JPH0412541A - 半導体組立装置 - Google Patents

半導体組立装置

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JPH0412541A
JPH0412541A JP2115101A JP11510190A JPH0412541A JP H0412541 A JPH0412541 A JP H0412541A JP 2115101 A JP2115101 A JP 2115101A JP 11510190 A JP11510190 A JP 11510190A JP H0412541 A JPH0412541 A JP H0412541A
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arm
clamping means
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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］ 本発明は半導体集積回路（ＩＣ）や大規模集積回路（Ｌ
ＳＩ）の半導体部品の組立を行う半導体組立装置に関す
る。
［背景技術］ 従来、この種の半導体組立装置としては第５図に示すよ
うな装置が知られている。
第５図において、超音波振動子５０はＸ方向及びＹ方向
に移動可能なＸＹテーブル上に載置されるフレーム５１
上にビン５２を介して揺動可能に支持される。この超音
波振動子５０の一端に取付けられているボンディングア
ーム５３の先端にキャピラリー６３が取付けられている
。また、超音波振動子５０の他端にはレバー５４が設け
られており、該レバー５４の端部にはローラ５５が設け
られている。これらの構成によりボンディングヘッドが
形成される。上記ローラ５５はカム５６と接触するよう
にバネ５７により反時計方向のモーメントを受けるよう
に構成されており、パルスモータ等によりカム５６が回
転されることにより該カム５６の形状によりキャピラリ
ー６３が昇降できるように構成されている。ワイヤ６４
はリール５８に巻回されている。クランプ６０はワイヤ
６４を握持して切断するものであり、５９はボール６８
を引上げてキャピラリー６３の下端に接触させるための
ハーフクランプである。また、６１はボールを形成する
ためのトーチであり、垂直軸の回りを回動できるように
構成されている。
上記装置を用いてボンディング作業を行う手順について
説明する。
キャピラリー６３を用い、ワイヤ６４の先端に形成され
たボール６８をベレット６６のパッド６５にボンディン
グする場合について説明すると、 先ず、フレーム５１をＸ、Ｙ方向に移動させキャピラリ
ー６３をトーチ６１の上方に位置させてキャピラリー６
３の先端より所定の長さワイヤ６４を伸長させ、このワ
イヤ６４の先端にトーチ６１によりボールを形成する。
次に、第６図（ａ）に示すようにキャピラリー６３をパ
ッド６５の直上の高さに移動させて位置させる。次に、
第６図（ｂ）に示すようにキャピラリー６３を下降させ
てボール６８をパッド６５に接触させてボール６８を押
しつぶす。この押しつぶしと同時に超音波振動又は過熱
を与える。その後、キャピラリー６３を上昇及び水平方
向に移動させ、ボンディングすべきリード６７の上方に
位置させ、二点鎖線で示すようにキャピラリー６３を下
降させて下端部によりワイヤ６４の一部を押しつぶし、
扁平部を形成して超音波若しくは過熱を併用してリード
６７に固定させ、ワイヤ６４を引いて扁平部の端から切
断し、その後キャピラリー６３を上昇させて一回のボン
ディングを終了する。その後ワイヤ６４の先端にトーチ
６１によりボール６８を形成して第６図（ａ）の状態に
戻り、次のボンディングを行う。
上記装置によるワイヤフィード量の決定は第６図（ｂ）
に示すリード６７側の２’　ｎｄボンディング接続後の
上がり時のボンディングタイミングによりクランプ６０
を閉じてワイヤ６４を握持し所定量のワイヤが引出され
てカットされることにより行われる。このボンディング
タイミングによるフィード量決定の工程を第８図のタイ
ミング説明図を用いて説明する。
（１）第８図■はリード６７側の２°ｎｄポンデイング
が終了した状態が示されている。この時クランプ６０は
開であり、このクランプ６ｏとキャピラリー６３との距
離ΔＳ、は図中約一定の距離で示されている。このキャ
ピラリー６３の上下の移動、即ちＺ軸方向の移動はボン
ディングアーム５３の移動によるが、移動速度及び位置
制御は図示せぬ制御回路によりデジタル制御されている
。
（２）第８図■に移行するとクランプ６０とキャピラリ
ー６３とは相対的な関係を維持しながらＺ軸方向に上昇
する。
（３）第８図◎ではキャピラリー６３の下方に繰り出さ
れるワイヤ６４が必要なフィード量ｆ°　となるまで上
昇し、２軸上昇の連続的動作の中でクランプ６０を閉と
する。このクランプ６０を閉とさせる指令が図示せぬ制
御回路により出力されるとフィード量ｆ°が決定される
。
（４）第８図■ではクランプ６０が閉の状態のままでＺ
軸方向にそのまま上昇しＡ点にてワイヤ６４がカットさ
れる。
（５）第８図■に図示のごと（ボンディングアーム５３
によりキャピラリー６３がトーチ６１より所定の距離ま
で上昇するとボール６８が形成される。
以上のような工程によりワイヤフィード量が決定される
。
［発明が解法しようとする課題］ しかしながら、従来の半導体組立装置におけるようなワ
イヤフィード量決定の機構構成ではワイヤフィード量が
長い若しくは短いというバラツキが出てしまうという欠
点がある。このワイヤフィード量に長い若しくは短いと
いうようなバラツキが生ずるとトーチ６１によりボール
６８を形成するときにボール６８が所望の大きさ等に形
成されないか若しくはボール６８が形成されず、その後
ハーフクランプ５９によりワイヤ６４が引上げられた時
にキャピラリー６３の先端部より巻き戻されてワイヤ切
れが生じるという欠点がある。
上記のようなボンディング作業の際にワイヤ切れが発生
すると、作業者が装置を停止させてキャピラリ６３にワ
イヤとうしの作業を行い、他のボンディング点と異なる
処に仮ボンディングを行いボール形成を行う。この仮ボ
ンディングは上記のようにワイヤ切れのあったとき又は
最初のボンディング時にボールが形成されていないとき
に本ボンディングを行うタイミング上飯ボンディングに
よるボール形成を行うためである。この仮ボンディング
は正規のボンディングがなされるリード６７とバッド６
５を用いることができないので、第７図に示すようにシ
ョート、導通等が発生しないリード６７の端等で行われ
る。
しかしながら、上記のようなワイヤとうしの作業は作業
者の熟練を要すると共に、仮ボンディングを行いタイミ
ング等を合わせる作業及びワイヤ除去等が必要となるた
め作業時間が係り作業効率が低下する欠点がある。
そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたも
ので、リード側の２°ｎｄボンデイングがなされた後で
のワイヤフィード量を常に一定に保つことのできる半導
体組立装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、先端にキャピラリが設けられたボンディング
アームと、該ボンディングアームを上下に揺動させる揺
動アームと、該揺動アーム上に設けられ該揺動アームと
の間に変位可能なワイヤクランプ手段と、該ワイヤクラ
ンプ手段を変位させる駆動手段とを備えた半導体組立装
置であって、前記ワイヤクランプ手段を変位させて前記
キャピラリとの間に変位量を生じさせ、この変位量を次
のボンディングを行うワイヤフィード量とするように構
成したものである。
また、本発明は、先端にキャピラリが設けられたボンデ
ィングアームと、該ボンディングアームを上下に揺動さ
せる揺動アームと、該揺動アーム上に設けられ該揺動ア
ームとの間に変位可能なワイヤクランプ手段と、該ワイ
ヤクランプ手段を変位させる駆動手段とを備えた半導体
組立装！であって、第１ボンディング点にワイヤを接続
した後前記ワイヤクランプ手段を変位させて所定の変位
量を生じさせることにより第２ボンディング点に接続さ
れたワイヤを前記キャピラリ下面より所定のフィード量
を残して切断するように構成したものである。
［実施例］ 次に本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明す
る。
第１図は本発明に係る半導体組立装置の構成を示す図で
ある。
第１図において、超音波振動発生可能なボンディングア
ーム１と揺動アーム２はＸ方向及びＹ方向に移動可能な
ボンディングヘッドのフレームに支持される軸３に回転
可能に支持されている。この揺動アーム２に配設された
ソレノイド４ａと対向してｌｆｍ吸着片４ｂがボンディ
ングアーム１に配設されている。このソレノイド４ａが
図示せぬｉｉ源から通電されると電磁吸着片４ｂとの間
に吸着力が作用しボンディングアーム１と揺動アーム２
とが固定される。このソレノイド４ａの吸着力によりボ
ンディングアーム１はソレノイド４ａ側に吸着されるが
、所定距離以上吸着されないように揺動アーム２にねじ
等で構成された調整可能なストッパ６が設けられている
。また、揺動アーム２に設けられたマグネット５ａと対
向してボンディングアームｌにコイル５ｂが配設されて
おり、このマグネット５ａとコイル５ｂとの吸着力は、
ボンディング時にボンディングアーム１の先端に設けら
れたキャピラリ７の先端を軸３を支点として下方向に付
勢するために発生される。揺動アーム２の先端には軸８
を介してクランプアーム９が第１図の上下方向に回動可
能に支持されており、このクランプアーム９の先端には
図示せぬ開閉機構によりワイヤ１０を握持してカットす
るためのクランプ９ａが設けられている。このクランプ
９ａと軸８との間にはクランプアーム９を軸８を中心に
上下に回動させるリニアモータ１１が配設されている。
このリニアモータ１１はクランプアーム９の上方の支持
部に設けられたコイルｌｌａと揺動アーム２の上方の支
持部に設けられたマグネットｌｌｂとで構成され、図示
せぬ制御手段により位置決め及び移動速度を制御できる
ように構成されている。このクランプアーム９は、上方
への揺動が可能なようにコイル１１ａとマグネット１１
ｂ間が制御されている。
また、キャピラリ７の下方には図示せぬ垂直軸にアクチ
ュエータ等の作用により回動可能に電気トーチ１２（電
気トーチ１２の放電電極を含む）が配置されておリボン
ディングアーム１の移動によってキャピラリ７の下面に
回動移動するように構成されている。この電気トーチ１
２は所定の電圧を印加してワイヤ１０の先端にボールを
形成する他ワイヤ１０がタッチしたかどうかを通電検知
できるように構成されている。この通電検知は電気トー
チ１２の放電時以外にも一定の電圧をＥｒｌ加できるよ
うに構成されている。また、クランプ９ａの上方にはワ
イヤ１０を図示せぬフレームに固定支持され、ワイヤ１
０に所定のテンションをかけて常にワイヤ１０をボンデ
ィングアーム１のキャピラリ７の先端まで真直ぐな状態
になるように保持し図示せぬ開閉機構により開閉可能な
テンションクランプ１３が配設され、このワイヤ１０は
更にガイド１４を介して図示せぬリールにより巻回され
ている。
次に、揺動アーム２を上下動させる機構について説明す
る。
アーム側カムフォロア１５は揺動アーム２の軸１５ａに
回転可能に支持されており、このアーム側カムフォロア
１５と揺動フレーム１６の揺動ベース１６ａとは揺動ア
ーム２と独立して相互に回転可能に支持されている。こ
の揺動ベース１６ａにはベアリングガイド１６ｂが固定
されており、また、予圧アームピン１６ｃにはカムフォ
ロア１７が支持されている予圧アーム１６ｄが回転可能
に設けられており、この予圧アーム１６ｄの先端部と揺
動ベース１６ａの先端部との間には引張り力を有する予
圧バネ１６ｅが掛は渡されている。また、カム１８の周
縁はアーム側カムフォロア１５とカムフォロア１７によ
り圧接され、アーム側カムフォロア１５及びカムフォロ
ア１７とカム１８との各接点はカム１８の回転中心を挟
むように構成されている。また、ベアリングガイド１６
ｂは、カム軸１９に設けられたラジアルベアリング２０
の外面に接するように設けられている。駆動モータ２１
の駆動力はカム軸１９を介してカム１８に伝達され、こ
のカム１８の回転により変化する量と該回転角度の変化
量とが比例するように形成されており、このカム１８の
回転量は図示せぬ制御手段によりデジタル制御されるよ
うに構成されている。このカム１８の制御によりボンデ
ィングアーム１の上下の移動量の制御が可能な構成とな
っている。前記揺動アーム２はカム１８の運動に基づい
て軸３を支点として往復回転運動がなされ、ソレノイド
４ａと電磁吸着片４ｂとで揺動アーム２に固定されたボ
ンディングアームｌに往復回転運動をさせる。
次に上記構成よりなる装置を用いてワイヤフィード量を
決定する作用について説明するが、このワイヤフィード
量は、第２図（ｂ）に示すようにキャピラリ７の下方に
位置する電気トーチ１２とキャピラリ７の先端よりワイ
ヤ１０が所定距離送り出されている峙、そのワイヤ端と
電気トーチ１２との間に蜆定量のギャップが必要である
。つまり、第２図（ａ）及び（Ｃ）のような蜆定量のギ
ャップでない場合にはワイヤ先端に所定の大きさのボー
ルが形成されなかったり、ボールが全く出来ない等の問
題が起きるからである。それ故、本実施例ではキャピラ
リ７の先端より送り出されるワイヤｌＯのフィード長が
常に一定となるように決定するものである。これを第３
図及び第４図を用いて説明する。
（１）第３図及び第４図に示す■乃至■は通常の半導体
ベレット上のパッドにワイヤボンディングする工程を示
している。ここで、■→■はボンディングアーム１を高
速で移動させ、■−〇では低速移動に移行して１　　ｓ
ｔボンディングを行う。この時、クランプアーム９のク
ランプ９ａは開となっており、このクランプ９ａとキャ
ピラリ７との間は距Ｉｔｓ　（約定値）となっている。
■−■ではキャピラリ７が２軸方向に上昇して第２のボ
ンディング点であるリード側に移動する。
（２）次に、■においてクランプアーム９はリニアモー
タ１１が励磁されてＺ軸方向に距離ｆだけ揺動させて停
止させる。この移動速度及び距離の設定は図示せぬ制御
回路によりデジタル制御されており、この距Ｈｆはワイ
ヤのフィード量となるように設定されている。そして、
キャピラリ７とクランプ９ａとの間は距離ΔＳとなり、
この△ＳはＳ＋ｆとなる。ここで、クランプアーム９の
移動による距Ｉｌｌ　ｆの設定はクランプ９ａが開であ
れば■の時点でなくともよい。
（３）次に、■で示す２°　ｎａボンディング中若しく
は２°ｎｄボンデイング終了後にクランプ９ａは閉とな
りワイヤ１０を握持する。
（４）この２°　ｎｄボンディングが終了し■−■に移
行する過程、すなわちキャピラリ７が上昇するにあたっ
てキャピラリ７とクランプ９８間のギャップ△Ｓを最終
的にＳとなるようにリニアモータ１１を励磁してクラン
プアーム９を揺動させる。こうすることによってΔＳと
Ｓとの差であるｆがキャピラリ７の下面にワイヤ１０が
繰り出されることになる。したがって、ｈはＨ＋ｆとな
り、次の■の状態に移行する過程でワイヤ１０は所定の
フィード量を残してカットされることになる。この時、
クランプアーム９の下降とキャピラリ７の上昇はΔ５−
４３に移行する過程でワイヤのたるみ、突つげり等が生
じないように相関が取られている。
（５）上記■でワイヤ１０がカットされた後は更にキャ
ピラリ７はＺ軸方向に上昇して第２図（ｂ）に示す電気
トーチ１２とワイヤ１０の先端との間に規定量のギャッ
プが生ずるようにボンディングアーム１は軸３を支点と
して回動制御される。
そして、電気トーチ１２によりワイヤ１０の先端にボー
ルが形成されて■の状態に戻り次の工程である■に移行
する。
上記工程が繰返されてワイヤボンディングが行われる。
また、リニアモータの代わりにクランプアーム９とボン
ディングアームｌとの間にカム機構を設けてこのカム機
構の回転量によりクランプアーム９を回動制御するよう
にしてもよい。
その信奉発明の趣旨の範囲内で適宜変更することができ
る。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ボンディング作業
中のある２’　ｎｄの上がり時のボンディングタイミン
グによりワイヤのフィード量を決定するものではなく、
ワイヤクランプ手段を変位させてキャピラリとの間に変
位量を生じさせ、この変位量を次のボンディングを行う
ワイヤフィード量とするようにしたのでワイヤフィード
量にバラツキを生じさせることがないという効果がある
。
したがって、常に所定の大きさのボールを形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る半導体組立装置を示す説明図、第
２区（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明に係る半導体組
立装置のワイヤ長さの調整を説明する図、第３図及び第
４図は本発明に係るワイヤフィード量の決定を行う過程
を示す説明図、第５図は従来の半導体組立装置を示す図
、第６図（ａ）及び（ｂ）はボンディング工程を説明す
る図、第７図は従来の仮ボンディングを説明する図、第
８図は従来のワイヤフィード量の決定のタイミングを示
す説明図である。 １・・・ボンディングアーム、２・・・揺動アーム、３
・・・軸、４ａ＝ソレノイド、４ｂ・・・電磁吸着片、
５ａ・・・マグネット、５ｂ・・・コイル、６・・・ス
トッパ、７・・・キャピラリ、８・・・軸、９・・・ク
ランプアーム、９ａ・・・クランプ、１０・・・ワイヤ
、１１・・・リニアモータ、１２・・・電気トーチ、１
３・・・テンションクランプ、１４・・・ガイド、１６
・・・揺動フレーム、１７・・・カムフォロア、１８・
・・カム。 特許出願人　　海上電機株式会社 代理人　弁理士　羽　切　正　治 第４図 二二二１−−− 二二二りｍ− ュ論さ一一一 第 図 第 図 田 第 図 （ＣＩ） Ｒム （ｂ） 第８ クフＪア 開 図 開

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）先端にキャピラリが設けられたボンディングアー
    ムと、該ボンディングアームを上下に揺動させる揺動ア
    ームと、該揺動アーム上に設けられ該揺動アームとの間
    に変位可能なワイヤクランプ手段と、該ワイヤクランプ
    手段を変位させる駆動手段とを備えた半導体組立装置で
    あって、前記ワイヤクランプ手段を変位させて前記キャ
    ピラリとの間に変位量を生じさせ、この変位量を次のボ
    ンディングを行うワイヤフィード量とするようにしたこ
    とを特徴とする半導体組立装置。
  2. （２）先端にキャピラリが設けられたボンディングアー
    ムと、該ボンディングアームを上下に揺動させる揺動ア
    ームと、該揺動アーム上に設けられ該揺動アームとの間
    に変位可能なワイヤクランプ手段と、該ワイヤクランプ
    手段を変位させる駆動手段とを備えた半導体組立装置で
    あって、第１ボンディング点にワイヤを接続した後前記
    ワイヤクランプ手段を変位させて所定の変位量を生じさ
    せることにより第２ボンディング点に接続されたワイヤ
    を前記キャピラリ下面より所定のフィード量を残して切
    断するようにしたことを特徴とする半導体組立装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5617602A (en) * 1995-06-27 1997-04-08 Okada; Eiji Motor-driven toothbrush
US5706542A (en) * 1995-06-27 1998-01-13 Okada; Eiji Electrically driven toothbrush
US11420287B2 (en) * 2019-09-29 2022-08-23 Ningbo Shangjin Automation Technology Co., Ltd. Wire clamping system for fully automatic wire bonding machine

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JPS567442A (en) * 1979-06-29 1981-01-26 Hitachi Ltd Wire bonding device
JPS62179733A (ja) * 1986-02-04 1987-08-06 Toshiba Corp ワイヤボンデイング方式

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