JPH09115944A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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JPH09115944A
JPH09115944A JP27023995A JP27023995A JPH09115944A JP H09115944 A JPH09115944 A JP H09115944A JP 27023995 A JP27023995 A JP 27023995A JP 27023995 A JP27023995 A JP 27023995A JP H09115944 A JPH09115944 A JP H09115944A
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wire
arm
bonding arm
temperature
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Tetsumi Suemoto
哲巳 末本
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤボンディング装置において、ボンディ
ングアーム９の温度が変化して、ボンディングアーム９
が伸縮しても、精度をおとすことなくワイヤボンディン
グを行うことができるようにする。 【手段】 ボンディングアーム９に取付けたキャピラリ
１０によるボンディング位置を、前記ボンディングアー
ム９の温度検出、及び、実際のボンディング位置のずれ
検出に応じて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタ、Ｉ
Ｃ、ＬＳＩ等の半導体部品において、ワイヤボンディン
グを行うための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、この種のワイヤボンディング装
置は、図２に示すように、ワイヤボンディング機構部１
と、その前方に配設されたペレット４付きのリードフレ
ーム３を移送する作業台２とから構成される。前記ワイ
ヤボンディング機構部１は、ＸＹテーブル５に載置さ
れ、ＩＴＶカメラにて認識された画像情報と制御装置の
ワイヤボンディングパターン情報に従い（ＩＴＶカメ
ラ、制御装置共に図示せず）、Ｘ方向のサーボモータ６
とＹ方向のサーボモータ７とを有するサーボ機構によ
り、ＸＹテーブル５はＸ、Ｙ方向に移動自在に駆動され
る。ここで、Ｙ方向とは、図２の矢印Ｙに示すように、
平面視においてボンディングアーム９の長手方向に平行
な方向であり、Ｘ方向とは、平面視においてＹ方向と直
交する方向である。
【０００３】また、ワイヤボンディング機構部１におけ
るボンディングツールとしてのキャピラリ１０は、ボン
ディングアーム９の自由端側の先端に取り付けられ、ボ
ンディングアーム９の固定端はアームホルダー８により
支持されている。そして、ワイヤリール１２から引き出
された金線、アルミ線、銅線等のワイヤ１３を前記キャ
ピラリ１０に通し、キャピラリ１０付のボンディングア
ーム９を支持するアームホルダー８をカバー体１１内部
の図示しない上下運動機構によって、所定のパターンに
て上下運動を行わせることにより、ペレット４上面の複
数の電極部と、それに対応するリードフレーム３の電極
部との間を各々ワイヤ１３にて結線するためのワイヤボ
ンディング作業を実行するようにしている。
【０００４】ところで、ワイヤボンディング装置におい
て、種々の理由によりボンディングアーム９の温度が変
化すると、ボンディングアーム９を構成する金属は温度
に比例して伸縮し、ボンディングアーム９の長さが微小
ながら変化するものであり、このボンディングアーム９
の長さが温度によって変化すると、その自由端側の先端
に取り付けられたキャピラリ１０が所定のボンディング
位置からずれ変位して、電極部に対するワイヤのボンデ
ィング位置の精度が低下し、不良品発生の原因となりか
ねないので、このボンディングアーム９の長さを一定に
保つようにしなければならない。
【０００５】そこで、従来においては、ボンディングア
ーム９の長さを一定に保つために、図２のようにボンデ
ィングアーム９の近くに取付けたブローパイプ１９によ
って、一定温度に保たれた圧縮空気をボンディングアー
ム９に吹きつけてボンディングアーム９の温度を一定に
保持すると言う方法を採用したり、或いは、ボンディン
グアーム９を構成する金属として線膨張係数の小さい特
殊な金属、つまり、温度変化による伸縮の小さい金属を
使用することによって、ボンディングアーム９の温度変
化による伸縮量を抑えるという方法を採用していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
二つの方法のうち、前者のブローパイプ１９によって圧
縮空気をボンディングアーム９に吹きつけるという方法
は、圧縮空気の温度を一定に保つのが難しく、圧縮空気
の温度が僅かでも変化してしまうと、その温度変化にし
たがってボンディングアーム９の温度も変化してしま
い、ボンディングアーム９の温度を一定に保持すること
ができなくなるという問題があった。
【０００７】また、後者のボンディングアーム９を構成
する金属に線膨張係数の小さい金属を使用するという方
法は、ボンディングアーム９の伸縮量は軽減できるが、
完全になくなるわけではないばかりか、可成り高価であ
ると言う問題があった。本発明は、上記のような問題を
解消するためになされたもので、ボンディングアームの
温度が変化して、このボンディングアームが伸縮して
も、ボンディングアームの先端部に取り付けられたボン
ディングツールの位置を常に所定のボンディング位置に
保持しながらワイヤボンディングを行うことができるよ
うにした装置を提供することを技術的課題とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るために、本発明における請求項１記載のワイヤボンデ
ィング装置は、「リードフレーム又は基板等における電
極部に対してワイヤをボンディングするためのボンディ
ングツールを備えたボンディングアームと、該ボンディ
ングアームを水平移動自在に駆動する駆動部と、前記ボ
ンディングアームの温度を検出するための温度検出手段
と、該温度検出手段の検出信号に基づいて前記駆動部を
制御することにより前記ボンディングツールによるボン
ディング位置を補正する機能を有する補正制御部とを備
え、更に、リードフレーム又は基板等における電極部に
ワイヤをボンディングした状態において電極部に対する
ワイヤのずれを検出するずれ手段と、該ずれ手段の検出
信号に基づいて前記駆動部を制御することにより前記ボ
ンディングツールによるボンディング位置を再度補正す
る機能を有する再度補正制御部とを備える。」と言う構
成にした。
【０００９】また、本発明における請求項２記載のワイ
ヤボンディング装置は、「リードフレーム又は基板等に
おける電極部に対してワイヤをボンディングするための
ボンディングツールを備えたボンディングアームと、該
ボンディングアームを水平移動自在に駆動する駆動部
と、前記ボンディングアームの伸縮を検出するための伸
縮検出手段と、該伸縮検出手段の検出信号に基づいて前
記駆動部を制御することにより前記ボンディングツール
によるボンディング位置を補正する機能を有する補正制
御部とを備え、更に、リードフレーム又は基板等におけ
る電極部にワイヤをボンディングした状態において電極
部に対するワイヤのずれを検出するずれ手段と、該ずれ
手段の検出信号に基づいて前記駆動部を制御することに
より前記ボンディングツールによるボンディング位置を
再度補正する機能を有する再度補正制御部とを備え
る。」と言う構成にした。
【００１０】
【作 用】請求項１及び請求項２に記載したように構
成することにより、ボンディングアームの温度が変化
し、ボンディングアームが伸縮して、このボンディング
アームに取付けたボンディングツールが所定のボンディ
ング位置から変位した場合に、前記ボンディングツール
によるボンディング位置を、前記ボンディングアームの
温度変化に関連する補正制御部又はボンディングアーム
の伸縮に関連する補正制御部によって、所定のボンディ
ング位置に近付けるように補正でき、これに加えて、電
極部に対してワイヤを実際にボンディングした状態にお
ける電極部に対するワイヤのずれに関連する再度補正制
御部によって、所定のボンディング位置に正確に位置す
るするように補正することができるのである。
【００１１】
【発明の効果】従って、本発明によると、ワイヤボンデ
ィングに際して、ボンディングアームの温度が変化して
も、ボンディングツールが各電極部からずれるというこ
ともなくなり、その結果ワイヤボンディングの精度を大
幅に向上でき、不良品の発生率を著しく低下させること
ができるという効果を奏する。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を、図面に基づい
て説明する。図１は、第１の実施例を示す。この図１に
示すように、本発明のワイヤボンディング装置は、概略
の構成は従来のワイヤボンディング装置と略同じであ
り、ワイヤボンディング機構部１と、その前方に配設さ
れたペレット４付のリードフレーム３を移送する作業台
２とから構成される。
【００１３】前記ワイヤボンディング機構部１における
ボンディングツールとしてのキャピラリ１０は、ボンデ
ィングアーム９の自由端側の先端に取り付けられ、ボン
ディングアーム９の固定端はアームホルダー８により支
持されている。そして、ワイヤリール１２から引き出さ
れた金線、アルミ線、銅線等のワイヤ１３を前記キャピ
ラリ１０に通し、キャピラリ１０付のボンディングアー
ム９を支持するアームホルダー８はカバー体１１内部の
図示しない上下運動機構によって上下動自在に構成され
ている。
【００１４】また、ワイヤボンディング機構部１は、Ｘ
Ｙテーブル５に載置され、当該ＸＹテーブル５は、Ｘ方
向のサーボモータ６とＹ方向のサーボモータ７とを有す
るサーボ機構により、制御装置２３の制御下でＸ、Ｙ方
向に移動自在に駆動される。ここで、Ｙ方向とは、図１
の矢印Ｙに示すように、平面視においてボンディングア
ーム９の長手方向に平行な方向であり、Ｘ方向とは、平
面視においてＹ方向と直交する方向である。
【００１５】更に、制御部２１は、図示しないＩＴＶカ
メラにてペレット４部分の電極位置及びリードフレーム
３の電極位置の各々を画像情報として認識して、この画
像情報と制御装置２３に予め記憶させてあるワイヤボン
ディングパターン情報とから、ペレット４における電極
部の位置とリードフレーム３の電極部の位置とを抽出す
る。
【００１６】そして、前記制御装置２３は、基準電極部
の真上にキャピラリ１０が位置するようにＸＹテーブル
５を駆動して、キャピラリ１０を所定のパターンにて上
下運動を行わせることにより、ペレット４上面の複数の
電極部と、それに対応するリードフレーム３の電極部と
の間を各々ワイヤ１３にて結線するためのワイヤボンデ
ィング作業を実行するようにしている。
【００１７】そして、温度変化によるボンディングアー
ム９の伸縮によって生ずるキャピラリ１０の位置のずれ
を補正するために、第１の実施例においては、前記ボン
ディングアーム９の表面には、温度検出手段の一例とし
て熱電対２４を装着し、当該熱電対２４によって前記ボ
ンディングアーム９の温度を常時測定できるように構成
する。
【００１８】前記熱電対２４は測定点の温度に応じて熱
起電力により電流を発生し、この電流値は制御部２１内
でアンプ２２を通して制御装置２３に認識される。熱起
電力と温度の関係は決まっているので、制御装置２３は
前記した電流値からボンディングアーム９の温度を算出
する。ここで、例えば、ボンディングアーム９がＳＵＳ
３０４ステンレス鋼で構成され、その長さが６０（ｍ
ｍ）の場合は、温度が摂氏１度上昇するごとに１（μ
ｍ）ずつ伸長し、摂氏１度下降するごとに１（μｍ）ず
つ縮小することが予めわかっている。つまり、温度に比
例してボンディングアーム９の長さは伸縮し、その伸縮
する長さはボンディングアーム９を構成する材質によっ
て決まるから、予め、制御装置２３に温度変化によるボ
ンディングアーム９の伸縮率のデータを記憶させておい
て、このデータに基づいてその温度雰囲気下におけるボ
ンディングアーム９の長さを算出するように構成するの
である。
【００１９】そして、前記制御装置２３は、キャピラリ
１０を各電極の真上に移動する際に、ボンディングアー
ム９の伸縮によって所定のボンディング位置からずれた
キャピラリ１０を所定のボンディング位置に戻すように
ＸＹテーブル５を移動制御する。例えば、ボンディング
アーム９の温度が上昇してボンディングアーム９が伸長
した場合は、この伸長分の長さ（伸長したボンディング
アーム９の全長と基準のボンディングアーム９の長さと
の差）だけボンディングアーム９の自由端側の先端に取
り付けられているキャピラリ１０の位置が所定のボンデ
ィング位置よりもずれるから、このずれた長さだけキャ
ピラリ１０の位置を補正するように、ボンディングアー
ム９の固定端側からみたキャピラリ１０の方向とは逆方
向（図１の矢印Ａ方向）に、ＸＹテーブル５を駆動制御
するのである。なお、ワイヤボンディングの精度に影響
を及ぼすのは、主にボンディンクアーム９の長手方向の
伸縮であるから、本実施例ではＹ方向のサーボモータ７
の制御のみを行う。
【００２０】そして、この状態で、電極部に対して一回
だけワイヤを実際にボンディングし、その部分をカメラ
２５にて上から撮影し、この画像を制御部２１における
画像処理装置２６にて適宜処理することにより、電極部
に対するワイヤのずれを検出し、この結果を、前記制御
装置２３に入力して、この制御装置２３にてＸＹテーブ
ル５を駆動制御することにより、キャピラリ１０の位置
を、前記検出した実際のずれ分だけ、そのずれを無くす
る方向に移動するように再度補正するのである。
【００２１】この構成により、ボンディングアーム９の
温度が変化し、ボンディングアーム９が伸縮して、この
ボンディングアーム９に取付けたキャピラリ１０が所定
のボンディング位置から変位した場合に、前記キャピラ
リ１０によるボンディング位置を、前記ボンディングア
ーム９の温度変化に関連して所定のボンディング位置に
近付けるように補正でき、これに加えて、電極部に対し
てワイヤを実際にボンディングした状態における電極部
に対するワイヤのずれに関連して、所定のボンディング
位置に正確に位置するように補正することができるので
ある。
【００２２】次に、図２は第２の実施例を示し、この第
２の実施例は、ボンディングアーム９の表面に、熱電対
を装着するかわりに、伸縮検出手段の一例として歪みセ
ンサー２７を装着する。当該歪みセンサー２７はボンデ
ィングアーム９の伸縮を常時検出できるように構成す
る。前記歪みセンサー２７は歪み（伸縮）を受感すると
その電気抵抗値が変化するので、歪みセンサー２７に一
定の電圧を入力した場合の電流値を制御部２１′におけ
るアンプ２２′を通して制御装置２３′が認識できるよ
うに構成し、この電流値によりボンディングアーム９の
伸縮分の長さは検出される。そして、前記制御装置３
３′は、キャピラリ１０を各電極の真上に移動する際
に、ボンディングアーム９の伸縮によって所定のボンデ
ィング位置からずれたキャピラリ１０を所定のボンディ
ング位置に戻すようにＸＹテーブル５を移動制御するよ
うに構成したものであり、その他の構成は、前記第１の
実施例と同様である。
【００２３】このように構成することによっても、前記
第１の実施例と同様に、キャピラリ１０によるボンディ
ング位置を、所定のボンディング位置に正確に位置する
ように補正することができるのである。なお、温度検出
手段としての熱電対や伸縮検出手段としての歪みセンサ
ーをボンディングアームに複数個装着して、各検出手段
による検出値の平均をとるように構成することで、一層
高い精度での位置補正が行える。
【００２４】また、温度検出手段としては、熱電対以外
にもサーミスタ温度計や水晶温度センサー等を用いるこ
とができるし、伸縮検出手段としては、歪みセンサー以
外にも静電容量式変位センサーや半導体磁気抵抗素子変
位センサー等を用いることができるのは勿論のことであ
る。更に、温度検出手段や伸縮検出手段をボンディング
アームの内部に内蔵するようにしてもよいし、超音波式
のワイヤボンディング装置のように、ボンディングアー
ムの自由端側の先端にボンディングツールとしてウェッ
ジツール等を取り付けたような場合における、ボンディ
ングアームの温度変化による伸縮に対しても本発明が有
効であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施例によるワイヤボン
ディング装置を示す説明図である。
【図２】本発明における第２の実施例によるワイヤボン
ディング装置を示す説明図である。
【図３】従来のワイヤボンディング装置を示す説明図で
ある。
【符号の説明】
１ ワイヤボンディング機構部 ２ 作業台 ３ リードフレーム ４ ペレット ５ ＸＹテーブル ６ Ｘ方向サーボモータ ７ Ｙ方向サーボモータ ８ アームホルダー ９ ボンディングアーム １０ キャピラリ １１ カバー体 １２ ワイヤリール １３ ワイヤ ２１ 制御部 ２２ アンプ ２３ 制御装置 ２４ 熱電対 ２５ カメラ ２６ 画像処理装置 ２７ 歪みセンサー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リードフレーム又は基板等における電極部
    に対してワイヤをボンディングするためのボンディング
    ツールを備えたボンディングアームと、該ボンディング
    アームを水平移動自在に駆動する駆動部と、前記ボンデ
    ィングアームの温度を検出するための温度検出手段と、
    該温度検出手段の検出信号に基づいて前記駆動部を制御
    することにより前記ボンディングツールによるボンディ
    ング位置を補正する機能を有する補正制御部とを備え、
    更に、リードフレーム又は基板等における電極部にワイ
    ヤをボンディングした状態において電極部に対するワイ
    ヤのずれを検出するずれ手段と、該ずれ手段の検出信号
    に基づいて前記駆動部を制御することにより前記ボンデ
    ィングツールによるボンディング位置を再度補正する機
    能を有する再度補正制御部とを備えたことを特徴とする
    ワイヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】リードフレーム又は基板等における電極部
    に対してワイヤをボンディングするためのボンディング
    ツールを備えたボンディングアームと、該ボンディング
    アームを水平移動自在に駆動する駆動部と、前記ボンデ
    ィングアームの伸縮を検出するための伸縮検出手段と、
    該伸縮検出手段の検出信号に基づいて前記駆動部を制御
    することにより前記ボンディングツールによるボンディ
    ング位置を補正する機能を有する補正制御部とを備え、
    更に、リードフレーム又は基板等における電極部にワイ
    ヤをボンディングした状態において電極部に対するワイ
    ヤのずれを検出するずれ手段と、該ずれ手段の検出信号
    に基づいて前記駆動部を制御することにより前記ボンデ
    ィングツールによるボンディング位置を再度補正する機
    能を有する再度補正制御部とを備えたことを特徴とする
    ワイヤボンディング装置。
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