JPH09199527A - 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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JPH09199527A
JPH09199527A JP8005881A JP588196A JPH09199527A JP H09199527 A JPH09199527 A JP H09199527A JP 8005881 A JP8005881 A JP 8005881A JP 588196 A JP588196 A JP 588196A JP H09199527 A JPH09199527 A JP H09199527A
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wire
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torch
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Tsuyoshi Sato
強 佐藤
Mutsumi Suematsu
睦 末松
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】トーチ棒の駆動に対する応答性が良く、しかも
小型化及び省スペース化を実現することができ、またト
ーチ棒の安定駆動を可能として良質なボールを形成する
ことにある。 【構成】リニアモータ31と、このリニアモータ31との間
で磁気回路を形成するブラケット32と、リニアモータ31
に一端部が取付けられ、且つリニアモータ31より発生す
る推力が直線往復運動として伝達されるアーム33と、こ
のアーム33の他端部に取付けられたトーチ棒35と、ブラ
ケット32にアーム33の移動経路に面して設けられリニア
モータ31により直線往復運動するアーム33をガイドする
リニアガイド34と、リニアモータ31を駆動する駆動部
と、この駆動部に制御指令信号を与えて制御する制御部
とから電気トーチ機構を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体組立装置におい
て、ペレットとリードフレーム上のリードとをワイヤボ
ンディングするワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体組立装置において、ペレットとリ
ードフレーム上のリードとをワイヤによって接続する装
置として、一般に図５に示すようなワイヤボンディング
装置が用いられている。
【０００３】図５において、１は本体、２はこの本体１
の上部に設けられたワイヤスプールで、このワイヤスプ
ール２より繰出されたワイヤ３は本体１のワイヤ繰出方
向に取付けられたワイヤガイド４により案内されて下方
に供給可能にしてある。
【０００４】また、５はワイヤガイド４の下方に導入さ
れたワイヤ３をクランプしたり、開放したりする上クラ
ンパである。６はワイヤ３をクランプしたり、開放した
りする下クランパで、この下クランパ６は揺動ブラケッ
ト７の先端部に取付けられている。
【０００５】さらに、８は揺動ブラケット７の下側にこ
れとほぼ平行に配設されたボンディングアームで、この
ボンディングアーム８の先端部にはワイヤ３が挿通され
るボンディングツールとしてのキャピラリ９が設けられ
ている。
【０００６】上記ボンディングアーム８は揺動ブラケッ
ト７に板バネ１０ａと引張りバネ１０ｂを介して保持さ
れ、揺動ブラケット７の基端部を軸支する回動軸１１を
中心に上下方向に回動するようになっている。
【０００７】一方、１２はキャピラリ９の下方に進退移
動可能に設けられたトーチ棒で、このトーチ棒１２はキ
ャピラリ９の下部より突出するワイヤ３との間でスパー
クを発生させてワイヤ３の先端を加熱し、ボール１３を
形成するものである。
【０００８】また、１４はキャピラリ９の下方に設けら
れているリードフレーム１５上に配置されたペレット
で、このペレット１４とリードフレーム１５とはペレッ
ト１４上の接続点（電極）Ｐ１に上記ボール１３をボン
ディングした後、キャピラリ９先端からワイヤを繰出
し、リードフレーム１５の接続点（リード）Ｐ２にワイ
ヤの中途部をボンディングして接続される。
【０００９】ところで、上述したボンディング装置にお
いて、キャピラリの下方にトーチ棒を移動させてワイヤ
先端にボールを形成するための従来の電気トーチ機構と
しては、図４に示すような構成のものが使用されてい
る。
【００１０】図４において、２１はキャピラリ９の下方
に進退移動するトーチ棒で、このトーチ棒２１はリニア
ガイド２２の先端部に取付けられ、またリニアガイド２
２の後端部はバネ２３を介して図示しない固定部材に支
持されている。
【００１１】また、２４は基端部が図示しない固定部材
に回動可能に支持され、回動端部にリニアガイド２２に
取付けられたピン２５に係合する切欠溝２４ａを有する
リンク、２６はプランジャ２６ａを有するソレノイドで
ある。
【００１２】このような構成の電気トーチ機構におい
て、トーチ棒２１をキャピラリ９の下方に移動させるに
は、図示しない電源によりソレノイド２６を励磁してプ
ランジャ２６ａを動作させる。このプランジャ２６ａが
動作するとリンク２４が支点２７を中心に図示反時計方
向に回動し、そのときリニアガイド２２に作用する推力
によりトーチ棒２１がバネ２３の弾性力に抗してキャピ
ラリ９側に移動する。
【００１３】また、トーチ棒２１をキャピラリ９の下方
より退出移動させるには、ソレノイド２６を消励するこ
とにより、リニアガイド２２はバネ２３の弾性力で元の
位置に復帰する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の電気トーチ機構において、ソレノイド２６を駆動源
としてプランジャ２６ａによりトーチ棒２１を移動する
にはストロークが小さく、また必要な移動距離を得るた
めにリンク２４と復帰バネ２３を用いると、応答性が悪
いという問題がある。
【００１５】また、必要な応答時間を達成するには、大
きな加速度が必要となり、大型のソレノイドを使わざる
を得ず、取付けスペースに問題がある。また、加速度が
大きい分、目的位置に達した後の整定性が悪くなり、良
質なボール形成ができない。このため、良質なボール形
成を行うためには、トーチ棒２１とワイヤ先端との間で
スパークを発生するまでディレイタイムを設ける必要が
ある。
【００１６】さらに、リンク機構を用いているため、力
の作用点とトーチ棒先端に高さの差が生じ、曲げモーメ
ントが発生するため、機械振動の原因となり、トーチ棒
の安定駆動ができないという問題がある。
【００１７】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、トーチ棒の駆動に対する応答性が良く、しか
も小型化及び省スペース化を実現することができ、また
トーチ棒の安定駆動を可能として良質なボールを形成す
ることができるワイヤボンディング装置を提供すること
を目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段によりワイヤボンディング
装置を構成するものである。請求項１に対応する発明
は、本体と、この本体の上部に設けられ、順次ワイヤを
繰出すワイヤスプールと、前記本体に上下方向に回動可
能に支持された揺動ブラケットと、この揺動ブラケット
の先端部に取付けられ、前記ワイヤスプールより繰出さ
れた前記ワイヤをクランプ又は開放するクランパと、前
記揺動ブラケットに保持されたボンディングアームと、
このボンディングアームの先端部に前記ワイヤを挿通可
能に取付けられたボンディングツールと、このボンディ
ングツールの下方に電極となるトーチ棒を移動させると
共に、前記ボンディングツールより下方に突出するワイ
ヤの先端との間でスパークを発生させて、前記ワイヤ先
端にボールを形成する電気トーチ機構とを備えたワイヤ
ボンディング装置において、前記電気トーチ機構は、リ
ニアモータと、このリニアモータとの間で磁気回路を形
成するブラケットと、前記リニアモータに一端部が取付
けられ、且つリニアモータより発生する推力が直線往復
運動として伝達されるアームと、このアームの他端部に
取付けられたトーチ棒と、前記ブラケットに前記アーム
の移動経路に沿って設けられ前記リニアモータにより直
線往復運動するアームをガイドするリニアガイドと、前
記リニアモータを駆動する駆動手段と、この駆動手段に
制御指令信号を与えて制御する制御手段とを有する。
【００１９】請求項２に対応する発明は、本体と、この
本体の上部に設けられ、順次ワイヤを繰出すワイヤスプ
ールと、前記本体に上下方向に回動可能に支持された揺
動ブラケットと、この揺動ブラケットの先端部に取付け
られ、前記ワイヤスプールより繰出された前記ワイヤを
クランプ又は開放するクランパと、前記揺動ブラケット
に保持されたボンディングアームと、このボンディング
アームの先端部に前記ワイヤを挿通可能に取付けられた
ボンディングツールと、このボンディングツールの下方
に電極となるトーチ棒を移動させると共に、前記ボンデ
ィングツールより下方に突出するワイヤの先端との間で
スパークを発生させて、前記ワイヤ先端にボールを形成
する電気トーチ機構とを備えたワイヤボンディング装置
において、前記電気トーチ機構は、リニアモータと、こ
のリニアモータとの間で磁気回路を形成するブラケット
と、このブラケットの外周側を迂回させて前記リニアモ
ータに取付けられ、且つリニアモータより発生する軸方
向の推力と同方向の直線往復運動として伝達されるアー
ムと、このアームの先端に取付けられたトーチ棒と、前
記ブラケットに前記アームの移動経路に沿って設けられ
前記リニアモータにより直線往復運動するアームをガイ
ドするリニアガイドと、前記リニアモータを駆動する駆
動手段と、この駆動手段に制御指令信号を与えて制御す
る制御手段とを有する。
【００２０】請求項３に対応する発明は、請求項１また
は２に対応する発明の制御手段はトーチ棒の移動距離と
移動時間に応じた指令信号を駆動手段に与えてリニアモ
ータを制御する。
【００２１】請求項４に対応する発明は、請求項１また
は２に対応する発明において、トーチ棒の移動位置を検
出する位置センサを備え、この位置センサから得られる
位置情報を制御手段に帰還してリニアモータを位置制御
する。
【００２２】請求項５に対応する発明は、請求項１また
は２に対応する発明において、トーチ棒の移動速度を検
出する速度センサを備え、この速度センサから得られる
速度情報を制御手段に帰還してリニアモータを速度制御
する。
【００２３】請求項６に対応する発明は、請求項１また
は２に対応する発明において、駆動手段にリニアモータ
に流れるモータ電流をフィードバックしてリニアモータ
を電流制御する。
【００２４】請求項７に対応する発明は、請求項１また
は２に対応する発明において、トーチ棒の移動速度を検
出する速度センサ及びリニアモータに流れるモータ電流
を検出する電流検出手段を備え、前記速度センサから得
られる速度情報を制御手段に帰還すると共に、前記電流
検出手段により検出されたリニアモータに流れるモータ
電流を駆動手段にフィードバックしてリニアモータを速
度制御及び電流制御する。
【００２５】
【作用】請求項１に対応する発明のワイヤボンディング
装置にあっては、リニアモータ、このリニアモータより
発生する推力により直線往復運動するアーム、このアー
ムをガイドするリニアガイド及びアームの先端部に取付
けられたトーチ棒が直線的に配置されているので、リニ
アモータで発生した推力を直線的に効率良く、トーチ棒
に伝達することができ、応答性に優れたトーチ棒の駆動
を実現できる。また、リンク機構を介さず機構を簡略化
してダイレクトにトーチ棒を直線駆動しているので、リ
ンク部の剛性不足による撓みや遅れも発生せず、トーチ
棒駆動時の機械振動を低減できる。
【００２６】請求項２に対応する発明のワイヤボンディ
ング装置にあっては、リニアモータに一端部が取付けら
れたアームをブラケットの外側を迂回させてリニアモー
タより発生する軸方向の推力と同方向の直線往復運動と
してトーチ棒に伝達するようにしたので、上記と同様の
作用効果が得られることは勿論、小形化、省スペース化
が可能となり、特に取付けスペースが狭い場合に有効で
ある。
【００２７】請求項３乃至７に対応する発明のワイヤボ
ンディング装置にあっては、制御手段よりトーチ棒の移
動距離と移動時間に応じた指令信号を駆動手段に与えて
リニアモータを位置制御、または速度制御及び電流制
御、あるいは速度制御又は電流制御を行うことにより、
目標位置で正確に位置決めができると同時に、目標位置
に到達した後の状態が安定するので、良質なボールを安
定して形成できボンディング性が向上する。また、移動
後の整定性の改善により、スパークディレイを短縮で
き、生産性の向上に寄与することができる。
【００２８】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明による電気トーチ機構の構成例を示
すものである。図１において、３１は円筒状のコイル３
１ａを備えたリニアモータで、このリニアモータ３１は
コイル３１ａにモータ電流を流すことにより軸方向に推
力を発生するものである。３２はこのリニアモータ３１
との間で磁気回路を形成するブラケットである。
【００２９】また、３３はリニアモータ３１のコイル部
に一端が取付けられ、軸方向に生ずる推力が伝達される
アームで、このアーム３３はブラケット３２に取付けら
れたリニアガイド３４に直線移動可能に保持されてい
る。
【００３０】さらに、アーム３３の他端にはトーチ棒３
５が取付けら、このトーチ棒３５に近接して位置センサ
３６、速度センサ３７がそれぞれ設けられている。一
方、リニアガイド３４の軸方向両端に対応する位置のブ
ラケット３２にトーチ棒３５の移動を規制するゴム等か
らなるストッパ３８がそれぞれ取付けられている。
【００３１】図２は上述した電気トーチ機構の制御ブロ
ック図を示すものである。図２において、４１は位置セ
ンサ３６により検出されたトーチ棒３１の位置信号と速
度センサ３７により検出されたトーチ棒３１の速度信号
がそれぞれ入力される制御部で、この制御部４１はサイ
クロイダル曲線運動に基づく指令信号を出力するもので
ある。４２はこの制御部４１より与えられる指令信号と
リニアモータ３３よりフィードバックされるモータ電流
に基づいてリニアモータ３３を駆動する駆動部である。
【００３２】次にこのように構成された電気トーチ機構
とその制御回路の作用について述べる。いま、制御部４
１より駆動部４２にサイクロイダル曲線運動に基づく指
令信号が与えられると、リニアモータ３３は駆動部４２
により駆動されるとコイル部３１ａに軸方向に推力が発
生し、この推力はアーム３３を介してトーチ棒３５に直
線往復運動として伝達される。
【００３３】この場合、リニアモータ３３のコイルに流
す電流を正相または逆相に切換えて流すことにより、ト
ーチ棒３５は前進または後退移動する。また、トーチ棒
３５が所定の目標位置に達すると、アーム３３の直線運
動の可動範囲がストッパ３８により制限されると共に、
その時の衝撃力が吸収される。
【００３４】また、このときリニアモータ３５のモータ
電流が駆動部４２にフィードバックされて電流制御され
るので、進退両方向の電流制御が行われる。さらに、位
置センサ３６及び速度センサ３７よりトーチ棒３５の位
置検出信号及び速度検出信号が制御部４１に入力される
ことにより、トーチ棒３５の位置制御及び速度制御が行
われる。
【００３５】このように本実施例では、リニアモータ３
１、リニアガイド３４とトーチ棒３５を直線的に配置す
るようにしたので、リニアモータ３１で発生した推力を
直線的に効率良く、トーチ棒３５に伝達することができ
る。
【００３６】また、リンク機構を介さずダイレクトにト
ーチ棒３５を直線駆動するようにしたので、従来のソレ
ノイドを駆動源とする機構と比べてトーチ駆動の応答性
の向上を図ることができると共に、機構の簡素化及び省
スペース化を図ることができ、しかもリンク部の剛性不
足による撓みや遅れも発生せず、トーチ駆動時の機械振
動を低減することができる。
【００３７】さらに、応答性に加えて制御部４１より駆
動部４２にサイクロイダル曲線運動に基づく指令信号を
与えてリニアモータ３１を駆動すると共に、位置センサ
３６によりトーチ棒３５を位置制御し、また速度センサ
３７によりトーチ棒３５を速度制御するようにしたの
で、トーチ棒３５の移動後の整定性の改善によりスパー
クディレイを短縮でき、生産性の向上に寄与できる。ま
た、目標位置で正確に位置決めができると同時に、目標
位置に到達した後のトーチ棒の状態が安定するので、良
質なボールを安定して形成でき、ボンディング性の向上
を図り得る。
【００３８】図３は本発明の他の実施例を示すもので、
図１と同一部分には同一符号を付して示す。本実施例で
は、ほぼＬ字形のブラケット３２の内側にリニアモータ
３１を設け、モータ電流を流すことにより発生する推力
により軸方向に移動するコイル部３１ａにブラケット３
２の下方の外側を迂回させてコイル部３１ａの移動方向
と同方向の直線往復運動として伝達するアーム３３の一
端部を取付け、このアーム３３の他端部にトーチ棒３５
を取付ける構成とし、且つこのアーム３３はブラケット
３２の外側下面に取付けられたリニアガイド３４に沿っ
て直線移動可能にしたものである。この場合、ブラケッ
ト３２のアーム３３の移動範囲を規制するゴム等のスト
ッパ３８がそれぞれ取付けられている。また、トーチ棒
３５に近接する位置に位置センサ３６及び速度センサ３
７がそれぞれ設けられる。
【００３９】このような構成の電気トーチ機構として
も、前述と同様の作用効果が得られることは勿論、特に
取付けスペースが狭い場合に有効である。なお、図２に
示す制御ブロック図においては、位置フィードバックと
速度フィードバックのループを構成したが、オープンル
ープで制御しても駆動可能である。また、位置センサ３
６や速度センサ３７のためのスペースが取れない場合に
は、位置制御や速度制御せずに駆動することも可能であ
る。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、トー
チ棒を応答性良く駆動でき、しかも小型化及び省スペー
ス化を実現することができ、またトーチ棒の安定駆動を
可能として良質なボールを形成することができるワイヤ
ボンディング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電気トーチ機構の一実施例を示す
構成図。
【図２】同実施例におけるリニアモータの制御ブロック
図。
【図３】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図４】従来の電気トーチ機構を示す構成図。
【図５】半導体組立装置に使用されているワイヤボンデ
ィング装置を示す構成図。
【符号の説明】
３１……リニアモータ、 ３１ａ……コイル部、 ３２……ブラケット、 ３３……アーム、 ３４……リニアガイド、 ３５……トーチ棒、 ３６……位置センサ、 ３７……速度センサ、 ３８……ストッパ、 ４１……制御部、 ４２……駆動部。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 本体と、この本体の上部に設けられ、順
    次ワイヤを繰出すワイヤスプールと、前記本体に上下方
    向に回動可能に支持された揺動ブラケットと、この揺動
    ブラケットの先端部に取付けられ、前記ワイヤスプール
    より繰出された前記ワイヤをクランプ又は開放するクラ
    ンパと、前記揺動ブラケットに保持されたボンディング
    アームと、このボンディングアームの先端部に前記ワイ
    ヤを挿通可能に取付けられたボンディングツールと、こ
    のボンディングツールの下方に電極となるトーチ棒を移
    動させると共に、前記ボンディングツールより下方に突
    出するワイヤの先端との間でスパークを発生させて、前
    記ワイヤ先端にボールを形成する電気トーチ機構とを備
    えたワイヤボンディング装置において、 前記電気トーチ機構は、リニアモータと、このリニアモ
    ータとの間で磁気回路を形成するブラケットと、前記リ
    ニアモータに一端部が取付けられ、且つリニアモータよ
    り発生する推力が直線往復運動として伝達されるアーム
    と、このアームの他端部に取付けられたトーチ棒と、前
    記ブラケットに前記アームの移動経路に沿って設けられ
    前記リニアモータにより直線往復運動するアームをガイ
    ドするリニアガイドと、前記リニアモータを駆動する駆
    動手段と、この駆動手段に制御指令信号を与えて制御す
    る制御手段とを有す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】本体と、この本体の上部に設けられ、順次
    ワイヤを繰出すワイヤスプールと、前記本体に上下方向
    に回動可能に支持された揺動ブラケットと、この揺動ブ
    ラケットの先端部に取付けられ、前記ワイヤスプールよ
    り繰出された前記ワイヤをクランプ又は開放するクラン
    パと、前記揺動ブラケットに保持されたボンディングア
    ームと、このボンディングアームの先端部に前記ワイヤ
    を挿通可能に取付けられたボンディングツールと、この
    ボンディングツールの下方に電極となるトーチ棒を移動
    させると共に、前記ボンディングツールより下方に突出
    するワイヤの先端との間でスパークを発生させて、前記
    ワイヤ先端にボールを形成する電気トーチ機構とを備え
    たワイヤボンディング装置において、 前記電気トーチ機構は、リニアモータと、このリニアモ
    ータとの間で磁気回路を形成するブラケットと、このブ
    ラケットの外周側を迂回させて前記リニアモータに取付
    けられ、且つリニアモータより発生する軸方向の推力と
    同方向の直線往復運動として伝達されるアームと、この
    アームの先端に取付けられたトーチ棒と、前記ブラケッ
    トに前記アームの移動経路に沿って設けられ前記リニア
    モータにより直線往復運動するアームをガイドするリニ
    アガイドと、前記リニアモータを駆動する駆動手段と、
    この駆動手段に制御指令信号を与えて制御する制御手段
    とを有することを特徴とするワイヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】 制御手段はトーチ棒の移動距離と移動時
    間に応じた指令信号を駆動手段に与えてリニアモータを
    制御することを特徴とする請求項１または２記載のワイ
    ヤボンディング装置。
  4. 【請求項４】 トーチ棒の移動位置を検出する位置セン
    サを備え、この位置センサから得られる位置情報を制御
    手段に帰還してリニアモータを位置制御することを特徴
    とする請求項１または２記載のワイヤボンディング装
    置。
  5. 【請求項５】 トーチ棒の移動速度を検出する速度セン
    サを備え、この速度センサから得られる速度情報を制御
    手段に帰還してリニアモータを速度制御することを特徴
    とする請求項１または２記載のワイヤボンディング装
    置。
  6. 【請求項６】 駆動手段にリニアモータに流れるモータ
    電流をフィードバックしてリニアモータを電流制御する
    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
    ィング装置。
  7. 【請求項７】 トーチ棒の移動速度を検出する速度セン
    サ及びリニアモータに流れるモータ電流を検出する電流
    検出手段を備え、前記速度センサから得られる速度情報
    を制御手段に帰還すると共に、前記電流検出手段により
    検出されたリニアモータに流れるモータ電流を駆動手段
    にフィードバックしてリニアモータを速度制御及び電流
    制御することを特徴とする請求項１または２記載のワイ
    ヤボンディング装置。
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