JPH0680697B2 - ワイヤボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はキヤピラリを取付けたボンデイングアームの揺
動機構を改良したワイヤボンデイング装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体装置の製造工程において、半導体チップの電極と
リードフレームとを金属細線で電気的に接続するワイヤ
ボンデイング装置は周知である。近時生産性向上のた
め、さらに高速化への要望が高まっている。この装置は
金属細線を保持したキヤピラリを所定の部位に高速で移
動させ、かつ上下動させながら配線を行なうが、この上
下動を従来はカム機構により行なっているため、その高
速化には限度があった。これを解決する方法として、例
えば特開昭56−30735号公報に示されているような方法
がある。すなわち、これは揺動自在に支持されたボンデ
イングアームの一端部にキヤピラリを取付け、他端部に
ムービングコイルを取付け、他方ムービングコイルの両
側にこれと離間対向して永久磁石とヨークとからなる磁
気回路を形成してリニアモータを構成し、ムービングコ
イルに流れる電流を制御してボンデイングアームのキヤ
ピラリの運動を制御するようにしたワイヤボンデイング
装置である。

しかるにこの装置は（イ）ムービングコイルは揺動部に
取付けられており、所定の推力を発生させる必要から、
小形化には限度がある。従って揺動中心に対する慣性モ
ーメントが大きくなり、キヤピラリが半導体チップに当
接した時に衝撃による損傷が発生するという欠点があ
る。（ロ）またムービングコイルは、軽量化のために通
常合成樹脂製ボビンに導体コイルを巻いたものが使用さ
れるが、放熱が悪く、ボビンが変形することがある。
（ハ）磁気回路は永久磁石とヨークとで構成され、その
重量は約1Kgに達する。ワイヤボンデイング装置はXYテ
ーブルの上に、上記磁気回路を有するボンデイングヘッ
ドを載置するので、ボンデイングの高速化のためには、
ボンデイングヘッドの軽量化とともにXYテーブルの軽量
化も必要であり、上記の磁気回路はXYテーブルの負担を
大きくするので高速化には不適当である。など種々不都
合な点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の不都合を除去するためになされたもの
で、小形軽量で、高速化に適したボンデイングヘッドを
もったワイヤボンデイング装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

本発明は、一端部にキャピラリを有し支持フレームに揺
動自在に支持されたボンディングアームをリニアモータ
により揺動駆動し上記リニアモータのコイルに流れる電
流を制御して上記キャピラリの移動を制御するワイヤボ
ンディング装置において、上記コイルは上記ボンディン
グアームの揺動により上記ボンディングアームの他端部
が形成する円弧面に沿って巻回されていることを特徴と
するワイヤボンディング装置を得るものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の詳細を第１図ないし第７図に示す実施例に
より説明する。なお本実施例のワイヤボンデイング装置
は、一般に知られているこの種装置とはボンデイングヘ
ッドの部分のみが相違しているので、他の部分について
は図示を省略する。

先ず第１図ないし第６図に示す第１の実施例につき説明
する。（１）はボンデイングヘッドの要部で、図示しな
いワイヤボンデイング装置の本体に取付けられている。
（２）はXYテーブルで、Ｘテーブル（３）は矢印（４）
方向に、Ｙテーブル（５）は矢印（６）方向に駆動モー
タ（3a），（5a）により駆動制御される。Ｙテーブル
（５）上には支持フレーム（８）が取付けられていて、
これは直立した一対の板状部分からなる軸受部（９），
（10）を具えている。この軸受部（９），（10）により
軸（11）が水平に回転自在に支持されていて、これにボ
ンデイングアーム（12）が固定されている。これは軸
（11）に固定されたツールリフタアーム（13）と、これ
に取付けられて突出延在する棒状のツールアーム（14）
とから構成されていて、ツールアーム（14）の突出した
前端部にはキヤピラリ（16）が取付けられており、ツー
ルアームリフタ（13）の後端部にはヨーク（18）とこれ
の外側に取付けられた一対の永久磁石（19），（20）と
からなる磁石体（21）が取付けられている。永久磁石
（19），（20）は外側が軸（11）を中心とする円弧状に
形成されていて、磁極は互いに反対になるように例えば
永久磁石（19）はヨーク（18）側がＮ極で円弧状の外側
がＳ極であり、永久磁石（20）は反対にヨーク（18）側
がＳ極で外側がＮ極となるように取付けられている。ま
た支持フレーム（８）の後端部には永久磁石（19），
（20）に対向してブラケット（24）が立設されている。
これには永久磁石（19），（20）にわずかな間隙Ｃ（第
４図）を介して対向したコイル体（25）が取付けられて
いる。コイル体（25）は永久磁石（19），（20）に対向
した面を上記円弧に対応した凹曲面に形成して、かつコ
イル保持溝（26a），（26b），（26c）（27a），（27
b）、（27c），が上述のボンデイングアームの揺動面に
対して直角に形成された鉄心（30）と、上述のコイル保
持溝（26a），…（27c）に巻回されたコイル（31）とか
ら構成されている。従ってコイル（31）はボンデイング
アーム（12）の円弧運動面に対し、ほぼ直角な面にかつ
ボンデイングアーム（12）にほぼ直角な面に沿って形成
されていて、磁石体（21）の磁力線（32）と直交してい
る。そしてコイル（31）の巻回は本実施例によれば、コ
イル保持溝（以下溝と称す）（26a）は第３図の紙面裏
から表へ、溝（27c）を通って表面から裏面へ、溝（26
b）を通って裏面から表面へ、溝（27b）を通って表面か
ら裏面へ、以下同様に巻回されている。従ってコイル体
（25）と磁石体（21）とでリニアモータ（33）は構成さ
れて、コイル（31）に流す電流を第４図に示すように・
印を紙面裏から表の方向へ、×印を紙面表から裏への方
向とすると、第５図に示す直流電動機の原理により、コ
イル（31）は矢印（34）の方向に力を受けるが、これは
固定されているため、磁石体（21）は反力を受けて矢印
（35）方向に移動され、ボンデイングアーム（12）は矢
印（35）方向に円弧運動をする。電流の方向，大きさを
制御することにより、ボンデイングアーム（12）の揺動
運動は制御される。なお軸（11）には位置検出器（36）
が取付けられていて、これによりボンデイングアーム
（12）の回転位置情報が常時出力されている。

次に上述のボンデイングヘッド（１）の作動をこれを制
御する第６図に示す制御装置（41）とともに説明する。
制御装置（41）は指令発生回路（42）と、これの出力を
受ける比較回路（43）と、これにより制御されてリニア
モータ（33）を駆動する駆動回路（44）と、軸（11）の
回転位置を検出する位置検出器（36）と、位置検出器
（36）からの出力を速度に変換し比較器（43）に入力す
る位置−速度変換器（45）とから構成されている。そし
て指令発生回路（42）はキヤピラリ（16）の先端が所定
の速度プロファイルに従って移動するように速度信号を
出す速度プロファイル発生アルゴリズム（46）と、キヤ
ピラリ（16）先端がペレット（47）およびリード（48）
にワイヤ（16a）を介して接したときこれらワイヤ（16
a）を押圧する力を発生する加圧プロファイル発生アル
ゴリズム（49）と、キヤピラリ（16）先端のワイヤ（16
a）とペレット（47）またはリード（48）との接触を検
出するタッチ検出アルゴリズム（50）と切換回路（51）
とからなっている。第７図は作動を説明する線図で、曲
線Ｓは縦軸にペレット（47）に対するキヤピラリ（16）
先端の変位をとり、横軸に時間をとったもので、曲線ａ
部分はペレット（47）に近づく下降行程で曲線ｂ部分で
減速した後曲線ｃ部分においてペレット（47）にワイヤ
（16a）が接していて、所定時間後ペレット（47）から
急速に上昇離間し曲線ｄ部分を経て再び下降し、リード
（48）に接し、曲線ｅ部分に示す所定時間経過後再び上
昇して−サイクルを終る行程を示したものである。曲線
ｐは縦軸に加圧力をとり、横軸に時間をとったもので、
上述の曲線ｃ部分および曲線ｅ部分に対応した位置にお
いて、ペレット（47）またはリード（48）に接触したキ
ヤピラリ（16）先端のワイヤ（16a）に加圧力W₁，W₂を
与えることを示している。

さて、指令発生回路（42）はキヤピラリ（16）がペレッ
ト（47）に近接するまでは速度プロファイル発生アルゴ
リズム（46）により曲線ｓのプロファイルに従って速度
信号を比較回路（43）に出力する。一方、位置−速度変
換器（45）は常時位置検出器（36）からの信号を速度信
号に変換している。比較回路（43）は速度プロファイル
発生アルゴリズム（46）からの速度信号と、位置−速度
変換器（45）からの信号を比較し、差信号を駆動回路
（44）に出力する。駆動回路（44）は、その差信号に応
じた電流をリニアモータ（33）に流す。キヤピラリ（1
6）がペレット（47）の上面に達すると、キヤピラリ（1
6）はそれ以上下降しないため位置信号の変化が小さく
なる。タッチ検出アルゴリズム（50）ではこの変化をと
らえ、切換回路（51）を切換え、加圧プロファイル発生
アルゴリズム（49）と比較回路（43）とを連結すると同
時に加圧プロファイル発生アルゴリズム（49）が始動し
て、予め定められた加圧プロファイルに従って加圧信号
を比較回路（43）に出力する。この信号は速度信号と同
様に比較回路（43）、駆動回路（44）を通り、加圧プロ
ファイルに応じた電流をリニアモータ（33）に流し、そ
の電流に応じた加圧力がペレット（47）に加えられる。
その後所定時間経過すると、再びタッチ検出アルゴリズ
ム（50）により切換回路（51）が切換わり速度プロファ
イル発生アルゴリズム（46）が比較回路（43）に連結さ
れ、再び曲線ｓの部分ｄのプロファイルに従った速度信
号が速度プロファイル発生アルゴリズム（46）から出さ
れ前述と同様にキヤピラリ（16）の先端は変位し、リー
ド（48）にワイヤ（16a）が当接し、部分ｅに示すよう
に一定時間リード（48）を加圧し、一本のワイヤ（16
a）の接合が終了し、再びペレット（47）の別の位置と
別のリード（48）との接合が行なわれる。

本実施例のようにコイル体を固定して設けたものは、ボ
ンデイングアームの揺動に対し慣性モーメントが小さ
く、しかも鉄心にコイルが巻回されるので十分な電流を
流しても発熱するようなことはない。

次に第８図により第２の実施例につき説明する。本実施
例はボンデイングアーム（12）側にコイル体（61）を設
け固定側に磁石体（62）を設けたものである。第１の実
施例と同様に鉄心（63）のコイル保持溝（図示しない）
にコイル（66）を巻回してコイル体（61）を構成してい
る。また支持フレーム（８）（第１図参照）に取付けら
れたブラケット（67）にヨーク（70）を取付け、これに
永久磁石（71），（72）を取付けて磁石体（62）が構成
されている。その他は第１の実施例と同様な構成になっ
ている。

本実施例のようにコイルをボンデイングアーム側に設け
たものは、揺動中心からの距離を小さく構成できるの
で、慣性モーメントは小にできペレットへの衝撃を小さ
くできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のワイヤボンデイング装置
は、コイルをボンデイングアームの揺動により形成する
円弧面にほぼ平行な面に沿って形成したのでボンデイン
グアームの回転中心からの距離を短かく構成できるか
ら、慣性モーメントが小さくなりペレットへの衝撃力を
小にでき、しかも揺動運動の制御が精度よく行なえる効
果がある。また全体重量も小さくできるのでXYテーブル
の高速化に適する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の斜視図、第２図は第１
図の矢印II方向から見た要部断面図、第３図は第１の実
施例の要部拡大図、第４図は同じく作動を説明する拡大
図、第５図は直流モータの原理図、第６図は第１の実施
例の制御装置のブロック図、第７図は同じく作動を説明
する線図、第８図は第２の実施例の要部拡大断面図であ
る。 （８）：支持フレーム、（12）：ボンデイングアーム、 （16）：キヤピラリ、（31），（66）：コイル、 （33）：リニアモータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部にキャピラリを有し支持フレームに
   揺動自在に支持されたボンディングアームをリニアモー
   タにより揺動駆動し上記リニアモータのコイルに流れる
   電流を制御して上記キャピラリの移動を制御するワイヤ
   ボンディング装置において、上記コイルは上記ボンディ
   ングアームの揺動により上記ボンディングアームの他端
   部が形成する円弧面に沿って巻回されていることを特徴
   とするワイヤボンディング装置。
2. 【請求項２】上記コイルは一端部にキャピラリを有する
   ボンディングアームの他端部に取付けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンディ
   ング装置。
3. 【請求項３】上記コイルは上記支持フレーム側に固定さ
   れて設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のワイヤボンディング装置。