JPH06268032A - Wire bonding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の組立装置、
特に半導体素子の電極と外部配線とを金属細線で接続す
るワイヤボンディング装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device assembling apparatus,
In particular, the present invention relates to a wire bonding apparatus for connecting electrodes of a semiconductor element and external wiring with fine metal wires.
【０００２】[0002]
【従来の技術】以下、従来のワイヤボンディング装置に
ついて説明する。図４は従来のワイヤボンディング装置
の構成図であり、１はヒータブロック、２は前記ヒータ
ブロック１上にホールドされた半導体素子、３は前記半
導体素子上に設けられているＴＶカメラ、４は位置検出
装置、５はコントロールユニット、６はＸＹテーブル、
７は前記ＸＹテーブル６上に搭載されているボンディン
グヘッド、８は前記ボンディングヘッド７内の超音波ト
ランスデューサ、９は前記超音波トランスデューサ８を
上下動させるトランスデューサ駆動装置、１０は前記超
音波トランスデューサ８の先端部に設けられた金属細
線、１１は前記半導体素子２上に設けられた電極、１２
は外部配線、１３は前記超音波トランスデューサ８に超
音波振動を発生させる超音波発振器である。2. Description of the Related Art A conventional wire bonding apparatus will be described below. FIG. 4 is a block diagram of a conventional wire bonding apparatus, in which 1 is a heater block, 2 is a semiconductor element held on the heater block 1, 3 is a TV camera provided on the semiconductor element, and 4 is a position. Detection device, 5 is a control unit, 6 is an XY table,
7 is a bonding head mounted on the XY table 6, 8 is an ultrasonic transducer in the bonding head 7, 9 is a transducer drive device for moving the ultrasonic transducer 8 up and down, 10 is the ultrasonic transducer 8. A thin metal wire provided at the tip portion, 11 is an electrode provided on the semiconductor element 2, 12
Is an external wiring, and 13 is an ultrasonic oscillator for generating ultrasonic vibration in the ultrasonic transducer 8.
【０００３】以上のように構成されたワイヤボンディン
グ装置について、以下その動作を説明する。The operation of the wire bonding apparatus having the above structure will be described below.
【０００４】まず、ヒータブロック１によって加熱保持
された半導体素子２はＴＶカメラ３及び位置検出装置４
によってその位置が検出され位置データがコントロール
ユニット５に送られる。コントロールユニット５はこの
位置データに基づいてＸＹテーブル６を駆動させボンデ
ィングヘッド７を移動させる。次にトランスデューサ駆
動装置９によって超音波トランスデューサ８が降下し、
超音波発振器１３により超音波振動を与えながらこの超
音波トランスデューサ８の先端部に設けられた金属細線
１０と半導体素子２上の電極１１とを圧接し、金属細線
１０をくり出しながらトランスデューサ駆動装置９によ
り超音波トランスデューサ８を上昇させる。First, the semiconductor element 2 heated and held by the heater block 1 is the TV camera 3 and the position detecting device 4.
The position is detected by and the position data is sent to the control unit 5. The control unit 5 drives the XY table 6 based on this position data to move the bonding head 7. Next, the ultrasonic transducer 8 is lowered by the transducer driving device 9,
While applying ultrasonic vibration by the ultrasonic oscillator 13, the metal fine wire 10 provided at the tip of the ultrasonic transducer 8 and the electrode 11 on the semiconductor element 2 are pressure-contacted to each other, and the transducer driving device 9 is used to extract the metal fine wire 10. The ultrasonic transducer 8 is raised.
【０００５】次にコントロールユニット５がＸＹテーブ
ル６を駆動しボンディングヘッド７を外部配線１２の位
置に移動させ、トランスデューサ駆動装置９により再び
超音波トランスデューサ８が下降して、超音波発振器１
３により超音波振動を与えながら外部配線１２と金属細
線１０とを圧接し、トランスデューサ駆動装置９によっ
て超音波トランスデューサ８を上昇させ金属細線１０を
切断すると、半導体素子２上の電極１１と外部配線１２
とは金属細線１０によって直接に接続された状態にな
る。Next, the control unit 5 drives the XY table 6 to move the bonding head 7 to the position of the external wiring 12, and the ultrasonic transducer 8 is lowered again by the transducer driving device 9, and the ultrasonic oscillator 1
When the external wiring 12 and the metal thin wire 10 are pressed against each other while ultrasonic vibration is applied by 3, and the ultrasonic transducer 8 is raised by the transducer driving device 9 to cut the metal thin wire 10, the electrode 11 on the semiconductor element 2 and the external wiring 12 are cut.
And are directly connected by the thin metal wire 10.
【０００６】他の電極の位置においても、その位置にＸ
Ｙテーブル６によりボンディングヘッド７を移動して上
記の工程と同様に半導体素子２上の電極１１と外部配線
１２とをボンディングして、これらの一連のボンディン
グ作業の１サイクルが終了すると、次の新しい半導体素
子２が搬送されてホールドされ、位置検出から始まる次
のサイクルが開始される。At the position of the other electrode, X
The bonding head 7 is moved by the Y table 6 to bond the electrode 11 on the semiconductor element 2 and the external wiring 12 in the same manner as in the above step, and when one cycle of the series of bonding operations is completed, the next new The semiconductor element 2 is conveyed and held, and the next cycle starting from position detection is started.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の構成では、ボンディング中に超音波トランスデューサ
８がヒータブロック１から発生する熱により熱膨張して
伸び、またＴＶカメラ３による位置検出などによるボン
ディング停止中には超音波トランスデューサ８がヒータ
ブロック１から遠ざかるため収縮する。すなわち、超音
波トランスデューサ８が熱変動で伸縮し、金属細線１０
を正確な位置にボンディングすることができないという
問題があった。However, in the above-mentioned conventional structure, the ultrasonic transducer 8 is thermally expanded and expanded by the heat generated from the heater block 1 during bonding, and the bonding is stopped by the position detection by the TV camera 3 or the like. The ultrasonic transducer 8 contracts because the ultrasonic transducer 8 moves away from the heater block 1. That is, the ultrasonic transducer 8 expands and contracts due to thermal fluctuation, and the metal thin wire 10
However, there was a problem in that it could not be bonded to the correct position.
【０００８】本発明は前記問題点を解決するもので、ボ
ンド位置を正確にし、ボンド位置精度を向上することの
できるワイヤボンディング装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus which makes the bond position accurate and can improve the bond position accuracy.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のワイヤボンディング装置は、超音波トランス
デューサの共振周波数を検出する周波数検出装置と、検
出した共振周波数から超音波トランスデューサの伸び量
を算出しワイヤボンド位置を補正する処理装置とから構
成されている。In order to achieve this object, the wire bonding apparatus of the present invention detects a resonance frequency of an ultrasonic transducer and a frequency detecting apparatus for detecting an extension amount of the ultrasonic transducer from the detected resonance frequency. And a processing device that calculates and corrects the wire bond position.
【００１０】[0010]
【作用】前記構成によって超音波トランスデューサが熱
変動によって伸縮しても、共振周波数から超音波トラン
スデューサの伸び量を算出し、その量だけワイヤボンド
位置を補正するので精度の高いワイヤボンディングがで
きる。Even if the ultrasonic transducer expands and contracts due to thermal fluctuations, the above-described structure calculates the amount of expansion of the ultrasonic transducer from the resonance frequency and corrects the wire bond position by that amount, so that highly accurate wire bonding can be performed.
【００１１】[0011]
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１２】図１は本発明の一実施例におけるワイヤボ
ンディング装置の構成図である。２１はヒータブロッ
ク、２２はヒータブロック２１上にホールドされた半導
体素子、２３は前記半導体素子２２上に設けられている
ＴＶカメラ、２４は位置検出装置、２５はコントロール
ユニット、２６はＸＹテーブル、２７は前記ＸＹテーブ
ル２６上に搭載されているボンディングヘッド、２８は
前記ボンディングヘッド２７内の超音波トランスデュー
サ、２９は前記超音波トランスデューサ２８を上下動さ
せるトランスデューサ駆動装置、３０は前記超音波トラ
ンスデューサ２８の先端部に設けられた金属細線、３１
は前記半導体素子２２上に設けられた電極、３２は外部
配線、３３は超音波発振器、３４は周波数検出装置、３
５はマイクロプロセッサからなる共振周波数から補正量
を導く処理装置である。FIG. 1 is a block diagram of a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 21 is a heater block, 22 is a semiconductor element held on the heater block 21, 23 is a TV camera provided on the semiconductor element 22, 24 is a position detection device, 25 is a control unit, 26 is an XY table, 27 Is a bonding head mounted on the XY table 26, 28 is an ultrasonic transducer in the bonding head 27, 29 is a transducer driving device for moving the ultrasonic transducer 28 up and down, 30 is a tip of the ultrasonic transducer 28. Thin wire provided on the part, 31
Is an electrode provided on the semiconductor element 22, 32 is an external wiring, 33 is an ultrasonic oscillator, 34 is a frequency detection device, 3
Reference numeral 5 is a processing device which is composed of a microprocessor and derives a correction amount from the resonance frequency.
【００１３】以上のように構成された本実施例のワイヤ
ボンディング装置について、以下その動作を説明する。The operation of the wire bonding apparatus of this embodiment having the above structure will be described below.
【００１４】まず、半導体素子２２の画像情報がＴＶカ
メラ２３及び位置検出装置２４によって処理され、位置
データとしてコントロールユニット２５に送られる。次
に超音波発振器３３は超音波トランスデューサ２８に超
音波振動を与え、その時の共振周波数を周波数検出装置
３４が検出する。処理装置３５はその共振周波数から超
音波トランスデューサ２８の伸び量を後述の方法で算出
し、伸び量に関するデータをコントロールユニット２５
に送る。コントロールユニット２５はそれにもとづいて
位置データの補正演算を行ない、そのデータを基にＸＹ
テーブル２６を駆動し、ボンディングヘッド２７を移動
させる。移動が完了すると超音波トランスデューサ２８
はトランスデューサ駆動装置２９により降下し、超音波
発振器３３により超音波振動を与え金属細線３０と半導
体素子２２上の電極３１とを接合し、金属細線３０をく
り出しながら上昇する。First, the image information of the semiconductor element 22 is processed by the TV camera 23 and the position detecting device 24 and sent to the control unit 25 as position data. Next, the ultrasonic oscillator 33 applies ultrasonic vibration to the ultrasonic transducer 28, and the frequency detecting device 34 detects the resonance frequency at that time. The processing device 35 calculates the amount of expansion of the ultrasonic transducer 28 from the resonance frequency by a method described below, and outputs data regarding the amount of expansion to the control unit 25.
Send to. The control unit 25 performs the correction calculation of the position data based on it, and based on the data, XY
The table 26 is driven and the bonding head 27 is moved. When the movement is completed, the ultrasonic transducer 28
Is lowered by the transducer driving device 29, ultrasonic vibration is applied by the ultrasonic oscillator 33, the metal thin wire 30 and the electrode 31 on the semiconductor element 22 are joined, and the metal thin wire 30 rises while being pulled out.
【００１５】次にボンディングヘッド２７は外部配線３
２の位置へ移動し、超音波トランスデューサ２８は下降
して超音波振動を与えて外部配線３２と金属細線３０を
接合したのち、再び上昇して金属細線３０を切断するこ
とにより、半導体素子２２上の電極３１と外部配線３２
は金属細線３０によって短絡状態となる。Next, the bonding head 27 is connected to the external wiring 3
2, the ultrasonic transducer 28 descends to apply ultrasonic vibration to bond the external wiring 32 and the thin metal wire 30 and then rises again to cut the thin metal wire 30. Electrode 31 and external wiring 32
Is short-circuited by the thin metal wire 30.
【００１６】他の電極の位置においても、その位置にＸ
Ｙテーブル２６を駆動してボンディングヘッド２７を移
動させ、半導体素子２２上の電極３１と外部配線３２と
をボンディングして、これらの一連のボンディング作業
の１サイクルが終了すると、次の新しい半導体素子２２
が搬送されてホールドされ、位置検出と超音波トランス
デューサ２８の伸び量算出から始まる次のサイクルが開
始される。At the other electrode positions, X
When the Y table 26 is driven to move the bonding head 27 to bond the electrode 31 on the semiconductor element 22 to the external wiring 32, and one cycle of a series of these bonding operations is completed, the next new semiconductor element 22
Is conveyed and held, and the next cycle starts from position detection and calculation of the amount of expansion of the ultrasonic transducer 28.
【００１７】なお本実施例では、半導体素子毎に超音波
トランスデューサの伸び量を算出しているが、電極毎に
伸び量を算出し補正してもよい。In this embodiment, the expansion amount of the ultrasonic transducer is calculated for each semiconductor element, but the expansion amount may be calculated and corrected for each electrode.
【００１８】ここで、超音波トランスデューサの伸び量
とその共振周波数との関係を説明する。Here, the relationship between the extension amount of the ultrasonic transducer and its resonance frequency will be described.
【００１９】発明者らは前記関係を実験をもとに明らか
にした。図２はその実験装置の構成図であり、４１は超
音波トランスデューサ、４２は超音波発振器、４３は周
波数カウンタ、４４は前記超音波トランスデューサ４１
の伸び量を測定するマイクロメータ、４５は前記超音波
トランスデューサ４１を加熱するヒートガン、４６は前
記超音波トランスデューサ４１の温度を測定する温度セ
ンサである。The inventors have clarified the above relationship based on experiments. FIG. 2 is a block diagram of the experimental apparatus. 41 is an ultrasonic transducer, 42 is an ultrasonic oscillator, 43 is a frequency counter, 44 is the ultrasonic transducer 41.
Is a heat gun for heating the ultrasonic transducer 41, and 46 is a temperature sensor for measuring the temperature of the ultrasonic transducer 41.
【００２０】以上のように構成された実験装置におい
て、ヒートガン４５で超音波トランスデューサ４１を加
熱した時の温度センサ４６の読み、伸び量を測定してい
るマイクロメータ４４の読み、及び、その時の周波数カ
ウンタ４３の読みを調査した結果を図３に示す。図３か
ら明らかなように、超音波トランスデューサ３１が熱に
より膨張した時の伸び量Δｌは、その時の共振周波数ｆ
におけるある関数Ｆ、すなわちΔｌ＝Ｆ（ｆ）で表わす
ことができ、図１の実施例に示す処理装置３５には、こ
の関数を予め入力しておき、伸び量Δｌを算出し、その
値を補正量とすればよい。In the experimental apparatus constructed as described above, the reading of the temperature sensor 46 when the ultrasonic transducer 41 is heated by the heat gun 45, the reading of the micrometer 44 measuring the elongation amount, and the frequency at that time are read. The result of examining the reading of the counter 43 is shown in FIG. As is clear from FIG. 3, the expansion amount Δl when the ultrasonic transducer 31 is expanded by heat is the resonance frequency f at that time.
Can be expressed by a certain function F in Δ, that is, Δl = F (f). This function is input in advance to the processing device 35 shown in the embodiment of FIG. It may be a correction amount.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上のように本発明は超音波トランスデ
ューサの共振周波数を検出する周波数検出装置と、検出
した共振周波数から超音波トランスデューサの伸び量を
補正する処理装置を設けることにより、超音波トランス
デューサの熱膨張のために発生するボンドズレを防止す
ることができ、信頼性の高い優れたワイヤボンディング
装置を実現できるものである。As described above, the present invention provides the ultrasonic transducer by providing the frequency detecting device for detecting the resonance frequency of the ultrasonic transducer and the processing device for correcting the extension amount of the ultrasonic transducer from the detected resonance frequency. It is possible to prevent the bond displacement caused by the thermal expansion of the above, and to realize a highly reliable and excellent wire bonding apparatus.
【図１】本発明の一実施例におけるワイヤボンディング
装置の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例における実験装置の構成図FIG. 2 is a block diagram of an experimental device according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例に係る実験装置による超音波
トランスデューサの伸び量とその共振周波数の関係を示
す図FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an extension amount of an ultrasonic transducer and a resonance frequency thereof by an experimental device according to an embodiment of the present invention.
【図４】従来のワイヤボンディング装置の構成図FIG. 4 is a block diagram of a conventional wire bonding device.
１ ヒータブロック ２ 半導体素子 ３ ＴＶカメラ ４ 位置検出装置 ５ コントロールユニット ６ ＸＹテーブル ７ ボンディングヘッド ８ 超音波トランスデューサ ９ トランスデューサ駆動装置 １０ 金属細線 １１ 電極 １２ 外部配線 １３ 超音波発振器 ２１ ヒータブロック ２２ 半導体素子 ２３ ＴＶカメラ ２４ 位置検出装置 ２５ コントロールユニット ２６ ＸＹテーブル ２７ ボンディングヘッド ２８ 超音波トランスデューサ ２９ トランスデューサ駆動装置 ３０ 金属細線 ３１ 電極 ３２ 外部配線 ３３ 超音波発振器 ３４ 周波数検出装置 ３５ 処理装置 ４１ 超音波トランスデューサ ４２ 超音波発振器 ４３ 周波数カウンタ ４４ マイクロメータ ４５ ヒートガン ４６ 温度センサ 1 Heater Block 2 Semiconductor Element 3 TV Camera 4 Position Detection Device 5 Control Unit 6 XY Table 7 Bonding Head 8 Ultrasonic Transducer 9 Transducer Drive Device 10 Metal Fine Wire 11 Electrode 12 External Wiring 13 Ultrasonic Oscillator 21 Heater Block 22 Semiconductor Element 23 TV Camera 24 Position detection device 25 Control unit 26 XY table 27 Bonding head 28 Ultrasonic transducer 29 Transducer drive device 30 Metal fine wire 31 Electrode 32 External wiring 33 Ultrasonic oscillator 34 Frequency detection device 35 Processing device 41 Ultrasonic transducer 42 Ultrasonic oscillator 43 Frequency counter 44 Micrometer 45 Heat gun 46 Temperature sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和賀 悟 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoru Waga 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electronics Industrial Co., Ltd.
Claims (1)
ックと、前記ヒータブロック上方に備えられたＴＶカメ
ラと、前記ＴＶカメラからの映像情報を処理する位置検
出装置と、トランスデューサ駆動装置と、前記トランス
デューサ駆動装置によって駆動される超音波トランスデ
ューサと、前記超音波トランスデューサの共振周波数を
検出する周波数検出装置と、検出した共振周波数から前
記超音波トランスデューサの伸び量を算出しワイヤボン
ド位置の補正データを出力する処理装置と、前記処理装
置からの補正データにもとづいて、前記位置検出装置か
らの位置データを補正して、前記超音波トランスデュー
サによるワイヤボンド位置を制御するコントロールユニ
ットとを備えたワイヤボンディング装置。1. A heater block for heating and holding a semiconductor element, a TV camera provided above the heater block, a position detecting device for processing image information from the TV camera, a transducer driving device, and the transducer. An ultrasonic transducer driven by a driving device, a frequency detecting device for detecting a resonance frequency of the ultrasonic transducer, an extension amount of the ultrasonic transducer is calculated from the detected resonance frequency, and correction data of a wire bond position is output. A wire bonding apparatus comprising: a processing device; and a control unit that corrects position data from the position detection device based on correction data from the processing device to control a wire bond position by the ultrasonic transducer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053442A JP2980275B2 (en) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Wire bonding equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5053442A JP2980275B2 (en) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Wire bonding equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268032A true JPH06268032A (en) | 1994-09-22 |
| JP2980275B2 JP2980275B2 (en) | 1999-11-22 |
Family
ID=12942977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5053442A Expired - Fee Related JP2980275B2 (en) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | Wire bonding equipment |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2980275B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008826A (en) * | 1999-07-05 | 2001-02-05 | 이중구 | Wire bonder having XY vibration ultrasonic transducer |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5950994B2 (en) * | 2014-12-26 | 2016-07-13 | 株式会社新川 | Mounting device |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5053442A patent/JP2980275B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008826A (en) * | 1999-07-05 | 2001-02-05 | 이중구 | Wire bonder having XY vibration ultrasonic transducer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2980275B2 (en) | 1999-11-22 |
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