JP4722117B2 - Wire bonding equipment - Google Patents

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Description

本発明はワイヤボンディング装置に関し、より詳細には、太径のボンディングワイヤを用いたワイヤボンディングを行う際に、ボンディング中におけるボンディングワイヤの加圧力が予め設定されている加圧力を維持することが可能なワイヤボンディング装置に関する。   The present invention relates to a wire bonding apparatus, and more specifically, when performing wire bonding using a large-diameter bonding wire, it is possible to maintain a predetermined pressure for the bonding wire during bonding. The present invention relates to a wire bonding apparatus.

一般のワイヤボンディング接続に用いられるボンディングワイヤの径寸法は30μm程度であることが多い。このような一般的な太さ寸法のボンディングワイヤを用いたワイヤボンディング装置においては、半導体チップとリードフレームの両電極位置データ及び半導体チップの形状データとを基に台形ループのループ長、ボンディング段差及び台形部長さを夫々演算する演算部と、これらの演算値を関数としてキャピラリ移動軌跡のリバース量、リバース高さ及びZ上昇量を夫々演算しこれらの演算値を前記X−Y−Z制御部に入力する関数演算部とを備えたワイヤボンディング装置(特許文献1参照)のように、キャピラリの動作を三次元座標により制御する形態の装置についてはすでに提供されている。
特許第2883463号公報
The diameter of the bonding wire used for general wire bonding connection is often about 30 μm. In such a wire bonding apparatus using a bonding wire having a general thickness, the loop length of the trapezoidal loop, the bonding step, and the semiconductor chip and lead frame electrode position data and the semiconductor chip shape data are used. A calculation unit that calculates the trapezoidal length, and a reverse amount, a reverse height, and a Z increase amount of the capillary movement trajectory using these calculated values as a function, and these calculated values are sent to the XYZ control unit. An apparatus of a form that controls the operation of a capillary by three-dimensional coordinates has already been provided, such as a wire bonding apparatus (see Patent Document 1) including a function calculation unit for inputting.
Japanese Patent No. 2883463

近年においては、自動車電装機器の部品としても半導体装置が多用されるようになってきている。自動車に搭載される半導体装置においては、パワートランジスタ等のいわゆるパワーデバイスをワイヤボンディング接続することが多い。このような高電力を消費する物品に用いるボンディングワイヤは、径寸法が500μm程度になるものもある。このようなボンディングワイヤは、ボンディング面に接触してからボンディング完了までの間でボンディングツールの高さ位置の変化量が200μm程度になり、ボンディングツールからボンディング面へ与えられる加圧力の変化が従来のワイヤボンディングに比べて非常に大きくなり、ワイヤボンディング接続を行った製品の品質に与える影響が無視できなくなってきているといった課題がある。   In recent years, semiconductor devices have come to be frequently used as parts for automobile electrical equipment. In semiconductor devices mounted on automobiles, so-called power devices such as power transistors are often connected by wire bonding. Some bonding wires used for such high power consuming articles have a diameter of about 500 μm. In such a bonding wire, the amount of change in the height position of the bonding tool is about 200 μm between the contact with the bonding surface and the completion of bonding, and the change in the pressure applied from the bonding tool to the bonding surface is the conventional one. There is a problem that it is much larger than the wire bonding, and the influence on the quality of the product that has been connected by wire bonding cannot be ignored.

上記の特許文献1をはじめとして、従来提案されているワイヤボンディング装置においては、キャピラリの動作を3次元座標により制御しているものの、ボンディングワイヤをボンディング面に加圧している最中においては特段の制御を行っているものは無く、ボンディング中における加圧力の制御を行うことが可能なワイヤボンディング装置の提案が強く望まれている。   In the conventionally proposed wire bonding apparatus including the above-mentioned Patent Document 1, the operation of the capillary is controlled by three-dimensional coordinates. There is no control, and there is a strong demand for a wire bonding apparatus capable of controlling the applied pressure during bonding.

そこで本願発明は、いわゆる太径のボンディングワイヤ(径寸法の目安が100μm以上のもの)を用いるワイヤボンディング装置において、ボンディングツールによるボンディング面への加圧力を、ボンディング開始時からボンディング終了時までの間であらかじめ定められた加圧力を維持することが可能なワイヤボンディング装置の提供を目的としている。   Accordingly, the present invention provides a wire bonding apparatus using a so-called large-diameter bonding wire (having a diameter size of 100 μm or more), and applies a pressure applied to the bonding surface by a bonding tool from the start of bonding to the end of bonding. An object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus capable of maintaining a predetermined pressure.

本発明は、ボンディングワイヤをワークに接続するボンディングツールと、該ボンディングツールを先端部に保持する超音波ホーンと、前記超音波ホーンが取り付けられた支持アームと、前記支持アームの基部を回動可能に連結した支持体と、該支持体に固定され、前記支持アームを前記支持体との連結部分を支持軸として傾動させ、前記ボンディングツールをワークへ加圧させる駆動手段と、一端部が固定端として前記支持アームに取り付けられ、他端部が自由端として前記駆動手段が連結され、該駆動手段による駆動力に応じて変位する板ばねと、前記支持アームに取り付けられ、前記板ばねの自由端側に取り付けられた位置検出体の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された前記位置検出体の位置情報に基づいて、前記ボンディングツールがボンディング面を加圧する加圧力を算出する加圧力算出手段と、前記加圧力算出手段により算出された加圧力に基づいて前記駆動手段の駆動力を制御する駆動力制御手段と、を有し、前記駆動力制御手段は、前記ボンディングツールがボンディング面に接触した後、ボンディングツールによるボンディング面への加圧力が所定の加圧力に到達した時点からワイヤボンディングが完了する時点までの間、前記ボンディングツールの加圧力を前記所定の加圧力に維持するように前記駆動手段の駆動力を制御することを特徴とするワイヤボンディング装置である。   The present invention provides a bonding tool for connecting a bonding wire to a workpiece, an ultrasonic horn for holding the bonding tool at a tip, a support arm to which the ultrasonic horn is attached, and a base of the support arm that can be rotated. A support unit connected to the support unit, a drive unit that is fixed to the support unit, tilts the support arm with a connection part of the support unit as a support shaft, and pressurizes the bonding tool to the workpiece, and one end portion is a fixed end A plate spring that is attached to the support arm, the other end is connected to the drive means as a free end, and is displaced according to a driving force by the drive means, and a free end of the plate spring that is attached to the support arm A position detector for detecting the position of the position detector attached to the side, and based on the position information of the position detector detected by the position detector. A pressing force calculating means for calculating a pressing force by which the bonding tool presses the bonding surface; a driving force control means for controlling the driving force of the driving means based on the pressing force calculated by the pressing force calculating means; The driving force control means includes a period from the time when the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool reaches a predetermined pressure after the bonding tool contacts the bonding surface to the time when the wire bonding is completed. In the meantime, the wire bonding apparatus is characterized in that the driving force of the driving means is controlled so that the pressing force of the bonding tool is maintained at the predetermined pressing force.

また、前記支持体には、前記ボンディングツールが前記ボンディング面に接触した状態を検出する接触状態検出手段が設けられていることを特徴とする。
また、前記接触状態検出手段は、接触状態の検出位置が調整可能であることを特徴とする。
これらにより、ボンディング面にボンディングツールが接触したことを正確に検出することができ、ボンディングツールによるボンディング面への加圧力制御を適切なタイミングで行うことができる。
The support may be provided with contact state detection means for detecting a state in which the bonding tool is in contact with the bonding surface.
Further, the contact state detection means is capable of adjusting a detection position of the contact state.
Accordingly, it is possible to accurately detect that the bonding tool has come into contact with the bonding surface, and it is possible to control the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool at an appropriate timing.

また、前記支持体には、前記支持アームの傾動範囲を規制するためのストッパが設けられていることを特徴とする。これにより、ボンディングツールによるボンディング面への加圧力の上限値を機械的に制限することができるため、駆動力制御手段のバックアップとして好適である。   Further, the support is provided with a stopper for regulating a tilting range of the support arm. Accordingly, the upper limit value of the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool can be mechanically limited, which is suitable as a backup for the driving force control means.

また、前記ボンディングワイヤの径寸法は100〜500μmであることを特徴とする。このような太いボンディングワイヤに対して本願発明は特に有効に適用できる。   The bonding wire has a diameter of 100 to 500 μm. The present invention can be applied particularly effectively to such a thick bonding wire.

本発明にかかるワイヤボンディング装置によれば、径寸法が100μm以上のいわゆる太径のボンディングワイヤを用いてワイヤボンディング接続を行う際において、ワイヤボンディング中のボンディングツールの高さ位置の変化に伴うボンディングツールのボンディング面への加圧力の変化を防止することができる。
また、太径のボンディングワイヤをボンディング面に対して適切な加圧力を維持した状態でボンディングすることができるため、高品質なワイヤボンディング接続が可能になり、製品の歩留まりも大幅に向上させることができる。
According to the wire bonding apparatus according to the present invention, when wire bonding connection is performed using a so-called large-diameter bonding wire having a diameter of 100 μm or more, the bonding tool is associated with a change in the height position of the bonding tool during wire bonding. It is possible to prevent a change in the pressure applied to the bonding surface.
In addition, large-diameter bonding wires can be bonded while maintaining an appropriate pressure on the bonding surface, enabling high-quality wire bonding connections and greatly improving product yields. it can.

(第1実施形態)
以下、本発明にかかるワイヤボンディング装置に搭載されるボンディングヘッドの実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は、第1実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。図2は、第1実施形態におけるボンディングヘッド側面図である。図3は、図2中のA部分における内部構造を示したボンディングヘッドの側面図である。
(First embodiment)
Embodiments of a bonding head mounted on a wire bonding apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the bonding head in the first embodiment. FIG. 2 is a side view of the bonding head in the first embodiment. FIG. 3 is a side view of the bonding head showing the internal structure at portion A in FIG.

本実施形態におけるボンディングヘッド10は、図1に示すように支持体50に傾動可能に取り付けられた支持アーム40に固定され、支持アーム40の傾動により上下方向に揺動するホーン30と、支持アーム40からせり出した位置でホーン30の先端に固定されたボンディングツール20によりワークWのボンディング面にボンディングワイヤ(図示せず)を接合するものである。支持アーム40が傾動するための駆動力は支持体50および板ばね70を介して支持アーム40に取り付けられた駆動手段60により与えられる。支持体50は保持ロッド101をクランプした状態で配設されている。支持体50は保持ロッド101の軸線に沿って上下動可能であり、予め支持体50を所定の高さ位置に固定可能である。
ワークWは、ボンディングツール20の直下位置にセットされ、必要に応じて移動させることができる状態に設けられている。ワークWの詳細な状態については後述する。
As shown in FIG. 1, the bonding head 10 according to the present embodiment is fixed to a support arm 40 that is tiltably attached to a support body 50, and a horn 30 that swings up and down by tilting the support arm 40, and a support arm A bonding wire (not shown) is bonded to the bonding surface of the workpiece W by the bonding tool 20 fixed to the tip of the horn 30 at a position protruding from 40. The driving force for tilting the support arm 40 is given by the driving means 60 attached to the support arm 40 via the support 50 and the leaf spring 70. The support body 50 is disposed in a state where the holding rod 101 is clamped. The support body 50 can move up and down along the axis of the holding rod 101, and the support body 50 can be fixed at a predetermined height position in advance.
The workpiece W is set at a position directly below the bonding tool 20 and is provided in a state where it can be moved as necessary. The detailed state of the workpiece W will be described later.

本実施形態におけるボンディングワイヤは径寸法が500μmのアルミワイヤを用いている。ボンディングワイヤはボンディングツール20の図示しない挿通孔に挿通され、ボンディングツール20の動作に合わせてワークWに形成されたボンディング面(図示せず)に供給可能に設けられている。ボンディングワイヤは、たとえば図示しないボビンに巻回された状態でワイヤボンディング装置内に配設することができる。
本実施形態においては、タングステンカーバイト等のいわゆる超硬材料により形成されたウェッジボンディング用のボンディングツール20が用いられている。
The bonding wire in this embodiment uses an aluminum wire having a diameter of 500 μm. The bonding wire is inserted into an insertion hole (not shown) of the bonding tool 20 so as to be supplied to a bonding surface (not shown) formed on the workpiece W in accordance with the operation of the bonding tool 20. The bonding wire can be disposed in the wire bonding apparatus while being wound around a bobbin (not shown), for example.
In the present embodiment, a bonding tool 20 for wedge bonding formed of a so-called super hard material such as tungsten carbide is used.

ボンディングツール20が先端部に取り付けられているホーン30は、基部(支持アーム40側)に圧電素子からなる超音波発振器が配設された超音波ホーンに形成されている。本実施形態における超音波発振器には、63.7KHzの振動を発振する出力50Wの圧電素子が用いられている。
ホーン30は取付具32により基部側が支持アーム40に固定された状態で取り付けられている。従ってホーン30は支持アーム40と共に上下方向に傾動し、ボンディングツール20を上下方向(図1中の矢印Z方向)に揺動可能に保持している。
The horn 30 to which the bonding tool 20 is attached at the tip is formed into an ultrasonic horn in which an ultrasonic oscillator made of a piezoelectric element is disposed at the base (support arm 40 side). The ultrasonic oscillator in this embodiment uses a piezoelectric element with an output of 50 W that oscillates at 63.7 KHz.
The horn 30 is attached in a state where the base side is fixed to the support arm 40 by a fixture 32. Therefore, the horn 30 tilts with the support arm 40 in the vertical direction, and holds the bonding tool 20 so as to be swingable in the vertical direction (the direction of arrow Z in FIG. 1).

支持アーム40は、基部42が支持体50に軸受ベアリング52を介して連結されている。支持アーム40は、軸受ベアリング52を支持軸(中心軸)として上下方向に傾動(揺動)可能である。支持アーム40にはボンディング面に付与されるボンディングツール20からの加圧力に伴って変形する板ばね70が取り付けられている。図2、図3に示すように、本実施形態における板ばね70は、ステンレス鋼の薄板を短辺側72と長辺側74とを有する略L字状に形成したものが用いられている。板ばね70は、短辺側72が支持アーム40の上面側に取り付けられ、長辺側74が鉛直方向に延出する自由端となるいわゆる片持ち状態で支持アーム40に取り付けられている。   The support arm 40 has a base 42 connected to the support 50 via a bearing 52. The support arm 40 can tilt (swing) in the vertical direction with the bearing 52 as a support axis (center axis). A leaf spring 70 is attached to the support arm 40. The leaf spring 70 is deformed in accordance with the pressure applied from the bonding tool 20 applied to the bonding surface. As shown in FIGS. 2 and 3, the leaf spring 70 in this embodiment is a thin stainless steel plate formed in a substantially L shape having a short side 72 and a long side 74. The leaf spring 70 is attached to the support arm 40 in a so-called cantilever state in which the short side 72 is attached to the upper surface side of the support arm 40 and the long side 74 is a free end extending in the vertical direction.

また、図2に示すように、支持体50は、支持体50から支持アーム40側に延出する2枚のアーム板54と、各アーム板54の先端どうしを連結する保持板56とにより構成されている。保持板56と、板ばね70の長辺側74との間には、板ばね70を介して支持アーム40を傾動させるための動力源となる電磁ソレノイド等の駆動手段60が取り付けられている。
図3において、駆動手段60を矢印Y方向に作動させると、支持アーム40は軸受ベアリング52を中心軸として下方に傾動する。支持アーム40が下方側に傾動すると、支持アーム40に固定されたホーン30の先端に取り付けられているボンディングツール20がボンディング面に当接する。ボンディングツール20がボンディング面に当接した後も駆動手段60を作動させ続けると、ボンディングツール20がボンディング面に接触していることで、支持アーム40の傾動量が規制されることになる。すなわち、板ばね70の長辺側74は、図4に示すように矢印Y方向に湾曲(変位)するようになる。
As shown in FIG. 2, the support body 50 includes two arm plates 54 extending from the support body 50 toward the support arm 40, and a holding plate 56 that connects the tips of the arm plates 54. Has been. A driving means 60 such as an electromagnetic solenoid serving as a power source for tilting the support arm 40 via the leaf spring 70 is attached between the holding plate 56 and the long side 74 of the leaf spring 70.
In FIG. 3, when the driving means 60 is operated in the arrow Y direction, the support arm 40 tilts downward with the bearing 52 as the central axis. When the support arm 40 tilts downward, the bonding tool 20 attached to the tip of the horn 30 fixed to the support arm 40 comes into contact with the bonding surface. If the driving means 60 is continuously operated even after the bonding tool 20 comes into contact with the bonding surface, the tilting amount of the support arm 40 is restricted because the bonding tool 20 is in contact with the bonding surface. That is, the long side 74 of the leaf spring 70 is curved (displaced) in the direction of the arrow Y as shown in FIG.

板ばね70の長辺側74の自由端部には、駆動手段60の駆動力による矢印Y方向の変位量を検出するための位置検出体80が取り付けられている。支持体50において位置検出体80と対向する部分には、位置検出体80を検出する位置検出手段82が配設されている。本実施形態においては、位置検出体80および位置検出手段82として、ネジに形成された磁性体金属と、近接式距離計測器とを用いている。   A position detector 80 for detecting the amount of displacement in the arrow Y direction by the driving force of the driving means 60 is attached to the free end of the long side 74 of the leaf spring 70. Position detection means 82 for detecting the position detection body 80 is disposed in a portion of the support 50 that faces the position detection body 80. In the present embodiment, as the position detector 80 and the position detector 82, a magnetic metal formed on a screw and a proximity distance measuring instrument are used.

位置検出手段82は加圧力算出手段および駆動力制御手段として機能する制御部90に接続されている。制御部90は、位置検出手段82により検出された駆動手段60による板ばね70の長辺側74端部における変位量に基づいて、ボンディング面に付与されているボンディングツール20からの加圧力を算出する。
板ばね70の長辺側74端部における変位量と、ボンディングツール20によるボンディング面へのボンディングワイヤの加圧力の関係は、事前の実験によりそれぞれ算出することができる。板ばね70の長辺側74端部における変位量とボンディングツール20のボンディング面へのボンディングワイヤの加圧力の関係は、加圧力算出手段として機能する制御部90の図示しない記憶手段に予め記憶されている。
The position detection unit 82 is connected to a control unit 90 that functions as a pressurizing force calculation unit and a driving force control unit. The controller 90 calculates the pressure applied from the bonding tool 20 applied to the bonding surface based on the amount of displacement at the end 74 of the long side of the leaf spring 70 by the driving means 60 detected by the position detecting means 82. To do.
The relationship between the amount of displacement at the end of the long side 74 of the leaf spring 70 and the pressure of the bonding wire applied to the bonding surface by the bonding tool 20 can be calculated by a prior experiment. The relationship between the displacement amount at the end 74 of the long side of the leaf spring 70 and the pressure of the bonding wire applied to the bonding surface of the bonding tool 20 is stored in advance in a storage unit (not shown) of the control unit 90 that functions as a pressure calculation unit. ing.

また、制御部90の記憶手段には、ボンディングツール20によるボンディング面への加圧力の設計値(設計加圧力)が予め記憶されている。板ばね70の変位量により算出した現在の加圧力が制御部90の記憶手段に記憶されている設計加圧力よりも小さい場合には、駆動手段60への供給電力量を増加し、駆動力を増加する処理を実行する。引き続き制御部90は再度板ばね70の変位量に基づいて加圧力を算出し、算出した加圧力が制御部90の記憶手段に記憶されている設計加圧力に到達するまで繰り返し実行する。   In addition, the storage unit of the control unit 90 stores in advance a design value (design pressure) of the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool 20. When the current applied pressure calculated from the displacement amount of the leaf spring 70 is smaller than the designed applied pressure stored in the storage means of the control unit 90, the amount of power supplied to the drive means 60 is increased and the drive force is increased. Perform incremental processing. Subsequently, the control unit 90 calculates the applied pressure again based on the amount of displacement of the leaf spring 70, and repeatedly executes the calculated applied force until the design applied pressure stored in the storage unit of the control unit 90 is reached.

そして、板ばね70の変位量により算出した加圧力が予め設定された加圧力に到達すると、制御部90はホーン30の超音波発振子を作動させ、予め定められた時間にわたって超音波を発振させる。これと同時に制御部90はその時点における加圧力を維持させるために駆動手段60へ供給する電力量を一定にする制御を実行する。
ホーン30の超音波発振子による超音波振動の付与が完了すると、制御部90は、駆動手段60への電力供給を停止し、ボンディングツール20からボンディング面へ付与されていた加圧力を解除し、ボンディングが完了する。
When the applied pressure calculated based on the displacement amount of the leaf spring 70 reaches a preset applied pressure, the control unit 90 activates the ultrasonic oscillator of the horn 30 to oscillate the ultrasonic wave for a predetermined time. . At the same time, the control unit 90 executes control to keep the amount of power supplied to the driving means 60 constant in order to maintain the applied pressure at that time.
When the application of the ultrasonic vibration by the ultrasonic oscillator of the horn 30 is completed, the control unit 90 stops the power supply to the driving unit 60 and releases the applied pressure applied from the bonding tool 20 to the bonding surface. Bonding is complete.

このような制御部90は、ワイヤボンディング装置100とは別体の一般的なパソコンの記憶手段に記憶させ、パソコン上で動作可能に組み込まれた制御プログラムにより実現することができる。   Such a control unit 90 can be realized by a control program that is stored in a storage unit of a general personal computer separate from the wire bonding apparatus 100 and is operably incorporated on the personal computer.

図5は、本実施形態におけるワイヤボンディング装置の全体構成を示す概略斜視図である。以上に説明したボンディングヘッド10は、保持ロッド101を有する保持台103に取り付けられている。ワイヤボンディング接続を行うワークWは、ワーク保持台105に保持されている。このワーク保持台105は、X−Y方向(いわゆる平面方向)に移動可能なX−Yテーブル107上に取り付けられている。
オペレータはスコープ99によりワーク保持台105上のワークWの位置を確認しながら、ワークWのボンディング面位置をボンディングツール20の下方位置となるようにX−Yテーブル107を手動により操作してワークWを位置決めした状態でセットする。このような構成は特に試作機用のワイヤボンディング装置100において好適に採用される。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the overall configuration of the wire bonding apparatus in the present embodiment. The bonding head 10 described above is attached to a holding table 103 having a holding rod 101. The work W to be connected by wire bonding is held on the work holding base 105. The work holding table 105 is mounted on an XY table 107 that can move in the XY direction (so-called plane direction).
The operator manually operates the XY table 107 so that the bonding surface position of the workpiece W is below the bonding tool 20 while confirming the position of the workpiece W on the workpiece holding table 105 by the scope 99. Set with the position set. Such a configuration is particularly preferably employed in the wire bonding apparatus 100 for a prototype.

本実施形態におけるボンディングヘッド10とこれを備えたワイヤボンディング装置100は以上のような構成を有している。次に本実施形態におけるワイヤボンディング装置100を用いたワイヤボンディング方法について説明する。本実施形態におけるワークWは、配線基板にパワートランジスタを搭載したものを想定している。   The bonding head 10 and the wire bonding apparatus 100 provided with the same in the present embodiment have the above-described configuration. Next, a wire bonding method using the wire bonding apparatus 100 in the present embodiment will be described. The work W in the present embodiment is assumed to have a power transistor mounted on a wiring board.

オペレータは、スコープ99によりワークWのパワートランジスタに形成された電極位置を確認し、X−Yテーブル107を操作して電極位置がボンディングツール20の下方位置となるように位置決めする。ワークWが位置決めされると、手動または自動により起動した制御部90が駆動手段60に電力を供給し、図3中の矢印Y方向に駆動させる。すると、支持アーム40は軸受ベアリング52を中心軸として下方側に傾動する。   The operator confirms the electrode position formed on the power transistor of the workpiece W by the scope 99 and operates the XY table 107 so that the electrode position is positioned below the bonding tool 20. When the workpiece W is positioned, the controller 90 activated manually or automatically supplies power to the driving means 60 and drives it in the direction of arrow Y in FIG. Then, the support arm 40 tilts downward with the bearing 52 as the central axis.

支持アーム40が下方側に傾動すると、支持アーム40の先端に取り付けられているボンディングツール20がボンディング面に当接する。引き続き駆動手段60を駆動させると板ばね70の長辺側74の端部は、図3中に示すように矢印Yの向きに湾曲し、図3に示す状態の板ばね70が図4に示す状態に変形する。この状態になると、板ばね70の長辺側74の先端部分に取り付けられた位置検出体80と支持体50に配設された位置検出手段82との離間距離が変わり、位置検出手段82が板ばね70の長辺側74端部における変位量を検出する。すなわち、ボンディングツール20のボンディング面への接触状態の検出は、駆動手段60を駆動させた後において、最初に板ばね70の長辺側74端部における変位量を検出した時点とすることができる。   When the support arm 40 tilts downward, the bonding tool 20 attached to the tip of the support arm 40 comes into contact with the bonding surface. When the driving means 60 is continuously driven, the end of the long side 74 of the leaf spring 70 is bent in the direction of the arrow Y as shown in FIG. 3, and the leaf spring 70 in the state shown in FIG. 3 is shown in FIG. It transforms into a state. In this state, the separation distance between the position detection body 80 attached to the distal end portion of the long side 74 of the leaf spring 70 and the position detection means 82 disposed on the support body 50 changes, and the position detection means 82 is moved to the plate. The amount of displacement at the end of the long side 74 of the spring 70 is detected. That is, the contact state of the bonding tool 20 to the bonding surface can be detected when the displacement amount at the end portion of the long side 74 of the leaf spring 70 is first detected after the driving means 60 is driven. .

ボンディングツール20がボンディング面に接触したことが検出されると、制御部90は、位置検出手段82が検出した板ばね70の長辺側74端部における変位量に基づいて、予め記憶手段に記憶させてある変位量と加圧力の対応データを参照し、ボンディングツール20によるパワートランジスタの電極へのボンディングワイヤの加圧力を算出する。制御部90は、変位量と加圧力の対応データにより算出した加圧力と予め記憶手段に記憶されている設計加圧力(所定の加圧力)とをそれぞれ比較する。制御部90は比較結果に基づいて、算出した加圧力が設計加圧力よりも小さい場合には駆動手段60への供給電力量を増加する処理を行う。そして、位置検出手段82による板ばね70の長辺側74端部における変位量の計測と、計測された板ばね70の長辺側74端部における変位量に基づく加圧力の算出を繰り返し実行し、ボンディングツール20による加圧力を設計加圧力に到達させる。   When it is detected that the bonding tool 20 has come into contact with the bonding surface, the control unit 90 stores in the storage unit in advance based on the displacement amount at the end 74 of the long side of the leaf spring 70 detected by the position detection unit 82. With reference to the correspondence data between the displacement amount and the applied pressure, the bonding tool 20 calculates the applied pressure of the bonding wire to the electrode of the power transistor. The control unit 90 compares the applied pressure calculated from the correspondence data between the displacement amount and the applied pressure with the design applied pressure (predetermined applied pressure) stored in the storage unit in advance. Based on the comparison result, the control unit 90 performs a process of increasing the amount of power supplied to the driving unit 60 when the calculated applied pressure is smaller than the design applied pressure. Then, the measurement of the amount of displacement at the end 74 of the long side of the leaf spring 70 by the position detector 82 and the calculation of the applied pressure based on the amount of displacement at the end 74 of the long side 74 of the leaf spring 70 are repeatedly executed. Then, the pressure applied by the bonding tool 20 is made to reach the design pressure.

ボンディングツール20によるボンディング面への加圧力が設計加圧力に到達すると、制御部90は駆動手段60への供給電力量を一定に維持する。制御部90はこれと同時にホーン30の超音波発振器を作動させ、ボンディングツール20に超音波を所要時間付与しながらボンディングワイヤとボンディング面との接合を行う。
超音波発振子の作動時間は予め制御部90の記憶手段に記憶されていて、予め設定した時間が経過すると、超音波発振子による超音波振動の付与が停止する。超音波発振子による超音波発振動作の停止と同時に、制御部90は駆動手段60への電力供給を停止し、ボンディングツール20をボンディング面から離反させ、ファーストボンディングを完了させる。
When the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool 20 reaches the design pressure, the control unit 90 keeps the amount of power supplied to the driving means 60 constant. At the same time, the control unit 90 operates the ultrasonic oscillator of the horn 30 to bond the bonding wire and the bonding surface while applying ultrasonic waves to the bonding tool 20 for a required time.
The operating time of the ultrasonic oscillator is stored in advance in the storage means of the control unit 90, and when the preset time elapses, application of ultrasonic vibration by the ultrasonic oscillator stops. Simultaneously with the stop of the ultrasonic oscillation operation by the ultrasonic oscillator, the control unit 90 stops the power supply to the driving means 60, moves the bonding tool 20 away from the bonding surface, and completes the first bonding.

ファーストボンディングが完了すると、オペレータがスコープ99を覗きながらX−Yテーブル107を操作することにより、セカンドボンディング位置である配線基板のボンディング面を探し、X−Yテーブル107を操作し、配線基板のボンディング面位置をボンディングツールの待機位置の直下位置に移動させる。この後手動または自動により制御部90を起動し、制御部90が駆動手段60を作動させることにより、ボンディングツール20を配線基板のボンディンパッドに接近させる。   When the first bonding is completed, the operator operates the XY table 107 while looking through the scope 99 to find the bonding surface of the wiring board at the second bonding position, and operates the XY table 107 to bond the wiring board. The surface position is moved to a position immediately below the standby position of the bonding tool. Thereafter, the control unit 90 is started manually or automatically, and the control unit 90 operates the driving means 60 to bring the bonding tool 20 close to the bonding pad of the wiring board.

配線基板のボンディング面においてもパワートランジスタの電極(ファーストボンディング位置)と同様にしてボンディングワイヤを超音波接合する。配線基板のボンディング面でのボンディングワイヤの接合(セカンドボンディング)が完了したら、制御部90はホーン30の超音波発振器からさらに高周波の超音波を発振させることにより(またはオペレータが手動により)配線基板のボンディング面からボンディングワイヤを切断し、ボンディングツール20を配線基板のボンディング面から離反させる。   Also on the bonding surface of the wiring board, the bonding wires are ultrasonically bonded in the same manner as the power transistor electrode (first bonding position). When the bonding of the bonding wires on the bonding surface of the wiring board (second bonding) is completed, the control unit 90 oscillates a higher frequency ultrasonic wave from the ultrasonic oscillator of the horn 30 (or manually by the operator). The bonding wire is cut from the bonding surface, and the bonding tool 20 is separated from the bonding surface of the wiring board.

本実施形態におけるワイヤボンディング装置100は、試作品の製造に用いる際に多用されるので、ファーストボンディング位置とセカンドボンディング位置とをオペレータがスコープ99をのぞきながら位置確認を行ったうえでワイヤボンディングを行うため、ファーストボンディングとセカンドボンディングとが完了すると、ボンディングツール20は当初位置(待機位置)に戻る。以上を繰り返し実行することで、ワークW内においてワイヤボンディング接続が必要なすべての部分にワイヤボンディング接続を行うことができる。   Since the wire bonding apparatus 100 in this embodiment is frequently used when manufacturing a prototype, wire bonding is performed after the operator confirms the position of the first bonding position and the second bonding position while looking through the scope 99. Therefore, when the first bonding and the second bonding are completed, the bonding tool 20 returns to the initial position (standby position). By repeatedly executing the above, wire bonding connection can be made to all parts in the work W that require wire bonding connection.

このようにしてワイヤボンディング接続された成形品は、太径のボンディングワイヤを用いたワイヤボンディング接続を行う場合に、ボンディングワイヤがつぶれることによってボンディング面へ付与される加圧力の変化を防ぎ、ボンディング面へのボンディングワイヤの加圧力を所定の加圧力(設計加圧力)に維持することができる。すなわち、ボンディング面へのボンディングワイヤの加圧力が強過ぎることによるボンディングワイヤの破断や、ボンディング面へのボンディングワイヤの加圧力が弱過ぎることによるボンディング面とボンディングワイヤとの接合不足等の不具合が回避でき、高品質なワイヤボンディング接続が可能になり、製品の歩留まりを向上させることができる。   The molded product connected by wire bonding in this way prevents a change in the pressure applied to the bonding surface when the bonding wire is crushed when wire bonding connection using a large-diameter bonding wire is performed. It is possible to maintain the pressing force of the bonding wire to a predetermined pressing force (design pressing force). In other words, problems such as bonding wire breakage due to excessive bonding wire pressure on the bonding surface and insufficient bonding between the bonding surface and bonding wire due to excessive bonding wire pressure on the bonding surface are avoided. This enables high-quality wire bonding connection and improves the product yield.

(第2実施形態)
図6は、第2実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。図7は、第2実施形態におけるボンディングヘッドの一部を透視した側面図である。
本実施形態におけるボンディングヘッド10の構成部品のそれぞれは、先の実施形態におけるボンディングヘッド10の構成部品とそれぞれ同じであるが、板ばね70の長辺側74が水平方向に延出する配置で支持アーム40に固定されている点に加え、ボンディングツール20がボンディング面に接触した状態を検出する接触状態検出手段55をさらに具備している点で先の実施形態と異なっている。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a perspective view of the bonding head in the second embodiment. FIG. 7 is a side view of a part of the bonding head according to the second embodiment seen through.
The components of the bonding head 10 in this embodiment are the same as the components of the bonding head 10 in the previous embodiment, but are supported by an arrangement in which the long side 74 of the leaf spring 70 extends in the horizontal direction. In addition to being fixed to the arm 40, the present embodiment is different from the previous embodiment in that it further includes contact state detecting means 55 for detecting a state in which the bonding tool 20 is in contact with the bonding surface.

本実施形態におけるワイヤボンディング装置は、図6に示すように、一端側にボンディングツール20が取り付けられたホーン30が保持アーム40に取付具32により固定されていて、保持アーム40が支持体50に軸受ベアリング52により傾動可能に連結されている点は先の実施形態と同様である。
保持アーム40の基部42には、ステンレス鋼によりL字状に形成された板ばね70の短辺側72が取り付けられている。板ばね70の長辺側74は保持アーム40の水平部46に並行して水平方向に延出した状態になる。
In the wire bonding apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, a horn 30 having a bonding tool 20 attached to one end side is fixed to a holding arm 40 by a fixture 32, and the holding arm 40 is attached to a support body 50. It is the same as that of the previous embodiment in that it is connected to the bearing 52 so as to be tiltable.
A short side 72 of a leaf spring 70 formed in an L shape from stainless steel is attached to the base 42 of the holding arm 40. The long side 74 of the leaf spring 70 extends in the horizontal direction in parallel with the horizontal portion 46 of the holding arm 40.

板ばね70の長辺側74の中途部分には、板ばね70を下方に変形させると共に保持アーム40を傾動させることにより、ボンディングツール20をボンディング面に加圧する駆動手段60が連結されている。水平方向に延出する板ばね70の長辺側74は、図面の下側(矢印C側)に変位することになる。
駆動手段60は先の実施形態と同様に電磁ソレノイドが好適に用いられる。本実施形態における駆動手段60は、支持体50から支持アーム40の水平部46の両脇部分から水平部46が延伸する側に伸びるアーム板54の上面部分どうしを連結する保持板56に固定され、出力軸62が鉛直方向に伸縮する配置に設けられている。
A driving means 60 that pressurizes the bonding tool 20 to the bonding surface by deforming the leaf spring 70 downward and tilting the holding arm 40 is connected to a middle portion of the long side 74 of the leaf spring 70. The long side 74 of the leaf spring 70 extending in the horizontal direction is displaced to the lower side (arrow C side) of the drawing.
As the driving means 60, an electromagnetic solenoid is preferably used as in the previous embodiment. The drive means 60 in the present embodiment is fixed to a holding plate 56 that connects the upper surface portions of the arm plate 54 extending from the support 50 to the side where the horizontal portion 46 extends from both sides of the horizontal portion 46 of the support arm 40. The output shaft 62 is provided so as to extend and contract in the vertical direction.

また、図7に示すように、駆動手段60の出力軸62にはスプリングホルダ64が取り付けられていて、スプリングホルダ64と板ばね70の下面との間にコイルばね76が介挿されている。コイルばね76の内部にはコイルばね76の軸線方向にボルト78が挿通されていて、ボルト78の一端側がスプリングホルダ64に、他端側が板ばね70の長辺側74にそれぞれ連結されている。ボルト78は支持アーム40の水平部46に形成された貫通孔48内に進入した状態で配設されている。   As shown in FIG. 7, a spring holder 64 is attached to the output shaft 62 of the driving means 60, and a coil spring 76 is interposed between the spring holder 64 and the lower surface of the leaf spring 70. A bolt 78 is inserted into the coil spring 76 in the axial direction of the coil spring 76, and one end of the bolt 78 is connected to the spring holder 64 and the other end is connected to the long side 74 of the leaf spring 70. The bolt 78 is disposed in a state of entering into a through hole 48 formed in the horizontal portion 46 of the support arm 40.

ボルト78と板ばね70の長辺側74との連結手段はナット66が用いられている。ナット66とボルト78との締結状態を調整することにより、駆動手段60の出力軸62の突出高さ位置を調整している。具体的には、ナット66を締め付けると、ナット66の上部から突出するボルト78の量が増え、コイルスプリング76が圧縮されて、出力軸62は駆動手段60から突出した(引き出された)状態になる。これに対してナット66を緩めると、駆動手段60からの出力軸62の突出量は少なくなる。ナット66の締め付け状態の調整は、駆動手段60の出力軸の突出量の上限と下限の範囲内で行われる。   A nut 66 is used as a connecting means between the bolt 78 and the long side 74 of the leaf spring 70. By adjusting the fastening state between the nut 66 and the bolt 78, the protruding height position of the output shaft 62 of the driving means 60 is adjusted. Specifically, when the nut 66 is tightened, the amount of the bolt 78 protruding from the upper portion of the nut 66 is increased, the coil spring 76 is compressed, and the output shaft 62 is protruded (drawn) from the driving means 60. Become. On the other hand, when the nut 66 is loosened, the protruding amount of the output shaft 62 from the driving means 60 is reduced. The tightening state of the nut 66 is adjusted within the upper and lower limits of the protruding amount of the output shaft of the driving means 60.

板ばね70の長辺側74の下面側をコイルばね76により支持することで、駆動手段60により板ばね70の長辺側74を変位させる際に、板ばね70の長辺側74とボルト78との連結部分が板ばね70の長辺側74の自由端側における変形モードを拘束することを防止する。駆動手段60の出力に応じて板ばね70の長辺側74を適切に変位させることができるため、位置検出体80もまた適切に変位させることができる。   By supporting the lower surface side of the long side 74 of the leaf spring 70 with the coil spring 76, when the long side 74 of the leaf spring 70 is displaced by the driving means 60, the long side 74 of the leaf spring 70 and the bolt 78. This prevents the connecting portion from constraining the deformation mode on the free end side of the long side 74 of the leaf spring 70. Since the long side 74 of the leaf spring 70 can be appropriately displaced according to the output of the driving means 60, the position detector 80 can also be appropriately displaced.

板ばね70の長辺側74の端部には、板ばね70の変位量を検出するための位置検出体80を収容するブラケット81が取り付けられている。支持アーム40の水平部46下面には、位置検出体80の位置変化を検出するための位置検出手段82が保持具84により保持された状態で配設されている。保持具84は、略L字状に形成されていて、一辺側を支持アーム40の水平部46の下面において板ばね70の長辺側74先端部の近接位置に固定されている。位置検出体82は、保持具84の他辺側の先端部(下端部)に取り付けられている。本実施形態においては、位置検出体80と位置検出手段82に磁石とホール素子とを用いた。   A bracket 81 that houses a position detector 80 for detecting the amount of displacement of the leaf spring 70 is attached to the end of the leaf spring 70 on the long side 74. On the lower surface of the horizontal portion 46 of the support arm 40, position detection means 82 for detecting a change in the position of the position detection body 80 is disposed in a state of being held by a holder 84. The holder 84 is formed in a substantially L shape, and one side is fixed to a position close to the tip of the long side 74 of the leaf spring 70 on the lower surface of the horizontal part 46 of the support arm 40. The position detector 82 is attached to the tip (lower end) on the other side of the holder 84. In the present embodiment, magnets and Hall elements are used for the position detector 80 and the position detector 82.

また、図7に示すように、本実施形態の支持アーム40の基部42には、鉛直方向下方に伸びる脚板49が取り付けられている。脚板49は支持アーム40の軸受ベアリング52周りの傾動に伴って支持アーム40の傾動向きと同じ向きに回動する。支持体50には、脚板49の回動範囲を規制するストッパSが設けられている。ストッパSは支持アーム40が水平状態から上側に傾動する際の上端位置と、支持アーム40が傾動する際の下端位置とをそれぞれ独立で調整可能に形成されている。   As shown in FIG. 7, a leg plate 49 extending downward in the vertical direction is attached to the base portion 42 of the support arm 40 of the present embodiment. The leg plate 49 rotates in the same direction as the tilt direction of the support arm 40 as the support arm 40 tilts around the bearing bearing 52. The support body 50 is provided with a stopper S that restricts the rotation range of the leg plate 49. The stopper S is formed such that the upper end position when the support arm 40 tilts upward from the horizontal state and the lower end position when the support arm 40 tilts can be independently adjusted.

本実施形態においては、脚板49に取り付けられていて、アーム板54を板厚方向に貫通する貫通孔54Aを介してアーム板54の表面から突出する突出片49Aと、脚板49が傾動する方向の両側から突出片49Aを挟みこむ配置に設けられた2本のネジNと、ネジの保持具Hと、によりストッパSが構成されている。ネジの保持具Hに対するそれぞれのネジNの突出量を調整することにより支持アーム40の上端規制位置と下端規制位置とが設定される。支持アーム40と脚板49との傾動に伴い突出片49AがいずれかのネジNの先端に当接すると、突出片49Aの移動が規制され、これに伴って脚板49および支持アーム40の傾動も規制されることになる。   In the present embodiment, a protruding piece 49A that is attached to the leg plate 49 and protrudes from the surface of the arm plate 54 through a through hole 54A that penetrates the arm plate 54 in the plate thickness direction, and a direction in which the leg plate 49 tilts. A stopper S is constituted by two screws N provided in an arrangement that sandwiches the protruding piece 49A from both sides and a screw holder H. By adjusting the protruding amount of each screw N with respect to the screw holder H, the upper end restriction position and the lower end restriction position of the support arm 40 are set. When the protruding piece 49A comes into contact with the tip of one of the screws N as the support arm 40 and the leg plate 49 are tilted, the movement of the protruding piece 49A is restricted, and accordingly, the tilting of the leg plate 49 and the supporting arm 40 is also restricted. Will be.

バランス用スプリング53は支持体50の下部において、一端側が脚板49に係止され、他端側が支持体50の側面の反力板58に取り付けられたアジャスタネジ51の先端に係止されている。バランス用スプリング53による付勢力は、アジャスタネジ51により調整することができる。バランス用スプリング53の付勢力によって脚板49を矢印D方向に引き寄せることができ、ボンディングツール20とホーン30を搭載した支持アーム40と、駆動手段60との自重により、指示アーム40が軸受ベアリング52周りに傾動することを防いでいる。   In the lower part of the support 50, one end of the balance spring 53 is locked to the leg plate 49, and the other end is locked to the tip of an adjuster screw 51 attached to the reaction force plate 58 on the side surface of the support 50. The biasing force by the balance spring 53 can be adjusted by the adjuster screw 51. The leg plate 49 can be pulled in the direction of the arrow D by the urging force of the balance spring 53. The weight of the support arm 40 on which the bonding tool 20 and the horn 30 are mounted and the driving means 60 causes the indicating arm 40 to move around the bearing bearing 52. To prevent tilting.

さらに支持体50には、ボンディングツール20がボンディング面に接触した状態を、支持アーム40の傾動状態から直接検出するための接触状態検出手段55が配設されている。本実施形態における接触状態検出手段55は、フォトマイクロ等の光電素子が好適に用いられる。脚板49は支持アーム40と一体に形成されているので、脚板49の位置を検出することで、ボンディングツール20によるボンディング面への接触状態を検出する形態とすれば、先の実施形態に比較して更に高精度にボンディングツール20のボンディング面への接触状態を検出することが可能になり好適である。
接触状態検出手段55は支持体50の表面から内部に往復動自在に挿通したスライダと一体に形成されているので、スライダ位置を調整することで、脚板49の検出位置(ボンディングツール20がボンディング面へ接触する位置)を実際の状態に合わせて適宜設定することができる。
Further, the support 50 is provided with contact state detection means 55 for directly detecting the state in which the bonding tool 20 is in contact with the bonding surface from the tilted state of the support arm 40. As the contact state detection means 55 in the present embodiment, a photoelectric element such as a photomicro is preferably used. Since the leg plate 49 is formed integrally with the support arm 40, if the form of detecting the contact state of the bonding tool 20 to the bonding surface by detecting the position of the leg plate 49 is compared with the previous embodiment. Therefore, it is possible to detect the contact state of the bonding tool 20 to the bonding surface with higher accuracy.
Since the contact state detection means 55 is formed integrally with a slider that is reciprocally inserted from the surface of the support 50 to the inside thereof, the detection position of the leg plate 49 (the bonding tool 20 is bonded to the bonding surface) by adjusting the slider position. Can be set as appropriate according to the actual state.

次に本実施形態におけるボンディングヘッド10を用いたワイヤボンディング装置100によるワイヤボンディング方法について説明する。図8は、第2実施形態におけるワイヤボンディング装置の全体構成を示す斜視図である。図9は、第2実施形態における板ばねの変形前と変形後における状態を示す拡大図である。本発明におけるボンディングヘッド10を用いた基本的なワイヤボンディング方法については先の実施形態において既に説明したので、ここでは、本実施形態において特徴的な部分のみを説明する。   Next, a wire bonding method by the wire bonding apparatus 100 using the bonding head 10 in this embodiment will be described. FIG. 8 is a perspective view showing the overall configuration of the wire bonding apparatus in the second embodiment. FIG. 9 is an enlarged view showing a state before and after deformation of the leaf spring in the second embodiment. Since the basic wire bonding method using the bonding head 10 according to the present invention has already been described in the previous embodiment, only the characteristic portions of the present embodiment will be described here.

ワークWをセットする前においては、支持アーム40は水平状態よりも極僅かであるが上側に変位している。ワークWを位置決めしてセットした後、支持体50の高さ位置とアジャスタネジ51を調整するとことで支持アーム40の状態を調整し、図9(A)に示すように、ボンディングツール20をボンディング面に接触させた状態でボンディング面に加圧力を作用させない状態を基本状態とする。
基本状態を設定した後、手動または自動により制御部90が起動する。制御部90により駆動手段60が作動すると、支持アーム40が軸受ベリング52を中心軸として下方側に傾動する。支持アーム40の下方側への傾動に伴い脚板49も接触状態検出手段55に接近する状態に傾動する。接触状態検出手段55が脚板49を検出すると、制御部90はボンディングツール20がボンディング面に接触した状態と判断する。
Before the workpiece W is set, the support arm 40 is displaced slightly upward than the horizontal state. After the workpiece W is positioned and set, the height of the support 50 and the adjuster screw 51 are adjusted to adjust the state of the support arm 40, and the bonding tool 20 is bonded as shown in FIG. The basic state is a state in which no pressure is applied to the bonding surface while being in contact with the surface.
After setting the basic state, the control unit 90 is activated manually or automatically. When the driving unit 60 is operated by the control unit 90, the support arm 40 tilts downward with the bearing belling 52 as the central axis. As the support arm 40 is tilted downward, the leg plate 49 is also tilted to approach the contact state detection means 55. When the contact state detection means 55 detects the leg plate 49, the control unit 90 determines that the bonding tool 20 is in contact with the bonding surface.

接触状態検出手段55が脚板49を検出すると、制御部90は駆動手段60への供給電力を増やし、ボンディングツール20によりボンディング面へ加圧力を作用させ、板ばね70を図9(B)に示す状態にすると共に、位置検出手段82に位置検出体80の位置を検出させる。制御部90は位置検出手段82により検出した位置検出体80の位置に基づいて、先の実施形態と同様にしてボンディングツール20によりボンディング面への加圧力の制御を行いファーストボンディングを完了させる。セカンドボンディングもまた、先の実施形態および上述のファーストボンディングと同様にして処理することができるのはいうまでもない。   When the contact state detection means 55 detects the leg plate 49, the control unit 90 increases the power supplied to the drive means 60 and applies pressure to the bonding surface by the bonding tool 20, and the leaf spring 70 is shown in FIG. 9B. At the same time, the position detector 82 is caused to detect the position of the position detector 80. Based on the position of the position detector 80 detected by the position detector 82, the controller 90 controls the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool 20 in the same manner as in the previous embodiment to complete the first bonding. It goes without saying that the second bonding can also be processed in the same manner as the previous embodiment and the first bonding described above.

本実施形態においては、支持アーム40の傾動状態を直接反映する脚板49を検出することにより、ボンディングツール20のボンディング面への接触状態を判断しているため、ボンディング面へのボンディングツール20の接触状態をきわめて精密に検出することができるため好都合である。   In the present embodiment, the contact state of the bonding tool 20 to the bonding surface is determined by detecting the leg plate 49 that directly reflects the tilting state of the support arm 40, so that the bonding tool 20 contacts the bonding surface. This is advantageous because the state can be detected very precisely.

以上に実施形態に基づいて本願発明を詳細に説明したが、本発明の実施形態体は上記に説明した内容に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での他の実施形態であっても発明の技術的範囲に属することはいうまでもない。
例えば、以上の実施形態においては、駆動手段60として電磁ソレノイドを用いているが、電磁ソレノイドに替えてサーボモータ等、他の駆動手段を採用することができるのはもちろんである。また、位置検出手段82についても近接式距離計測器やホール素子以外のセンサを用いることができ、位置検出体80も位置検出手段82に合わせて適宜変更することができるのはもちろんである。
Although the present invention has been described in detail above based on the embodiments, the embodiment of the present invention is not limited to the contents described above, and other embodiments within the scope not changing the gist of the invention. Needless to say, it belongs to the technical scope of the invention.
For example, in the above embodiment, an electromagnetic solenoid is used as the driving means 60, but other driving means such as a servo motor can be adopted instead of the electromagnetic solenoid. Further, as the position detection means 82, a sensor other than the proximity distance measuring device and the Hall element can be used, and the position detection body 80 can be appropriately changed according to the position detection means 82.

また、第1実施形態においては、ボンディングツール20によるボンディング面への加圧力が設計加圧力に到達した状態を板ばね70の変位量に基づいて検出する形態としているが、第2実施形態と同様に、支持体50に、支持アーム40の傾動状態からボンディングツール20のボンディング面への接触状態を直接検出する接触状態検出手段55を配設することもちろん可能である。
また、第1実施形態にバランス用スプリング53とアジャスタネジ51を装着することで、支持アーム40の自重による傾動を防止する機能を付加することももちろん可能である。
In the first embodiment, the state in which the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool 20 has reached the design pressure is detected based on the amount of displacement of the leaf spring 70, but is the same as in the second embodiment. In addition, it is of course possible to dispose contact state detection means 55 for directly detecting the contact state of the bonding tool 20 to the bonding surface from the tilted state of the support arm 40 on the support body 50.
In addition, by attaching the balance spring 53 and the adjuster screw 51 to the first embodiment, it is of course possible to add a function for preventing the support arm 40 from being tilted by its own weight.

また、以上の実施形態においては、ステンレス鋼をL字型に形成した板ばね70を用いた形態について説明をしているが、駆動手段60により付与されている駆動力による変位から駆動力を算出することができれば、必ずしも材質がステンレス鋼でなくてもよいし、L字型ではなく単純な平面板形状のものであっても、本発明を構成することは十分可能である。   Moreover, in the above embodiment, although the form using the leaf | plate spring 70 which formed stainless steel in the L shape was demonstrated, a driving force is calculated from the displacement by the driving force provided by the drive means 60. FIG. If it can be done, the material of the present invention is not limited to stainless steel, and even if it is not L-shaped but a simple flat plate shape, it is possible to constitute the present invention.

第1実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the bonding head in a 1st embodiment. 第1実施形態におけるボンディングヘッド側面図である。It is a bonding head side view in a 1st embodiment. 図2中のA部分における内部構造を示したボンディングヘッドの側面図である。FIG. 3 is a side view of a bonding head showing an internal structure at a portion A in FIG. 2. ボンディングヘッドの板ばねを湾曲させた状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the state which curved the leaf | plate spring of the bonding head. 第1実施形態におけるワイヤボンディング装置の全体構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the whole structure of the wire bonding apparatus in 1st Embodiment. 第2実施形態におけるボンディングヘッドの斜視図である。It is a perspective view of the bonding head in 2nd Embodiment. 第2実施形態におけるボンディングヘッドの一部を透視した側面図である。It is the side view which saw through a part of bonding head in a 2nd embodiment. 第2実施形態におけるワイヤボンディング装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the wire bonding apparatus in 2nd Embodiment. 第2実施形態における板ばねの変形前と変形後における状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the state before and after a deformation | transformation of the leaf | plate spring in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 ボンディングヘッド
20 ボンディングツール
30 ホーン
32 取付具
40 保持アーム
42 基部
46 水平部
48 貫通孔
49 脚板
49A 突出片
50 支持体
51 アジャスタネジ
52 軸受ベアリング
53 バランス用スプリング
54 アーム板
55 接触状態検出手段
56 保持板
58 反力板
60 駆動手段
62 出力軸
64 スプリングホルダ
66 ナット
70 板ばね
72 短辺側
74 長辺側
76 コイルばね
78 ボルト
80 位置検出体
81 ブラケット
82 位置検出手段
84 保持具
90 制御部
99 スコープ
100 ワイヤボンディング装置
101 保持ロッド
103 保持台
105 ワーク保持台
107 X−Yテーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bonding head 20 Bonding tool 30 Horn 32 Attachment tool 40 Holding arm 42 Base part 46 Horizontal part 48 Through-hole 49 Leg plate 49A Projection piece 50 Support body 51 Adjuster screw 52 Bearing bearing 53 Balance spring 54 Arm board 55 Contact state detection means 56 Holding Plate 58 Reaction force plate 60 Drive means 62 Output shaft 64 Spring holder 66 Nut 70 Leaf spring 72 Short side 74 Long side 76 Coil spring 78 Bolt 80 Position detector 81 Bracket 82 Position detector 84 Holder 90 Control part 99 Scope DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Wire bonding apparatus 101 Holding rod 103 Holding stand 105 Work holding stand 107 XY table

Claims (5)

ボンディングワイヤをワークに接続するボンディングツールと、
該ボンディングツールを先端部に保持する超音波ホーンと、
前記超音波ホーンが取り付けられた支持アームと、
前記支持アームの基部を回動可能に連結した支持体と、
該支持体に固定され、前記支持アームを前記支持体との連結部分を支持軸として傾動させ、前記ボンディングツールをワークへ加圧させる駆動手段と、
一端部が固定端として前記支持アームに取り付けられ、他端部が自由端として前記駆動手段が連結され、該駆動手段による駆動力に応じて変位する板ばねと、
前記支持アームに取り付けられ、前記板ばねの自由端側に取り付けられた位置検出体の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出された前記位置検出体の位置情報に基づいて、前記ボンディングツールがボンディング面を加圧する加圧力を算出する加圧力算出手段と、
前記加圧力算出手段により算出された加圧力に基づいて前記駆動手段の駆動力を制御する駆動力制御手段と、を有し、
前記駆動力制御手段は、前記ボンディングツールがボンディング面に接触した後、ボンディングツールによるボンディング面への加圧力が所定の加圧力に到達した時点からワイヤボンディングが完了する時点までの間、前記ボンディングツールの加圧力を前記所定の加圧力に維持するように前記駆動手段の駆動力を制御することを特徴とするワイヤボンディング装置。
A bonding tool to connect the bonding wire to the workpiece;
An ultrasonic horn for holding the bonding tool at the tip;
A support arm to which the ultrasonic horn is attached;
A support body rotatably connected to a base portion of the support arm;
Driving means fixed to the support, tilting the support arm with a connecting portion with the support as a support shaft, and pressurizing the bonding tool to the workpiece;
A leaf spring that has one end attached to the support arm as a fixed end, the other end is connected to the drive means as a free end, and is displaced according to the drive force by the drive means;
Position detecting means for detecting a position of a position detecting body attached to the support arm and attached to a free end side of the leaf spring;
Based on the position information of the position detection body detected by the position detection means, a pressure calculation means for calculating the pressure with which the bonding tool presses the bonding surface;
Driving force control means for controlling the driving force of the driving means based on the pressing force calculated by the pressing force calculation means,
The driving force control means is configured such that, after the bonding tool comes into contact with the bonding surface, the bonding tool is in a period from when the pressure applied to the bonding surface by the bonding tool reaches a predetermined pressure until the wire bonding is completed. The wire bonding apparatus is characterized in that the driving force of the driving means is controlled so as to maintain the applied pressure at the predetermined applied pressure.
前記支持体には、前記ボンディングツールが前記ボンディング面に接触した状態を検出する接触状態検出手段が設けられている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。   The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the support is provided with contact state detection means for detecting a state in which the bonding tool is in contact with the bonding surface. 前記接触状態検出手段は、接触状態の検出位置が調整可能であることを特徴とする請求項2記載のワイヤボンディング装置。   The wire bonding apparatus according to claim 2, wherein the contact state detection unit can adjust a detection position of the contact state. 前記支持体には、前記支持アームの傾動範囲を規制するためのストッパが設けられていることを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか一項記載のワイヤボンディング装置。   The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the support is provided with a stopper for restricting a tilting range of the support arm. 前記ボンディングワイヤの径寸法は100〜500μmであることを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか一項記載のワイヤボンディング装置。   The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein the bonding wire has a diameter of 100 to 500 μm.
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