JP3286141B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤボンディ
ング装置に係り、特にネイルヘッドボンディングタイプ
で小ボール狭パッドピッチ製品に対応した装置の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ネイルヘッドボンディングタイプの従来
のワイヤボンディング装置におけるボール形成方法で
は、金属細線とトーチ電極のギャップに高電圧を印加す
る。つまり、一定の電流が一定の時間流れ、金属細線の
先端が溶融してボールが形成される。このボールを利用
してボンディング用のパッドとの接続が行われる。
【０００３】図９は、従来のネイルヘッドボンディング
タイプのワイヤボンディング装置の構成を示す図であ
る。リャピラリ１に金属細線２が通されている。金属細
線２はクランパ３によって挟持される。金属細線２の先
端付近にトーチ電極４が配置されている。トーチ電極４
には、放電の安定化用のコイル５を介して高圧回路６の
放電電流の出力端の一方１１が接続されている。また、
クランパ３には高圧回路６の出力端の他方１１ａが接続
されている。つまり、高圧回路６の出力端の一方１１、
トーチ電極４、金属細線２、クランパ３、高圧回路６の
出力端の他方１１ａが電気回路を形成している。高圧回
路６には、スタート信号７、放電時間を設定するための
信号（以下、放電時間設定信号と記す）８、放電電流を
設定するための信号（以下、放電電流設定信号と記す）
９が図示せぬシステムコントロール用のコンピュータか
ら入力されている。また、高圧回路６から後述するエラ
ー信号１０が前記コンピュータに供給されている。
【０００４】図１０は、高圧回路６の構成を示す図で、
以下、高圧回路６について説明する。前記スタート信号
７、放電時間設定信号８はタイミング発生回路１２に入
力される。タイミング発生回路１２はスタート信号７に
応じて放電開始のタイミング信号を発生し、放電時間設
定信号８で設定された時間が経過した場合、放電開始の
タイミング信号を停止する。タイミング発生回路１２か
ら出力される放電開始のタイミング信号は高圧電源回路
１３、高電圧検知回路１４に入力される。高圧電源回路
１３には放電電流設定信号９が入力されている。高圧電
源回路１３の出力端１１、１１ａから放電電流が出力さ
れる。その出力端１１、１１ａの端子間電圧が高電圧検
知回路１４に入力される。この高電圧検知回路１４はこ
の端子間電圧が所定値以外である場合、エラー信号１０
を発生し、このエラー信号１０はタイミング発生回路１
２、高圧電源回路１３、エラー表示装置１５、前記シス
テムコントロール用のコンピュータに供給される。
【０００５】図１１、１２は、上記のボンディング装置
の調整動作を説明するフローチャートである。以下、こ
の装置の動作について説明する。図１１に示すように、
半導体装置のボンディングを行う前に、ボンディング装
置の調整が行われる。つまり、ワイヤー交換し、一端ボ
ールを形成する（Ｓ１、Ｓ２）。形成されたボールの大
きさを測定し（Ｓ３）、その大きさが所望の値でない場
合、放電電流、放電時間を変化させて、ボール形成を再
度行う（Ｓ４）。また、ボールの大きさが所望の値の場
合、調整が終了される（Ｓ５）。その後、上記のボンデ
ィング装置によって、ボンディングが行われ、半導体装
置が製造される。
【０００６】図１２は、図１１のボール形成の段階の上
記ボンディング装置の操作手順を示すフローチャートで
ある。特に図示せぬ他の周辺機器との同期のためのスタ
ート信号７が入力され、前記設定された放電時間設定信
号８、放電電流設定信号９が入力されると（Ｓ１１）、
放電開始のタイミング信号が発生され、高電圧電源回路
１３は放電電流設定信号９に応じた放電電流を発生させ
出力端１１、１１ａから出力する。高電圧検知回路１４
は、放電直前のその出力端子間電圧値Ｖ0 を検出し、そ
の電圧値が電圧Ｖｕｐより大きい場合、エラー表示装置
１５にオープンエラーの表示を行う（Ｓ１２、Ｓ１３、
Ｓ１４）。前記電圧値Ｖｕｐは、金属線２が適切にキャ
ピラリ２にセットされていない場合に対応した電圧値に
設定しておく。一方、出力端子間電圧値Ｖ0 が電圧値Ｖ
ｄｎより小さい場合、エラー表示装置１５にショートエ
ラーの表示を行う（Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ１６）。前記電
圧値Ｖｄｎは金属細線２とトーチ電極の間が小さい場合
に対応した電圧値にされている。前記オープンエラー及
び、ショートエラーの場合、システムコンピュータはエ
ラー信号１０に応じてボンディングを停止する。
【０００７】前記ショートエラー、オープンエラーでな
い場合、放電時間設定信号８で設定された時間が経過し
た時、タイミング信号を停止し、放電を終了させると供
に、ボールの形成を終了する（Ｓ１７）。尚、前記高圧
電源回路１３は、指定された放電時間の間、指定された
放電電流を出力する定電流型の電源である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、下記のような問題がある。従来では、
図１１に示すように作業者がボール径が目標値を満たす
ように放電電流値９と放電時間の値８を設定する。この
ため、作業者がボンディング装置の調整を行う時間が必
要である。つまり、金属細線２の先端のボール径を調整
するのに、多大な時間を要するという問題があった。
【０００９】例えば、ワイヤー径Φ３０μｍ、ボール径
Φ７５μｍの場合から、ワイヤー径Φ２５μｍ、ボール
径Φ７０μｍの場合の設定に変える際、上記の作業に１
０分から２０分の時間が必要であった。
【００１０】また、キャピラリ１とトーチ電極４の距離
は一定であるが、金属細線２は引っ張ることで切断され
るため、ボンディング毎にキャピラリ１の先端から出る
金属細線２の長さのバラツキが大きくなる。つまり、金
属細線２からトーチ電極４までの距離すなわちギャップ
長の変動が生じ、このギャップ長の変動によってボール
径も変動していた。このボール径の不安定性は、チップ
上のボンディング用のパッドに圧着した時の圧着径のバ
ラツキへ繋がる。それが原因で、圧着厚の少ない不良
や、圧着径が大きくなり隣接パッドに接触する不良とな
る。特に、狭パッドピッチ製品においては、ボール径と
パッド上のボール圧着径は厳しく管理する必要がある。
この発明の目的は、条件の設定、調整に要する時間が短
く、信頼性の高いワイヤボンディング装置を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、この発明のワイヤボンディング装置に
おいては以下の手段を講じた。 （１）請求項１に記載した本発明のワイヤボンディング
装置は、トーチ電極と、前記トーチ電極の近くに配置さ
れ、ボンディング用金属細線を前記トーチ電極の近傍に
導くキャピラリとを備えている。スタート信号に応じて
放電開始のタイミング信号を発生するタイミング発生回
路を備えている。ストップ信号及び放電電流設定信号が
入力される入力端子を有し、前記放電開始のタイミング
信号が供給された場合、前記放電電流設定信号に応じた
電流を前記金属細線と前記トーチ電極とに供給して放電
を生じさせ、前記金属細線の先端を溶融させてボールを
形成し、前記ストップ信号が入力された場合、前記放電
電流設定信号に応じた電流の供給を停止する高圧電源回
路を備えている。前記金属細線とトーチ電極との間の電
圧を検出し電圧信号として出力する高電圧検知回路と、
目標値のボール径を示す信号及び前記金属細線のワイヤ
径を示す信号が入力される入力端子を有し、及び前記電
圧信号が入力され、前記電圧信号の値と前記目標値のボ
ール径を示す信号とワイヤ径を示す信号とによって前記
金属細線の先端に形成される前記ボールの径を算出する
ボール径算出回路とを備えている。また、前記ボール径
算出回路の出力の前記ボールの径を表示するボール径表
示装置を備えている。
【００１２】上記本発明のワイヤボンディング装置にお
いては、前記ボールの径が計算されて表示されるので、
作業者が放電電流や放電時間の設定と前記ボールの径の
測定を繰り返してボンディング装置の調整をする必要が
なく、その負担が低減される。さらに、金属細線とトー
チ電極の距離即ちギャップ長の変動があった場合にも、
常に一定のボール径のボールを形成することが可能とな
る。従って、ボール径の大きさのバラツキが小さくな
り、パッド上にボンディングした後の圧着径のバラツキ
を小さくすることができる。つまり、圧着厚不足や圧着
径過大による隣接パッドへのショート不慮などが防止さ
れ、信頼性が向上する。
【００１３】また、請求項２に示すように、前記タイミ
ング発生回路は、前記放電開始のタイミング信号をボー
ル径算出回路に供給する。前記ボール径算出回路は、前
記放電開始のタイミング信号が供給された場合、前記電
圧信号の最小値及び最大値を検出すると供に、前記電圧
信号の最小値及び最大値とその場合以外の前記電圧信号
と供に前記目標値のボール径を示す信号とワイヤ径を示
す信号とによって前記ボールの径を算出する。
【００１４】上記本発明のワイヤボンディング装置にお
いては、ギャップ長の変動があっても、ボール径が精度
良く算出されるので、ボール径を一定にすることができ
る。つまり、ボール径の大きさのバラツキが小さくな
り、ボンディングした後の圧着径のバラツキを小さくす
ることができる。従って、圧着厚不足や圧着径過大によ
るショート不慮などが防止され、信頼性が向上する。
【００１５】請求項３に記載した本発明のワイヤボンデ
ィング装置は、トーチ電極と、前記トーチ電極の近くに
配置され、ボンディング用金属細線を前記トーチ電極の
近傍に導くキャピラリとを備えている。スタート信号に
応じて放電開始のタイミング信号を発生するタイミング
発生回路を備えている。ストップ信号及び放電電流設定
信号が入力される入力端子を有し、前記放電開始のタイ
ミング信号が供給された場合、前記放電電流設定信号に
応じた電流を前記金属細線と前記トーチ電極とに供給し
て放電を生じさせ、前記金属細線の先端を溶融させてボ
ールを形成し、前記ストップ信号が入力された場合、前
記放電電流設定信号に応じた電流の供給を停止する高圧
電源回路を備えている。前記金属細線とトーチ電極との
間の電圧を検出し電圧信号として出力する高電圧検知回
路を備えている。目標値のボール径を示す信号及び前記
金属細線のワイヤ径を示す信号が入力される入力端子を
有し、前記放電開始のタイミング信号が入力された場
合、入力された前記目標値のボール径を示す信号及び前
記ワイヤ径を示す信号によって前記放電電流の値を算出
して前記放電電流設定信号を出力する放電電流設定回路
を備えている。前記目標値のボール径を示す信号及び前
記ワイヤ径を示す信号及び前記電圧信号が入力され、前
記目標値のボール径を示す信号及び前記ワイヤ径を示す
信号及び前記電圧信号によって前記金属細線の先端に形
成される前記ボールの径を算出すると供に、前記目標値
のボール径と比較し、形成された前記ボールの径が前記
目標値のボール径と同じであると判定した場合、前記ス
トップ信号を前記高圧電源回路に供給するボール径判定
回路を備えている。
【００１６】上記本発明のワイヤボンディング装置にお
いては、前記電圧信号によって前記ボールの径が精度良
く求まるので、前記ボールの径が精度良く一定の大きさ
に制御される。また、前記ワイヤ径を示す信号、前記目
標値のボール径を示す信号を入力するだけであるので、
調整の時間が短縮され、また操作が容易となる。従っ
て、ボンディングした後の圧着径のバラツキを小さくす
ることができ、信頼性が向上する。
【００１７】請求項４に示すように、前記目標値のボー
ル径を示す信号と前記ワイヤ径を示す信号が入力され、
前記放電電流設定回路と前記ボール径判定回路に設定条
件の初期値を供給する初期値設定回路を備えている。ま
た、前記放電電流設定回路は、前記目標値のボール径を
示す信号及び前記ワイヤ径を示す信号と供に前記初期値
によって前記放電電流の値を算出する。また、前記タイ
ミング発生回路は、前記放電開始のタイミング信号をボ
ール径判定回路に供給する。前記ボール径判定回路は、
前記放電開始のタイミング信号が供給された場合、前記
電圧信号の最小値及び最大値を検出すると供に、前記電
圧信号の最小値及び最大値とその場合以外の前記電圧信
号と前記初期値と供に前記目標値のボール径を示す信号
及び前記ワイヤ径を示す信号によって前記ボールの径を
算出する。
【００１８】上記本発明のワイヤボンディング装置にお
いては、前記電圧信号によって前記ボールの径が精度良
く求まるので、前記ボールの径が精度良く一定の大きさ
に制御される。従って、調整の時間が短縮され、パッド
上にボンディングした後の圧着径のバラツキを小さくな
る。さらに、さまざまな条件のもとでも、ボール径のバ
ラツキが小さく抑えされる。つまり、信頼性が向上す
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。尚、全体の概略の構成は図
９のボンディング装置と同じ構成である。また、構成の
異なる部分は高圧回路であり、この部分を中心に説明す
る。尚、図１０と同一部分には同一符号を付す。 （第１の実施の形態）図１は、第１の実施の形態の高圧
回路６ａの構成を示す図である。図２は、第１の実施の
形態の動作を説明する図で、図２（ａ）は外観図、図２
（ｂ）は出力端子間電圧値の変化を示すグラフである。
第１の実施の形態の高圧回路６ａの構成と図７中の高圧
回路６との相違点は、ボール径算出回路１６、ボール径
表示装置１７に係る点である。以下、この相違点を中心
に説明する。
【００２０】図１において、ボール径算出回路１６に
は、金属細線のワイヤ径を示す信号ａ、目標値のボール
径を示す信号ｄ、放電電流設定信号９、高電圧検知回路
１４ａの出力である出力端１１、１１ａの間の電圧値に
応じた出力端子間電圧信号、タイミング発生回路１２ａ
からの放電開始のタイミング信号が入力される。このボ
ール径算出回路１６はこれら入力された信号に基づきボ
ールの径を算出する。ボール径算出回路１６の出力信号
がボール径表示装置１７に供給される。また、入力端子
から入力されたストップ信号１８はタイミング信号発生
回路１２ａ、高圧電源回路１３ａに入力される。尚、出
力端１１、１１ａの間の電圧値は、ボールとトーチ電極
４間の放電電圧とみなすことができる。尚、この実施の
形態において、放電時間設定信号８の入力は不要であ
る。
【００２１】次に、第１の実施の形態の高圧回路６ａの
動作を説明する。まず、目標値のボール径を示す信号
ｄ、ワイヤ径を示す信号ａ、放電電流設定信号９、スタ
ート信号７を入力する。この場合、タイミング発生回路
１２ａから放電開始のタイミング信号が、高圧電源回路
１３ａ、高電圧検知回路１４ａに供給される。
【００２２】図２（ｂ）の縦軸は出力端子間の電圧値、
横軸は時間である。図２（ｂ）に示すように、放電開始
のタイミング信号によって、金属細線２とトーチ電極４
の間に高電圧が印加され、出力端子間の負の電圧値Ｖ0
になった時点でアーク放電が起こる。この時、最小値で
ある放電開始直前の出力端子間の電圧値Ｖ0 （その絶対
値は最大となる）が、実線２１のように、放電開始直後
の出力端子間の電圧値Ｖ1 （電圧値Ｖ1 の絶対値は電圧
値Ｖ0 の絶対値より小さい）に上昇する。この出力端子
間の電圧値Ｖ0 、Ｖ1 に応じた出力端子間電圧信号は高
電圧検知回路１４ａを介してボール径算出回路１６に供
給され、記憶される。
【００２３】図２（ａ）に示すように、放電開始時は金
属細線２とトーチ電極４との距離はｂであり、金属細線
２はアーク放電によって溶けることによって、金属細線
２の先端から球状化していく。このため、トーチ電極４
とボール１９、１９ａの間のギャップ長は大きくなって
いく。つまり、ギャップ長は金属細線２が溶けてボール
になった体積分だけ長くなる。この場合、高圧電源回路
１３ａの出力端子間電圧値は実線２１のように次第に低
下していく。ボール径算出回路１６はこの出力端子間電
圧値に応じた信号と記憶していた電圧値Ｖ1 に応じた信
号から電圧の差ΔＶを計算する。この差ΔＶはボール径
の値と１対１に対応している。つまり、電圧の変化Δ
Ｖ、及び、ΔＶによって算出されたボール径の値をボー
ル径表示装置１７に表示する。ボール径が目標値となっ
た時、ストップ信号１８を入力することによって放電を
終了させる。つまり、電圧変化量ΔＶを用いてボール径
を算出、表示する。
【００２４】ボール径はある時点のΔＶに対応したギャ
ップ長から次のようにして算出する。放電開始直前の出
力端子間の電圧値Ｖ0 から放電開始直前のギャップ長ｂ
を求める。また、出力端子間の電圧値Ｖ1 、電圧の差Δ
Ｖから金属細線２が溶けて長くなった場合のギャップ長
ｃを求める。さらに、このギャップ長ｃとｂの差、つま
りギャップ長の減少量ｅを計算する。
【００２５】ある時点のボール径ｘは、上記のギャップ
長の減少量ｅを用いて次の式を解いて求める。 ｅ＝（（４／３）×π（ｘ／２）3 ）／（π（ａ／２）
2 ）−ｘ 次に、上記のギャップ長、放電時間、放電電流、放電電
圧の関係について詳細に説明する。図３（ａ）は他の条
件を同一にした場合のトーチ電極とボール間の距離であ
るギャップ長とボール径との関係を示すグラフである。
図３（ｂ）は放電時間とボール径の関係を示すグラフで
ある。ただし、この場合、それぞれの放電時間に対して
従来と同様な放電電流の設定を行っている。
【００２６】図３（ａ）の実線２０ａ、２０ｂに示すよ
うに、他の条件を同一にした場合、ボール径は放電開始
時のギャップ長ｂに比例する場合がある。実線２０ｃに
示すように、比例しない場合でも、１価関数となってい
る。尚、実線２０ａの場合±４σは１３２μｍで、実線
２０ｃの場合±４σは６０μｍである。
【００２７】図３（ｂ）に示すように、放電時間に対し
て、ボール径はほどんど変化せず、放電時間が長くなる
にしたがって、ボール径のバラツキが多くなる傾向があ
る。このため、放電時間は長くしない方がよい場合が多
い。また、このボール径のバラツキは上記ギャップ長の
影響を受けている。
【００２８】図４（ａ）〜（ｄ）は、時間経過と放電電
流、及びボールとトーチ電極間の電圧である放電電圧の
変化を示すグラフである。図４（ａ）は放電電流１２．
８ｍＡ、放電時間８ｍｓ、ギャップ長１６μｍに初期設
定した場合の放電電流、放電電圧の変化を示している。
同様に、図４（ｂ）は放電電流１２．８ｍＡ、放電時間
８ｍｓ、ギャップ長３７３μｍに初期設定した場合、図
４（ｃ）は放電電流３４．３ｍＡ、放電時間２ｍｓ、ギ
ャップ長１６μｍに初期設定した場合、図４（ｄ）は放
電電流３４．３ｍＡ、放電時間２ｍｓ、ギャップ長３７
３μｍに初期設定した場合の放電電流、放電電圧の変化
を示している。
【００２９】図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、高電圧
電源回路１３ａは定電流回路となっているので、放電電
流はほぼ方形波となっている。これに対し、放電してい
る時間の経過につれて、放電開始直後の出力端子間電圧
から電圧が低下（この絶対値は増加）する。放電終了
後、放電電流が流れる電気回路の時定数に応じて、放電
電圧は上昇（この絶対値は減少）する。
【００３０】図４（ａ）と図４（ｂ）とを比較する。放
電時間、放電電流が同じであればギャップ長が長いほど
放電開始後からの放電電圧の変化量の積分値（斜線部）
が大きくなる。また、図４（ａ）（ｂ）と図４（ｃ）
（ｄ）とを比較する。放電時間が短く放電電流が小さい
ほどギャップ長に対する前記積分値の変化は小さい。こ
の場合、前記積分値に応じてボール径が大きくなる傾向
がある。放電時間、放電電流、ギャップ長、ボールの関
係は、装置の形状等複雑な関係にあると考えられるが、
上記のような関係は１価関数であり、また再現性がある
ため、一度上記のような関係を調べておけば、放電時間
及び放電電流のいずれか一方を設定した場合、放電開始
時の放電電圧の値と、放電開始後の放電電圧の変化量か
ら、他方の値が算出されるとともに、ギャップ長、ボー
ル径を算出、及び判定することが可能となる。尚、図４
（ａ）〜（ｄ）では、放電直前の出力端子間電圧値Ｖ0
は、その電圧値Ｖ0 に関する変化が比較的短時間である
ため示していない。尚、放電電流設定信号９の代りに、
放電時間設定信号８を入力するようにしてもよい。
【００３１】上記の実施の形態においては、ボール径が
計算されて表示されるので、作業者が放電電流や放電時
間の設定とボール径の測定を繰り返してボンディング装
置の調整をする必要がなく、その負担が低減される。つ
まり、ワイヤ交換後の調整時間が低減する。さらに、金
属細線２とトーチ電極４の距離即ちギャップ長の変動が
あっても、ボール径は常に一定にコントロールすること
が可能となる。従って、ボール径の大きさのバラツキが
小さくなり、パッド上にボンディングした後の圧着径の
バラツキが小さくなり、その安定化に繋がる。つまり、
圧着厚不足や圧着径過大による隣接パッドへのショート
不慮などが防止される。さらに、目標値であるボール径
がディジタルで設定できるため、ボール径を正確な値に
コントロールすることが容易である。 （第２の実施の形態）図５は、第２の実施の形態の高圧
回路６ｂの構成を示す図である。図６、図７はフローチ
ャートで、図８は動作を説明する図で、図８（ａ）
（ｂ）は外観図、図８（ｃ）は出力端子間電圧値の変化
をグラフである。第２の実施の形態の高圧回路６ｂと第
１の実施の形態の高圧回路６ａとの相違点は、放電電流
設定回路２２、ボール径判定回路２３、初期値設定回路
２４に係る点である。以下、この相違点を中心に説明す
る。
【００３２】図５に示すように、放電電流設定回路２２
には、ワイヤ径を示す信号ａ、目標値のボール径を示す
信号ｄ、高電圧検知回路１４ａからの出力端子間電圧信
号、初期値設定回路２４からの初期値設定のデータ、タ
イミング発生回路１２ｂの放電開始のタイミング信号が
入力される。この放電電流設定回路２２はこれら入力さ
れた信号に基づき放電電流の値を算出する。放電電流設
定回路２２の出力である放電電流設定信号９は高圧電源
回路１３ａに供給される。ボール判定回路２３には、金
属細線２のワイヤ径を示す信号ａ、目標値のボール径を
示す信号ｄ、高電圧検知回路１４ａからの出力端子間電
圧信号、初期値設定回路２４からの初期値設定のデー
タ、タイミング発生回路１２ｂの出力信号が入力され
る。このボール径判定回路２４はこれら入力された信号
に基づきボール径を算出すると供に、目標値のボール径
を示す信号ｄとの比較、判定を行う。ボール径判定回路
２３の出力であるストップ信号１８は高圧電源回路１３
ａに供給される。このストップ信号１８によって、放電
が停止される。初期値設定回路２４には、ワイヤ径を示
す信号ａ、目標値のボール径を示す信号ｄが入力され
る。尚、第１実施の形態と同様に、この実施の形態にお
いて放電時間設定信号８の入力は不要である。
【００３３】次に、第２の実施の形態の動作を説明す
る。図６に示すように、ワイヤー交換の後（Ｓ２１）、
金属細線２の先端のボールの形成の条件の設定の作業は
次のようにして行われる。まず、使用するワイヤー径を
示す信号ａ、目標値のボール径を示す信号ｄを入力する
（Ｓ２２、Ｓ２３）。第２の実施の形態のボンディング
装置は、第１の実施の形態と同じ方法で条件を自動的に
算出、設定して、ボールを形成する（Ｓ２４）。その
後、確認のためのボール径の測定を行って第２の実施の
形態のボンディング装置の調整が終了する（Ｓ２５、Ｓ
２６）。
【００３４】第２の実施の形態と第１の実施の形態との
動作の主な相違点は、放電電流設定回路２２が放電電流
設定信号９、または放電時間を算出すること、ボール判
定回路２３が電圧の差ΔＶの値によってボール径が目標
値になったかどうかを判定することである。以下、この
点を中心に説明する。
【００３５】図７に示すように、ボール径を示す信号
ｄ、ワイヤ径を示す信号ａの値を入力してスタート信号
７を入力すると（Ｓ３１）、タイミング発生回路１２ｂ
は放電開始のタイミング信号を発生する。この場合、放
電開始直前の出力端子間の電圧値Ｖ0 がＶｄｎ、Ｖｕｐ
の間にあって（Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５、Ｓ３
６）、ショートエラー、オープンエラーが供に起こらな
い場合、放電開始直前の出力端子間の電圧値Ｖ0 、放電
開始直後の出力端子間の電圧値Ｖ1 に応じた出力端子間
電圧信号がボール判定回路２３に記憶される。この出力
端子間の電圧値Ｖ1 、Ｖ2 はギャップ長ｌ1 に応じて変
化する。この特性によって、放電電流設定回路２２及び
ボール径判定回路２３は、バラツキのある放電開始時の
ギャップ長の値を出力端子間の電圧値Ｖ0 に応じた出力
端子間電圧信号の値から算出する。そのギャップ長に応
じ、初期値設定のデータを用いて最適な放電電流設定信
号９を設定する。その結果の放電電流設定信号９は高圧
電源回路１３ａに供給される。次に、出力端子間の電圧
値Ｖ0 、Ｖ1 に応じた出力端子間電圧信号、初期値設定
のデータから目標値のボール径を示す信号ｄに対応する
しきい値Ｖａを計算する（Ｓ３７）。
【００３６】図８（ａ）に示す放電開始時のギャップ長
ｌ1 は、図８（ｂ）に示す放電終了後のギャップ長ｌ2
となる。図８（ｃ）の縦軸は出力端子間の電圧値、横軸
は時間である。図８（ａ）（ｂ）に示される時、図８
（ｃ）のように、ギャップ長ｌ1 に対応する出力端子間
電圧値Ｖ1 とギャップ長ｌ2 に対応する出力端子間電圧
値Ｖ2 との差ΔＶが生じる。つまり、ボール判定回路２
３が、記憶されていた出力端子間電圧値Ｖ1 に応じた出
力端子間電圧信号から差ΔＶを算出する。その後、電圧
の変化量ΔＶの値がしきい値Ｖａとなった場合、ボール
径判定回路２３がストップ信号１８を出力し放電を停止
させる（Ｓ３８）。尚、出力端子間の電圧値Ｖ0 、Ｖ1
、電圧の変化量ΔＶと、ギャップ長ｌ1 、ｌ2 、ボー
ル径の関係は、第１の実施の形態と同様であり、あらか
じめ調べて初期値設定回路に記憶させておく。
【００３７】上記の動作をまとめると、出力端子間の電
圧値Ｖ0 、Ｖ1 からトーチ電極４と金属細線２の間のギ
ャップ長を推測し、その距離に適した放電電流を自動的
に設定する。及び、放電開始直後の出力端子間の電圧値
Ｖ1 と放電終了時の出力端子間の電圧値Ｖ2 との差ΔＶ
によってボール径が一定となるように制御を行う。例え
ば、ギャップ長ｌ1 が大きい時、ボール径は大きくなる
ので、放電電流は小さく設定しておき、電圧の差ΔＶが
しきい値Ｖａとなった時に放電を停止させる。
【００３８】実験によると、例えば、ワイヤー径Φ３０
μｍ、ボール径Φ７５μｍの場合から、ワイヤー径Φ２
５μｍ、ボール径Φ７０μｍの場合に設定を変える際、
上記の作業は３分程度で終了する。
【００３９】尚、例えば、ボンディング装置のトーチ電
極の形状、金属細線のワイヤ径を示す信号、材質等の条
件が異なる場合の初期値設定のデータは、初期値設定回
路２４において、例えば別に記憶させておいたＲＯＭを
交換して対応するようにしてもよい。金属細線２の材質
としては、例えば金、銅がある。
【００４０】上記の実施の形態においては、出力端子間
電圧値Ｖ0 、Ｖ1 、電圧の差ΔＶによってトーチ電極４
と金属細線２との距離が精度よく求められるので、金属
細線２の先端のボール径が精度よく一定の大きさに制御
される。つまり、バラツキの少ない大きさのボールによ
って、ボンディング時のボール圧着径及び厚さが安定に
形成される。また、ボンディングの信頼性が向上する。
さらに、歩留まり向上、品質向上、より微細な接合が可
能となる。また、ワイヤ径を示す信号ａ、ボール径を示
す信号ｄを入力するだけであるので、調整の時間が短縮
され、また操作が容易となる。また、初期値設定回路２
４によって、さまざまな条件のもとでも、ボール径のバ
ラツキが小さく抑えされる。
【００４１】尚、電圧検知回路１４ａから出力される出
力端間電圧信号をアナログデジタル変換してもよい。こ
の場合、第１の実施の形態では、少なくともホール径算
出回路１６、ホール径表示回路１７はディジタル信号を
扱う回路構成となる。また、第２の実施の形態では、少
なくとも放電電流設定回路２２、ボール判定回路２３は
ディジタル信号を扱う回路構成となる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、条件の設定、調整に要する時間が短く、信頼性の高
いワイヤボンディング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置の一部の構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明する図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明するグラフ。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置の一部の構成を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明するフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明するフローチャート。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るワイヤボンデ
ィング装置を説明する図。
【図９】従来のワイヤボンディング装置の一例を示す
図。
【図１０】従来のワイヤボンディング装置の一例の一部
の構成を示す図。
【図１１】従来のワイヤボンディング装置の一例を説明
するフローチャート。
【図１２】従来のワイヤボンディング装置の一例を説明
するフローチャート。
【符号の説明】
１…キャピラリ、２…金属細線、３…ボール、４…トー
チ電極、６、６ａ、６ｂ…高圧回路、１２、１２ａ、１
２ｂ…タイミング発生回路、１３、１３ａ…高圧電源回
路、１４、１４ａ…高電圧検知回路、１６…ボール径算
出回路、１７…ボール径表示装置、１８…ストップ信
号、２２…放電電流設定回路、２３…ボール径判定回
路、２４…初期値設定回路。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 301

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】トーチ電極と、 前記トーチ電極の近くに配置され、ボンディング用金属
    細線を前記トーチ電極の近傍に導くキャピラリと、 スタート信号に応じて放電開始のタイミング信号を発生
    するタイミング発生回路と、 ストップ信号及び放電電流設定信号が入力される入力端
    子を有し、前記放電開始のタイミング信号が供給された
    場合、前記放電電流設定信号に応じた電流を前記金属細
    線と前記トーチ電極とに供給して放電を生じさせ、前記
    金属細線の先端を溶融させてボールを形成し、前記スト
    ップ信号が入力された場合、前記放電電流設定信号に応
    じた電流の供給を停止する高圧電源回路と、 前記金属細線とトーチ電極との間の電圧を検出し電圧信
    号として出力する高電圧検知回路と、 目標値のボール径を示す信号及び前記金属細線のワイヤ
    径を示す信号が入力される入力端子を有し、及び前記電
    圧信号が入力され、前記電圧信号の値と前記目標値のボ
    ール径を示す信号とワイヤ径を示す信号とによって前記
    金属細線の先端に形成される前記ボールの径を算出する
    ボール径算出回路と、 前記ボール径算出回路の出力の前記ボールの径を表示す
    るボール径表示装置とを備えたことを特徴とするワイヤ
    ボンディング装置。
  2. 【請求項２】前記タイミング発生回路は、前記放電開始
    のタイミング信号をボール径算出回路に供給し、 前記ボール径算出回路は、前記放電開始のタイミング信
    号が供給された場合、前記電圧信号の最小値及び最大値
    を検出すると供に、前記電圧信号の最小値及び最大値と
    その場合以外の前記電圧信号と供に前記目標値のボール
    径を示す信号とワイヤ径を示す信号とによって前記ボー
    ルの径を算出することを特徴とする請求項１に記載のワ
    イヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】トーチ電極と、 前記トーチ電極の近くに配置され、ボンディング用金属
    細線を前記トーチ電極の近傍に導くキャピラリと、 スタート信号に応じて放電開始のタイミング信号を発生
    するタイミング発生回路と、 ストップ信号及び放電電流設定信号が入力される入力端
    子を有し、前記放電開始のタイミング信号が供給された
    場合、前記放電電流設定信号に応じた電流を前記金属細
    線と前記トーチ電極とに供給して放電を生じさせ、前記
    金属細線の先端を溶融させてボールを形成し、前記スト
    ップ信号が入力された場合、前記放電電流設定信号に応
    じた電流の供給を停止する高圧電源回路と、 前記金属細線とトーチ電極との間の電圧を検出し電圧信
    号として出力する高電圧検知回路と、 目標値のボール径を示す信号及び前記金属細線のワイヤ
    径を示す信号が入力される入力端子を有し、前記放電開
    始のタイミング信号が入力された場合、入力された前記
    目標値のボール径を示す信号及び前記ワイヤ径を示す信
    号によって前記放電電流の値を算出して前記放電電流設
    定信号を出力する放電電流設定回路と、 前記目標値のボール径を示す信号及び前記ワイヤ径を示
    す信号及び前記電圧信号が入力され、前記目標値のボー
    ル径を示す信号及び前記ワイヤ径を示す信号及び前記電
    圧信号によって前記金属細線の先端に形成される前記ボ
    ールの径を算出すると供に、前記目標値のボール径と比
    較し、形成された前記ボールの径が前記目標値のボール
    径と同じであると判定した場合、前記ストップ信号を前
    記高圧電源回路に供給するボール径判定回路と、 を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】前記目標値のボール径を示す信号と前記ワ
    イヤ径を示す信号が入力され、前記放電電流設定回路と
    前記ボール径判定回路に設定条件の初期値を供給する初
    期値設定回路を備え、 前記放電電流設定回路は、前記目標値のボール径を示す
    信号及び前記ワイヤ径を示す信号と供に前記初期値によ
    って前記放電電流の値を算出し、 前記タイミング発生回路は、前記放電開始のタイミング
    信号をボール径判定回路に供給し、 前記ボール径判定回路は、前記放電開始のタイミング信
    号が供給された場合、前記電圧信号の最小値及び最大値
    を検出すると供に、前記電圧信号の最小値及び最大値と
    その場合以外の前記電圧信号と前記初期値と供に前記目
    標値のボール径を示す信号及び前記ワイヤ径を示す信号
    によって前記ボールの径を算出することを特徴とする請
    求項３に記載のワイヤボンディング装置。
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