JP3389919B2 - ワイヤボンディング装置及びそれに用いるサーボ調整方法 - Google Patents
ワイヤボンディング装置及びそれに用いるサーボ調整方法Info
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Description
装置及びそれに用いるサーボ調整方法に関し、特に高速
・高精度の動作及び位置決めが要求されるワイヤボンデ
ィング装置に関する。
C(集積回路)を組立てる際に、リードフレームの内部
リードによって囲まれた領域にIC素子がダイボンディ
ングによって固着されている必要がある。このIC素子
が固着されたリードフレームを用いて、リードフレーム
の内部リードとIC素子の電極パッドとをワイヤによっ
てそれぞれ接続している。
C素子が一定のピッチで連続して配列されている。これ
らIC素子毎にワイヤボンディングを行うためには、I
C素子毎に内部リード一の座標基準となる検出マークが
必要である。この検出マークとしては内部リードの先端
で代用することも可能である。
には、ボンディングヘッドが搭載されてかつ水平移動す
るXYテーブルに検出カメラが固定されており、ボンデ
ィングする際に各IC素子毎にXYテーブルによって検
出カメラをIC素子あるいは内部リードの真上に移動さ
せて電極パッド及び内部リードの位置座標を検出して記
憶させ、この記憶した位置座標に基づいてXYテーブル
によってボンディングヘッドを移動させながらワイヤボ
ンディングを行っている。
ボンディング装置では、高速・高精度の動作及び位置決
めが要求されているが、移動停止後の残留振動が問題と
なり、その残留振動がボンディング性能を著しく損なわ
せる原因となっている。
は、特開平09−223708号公報に記載されたワイ
ヤボンディング装置があるが、この公報記載の装置では
キャピラリの振動異常をチェックしているだけであり、
上記の公報の記述を用いてワイヤボンディング装置にお
ける残留振動の問題を解決することはできない。
消し、ボンディング時におけるホーン先端の残留振動を
減少させることができるワイヤボンディング装置及びそ
れに用いるサーボ調整方法を提供することにある。
ディング装置は、X軸方向及びY軸方向に移動するXY
ステージと、前記XYステージに固定されたヘッドに取
付けられかつ超音波振動を増幅して伝播するホーンと、
前記ホーンからの超音波振動によって振動してワイヤ先
端のボールを加工点に超音波接合するキャピラリとを含
むワイヤボンディング装置であって、前記キャピラリに
極めて近い前記ホーン先端の残留振動を測定するセンサ
部材と、前記センサ部材による測定結果を基に前記XY
ステージのサーボ調整を行う調整手段とを備えている。
ーボ調整方法は、X軸方向及びY軸方向に移動するXY
ステージと、前記XYステージに固定されたヘッドに取
付けられかつ超音波振動を増幅して伝播するホーンと、
前記ホーンからの超音波振動によって振動してワイヤ先
端のボールを加工点に超音波接合するキャピラリとを含
むワイヤボンディング装置のサーボ調整方法であって、
前記キャピラリに極めて近い前記ホーン先端にセンサ部
材を近付けるステップと、前記ホーン先端に前記センサ
部材を近付けた後に前記XYステージを駆動するステッ
プと、前記XYステージ駆動後の前記ホーン先端の残留
振動を前記センサ部材で測定するステップと、前記セン
サ部材による測定結果を基に前記XYステージのサーボ
調整を行うステップとを備えている。
付きワイヤボンディング装置は、キャピラリに極めて近
いホーン先端の残留振動を変位センサで管理しながらX
Yステージのサーボ調整をすることで、ボンディングを
する際の残留振動を低減させ、ボンディング品質を向上
させるようにしたことを特徴とする。
整では残留振動を管理せずに、サーボ系の安定性、指令
軌道に対する軌道応答、外乱抑制力を考慮してゲインを
決定している。しかしながら、モータ停止後のホーンの
残留振動とサーボゲインとは関連があるため、決定した
サーボゲインによって残留振動が大きくなることもあ
る。
では、当該装置に備え付けた残留振動測定ユニットの変
位センサによってホーン先端の残留振動を測定・管理し
ながらサーボ調整をすることで、サーボ系の安定性、指
令軌道に対する軌道応答、外乱抑制力を満足するものの
中で残留振動が小さくなるようなサーボ調整を行い、ボ
ンディング品質を向上させている。
ゲイン調整をする上でサーボゲインを変えると、移動停
止後の残留振動の大きさが変わることが分かっている。
したがって、ワイヤボンディング装置に残留振動測定ユ
ニットを備え付けて所定の振動振幅以下になるようにサ
ーボ調整をすることで、装置の振動を抑制することが可
能となり、ワイヤボンディング装置のボンディング品質
を向上させることが可能となる。
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による
ワイヤボンディング装置のX軸方向におけるサーボゲイ
ン調整を行うための構成を示す斜視図である。図1にお
いて、本発明の一実施例によるワイヤボンディング装置
には残留振動測定ユニット7が備え付けられている。
テージ4にはX軸ガイド8及びY軸ガイド9が取付けら
れており、これらのガイド部材によって案内される。ま
た、XYステージ4はX軸モータ11及びY軸モータ1
2によってX軸方向及びY軸方向に駆動される。XYス
テージ4に固定されたヘッド3には回転支持部を介して
ホーン1が取付けられ、その先端にキャピラリ2が取付
けられている。
の超音波振動を増幅してキャピラリ2に伝播する。キャ
ピラリ2はボンディング時にホーン1からの超音波振動
によって振動し、図示せぬワイヤ先端のボールを加工点
に超音波接合する。
センサ5はベース10に固定されたセンサ駆動部6の可
動部に取付けられている。また、変位センサ5はX軸方
向におけるサーボゲイン調整の場合、XYステージ4に
よってX軸方向に移動して停止した時のホーン1の先端
の残留振動を測定する。例えば、変位センサ5としては
レーザ式、渦電流式、超音波式、接触式等のものがあ
る。センサ駆動部6はセンサ駆動用モータ13によって
駆動される。
ディング装置のサーボゲイン調整制御処理を示すフロー
チャートである。これら図1及び図2を参照して本発明
の一実施例によるワイヤボンディング装置で、ホーン1
の先端の残留振動を測定してサーボゲインを調整するた
めの動作について説明する。
テージ4はX軸ガイド8及びY軸ガイド9によって案内
される。ヘッド3はXYステージ4に固定されており、
ホーン1及びキャピラリ2がX軸方向及びY軸方向に移
動する。また、X軸方向の残留振動を測定する変位セン
サ5はワイヤボンディング装置に備え付けられたセンサ
駆動部6に固定されている。測定を行う時には駆動部6
によって変位センサ5をホーン1の先端に近づけて測定
を行う。
合、変位センサ5をホーン1の先端に近づけ(図2ステ
ップS1)、XYステージ4のある位置においてXYス
テージ4,ヘッド3,ホーン1をX軸方向に移動させ
(図2ステップS2)、XYステージ4の停止後の残留
振動を変位センサ5で測定する(図2ステップS3)。
対する軌道応答、外乱抑制等の諸条件を満たしかつ残留
振動振幅が所定の大きさ以下か否かを判定する(図2ス
テップS4)。残留振動振幅が所定の大きさ以下の場合
にはその時に使用した値(サーボゲイン)をサーボゲイ
ンとして決定する(図2ステップS6)。
場合には、異なるサーボゲインを入力し(図2ステップ
S5)、再度ステップS2から残留振動の測定を行い、
残留振動を低減させるようにサーボゲインを決定する。
ディング装置のY軸方向におけるサーボゲイン調整を行
うための構成を示す斜視図である。図3において、本発
明の一実施例によるワイヤボンディング装置ではY軸方
向についても、上記のX軸方向におけるサーボゲイン調
整と同様に、サーボ特性、指令軌道に対する軌道応答、
外乱抑制力等を満足しつつホーン1の先端の残留振動を
測定する残留振動測定ユニット16の使用が考えられ
る。
なるXYステージ4はX軸ガイド8及びY軸ガイド9が
取付けられており、これらのガイド部材によって案内さ
れる。また、XYステージ4はX軸モータ11及びY軸
モータ12によってX軸方向及びY軸方向に駆動され
る。XYステージ4に固定されたヘッド3には回転支持
部を介してホーン1が取付けられ、その先端にキャピラ
リ2が取付けられている。
センサ14はベース10に固定されたセンサ駆動部15
の可動部に取付けられている。また、変位センサ16は
Y軸方向におけるサーボゲイン調整の場合、XYステー
ジ4によってY軸方向に移動して停止した時のホーン先
端1の残留振動を測定する。例えば、変位センサ14と
してはレーザ式、渦電流式、超音波式、接触式等のもの
がある。センサ駆動部15はセンサ駆動用モータ17に
よって駆動される。
サの取付け構造を示す斜視図である。図4において、本
発明の他の実施例ではホーン1の先端の振動を測定する
ための変位センサ5を回転するように取付け以外は図1
に示す本発明の一実施例と同様であり、その調整動作も
本発明の一実施例と同様である。
ゲインを調整することで、サーボ安定性、指令軌道に対
する軌道応答、外乱抑制等を満足しつつ、ホーン1の先
端の残留振動を測定しながらサーボゲインを調整するこ
とができるので、ボンディング時におけるホーン1の先
端の残留振動を減少することができ、ボンディング品質
を向上させることができる。
ホーン1の先端の残留振動を変位センサ5,14で測定
しているが、加速度センサで測定することも可能であ
る。この方法の場合、ワイヤボンディング装置のホーン
1の先端に加速度センサを備え付け、センサからの値を
2回積分して残留振動を測定すればよい。
軸方向及びY軸方向に移動するXYステージと、XYス
テージに固定されたヘッドに取付けられかつ超音波振動
を増幅して伝播するホーンと、ホーンからの超音波振動
によって振動してワイヤ先端のボールを加工点に超音波
接合するキャピラリとを含むワイヤボンディング装置に
おいて、キャピラリに極めて近いホーン先端にセンサ部
材を近付け、ホーン先端にセンサ部材を近付けた後にX
Yステージを駆動し、XYステージ駆動後のホーン先端
の残留振動をセンサ部材で測定し、センサ部材による測
定結果を基にXYステージのサーボ調整を行うことによ
って、ボンディング時におけるホーン先端の残留振動を
減少させることができるという効果がある。
置のX軸方向におけるサーボゲイン調整を行うための構
成を示す斜視図である。
置のサーボゲイン調整制御処理を示すフローチャートで
ある。
置のY軸方向におけるサーボゲイン調整を行うための構
成を示す斜視図である。
構造を示す斜視図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 X軸方向及びY軸方向に移動するXYス
テージと、前記XYステージに固定されたヘッドに取付
けられかつ超音波振動を増幅して伝播するホーンと、前
記ホーンからの超音波振動によって振動してワイヤ先端
のボールを加工点に超音波接合するキャピラリとを含む
ワイヤボンディング装置であって、前記キャピラリに極
めて近い前記ホーン先端の残留振動を測定するセンサ部
材と、前記センサ部材による測定結果を基に前記XYス
テージのサーボ調整を行う調整手段とを有することを特
徴とするワイヤボンディング装置。 - 【請求項2】 前記調整手段は、前記XYステージのサ
ーボ系の安定性と指令軌道に対する軌道応答と外乱抑制
力とを少なくとも満足しかつ前記残留振動が小さくなる
ようなサーボ調整を行うよう構成したことを特徴とする
請求項1記載のワイヤボンディング装置。 - 【請求項3】 前記センサ部材は、変位センサであるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2記載のワイヤボ
ンディング装置。 - 【請求項4】 前記変位センサは、レーザ式と渦電流式
と超音波式と接触式とのうちのいずれかの方式を用いた
ものであることを特徴とする請求項3記載のワイヤボン
ディング装置。 - 【請求項5】 前記センサ部材は、加速度センサでであ
ることを特徴とする請求項1または請求項2記載のワイ
ヤボンディング装置。 - 【請求項6】 前記センサ部材を水平移動させて前記ホ
ーン先端に近付ける機構を含むことを特徴とする請求項
1から請求項5のいずれか記載のワイヤボンディング装
置。 - 【請求項7】 前記センサ部材を回転移動させて前記ホ
ーン先端に近付ける機構を含むことを特徴とする請求項
1から請求項5のいずれか記載のワイヤボンディング装
置。 - 【請求項8】 X軸方向及びY軸方向に移動するXYス
テージと、前記XYステージに固定されたヘッドに取付
けられかつ超音波振動を増幅して伝播するホーンと、前
記ホーンからの超音波振動によって振動してワイヤ先端
のボールを加工点に超音波接合するキャピラリとを含む
ワイヤボンディング装置のサーボ調整方法であって、前
記キャピラリに極めて近い前記ホーン先端にセンサ部材
を近付けるステップと、前記ホーン先端に前記センサ部
材を近付けた後に前記XYステージを駆動するステップ
と、前記XYステージ駆動後の前記ホーン先端の残留振
動を前記センサ部材で測定するステップと、前記センサ
部材による測定結果を基に前記XYステージのサーボ調
整を行うステップとを有することを特徴とするサーボ調
整方法。 - 【請求項9】 前記サーボ調整を行うステップは、前記
XYステージのサーボ系の安定性と指令軌道に対する軌
道応答と外乱抑制力とを少なくとも満足しかつ前記残留
振動が小さくなるようなサーボ調整を行うようにしたこ
とを特徴とする請求項8記載のサーボ調整方法。
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JP2000125058A JP3389919B2 (ja) | 2000-04-26 | 2000-04-26 | ワイヤボンディング装置及びそれに用いるサーボ調整方法 |
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