JPH03114239A - ボンディング面接触検出装置 - Google Patents

ボンディング面接触検出装置

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JPH03114239A
JPH03114239A JP2211552A JP21155290A JPH03114239A JP H03114239 A JPH03114239 A JP H03114239A JP 2211552 A JP2211552 A JP 2211552A JP 21155290 A JP21155290 A JP 21155290A JP H03114239 A JPH03114239 A JP H03114239A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子のワイヤボンディングにおけるボ
ンディングツールとボンディング面との接触位置を検出
する装置に関するものである。
〔従来の技術〕
ＩＣチップのバンドとリードとの間のボンディングを行
うワイヤボンディングにおいては、ボンディングアーム
の先端に設けられたボンディングツール（例えば金線用
のボールボンディング用のキャピラリー、或いはアルミ
ニウム線用のステッチボンディング用のウェッジ）にて
ワイヤを保持して対象物であるバッド又はリードのボン
ディング面に接触せしめ、かつボンディングツールにて
ワイヤ先端部に形成されたボール又はワイヤの一部を押
しつぶして、熱圧縮により圧着するか超音波の作用で溶
着せしめる。
この種のボンディング装置の従来の例を第３図に示す、
１０は超音波の振動子であり、フレーム１１上にピン１
２により揺動可能に支えられている。１３はホーンであ
り、先端にキャピラリーｌが設けられボンディングアー
ムの作用も有している。振動子１０の他端にはレバー１
４が設けられ、その端部に設けられたローラ１５がカム
１６と接触するようにバネ１７により反時計方向のモー
メントを受けている。１８はワイヤ２のリールであり、
１９はワイヤ２を握持してカットするためのクランプ、
２０はワイヤ先端のボールを引き上げてキャピラリー１
の下端７に接触せしめるためのハーフクランプ、２１は
ワイヤ２の先端にボールを形成するためのトーチであり
、垂直軸２２のまわりに回動し得るようになっている。
２３は位置検出装置であり、ペレット４及び各パッド５
の標準位置からのズレを検出する。このズレの検出値に
応じてフレーム１１又はペレット４を水平面にＸ又はＹ
方向に移動せしめてキャピラリー１とベレット４のパッ
ド５との間の相対位置を調整し整合を行う。
このような従来の装置においては、キャピラリー１の昇
降運動はカム１６の形状によって決められ、異なる種類
のベレット４に対応する異なる昇降パターンに対してそ
れぞれカムを用意して交換せねばならず、また、ベレッ
ト４の厚さ、ボールの直径、ワイヤ２の直径などの寸法
に誤差があってもそれに応じられず、適正な押付力及び
接触面積が得られない欠点があった。
ところで、ワイヤボンディングにおいては、ワイヤがボ
ンディング面に接触したのちのボンディングツールによ
る押付力はボンディングの品質に大きな影響を与えるこ
とから、ボンディングツールがボンディング面に接触し
たことを検出し、この検出信号を基準として押付力を最
適値に設定することが行われている。この場合のボンデ
ィングツールがボンディング面に接触したことを検出す
る方法としては、特開昭５５−２４４０３号公報に示さ
れるように、昇降フレームとボンディングアームのそれ
ぞれに接触子を設け、両接触子に電ＦＩ４かけて接触子
のオン、オフによりボンディングツールがボンディング
面に接触したかどうかを判定していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、特開昭５５−２４４０３号公報による方
法では、接触子は昇降フレームとボンディングアームと
の位置関係を保持しており、その間に電圧をかけること
により接触子が電食し、圧力変化を起こして接触子が通
電不能となり、正確なる検出が不可能となるという問題
点があった。
本発明は、前記問題点を解決し、長期にわたってボンデ
ィングツールとボンディング面との接触位置を正確に検
出し、ワイヤ直径、ボール直径などの寸法誤差による影
響も少なく、ベレットの種類、ワイヤの種類が異なって
も調整が容易であり、確実に、信顧性の高いボンディン
グを行うことができるボンディング面接触検出装置を提
供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、昇降フレームに、水平軸のまわりに回動可能
に支えられたボンディングアームの一方側の先端にボン
ディングツールを、他端側に無接触型変位検出センサを
設け、ボンディングツールがボンディング面に接触した
とき前記無接触型変位検出センサにより、その接触位置
を検出することを特徴とするボンディング面接触検出装
置である。
〔実施例〕
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第１図において、昇降フレーム２４は、フレーム１１の
昇降ガイド２５に沿って昇降可能に保持されており、昇
降フレーム２４に一体に形成されているメネジ部２６が
ネジ軸２７に螺合しており、パルスモータ２８又はエン
コーダを用いたモータにより昇降駆動されるようになっ
ている。昇降フレーム２４には水平軸であるピン２９に
よす回動可能に支えられた揺動フレーム３０に超音波の
振動子１０が固定され、ボンディングアームの作用をす
るホーン１３の先端にボンディングツールであるキャピ
ラリー１が設けられている。３１は昇降フレーム２４に
固定された仮バネであり、偏心ビン３２を介して、揺動
フレーム３０に常に反時計方向のモーメントを与え、押
圧力付加機構としてキャピラリー１に下方向きの押圧力
を与えている。偏心ピン３２の偏心を調節することによ
り仮バネ３１の力を調節することができる。３３は電磁
石にて構成されたストッパーであり、昇降フレーム２４
に相対的なキャピラリー１の最低位置を定める。
３４はマグネセンサであり、揺動フレーム３０に取り付
けられたレバー３５に設甘られた永久磁石のチップ３６
との相対距離に、即ち、マグネセンサ３４の中心に対す
るチップ３６の中心のズレ量１０に応じた出力信号を制
御機構３７に送るようになっている。即ち、キャピラリ
ー１の昇降方向の変位に応じた出力信号が制御機構３７
に送られ、昇降フレーム２４に相対的なキャピラリー１
の上下方向変位を検出する変位検出機構として作用する
。
しかして、揺動フレーム３０がストッパ３３に当接して
いる位置、即ちキャピラリー１が昇降フレーム２４に対
して最低位置にあるときにズレ量！、はゼロではなく成
る正の値にしておく、即ち、その位置にて正の出力信号
が出力されているようにしておく。
３８．３９はそれぞれクランプ１９、ハーフクランプ２
０を操作するカムであり、それぞれパルスモータで駆動
される。
第２図は模型的な作用の説明図であり、ボール３の大き
さが誇張されて示されている。先ず、当初の状態として
第２図＋ａ＋の如くキャピラリー１がペレット４上の、
ボンディング対象のパッド５の直上のｈの高さにあると
する。
次にパルスモータ２８を駆動して昇降フレーム２４を下
降せしめる。当初は高速下降を行い、その間、ホーン１
３が揺動してキャピラリー１が徒らに振動しないように
ストッパー３３を励磁して吸着して振動を防ぐ。ボール
３の下端がバッド５上に近接したとき（例えば０．２１
程度）低速に切替え、さらに下降してボール３の下端が
第２図中）の如くパッド５に接触する。このときの下降
変位をＺ、とすればｚ、＝ｈ−ｔ０である。但し、【。
はキャピラリー１の下端から突出したボール３の高さで
ある。
さらに下降を続ければ、第２図（Ｃ１の如く、ボール３
は既にバッド５に接触しているので、キャピラリー１は
下降せず同じ高さに止まるが、昇降フレーム２４は下降
を続ける。そしてチップ３６のズレ量１０は次第に増大
し、それに応じて出力信号を増大する。この増大開始時
点にて接触時点を検出し、スクラブ式熱圧着方式におい
てはスクラブを開始し、超音波方式においては超音波付
加を開始すると共に、パルスモータ２８のパルス数のカ
ウントを開始し、カウント数により接触時点以降の下降
変位量を知る。
次に、接触時点から所定の下降距離Ｚ１だけ下がった変
位置２ｇ（即ちＺｚ　＝Ｚｅ　＋Ｚｔ）に達したことを
、これに対応する設定パルス数をカウントすることによ
り検出し昇降フレーム２４の下降を停止する。
すなわち、カウント起算時点（接触時点）を検出する変
位検出機構と、パルスカウント及び停止パルス数設定機
構制御１機構３７などにより停止距離設定機構が形成さ
れる。
この停止時点における板バネ３１は最大撓みＳ２となる
が、見かけの撓みはＳｔ　　Ｓｏである。また、接触時
点以降の降下ＮＺＩは、これに対応するカウンターの設
定パルス数により決められるが、ワイヤ２の材質、ボー
ル３の大きさ、押しつぶし量の設定量、押付力の好まし
い値などを考慮して選択される。ズレ量は１２となる。
ここで、昇降フレーム２４は停止するが、板バネ３１の
復元力によりボール３が押しつぶされる。
また、ボール３が押しつぶされるに従ってズレ量１８は
再び減少するが、ズレ量の最大値！２からの減少値であ
る戻りズレ量は、押しつぶし量と比例するので、戻すズ
レ量を出力信号に基づいて検出すれば押しつぶし量を知
ることができる。板バネ３１の撓みは再び減少する。
しかして第２図＋ｄ）の如く押しつぶし量ｔ１が所定の
押しつぶし量に達したことを戻りズレＩ　Ｌ　１にて検
出し、押しつぶし動作を停止するために、スクラブの停
止、又は超音波付加の停止或いは昇降フレーム２４の高
速上昇゛を行う、この時のズレ量は１１（即ちｌ＋＝１
ｔ　　Ｌ＋）、板バネ３１の撓み量はＳＩ（見かけの撓
みはＳＩ　　ＳＩ）となる。
かくて、押しつぶし量は所定の設定値１．に達し、適切
な押付力及び接触面積によりボンディングが完了する。
このように変位検出機構及び戻りズレ型設定機構、制御
機構３７などにより押しつぶし量設定機構が形成される
。
この好ましい押しつぶし量の設定値ｔ１は、ワイヤ２の
材質、ボール３の大きさ、押付力の好ましい値、接触面
積の好ましい値、などに応じて選択される。
次に、高速上昇開始と共にストッパー３３を励磁して、
キャピラリー１の振動を防ぎ、上昇途中でキャピラリー
１の下端７がボール３（扁平部８）の上端を離れ、ズレ
量は１０に戻り板バネ３１の撓みＩＳｏに戻る。なおも
高速上昇を続け、適当な時点で水平移動を開始し、第２
図Ｆｅ）の状態となる。
その後水平移動を続けながら昇降フレーム２４を再び下
降せしめ、リード６のボンディングすべき位置の直上付
近に達した時点付近で低速下降に切替え、その後は以上
述べたボール３の押しつぶし過程と同様な過程でワイヤ
２の一部を押しつぶしながらボンディングを行う、この
場合の好ましい押しつぶし量はワイヤ２の直径、必要な
押付力。
必要な接触面積などより決められる。
ボンディング終了後、クランプ１９の上方移動によりワ
イヤ２のボンディング点の端から切断し、キャピラリー
１を上昇せしめ、クランプ１９の動作によりキャピラリ
ー１の下端７よりワイヤ２を所定長突出せしめた状態で
キャピラリー１を次のパッドの直上に位置せしめ、トー
チ２１にてボール３を形成せしめる。ボール３はパッド
の直上に至る前に形成してもよい。
キャピラリー１を所定のパッドの直上及び所定のリード
の直上に移動せしめるのに、フレーム１１或いはペレッ
ト４の何れか一方をｘＹ子テーブル載せて水平面内のＸ
又はＹ方向の相対的運動を行わしめればよい。
制′４Ｂ８！横３７には次の如き異常検出機構が含まれ
ている。即ち、昇降フレーム２４が下降してボール３の
下端がパッド５に接触した時点でスタートするタイマー
を備え、正常な状態のボール３及び昇降フレーム２４の
ストロークに対し、適正な押しつぶし量を与えるに十分
な押しつぶし時間を設定し、この所定の押しつぶし時間
が経過してもマグネセンサ３４による変位検出機構によ
って検出されたワイヤ押しつぶし量が所定の押しつぶし
量に達していない時に異常信号を発するようにして、こ
の異常信号によりボンディング動作を停止するようにす
る。
また、ボール３の寸法が過小であった場合に、所定の押
しつぶし量に達する前に押しつぶし作業が停止してしま
うので、タイマーが所定の設定時点に達しても、押しつ
ぶし量検出値が所定の押しつぶし量に達しないが、この
場合に異常検出機構の異常信号によりボンディング動作
を停止する。
これによりボール３が過小寸法であることを検知し、ボ
ール３の接触面積の不足による導通不良や、は（りを未
然に防止することができる。
以上はキャピラリーボンディングの例を示したが、ウェ
ッジボンディングにおいても同様である。
押圧力付加機構としては板バネ３１に限らず、変位に応
じて押圧力が変化する機構ならよい６例えばムービング
コイルを用いて変位に応じた押圧力を与えるようにして
もよい、この場合は印加電圧を変えることにより押圧力
を変化せしめることができる。例えば昇降フレーム２４
の急速下降時に印加電圧を強めればストッパー３３に強
力に押付けられるので、ホーン１３などのボンディング
アームの振動を防ぐことができる。従ってストッパー３
３を電磁石とする必要はなく、単なる固体片でよ（、構
造が簡単となる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明は、常にボンディングツールと
対象物との接触位置を無接触型変位検出センサにより正
確に検出し、ワイヤ径、ボール径の誤差、ワイヤの材質
の変動に影響を受けることなく、常に適正な押付力、接
触面積により確実な、信耘性の高いボンディングが行え
、ペレット、リードの寸法の種類、ワイヤの材質、寸法
、ボールの寸法などの種類に応じて最適条件を容易に設
定することができ、変位検出センサを無接触型のものと
したから長期の使用に対しても誤差が生じたりするおそ
れがなく、実用上極めて大なる効果を奏することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す装置の一部断面正面図
、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃｌ、　（ｄｌ、　ｔ
ｅｌはその作用工程順序を示す説明図、第３図は従来の
ボンディング装置の正面図である。 １・・・キャピラリー、２・・・ワイヤ、３・・・ボー
ル、４・・・ペレット、５・・・バッド、６・・・リー
ド、８・・・扁平部、１０・・・振動子、１１・・・フ
レーム、１２．２９・・・ピン、Ｉ３・・・ホーン、１
４．３５・・・レバー、１５・・・ローラ、１６・・・
カム、１７・・・バネ、１８・・・リール、１９・・・
クランプ、２０・・・ハーフクランプ、２１・・・トー
チ、２２・・・垂直軸、２３・・・位置検出装置、２４
・・・昇降フレーム、２５・・・昇降ガイド、２６・・
・メネジ部、２７・・・ネジ軸、２８・・・パルスモー
タ、３０・・・揺動フレーム、３１・・・仮バネ、３２
・・・偏心ピン、３３・・・ストッパー、３４・・・マ
グネセンサ、３６・・・チップ、３７・・・制御機構。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）昇降フレームに、水平軸のまわりに回動可能に支
    えられたボンディングアームの一方側の先端にボンディ
    ングツールを、他端側に無接触型変位検出センサを設け
    、ボンディングツールがボンディング面に接触したとき
    前記無接触型変位検出センサにより、その接触位置を検
    出することを特徴とするボンディング面接触検出装置。
JP2211552A 1990-08-13 1990-08-13 ボンディング面接触検出装置 Granted JPH03114239A (ja)

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JP2211552A JPH03114239A (ja) 1990-08-13 1990-08-13 ボンディング面接触検出装置

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JP2211552A JPH03114239A (ja) 1990-08-13 1990-08-13 ボンディング面接触検出装置

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JP57093032A Division JPS58210629A (ja) 1982-06-02 1982-06-02 ボンデイング方法及びその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03114239A true JPH03114239A (ja) 1991-05-15
JPH0474860B2 JPH0474860B2 (ja) 1992-11-27

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