JPH0412544A - 半導体組立装置 - Google Patents

半導体組立装置

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JPH0412544A
JPH0412544A JP2115102A JP11510290A JPH0412544A JP H0412544 A JPH0412544 A JP H0412544A JP 2115102 A JP2115102 A JP 2115102A JP 11510290 A JP11510290 A JP 11510290A JP H0412544 A JPH0412544 A JP H0412544A
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capillary
arm
bonding
clamp
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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４図に示すよ
うな装置が知られている。
第４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をペレット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５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５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を弓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−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５図（ａ）の状態
に戻り、次のボンディングを行う。
ところで、上記のような装置を用いてワイヤ６４をキャ
ピラリー６３の先端より下方に送り出すワイヤフィード
作業を行うに当り、第５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を引出してカットすることにより
ワイヤフィード量を決定している。即ち、キャピラリー
６３の上昇過程でクランプを閉じるようにして所定の長
さのワイヤ６４がキャピラリー６３の先端より伸長する
ようにするが、所定の長さのワイヤが繰り出されていな
い場合にはトーチ６１により形成されるボールが所定の
大きさに形成されなかったり、ボールが形成されない場
合にはワイヤ切れが発生する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の半導体組立装置のワイヤフィード
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い、ボールが所望の大
きさ等に形成されないか若しくはボールが形成されず、
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−６３の先端部より巻き戻されてワ
イヤ切れが多く発生す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な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板ボンディングに
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６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、ワイヤ切れが発生した場合でも簡単にワイヤとお
しを行う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、前記ボンディングア
ームに設けられたキャピラリの下方に配置された電気−
放電発生手段と、該電気−放電発生手段とワイヤ間の電
圧を検出しこの電圧の変化によってワイヤ切れかどうか
の判定を行う制御手段とを備え、前記制御手段によりワ
イヤ切れがあると判定された場合には前記ワイヤクラン
プ手段を変位させてキャピラリに形成されている開口部
にワイヤを繰り出すように構成したものである。
また、本発明は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹテ
ーブルと、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、前記ボンディングア
ームに設けられたキャピラリの下方に配置された電気−
放電発生手段と、該電気−放電発生手段とワイヤ間の電
圧を検出しこの電圧の変化によってワイヤ切れかどうか
の判定を行う制御手段とを備え、前記ボンディングアー
ムの移動に伴ってキャピラリの下面に前記電気−放電発
生手段が移動した後前記ワイヤクランプ手段を変位させ
てキャピラリに形成されている開口部にワイヤを繰り出
して前記電気−放電発生手段にワイヤを接触させてワイ
ヤのとおしを確認でき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（ご移動可能
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と対向して電磁吸着片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
図示せぬ電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ｌ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ｌ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９
ａと軸８との間にはクランプアーム９を軸９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はり一うンブアーム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ｌｌ
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（ｌ
ｉ気トーチ１２は放電電極を含み電気−放電発生手段と
も称する。）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１２は所定の電圧が印
加されてワイヤ１０の先端にボールが形成される化ワイ
ヤｌＯ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。すなわち、電気トーチ１２とワイヤ間の
電圧を検出しこの電圧の変化によってワイヤ切れかどう
かを図示せぬ制御回路により判定すると共に、ワイヤ切
れの場合にはキャピラリ７の孔７ａをとおしてワイヤｌ
Ｏが繰り出され電気トーチ１２にワイヤ端を接触させる
ことによってキャピラリ７の孔７ａをワイヤ１０がと・
おったことを確認できるように構成されている。
このキャピラリ７の孔７ａの上面にはワイヤ１ｏをとお
し易いようにテーパ面が形成されている。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１０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１６’ｄ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２オロア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１
６ｂは、カム軸１９に設けられたラジアルベアリング２
０の外面に接するように設けられている。駆動モータ２
１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１に往復回転運動をさせる。
次に上記構成よりなる装置の作用について説明する。
まず、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ｌＯが所定距離送り出されている時、そのワイヤ端と
電気トーチ１２との間に規定のギャップ長が必要である
。したがって、第２図（ａ）及び（ｃ）に示すように規
定のギャップ長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、ボールが全くできな
い等によりワイヤ切れが発生する。
このワイヤ切れが発生した場合にキャピラリ７の孔にワ
イヤ１０をとおす作業工程を第３図を用いて説明すると
、 先ず、ボンディングアーム１の移動によりキャピラリ７
の下面に電気トーチ１２が回動移動させる。そして、第
３図■に示すようにワイヤ１０がようにクランプ９ａを
開としりニアモータのコイルｌｌａを励磁させて所定量
クランプアーム９をテンションクランプ１３側に回動さ
せてクランプする（第３図■■）。そして、第３図■に
示すようにリニアモータのコイルｌｌａを励磁させて所
定量クランプアーム９を上記とは逆方向に回動させてク
ランプ９ａを下方に移動させてワイヤ１０を繰り出す。
そして、上記第３図■乃至■の工程を繰返してワイヤ１
０の先端が電気トーチ１２に通電検知されるまでワイヤ
ｌＯを繰り出す。更に、ワイヤｌＯがキャピラリ７の孔
７ａの上面より抜は出ていない場合にも上記工程を行う
ことにより容易にワイヤを繰り出すことが可能となる。
以上のような工程により容易にワイヤ１０をキャピラリ
７の孔７ａに通すことが可能となる。
なお、キャピラリ７の孔７ａの上面はワイヤ１０をとお
し易いようにテーパ面が形成されているが、ワイヤ１０
の先端が真直でなく曲がっているような場合等にはワイ
ヤ１０を孔７ａに容易に挿入させ易いようにボンディン
グアーム１に軽い超音波を発生させてキャピラリ７に超
音波振動を印加するようにすれば容易にワイヤ通しを行
うことが可能となる。
また、本実施例における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１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、ワイヤ切れが発生
した場合であっても装置を停止させることなく簡単にワ
イヤとおしの作業を自動的に行うことができる。したが
って、本発明によればワイヤとおしを容易に行うことが
できるので作業効率が向上する効果がある。
【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図（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バラツキ等の調整を説明する図、
第３図は本発明に係るワイヤとおしの作業工程を説明す
る説明図、第４図は従来の半導体組立装置を示す図、第
５図（ａ）及び（ｂ）はボンディング工程を説明する図
、第６図は従来の仮ボンディングを説明する図である。 ｌ・・・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、
１３・・・テンションクランプ、１４・・・ガイド、１
６・・・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 図 第４図 第 図 印

Claims (3)

    【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、前記ボンディングアーム
    に設けられたキャピラリの下方に配置された電気−放電
    発生手段と、該電気−放電発生手段とワイヤ間の電圧を
    検出しこの電圧の変化によってワイヤ切れかどうかの判
    定を行う制御手段とを備え、前記制御手段によりワイヤ
    切れがあると判定された場合には前記ワイヤクランプ手
    段を変位させてキャピラリに形成されている開口部にワ
    イヤを繰り出すようにしたことを特徴とする半導体組立
    装置。
  2. （２）Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なＸＹテーブルと、
    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、前記ボンディングアームに設け
    られたキャピラリの下方に配置された電気−放電発生手
    段と、該電気−放電発生手段とワイヤ間の電圧を検出し
    この電圧の変化によってワイヤ切れかどうかの判定を行
    う制御手段とを備え、前記ボンディングアームの移動に
    伴ってキャピラリの下面に前記電気−放電発生手段が移
    動した後前記ワイヤクランプ手段を変位させてキャピラ
    リに形成されている開口部にワイヤを繰り出して前記電
    気−放電発生手段にワイヤを接触させてワイヤのとおし
    を確認できるようにしたことを特徴とする半導体組立装
    置。
  3. （３）前記キャピラリに形成された開口部にワイヤを繰
    り出す際に前記ボンディングアームに設けられたキャピ
    ラリに超音波振動を印加するようにしたことを特徴とす
    る請求項１又は請求項２記載の半導体組立装置。
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