JPH0786327A - ワイヤボンディング方法および装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法および装置

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JPH0786327A
JPH0786327A JP5231464A JP23146493A JPH0786327A JP H0786327 A JPH0786327 A JP H0786327A JP 5231464 A JP5231464 A JP 5231464A JP 23146493 A JP23146493 A JP 23146493A JP H0786327 A JPH0786327 A JP H0786327A
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wire
clamper
bonding
wire bonding
displacement
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Yukiharu Akiyama
雪治 秋山
Nobuo Sakatani
信雄 阪谷
Yuuji Oohashi
▲ゆう▼二 大橋
Hiroyuki Osawa
浩幸 大澤
Kunihiro Tsuchiya
邦浩 土屋
Osamu Sumiya
修 角谷
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ把持の検出直後に次の動作を行うこと
によって時間のロスを排除し、かつワイヤ把持の直前で
高速から低速に切り換えてワイヤを把持することによっ
てワイヤダメージを低減できるワイヤボンディング技術
を提供する。 【構成】 ワイヤボンディング装置のクランパ制御にお
いて、クランパが制御可能な最適速度で閉動作中、位置
センサからの信号によってクランパのギャップ変位を測
定し、ギャップ変位がワイヤの直径よりもわずかに大き
い位置にきたところでクランパの閉動作の速度を低速度
に切り換える。そして、ワイヤに当たってクランパの動
作の強制的な停止をもってワイヤが把持されたことを検
出し、その後クランパ用リニアモータに所定の電流を流
して所定のクランプ荷重を設定し、所定時間印加した上
でキャピラリを上昇させて所定のテール長でワイヤカッ
トを行うように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置のワイ
ヤボンディング技術に関し、特にクランパの制御におけ
るワイヤカット動作およびテール長の設定を正確かつ高
速に行わせることによってワイヤボンディングサイクル
動作の最適化が可能とされるワイヤボンディング方法お
よび装置に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製造装置のワイヤボンディ
ング装置においては、第１の接合位置から第２の接合位
置にワイヤを接合後、このワイヤを所定の長さだけキャ
ピラリの先端から引き出した後に、ワイヤを把持して上
方に引き上げることにより第２の接合位置でワイヤを切
断するという一連のワイヤボンディング動作の高速化に
伴い、テール長設定後のワイヤカット動作の高速化が必
要となっている。
【０００３】従来、このワイヤカットの際のワイヤのク
ランプ動作においては、カム−ばね系の駆動、ソレノイ
ド−ばね系の駆動、もしくはリニアモータ駆動などが用
いられており、この場合のワイヤを把持するクランパの
動作はオープン制御で行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
な技術においては、ワイヤをしっかりクランプしている
ことを確認することなしに次の動作に移っているため
に、クランプするまでに要する時間のばらつきを考慮し
て、より長い間、クランプ動作が安定するまで待ってい
なければならない。
【０００５】このため、クランプ動作がより早い時期に
達成されていても、無駄な待ち時間を設定する必要があ
るので、ボンディングサイクルタイムのロスを発生させ
るという問題がある。
【０００６】さらに、従来のワイヤボンディング装置の
場合、クランパの動作中に、いつクランプされるか全く
予想がつかないため、クランプ直前にクランプ速度を減
少させて適切な衝撃荷重をワイヤに印加するということ
ができない。
【０００７】このため、クランパの初期の開き量に応じ
て、ワイヤをクランプするときの衝撃荷重が変動するた
めに、衝撃荷重が大き過ぎてワイヤのつぶれを生じさ
せ、ワイヤの強度を著しく低下させるという問題があ
る。
【０００８】そこで、本発明の目的は、ワイヤを介在さ
せたクランプの閉動作時、クランパがワイヤを把持した
ことを検出した直後に、直ちに次の動作を行わせること
によって時間のロスを排除することができるワイヤボン
ディング方法および装置を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、ワイヤのクラ
ンプを前もってある程度予想できるので、ワイヤを把持
する直前まで高速で動作させ、その後低速動作に切り換
えてワイヤを把持するので、クランパの閉動作をより短
時間に、かつワイヤにダメージを与えることなく行わせ
ることができるワイヤボンディング方法および装置を提
供することにある。
【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００１２】すなわち、本発明のワイヤボンディング方
法は、第１の接合位置から第２の接合位置にワイヤを接
合後、このワイヤを所定の長さだけキャピラリの先端か
ら引き出した後に、ワイヤを把持して上方に引き上げる
ことにより第２の接合位置でワイヤを切断するためのク
ランパを有するワイヤボンディング方法であって、クラ
ンパを開閉駆動する駆動手段と、クランパのギャップ変
位を検出する検出手段とを備え、駆動手段によるクラン
パの閉動作の際に、検出手段の変位信号を観測し続けて
この変位信号の変化からクランパがワイヤを把持したこ
とを検出し、その後のクランパの動作およびこれに続く
ワイヤボンディング動作を制御するものである。
【００１３】この場合に、前記クランパがワイヤを把持
したことを検出した後に、駆動手段に所定の電流を流し
てワイヤに所定の把持力を印加し、クランパによりワイ
ヤに対するクランプ荷重設定動作を行うようにしたもの
である。
【００１４】さらに、前記ワイヤに所定の把持力を印加
している際にクランパを上方に引き上げ、第２の接合位
置においてワイヤを切断する一連のワイヤカット動作を
行うようにしたものである。
【００１５】また、前記クランパのギャップ変位を検出
する検出手段を用いて、クランパに挿通されているワイ
ヤの直径を測定し、この測定結果に基づいてクランパの
クランプ荷重を制御するようにしたものである。
【００１６】さらに、前記クランパのギャップ変位を検
出する検出手段を用いて、ワイヤの切断時におけるギャ
ップ変位を検出し、この検出されたギャップ変位がゼロ
の場合にはワイヤが抜けて把持不可能と判断し、その後
のワイヤボンディング動作を中断するようにしたもので
ある。
【００１７】また、本発明のワイヤボンディング装置
は、第１の接合位置から第２の接合位置にワイヤを接合
後、このワイヤを所定の長さだけキャピラリの先端から
引き出した後に、ワイヤを把持して上方に引き上げるこ
とにより第２の接合位置でワイヤを切断するためのクラ
ンパを少なくとも有するワイヤボンディング装置であっ
て、クランパを開閉駆動する駆動手段と、クランパのギ
ャップ変位を検出する検出手段と、この検出手段の変位
信号に基づいてクランパの動作およびこれに続くワイヤ
ボンディング動作を制御する制御手段とを備えるもので
ある。
【００１８】
【作用】前記したワイヤボンディング方法および装置に
よれば、クランパの駆動手段およびギャップ変位の検出
手段と、さらにクランパの動作およびワイヤボンディン
グ動作の制御手段とが備えられることにより、クランパ
のギャップ変位を検出して、この変位信号に基づいてク
ランパの動作およびこれに続く動作を制御しているの
で、クランプ動作をより確実に、かつ次に続くワイヤボ
ンディング動作をより素早く行わせることができる上、
クランパのギャップ変位の変化を捉えてワイヤを把持し
たことを検出するようにしたので、高精度にワイヤ把持
を検出することができる。
【００１９】この場合に、クランパがワイヤを把持した
という検出結果に基づいて、その直後に所定の把持力を
印加してクランプ荷重の設定動作にはいるので、時間の
ロスがなく動作させることができる。
【００２０】さらに、ワイヤにクランプ荷重を印加して
いる際にクランパを上昇して、その後の一連のワイヤカ
ット動作を行わせるようにしたので、第２の接合位置で
のワイヤカット動作およびテール長の設定をより的確に
行わせることができる。
【００２１】また、ギャップ変位の検出手段をワイヤの
直径の測定に用いた場合には、この測定結果に基づいて
クランパのクランプ荷重を制御できるので、ワイヤの直
径に応じた最適なクランプ荷重を設定することができ
る。
【００２２】さらに、この検出手段をワイヤ切断時のギ
ャップ変位の検出に用いた場合には、ギャップ変位がゼ
ロのときにワイヤが抜けていると判断できるので、その
後の動作を中断させてワイヤボンディングの誤動作を防
止することができる。
【００２３】以上のようなワイヤボンディング技術にお
いて、たとえばクランパのギャップ変位の検出手段に非
接触型の変位センサを用いた場合には、より確実なギャ
ップ検出を行わせることができる。
【００２４】また、クランパの荷重設定動作に伴う駆動
手段にリニアモータを用いた場合には、スムーズな荷重
設定動作を行わせることができる上、クランプ荷重への
切換をより高速に、かつ的確に行わせることができる。
【００２５】さらに、クランパのギャップ変位を観測し
続けているので、クランパのギャップ変位がワイヤの直
径よりわずかに大きい位置まで高速に動作させ、その
後、所定の一定の低速度で動作させることができ、常に
適切な衝撃荷重をワイヤに与えることができる。
【００２６】このときに、クランパのギャップ変位信号
の変化を、変位信号の微分信号がゼロになることによっ
て検出する場合には、変位信号の変化を的確に検出する
ことができる。
【００２７】また、ギャップ変位信号の変化を、変位信
号の微分信号と指令速度信号との偏差がある一定値より
大きくなったときに検出する場合にも、変位信号の変化
をより的確に検出することができる。
【００２８】さらに、ギャップ変位信号の変化を、ギャ
ップ変位が把持すべきワイヤの直径よりも小さくなった
ときに検出する場合にも、前記と同様にクランパのワイ
ヤ把持をより的確に検出することができる。
【００２９】これにより、特にワイヤボンディングにお
けるクランパの制御において、ワイヤカット動作および
テール長の設定を正確かつ高速に行うことができるの
で、ワイヤボンディングサイクル動作の最適化を図るこ
とができる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【００３１】図１は本発明の一実施例であるワイヤボン
ディング装置の要部構成を示す概略正面図、図２は本実
施例のワイヤボンディング装置におけるワイヤクランパ
を詳細に示す平面図、図３はワイヤクランパの制御回路
を示すブロック図、図４はワイヤボンディングシーケン
スを示すタイムチャート、図５はテールカット時のクラ
ンパのワイヤ把持状態を示す説明図、図６はクランパの
ワイヤ把持の検出原理を示すためのタイムチャートであ
る。
【００３２】まず、図１により本実施例のワイヤボンデ
ィング装置の構成を説明する。
【００３３】本実施例のワイヤボンディング装置は、た
とえば架台１の上に、ワイヤボンディングの対象物が載
置されるボンディングステージ２と、このボンディング
ステージ２の上の対象物に対してＸ軸およびＹ軸方向に
駆動されるＸＹテーブル３とが配置され、第１の接合位
置から第２の接合位置にワイヤが接合後、所定の長さの
ワイヤが引き出された後に第２の接合位置でワイヤが切
断される一連のワイヤボンディング動作が行われるよう
に構成されている。
【００３４】ボンディングステージ２は、架台１の上に
同図の手前側に長手方向を持つように配置されており、
このボンディングステージ２の上部には、半導体集積回
路装置の製造工程におけるワイヤボンディングの取付部
材としてのリードフレーム４が載置されている。
【００３５】このリードフレーム４は、その中央に形成
されたタブ４ａ上に半導体チップ５が図示しない銀ペー
ストなどの導電性接着材により固定され、ボンディング
ステージ２の内部に設けられたヒータ２ａによって所定
の温度条件によって高められる構造となっている。
【００３６】ＸＹテーブル３は、架台１の上において、
ボンディングステージ２の側方部に、水平面内において
移動可能に配置されており、このＸＹテーブル３の上部
には、一端をボンディングステージ２の上方に位置させ
た姿勢のボンディングヘッド６が支軸部の板ばね７を介
して鉛直面内で揺動可能に軸支されている。
【００３７】このボンディングヘッド６の他端側は、Ｘ
Ｙテーブル３に固定された揺動用リニアモータ８によっ
て上下方向に移動制御が可能に構成され、またボンディ
ングステージ２の側の端部にはボンディングアーム９が
水平方向に支持されており、ボンディングステージ２の
直下に位置する先端部には、ルビーあるいはセラミック
などで構成されたボンディング工具としてのキャピラリ
１０が配置されている。
【００３８】キャピラリ１０は、軸方向に貫通して形成
された図示しないワイヤ挿通孔を、ほぼ垂直にした姿勢
でボンディングアーム９に固定され、このキャピラリ１
０のワイヤ挿通孔には、図示しないワイヤスプールから
供給された金などを主成分とした直径２３〜３８μｍ程
度の導電性のワイヤ１１がクランパ１２を経て挿通され
ている。
【００３９】一方、ボンディングアーム９の基端側に
は、ピエゾ素子などで構成された超音波発振素子１３が
接続されており、ボンディングアーム９の先端に固定さ
れたキャピラリ１０に対して、たとえば６２〜６６ｋＨ
ｚ程度で振幅が0.５〜2.０μｍ程度の超音波振動を随時
印加することが可能となっている。
【００４０】クランパ１２は、図１に示したクランパ１
２を上方から見ると図２に示すような構成となってお
り、ＸＹテーブル３の上のボンディングヘッド６にクラ
ンパ１２の固定アーム１２１が固定され、さらにこの固
定アーム１２１は揺動アーム１２２に支軸ピン１２３を
介して接続されている。
【００４１】このクランパ１２の固定アーム１２１と揺
動アーム１２２の先端には、それぞれワイヤ１１を把持
するためのクランパチップ１２４ａおよび１２４ｂが対
持して貼り付けられている。
【００４２】一方、クランパ１２の固定アーム１２１と
揺動アーム１２２の基端側には、非接触型の位置センサ
（検出手段）１２５のセンサヘッド１２５ａと検出板１
２５ｂが設置され、クランパ１２の開閉量を検出できる
ようになっており、さらに位置センサ１２５の隣に並列
にクランパ用リニアモータ（駆動手段）１２６の磁石部
１２６ａと可動コイル部１２６ｂが設置され、クランパ
チップ１２４ａと１２４ｂの開閉および荷重設定を制御
することができるように構成されている。
【００４３】このクランパ１２の制御は、位置センサ１
２５およびクランパ用リニアモータ１２６に接続される
制御回路（制御手段）１２７により行われ、たとえば図
３に示すような制御ブロックの機能手段を備えた制御回
路１２７により実現することができる。
【００４４】すなわち、クランパ１２の制御回路１２７
は、クランパ１２の位置センサ１２５の位置情報を入力
信号として、クランパ１２の開閉駆動制御、兼クランプ
荷重設定のためのクランパ用リニアモータ１２６の駆動
信号を出力信号としており、最終的にクランパ用リニア
モータ１２６に対して、高速駆動か低速駆動かあるいは
クランプ荷重設定かを行わせるように構成されている。
【００４５】この制御回路１２７には、入力された変位
信号と速度切換変位信号とを比較し、高速駆動か低速駆
動かを決定する信号比較部１２７１、変位信号を微分し
て速度信号を求める信号変換部１２７２、求めた実測度
信号と指令速度信号との偏差がある所定値より大きくな
ったか否かを判定し、クランプ荷重設定か低速駆動かを
決定する偏差判定部１２７３、クランパ用リニアモータ
１２６を所定の速度で駆動させるための高速駆動部１２
７４、低速駆動部１２７５、荷重設定部１２７６などが
備えられている。
【００４６】次に、本実施例の作用について、図４を用
いて一連のワイヤボンディングシーケンスを説明する。
なお、図４は１サイクルのワイヤボンディング動作にお
けるキャピラリ１０の高さと、クランパ１２の開閉タイ
ミングおよび検出信号の発生タイミングの時間を横軸に
とって示したものである。
【００４７】始めに、キャピラリ１０は、半導体チップ
５上の第１の接合位置の直下、たとえば４〜７ｍｍ程度
の高さに位置している。そして、ボンディングを開始す
ると、まず半導体チップ５の接合面にキャピラリ１０の
先端に設置された図示しない直径が６０〜９０μｍ程度
の金ボールを圧接することによってワイヤ１１の一端を
第１の接合位置に接合する。
【００４８】この第１の接合位置での圧接の際に、たと
えば圧接荷重として５０〜８０ｇ程度、キャピラリ１０
の超音波振幅が0.５〜1.５μｍ程度、さらにヒータ２ａ
による半導体チップ５の加熱を２００〜２７０℃程度と
する。
【００４９】続いて、キャピラリ１０を上昇させ、これ
に引続き下降させ、これと同期してＸＹテーブル３を移
動させることによってキャピラリ１０をリードフレーム
４の第２の接合位置に移動させる。そして、リードフレ
ーム４上の第２の接合位置にワイヤ１１を圧接すること
によって、半導体チップ５上の第１の接合位置と、リー
ドフレーム４上の第２の接合位置との間にワイヤ１１を
配線することができる。
【００５０】この際、キャピラリ１０の上昇および下降
のタイミングと、ＸＹテーブル３の移動のタイミングを
適宜制御することによってワイヤ１１の形状を制御する
ことができる。
【００５１】この第２の接合位置での圧接条件として
は、たとえば圧接荷重を１００〜１５０ｇ程度、キャピ
ラリ１０の超音波振幅を1.０〜2.０μｍ程度、さらにヒ
ータ２ａによる半導体チップ５の加熱を２００〜２７０
℃程度とする。
【００５２】引き続き、キャピラリ１０は、リードフレ
ーム４上の第２の接合位置から相対的に高さＬだけ上昇
する。この高さＬは、キャピラリ１０の先端から繰り出
すワイヤ１１の長さを規定し、この後の工程によって行
われる放電によるボール形成に必要な長さを確保するた
めのものであり、たとえば0.５〜1.５ｍｍ程度、好まし
くは0.７〜1.０ｍｍとする。
【００５３】このとき、図４に示すクランパ開閉タイミ
ング図のＯＮ−ＯＦＦ曲線の通り、キャピラリ１０がリ
ードフレーム４の第２の接合位置から高さＬだけ上昇す
ると、これと同期してクランパ１２の閉動を開始する。
【００５４】この際、クランパ１２の先端のクランパチ
ップ１２４ａと１２４ｂの間に、ワイヤ１１が把持され
たことを後述する手段によって検出した場合、これと同
期して図４に示すクランプ検出信号が出力されるように
なっている。
【００５５】そして、クランプ検出信号が出力される
と、これと同期して図４に示すように、たとえば１０〜
２００ｇのクランプ荷重が設定されるようになってお
り、このクランプ荷重はワイヤ１１の直径によって最適
値が異なるため、この直径に合わせて制御されるように
なっている。
【００５６】このクランパ１２のクランプ荷重の制御
は、たとえばクランパ１２に挿通されているワイヤ１１
の直径をクランパ１２に設けられている位置センサ１２
５を用いて測定し、この測定結果によって制御し、たと
えば本実施例の直径３０μｍのワイヤ１１の場合には５
０〜１００ｇ程度、好ましくは６０〜８０ｇ程度とす
る。また２５μｍの場合には３０〜８０ｇ程度、好まし
くは４０〜６０ｇ程度とする。
【００５７】このとき、クランプ荷重が大きすぎると、
ワイヤ１１をつぶして異常変形させてワイヤ１１の強度
を低下させてしまう。一方、クランプ荷重が小さすぎる
と、クランパ１２からワイヤ１１が滑ってクランプでき
ない状態となる。
【００５８】ここにおいて、クランパ閉命令が出されて
からクランプ検出信号が出されるまでの時間をＴ1 と
し、クランプ荷重が設定されてから第２の接合位置でワ
イヤ１１を切断するためのワイヤカット動作を行うため
に、キャピラリ１０の上昇を開始するまでの時間をＴ2
とすると、テール長設定のためのキャピラリ１０の停止
時間はＴ1 ＋Ｔ2 で表されることになる。
【００５９】ここで、Ｔ1 は、クランパ１２の初期ギャ
ップ量および閉動作速度あるいはワイヤ１１の直径など
によって決まる時間である。さらに、Ｔ2 は、ワイヤ１
１を所定の荷重で把持するための待ち時間であり、たと
えば１〜５ｍｓ程度、好ましくは２〜４ｍｓ程度とす
る。
【００６０】上記のように、クランパ１２の閉動作の開
始命令の後、クランパ１２がワイヤ１１を把持したこと
を検出した後でワイヤ１１に所定のクランプ荷重を印加
し、さらにこのクランプ荷重を所定時間印加した上で、
ワイヤカットのためのキャピラリ１０の上昇を行わせる
ように動作させる。
【００６１】このとき、テールカット時のクランパギャ
ップ検出を行い、たとえばクランパ１２に設けられた位
置センサ１２５を用いてクランパギャップ変位を測定
し、ワイヤ１１の直径に相当するギャップの場合には図
５(a) のように正常動作と判断し、一方クランパギャッ
プがゼロの場合は、図５(b) のように第２の接合位置で
ワイヤが破断し、クランパ１２からワイヤ１１が抜けて
把持不可能であると判断し、ワイヤボンディング動作を
中断させて以降の誤動作を防止することができる。
【００６２】次に、図６を用いてクランパ１２における
ワイヤ１１の把持の検出方法を詳細に説明する。なお、
図６は縦軸にクランパ１２の先端のクランパチップ１２
４ａと１２４ｂの間の距離をクランパギャップ変位とし
て示し、横軸は時間を示している。
【００６３】まず、クランパ１２の開閉タイミングより
ＯＮ（閉動作）命令が出されると、クランパ１２は制御
可能な最適速度で閉動作を開始する。この間は、位置セ
ンサ１２５のセンサヘッド１２５ａからの信号によって
クランパのギャップ変位を測定し、クランパギャップが
ワイヤ１１の直径よりもわずかに大きい位置にきたとこ
ろで、クランパ１２の閉動作の速度を低速度に切り換え
る。
【００６４】ここで、ワイヤ１１の直径が３０μｍの場
合を考えると、速度切換クランパギャップ変位を、たと
えば４０〜１００μｍ、好ましくは５０〜８０μｍ程度
に設定することが考えられる。すなわち、クランパ１２
がワイヤ１１に接触する前に、ワイヤ１１にダメージを
与えないような低速度に切り換えるように制御する。
【００６５】そして、所定の低速度でワイヤ１１にクラ
ンパ１２が当たると、指定した速度を維持できなくなっ
てワイヤ１１を把持した状態で停止する。このクランパ
１２の動作の強制的な停止をもってワイヤ１１が把持さ
れたことを検出する。
【００６６】ここで、クランパ動作の停止の判断基準と
して、 (1).クランパ１２の指令速度と、検出ギャップ変位の微
分によって求める実測度との偏差が、定常偏差より大き
な所定の値に比べて大きくなった場合とする。
【００６７】(2).クランパ１２の実測度が、所定の精度
でゼロとなった場合とする。
【００６８】(3).クランパ１２の検出ギャップ長が、ワ
イヤ１１の直径と所定の精度で同一となった場合とす
る。
【００６９】上記、たとえば３つのいずれかの方法が考
えられるが、これに限定されるものではなく、ギャップ
変位信号を用いて、これによってワイヤ１１が把持され
たことを検出する方法であればどのような構成でもよ
い。
【００７０】なお、上記(1) 〜(3) の判断基準の特徴
は、 (1) の場合 指定速度に制御するためのフィードバック信号として、
クランパ１２の指令速度と実測度との偏差を常に観測し
ているので、この信号をそのまま用いてこれをコンパレ
ータで比較することによって検出できる。しかし、指令
速度の大きさによって所定偏差に達する時間が左右され
るという特徴がある。
【００７１】(2) の場合 上記のような指令速度の値に左右されない。
【００７２】(3) の場合 ワイヤ１１の直径のばらつき、クランパ１２のギャップ
変位の測定ばらつきがそのまま検出誤差となって現れる
という特徴がある。
【００７３】続いて、上記のワイヤ把持検出の信号に基
づき、図６に示すようにクランプ荷重設定のため、クラ
ンパ用リニアモータ１２６の可動コイル部１２６ｂに所
定の電流を流すために見かけ上のクランパギャップ変位
（指令値）の出力信号は負の値とする。すなわち、上記
のようにクランパ１２がワイヤ１１に接触した直後に、
所定のクランプ荷重設定を行うように制御することがで
きる。
【００７４】従って、本実施例のワイヤボンディング装
置によれば、クランパ１２の基端側に、非接触型の位置
センサ１２５のセンサヘッド１２５ａと検出板１２５
ｂ、クランパ用リニアモータ１２６の磁石部１２６ａと
可動コイル部１２６ｂが設置され、さらに位置センサ１
２５およびクランパ用リニアモータ１２６に制御回路１
２７が接続されていることにより、クランパ１２のギャ
ップ変位の検出信号に基づいて、クランパ１２の開閉動
作、荷重設定動作およびこれに続く切断動作を制御して
いるので、以下のような効果を得ることができる。
【００７５】(1).クランパ１２のギャップを検出して、
この検出信号に基づいてクランパ１２の動作およびこれ
に続く動作をさせているので、クランプ動作をより確実
に、かつ次の動作をより素早く行わせることができる。
【００７６】(2).クランパ１２のギャップ変位の検出を
位置センサ１２５を用いて行っているので、より確実な
ギャップ検出を行わせることができる。
【００７７】(3).クランパ１２の荷重設定動作をクラン
パ用リニアモータ１２６を用いて行わせるようにしたの
で、スムーズな荷重設定動作を行わせることができる。
【００７８】(4).クランパ１２のギャップ変位が、ワイ
ヤ１１の直径よりわずかに大きい位置まで高速に動作さ
せ、その後、所定の一定の低速度で動作させることによ
って、常に適切な衝撃荷重をワイヤ１１に与えることが
できる。
【００７９】(5).クランパ１２のギャップ変位信号の変
化を捉えてクランパ１２がワイヤ１１を把持したことを
検出するようにしたので、高精度にワイヤ把持を検出す
ることができる。
【００８０】(6).クランパ１２のギャップ変位信号の変
化を、変位信号の微分信号がゼロになることによって検
出する場合には、変位信号の変化を的確に検出すること
ができる。
【００８１】(7).上記ギャップ変位信号の変化を、変位
信号の微分信号と指令速度信号との偏差がある一定値よ
り大きくなった時に検出するようにした場合には、変位
信号の変化をより的確に検出できる。
【００８２】(8).上記ギャップ変位信号の変化を、ギャ
ップ変位が把持すべきワイヤ１１の直径よりも小さくな
った場合に検出するようにした場合には、クランパ１２
によるワイヤ１１のクランプをより的確に検出できる。
【００８３】(9).クランパ１２がワイヤ１１をクランプ
したという検出結果に基づいて、その直後にクランプ荷
重の設定にはいるので、時間のロスがなく動作させるこ
とができる。
【００８４】(10). クランプ荷重をクランパ用リニアモ
ータ１２６で行わせるので、クランプ荷重への切り換え
をより高速に、かつ的確に行わせることができる。
【００８５】(11). 上記クランプ荷重の印加直後、クラ
ンパ１２を上昇してその後の一連のワイヤカット動作を
行わせるようにしたので、第２の接合位置でのワイヤカ
ット動作およびテール長の設定をより的確に行わせるこ
とができる。
【００８６】(12). 位置センサ１２５でワイヤ１１の直
径を測定するようにした場合には、この測定結果に基づ
いてクランパ１２のクランプ荷重を最適な値に制御でき
るので、荷重が大きすぎてワイヤ１１をつぶして異常変
形させたり、逆に小さすぎてワイヤ１１が滑ってクラン
プできないというようなことがない。
【００８７】(13). 位置センサ１２５でワイヤ１１の切
断時のギャップ変位を検出するようにした場合には、ワ
イヤ１１が破断してキャピラリ１０とクランパ１２から
抜けたことが判るので、その後の動作を中断させて誤動
作を防ぐことができる。
【００８８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８９】たとえば、本実施例のワイヤボンディング
装置については、クランパ１２のギャップ変位検出手段
としての位置センサ１２５をクランパ１２の基端側に設
置した場合について説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、クランパチップ側に設置して
もよいし、またクランパ本体とは独立して設置した変位
センサによってクランパギャップの変位を検出するよう
な場合などについても適用可能である。
【００９０】また、クランパ１２を開閉駆動させるモー
タとしてクランパ用リニアモータ１２６を用いたが、こ
れに限らず、回転モータとカムの駆動系あるいはその他
の駆動系を用いても構わず、少なくともクランパのクラ
ンプ荷重を設定するためのリニアモータを有していれば
よい。
【００９１】さらに、ボンディングアーム９の駆動手段
を揺動用リニアモータ８としたが、これに限らず、ボン
ディングアームを上下に揺動可能なものであればその他
の駆動系でもよい。
【００９２】また、ボンディングアーム９の揺動中心を
板ばね７としたが、これに限らず、ボール軸などの支軸
であってもよい。
【００９３】さらに、ボンディングアーム９は支軸を中
心に揺動するものとしたが、これに限らず、他のスライ
ドなどに支持された垂直方法に上下動する構造であって
もよい。
【００９４】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
【００９５】(1).クランパを開閉駆動する駆動手段と、
クランパのギャップ変位を検出する検出手段と、この検
出手段の変位信号に基づいてクランパの動作およびこれ
に続くワイヤボンディング動作を制御する制御手段とを
備えることにより、クランパのギャップ変位情報に基づ
いてクランパの開閉動作およびこれに続くワイヤボンデ
ィング動作を行うことができるので、クランパの動作を
高速に、かつワイヤにダメージを与えることなく安定し
たクランプ荷重を設定でき、その後の時間のロスを生ず
ることなくワイヤカットのためのキャピラリの上昇動作
に移れるので、ワイヤボンディングサイクル動作の高速
・安定動作が可能となる。
【００９６】(2).前記(1) において、駆動手段によるク
ランパの閉動作の際に、検出手段の変位信号を観測し続
けてこの変位信号の変化からクランパがワイヤを把持し
たことを検出することができるので、別な検出機構など
を必要とすることなく高精度なワイヤの把持検出が可能
となる。
【００９７】(3).前記(2) において、クランパがワイヤ
を把持したことを検出した後に、駆動手段に所定の電流
を流してワイヤに所定の把持力を印加することができる
ので、ワイヤに対する高速なクランプ荷重設定動作が可
能となる。
【００９８】(4).前記(3) において、ワイヤに所定の把
持力を印加している際にクランパを上方に引き上げ、第
２の接合位置においてワイヤを切断することができるの
で、一連のワイヤボンディングサイクルの高速化が可能
となる。
【００９９】(5).前記(1) において、クランパのギャッ
プ変位を検出する検出手段を用いて、クランパに挿通さ
れているワイヤの直径を測定する場合には、この測定結
果に基づいてクランパのクランプ荷重を制御することが
できるので、ワイヤの直径に応じた最適なクランプ荷重
設定が可能となる。
【０１００】(6).前記(1) において、クランパのギャッ
プ変位を検出する検出手段を用いて、ワイヤの切断時に
おけるギャップ変位を検出する場合には、この検出され
たギャップ変位がゼロの場合にはワイヤが抜けて把持不
可能と判断することができるので、その後の動作の中断
によるワイヤボンディングサイクルの誤動作の防止が可
能となる。
【０１０１】(7).前記(1) において、クランパのギャッ
プ変位を検出する検出手段に非接触型の変位センサを用
いる場合には、クランパの開閉動作およびギャップ変位
検出、さらにクランプ荷重の設定動作に影響を及ぼすこ
となく、各動作を高精度に行うことが可能となる。
【０１０２】(8).前記(1) において、クランパを開閉駆
動する駆動手段にリニアモータを用いる場合には、クラ
ンプ荷重設定を安定に、高速に行うことが可能となる。
【０１０３】(9).前記(1) において、クランパのギャッ
プ変位情報に基づいて、クランパのギャップ変位が把持
すべきワイヤの直径より大きい位置でクランパを閉じる
速度を減速することができるので、高速駆動から低速駆
動に切り換えることができる上、ワイヤを把持した瞬間
の慣性力による衝撃を緩和してワイヤの変形防止が可能
となる。
【０１０４】(10). 前記(2) において、クランパのギャ
ップ変位信号を微分した実測度信号がゼロになったと
き、クランパの実測度信号と指令速度信号との比較偏差
が所定の値より大きくなったとき、クランパのギャップ
変位がワイヤの直径と同じ大きさになったときにクラン
パがワイヤを把持したものとする場合には、高精度に、
かつ簡便な回路構成でワイヤ把持検出が可能となる。
【０１０５】(11). 前記(1) 〜(10)により、ワイヤボン
ディング装置におけるクランパの制御において、ワイヤ
カット動作およびテール長の設定を正確かつ高速に行う
ことができるので、ワイヤボンディングサイクル動作の
最適化が可能とされるワイヤボンディング方法を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるワイヤボンディング装
置の要部構成を示す概略正面図である。
【図２】本実施例のワイヤボンディング装置におけるワ
イヤクランパを詳細に示す平面図である。
【図３】本実施例のワイヤボンディング装置におけるワ
イヤクランパの制御回路を示すブロック図である。
【図４】本実施例のワイヤボンディング装置におけるワ
イヤボンディングシーケンスを示すタイムチャートであ
る。
【図５】本実施例のワイヤボンディング装置におけるテ
ールカット時のクランパのワイヤ把持状態を示す説明図
である。
【図６】本実施例のワイヤボンディング装置におけるク
ランパのワイヤ把持の検出原理を示すためのタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
１ 架台 ２ ボンディングステージ ２ａ ヒータ ３ ＸＹテーブル ４ リードフレーム ４ａ タブ ５ 半導体チップ ６ ボンディングヘッド ７ 板ばね ８ 揺動用リニアモータ ９ ボンディングアーム １０ キャピラリ １１ ワイヤ １２ クランパ １３ 超音波発振素子 １２１ 固定アーム １２２ 揺動アーム １２３ 支軸ピン １２４ａ，１２４ｂ クランパチップ １２５ 位置センサ（検出手段） １２５ａ センサヘッド １２５ｂ 検出板 １２６ クランパ用リニアモータ（駆動手段） １２６ａ 磁石部 １２６ｂ 可動コイル部 １２７ 制御回路（制御手段） １２７１ 信号比較部 １２７２ 信号変換部 １２７３ 偏差判定部 １２７４ 高速駆動部 １２７５ 低速駆動部 １２７６ 荷重設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 ▲ゆう▼二 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 大澤 浩幸 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 土屋 邦浩 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 角谷 修 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の接合位置から第２の接合位置にワ
    イヤを接合後、該ワイヤを所定の長さだけキャピラリの
    先端から引き出した後に、該ワイヤを把持して上方に引
    き上げることにより前記第２の接合位置で前記ワイヤを
    切断するためのクランパを有するワイヤボンディング方
    法であって、前記クランパを開閉駆動する駆動手段と、
    前記クランパのギャップ変位を検出する検出手段とを備
    え、前記駆動手段による前記クランパの閉動作の際に、
    前記検出手段の変位信号を観測し続けて該変位信号の変
    化から前記クランパが前記ワイヤを把持したことを検出
    し、その後の前記クランパの動作およびこれに続くワイ
    ヤボンディング動作を制御することを特徴とするワイヤ
    ボンディング方法。
  2. 【請求項２】 前記クランパが前記ワイヤを把持したこ
    とを検出した後に、前記駆動手段に所定の電流を流して
    前記ワイヤに所定の把持力を印加し、前記クランパによ
    り前記ワイヤに対するクランプ荷重設定動作を行うこと
    を特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 前記ワイヤに所定の把持力を印加してい
    る際に前記クランパを上方に引き上げ、前記第２の接合
    位置において前記ワイヤを切断する一連のワイヤカット
    動作を行うことを特徴とする請求項１または２記載のワ
    イヤボンディング方法。
  4. 【請求項４】 前記クランパのギャップ変位を検出する
    検出手段を用いて、前記クランパに挿通されている前記
    ワイヤの直径を測定し、該測定結果に基づいて前記クラ
    ンパのクランプ荷重を制御することを特徴とする請求項
    １記載のワイヤボンディング方法。
  5. 【請求項５】 前記クランパのギャップ変位を検出する
    検出手段を用いて、前記ワイヤの切断時におけるギャッ
    プ変位を検出し、該検出されたギャップ変位がゼロの場
    合には前記ワイヤが抜けて把持不可能と判断し、その後
    のワイヤボンディング動作を中断することを特徴とする
    請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  6. 【請求項６】 第１の接合位置から第２の接合位置にワ
    イヤを接合後、該ワイヤを所定の長さだけキャピラリの
    先端から引き出した後に、該ワイヤを把持して上方に引
    き上げることにより前記第２の接合位置で前記ワイヤを
    切断するためのクランパを少なくとも有するワイヤボン
    ディング装置であって、前記クランパを開閉駆動する駆
    動手段と、前記クランパのギャップ変位を検出する検出
    手段と、該検出手段の変位信号に基づいて前記クランパ
    の動作およびこれに続くワイヤボンディング動作を制御
    する制御手段とを備えることを特徴とするワイヤボンデ
    ィング装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112992706A (zh) * 2021-01-25 2021-06-18 上海磬采电力科技开发有限公司 一种芯片引脚打线针装置
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