JPH0729944A - ワイヤボンダ装置及びそのベースボンドレベル検出方法 - Google Patents
ワイヤボンダ装置及びそのベースボンドレベル検出方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップ表面に形成された電極パッド、
及びリードフレームのインナーリードの金属細線結線部
に対するボンディグワイヤの接触及び離脱を機械的な手
段を用いずに常に安定して検知することを目的とする。 【構成】 半導体チップ６表面に形成された電極パッド
と、リードフレームのインナーリードとの間をボンディ
グワイヤ１で結線する際、結線部に対して移動してボン
ディグワイヤを結線部分に圧着するキャピラリ３と、キ
ャピラリ３に対して常時微弱な超音波振動を与える超音
波発振器１８と、キャピラリ３が結線部に接触した時に
減衰する超音波を検出する超音波検出回路２０と、減衰
検出時にキャピラリ３による圧着動作を指示する制御回
路１９Ａとを備えている。
及びリードフレームのインナーリードの金属細線結線部
に対するボンディグワイヤの接触及び離脱を機械的な手
段を用いずに常に安定して検知することを目的とする。 【構成】 半導体チップ６表面に形成された電極パッド
と、リードフレームのインナーリードとの間をボンディ
グワイヤ１で結線する際、結線部に対して移動してボン
ディグワイヤを結線部分に圧着するキャピラリ３と、キ
ャピラリ３に対して常時微弱な超音波振動を与える超音
波発振器１８と、キャピラリ３が結線部に接触した時に
減衰する超音波を検出する超音波検出回路２０と、減衰
検出時にキャピラリ３による圧着動作を指示する制御回
路１９Ａとを備えている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体組み立てに使
用するワイヤボンダ装置、およびキャピラリ等の圧着ツ
ールと圧着部との距離であるベースボンドレベルを検出
するベースボンドレベル検出方法に関するものである。
用するワイヤボンダ装置、およびキャピラリ等の圧着ツ
ールと圧着部との距離であるベースボンドレベルを検出
するベースボンドレベル検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のワイヤボンダ装置の全体を
示す構成図である。図において、１はダイパド５上に載
置された半導体チップ６の電極パッドと基板電極のイン
ナーリード７との間を結線する金線或いはアルミ線から
成るボンディングワイヤ、２はボンディングワイヤ１を
供給したり切断したりするためのクランプ、３はクラン
プ２によって供給されたボンディグワイヤ１を細孔（図
示しない）を通して電極パッド或いはインナーリード７
に導くキャピラリ、４はキャピラリ３の先端に導き出さ
れたボンディグワイヤ１の先端を放電して溶融し、ボー
ル１ａを形成する電気トーチである。
示す構成図である。図において、１はダイパド５上に載
置された半導体チップ６の電極パッドと基板電極のイン
ナーリード７との間を結線する金線或いはアルミ線から
成るボンディングワイヤ、２はボンディングワイヤ１を
供給したり切断したりするためのクランプ、３はクラン
プ２によって供給されたボンディグワイヤ１を細孔（図
示しない）を通して電極パッド或いはインナーリード７
に導くキャピラリ、４はキャピラリ３の先端に導き出さ
れたボンディグワイヤ１の先端を放電して溶融し、ボー
ル１ａを形成する電気トーチである。
【０００３】８は超音波ホーンであり、この超音波ホー
ン８は先端に固定したキャピラ３に超音波振動を与え
る。９はホーンホルダであり、このホーンホルダ９は超
音波ホーン８を支持する支持部９ａを、支軸１０を中心
にして上下方向へ揺動可能にＸ−Ｙテーブル１１上に載
置している。１２はＸ−Ｙテーブル１１をＸ−Ｙ（左
右、前後）方向に移動させるサーボモータである。
ン８は先端に固定したキャピラ３に超音波振動を与え
る。９はホーンホルダであり、このホーンホルダ９は超
音波ホーン８を支持する支持部９ａを、支軸１０を中心
にして上下方向へ揺動可能にＸ−Ｙテーブル１１上に載
置している。１２はＸ−Ｙテーブル１１をＸ−Ｙ（左
右、前後）方向に移動させるサーボモータである。
【０００４】１３はホーンホルダ９の支持部９ａの頂部
に固定され、常時スプリングＳによって上部に引き上げ
られている接点Ａ、１４は接点Ａ１３と対を成す接点
Ｂ、１５はサーボモータ１６の主軸１７に取り付けられ
た偏心カムであり、この偏心カム１５は接点Ｂ１４と回
転しながら係合し、接点Ｂ１４を接点Ａ１３に対して接
触、離脱を繰り返させる。
に固定され、常時スプリングＳによって上部に引き上げ
られている接点Ａ、１４は接点Ａ１３と対を成す接点
Ｂ、１５はサーボモータ１６の主軸１７に取り付けられ
た偏心カムであり、この偏心カム１５は接点Ｂ１４と回
転しながら係合し、接点Ｂ１４を接点Ａ１３に対して接
触、離脱を繰り返させる。
【０００５】１８は超音波ホーン８に信号線１８ａ，１
８ｂを介して超音波発振用の高周波信号を出力する超音
波発振器、１９は制御回路であり、この制御回路１９は
信号線１３ａ，１４ａを介して接点Ａ１３，接点Ｂ１４
の接触状態、離脱状態を検知すると信号線１９ａを介し
て発振制御信号を超音波発振器１８へ出力すると共に、
駆動信号を図示しない信号線を介してサーボモータ１
２，１６或いは電気トーチ４等に出力する。
８ｂを介して超音波発振用の高周波信号を出力する超音
波発振器、１９は制御回路であり、この制御回路１９は
信号線１３ａ，１４ａを介して接点Ａ１３，接点Ｂ１４
の接触状態、離脱状態を検知すると信号線１９ａを介し
て発振制御信号を超音波発振器１８へ出力すると共に、
駆動信号を図示しない信号線を介してサーボモータ１
２，１６或いは電気トーチ４等に出力する。
【０００６】図５（ａ）は図４のＡ部の拡大図でありキ
ャピラ３の細孔３ａを通して半導体チップ６側に導き出
されたボンディグワイヤ１の先端を電気トーチ４で放電
し、ボール１ａを形成させた状態を示す。同図（ｂ）は
アルミニューム線のボンディグワイヤ１の先端を電極パ
ッドに直接圧着するネールヘッドボンディグ用のトウー
ルエッジ先端の拡大図である。
ャピラ３の細孔３ａを通して半導体チップ６側に導き出
されたボンディグワイヤ１の先端を電気トーチ４で放電
し、ボール１ａを形成させた状態を示す。同図（ｂ）は
アルミニューム線のボンディグワイヤ１の先端を電極パ
ッドに直接圧着するネールヘッドボンディグ用のトウー
ルエッジ先端の拡大図である。
【０００７】図６のクランプ２の拡大図である。図にお
いて、２ａは電磁コイル、２ｂは電磁コイル２ａに励磁
電流が流れると電磁コイル２ａに吸引される左右一対の
鉄片、２ｃは各鉄片２ｂの内側の対向して接着され、鉄
片２ｂの吸引と共にボンディグワイヤ１を挟持する挟持
部である。動作としては、電極パッド及びインナリード
７に対してボンディグワイヤ１を圧着するまでは電磁コ
イル２ａは励磁されないため、ボンディグワイヤ１は挟
持部２ｃ間を自由に通過できる。そして、ボンディグワ
イヤ１がインナーリード７に圧着されて切断される時点
で電磁コイル２ａを励磁して挟持部２ｃでボンディグワ
イヤ１を挟持する。この時、キャピラリ３は上方に移動
し、且つ平面方向に移動することでボンディグワイヤ１
は圧着部より切断される。
いて、２ａは電磁コイル、２ｂは電磁コイル２ａに励磁
電流が流れると電磁コイル２ａに吸引される左右一対の
鉄片、２ｃは各鉄片２ｂの内側の対向して接着され、鉄
片２ｂの吸引と共にボンディグワイヤ１を挟持する挟持
部である。動作としては、電極パッド及びインナリード
７に対してボンディグワイヤ１を圧着するまでは電磁コ
イル２ａは励磁されないため、ボンディグワイヤ１は挟
持部２ｃ間を自由に通過できる。そして、ボンディグワ
イヤ１がインナーリード７に圧着されて切断される時点
で電磁コイル２ａを励磁して挟持部２ｃでボンディグワ
イヤ１を挟持する。この時、キャピラリ３は上方に移動
し、且つ平面方向に移動することでボンディグワイヤ１
は圧着部より切断される。
【０００８】次に、図４に示した従来装置の動作につい
て説明する。先ず、ボンディグワイヤ１はクランプ２を
通してキャピラリ３の細孔３ａより送り出される。その
時、キャピラリ３の先端より外部に導き出されたボンデ
ィグワイヤ１の先端は電気トーチ４により放電され、そ
の先端にボール１ａが形成されている。
て説明する。先ず、ボンディグワイヤ１はクランプ２を
通してキャピラリ３の細孔３ａより送り出される。その
時、キャピラリ３の先端より外部に導き出されたボンデ
ィグワイヤ１の先端は電気トーチ４により放電され、そ
の先端にボール１ａが形成されている。
【０００９】そして、このボール１ａを半導体チップ６
の電極パッドに圧着するために、サーボモータ１３を所
定角度回転させて主軸１７に取り付けた偏心カム１５と
接点Ｂ１４との係合の度合いを深めることで接点Ｂ１４
を上方に押し上げる。その結果、今までバネ１３ａの張
力に抗して接点Ｂ１４で押圧されていた接点Ａ１３の後
部は接点Ｂ１４と接触しながらバネ１３ａによって上方
に引き上げられる。
の電極パッドに圧着するために、サーボモータ１３を所
定角度回転させて主軸１７に取り付けた偏心カム１５と
接点Ｂ１４との係合の度合いを深めることで接点Ｂ１４
を上方に押し上げる。その結果、今までバネ１３ａの張
力に抗して接点Ｂ１４で押圧されていた接点Ａ１３の後
部は接点Ｂ１４と接触しながらバネ１３ａによって上方
に引き上げられる。
【００１０】接点Ａ１３は支軸１０を中心に回転する支
持部９ａの頂部に固定されているため、接点Ａ１３の後
方が引き上げられると、ホーンホルダ９の支持部９ａに
支持された超音波ホーン８の先端はシーソ方式でキャピ
ラリ３と共に下方に移動して行く。そして、最終的にキ
ャピラリ３の先端に導出されたボンディグワイヤ１の先
端のボール１ａは電極パッドに押し付けられキャピラ３
の降下は停止する。この時、偏心カム１１は接点Ｂ１２
と係合を深めながら回転し続けているため接点Ｂ１２は
更に押し上げられる。だが、キャピラ３の移動が停止す
ると接点Ａ１３の後部はそれ以上引き上げられることな
く接点Ｂ１４より離脱する。
持部９ａの頂部に固定されているため、接点Ａ１３の後
方が引き上げられると、ホーンホルダ９の支持部９ａに
支持された超音波ホーン８の先端はシーソ方式でキャピ
ラリ３と共に下方に移動して行く。そして、最終的にキ
ャピラリ３の先端に導出されたボンディグワイヤ１の先
端のボール１ａは電極パッドに押し付けられキャピラ３
の降下は停止する。この時、偏心カム１１は接点Ｂ１２
と係合を深めながら回転し続けているため接点Ｂ１２は
更に押し上げられる。だが、キャピラ３の移動が停止す
ると接点Ａ１３の後部はそれ以上引き上げられることな
く接点Ｂ１４より離脱する。
【００１１】制御回路１９は信号線１３ａ，１４ａを通
して各接点１３，１４の離脱を検知すると、例えば数１
０ｍ秒後に信号線１９ａを通して超音波発振器１８へ発
振制御信号を出力する。そして、超音波発振器１８は高
周波信号を信号線１８ａ，１８ｂを通して超音波ホーン
８へ出力すると、超音波振動はキャピラリ３に伝わる。
この結果、キャピラリ３は超音波振動をボール１ａに与
えながら電極パッドに圧着する。
して各接点１３，１４の離脱を検知すると、例えば数１
０ｍ秒後に信号線１９ａを通して超音波発振器１８へ発
振制御信号を出力する。そして、超音波発振器１８は高
周波信号を信号線１８ａ，１８ｂを通して超音波ホーン
８へ出力すると、超音波振動はキャピラリ３に伝わる。
この結果、キャピラリ３は超音波振動をボール１ａに与
えながら電極パッドに圧着する。
【００１２】ボール１ａが電極パッドに圧着されたなら
ば、サーボモータ１６の回転により、例えば０．数秒の
後に偏心カム１５と接点Ｂ１４とを係合させキャピラリ
３を引き上げる。この時、制御回路１９はサーボモータ
１２を駆動制御してＸ−Ｙテーブル１１を後退させ、キ
ャピラリ３をボンディグワイヤ１と共に基板電極のイン
ナーリード７の上方に移動さる。そして、再び偏心カム
１５の回転に伴ってキャピラリ３をインナーリード７に
押し付けてボンディグワイヤ１を圧着する。
ば、サーボモータ１６の回転により、例えば０．数秒の
後に偏心カム１５と接点Ｂ１４とを係合させキャピラリ
３を引き上げる。この時、制御回路１９はサーボモータ
１２を駆動制御してＸ−Ｙテーブル１１を後退させ、キ
ャピラリ３をボンディグワイヤ１と共に基板電極のイン
ナーリード７の上方に移動さる。そして、再び偏心カム
１５の回転に伴ってキャピラリ３をインナーリード７に
押し付けてボンディグワイヤ１を圧着する。
【００１３】ボンディグワイヤ１を圧着した後は、ボン
ディグワイヤ１をクランパ２によって挟持しながらキャ
ピラリ３を引き上げボンディグワイヤ１をインナーリー
ド７の圧着部で切断する。そして、キャピラリ３先端に
出ているボンディグワイヤ１を電気トーチ４で放電して
ボール１ａを形成する。このような動作を繰り返しなが
ら電極パッドとインナーリード７間のワイヤボンディン
グを行う。
ディグワイヤ１をクランパ２によって挟持しながらキャ
ピラリ３を引き上げボンディグワイヤ１をインナーリー
ド７の圧着部で切断する。そして、キャピラリ３先端に
出ているボンディグワイヤ１を電気トーチ４で放電して
ボール１ａを形成する。このような動作を繰り返しなが
ら電極パッドとインナーリード７間のワイヤボンディン
グを行う。
【００１４】尚、キャピラリ３の先端を電極パッドに接
触させたり離脱させる際、及びキャピラリ３の先端をイ
ンナリードに接触させたり離脱させる際のサーボモータ
１６の駆動速度は、予めキャピラリ３の先端と電極パッ
ド間の距離、及びキャピラリ３の先端とインナリード７
間の距離、即ちベースボンドレベルに基づいて決める。
触させたり離脱させる際、及びキャピラリ３の先端をイ
ンナリードに接触させたり離脱させる際のサーボモータ
１６の駆動速度は、予めキャピラリ３の先端と電極パッ
ド間の距離、及びキャピラリ３の先端とインナリード７
間の距離、即ちベースボンドレベルに基づいて決める。
【００１５】そして、このベースボンドレベルは以下の
ようにして測定する。先ず、キャピラリ３の先端を所定
位置に停止させた時のサーボモータ１６の駆動原点（回
転角度）を０パルス数に初期設定した後、サーボモータ
１６を回転させて接点Ａ１３と接点Ｂ１４とが離脱する
までの回転角度に応じたパルス数を計測することで決め
る。ベースボンドレベルは、半導体装置毎に異なるため
ワイヤボンディグ前に計測する必要がある。
ようにして測定する。先ず、キャピラリ３の先端を所定
位置に停止させた時のサーボモータ１６の駆動原点（回
転角度）を０パルス数に初期設定した後、サーボモータ
１６を回転させて接点Ａ１３と接点Ｂ１４とが離脱する
までの回転角度に応じたパルス数を計測することで決め
る。ベースボンドレベルは、半導体装置毎に異なるため
ワイヤボンディグ前に計測する必要がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤボンダ装
置は以上のように構成されているので、例えば接点Ａ１
３の接触面が摩耗したり汚れ等が付着していると接触子
の離脱時、或は接触時にチャタリング等が発生して離脱
状態或いは接触状態が安定するまでに時間を要した。こ
のため、離脱した瞬間をもとにベースボンドレベルを計
測しようとした場合、離脱時間にバラつきが発生してベ
ースボンドレベル計測値に狂いが生じ、正規のベースボ
ンドレベルに応じたサーボモータ１６の駆動制御が行な
えないといった問題点があった。
置は以上のように構成されているので、例えば接点Ａ１
３の接触面が摩耗したり汚れ等が付着していると接触子
の離脱時、或は接触時にチャタリング等が発生して離脱
状態或いは接触状態が安定するまでに時間を要した。こ
のため、離脱した瞬間をもとにベースボンドレベルを計
測しようとした場合、離脱時間にバラつきが発生してベ
ースボンドレベル計測値に狂いが生じ、正規のベースボ
ンドレベルに応じたサーボモータ１６の駆動制御が行な
えないといった問題点があった。
【００１７】更に、ワイヤボンディグ時であると。例え
ば離脱時にチャタリングが発生すると図７に示すように
正常時であれば離脱を検知してからＴ１秒経過した時点
で超音波振動３１をキャピラリ３に与えるところを、離
脱検知が遅れてＴ２経過した時点で超音波振動３１Ａを
キャピラリ３に与えると、超音波振動を与える時点とボ
ンディグワイヤ１を基板電極のインナーリード７に引き
寄せる時点とが接近してしまうことがある。
ば離脱時にチャタリングが発生すると図７に示すように
正常時であれば離脱を検知してからＴ１秒経過した時点
で超音波振動３１をキャピラリ３に与えるところを、離
脱検知が遅れてＴ２経過した時点で超音波振動３１Ａを
キャピラリ３に与えると、超音波振動を与える時点とボ
ンディグワイヤ１を基板電極のインナーリード７に引き
寄せる時点とが接近してしまうことがある。
【００１８】その結果、ボンディグワイヤ１のボール１
ａが十分に電極パッドに圧着されないままにインナーリ
ード７に引き寄せられ、電極パッドとの接合部に強度不
足が発生したり、図８に示すように半導体チップ６の電
極パッドとインナーリード７間を結線するボンディグワ
イヤ７のループ形状にバラつきが生じるなど半導体素子
の品質を下げる等の問題点があった。
ａが十分に電極パッドに圧着されないままにインナーリ
ード７に引き寄せられ、電極パッドとの接合部に強度不
足が発生したり、図８に示すように半導体チップ６の電
極パッドとインナーリード７間を結線するボンディグワ
イヤ７のループ形状にバラつきが生じるなど半導体素子
の品質を下げる等の問題点があった。
【００１９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、半導体チップ表面に形成された
電極パッド、及びリードフレームのインナーリードの金
属細線結線部に対するボンディグワイヤの接触及び離脱
を機械的な手段を用いずに常に安定して検知することが
できるワイヤボンダ装置を得ことと、更に離脱検出結果
を基に正確なベースボンドレベルを検出することができ
るベースボンドレベル検出方法を得ることを目的とす
る。
ためになされたもので、半導体チップ表面に形成された
電極パッド、及びリードフレームのインナーリードの金
属細線結線部に対するボンディグワイヤの接触及び離脱
を機械的な手段を用いずに常に安定して検知することが
できるワイヤボンダ装置を得ことと、更に離脱検出結果
を基に正確なベースボンドレベルを検出することができ
るベースボンドレベル検出方法を得ることを目的とす
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るワ
イヤボンダ装置は、半導体チップ表面に形成された電極
パッドと、リードフレームのインナーリードとの間を金
属細線で結線する際、結線部に対して移動して前記金属
細線を前記結線部分に圧着する圧着手段と、この圧着手
段に対して常時微弱な超音波振動を与える超音波振動手
段と、前記圧着手段が前記結線部に接触した時に減衰す
る前記超音波を検出する減衰検出手段と、減衰検出時に
前記圧着手段による圧着動作を指示する圧着指示手段と
を備えたものである。
イヤボンダ装置は、半導体チップ表面に形成された電極
パッドと、リードフレームのインナーリードとの間を金
属細線で結線する際、結線部に対して移動して前記金属
細線を前記結線部分に圧着する圧着手段と、この圧着手
段に対して常時微弱な超音波振動を与える超音波振動手
段と、前記圧着手段が前記結線部に接触した時に減衰す
る前記超音波を検出する減衰検出手段と、減衰検出時に
前記圧着手段による圧着動作を指示する圧着指示手段と
を備えたものである。
【００２１】請求項２の発明に係るベースボンドレベル
検出方法は、電動機の駆動により半導体チップ表面の電
極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金属
細線結線部に、基準位置より移動し金属細線を圧着する
圧着手段に常時微弱の超音波振動を与え、前記圧着手段
が前記金属細線結線部に接触して超音波振動が減衰した
瞬間における前記電動機の回転位置より、前記基準位置
から前記金属細線結線部までの距離（ベースボンドレベ
ル）を検出することを特徴とするベースボンドレベル検
出方法。
検出方法は、電動機の駆動により半導体チップ表面の電
極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金属
細線結線部に、基準位置より移動し金属細線を圧着する
圧着手段に常時微弱の超音波振動を与え、前記圧着手段
が前記金属細線結線部に接触して超音波振動が減衰した
瞬間における前記電動機の回転位置より、前記基準位置
から前記金属細線結線部までの距離（ベースボンドレベ
ル）を検出することを特徴とするベースボンドレベル検
出方法。
【００２２】
【作用】請求項１の発明におけるワイヤボンダ装置は、
超音波振動手段により微弱の超音波振動を圧着手段に常
時与えておき、超音波振動が減衰したことを減衰検出手
段にて検出した時に、圧着手段が半導体チップ表面の電
極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金属
細線結線部に接触したと判断して圧着動作に移るように
したため、圧着タイミングを安定化できる。
超音波振動手段により微弱の超音波振動を圧着手段に常
時与えておき、超音波振動が減衰したことを減衰検出手
段にて検出した時に、圧着手段が半導体チップ表面の電
極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金属
細線結線部に接触したと判断して圧着動作に移るように
したため、圧着タイミングを安定化できる。
【００２３】請求項２の発明におけるベースボンドレベ
ル検出方法は、微弱超音波振動を与えた圧着手段を電動
機の駆動により半導体チップ表面の電極パッド或いはリ
ードフレームのインナーリードの金属細線結線部に降下
させ、最終的に圧着手段が金属細線結線部に接触して微
弱超音波振動が減衰した時の電動機の回転位置を降下距
離に変換してベースボンドレベルとすることで、正確な
ベースボンドレベルを検出することができる。
ル検出方法は、微弱超音波振動を与えた圧着手段を電動
機の駆動により半導体チップ表面の電極パッド或いはリ
ードフレームのインナーリードの金属細線結線部に降下
させ、最終的に圧着手段が金属細線結線部に接触して微
弱超音波振動が減衰した時の電動機の回転位置を降下距
離に変換してベースボンドレベルとすることで、正確な
ベースボンドレベルを検出することができる。
【００２４】
実施例１．以下、この発明の一実施例によるワイヤボン
ダ装置を図について説明する。図１は本実施例によるワ
イヤボンダ装置置の構成図である。尚、図中、図４と同
一符号は同一または相当部分を示す。図において、１９
Ａは本実施例における圧着指示手段としての制御回路で
あり、この制御回路１９Ａは従来技術の制御回路１９の
動作に加えてワイヤボンディング時にキャピラリ（圧着
手段）３に与える例えば１Ｗ〜２Ｗの超音波以外に常
に、例えば０．００１〜０．０５Ｗの微弱な超音波をキ
ャピラリ３に与えるように超音波発振器１８を制御す
る。
ダ装置を図について説明する。図１は本実施例によるワ
イヤボンダ装置置の構成図である。尚、図中、図４と同
一符号は同一または相当部分を示す。図において、１９
Ａは本実施例における圧着指示手段としての制御回路で
あり、この制御回路１９Ａは従来技術の制御回路１９の
動作に加えてワイヤボンディング時にキャピラリ（圧着
手段）３に与える例えば１Ｗ〜２Ｗの超音波以外に常
に、例えば０．００１〜０．０５Ｗの微弱な超音波をキ
ャピラリ３に与えるように超音波発振器１８を制御す
る。
【００２５】２０は減衰検出手段としての超音波検出器
であり、この超音波検出器２０はキャピラリ３に与えら
れている微弱超音波振動を超音波発振器１８から信号線
２０ａを通して出力された高周波信号を基に検出すると
ともに、微弱超音波減衰時に制御回路１９Ａに対して正
規の超音波発振を指示する発信制御信号を信号線１９ａ
に出力する。２１は連結棒であり、一端はホーンホルダ
９の支持部９ａの頂部に固定され、他端は偏心カム１５
と係合し合いながら上下移動する。尚、連結棒２１はバ
ネ１３ａによって張力を受けている。また、超音波ホー
ン８及び超音波発振器１８は超音波振動手段を構成す
る。
であり、この超音波検出器２０はキャピラリ３に与えら
れている微弱超音波振動を超音波発振器１８から信号線
２０ａを通して出力された高周波信号を基に検出すると
ともに、微弱超音波減衰時に制御回路１９Ａに対して正
規の超音波発振を指示する発信制御信号を信号線１９ａ
に出力する。２１は連結棒であり、一端はホーンホルダ
９の支持部９ａの頂部に固定され、他端は偏心カム１５
と係合し合いながら上下移動する。尚、連結棒２１はバ
ネ１３ａによって張力を受けている。また、超音波ホー
ン８及び超音波発振器１８は超音波振動手段を構成す
る。
【００２６】図２は超音波検出器２０の内部構成を示す
回路図である。図において、２００は超音波発振器１８
から出力された微弱超音波発振用の高周波信号を電圧変
換し、例えば７００ｍＶ程度に増幅する演算増幅器であ
り、この演算増幅器２００は第１の入力端子と出力端子
間に帰還抵抗Ｒ１が接続されると共に第１の入力端子は
第１の入力抵抗Ｒ２によって接地され、更に第２の入力
端子には第２の入力抵抗Ｒ３を通して超音波発振器１８
より高周波信号が入力される。ＶＲ１は演算増幅器２０
０のオフセット調整用の可変抵抗である。
回路図である。図において、２００は超音波発振器１８
から出力された微弱超音波発振用の高周波信号を電圧変
換し、例えば７００ｍＶ程度に増幅する演算増幅器であ
り、この演算増幅器２００は第１の入力端子と出力端子
間に帰還抵抗Ｒ１が接続されると共に第１の入力端子は
第１の入力抵抗Ｒ２によって接地され、更に第２の入力
端子には第２の入力抵抗Ｒ３を通して超音波発振器１８
より高周波信号が入力される。ＶＲ１は演算増幅器２０
０のオフセット調整用の可変抵抗である。
【００２７】Ｄは演算増幅器２００の出力端子にアノー
ドが接続されて増幅出力された高周波信号を整流するダ
イオード、ＣはダイオードＤのカソードとアース間に接
続されて整流出力を平滑するコンデンサである。２０１
は演算増幅器より構成される比較器であり、この比較器
２０１の第１の入力端子には一端にプラス電圧＋Ｖが印
加され他端が接地された基準電圧設定器としての可変抵
抗ＶＲ２の摺動端子が接続されている。そして、可変抵
抗ＶＲ２は第１の入力端子に例えば１８０ｍＶ〜１９０
ｍＶ程度の基準電圧を設定する
ドが接続されて増幅出力された高周波信号を整流するダ
イオード、ＣはダイオードＤのカソードとアース間に接
続されて整流出力を平滑するコンデンサである。２０１
は演算増幅器より構成される比較器であり、この比較器
２０１の第１の入力端子には一端にプラス電圧＋Ｖが印
加され他端が接地された基準電圧設定器としての可変抵
抗ＶＲ２の摺動端子が接続されている。そして、可変抵
抗ＶＲ２は第１の入力端子に例えば１８０ｍＶ〜１９０
ｍＶ程度の基準電圧を設定する
【００２８】また第２の入力端子はダイオードＤとコン
デンサＣの接続点に接続されて平滑化された高周波信号
が入力される。更に出力端子は信号線２０１ａを介して
制御回路１９Ａに接続されている。比較器２０１は第２
の入力端子に入力される超音波信号のレベルが、第１の
入力端子に設定された基準電圧以下に低下すると、例え
ば論理１の信号を信号線２０１ａを介して制御回路１９
Ａへ出力する。
デンサＣの接続点に接続されて平滑化された高周波信号
が入力される。更に出力端子は信号線２０１ａを介して
制御回路１９Ａに接続されている。比較器２０１は第２
の入力端子に入力される超音波信号のレベルが、第１の
入力端子に設定された基準電圧以下に低下すると、例え
ば論理１の信号を信号線２０１ａを介して制御回路１９
Ａへ出力する。
【００２９】次に、本実施例の動作を図３を参照して説
明する。超音波ホーン８には常に微弱な超音波発振用の
高周波信号が超音波発振器１８より入力されているた
め、超音波ホーン８の先端に取り付けられたキャピラリ
３には常に微弱超音波振動３１Ｂが与えられている。こ
のような状態において、偏心カム１５が連結棒２１の他
端と係合するとホーンホルダ９の動きは固定されるた
め、キャピラリ３は電極パッドと接触することなく規定
の位置に停止する。
明する。超音波ホーン８には常に微弱な超音波発振用の
高周波信号が超音波発振器１８より入力されているた
め、超音波ホーン８の先端に取り付けられたキャピラリ
３には常に微弱超音波振動３１Ｂが与えられている。こ
のような状態において、偏心カム１５が連結棒２１の他
端と係合するとホーンホルダ９の動きは固定されるた
め、キャピラリ３は電極パッドと接触することなく規定
の位置に停止する。
【００３０】この時、超音波検出器２０は超音波発振器
１８より信号線２０ａを通して入力した高周波信号を演
算増幅器２００で増幅した後に、ダイオードＤ及びコン
デンサＣで整流して平滑する。そして、平滑した高周波
信号の電圧レベルは可変抵抗ＶＲ２で設定した基準電圧
と比較器２０１で比較され、高周波信号レベルが基準電
圧レベル以上の場合には論理０の信号を信号線２０１ａ
を通して制御回路１９Ａへ出力する。この結果、制御回
路１９Ａはワイヤボンディグ時期でないことを判断し、
超音波発振器１６へワイヤボンディグ用の超音波発振３
１を指示しない。
１８より信号線２０ａを通して入力した高周波信号を演
算増幅器２００で増幅した後に、ダイオードＤ及びコン
デンサＣで整流して平滑する。そして、平滑した高周波
信号の電圧レベルは可変抵抗ＶＲ２で設定した基準電圧
と比較器２０１で比較され、高周波信号レベルが基準電
圧レベル以上の場合には論理０の信号を信号線２０１ａ
を通して制御回路１９Ａへ出力する。この結果、制御回
路１９Ａはワイヤボンディグ時期でないことを判断し、
超音波発振器１６へワイヤボンディグ用の超音波発振３
１を指示しない。
【００３１】次に、偏心カム１５が更に回転を続け連結
棒２１との係合が徐々に解除され、連結棒２１がバネＳ
によって引き上げられるとホーンホルダ９の支持部９ａ
は支軸を中心に下方に回転し、キャピラリ３は降下して
電極パッドと接触する。この時、キャピラリ３は微弱超
音波振動３１Ｂを受けているため電極パッドに接触する
と、微弱超音波振動３１Ｂは電極パッドに吸収されて減
衰し、それに伴って超音波発振器１８より出力されてい
た高周波信号も減衰する。
棒２１との係合が徐々に解除され、連結棒２１がバネＳ
によって引き上げられるとホーンホルダ９の支持部９ａ
は支軸を中心に下方に回転し、キャピラリ３は降下して
電極パッドと接触する。この時、キャピラリ３は微弱超
音波振動３１Ｂを受けているため電極パッドに接触する
と、微弱超音波振動３１Ｂは電極パッドに吸収されて減
衰し、それに伴って超音波発振器１８より出力されてい
た高周波信号も減衰する。
【００３２】この時、超音波検出器２０は超音波発振器
１８より入力した高周波信号を演算増幅器２００で増幅
した後に平滑して可変抵抗ＶＲ２で設定した基準電圧と
比較器２０１で比較し、高周波信号レベルが基準電圧レ
ベル以下に減衰した場合には論理１の信号を信号線２０
１ａを通して制御回路１９Ａへ出力する。この結果、制
御回路１９Ａはワイヤボンディグ時期にきたことを判断
し、Ｔ１時間後に超音波発振器１８に対しワイヤボンデ
ィグ用の超音波発振を指示する。
１８より入力した高周波信号を演算増幅器２００で増幅
した後に平滑して可変抵抗ＶＲ２で設定した基準電圧と
比較器２０１で比較し、高周波信号レベルが基準電圧レ
ベル以下に減衰した場合には論理１の信号を信号線２０
１ａを通して制御回路１９Ａへ出力する。この結果、制
御回路１９Ａはワイヤボンディグ時期にきたことを判断
し、Ｔ１時間後に超音波発振器１８に対しワイヤボンデ
ィグ用の超音波発振を指示する。
【００３３】そして、既定時間だけワイヤボンディグ用
の超音波振動３１をキャピラリ３に与えながらボンディ
グワイヤ１の先端に形成されたボール１ａを電極パッド
に圧着する。圧着後はボンディグワイヤ１を基板電極の
インナーリード７側にループを形成しながら引き寄せる
ために、偏心カム１５の作用によってキャピラリ３を引
き上げながら、Ｘ−Ｙテーブル１１をサーボモータ１２
によってインナーリード７側に引き寄せる。この時、キ
ャピラリ３は微弱超音波振動３１Ｂを再開する。そし
て、引き寄せた時点で偏心カム１５の作用によってキャ
ピラリ３をボンディグワイヤ１と共にインナーリード７
に圧着する。
の超音波振動３１をキャピラリ３に与えながらボンディ
グワイヤ１の先端に形成されたボール１ａを電極パッド
に圧着する。圧着後はボンディグワイヤ１を基板電極の
インナーリード７側にループを形成しながら引き寄せる
ために、偏心カム１５の作用によってキャピラリ３を引
き上げながら、Ｘ−Ｙテーブル１１をサーボモータ１２
によってインナーリード７側に引き寄せる。この時、キ
ャピラリ３は微弱超音波振動３１Ｂを再開する。そし
て、引き寄せた時点で偏心カム１５の作用によってキャ
ピラリ３をボンディグワイヤ１と共にインナーリード７
に圧着する。
【００３４】ボンディグワイヤ１を圧着した後は、ボン
ディグワイヤ１をクランパ２によって挟持しながらキャ
ピラリ３を引き上げながらボンディグワイヤ１をインナ
ーリード７の圧着部で切断する。そして、キャピラリ３
先端に出ているボンディグワイヤ１を電気トーチ４で放
電してボール１ａを形成する。このような動作を繰り返
しながら電極パッドとインナーリード７間のワイヤボン
ディングを行う。
ディグワイヤ１をクランパ２によって挟持しながらキャ
ピラリ３を引き上げながらボンディグワイヤ１をインナ
ーリード７の圧着部で切断する。そして、キャピラリ３
先端に出ているボンディグワイヤ１を電気トーチ４で放
電してボール１ａを形成する。このような動作を繰り返
しながら電極パッドとインナーリード７間のワイヤボン
ディングを行う。
【００３５】実施例２．尚、従来装置ではベースボンド
レベルを、接点Ａ１３と接点Ｂ１４とが離脱するまでの
サーボモータ１６の回転角度に応じたパルス数を計測し
て決めたが、本実施例では、キャピラリ２が所定位置か
ら下がって電極パッド或いはインナーリード７と接触
し、微弱超音波振動３１Ｂが所定値まで減衰する瞬間間
までの降下距離を基にベースボンドデレベルを検出す
る。そして、このベースボンドレベルを基にサーボモー
タ１２，１６の速度制御タイミングをワイヤボンディン
グに先立って決める。
レベルを、接点Ａ１３と接点Ｂ１４とが離脱するまでの
サーボモータ１６の回転角度に応じたパルス数を計測し
て決めたが、本実施例では、キャピラリ２が所定位置か
ら下がって電極パッド或いはインナーリード７と接触
し、微弱超音波振動３１Ｂが所定値まで減衰する瞬間間
までの降下距離を基にベースボンドデレベルを検出す
る。そして、このベースボンドレベルを基にサーボモー
タ１２，１６の速度制御タイミングをワイヤボンディン
グに先立って決める。
【００３６】ベースボンドレベルを決める距離はキャピ
ラリ３を所定位置に停止させた時のサーボモータ１６の
駆動原点（回転角度）を０パルス数とし、この駆動原点
よりサーボモータ１６を回転させ、キャピラリ３が電極
パッド或いはインナーリード７に接触して微弱超音波振
動３１Ｂが減衰するまでの回転角度に応じたパルス数を
計測して決める。
ラリ３を所定位置に停止させた時のサーボモータ１６の
駆動原点（回転角度）を０パルス数とし、この駆動原点
よりサーボモータ１６を回転させ、キャピラリ３が電極
パッド或いはインナーリード７に接触して微弱超音波振
動３１Ｂが減衰するまでの回転角度に応じたパルス数を
計測して決める。
【００３７】実施例３．尚、上記実施例２ではワイヤボ
ンディグに先立って１度だけベースボンドレベルを検出
したが、ワイヤボンディング時にも必要に応じてベース
ボンドレベルを検出し、このベースボンドレベル検出値
とベースボンドレベル初期値を比較するよにしても良
い。このように比較することで、例えば電極パッド或い
はインナーリードの高さの変化を検知した場合に超音波
発振タイミング、ボンディグワイヤ加圧タイミイング、
ボンディグワイヤクランプタイミング、或いは電気トー
チの放電タイミングを補正することでワイヤボンディグ
のバラつきを吸収することができる。
ンディグに先立って１度だけベースボンドレベルを検出
したが、ワイヤボンディング時にも必要に応じてベース
ボンドレベルを検出し、このベースボンドレベル検出値
とベースボンドレベル初期値を比較するよにしても良
い。このように比較することで、例えば電極パッド或い
はインナーリードの高さの変化を検知した場合に超音波
発振タイミング、ボンディグワイヤ加圧タイミイング、
ボンディグワイヤクランプタイミング、或いは電気トー
チの放電タイミングを補正することでワイヤボンディグ
のバラつきを吸収することができる。
【００３８】
【発明の効果】請求項１の発明によるワイヤボンダ装置
は、半導体チップ表面に形成された電極パッドと、リー
ドフレームのインナーリードとの間を金属細線で結線す
る際に、結線部に対して移動して前記金属細線を前記結
線部に圧着する圧着手段と、この圧着手段に対して常時
微弱な超音波振動を与える超音波振動手段と、前記圧着
手段が前記結線部分に接触した時に減衰する前記超音波
を検出する減衰検出手段と、減衰検出時に前記圧着手段
に圧着動作を指示する圧着指示手段とを備え、微弱超音
波振動の減衰検出時に、圧着手段が半導体チップ表面の
電極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金
属細線結線部に接触したと判断して圧着動作に移るよう
にしたため圧着タイミングを安定化させることができる
という効果がある。
は、半導体チップ表面に形成された電極パッドと、リー
ドフレームのインナーリードとの間を金属細線で結線す
る際に、結線部に対して移動して前記金属細線を前記結
線部に圧着する圧着手段と、この圧着手段に対して常時
微弱な超音波振動を与える超音波振動手段と、前記圧着
手段が前記結線部分に接触した時に減衰する前記超音波
を検出する減衰検出手段と、減衰検出時に前記圧着手段
に圧着動作を指示する圧着指示手段とを備え、微弱超音
波振動の減衰検出時に、圧着手段が半導体チップ表面の
電極パッド或いはリードフレームのインナーリードの金
属細線結線部に接触したと判断して圧着動作に移るよう
にしたため圧着タイミングを安定化させることができる
という効果がある。
【００３９】請求項２の発明によるベースボンドレベル
検出方法は、電動機の駆動により半導体チップ表面の電
極パッドとリードフレームのインナーリードの金属細線
結線部に、基準位置より移動して前記金属細線結線部を
圧着する圧着手段に常時微弱の超音波振動を与え、前記
圧着手段が前記金属細線結線部に接触して超音波振動が
減衰した瞬間における前記電動機の回転位置より、前記
基準位置から前記金属細線結線部までの距離を検出する
ようにしたので、最終的に圧着手段が金属細線結線部に
接触して微弱超音波振動が減衰した時の電動機の回転位
置を、圧着手段の降下距離に変換してベースボンドレベ
ルにすれば、正確なベースボンドレベルを検出すること
ができるという効果がある。
検出方法は、電動機の駆動により半導体チップ表面の電
極パッドとリードフレームのインナーリードの金属細線
結線部に、基準位置より移動して前記金属細線結線部を
圧着する圧着手段に常時微弱の超音波振動を与え、前記
圧着手段が前記金属細線結線部に接触して超音波振動が
減衰した瞬間における前記電動機の回転位置より、前記
基準位置から前記金属細線結線部までの距離を検出する
ようにしたので、最終的に圧着手段が金属細線結線部に
接触して微弱超音波振動が減衰した時の電動機の回転位
置を、圧着手段の降下距離に変換してベースボンドレベ
ルにすれば、正確なベースボンドレベルを検出すること
ができるという効果がある。
【図１】この発明の一実施例によるワイヤボンディグ装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図２】本実施例による超音波検出回路の構成を示す回
路図である。
路図である。
【図３】本実施例の動作を説明する超音波信号の波形図
である。
である。
【図４】従来のワイヤボンダ装置の構成図である。
【図５】キャピラリ先端の拡大図である。
【図６】一般的なクランパの拡大図である。
【図７】従来装置の問題点を説明するための超音波信号
の波形図である。
の波形図である。
【図８】従来装置の問題点を説明するためのボンディグ
ワイヤのループ形状を示す図である。
ワイヤのループ形状を示す図である。
【符号の説明】 １ ボンディグワイヤ ３ キャピラリ ６ 半導体チップ ７ インナーリード ８ 超音波ホーン １８ 超音波発振器 １９Ａ 制御回路 ２０ 超音波検出回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体チップ表面に形成された電極パッ
ドと、リードフレームのインナーリードとの間を金属細
線で結線するワイヤボンダ装置において、結線部に対し
て移動し前記金属細線を前記結線部に圧着する圧着手段
と、この圧着手段に対して常時微弱な超音波振動を与え
る超音波振動手段と、前記圧着手段が前記結線部に接触
した時に減衰する前記超音波を検出する減衰検出手段
と、減衰検出時に前記圧着手段による圧着動作を指示す
る圧着指示手段とを備えたことを特徴とするワイヤボン
ダ装置。 - 【請求項２】 電動機の駆動により半導体チップ表面の
電極パッドとリードフレームのインナーリードの金属細
線結線部に基準位置より移動し、金属細線を圧着する圧
着手段に常時微弱の超音波振動を与え、前記圧着手段が
前記金属細線結線部に接触して超音波振動が減衰した瞬
間における前記電動機の回転位置より、前記基準位置よ
り前記金属細線結線部分までの距離（ベースボンドレベ
ル）を検出することを特徴とするベースボンドレベル検
出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168928A JPH0729944A (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ワイヤボンダ装置及びそのベースボンドレベル検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168928A JPH0729944A (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ワイヤボンダ装置及びそのベースボンドレベル検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729944A true JPH0729944A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15877153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5168928A Pending JPH0729944A (ja) | 1993-07-08 | 1993-07-08 | ワイヤボンダ装置及びそのベースボンドレベル検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729944A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7464851B2 (en) * | 2001-05-30 | 2008-12-16 | Yamaha Motor Electronics Co. Ltd | Wire bonding method and apparatus therefor |
| JP2020184578A (ja) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-07-08 JP JP5168928A patent/JPH0729944A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7464851B2 (en) * | 2001-05-30 | 2008-12-16 | Yamaha Motor Electronics Co. Ltd | Wire bonding method and apparatus therefor |
| JP2020184578A (ja) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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