JP3817021B2 - ワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤボンディング装置は、ボンディングアーム先端のキャピラリから突出したワイヤとトーチ電極との間で放電を生じさせてワイヤ先端にボールを形成し、このボールを半導体ペレットの電極上のボンディング点に接合後、ワイヤを導出させつつキャピラリをリードフレームのリード上に移動させ、このリード上のボンディング点にワイヤを接合させ、その後ワイヤを切断して、電極とリードとをワイヤにて電気的に接続するものである。
【0003】
上述のように、ワイヤボンディング時には、ワイヤを保持したキャピラリをボンディング点(半導体ペレットの電極、リードフレームのリード)へ向けて下降させるが、このとき、キャピラリがボンディング点に勢いよく衝突して、ボンディング点やワイヤに必要以上の衝撃荷重が作用しないように、キャピラリがボンディング点に接触する際には、キャピラリの下降速度を高速度から低速度(サーチ速度)に切り換えることが行なわれている。
【0004】
キャピラリの下降速度の切り換えはサーチレベルを設定することによりなされるが、このサーチレベルの設定のために、ボンディング点におけるボンディング面の高さ(つまりボンディングレベル)を測定し設定する必要がある。
【0005】
従来、ボンディングレベルの設定作業は、全ての電極及びリード上のボンディング点個々のボンディング座標の設定作業が完了した後に、作業者により下記の方法で行なっていた。即ち、全てのリードの中から1つのリードを選択(指定)し、そのリード上にキャピラリを下降させて、この時のキャピラリの高さ方向位置からリードの高さを求める。そして、全てのリードはそれぞれ同一高さであるという仮定のもとで、測定したリードの高さ(ボンディングレベル)を全てのリードにおけるボンディングレベルとして設定する。尚、電極についても上記と同様の動作でボンディングレベルを設定する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特に、リードフレームのリードにあっては、製造誤差に起因して個々のリードで高さにばらつきを有することから、ボンディング精度を向上させるためには、全てのリードに対して個々のボンディングレベルを測定して設定することが望ましい。
【0007】
しかし、上述のように、ボンディング座標の設定作業完了後に、ボンディングレベルの設定作業を行なうという手順をそのまま実行すると、ボンディング座標の設定作業時に実施した作業者によるボンディング点の指定を、ボンディングレベルの設定作業時に再び実施しなければならない。このため、ボンディング座標の設定作業及びボンディングレベルの設定作業が煩雑となり、又多大な作業時間が必要となって、両設定作業の作業性が低下してしまう。
【0008】
本発明の課題は、上述の事情を考慮してなされたものであり、ボンディング座標及びボンディングレベルの両設定作業における作業性を向上させることができるワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、記憶部に記憶されたボンディング点の座標に基づいてキャピラリをそのボンディング点に接触させ、接触時のキャピラリの位置からそのボンディング点の高さを求め、この高さをそのボンディング点のボンディングレベルとして設定する動作を、複数のボンディング点個々について行なうようにしたものである。
【0010】
請求項2に記載の発明は、複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、ボンディング点を指定し、その指定されたボンディング点の座標を求めるとともに、
【0011】
求めたボンディング座標に基づいてキャピラリをそのボンディング点に接触させ、接触時のキャピラリの位置からそのボンディング点の高さを求め、この高さをそのボンディング点のボンディングレベルとして設定する動作を、ボンディング点毎に実行するようにしたものである。
【0012】
請求項3に記載の発明は、複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、複数のボンディング点を順次指定し、その指定された各ボンディング点の座標を全て求めた後に、各ボンディング座標に基づいてキャピラリを各ボンディング点に順次接触させ、接触時のキャピラリの位置から各ボンディング点の高さをそれぞれ求め、この高さを各ボンディング点のボンディングレベルとして設定するようにしたものである。
【0013】
発明には、次の作用がある。
ボンディング点のボンディングレベルを設定するときには、ボンディング点の座標に基づいてキャピラリをそのボンディング点に接触させ、接触時のキャピラリの位置からそのボンディング点のボンディングレベルを求め、この高さをそのボンディング点のボンディングレベルとして設定するので、ボンディングレベルを設定するために、ボンディング点を作業者があらためて指定する必要がない。従って、ボンディング座標及びボンディングレベルを設定するために、ボンディング点を指定する作業が 1回で足り、この結果、ボンディング座標及びボンディングレベルの設定作業の簡素化及び迅速化を図ることができ、その作業性を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
(A) 第1の実施の形態
図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置のボンディング点ティーチング方法の第1の実施の形態が適用されたワイヤボンディング装置を示す構成図である。図2は、半導体ペレット等を示す平面図である。
【0015】
図1に示すワイヤボンディング装置10は、前工程にて半導体ペレット8がマウントされたリードフレーム9のリード7(図2)上のボンディング点と、上記半導体ペレット8の電極6(図2)上のボンディング点とを、ワイヤ11により電気的に接続するものである。
【0016】
このワイヤボンディング装置10は、不図示のフレーム送り機構を用いてリードフレーム9を搬送案内する一対のガイドレール12を有し、このガイドレール12の側方に、ガイドレール12によるリードフレーム9の搬送方向及びこれに直交する方向に移動自在なXYテーブル13が配置され、このXYテーブル13にボンディングヘッド14が搭載されている。
【0017】
ボンディングヘッド14は、そのヘッドフレーム14Aに、ワイヤ11を挿通するキャピラリ15を先端部に装着したボンディングアーム16と、トーチ電極18とを支持して構成される。このボンディングアーム16は、不図示のアーム駆動機構により上下方向に揺動させられる。また、トーチ電極18は、放電時に不図示のトーチ駆動機構により、その先端部がキャピラリ15の直下に位置させられるようになっている。
【0018】
また、一対のガイドレール12間には、キャピラリ15の直下のボンディング位置にヒータブロック17が設置される。このヒータブロック17により、ガイドレール12に案内されてボンディング位置に至った半導体ペレット8及びリードフレーム9が加熱され、後述の第1及び第2ボンディングが高温状態下でなされる。
【0019】
ワイヤボンディング装置10は、キャピラリ15先端から突出したワイヤ11と、トーチ電極18との間で放電を生じさせて、ワイヤ11先端にボール19を形成し、ボンディングアーム16を下方へ回動して、ボール19を半導体ペレット8の電極6上のボンディング点に接合(第1ボンディング)させ、その後、ボンディングアーム16を上方へ回動して、ワイヤ11を導出させつつキャピラリ15をリードフレーム8のリード7上に移動させ、再びボンディングアーム16を下方へ回動して、リード7上のボンディング点にワイヤ11を接合(第2ボンディング)する。その後、ボンディングアーム16が上方へ回動されることで、キャピラリ15がワイヤ11を導出させつつ上昇し、この上昇途中にワイヤクランプ装置(不図示)が所定のタイミングでワイヤ11を把持することにより、ワイヤ11をリード7に対する接合部付近で切断し、キャピラリ15の先端に所定のテール長のワイヤ11を突出形成する。このようにして、ワイヤボンディング装置10は、図2に示すように、半導体ペレット8の電極6とリードフレーム9のリード7とをワイヤ11にて電気的に接続する。
【0020】
また、ボンディングヘッド14のヘッドフレーム14Aにはカメラ20が固定支持される。このカメラ20は、キャピラリ15の上方に位置されて、半導体ペレット8やリードフレーム9を撮像可能とし、電極6やリード7の位置ずれの検出や、電極6やリード7上で指定されるボンディング点の作業設定に用いられる。カメラ20で撮像された画像は画像処理装置21へ出力される。
【0021】
画像処理装置21は、カメラ20の取り込んだ画像の画像処理を行なう。そして、この処理画像は、モニタ22に表示されるとともに、不図示の画像メモリに記憶される。また、この画像処理装置21では、画像メモリ内の記憶データと予め基準画像メモリ(不図示)に設定されている基準画像データとに基づき、公知のパターンマッチング手法等にて半導体ペレット8やリードフレーム9の位置ずれを検出する。
【0022】
制御装置23は、ボンディング作動時には、XYテーブル13、ボンディングアーム16及び画像処理装置21を制御する。つまり、制御装置23は、XYテーブル13を制御してカメラ20を移動させ、また、画像処理装置21を制御して、半導体ペレット8やリードフレーム9の位置ずれを検出させ、更に、XYテーブル13及びボンディングアーム16を制御して、キャピラリ15により、対となるボンディング点、つまり電極6とリード7とをワイヤボンディングさせる。
【0023】
制御装置23には、更に操作部24、ボンディング座標記憶部25及びボンディングレベル記憶部26が接続されている。
【0024】
操作部24は、作業者により操作されるものであり、制御装置23によりキャピラリ15を動作させて、ワイヤボンディング装置10を、半導体ペレット8の電極6とリードフレーム9のリード7とをワイヤボンディングさせるための運転モードに切り換える運転モード信号を制御装置23へ出力したり、ワイヤボンディング装置10を後述のボンディング座標/ボンディングレベルの設定モードに切り換える設定モード信号を制御装置23へ出力したり、XYテーブル13を手動操作させたり、ボンディング座標記憶部25にボンディング座標を記憶させるための記憶信号を制御装置23に出力する。
【0025】
ボンディング座標記憶部25は、ボンディング座標を記憶するものである。つまり、ボンディング座標記憶部25は、作業者により、半導体ペレット8の電極6やリードフレーム9のリード7上にボンディング点が、操作部24を用いて指定されたとき、この操作部24を介しての制御装置23からの記憶信号により、そのボンディング点の座標をボンディング座標として記憶する。
【0026】
ボンディングレベル記憶部26は、ボンディング点の高さを、ボンディングレベルとして記憶するものである。このボンディング点の高さは、制御装置23によりキャピラリ15が下降されて、このキャピラリ15がボンディング点に接触したときのキャピラリ15の高さ方向の位置として測定される。更に具体的には、キャピラリ15がボンディング点に接触したことが、公知のボンディング点接触検出技術により検出されたとき、その時点でのキャピラリ15の高さ方向の位置を、キャピラリ15を保持するボンディングアーム16の揺動軸に設置されたエンコーダの出力値から検出することによって、上述のボンディング点の高さ(ボンディングレベル)が測定される。
【0027】
制御装置23は、操作部24によりワイヤボンディング装置10がボンディング座標/ボンディングレベルの設定モードに切り換えられたとき、後述の如く、ボンディング座標記憶部25にボンディング座標を記憶させ、キャピラリ15を動作させてボンディングレベルを測定し、このボンディングレベルをボンディングレベル記憶部26に記憶させ、更に、ボンディングレベルに基づきキャピラリ15の下降速度を高速度から低速度に切り換えるサーチレベルを算出して、不図示の記憶装置に記憶させる。
【0028】
次に、ボンディング座標とボンディングレベルの設定作業の手順を説明する。
▲1▼まず、作業者は、ワイヤボンディング装置10の操作部24を操作して、ワイヤボンディング装置10をボンディング座標/ボンディングレベルの設定モードに切り換える。
【0029】
▲2▼次に、作業者は操作部24を用いてワイヤボンディング装置10を手動操作して、電極6及びリード7上にボンディング点を指定する。例えば、ボンディング点が図2に示すリードフレーム9のリード7である場合、作業者は、モニタ22の表示を見ながらXYテーブル13を駆動させて、所定のリード7上にカメラ20の視野を移動させ、この視野中心に表示された合せマークをリード7上の所定の位置に合わせることでボンディング点(つまりボンディングさせようとする点)を指定する。
【0030】
▲3▼この指定後に、作業者が操作部24を操作して、操作部24から制御装置23へ記憶信号が出力されると、制御装置23は、リード7上で合せマークにより指定されたボンディング点の座標をカメラ20の位置に基づいて算出(測定)し、この座標をボンディング座標としてボンディング座標記憶部25に記憶させる。
【0031】
▲4▼このボンディング座標の設定作業と相前後して、制御装置23は、▲3▼で算出したボンディング座標に基づいてキャピラリ15を動作させ、このキャピラリ15をリード7上に接触させて、このときのキャピラリ15の高さ方向位置からボンディング点の高さを測定し、この高さをボンディングレベルとしてボンディングレベル記憶部26に記憶させる。
【0032】
▲5▼更に、制御装置23は、上述のようにして測定されたボンディングレベルに基づき、ボンディング作動時にキャピラリ15がリード7へ向い下降するときの下降速度の切り換え位置(サーチレベル)を算出し、不図示の記憶装置に記憶させる。
【0033】
▲6▼制御装置23は、ボンディングレベルの測定後、リード7に接触したキャピラリ15を所定高さ(待機位置)まで上昇させる。
【0034】
▲7▼次に、作業者は、操作部24を操作してXYテーブル13を駆動させ、カメラ20の視野を次のリード7へ移動させて、上記▲2▼の手順を実施し、制御装置23に上記▲3▼〜▲6▼の動作を実行させる。
【0035】
▲8▼上記▲2▼〜▲6▼の手順を、全ての半導体ペレット8の電極6及びリードフレーム9のリード7上のボンディング点に対し、ボンディング点毎に実行して、全てのボンディング点についてボンディング座標、ボンディングレベル及びサーチレベルの設定作業を実行する。
【0036】
従って、上記第1の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
作業者がカメラ20の視野を移動させて、半導体ペレット8の電極6、又はリードフレーム9のリード7上にボンディング点を指定した後に、制御装置23が、上記ボンディング点の座標(ボンディング座標)を算出してボンディング座標記憶部25に記憶させるとともに、このボンディング点上にキャピラリ15を下降させて当該ボンディング点の高さ(ボンディングレベル)を測定しボンディングレベル記憶部26に記憶させることから、両設定作業のために作業者がボンディング点を指定する作業が、各ボンディング点について 1回で足りる。この結果、ボンディング座標及びボンディングレベルの設定作業を簡素化できるとともに迅速化でき、その作業性を向上させることができる。
【0037】
(B) 第2の実施の形態
ワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法の第2の実施の形態は、ボンディングレベルを測定するタイミングが、前記第1の実施の形態と異なる。この第2の実施の形態においても、図1及び図2を参照し、第1の実施の形態と同一符号を用いて説明する。
【0038】
以下、この第2の実施の形態におけるボンディング座標とボンディングレベルとの設定作業の手順を説明する。
(1) 前記第1の実施の形態の▲1▼〜▲3▼の手順を実行する。
【0039】
(2) 上記(1) の手順を全ての半導体ペレット8の電極6、及びリードフレーム9のリード7上に指定したボンディング点について実行して、ボンディング座標記憶部25に全てのボンディング点のボンディング座標を記憶させる。
【0040】
(3) その後、制御装置23は、このボンディング座標に基づき、XYテーブル13を駆動させて任意の一のボンディング点上にキャピラリ15を接触させ、前記▲4▼の手順と同様にして、各ボンディング点の高さを測定し、この高さをボンディングレベルとしてボンディングレベル記憶部26に記憶させる。
【0041】
(4) 制御装置23は、更に、上記(3) の任意の一のボンディング点において測定されたボンディングレベルに基づき、前記▲5▼と同様にしてサーチレベルを算出し、不図示の記憶装置に記憶させる。
【0042】
(5) 上記(3) 及び(4) を、ボンディング座標記憶部25に記憶された全てのボンディング座標に対してまとめて実行し、全てのボンディング点についてボンディングレベルの設定作業とサーチレベルの設定作業とを実行する。
【0043】
従って、上記第2の実施の形態によれば、次の効果を奏する。
作業者が半導体ペレット8の電極6、及びリードフレーム9のリード7上にボンディング点を指定した後に、制御装置23がボンディング座標をボンディング座標記憶部25に記憶させ、制御装置23が全てのボンディング点についてのボンディング座標の算出を実行した後に、制御装置23がこのボンディング座標に基づきキャピラリ15を動作させて各ボンディング点についてボンディングレベルをボンディングレベル記憶部26に記憶させるので、ボンディングレベルの設定作業のためにボンディング点をあらためて指定する必要がない。従って、この場合も、ボンディング座標及びボンディングレベルのティーチングのために、ボンディング点を指定する作業が 1回で足り、この結果、ボンディング座標及びボンディングレベルの設定作業を簡素化できるとともに迅速化でき、その作業性を向上させることができる。
【0044】
尚、上記両実施の形態において、半導体ペレット8の電極6について高さのばらつきが極めて少ない場合には、全ての電極6についてボンディングレベルを測定しボンディング座標記憶部25に記憶させる必要はなく、代表的な 1つの電極6についてのみボンディングレベルを測定し、このボンディングレベルを全ての電極6のボンディングレベルとして記憶させれば良い。
【0045】
また、両実施の形態では、ボンディング座標の設定作業の際に、リードフレーム9のリード7上のボンディング点のボンディング座標を、半導体ペレット8の電極6上のボンディング点のボンディング座標よりも先に設定するものを述べたが、半導体ペレット8の電極6上のボンディング点のボンディング座標をリードフレーム9のリード7上のボンディング点のボンディング座標よりも先に設定してもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法によれば、ボンディング座標及びボンディングレベルの両設定作業における作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法の第1の実施の形態が適用されたワイヤボンディング装置を示す構成図である。
【図2】図2は、半導体ペレット等を示す平面図である。
【符号の説明】
6 半導体ペレットの電極(ボンディング点)
7 リードフレームのリード(ボンディング点)
10 ワイヤボンディング装置
11 ワイヤ
15 キャピラリ
23 制御装置
24 操作部
25 ボンディング座標記憶部
26 ボンディングレベル記憶部

Claims (3)

  1. 複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、
    記憶部に記憶されたボンディング点の座標に基づいてキャピラリをそのボンディング点に接触させ、接触時のキャピラリの位置からそのボンディング点の高さを求め、この高さをそのボンディング点のボンディングレベルとして設定する動作を、複数のボンディング点個々について行なうことを特徴とするワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法。
  2. 複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、
    ボンディング点を指定し、
    その指定されたボンディング点の座標を求めるとともに、
    求めたボンディング座標に基づいてキャピラリをそのボンディング点に接触させ、接触時のキャピラリの位置からそのボンディング点の高さを求め、この高さをそのボンディング点のボンディングレベルとして設定する動作を、ボンディング点毎に実行することを特徴とするワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法。
  3. 複数のボンディング点個々のボンディングレベルを設定するワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法において、
    複数のボンディング点を順次指定し、その指定された各ボンディング点の座標を全て求めた後に、
    各ボンディング座標に基づいてキャピラリを各ボンディング点に順次接触させ、接触時のキャピラリの位置から各ボンディング点の高さをそれぞれ求め、この高さを各ボンディング点のボンディングレベルとして設定することを特徴とするワイヤボンディング装置のボンディングレベル設定方法。
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