的とする。
【０００９】
【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、ボンディングアームに保持されたキャピラ
リツールにワイヤを挿通し、このボンディングアームを
モータで揺動させ、基板とこの基板に搭載されたチップ
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法であって、
前記キャピラリツールをボンディング面に向かって下降
させて、前記ワイヤがボンディング面に接触した事を検
出した直後に前記モータに前記キャピラリツールを上昇
させる方向のトルクを発生させて前記キャピラリツール
の下降を制動し、その後、予め設定されたトルクを前記
モータで発生させることにより、前記キャピラリツール
に所定の荷重を印加して前記ワイヤを前記ボンディング
面に圧着するものである。
ング方法は、ボンディングアームに保持されたキャピラ
リツールにワイヤを挿通し、このボンディングアームを
モータで揺動させ、基板とこの基板に搭載されたチップ
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法であって、
前記キャピラリツールをボンディング面に向かって下降
させて、前記ワイヤがボンディング面に接触した事を検
出した直後に前記モータに前記キャピラリツールを上昇
させる方向のトルクを発生させて前記キャピラリツール
の下降を制動し、その後、予め設定されたトルクを前記
モータで発生させることにより、前記キャピラリツール
に所定の荷重を印加して前記ワイヤを前記ボンディング
面に圧着するものである。
【００１０】また本発明のワイヤボンディング装置は、
キャピラリツールを保持し、ボンディングヘッドに揺動
自在に取り付けられたボンディングアームと、前記ボン
ディングアームを揺動させるモータと、前記ボンディン
グアームの揺動位置を検出する位置検出器と、前記位置
検出器から出力される信号と前記ボンディングアームを
揺動させるための指令信号との偏差を検出して出力する
偏差検出手段と、位置制御方式の場合は前記偏差を零と
するように前記モータを駆動し、トルク制御の場合はト
ルク指令信号に基づいて前記モータを駆動させる駆動回
路と、位置制御にて前記キャピラリツールの下降中に前
記偏差をクリアするとともに、前記指令信号の出力を停
止する事により前記キャピラリツールの下降を制動し、
その後、トルク制御に切替えて前記トルク指令信号に基
づいてボンディング荷重に相当するトルクを前記モータ
発生させる制御部を備えたものである。
キャピラリツールを保持し、ボンディングヘッドに揺動
自在に取り付けられたボンディングアームと、前記ボン
ディングアームを揺動させるモータと、前記ボンディン
グアームの揺動位置を検出する位置検出器と、前記位置
検出器から出力される信号と前記ボンディングアームを
揺動させるための指令信号との偏差を検出して出力する
偏差検出手段と、位置制御方式の場合は前記偏差を零と
するように前記モータを駆動し、トルク制御の場合はト
ルク指令信号に基づいて前記モータを駆動させる駆動回
路と、位置制御にて前記キャピラリツールの下降中に前
記偏差をクリアするとともに、前記指令信号の出力を停
止する事により前記キャピラリツールの下降を制動し、
その後、トルク制御に切替えて前記トルク指令信号に基
づいてボンディング荷重に相当するトルクを前記モータ
発生させる制御部を備えたものである。
【００１１】
【作用】上記構成により、ボンディング荷重が印加され
る直前にキャピラリの下降が制動され、キャピラリツー
ル等を含む可動部の慣性力が打ち消される。このため、
キャピラリツールからワイヤの先端部に作用する荷重
は、ボンディング荷重のみとなり、ワイヤの先端部に形
成されるボールが過剰に潰れたり、チップにダメージが
及ぶこともなく、良好なボンディング品質を得ることが
できる。
る直前にキャピラリの下降が制動され、キャピラリツー
ル等を含む可動部の慣性力が打ち消される。このため、
キャピラリツールからワイヤの先端部に作用する荷重
は、ボンディング荷重のみとなり、ワイヤの先端部に形
成されるボールが過剰に潰れたり、チップにダメージが
及ぶこともなく、良好なボンディング品質を得ることが
できる。
【００１２】また上記構成により、ワイヤがボンディン
グ面に接触するのと同時に、ボンディング荷重がボンデ
ィング面に作用しはじめるので、サイクルタイムを短縮
して高速化を実現できる。
グ面に接触するのと同時に、ボンディング荷重がボンデ
ィング面に作用しはじめるので、サイクルタイムを短縮
して高速化を実現できる。
【００１３】
【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。
説明する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例におけるワイヤ
ボンディング装置の側面図であり、３１はＹテーブル、
３２はＹテーブル３１の上面にＹ方向へ摺動自在に設け
られたＸテーブル、３３はＹテーブル３１に装着された
Ｙモータであり、Ｙテーブル３１内のボールねじ式送り
機構のボールねじを回転させてＸテーブル３２をＹ方向
へ移動させる。３４はＸテーブル３２上にＹ方向とは水
平面内で直交するＸ方向に摺動自在に載置された支持ブ
ロック、３５はＸテーブル３２装着されたＸモータであ
り、Ｘテーブル３２内のボールねじ式送り機構のボール
ねじを回転させて支持ブロック３４をＸ方向へ移動させ
る。次にボンディングヘッドの説明を行なう。支持ブロ
ック３４の前部には、Ｘ方向に平行なシャフト３６が回
転自在に軸支され、シャフト３６はホーン３７（ボンデ
ィングアーム）を固定するボックス３８に軸着されてい
る。Ｅはシャフト３６の揺動位置を検出するエンコー
ダ、３９はホーン３７の後部に装着された超音波振動
子、４０はステータ部４０ａが支持ブロック３４上に固
定され、ローター部４０ｂがボックス３８に固定された
モータであり、ボックス３８をシャフト３６を中心に揺
動させることによりホーン３７を矢印Ｎ方向に揺動させ
る。４１はホーン３７の先端部に保持されたキャピラリ
ツール４２に挿通されるワイヤ、４３はワイヤ４１に張
力を付与するテンションクランパ、４４は支持アーム４
５によりボックス３８に固定され、ワイヤ４１をクラン
プするカットクランパ、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を形成するトーチ電極である。このトーチ
電極４６は図示しない取付具により支持ブロック３４に
固定されている。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、４
７ａ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。
ボンディング装置の側面図であり、３１はＹテーブル、
３２はＹテーブル３１の上面にＹ方向へ摺動自在に設け
られたＸテーブル、３３はＹテーブル３１に装着された
Ｙモータであり、Ｙテーブル３１内のボールねじ式送り
機構のボールねじを回転させてＸテーブル３２をＹ方向
へ移動させる。３４はＸテーブル３２上にＹ方向とは水
平面内で直交するＸ方向に摺動自在に載置された支持ブ
ロック、３５はＸテーブル３２装着されたＸモータであ
り、Ｘテーブル３２内のボールねじ式送り機構のボール
ねじを回転させて支持ブロック３４をＸ方向へ移動させ
る。次にボンディングヘッドの説明を行なう。支持ブロ
ック３４の前部には、Ｘ方向に平行なシャフト３６が回
転自在に軸支され、シャフト３６はホーン３７（ボンデ
ィングアーム）を固定するボックス３８に軸着されてい
る。Ｅはシャフト３６の揺動位置を検出するエンコー
ダ、３９はホーン３７の後部に装着された超音波振動
子、４０はステータ部４０ａが支持ブロック３４上に固
定され、ローター部４０ｂがボックス３８に固定された
モータであり、ボックス３８をシャフト３６を中心に揺
動させることによりホーン３７を矢印Ｎ方向に揺動させ
る。４１はホーン３７の先端部に保持されたキャピラリ
ツール４２に挿通されるワイヤ、４３はワイヤ４１に張
力を付与するテンションクランパ、４４は支持アーム４
５によりボックス３８に固定され、ワイヤ４１をクラン
プするカットクランパ、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を形成するトーチ電極である。このトーチ
電極４６は図示しない取付具により支持ブロック３４に
固定されている。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、４
７ａ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。
【００１５】図２は、本発明の一実施例におけるワイヤ
ボンディング装置のブロック図である。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３
７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ａを、下降であれ
ば下降検出パルス信号ｂ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ａ
を計数して計数値を加算し、下降検出パルス信号ｂを計
数して計数値を減算して、現在の計数値を現在位置信号
ｃ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ｄを発生し、パルス幅比較回路５
４に出力する基準パルス発生回路、５４は基準パルス信
号ｄ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ｂを入力すると共に、しきい値Ｎと、下降検出
パルス信号ｂのパルス幅を基準パルス信号ｄ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、接触信号ｅを接触検出スイッチ５５へ出力するパル
ス幅比較回路である。接触検出スイッチ５５はインター
フェイス部５２から許可信号ｇを得た場合のみ、接触信
号ｅをインターフェイス部５２に出力するものである。
ボンディング装置のブロック図である。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３
７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ａを、下降であれ
ば下降検出パルス信号ｂ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ａ
を計数して計数値を加算し、下降検出パルス信号ｂを計
数して計数値を減算して、現在の計数値を現在位置信号
ｃ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ｄを発生し、パルス幅比較回路５
４に出力する基準パルス発生回路、５４は基準パルス信
号ｄ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ｂを入力すると共に、しきい値Ｎと、下降検出
パルス信号ｂのパルス幅を基準パルス信号ｄ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、接触信号ｅを接触検出スイッチ５５へ出力するパル
ス幅比較回路である。接触検出スイッチ５５はインター
フェイス部５２から許可信号ｇを得た場合のみ、接触信
号ｅをインターフェイス部５２に出力するものである。
【００１６】次に接触検出手段（パルス幅比較回路５
４，接触検出スイッチ５５）の動作について説明する。
図１０は本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の接触検出条件の説明図である。図１０は、しきい
値Ｎ＝４の場合の例を示しておりパルス幅比較回路５４
が、下降検出パルス信号ｂの周期Ｂを基準パルス信号ｄ
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以上となった際接触信号ｅを出力するようにして
いる。
４，接触検出スイッチ５５）の動作について説明する。
図１０は本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の接触検出条件の説明図である。図１０は、しきい
値Ｎ＝４の場合の例を示しておりパルス幅比較回路５４
が、下降検出パルス信号ｂの周期Ｂを基準パルス信号ｄ
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以上となった際接触信号ｅを出力するようにして
いる。
【００１７】さて図１０において下降検出パルス信号ｂ
の周期Ｂ１〜Ｂ３は、基準パルス信号ｄ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、キャピラリツール４２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、キャピラリツール４２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中にキャピラ
リツール４２がほとんど停止（すなわちキャピラリツー
ル４２の下端部保持されたワイヤ４１のボール４１ａが
ボンディング面に接触）しているものであり、周期Ｂ５
におけるパルスの立ち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が接触検出信号ｅ
を出力するものである。
の周期Ｂ１〜Ｂ３は、基準パルス信号ｄ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、キャピラリツール４２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、キャピラリツール４２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中にキャピラ
リツール４２がほとんど停止（すなわちキャピラリツー
ル４２の下端部保持されたワイヤ４１のボール４１ａが
ボンディング面に接触）しているものであり、周期Ｂ５
におけるパルスの立ち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が接触検出信号ｅ
を出力するものである。
【００１８】図２において、５６はＣＰＵなどより構成
されたのボンダ制御部、５７はＲＯＭであり、このＲＯ
Ｍ５７には、図７，図８のフローチャートに示す制御プ
ログラムを記憶すると共に、図５（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、ボンディング荷重Ｆに相当するト
ルク値が格納されたトルク値記憶部５７ｂとが、設けら
れている。５８はＲＡＭであり、このＲＡＭ５８には図
５（ａ）に示すように（図９も参照）、接触検出を行う
際にホーン３７の下降速度を高速Ｖ１から低速Ｖ２に切
り替える高さであるサーチレベルＬ１（通常ボンディン
グ面から２００〜３００μｍ上方に設定される）、位置
制御からトルク制御へ制御方式を切り替える高さである
制御切替レベルＬ２、次のボンディング箇所の制御切替
レベルＬ２を定めるために使用する補正レベル△Ｌ（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９中、Ｌ３はボンディング完了時のキャピラ
リツール４２の下端部の高さであり、Ｌ２＝Ｌ３＋△Ｌ
なる関係をもたせている。すなわち、制御切替レベルＬ
２はボンディング面からＬ３＋△Ｌ上方の位置に設定さ
れる。ちなみに本実施例では、制御切替レベルＬ２を５
０〜７０μｍに設定している。なお、図５中、（）内の
数字で「１」とあるのは、チップ４８の上面にボンディ
ングする場合の高さ、「２」とあるのは、リードフレー
ム４７へボンディングする場合の高さを示す。図２中、
６０はボンダ制御部５６からの超音波発振指令ｑによ
り、超音波振動子３９を駆動する超音波発振回路、５９
はモータ４０へボンダ制御部５６が出力する指令信号ｈ
（パルス信号）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。ボンダ制御部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、指令信号ｈとしてデジタルサーボド
ライバ５９へ出力する。
されたのボンダ制御部、５７はＲＯＭであり、このＲＯ
Ｍ５７には、図７，図８のフローチャートに示す制御プ
ログラムを記憶すると共に、図５（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、ボンディング荷重Ｆに相当するト
ルク値が格納されたトルク値記憶部５７ｂとが、設けら
れている。５８はＲＡＭであり、このＲＡＭ５８には図
５（ａ）に示すように（図９も参照）、接触検出を行う
際にホーン３７の下降速度を高速Ｖ１から低速Ｖ２に切
り替える高さであるサーチレベルＬ１（通常ボンディン
グ面から２００〜３００μｍ上方に設定される）、位置
制御からトルク制御へ制御方式を切り替える高さである
制御切替レベルＬ２、次のボンディング箇所の制御切替
レベルＬ２を定めるために使用する補正レベル△Ｌ（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９中、Ｌ３はボンディング完了時のキャピラ
リツール４２の下端部の高さであり、Ｌ２＝Ｌ３＋△Ｌ
なる関係をもたせている。すなわち、制御切替レベルＬ
２はボンディング面からＬ３＋△Ｌ上方の位置に設定さ
れる。ちなみに本実施例では、制御切替レベルＬ２を５
０〜７０μｍに設定している。なお、図５中、（）内の
数字で「１」とあるのは、チップ４８の上面にボンディ
ングする場合の高さ、「２」とあるのは、リードフレー
ム４７へボンディングする場合の高さを示す。図２中、
６０はボンダ制御部５６からの超音波発振指令ｑによ
り、超音波振動子３９を駆動する超音波発振回路、５９
はモータ４０へボンダ制御部５６が出力する指令信号ｈ
（パルス信号）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。ボンダ制御部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、指令信号ｈとしてデジタルサーボド
ライバ５９へ出力する。
【００１９】図３は、本発明の一実施例におけるワイヤ
ボンディング装置のデジタルサーボドライバのブロック
図である。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５
９ａの前段に設けられる演算器５９ｂ（偏差検出手段）
とを備えている。演算器５９ｂは、ボンダ制御部５６か
ら送信されてくる指令信号ｈとエンコーダＥから送信さ
れてくるフィードバック信号ｊ（パルス信号）との偏差
を溜りパルスとして検出する。演算器５９ｂは、ボンダ
制御部５６から溜りパルスクリア信号ｍが送信される
と、溜りパルスを零にクリアする。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。次
に、図４を参照してこの駆動回路５９ａの説明を行な
う。
ボンディング装置のデジタルサーボドライバのブロック
図である。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５
９ａの前段に設けられる演算器５９ｂ（偏差検出手段）
とを備えている。演算器５９ｂは、ボンダ制御部５６か
ら送信されてくる指令信号ｈとエンコーダＥから送信さ
れてくるフィードバック信号ｊ（パルス信号）との偏差
を溜りパルスとして検出する。演算器５９ｂは、ボンダ
制御部５６から溜りパルスクリア信号ｍが送信される
と、溜りパルスを零にクリアする。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。次
に、図４を参照してこの駆動回路５９ａの説明を行な
う。
【００２０】５９ｃは演算器５９ｂから出力された偏差
ｋを入力して速度指令信号ｒを出力する位置制御回路、
５９ｄはフィードバックパルス信号ｊを処理して速度フ
ィードバック信号ｓとして出力する速度検出回路、５９
ｅは速度指令信号ｒと速度フィードバック信号ｓが入力
され、モータ４０を駆動するために必要な電流値を電流
指令信号ｕとして出力する速度制御回路、５９ｆは制御
切替信号ｈにより位置制御方式とトルク制御方式とを切
り替えるスイッチである。このスイッチ５９ｆが速度制
御回路５９ｅ側に接続されていると、駆動回路３５は、
位置制御方式に選択され、ボンダ制御部５６側に接続さ
れているとトルク制御方式に選択される。
ｋを入力して速度指令信号ｒを出力する位置制御回路、
５９ｄはフィードバックパルス信号ｊを処理して速度フ
ィードバック信号ｓとして出力する速度検出回路、５９
ｅは速度指令信号ｒと速度フィードバック信号ｓが入力
され、モータ４０を駆動するために必要な電流値を電流
指令信号ｕとして出力する速度制御回路、５９ｆは制御
切替信号ｈにより位置制御方式とトルク制御方式とを切
り替えるスイッチである。このスイッチ５９ｆが速度制
御回路５９ｅ側に接続されていると、駆動回路３５は、
位置制御方式に選択され、ボンダ制御部５６側に接続さ
れているとトルク制御方式に選択される。
【００２１】このスイッチ５９ｆの切り替えは、ボンダ
制御部５６からの制御切替信号ｎにより行なわれる。
制御部５６からの制御切替信号ｎにより行なわれる。
【００２２】５９ｇは電流制御回路であり、位置制御方
式が選択されている時は、速度制御回路５９ｅより送信
された電流指令信号ｕに基づいた電流ｉを出力する。ま
た、トルク制御方式が選択されている場合は、ボンダ制
御部５６から出力されたトルク指令信号ｌに応じた電流
ｉを出力する。そして、この電流ｉは、パワーアンプ５
９ｈで増幅されてモータ４０へ駆動電流Ｉとして送られ
る。
式が選択されている時は、速度制御回路５９ｅより送信
された電流指令信号ｕに基づいた電流ｉを出力する。ま
た、トルク制御方式が選択されている場合は、ボンダ制
御部５６から出力されたトルク指令信号ｌに応じた電流
ｉを出力する。そして、この電流ｉは、パワーアンプ５
９ｈで増幅されてモータ４０へ駆動電流Ｉとして送られ
る。
【００２３】図６を参照しながらキャピラリツール４２
の下降を制動する機能について説明する。Ｈはキャピラ
リツール４２を制動したいレベルである。駆動回路５９
ａを位置制御機能に設定した状態でモータ４０を駆動
し、キャピラリツール４２を下降させているものとす
る。図６（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を速度Ｖで通過しようとしている。
ここでキャピラリツール４２がレベルＨで下向きの速度
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るのでキャピラ
リツール４２の現在位置と目標位置の偏差ｋは零ではな
い。そこでキャピラリツール４２がレベルＨに達した瞬
間に、溜りパルスクリア信号ｍを演算器５９ｂへ送信し
てこの偏差ｋを零にすると共に指令信号ｈ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は速度Ｖを有しているので、図６
（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、小距離δに相当する偏
差ｋが演算器５９ｂに新たに検出されたことになる。す
ると、位置制御機能では駆動回路５９ａ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、位置制御時に、制動をかけたいあるレベル
で溜まりパルスクリア信号ｍを送信して共に指令信号ｈ
の送信を停止すれば、そのレベルでキャピラリツール４
２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。
の下降を制動する機能について説明する。Ｈはキャピラ
リツール４２を制動したいレベルである。駆動回路５９
ａを位置制御機能に設定した状態でモータ４０を駆動
し、キャピラリツール４２を下降させているものとす
る。図６（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を速度Ｖで通過しようとしている。
ここでキャピラリツール４２がレベルＨで下向きの速度
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るのでキャピラ
リツール４２の現在位置と目標位置の偏差ｋは零ではな
い。そこでキャピラリツール４２がレベルＨに達した瞬
間に、溜りパルスクリア信号ｍを演算器５９ｂへ送信し
てこの偏差ｋを零にすると共に指令信号ｈ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は速度Ｖを有しているので、図６
（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、小距離δに相当する偏
差ｋが演算器５９ｂに新たに検出されたことになる。す
ると、位置制御機能では駆動回路５９ａ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、位置制御時に、制動をかけたいあるレベル
で溜まりパルスクリア信号ｍを送信して共に指令信号ｈ
の送信を停止すれば、そのレベルでキャピラリツール４
２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。
【００２４】次に図７，図８を参照しながら、本実施例
のワイヤボンダの動作の概要について説明する。図７，
図８は、本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の動作を示すフローチャートである。図７に示すよ
うにまず初期化処理が行われる（ＳＴ１）。即ち、ボン
ダ制御部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４１の下端部にボー
ル４１ａを形成する（ＳＴ２）。次にボンダ制御回路５
６は、モータ４０を駆動させ、ボール４１ａをチップ４
８の電極に押付ける第１ボンディング動作を行う（ＳＴ
３）。次に、ボンダ制御部５６はモータ４０、Ｘモータ
３５、Ｙモータ３３を駆動してキャピラリツール４２を
所定の軌跡でリードフレーム４７のインナーリード４７
ａの上方へ移動させ、キャピラリツール４２の先端から
ワイヤ４１をくり出してループを形成する（ＳＴ４）。
次に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（ＳＴ５）。そして、カットク
ランパ４４でワイヤ４１を挟持し、カットクランパ４４
をキャピラリツール４２と共に上昇させ、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（Ｓ
Ｔ６）ボンディングが完了するまで、ステップ２〜ステ
ップ６の処理を繰返す（ＳＴ７）。
のワイヤボンダの動作の概要について説明する。図７，
図８は、本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の動作を示すフローチャートである。図７に示すよ
うにまず初期化処理が行われる（ＳＴ１）。即ち、ボン
ダ制御部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４１の下端部にボー
ル４１ａを形成する（ＳＴ２）。次にボンダ制御回路５
６は、モータ４０を駆動させ、ボール４１ａをチップ４
８の電極に押付ける第１ボンディング動作を行う（ＳＴ
３）。次に、ボンダ制御部５６はモータ４０、Ｘモータ
３５、Ｙモータ３３を駆動してキャピラリツール４２を
所定の軌跡でリードフレーム４７のインナーリード４７
ａの上方へ移動させ、キャピラリツール４２の先端から
ワイヤ４１をくり出してループを形成する（ＳＴ４）。
次に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（ＳＴ５）。そして、カットク
ランパ４４でワイヤ４１を挟持し、カットクランパ４４
をキャピラリツール４２と共に上昇させ、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（Ｓ
Ｔ６）ボンディングが完了するまで、ステップ２〜ステ
ップ６の処理を繰返す（ＳＴ７）。
【００２５】さて、図８は本発明の一実施例におけるワ
イヤボンディング装置のボンディング動作を示すフロー
チャートである。ここで、ボンダ制御部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、始めにボンダ制御部５６は駆動回
路５９ａの制御方式を位置制御方式に設定する（ＳＴ１
１）、次にボンダ制御回路５６はＸモータ３５、Ｙモー
タ３３及びモータ４０を駆動して、キャピラリツール４
２を下降開始位置Ｏに移動させる（ＳＴ１２）。次に、
接触検出が必要か否か判断する（ＳＴ１３）。ここで、
本実施例では新たなチップ４８に初めてボンディングを
行う際には接触検出を行なうボンディング動作（以下サ
ーチボンディング動作と呼ぶ）とし、２回目以後は接触
検出を行なわないボンディング動作（以下サーチレスボ
ンディング動作と呼ぶ）とするものとする。この理由と
しては、リードフレーム４７上に搭載されたチップ４８
の上面の高さは、チップ４８毎にばらつきがあり、しか
も傾斜している。このため、ボンダ制御部５６は、はじ
めてワイヤボンディングを行なうチップの上面の高さ、
すなわちボンディング完了時のキャピラリツール４２の
下端部の高さＬ３を正確に認識していないので、制御切
替レベルＬ２を正確に設定する事ができない。従って最
初の１回目のボンディング動作は、制御切替レベルＬ２
を使用しないサーチボンディング動作でワイヤボンディ
ングする。
イヤボンディング装置のボンディング動作を示すフロー
チャートである。ここで、ボンダ制御部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、始めにボンダ制御部５６は駆動回
路５９ａの制御方式を位置制御方式に設定する（ＳＴ１
１）、次にボンダ制御回路５６はＸモータ３５、Ｙモー
タ３３及びモータ４０を駆動して、キャピラリツール４
２を下降開始位置Ｏに移動させる（ＳＴ１２）。次に、
接触検出が必要か否か判断する（ＳＴ１３）。ここで、
本実施例では新たなチップ４８に初めてボンディングを
行う際には接触検出を行なうボンディング動作（以下サ
ーチボンディング動作と呼ぶ）とし、２回目以後は接触
検出を行なわないボンディング動作（以下サーチレスボ
ンディング動作と呼ぶ）とするものとする。この理由と
しては、リードフレーム４７上に搭載されたチップ４８
の上面の高さは、チップ４８毎にばらつきがあり、しか
も傾斜している。このため、ボンダ制御部５６は、はじ
めてワイヤボンディングを行なうチップの上面の高さ、
すなわちボンディング完了時のキャピラリツール４２の
下端部の高さＬ３を正確に認識していないので、制御切
替レベルＬ２を正確に設定する事ができない。従って最
初の１回目のボンディング動作は、制御切替レベルＬ２
を使用しないサーチボンディング動作でワイヤボンディ
ングする。
【００２６】次にサーチボンディング動作について図８
乃至図１２を参照しながら説明する。図１１において横
軸は時刻を示す。まず時刻Ｔ１にて、ボンダ制御部５６
から指令信号ｈを出力して下降開始位置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
速で下降させる（ＳＴ１４）。時刻Ｔ２にて、キャピラ
リツール４２がサーチレベルＬ１に至ると（ＳＴ１
５）、ボンダ制御部５６はインターフェイス部５２を介
して接触検出スイッチ５５に許可信号ｇを出力し、接触
検出信号ｅを検知できるようにする（ＳＴ１６）。また
ボンダ制御部５６はキャピラリツール４２の下降速度を
低速（Ｖ２）にするよう指令信号ｈを変化させる（ＳＴ
１７）。この速度Ｖ２は、ボール４１ａがチップ４８に
衝突してもチップ４８にダメージを与えない速度であ
る。時刻Ｔ３にて、ボール４１ａの下端がチップ４８に
接触し、時刻Ｔ３から小時間△Ｔだけ経過した時刻Ｔ４
にて、パルス幅比較回路５４から接触信号ｅが発せられ
るとボンダ制御部５６は、ボール４１ａがボンディング
面に接触した事を検出する（ＳＴ１８）。次にボンダ制
御部５６は溜りパルスクリア信号ｍをデジタルサーボド
ライバ５９へ送信すると共に指令信号ｈの送信を停止し
てブレーキング処理を行う（ＳＴ１９，ＳＴ２０）。図
１３（ｂ）は、図１２の時刻Ｔ４におけるボール４１ａ
の状態を示している。キャピラリツール４２は、速度Ｖ
３でボール４１ａを変形させながら下降している。ここ
で上述したブレーキング処理を行うと、キャピラリツー
ル４２を上方へ押し上げるトルクｆがモータ４０に発生
し、キャピラリツール４２の下降を制動する。これによ
りキャピラリツール４２、ホーン３７、ボックス３８、
ローター部４０ｂの慣性力を打ち消す。
乃至図１２を参照しながら説明する。図１１において横
軸は時刻を示す。まず時刻Ｔ１にて、ボンダ制御部５６
から指令信号ｈを出力して下降開始位置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
速で下降させる（ＳＴ１４）。時刻Ｔ２にて、キャピラ
リツール４２がサーチレベルＬ１に至ると（ＳＴ１
５）、ボンダ制御部５６はインターフェイス部５２を介
して接触検出スイッチ５５に許可信号ｇを出力し、接触
検出信号ｅを検知できるようにする（ＳＴ１６）。また
ボンダ制御部５６はキャピラリツール４２の下降速度を
低速（Ｖ２）にするよう指令信号ｈを変化させる（ＳＴ
１７）。この速度Ｖ２は、ボール４１ａがチップ４８に
衝突してもチップ４８にダメージを与えない速度であ
る。時刻Ｔ３にて、ボール４１ａの下端がチップ４８に
接触し、時刻Ｔ３から小時間△Ｔだけ経過した時刻Ｔ４
にて、パルス幅比較回路５４から接触信号ｅが発せられ
るとボンダ制御部５６は、ボール４１ａがボンディング
面に接触した事を検出する（ＳＴ１８）。次にボンダ制
御部５６は溜りパルスクリア信号ｍをデジタルサーボド
ライバ５９へ送信すると共に指令信号ｈの送信を停止し
てブレーキング処理を行う（ＳＴ１９，ＳＴ２０）。図
１３（ｂ）は、図１２の時刻Ｔ４におけるボール４１ａ
の状態を示している。キャピラリツール４２は、速度Ｖ
３でボール４１ａを変形させながら下降している。ここ
で上述したブレーキング処理を行うと、キャピラリツー
ル４２を上方へ押し上げるトルクｆがモータ４０に発生
し、キャピラリツール４２の下降を制動する。これによ
りキャピラリツール４２、ホーン３７、ボックス３８、
ローター部４０ｂの慣性力を打ち消す。
【００２７】ボンダ制御部５６は、上述したブレーキン
グ処理によるキャピラリツール４２の下降の制動を行な
った後、時刻Ｔ５に、制御切替信号ｎをデジタルサーボ
ドライバ５９へ送信して駆動回路５９ａによるモータ４
０の制御方式をトルク制御に切り替える（ＳＴ２１）。
次にボンダ制御部５６は、ＲＡＭ５７よりトルク指令値
を読み出してトルク指令信号ｌを出力して予め設定され
たトルクｆ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（ＳＴ２２）。また超音波発振
信号ｑを出力して超音波振動を印加する（ＳＴ２３）。
そして、時刻Ｔ６になると、ボンダ制御部５６は、現在
位置信号ｃを読み取ってキャピラリツール４２の下端部
の高さＬ３を検知し、制御切替レベルＬ２の高さを算出
してＲＡＭ５８の制御切替レベルＬ２の値を今回新たに
算出した値に更新する（ＳＴ３１）。そして直ちに制御
方式を位置制御方式に戻して（ＳＴ３２）、キャピラリ
ツール４２を高速上昇させる（ＳＴ３３）。
グ処理によるキャピラリツール４２の下降の制動を行な
った後、時刻Ｔ５に、制御切替信号ｎをデジタルサーボ
ドライバ５９へ送信して駆動回路５９ａによるモータ４
０の制御方式をトルク制御に切り替える（ＳＴ２１）。
次にボンダ制御部５６は、ＲＡＭ５７よりトルク指令値
を読み出してトルク指令信号ｌを出力して予め設定され
たトルクｆ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（ＳＴ２２）。また超音波発振
信号ｑを出力して超音波振動を印加する（ＳＴ２３）。
そして、時刻Ｔ６になると、ボンダ制御部５６は、現在
位置信号ｃを読み取ってキャピラリツール４２の下端部
の高さＬ３を検知し、制御切替レベルＬ２の高さを算出
してＲＡＭ５８の制御切替レベルＬ２の値を今回新たに
算出した値に更新する（ＳＴ３１）。そして直ちに制御
方式を位置制御方式に戻して（ＳＴ３２）、キャピラリ
ツール４２を高速上昇させる（ＳＴ３３）。
【００２８】一方、ステップ１３で接触検出不要と判断
すると、図１４に示すサーチレスボンディング動作が行
われる。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、ボンダ制御部５６から演算器５
９ｂに指令パルス信号ｈが送信されることにより、速度
Ｖ１で高速下降する（ＳＴ２４）。そして、ボンダ制御
部５６は、可逆カウンタ５１の現在位置信号ｃ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（ＳＴ２５）、溜りパ
ルスクリア信号ｍをデジタルサーボドライバ５９へ送信
して上述したブレーキング処理を行い、ホーン３７など
の可動部の慣性力を打消す（ＳＴ２６，ＳＴ２７）。そ
して、ブレーキング処理によるキャピラリツール４２の
下降を制動した後、時刻Ｔ３にてボンダ制御部５６は、
駆動回路５９ａに制御切替信号ｎを出力する（ＳＴ２
８）。そして直ち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み出し、ト
ルク指令信号ｌを駆動回路５９ａに出力する（ＳＴ２
９）。ボンディング荷重Ｆは、ワイヤの接合が完了する
時刻Ｔ６まで印加される。ボンダ制御部５６は時刻Ｔ３
から所定時間経過したならば超音波発振回路６０に超音
波発振信号ｑを出力して、超音波発振回路６０により超
音波振動子３９を作動させる（ＳＴ３０）。図１５
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、サーチレスボンディング動
作の説明図であり、それぞれ図１４の時刻Ｔ２，Ｔ３，
Ｔ４の状態を示している。時刻Ｔ２で、キャピラリツー
ル４２が速度Ｖ１で制御切替レベルＬ２へ到達するとボ
ンダ制御部５６は、ブレーキング処理を行なってモータ
ー４２にキャピラリツール４２を上昇させる方向に作用
するトルクｆを発生させ、キャピラリツール４２の下降
を制動する。すると時刻Ｔ３でキャピラリツール４２の
下降速度はほとんどゼロになりキャピラリツール４２や
ホーン３７，ボックス３８，ロータ部４０ｂの慣性力も
なくなる。この時点からモータ４０にボンディング荷重
Ｆに相当するトルクを発生させてキャピラリツール４２
をチップ４８の上面に向かって下降させると、ボール４
１ａは、時刻Ｔ４でボンディング面（チップ４８の上
面）接触し、モータ４０が発生するトルクｆをボンディ
ング荷重Ｆとしてただちにボンディング面に伝える。こ
のように、サーチレスボンディング動作では従来のボン
ディング動作やサーチボンディング動作のような接触検
出を待つことなくボール４１ａがボンディング面に接触
した時点からボンディング荷重Ｆを作用させている。そ
のうえ、低速Ｖ２でキャピラリツール４２を下降させる
時間を無くしたのでボンディング動作を高速で行なう事
が可能である。そしてボンディングが完了する時刻Ｔ６
の直前にボンダ制御部５６は現在位置信号ｃを読み取っ
てサーチボンディング動作と同様に制御切替レベルＬ２
を算出してＲＡＭ５８の値を更新する（ＳＴ３１）。そ
の後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、サーチレスボンデ
ィング動作の場合についても、１回のボンディング動作
ごとに制御切替レベルＬ２を更新していくので例えばチ
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キャピラリツール４２の
高さＬ３が次のボンディング動作の制御切替レベルＬ２
に反映させるので、制御切替レベルＬ２を常に適正な高
さにすることができる。
すると、図１４に示すサーチレスボンディング動作が行
われる。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、ボンダ制御部５６から演算器５
９ｂに指令パルス信号ｈが送信されることにより、速度
Ｖ１で高速下降する（ＳＴ２４）。そして、ボンダ制御
部５６は、可逆カウンタ５１の現在位置信号ｃ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（ＳＴ２５）、溜りパ
ルスクリア信号ｍをデジタルサーボドライバ５９へ送信
して上述したブレーキング処理を行い、ホーン３７など
の可動部の慣性力を打消す（ＳＴ２６，ＳＴ２７）。そ
して、ブレーキング処理によるキャピラリツール４２の
下降を制動した後、時刻Ｔ３にてボンダ制御部５６は、
駆動回路５９ａに制御切替信号ｎを出力する（ＳＴ２
８）。そして直ち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み出し、ト
ルク指令信号ｌを駆動回路５９ａに出力する（ＳＴ２
９）。ボンディング荷重Ｆは、ワイヤの接合が完了する
時刻Ｔ６まで印加される。ボンダ制御部５６は時刻Ｔ３
から所定時間経過したならば超音波発振回路６０に超音
波発振信号ｑを出力して、超音波発振回路６０により超
音波振動子３９を作動させる（ＳＴ３０）。図１５
（ａ），（ｂ），（ｃ）は、サーチレスボンディング動
作の説明図であり、それぞれ図１４の時刻Ｔ２，Ｔ３，
Ｔ４の状態を示している。時刻Ｔ２で、キャピラリツー
ル４２が速度Ｖ１で制御切替レベルＬ２へ到達するとボ
ンダ制御部５６は、ブレーキング処理を行なってモータ
ー４２にキャピラリツール４２を上昇させる方向に作用
するトルクｆを発生させ、キャピラリツール４２の下降
を制動する。すると時刻Ｔ３でキャピラリツール４２の
下降速度はほとんどゼロになりキャピラリツール４２や
ホーン３７，ボックス３８，ロータ部４０ｂの慣性力も
なくなる。この時点からモータ４０にボンディング荷重
Ｆに相当するトルクを発生させてキャピラリツール４２
をチップ４８の上面に向かって下降させると、ボール４
１ａは、時刻Ｔ４でボンディング面（チップ４８の上
面）接触し、モータ４０が発生するトルクｆをボンディ
ング荷重Ｆとしてただちにボンディング面に伝える。こ
のように、サーチレスボンディング動作では従来のボン
ディング動作やサーチボンディング動作のような接触検
出を待つことなくボール４１ａがボンディング面に接触
した時点からボンディング荷重Ｆを作用させている。そ
のうえ、低速Ｖ２でキャピラリツール４２を下降させる
時間を無くしたのでボンディング動作を高速で行なう事
が可能である。そしてボンディングが完了する時刻Ｔ６
の直前にボンダ制御部５６は現在位置信号ｃを読み取っ
てサーチボンディング動作と同様に制御切替レベルＬ２
を算出してＲＡＭ５８の値を更新する（ＳＴ３１）。そ
の後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、サーチレスボンデ
ィング動作の場合についても、１回のボンディング動作
ごとに制御切替レベルＬ２を更新していくので例えばチ
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キャピラリツール４２の
高さＬ３が次のボンディング動作の制御切替レベルＬ２
に反映させるので、制御切替レベルＬ２を常に適正な高
さにすることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、キャピラリツールにボンディ
ング荷重を印加する直前に、ホーンの下降を制動するよ
うにしているので、キャピラリツールなどの慣性力を打
消してボンディング荷重のみを作用させることができ
る。したがって、ボールの潰れを生じず、チップにダメ
ージが及ぶことがなく、良好なボンディング品質を得る
ことができる。
ング荷重を印加する直前に、ホーンの下降を制動するよ
うにしているので、キャピラリツールなどの慣性力を打
消してボンディング荷重のみを作用させることができ
る。したがって、ボールの潰れを生じず、チップにダメ
ージが及ぶことがなく、良好なボンディング品質を得る
ことができる。
【００３０】また本発明は、ボンディング面の高さを検
出し、このボンディング面の上方に制御切替レベルを設
定するステップと、キャピラリツールを制御切替レベル
まで下降させるステップと、キャピラリツールが制御切
替レベルに至ってからモータにボンディング荷重に応じ
たトルクを発生させてキャピラリツールを下降させ、ワ
イヤをボンディング面に押し付けて接続するステップを
有するので、ワイヤがボンディング面に接触した直後に
接触検出を待たずにボンディング荷重を加えるので、そ
れだけボンディング動作を高速化することができる。
出し、このボンディング面の上方に制御切替レベルを設
定するステップと、キャピラリツールを制御切替レベル
まで下降させるステップと、キャピラリツールが制御切
替レベルに至ってからモータにボンディング荷重に応じ
たトルクを発生させてキャピラリツールを下降させ、ワ
イヤをボンディング面に押し付けて接続するステップを
有するので、ワイヤがボンディング面に接触した直後に
接触検出を待たずにボンディング荷重を加えるので、そ
れだけボンディング動作を高速化することができる。
【図１】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の側面図
装置の側面図
【図２】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置のブロック図
装置のブロック図
【図３】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置のデジタルサーボドライバのブロック図
装置のデジタルサーボドライバのブロック図
【図４】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の駆動回路のブロック図
装置の駆動回路のブロック図
【図５】（ａ）本発明の一実施例におけるワイヤボンデ
ィング装置のＲＡＭのデータ構成図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のＲＯＭのデータ構成図
ィング装置のＲＡＭのデータ構成図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のＲＯＭのデータ構成図
【図６】（ａ）本発明の一実施例におけるワイヤボンデ
ィング装置のブレーキング処理の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のブレーキング処理の説明図
ィング装置のブレーキング処理の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のブレーキング処理の説明図
【図７】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の動作を示すフローチャート
装置の動作を示すフローチャート
【図８】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置のボンディング動作を示すフローチャート
装置のボンディング動作を示すフローチャート
【図９】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の制御切替レベルＬ２の説明図
装置の制御切替レベルＬ２の説明図
【図１０】本発明の一実施例におけるワイヤボンディン
グ装置の接触検出条件の説明図
グ装置の接触検出条件の説明図
【図１１】本発明の一実施例におけるワイヤボンディン
グ装置の接触検出条件の説明図
グ装置の接触検出条件の説明図
【図１２】本発明の一実施例におけるワイヤボンディン
グ装置のサーチボンディング動作のタイムチャート
グ装置のサーチボンディング動作のタイムチャート
【図１３】（ａ）本発明の一実施例におけるワイヤボン
ディング装置のサーチボンディング動作の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチボンディング動作の説明図 （ｃ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチボンディング動作の説明図
ディング装置のサーチボンディング動作の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチボンディング動作の説明図 （ｃ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチボンディング動作の説明図
【図１４】本発明の一実施例におけるワイヤボンディン
グ装置のサーチレスボンディング動作のタイムチャート
グ装置のサーチレスボンディング動作のタイムチャート
【図１５】（ａ）本発明の一実施例におけるワイヤボン
ディング装置のサーチレスボンディング動作の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチレスボンディング動作の説明図 （ｃ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチレスボンディング動作の説明図
ディング装置のサーチレスボンディング動作の説明図 （ｂ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチレスボンディング動作の説明図 （ｃ）本発明の一実施例におけるワイヤボンディング装
置のサーチレスボンディング動作の説明図
【図１６】従来のワイヤボンディング装置のブロック図
【図１７】従来のワイヤボンディング装置における第１
ボンディング動作のタイムチャート
ボンディング動作のタイムチャート
【図１８】（ａ）従来のワイヤボンディング装置のボン
ディング動作の説明図 （ｂ）従来のワイヤボンディング装置のボンディング動
作の説明図 （ｃ）従来のワイヤボンディング装置のボンディング動
作の説明図
ディング動作の説明図 （ｂ）従来のワイヤボンディング装置のボンディング動
作の説明図 （ｃ）従来のワイヤボンディング装置のボンディング動
作の説明図
３７ ホーン ４０ モータ ４１ ワイヤ ４１ａ ボール ４２ キャピラリツール ４７ リードフレーム ４８ チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−74834（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−236132（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−239639（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144642（ＪＰ，Ａ) 特公 平１−52896（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60
Claims (2)
- 【請求項１】ボンディングアームに保持されたキャピラ
リツールにワイヤを挿通し、このボンディングアームを
モータで揺動させ、基板とこの基板に搭載されたチップ
をワイヤで接続するワイヤボンディング方法であって、 前記キャピラリツールをボンディング面に向かって下降
させて、 前記ワイヤがボンディング面に接触した事を検出した直
後に前記モータに前記キャピラリツールを上昇させる方
向のトルクを発生させて前記キャピラリツールの下降を
制動し、 その後、予め設定されたトルクを前記モータで発生させ
ることにより、前記キャピラリツールに所定の荷重を印
加して前記ワイヤを前記ボンディング面に圧着すること
を特徴とするワイヤボンディング方法。 - 【請求項２】キャピラリツールを保持し、ボンディング
ヘッドに揺動自在に取り付けられたボンディングアーム
と、 前記ボンディングアームを揺動させるモータと、 前記ボンディングアームの揺動位置を検出する位置検出
器と、 前記位置検出器から出力される信号と前記ボンディング
アームを揺動させるための指令信号との偏差を検出して
出力する偏差検出手段と、位置制御方式の場合は 前記偏差を零とするように前記モ
ータを駆動し、トルク制御の場合はトルク指令信号に基
づいて前記モータを駆動させる駆動回路と、位置制御に
て前記キャピラリツールの下降中に前記偏差をクリアす
るとともに、前記指令信号の出力を停止する事により前
記キャピラリツールの下降を制動し、その後、トルク制
御に切替えて前記トルク指令信号に基づいてボンディン
グ荷重に相当するトルクを前記モータ発生させる制御部
を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17071194A JP3171012B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-07-22 | ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21551893 | 1993-08-31 | ||
| JP5-215518 | 1994-02-09 | ||
| JP1517994 | 1994-02-09 | ||
| JP6-15179 | 1994-02-09 | ||
| JP17071194A JP3171012B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-07-22 | ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000386660A Division JP3452046B2 (ja) | 1993-08-31 | 2000-12-20 | ワイヤボンディング方法 |
| JP2000386661A Division JP3424671B2 (ja) | 1993-08-31 | 2000-12-20 | ワイヤボンディング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07273139A JPH07273139A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3171012B2 true JP3171012B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=27280906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17071194A Expired - Fee Related JP3171012B2 (ja) | 1993-08-31 | 1994-07-22 | ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3171012B2 (ja) |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP17071194A patent/JP3171012B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07273139A (ja) | 1995-10-20 |
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