JPH0722456A - ワイヤボンディングにおけるボール形成装置、その制御方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディングにおけるボール形成装置、その制御方法及びワイヤボンディング装置

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JPH0722456A
JPH0722456A JP5162810A JP16281093A JPH0722456A JP H0722456 A JPH0722456 A JP H0722456A JP 5162810 A JP5162810 A JP 5162810A JP 16281093 A JP16281093 A JP 16281093A JP H0722456 A JPH0722456 A JP H0722456A
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wire
ball
circuit
ball forming
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JP5162810A
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Naoki Miyazaki
直樹 宮崎
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボール形成装置のスパーク放電制御用のパラ
メータを設定するのに、オペレータによる設定のばらつ
きや装置毎の設定のばらつきを無くする。 【構成】 放電制御用のパラメータを制御するため、ワ
イヤボンダコントローラからボール形成装置へシリアル
通信により放電制御用のデジタルデータを送り、このデ
ジタルデータにて放電電流、放電時間、放電熱量等のパ
ラメータを設定する。スパーク放電時の放電状態をボー
ル形成装置からワイヤボンダコントローラへシリアル通
信により送り、上記パラメータをフィードバック制御す
る。 【効果】 ボール形成装置毎に形成されるボールのサイ
ズの不均一を無くして、ボンダビリティーを向上させ
る。無駄ボンディングの作業回数が減り、半導体の生産
効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体のワイヤボン
ディングにおけるボール形成装置、その制御方法、及び
ワイヤボンディング装置に関し、特にスパーク放電のた
めの制御パラメータをデジタルデータにより設定するよ
うにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、例えば特開昭５７−３９０５５
号公報に開示された従来のワイヤボンディング装置にお
けるボール形成装置の構成を表すブロック図である。
【０００３】この図において、１はボンディング用のワ
イヤで、このワイヤ１の一端（下端）はキャピラリ２を
挿通して下方に伸びており、このワイヤ１の下方には、
ワイヤ下端に高電圧を印加して放電を生じさせる電気ト
ーチ電極３が配置されている。また、ワイヤ１の他端
は、クランパ４を通って上方に伸びてワイヤスプール５
に巻回されている。尚、１ａは、スパーク放電によりワ
イヤ１の下端に形成されたボールである。
【０００４】この従来のボール形成装置は、さらに、電
気トーチ電極３とワイヤ１の下端との間に高電圧（例え
ば２２００Ｖ以上）を印加して放電を生じさせる放電電
圧発生回路６と、電流設定ボリューム７ａを備え、電気
トーチ電極３とワイヤ１との間に電流設定ボリューム７
ａにより設定された一定の放電電流を供給する放電電流
供給回路７と、放電時間設定ボリューム８ａを備え、放
電電流供給回路７の放電時間を予め設定、調節する放電
時間調整回路８と、ワイヤボンダコントローラ（図示せ
ず）からスタート信号を入力して放電電圧発生回路６と
放電時間調整回路８にトリガー信号を出力する駆動回路
９と、電気トーチ電極３とワイヤ１の先端との間のギャ
ップ間電圧Ｖｇを検出してギャップ間電圧検出信号Ｓ１
を出力するギャップ間電圧検出回路１０と、このギャッ
プ間電圧検出回路１０の検出値の大きさが基準値より大
きか小さいかを判定する放電状態判定回路１１と、この
放電状態判定回路１１の判定結果により放電状態が正常
であるか否かをワイヤボンダコントローラの表示部（図
示せず）に表示させるために放電状態信号を出力する判
定結果出力回路１２とを有する。
【０００５】図８は、ボール形成前（スパーク放電前）
の状態を示す部分拡大側面図、図９はボール形成後（ス
パーク放電後）の状態を示す部分拡大側面図である。
【０００６】図１０は、上記従来のワイヤボンディング
装置の動作タイミングを表すタイミングチャートであ
る。図１０において、符号Ａ乃至Ｄは、ワイヤ１のボン
ディングタイミング（特に半導体チップにワイヤを張る
タイミング）、スタート信号Ｓ９の入力タイミング、ボ
ール生成タイミング、判定結果信号Ｓ１０の出力タイミ
ングの出力タイミングをそれぞれ示している。
【０００７】次に上記従来装置の動作について説明す
る。図示しないワイヤボンダコントローラからのスター
ト信号が駆動回路９に入力されると、駆動回路９はトリ
ガー信号を放電電圧発生回路６及び放電電流調整回路８
へ送ってそれらを動作させる。放電電圧発生回路６は高
電圧（２２００Ｖ以上）を発生し、ワイヤ１の先端と電
気トーチ電極３との間にスパークを発生させて放電路を
形成する。放電電流調整回路８はスパーク発生と同時
に、放電時間設定ボリューム８ａにより予め設定された
一定時間だけ放電電流供給回路７を動作させる。放電電
流供給回路７の動作により、ワイヤ１先端と電気トーチ
電極３との間に形成された電路に、電流設定ボリューム
７ａにより設定された強さの電流が流れる。このように
して一定時間だけワイヤ１を流れた電流により発生され
たジュール熱によりワイヤ１の先端が溶けて、そこにボ
ール１ａが形成される。
【０００８】ボール形成時のギャップ間電圧Ｖｇをギャ
ップ間電圧検出回路１０により取り出して放電状態判定
回路１１によりボール１ａが正常に形成されたか否か判
定し、その結果が、判定結果出力回路１２から出力信号
としてワイヤボンダコントローラへ出力される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のボール形成
装置では、ボール形成のための放電時間と放電電流の強
さとは、所望のボール１のサイズ（直径）や放電ギャッ
プ長（ワイヤ１先端と電気トーチ電極３との間の距離）
等に応じて決められているが、放電ギャップ長はワイヤ
１の送り出し量のばらつきにより変動するため、オペレ
ータが放電時間設定ボリューム８ａと電流設定ボリュー
ム７ａとを手動操作して放電時間と放電電流の強さをア
ナログ式に調整していた。すなわち、何個かの無駄ボン
ディングを行って試行錯誤を繰り返した末にオペレータ
の経験により放電時間と放電電流とを設定していた。こ
のため、ボール形成装置毎に設定がばらつくばかりでな
く、放電時間設定ボリューム８ａや電流設定ボリューム
７ａの手動操作により正確な設定値に調整するのは難し
く設定作業に時間が掛かり、非効率であるという問題点
があった。
【００１０】そこで本発明は、上述した従来例の問題点
を解決するためになされたもので、オペレータによる設
定のばらつきや装置毎の設定のばらつきを無くすること
ができ、さらに放電状態をモニターしてワイヤボンダコ
ントローラからフィードバック制御することにより、ボ
ンディングワイヤの送り出し量のばらつき等による放電
ギャップ長のばらつき等の制御困難な要因に左右されず
に、常に高精度でボール形成を行うことができるボール
形成装置、その制御方法及びワイヤボンディング装置を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るボ
ール形成装置は、スパーク放電を制御するためのパラメ
ータをデジタルデータにて設定するパラメータ設定手段
を備える。
【００１２】請求項２の発明に係るボール形成装置で
は、前記パラメータ設定手段は、ワイヤボンダコントロ
ーラに対してボール生成条件を表すシリアル受信データ
及び放電状態出力を表すシリアル送信データを送受信制
御するためのシリアル通信制御回路を備える。
【００１３】請求項３の発明に係るボール形成装置で
は、前記パラメータ設定手段は、前記ワイヤボンダコン
トローラから送られてきたシリアル受信データに含まれ
る放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換して
出力する放電電流設定回路と、シリアル受信データに含
まれる放電時間デジタルデータに基づいて放電時間を制
御する放電時間設定回路とをさらに備える。
【００１４】請求項４の発明に係るボール形成装置で
は、前記パラメータ設定手段は、前記ワイヤボンダコン
トローラから送られてきたシリアル受信データに含まれ
る放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換して
出力する放電電流設定回路と、シリアル受信データに含
まれる熱量デジタルデータに基づいて放電時にワイヤに
発生する熱量を制御する放電熱量制御回路とをさらに備
える。
【００１５】請求項５の発明に係るボール形成装置は、
スパーク放電時の放電状態が、正常スパーク、ミス放
電、ワイヤショートの何れであるかを判定して、その判
定結果を前記シリアル通信制御回路へ出力する放電状態
判定回路をさらに備え、前記判定結果をシリアル送信デ
ータとして前記シリアル通信制御回路からワイヤボンダ
コントローラへ送信する。
【００１６】請求項６の発明に係るボール形成装置の制
御方法は、スパーク放電を制御するためのパラメータを
デジタルデータにて設定する。
【００１７】請求項７の発明に係るボール形成装置の制
御方法は、ボール形成装置とその動作を制御するワイヤ
ボンダコントローラとの間で、ボール生成条件を表すシ
リアル受信データ及び放電状態出力を表すシリアル送信
データ信号をシリアル通信する。
【００１８】請求項８の発明に係るボール形成装置の制
御方法は、前記ワイヤボンダコントローラから前記ボー
ル形成装置へ送られてきたシリアル受信データに含まれ
る放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換し、
この放電電流指令値に基づいて前記電気トーチ電極へ供
給される放電電流を制御し、さらに前記シリアル受信デ
ータに含まれる放電時間デジタルデータに基づいて放電
時間を制御する。
【００１９】請求項９の発明に係るボール形成装置の制
御方法は、前記ワイヤボンダコントローラから前記ボー
ル形成装置へ送られてきたシリアル受信データに含まれ
る放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換し、
この放電電流指令値に基づいて前記電気トーチ電極へ供
給される放電電流を制御し、さらに前記シリアル受信デ
ータに含まれる熱量デジタルデータに基づいて放電時に
ボンディング用のワイヤに発生する熱量を制御する。
【００２０】請求項１０の発明に係るボール形成装置の
制御方法は、スパーク放電時の放電状態が、正常スパー
ク、ミス放電、ワイヤショートの何れであるかを判定
し、その判定結果をシリアル送信データとして前記ボー
ル形成装置から前記ワイヤボンダコントローラへ送信す
る。請求項１１の発明に係るワイヤボンディング装置
は、電気トーチ電極のスパーク放電によりワイヤ先端に
ボールを形成するボール形成装置であって、スパーク放
電を制御するためのパラメータをデジタルデータにて設
定するパラメータ設定手段を備えるボール形成装置と、
そのボール形成装置のスパーク放電結果をシリアル通信
により該ボール形成装置から受信し、前記スパーク放電
結果に応じて、次のスパーク放電を制御するパラメータ
を自動的に変更制御し、このようにして変更したパラメ
ータをデジタルデータとして前記ボール形成装置へシリ
アル通信により送信するワイヤボンダコントローラとを
備える。
【００２１】請求項１２の発明に係るワイヤボンディン
グ装置は、前記ワイヤボンダコントローラは、スパーク
放電を制御するパラメータを外部から変更する手段を備
える。
【００２２】
【作用】請求項１及び請求項６の発明におけるボール形
成装置及びその制御方法では、スパーク放電制御用のパ
ラメータをデジタル値により設定することにより、ワイ
ヤ先端のボール形成を高精度で行うことができる。
【００２３】請求項２及び請求項７の発明におけるボー
ル形成装置及びその制御方法では、ボール生成条件や放
電状態出力が、シリアル通信制御回路を介してワイヤボ
ンダコントローラへシリアル通信される。
【００２４】請求項３及び請求項８の発明におけるボー
ル形成装置及びその制御方法では、前記ワイヤボンダコ
ントローラから送られてきたシリアル受信データに含ま
れる放電電流デジタルデータが放電電流指令値に変換さ
れるとともに、放電時間が放電時間設定回路により、シ
リアル受信データに含まれる放電時間デジタルデータに
基づいて制御される。
【００２５】請求項４及び請求項９の発明におけるボー
ル形成装置及びその制御方法では、前記ワイヤボンダコ
ントローラから送られてきたシリアル受信データに含ま
れる放電電流デジタルデータが放電電流設定回路により
放電電流指令値に変換されるとともに、放電時にワイヤ
に発生する熱量が放電熱量制御回路により、シリアル受
信データに含まれる熱量デジタルデータに基づいて制御
される。
【００２６】請求項５及び請求項１０の発明におけるボ
ール形成装置及びその制御方法では、スパーク放電時の
放電状態が、正常スパーク、ミス放電、ワイヤショート
の何れであるかを判定して、その判定結果が前記シリア
ル通信制御回路からワイヤボンダコントローラへ送信さ
れる。
【００２７】請求項１１の発明におけるワイヤボンディ
ング装置では、ボール形成装置のスパーク放電結果がシ
リアル通信により該ボール形成装置からワイヤボンダコ
ントローラへ送信され、前記スパーク放電結果に応じ
て、次のスパーク放電を制御するパラメータがワイヤボ
ンダコントローラにより自動的に変更制御され、このよ
うにして変更されたパラメータがデジタルデータとして
シリアル通信により前記ボール形成装置へ送信され、パ
ラメータ設定手段によりこのデジタルデータに基づいて
スパーク放電制御用のパラメータが設定される。
【００２８】請求項１２の発明におけるワイヤボンディ
ング装置では、スパーク放電を制御するパラメータを外
部から変更することができる。
【００２９】
【実施例】
実施例１．以下、本発明の実施例につき添付図面を参照
して説明する。図１は本発明によるボール形成装置及び
ワイヤボンダコントローラを含むワイヤボンディング装
置の構成を表すブロック図、図２はそのボール形成装置
のトーチ電源回路の拡大ブロック図である。
【００３０】図１に示すように、本発明によるワイヤボ
ンディング装置はボール形成装置とワイヤボンダコント
ローラとからなる。本発明のボール形成装置の、上述し
た図７の従来のボール形成装置と同一の部分には同一の
符号を付して説明すると、符号１乃至１２で示す構成要
素は、図７の従来装置の構成要素１乃至１２と対応して
いるが、本発明装置の放電電流供給回路７及び放電電流
調整回路８は従来装置のような電流設定ボリューム７ａ
や放電時間設定ボリューム８ａを備えていない。
【００３１】本発明ボール形成装置は、上記構成要素１
乃至１２の外に、ワイヤボンダコントローラに対してボ
ール生成条件データを表すシリアル受信データ信号Ｓ２
及び放電状態出力を表すシリアル送信データ信号Ｓ３を
送受信制御するためのシリアル通信制御回路１３と、ワ
イヤボンダコントローラから送られてきたシリアル受信
データＳ２に含まれる放電電流デジタルデータＳ４を放
電電流指令値Ｓ５に変換して放電電流供給回路７へ出力
するする放電電流設定回路１４と、シリアル受信データ
Ｓ２に含まれる放電時間デジタルデータＳ６を放電時間
指令値Ｓ７に変換して放電電流調整回路８へ出力する放
電時間設定回路１５と、クランパ４に接続されて、放電
時にワイヤ１の先端と電気トーチ電極３との間を流れる
放電電流を検出して、放電電流検出信号Ｓ１１をシリア
ル通信制御回路１３へ出力する放電電流検出回路１６と
を備え、放電状態判定回路１１から出力された放電状態
信号Ｓ８は判定結果出力回路１２へ送られると同時に、
シリアル通信制御回路１３へも送られる。
【００３２】尚、シリアル通信制御回路１３、放電電流
設定回路１４及び放電時間設定回路１５は、スパーク放
電を制御するためのパラメータをデジタルデータにて設
定するパラメータ設定手段を構成する。
【００３３】図２に拡大して示すように、シリアル通信
制御回路１３はワイヤボンダコントローラからのシリア
ル受信データＳ２を受信するフォトカプラ１３ａと、ワ
イヤボンダコントローラへシリアル送信データＳ３を送
信するドライバ１３ｂと、フォトカプラ１３ａからの信
号を受けるとともにドライバ１３ｂへ信号を送るシリア
ル通信ＬＳＩ１３ｃとからなる。シリアル通信ＬＳＩ１
３ｃは、シリアル通信制御回路２５からフォトカプラ１
３ａ介して入力されたシリアル受信データＳ２を放電電
流デジタルデータＳ４と放電時間デジタルデータＳ６と
に分離して放電電流設定回路１４と放電電流調整回路８
とにそれぞれ出力する。
【００３４】放電電流設定回路１４は、シリアル通信Ｌ
ＳＩ１３ｃから放電電流デジタルデータＳ４を入力され
る放電電流設定レジスタ１４ａと、その放電電流デジタ
ルデータＳ４をデジタル信号からアナログ信号に変換す
る基準レベル設定用のＤ／Ａコンバータ１４ｂとからな
り、放電電流設定レジスタ１４ａに入力された放電電流
デジタルデータＳ４はＤ／Ａコンバータ１４ｂにより放
電電流指令値Ｓ５変換されて放電電流供給回路７へ供給
される。放電時間設定回路１５は、シリアル通信ＬＳＩ
１３ｃから入力された放電時間デジタルデータＳ６を放
電時間指令値Ｓ７に変えて出力する放電電流設定レジス
タ１４ａからなる。
【００３５】放電電流調整回路８は、駆動回路９からの
トリガー信号の入力により放電時間の計測を開始する放
電時間カウンタ８ｂと、放電電流設定レジスタ１５の出
力と放電時間カウンタ８ｂの出力とを比較して放電時間
カウンタ８ｂの出力が放電電流設定レジスタ１５の出力
を超えたとき出力を発生する比較器８ｃと、放電時間制
御用フリップフロップ８ｄとからなり、放電時間制御用
フリップフロップ８ｄは、セット端子に駆動回路９から
のトリガー信号が入力されたとき、出力端子から放電電
流供給回路７へ高レベルの信号を出力し、またリセット
端子に比較器８ｃからの出力が入力されるとリセットさ
れて出力信号が低レベルに変わるようになっている。
【００３６】ワイヤボンダコントローラは、中央演算装
置２１と、フロッピィディスク２２に格納されたデータ
を読み取るフロッピィディスクドライブ回路２３と、フ
ロッピィディスク２２から読み出されたデータ、ＣＰＵ
２１により算出されたデータ、ＣＰＵ２１により実行さ
れるプログラム等を格納するメモリ回路２４と、ボール
形成装置のシリアル通信制御回路１３との間でシリアル
データ通信を行うシリアル通信制御回路２５と、ボール
形成装置にボール形成動作を開始させるスタート信号Ｓ
９を駆動回路９へ出力するデジタル出力制御回路２６
と、ボール形成装置の判定結果出力回路１２から出力さ
れる判定結果信号Ｓ１０を入力されるデジタル入力制御
回路２７とからなり、上記フロッピィディスクドライブ
回路２３、メモリ回路２４、シリアル通信制御回路２
５、デジタル出力制御回路２６及びデジタル入力制御回
路２７は伝送バス２８を介してＣＰＵ２１に接続されて
いる。フロッピィディスク２２には、放電電流値ａ、放
電時間ｂ等のボール形成データが予め格納されている。
【００３７】尚、フロッピィディスクドライブ回路２３
は、スパーク放電を制御するパラメータを外部から変更
するパラメータ変更手段を構成する。
【００３８】ワイヤボンダコントローラのシリアル通信
制御回路２５からボール形成装置のシリアル通信制御回
路１３へ送られてくるシリアル受信データＳ２は、そこ
で放電電流デジタルデータＳ４と放電時間デジタルデー
タＳ６とのパラレルデータにそれぞれ変換されて、放電
電流デジタルデータＳ４は放電電流設定回路１４により
放電電流指令値Ｓ５に変換されて放電電流供給回路７へ
入力され、また放電時間デジタルデータＳ６は放電時間
設定回路１５により放電時間指令値Ｓ７に変換されて放
電電流調整回路８へ入力される。従って、人手により放
電電流値や放電時間を調整するための電流設定ボリュー
ム７ａや放電時間設定ボリューム８ａは不要になる。
【００３９】放電電流指令値Ｓ５及び放電時間指令値Ｓ
７はシリアル受信データＳ２を変更することにより常時
変更が可能なため、ワイヤボンダコントローラのデジタ
ル出力制御回路２６からのスタート信号Ｓ９が駆動回路
９へ入力される前に放電電流指令値Ｓ５や放電時間指令
値Ｓ７を変更することによりボール形成装置毎にスパー
ク放電の設定値を変更することができる。従って、ボー
ル形成装置毎のボールサイズの変更も可能である。
【００４０】ボール形成時に、放電状態判定回路１１か
ら出力される「放電中」、「ミススパーク」、「ワイヤ
ショート」等のスパーク放電情報は、判定結果出力回路
１２ばかりでなく、放電状態信号Ｓ８としてシリアル通
信制御回路１３にも入力され、そこからシリアル送信デ
ータＳ３としてワイヤボンダコントローラのシリアル通
信制御回路２５へ送られる。
【００４１】また、ワイヤボンダコントローラはボール
形成装置のシリアル通信制御回路１３からシリアル送信
データＳ３としてシリアル通信制御回路２５へ送られる
放電状態信号Ｓ８をモニターすることにより、ボール形
成状態を判断して、放電電流デジタルデータＳ４及び放
電時間デジタルデータＳ６を補正してボール形成のフィ
ードバック制御を行う。
【００４２】図３は上記ワイヤボンディング装置の動作
工程を示すフローチャートで、図４はその動作タイミン
グを表すタイミングチャートである。図４において、符
号Ａ乃至Ｆはワイヤ１のボンディングタイミング（特に
半導体チップにワイヤを張るタイミング）、スタート信
号Ｓ９入力タイミング、ボール生成タイミング、判定結
果信号Ｓ１０の出力タイミング、設定値（シリアル受信
データＳ２）出力タイミング、及び放電状態信号Ｓ８の
出力タイミングをそれぞれ示している。
【００４３】次にこの装置を使用したボール形成方法に
ついて、図３のフローチャート及び図４のタイミングチ
ャートを参照して説明する。
【００４４】図３のフローチャートに示すように、ワイ
ヤボンダコントローラのＣＰＵ２１は、フロッピィディ
スクドライブ回路２３によりボール形成装置用ボール形
成条件データ（放電電流値、放電時間）が記録されたフ
ロッピィディスク２２より放電電流値及び放電時間の各
データを読み出し、メモリ回路２４に格納する（ステッ
プ１）。
【００４５】次いで、ＣＰＵ２１はメモリ回路２４に格
納されたボール形成条件データを読み出し、この読み出
したデータをシリアル通信制御回路２５へセットする
（ステップ２）。
【００４６】この後、公知のボンディング制御回路（図
示せず）によりクランパ４を制御してワイヤスプール５
からワイヤ１を送り出して、図示しない半導体チップの
リードに、１本のワイヤのボンディングを実施する（ス
テップ３）（図４のＡの矩形波部分）。
【００４７】このワイヤボンディング（ワイヤリング）
中に、ワイヤボンダコントローラ側のシリアル通信制御
回路２５からボール生成条件データ信号Ｓ２がボール形
成装置側のシリアル通信制御回路１３へシリアル通信に
て送られ、そこで放電電流設定値Ｓ４及び放電時間設定
値Ｓ６の各データに変換されて放電電流設定回路１４及
び放電時間設定回路１５にそれぞれセットされる（ステ
ップ４）（図４のＥ）。
【００４８】ワイヤボンディングが終了すると、ワイヤ
ボンダコントローラのデジタル出力制御回路２６からボ
ール形成装置へスタート信号Ｓ９が出力される（ステッ
プ５）（図４のＢ）。
【００４９】スタート信号Ｓ９の入力によりボール形成
装置は、前記した図７の従来装置で述べたと同様に、一
連のトーチスパーク動作によりワイヤ１の先端にボール
１ａを形成する（ステップ６）（図４のＣ）。図４のＣ
において、矩形波の幅は放電電流供給時間を示してい
る。
【００５０】ボール形成中（放電電流供給中）に、放電
状態判定回路１１は、図５に示すギャップ間電圧の判定
方法により、正常スパーク、オープン（ギャップ長が過
大で放電路が形成されない）、ショート（ワイヤ１と電
気トーチ電極３が短絡）のそれぞれの状態を判定する
（ステップ７）（図４のＦ）。すなわち、図５に示すよ
うに、放電時のギャップ間電圧Ｖｇが放電時間に亘って
上限値ＴＨｏ以下で且つ下限値ＴＨｓ以上であれば正常
スパークが発生したものと判断して、判定結果「良」
（ＯＫ）を表す矩形信号を発生し、また放電電流ＩＳが
瞬間的にしか流れず、放電時間内であるにも拘らずギャ
ップ間電圧Ｖｇが上限値ＴＨｏを越えていればオープン
と判定し、ギャップ間電圧Ｖｇが瞬間的にしか発生せ
ず、その後下限値ＴＨｓより小さい場合にはショートと
判定する。
【００５１】この判定結果を表す判定結果信号Ｓ１０が
判定結果出力回路１２よりワイヤボンダコントローラの
デジタル入力制御回路２７へ出力される（ステップ８）
（図４のＤ）。
【００５２】ワイヤボンダコントローラは、ボール形成
装置から送られてきた判定結果信号Ｓ１０を取り込み、
この信号に基づいてボール生成が正常か否か判断する
（ステップ８）。
【００５３】ボール生成が正常ならば、所定数のワイヤ
ボンディングが完了したか否か判断し（ステップ９）、
完了ならば正常終了となり、また、まだ完了していなけ
れば、次のワイヤボンディングを実施するためステップ
３に戻る。
【００５４】ステップ８において、ボール生成が異常と
判断されれば、放電状態判定回路１１から出力された、
図５に示すような放電電流状態、ギャップ間電圧状態、
ボール生成判定結果等を表す放電状態信号Ｓ８をボール
形成装置側のシリアル通信制御回路１３からワイヤボン
ダコントローラ側のシリアル通信制御回路２５へシリア
ル通信にて送る（ステップ１０）（図４のＦ）。
【００５５】ワイヤボンダコントローラのＣＰＵ２１
は、シリアル通信制御回路２５から放電電流状態、ギャ
ップ間電圧状態、ボール生成判定結果等を読み出し、ボ
ール生成条件の変更が必要か否かの判断を行う（ステッ
プ１１）。ボール生成条件の変更の要否判断は、例え
ば、放電電流値とギャップ間電圧と放電時間との積が所
定値を越えていればボール生成条件の変更が不要と判断
し、所定値以下であれば必要と判断する。
【００５６】ステップ１１でボール生成条件変更の必要
がないと判断された場合には、ワイヤボンダ本体（ワイ
ヤ１、キャピラリ２、電気トーチ電極３、クランパ４及
びワイヤスプール５等のトーチ電源回路以外の機械的動
作部）に異常が無いか否か判断する（ステップ１２）。
この判断は、放電電流やギャップ間電圧等が異常（許容
範囲外）であるか否かを判断することにより行う。
【００５７】ステップ１１でボール生成条件変更の必要
があると判断された場合には、ボール生成条件データ
（放電電流値、放電時間等）を自動的に補正し（ステッ
プ１３）、補正後ステップ２に戻る。
【００５８】このようなボール生成条件データの自動補
正方法の一例として、ギャップ間電圧検出回路１０によ
り検出されてシリアル通信制御回路２５から読み出され
たギャップ間電圧が正常時より高めになった場合にはボ
ールサイズが大きくなるため、放電電流の設定値を下げ
るか、あるいは放電時間を短く変更して、ボールサイズ
が小さくなるようにボール生成条件データを変更してメ
モリ回路２８に格納する。
【００５９】ステップ１２でワイヤボンダ本体側に異常
がある場合（放電電流やギャップ間電圧等が許容範囲
外）には、ワイヤボンダ本体の調整が必要なので、装置
を停止（異常停止）させる。
【００６０】また、ステップ１２でワイヤボンダ本体側
に異常が無い場合（放電電流やギャップ間電圧等が許容
範囲内）には、ボール生成異常が一時的な偶発要因（ワ
イヤ１の汚れや曲がり、キャピラリの汚れ（半田の残滓
等の付着）によるワイヤの送り出し不良等）によるもの
であり、これらの偶発的異常原因を除去し（ステップ１
４）、それからステップ３に戻って次のワイヤボンディ
ングを再開する。
【００６１】実施例２．図６は本発明の第２実施例を表
すブロック回路図である。この実施例は、本発明を、発
生熱量を監視しながらボール生成を行うボール形成装置
に適用したものである。この実施例では、スパーク放電
の制御用パラメータとして、ボール形成時の熱量及び放
電電流を用い、これらの設定値をワイヤボンダコントロ
ーラによりデジタルデータにて設定する。
【００６２】図６に示すように、この実施例によるボー
ル形成装置は以下の構成以外は上述した図１の第１実施
例と同様の構成であり、図１と同様の構成要素には同一
の符号を付した。
【００６３】すなわち、この実施例は、第１実施例の放
電時間設定回路１５に代えて、ギャップ間電圧検出回路
１０及び放電電流検出回路１６に接続されて、ギャップ
間電圧検出回路１０により検出されたギャップ間電圧検
出信号Ｓ１と放電電流検出回路１６により検出された放
電電流検出信号Ｓ１１とを乗算して出力する乗算回路１
７と、乗算回路１７からの出力を、制御回路８０により
設定された放電時間に亘って積分することにより放電時
に発生された熱量を算出する積分回路１８と、ワイヤボ
ンダコントローラからシリアル通信制御回路２５及びシ
リアル通信制御回路１３を介してシリアル通信により伝
送される熱量デジタルデータＳ１２を熱量指令値Ｓ１３
に変換する熱量設定回路１９と、積分回路１８の出力
を、熱量設定回路１９から出力される熱量指令値Ｓ１３
と比較してそれ以上であれば、ボール生成のための十分
な熱量が発生されたと判断して高レベルの信号を、また
それ以下であれば低レベルの信号を駆動回路９、判定結
果出力回路１２及びシリアル通信制御回路１３へそれぞ
れ出力する熱量判定回路２０とを備えている。
【００６４】尚、この実施例において、放電電流検出回
路１６、乗算回路１７、積分回路１８、熱量設定回路１
９、及び熱量判定回路２０は、シリアル受信データＳ２
に含まれる熱量デジタルデータＳ１２に基づいて放電時
にワイヤ１に発生する熱量を制御する放電熱量制御回路
を構成する。また、放電熱量制御回路、シリアル通信制
御回路１３及び放電電流設定回路１４は、スパーク放電
を制御するためのパラメータをデジタルデータにて設定
するパラメータ設定手段を構成する。
【００６５】この実施例において、制御回路８０は、例
えばフリップフロップ回路により構成され、そのセット
端子に駆動回路９からの出力信号が入力されると、放電
電流供給回路７及び積分回路１８へ高レベルの信号を出
力して放電電流供給回路７及び積分回路１８を動作させ
る。また、積分回路１８の出力（放電により発生した熱
量）が熱量設定回路１９から出力される熱量指令値１３
を超えたとき、熱量判定回路２０は制御回路８０のリセ
ット端子へ高レベルの信号を出力し、これにより制御回
路８０の出力は低レベルに変わり、放電電流供給回路７
及び積分回路１８の動作を停止させる。このようにし
て、放電電流供給回路７の放電時間及び積分回路１８の
積分時間が制御される。
【００６６】さらに、第１実施例の判定結果出力回路１
２は判定結果出力回路１２０に置き換えられ、この判定
結果出力回路１２０には放電状態判定回路１１と熱量判
定回路２０からの熱量判定状態信号Ｓ１４が入力され、
判定結果出力回路１２０は、上記第１実施例の判定結果
出力回路１２と同様に、放電状態判定回路１１の出力
（ギャップ間電圧）を上限値ＴＨｏ及び下限値ＴＨｓと
比較して放電状態（正常スパーク、オープン、ショー
ト）を判定するのに加えて、熱量判定回路２０からの出
力信号により、放電時に発生した熱量が熱量指令値Ｓ１
３よりも大きいか小さいかを判定して生成されたボール
の状態（サイズ）を判定する。この判定結果はデジタル
信号として判定結果出力回路１２０からワイヤボンダコ
ントローラのデジタル入力制御回路２７へ送られる。
【００６７】また、放電状態判定回路１１及び熱量判定
回路２０から出力されるギャップ間電圧検出信号Ｓ８及
び熱量判定状態信号Ｓ１４はシリアル通信制御回路１３
へ送られ、そこからシリアル送信データＳ３としてワイ
ヤボンダコントローラのシリアル通信制御回路２５へ入
力され、ボール生成条件を自動補正する際のデータとな
る。
【００６８】一方、ディスクドライブ回路２３によりフ
ロッピィディスクから読み出されてメモリ回路２４に格
納されたボール形成時の熱量値や放電電流値等は、シリ
アル受信データＳ２としてシリアル通信制御回路２５か
らシリアル通信制御回路１３へシリアル通信により伝送
され、シリアル通信制御回路１３により放電電流デジタ
ルデータＳ４と熱量デジタルデータＳ１２に分けられて
放電電流設定回路１４及び熱量設定回路１９へそれぞれ
入力され、そこで放電電流指令値Ｓ５及び熱量指令値Ｓ
１３に変換されて放電電流供給回路７及び熱量判定回路
２０に入力される。
【００６９】第２実施例の上記以外の構成及び作用は第
１実施例と略同様である。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スパ
ーク放電を制御するためのパラメータをデジタルデータ
にて設定するパラメータ設定手段を備えるので、パラメ
ータをデジタル値で設定することにより、従来のように
パラメータをオペレータによりアナログ的に設定する場
合に比べて、オペレータの手作業による設定のばらつき
や装置毎の設定のばらつきを無くすることができ、従っ
てボール形成装置毎に形成されるボールのサイズ等の不
均一を無くすることができ、ボンダビリティーが向上す
る。
【００７１】また、放電状態をモニターしてワイヤボン
ダコントローラからフィードバック制御することによ
り、装置毎のボンディングワイヤの送り出し量のばらつ
き等による放電ギャップ長のばらつき等の制御困難な要
因に左右されずに、常に高精度でボール形成を行うこと
ができる上、無駄ボンディングの作業回数も減るので、
半導体の生産効率が向上して生産コストを低減できる。
【００７２】ワイヤボンディングを行う半導体チップ上
の各ワイヤ毎にボールサイズのデータを変更可能なた
め、将来生産されうるどのような半導体チップにも対応
可能で汎用性に優れたボール形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるワイヤボンディング装置の第１実
施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のワイヤボンディング装置のボール形成装
置の一部（トーチ電源）の拡大ブロック図である。
【図３】図１のワイヤボンディング装置の動作工程を表
すフローチャートである。
【図４】図１のワイヤボンディング装置の動作タイミン
グを表すタイミングチャートである。
【図５】本発明のボール形成装置における放電状態の判
定の様子を表す放電状態判定図である。
【図６】本発明のワイヤボンディング装置の第２実施例
の構成を示すブロック図である。
【図７】従来のボール形成装置の構成を示すブロック図
である。
【図８】ボール形成前の状態を表すワイヤ先端部と電気
トーチ電極の側面図である。
【図９】ボール形成後の状態を表すワイヤ先端部と電気
トーチ電極の側面図である。
【図１０】従来のボール形成装置の動作タイミングを表
すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ ワイヤ １ａ ボール ３ 電気トーチ電極 Ｓ２ シリアル受信データ Ｓ３ シリアル送信データ Ｓ４ 放電電流デジタルデータ Ｓ５ 放電電流指令値 Ｓ６ 放電時間デジタルデータ Ｓ１２ 熱量デジタルデータ １３ シリアル通信制御回路 １４ 放電電流設定回路 １５ 放電時間設定回路 ２３ パラメータ変更手段としてのフロッピィディス
クドライブ回路

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気トーチ電極のスパーク放電によりワ
    イヤ先端にボールを形成する半導体のワイヤボンディン
    グのボール形成装置において、スパーク放電を制御する
    ためのパラメータをデジタルデータにて設定するパラメ
    ータ設定手段を備えることを特徴とするボール形成装
    置。
  2. 【請求項２】 前記パラメータ設定手段は、ワイヤボン
    ダコントローラに対してボール生成条件を表すシリアル
    受信データ及び放電状態出力を表すシリアル送信データ
    を送受信制御するためのシリアル通信制御回路を有する
    請求項１記載のボール形成装置。
  3. 【請求項３】 前記パラメータ設定手段は、前記ワイヤ
    ボンダコントローラから送られてきたシリアル受信デー
    タに含まれる放電電流デジタルデータを放電電流指令値
    に変換して出力する放電電流設定回路と、シリアル受信
    データに含まれる放電時間デジタルデータに基づいて放
    電時間を制御する放電時間設定回路とをさらに有する請
    求項１記載のボール形成装置。
  4. 【請求項４】 前記パラメータ設定手段は、前記ワイヤ
    ボンダコントローラから送られてきたシリアル受信デー
    タに含まれる放電電流デジタルデータを放電電流指令値
    に変換して出力する放電電流設定回路と、シリアル受信
    データに含まれる熱量デジタルデータに基づいて放電時
    にワイヤに発生する熱量を制御する放電熱量制御回路と
    をさらに有する請求項１記載のボール形成装置。
  5. 【請求項５】 前記ボール形成装置は、スパーク放電時
    の放電状態が、正常スパーク、ミス放電、ワイヤショー
    トの何れであるかを判定して、その判定結果を前記シリ
    アル通信制御回路へ出力する放電状態判定回路をさらに
    備え、前記判定結果をシリアル通信データとして前記シ
    リアル通信制御回路からワイヤボンダコントローラへ送
    信する請求項２記載のボール形成装置。
  6. 【請求項６】 電気トーチ電極のスパーク放電によりワ
    イヤ先端にボールを形成する半導体のワイヤボンディン
    グのボール形成装置を制御する方法であって、スパーク
    放電を制御するためのパラメータをデジタルデータにて
    設定することを特徴とするボール形成装置の制御方法。
  7. 【請求項７】 前記ボール形成装置とその動作を制御す
    るワイヤボンダコントローラとの間で、ボール生成条件
    を表すシリアル受信データ及び放電状態出力を表すシリ
    アル送信データをシリアル通信する請求項６記載のボー
    ル形成装置の制御方法。
  8. 【請求項８】 前記ワイヤボンダコントローラから前記
    ボール形成装置へ送られてきたシリアル受信データに含
    まれる放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換
    し、この放電電流指令値に基づいて前記電気トーチ電極
    へ供給される放電電流を制御し、さらに前記シリアル受
    信データに含まれる放電時間デジタルデータに基づいて
    放電時間を制御する請求項７記載のボール形成装置の制
    御方法。
  9. 【請求項９】 前記ワイヤボンダコントローラから前記
    ボール形成装置へ送られてきたシリアル受信データに含
    まれる放電電流デジタルデータを放電電流指令値に変換
    し、この放電電流指令値に基づいて前記電気トーチ電極
    へ供給される放電電流を制御し、さらに前記シリアル受
    信データに含まれる熱量デジタルデータに基づいて放電
    時にボンディング用のワイヤに発生する熱量を制御する
    請求項７記載のボール形成装置の制御方法。
  10. 【請求項１０】 スパーク放電時の放電状態が、正常ス
    パーク、ミス放電、ワイヤショートの何れであるかを判
    定し、その判定結果をシリアル送信データとして前記ボ
    ール形成装置から前記ワイヤボンダコントローラへ送信
    する請求項７記載のボール形成装置の制御方法。
  11. 【請求項１１】 電気トーチ電極のスパーク放電により
    ワイヤ先端にボールを形成するボール形成装置であっ
    て、スパーク放電を制御するためのパラメータをデジタ
    ルデータにて設定するパラメータ設定手段を備えるボー
    ル形成装置と、そのボール形成装置のスパーク放電結果
    をシリアル通信により該ボール形成装置から受信し、前
    記スパーク放電結果に応じて、次のスパーク放電を制御
    するパラメータを自動的に変更制御し、このようにして
    変更したパラメータをデジタルデータとして前記ボール
    形成装置へシリアル通信により送信するワイヤボンダコ
    ントローラとを備えるワイヤボンディング装置。
  12. 【請求項１２】 前記ワイヤボンダコントローラは、ス
    パーク放電を制御するパラメータを外部から変更するパ
    ラメータ変更手段を備える請求項１１記載のワイヤボン
    ディング装置。
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