JPH0618221B2 - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はワイヤボンデイング装置に係り、特に所望す
るボンデイング荷重を付与できるようにした装置であ
る。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕
ワイヤボンデイング装置は当業者において周知なもの
で、ボンデイングヘッドは、一端にキヤピラリを有する
ボンデイングツールが設けられ、このボンデイングツー
ルを駆動源によって上下動させている。この駆動源は一
般にモータと、このモータの回転運動を往復運動させる
ためにカムまたはリンクを係合させた構成のものが現在
実用されている。
従って、カムやリンク等の動力伝達機構をモータととも
にボンデイングヘッドに内蔵する必要があり、構造が複
雑化して大形化するという欠点がある。
また、カムやリンクを採用しているため動力伝達の追従
性が悪く、高速化が望まれている。
さらに、機械的摩耗が著しく高精度なボンデイングが期
待できない。
これらの要望に対して駆動源としてリニアモータを用
い、このリニアモータに直結してツールアームを設けた
構成が特開昭56-30735号、特公昭58-55664号などにより
開示されている。
このアイデアは、上記要望に対しては改善されるが、リ
ニアモータはイナーシヤーが大きいためにボンデイング
荷重をかけた時に所望する荷重の制御が困難であり、ボ
ンデイングパツトを傷めたり、ペレットを破壊する場合
もあるなど、改良が要望されていた。
〔発明の目的〕
この発明は上記点に鑑みなされたもので、所望するボン
デイング荷重をかけるための制御が可能なワイヤボンデ
イング装置を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明は、一端にワイヤが挿通されるキャピラリーを有
するツールアームと、このツールアームが揺動可能な如
く連結され、かつ上記ツールアームの揺動中心と回転中
心が一致するように連結された回転形モータと、この回
転形モータにより揺動する上記キャピラリーの位置を検
知する位置検出器と、この位置検出器から出力される上
記キャピラリーの位置変化に応じた出力信号の値が予め
定められた所定値以下になったのに基づき上記回転形モ
ータに所定の電流を供給してボンディング面を加圧する
ように上記回転形モータを制御する制御回路とを具備し
てなることを特徴とするワイヤボンディング装置、及
び、一端にワイヤが挿通されるキャピラリがボンディン
グ面から所定の距離に達した際に等速制御を行って上記
キャピラリーを等速でボンディング面に接近させ、上記
キャピラリーの位置変化に応じた出力信号の値が予め定
められた所定値以下になったのに基づき上記キャピラリ
ーのボンディング面への到達を検知し、その結果に基づ
きボンディングのための荷重をワイヤに加圧することを
特徴とするワイヤボンディング方法を得るものである。
〔発明の実施例〕
次に本発明装置の実施例を図面を参照して説明する。
ボンデイングワイヤの挿通されるキヤピラリー(1)を一
端で支持するツールアーム(2)の他端は、回転モータ(3)
の回転軸(4)に直結されており、回転モータ(3)による回
転が直接ツールアーム(2)に伝達され、ツールアーム(2)
は回転軸(4)を中心として揺動するように構成されてい
る。その断面図は第１図(C)の通りである。(C)図から判
るようにツールアーム(2)の結合部はきよう体(5)内に設
けられるツールリフタアーム(6)を介して回転軸(4)の回
転がツールアーム(2)に伝達される構成になっている。
上記回転軸(4)はきよう体(5)の対向する両側壁で回転駆
動されるように支持する。回転軸(4)の端部はベアリン
グ(7)を介在した支持機構により滑動性を向上させてい
る。
また上記回転モータ(3)には隣接して位置検出器(8)およ
び減速機(9)が設けられている。
上記位置検出器(8)は回転形モータ(3)の回転位置を検出
することによりキヤピラリー(1)の上下方向での位置を
検出する構成になっている。回転位置の検出は例えば回
転軸(4)にスリットや縞模様などを設けておき、これを
ホトセンサで非接触に測定することにより検出する。
例えばキヤピラリー(1)がボンデイング面に当接した時
を検知するには、回転モータ(3)を予め定められた速度
で回転させておき、キヤピラリー(1)がボンデイング面
に当接した時に回転モータ(3)が回転しなくなり、位置
検出器(8)の出力信号に変化が生ずるのを検知すればよ
い。減速機(9)はモータのトルクを増大し、キヤピライ
ー(1)の変位に対する位置検出器(8)の分解能を高める働
きがある。モータ(3)のトルクが十分大きく、位置検出
器(8)の分解能が十分高い場合には設けなくてもよい。
上記減速機(9)は例えば遊星歯車減速機を用い回転形モ
ータ(3)の回転を減速させてツールアーム(2)に伝達す
る。この時の減速比は例えば50：１である。この減速機
(9)と回転モータ(3)で回転アクチュエータ(16)を構成
し、例えばＤＣ（直流）サーボモータで構成する。
このツールアーム(2)にはキヤピラリー(1)によるボンデ
イング動作時に超音波振動を発生するように例えば圧電
振動子（図示せず）が直結されている。このように構成
したボンデイングヘッドは第１図(A)に示す如くＸ−Ｙ
テーブル(10)上に載置される。ボンデイング位置間を平
面的にキヤピラリー(1)を移動させるのに用いる。
Ｘ−Ｙテーブル(10)はＸ軸方向Ｙ軸方向夫々の駆動源
（図示せず）が設けられる。例えば夫々リニアモータが
直結される。上記ボンデイングヘッドにより半導体チッ
プ(11)のボンデイングパット(12)の位置のボンデイング
および次のボンデイング位置である例えばリードフレー
ム(13)のボンデイング位置(14)へのボンデイングを実行
する。
すなわち、Ｘ−Ｙテーブル(10)によりボンデイングヘッ
ドを予めプログラムされたボンデイング位置に移動させ
ると共に、予めコンピュータに入力された例えば第２図
に示めす上下方向の移動を示めす速度曲線に基づく上下
方向の回転モータ(3)の駆動でボンデイングが実行され
る。
ボンデイング位置近傍にテーブル(10)により走行される
とツールアーム(2)は下降し、キヤピラリー(1)がボンデ
イング面に達する（第２図Ａ）と、回転アクチュエータ
(16)はそれ以上回転しないため位置検出器(8)出力の位
置信号の変化が急激に小さくなる（キャピラリ(1)の下
降速度にも変化が生じることを意味する）ため、制御回
路内のマイクロコンピュータによりキヤピラリ(1)の先
端がボンデイング面に達したと検知する。この検知と同
時に加圧動作に入る。即ち回転アクチュエータ(16)に予
め定めた所定の電流が流れるように制御し、この電流に
比例したトルクが回転軸(4)を介してキヤピラリー(1)の
先端に印加され、ボンデイング面を加圧して、金属ワイ
ヤ例えば、Au,Al,Cuなどのワイヤをボンデイング面に圧
着する。
この圧着時上記したようにツールアーム(2)は超音波振
動が与えられ、超音波ボンデイングが行なわれる。所定
期間経過後、ツールアーム(2)は予め定められた速度曲
線にしたがって上昇し、Ｘ−Ｙテーブル(10)によってキ
ヤピラリー(1)を、次のボンデイング位置に移動させる
と共に、ＤＣサーボモータにも電流を流して第２図の速
度曲線に基づき次のボンデイングを実行する。
このＤＣサーボモータによる一連の駆動系例は第３図の
ようになる。即ち、第２図に示めす回転モータ(31)によ
るキヤピラリー(1)の速度曲線に基づく回転は位置検出
器(32)で検出し、この検出出力を位置−速度変換器(33)
および制御回路(34)に供給する。位置−速度変換器(33)
出力をサーボ増幅器(35)にフイードバックすると共に制
御回路(34)出力の予め記憶された制御信号も上記位置信
号を参照した速度指令信号としてサーボ増幅器(35)に供
給して増幅したのち回転アクチュエータ(16)を駆動し、
回転モータ(31)の回転位置を監視しつつ、コンピュータ
制御を実行する。
この制御装置(34)のブロック図例は第３図の通りであ
る。
即ち位置検出器(32)の出力信号はデイジタル信号に変換
して常時位置カウンタ(41)でカウントしている。ＣＰＵ
(42)は位置カウンタ(41)の内容を適当なタミングで読取
り、メモリ(43)の現在位置カウンタ(44)に書き加える。
ＣＰＵ(42)は予めメモリされている目標位置カウンタ(4
5)と現在位置カウンタ(44)との差を計算し偏差カウンタ
(46)に格納する。
ＣＰＵ(42)はさらに、偏差カウンタ(46)の内容に応じた
速度指令をＤ／Ａコンバータ(47)を通じてアナログ信号
に変換してサーボ増幅器(35)に出力する。このサーボ増
幅器(35)は速度指令に応じた速度でモータ(35)を回転さ
せる。
これらのメモリ内容は一定のタイミング（一周期）で順
次更新されるが、前回現在位置カウンタ(48)には更新す
る前の周期の現在位置が格納される。
キヤピラリーがボンデイング面例えば半導体ペレットに
当る少し手前から一定速度で下降していくと、この前回
現在位置カウンタ(48)の値と現在位置カウンタ(44)の値
との差はほぼ一定の値に保たれる。
そしてキヤピラリーがペレットに当ると、モータがそれ
以上回転しないため現在位置カウンタ(44)の値が変化し
なくなる。従って前回現在位置カウンタ(48)値と現在位
置カウンタ(44)値が等しくなり差が０になる。よってこ
の差を監視していればキヤピラリーがペレットに当った
のを検出できる。
ただし実際には振動等のため、前回現在位置カウンタ(4
8)値と現在位置カウンタ(44)値がばらついて差が０にな
らないことがあるので、実際には前回現在位置−現在位
置≧０になる近似時点を検出点とした方が良い。
このように回転モータに直結してツールアームを駆動す
るので、カム機構が不要となり高速駆動が可能である。
さらに、回転モータはイナーシヤが比較的小さいのでボ
ンデイングのための加圧制御がより高密度に実行でき、
加圧による被ボンデイング面の破壊を防止できる効果が
ある。
なお、上記実施例では、キヤピラリーがボンデイング面
に接触したのを検知する手段として位置検出器の信号の
変化が所定値以下になるのをマイクロコンピュータで判
断する方法を説明したが、位置検知手段であれば例えば
第１図(B)に点線で示めすようにツールリフタアーム(2)
に非接触電位計(21)を固定し、キヤピラリー(1)がボン
デイング面に接触した時の微少振動を検知する装置を設
けて実行してもよい。
さらにまた上記実施例では回転アクチュエータ(16)とし
てＤＣサーボモータ(3)を用いた例について説明した
が、回転モータであれば例えばＡＣモータ、ステツピン
グモータ等でもよい。この場合も上記実施例と同様に回
転アクチュエータの同軸上に減速機を設けても同様な効
果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、回転モータに直
結してキヤピラリーを設けた構成であるからボンデイン
グ動作の高速化が可能であり、小形にも構成できる。さ
らに回転モータは比較的イナーシヤが小さいので、ボン
デイング面への接触を検知後ボンデイング面への加圧を
所望の値に制御できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明装置の実施例を説明するための図で(A)
図は斜視図、(B)図は(A)図の回転アクチュエータとツー
ルアームとの係合状態説明図、(C)図は(B)図のツールリ
フタアーム内の係合状態説明図、第２図は第１図(A)の
キヤピラリーの変位を示めす速度曲線図、第３図は第１
図回転アクチュエータの駆動系を示めす回路構成図であ
る。 １……キヤピラリー，２……ツールアーム， ３……モータ，３……モータ，６……ツールリフタアー
ム，８……位置検出機， ９……減速機

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一端にワイヤが挿通されるキャピラリーを
    有するツールアームと、このツールアームが揺動可能な
    如く連結され、かつ上記ツールアームの揺動中心と回転
    中心が一致するように連結された回転形モータと、この
    回転形モータにより揺動する上記キャピラリーの位置を
    検知する位置検出器と、この位置検出器から出力される
    上記キャピラリーの位置変化に応じた出力信号の値が予
    め定められた所定値以下になったのに基づき上記回転形
    モータに所定の電流を供給してボンディング面を加圧す
    るように上記回転形モータを制御する制御回路とを具備
    してなることを特徴とするワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】一端にワイヤが挿通されるキャピラリーが
    ボンディング面から所定の距離に達した際に等速制御を
    行って上記キャピラリーを等速でボンディング面に接近
    させ、上記キャピラリーの位置変化に応じた出力信号の
    値が予め定められた所定値以下になったのに基づき上記
    キャピラリーのボンディング面への到達を検知し、その
    結果に基づきボンディングのための荷重をワイヤに加圧
    することを特徴とするワイヤボンディング方法。
JP59189760A 1984-09-12 1984-09-12 ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 Expired - Lifetime JPH0618221B2 (ja)

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