JPH0927511A - ワイヤクランプ機構及びこれを具備したワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤクランプ機構及びこれを具備したワイヤボンディング装置

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JPH0927511A
JPH0927511A JP19696295A JP19696295A JPH0927511A JP H0927511 A JPH0927511 A JP H0927511A JP 19696295 A JP19696295 A JP 19696295A JP 19696295 A JP19696295 A JP 19696295A JP H0927511 A JPH0927511 A JP H0927511A
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Katsuro Yanagida
克郎 柳田
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Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボンディング作業の高精度化に寄与すると共
に、小型化を達成することのできるワイヤクランプ機構
及びこれを具備したワイヤボンディング装置を提供する
こと。 【構成】 一方のクランプ部材３１を固定、他方のクラ
ンプ部材３２を揺動自在とし、該可動側クランプ部材３
２を揺動させる駆動手段として圧電素子３５等の変位手
段を採用し、該可動側クランプ部材に対する駆動力付与
点を該クランプ部材のワイヤ把持部と揺動支点との間に
設定し、更に、該圧電素子をその変位方向が該可動側ク
ランプ部材の揺動方向と略一致するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
組立工程において、例えばＩＣチップ上のパッドを第１
ボンディング点とし、該ＩＣチップが貼着されているリ
ードフレームに形成された外部リードを第２ボンディン
グ点として、該両ボンディング点間を導電性を有するワ
イヤを用いて接続するワイヤボンディング装置に関す
る。詳しくは、該ワイヤボンディング装置が具備する各
種の機構のうち、ワイヤのカットを行なうワイヤクラン
プ機構に関する。また、本発明は、ワイヤボンディング
装置に装備されるべきワイヤクランプ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のワイヤクランプ機構の一例を図１
１に示す。なお、図１１に示すワイヤクランプ機構につ
いては特開平５−２５９２１３号公報に開示されてい
る。
【０００３】図１１に示すワイヤクランプ機構は次のよ
うに構成されている。
【０００４】このワイヤクランプ機構は、ワイヤ１０１
を把持する把持部１１２ａ、１１３ａが各々の先端に設
けられた一対のクランプ部材１１２及び１１３につい
て、一方のクランプ部材１１３が固定とされ、他方のク
ランプ部材１１２のみが揺動自在となされている。詳し
くは、固定側であるクランプ部材１１３は、ベース１１
５上に固着された取付板１１６と一体に成形されてい
る。また、可動側であるクランプ部材１１２はくびれ部
１１２ｂを介して該取付板１１６と一体に成形され、該
くびれ部１１２ｂの可撓性を利用して揺動する。
【０００５】上記クランプ部材１１２には、上記くびれ
部１１２ｂの近傍に、他のくびれ部１１２ｃを介して結
合片１１２ｄが一体に形成されており、該結合片１１２
ｄと上記取付板１１６との間に駆動手段としての圧電素
子１１８が介装されている。該圧電素子１１８は、コン
トローラ１１９によって所要の電圧を印加されることに
よって伸縮する。
【０００６】上記構成のワイヤクランプ機構において
は、圧電素子１１８が伸縮（矢印Ｓにて示す）すること
によって可動側のクランプ部材１１２にモーメントが付
与されてこれが揺動（矢印Ｔで示す）し、ワイヤ１０１
の把持及びその解除が行われる。
【０００７】上記ワイヤクランプ機構においては、上記
可動側のクランプ部材１１２に対する圧電素子１１８に
よる駆動力付与点が、該クランプ部材１１２の把持部１
１２ａとその揺動支点との間に設定されている。図示の
ように、クランプ部材１１２に対する圧電素子１１８の
駆動力付与点であるくびれ部１１２ｃは、該クランプ部
材１１２の把持部１１２ａと揺動支点であるくびれ部１
１２ｂとを結ぶ仮想直線１２１に対して略垂直に距離ｎ
の位置に設定されている。これは、該揺動支点（くびれ
部１１２ｂ）を中心として該距離ｎを半径とする仮想円
１２２を描くことによって明らかなように、該クランプ
部材１１２を梃子として該揺動支点周りのモーメントを
考えれば圧電素子１１８の駆動力は上記仮想直線１２１
上で該揺動支点から該距離ｎの位置に加えられることと
等価となる。
【０００８】このような可動クランプ部材１１２につい
てその把持部１１２ａと揺動支点（くびれ部１１２ｂ）
との間に駆動力を付与する構成では、該クランプ部材１
１２の揺動支点、把持部１１２ａ及び駆動力付与点（前
述：図において、仮想直線１２１上でくびれ部１１２ｂ
から距離ｎの位置）が各々、支点、作用点及び力点とな
り、支点が外側に位置する梃子となる。このような梃子
においては、支点から作用点までの距離Ｎが梃子として
の全長となり、支点から力点までの距離ｎとの比、すな
わち作動量拡大比Ｎ／ｎを得るにはこの長さＮで足り
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示す構成のものでは、圧電素子１１８をクランプ部材
１１２及び１１３の長手方向に配置する構成であるた
め、圧電素子１１８を取り付けるベース１１５及び該ベ
ース１１５上に固着された取付板１１６が必要となり、
クランプ機構全体が大きくなってしまうという問題があ
る。
【００１０】また、上記従来の構成では、支点から作用
点までの距離Ｎが梃子としての全長となるという利点が
あるが、クランプ部材１１２自体に揺動支点となるくび
れ部１１２ｂ及び結合片１１２ｄを一体に形成しなけれ
ばならず、その成形が複雑化するという問題がある。換
言すると、例えば、結合片のくびれ部１１２ｃやくびれ
部１１２ｂの厚み等が微妙に変わることによって圧電素
子１１８の作用力が変わるおそれがあり、またこれによ
って荷重の調整などが難しくなる。これは把持部１１２
ａ、１１３ａの開閉時の応答速度にも影響を及ぼす。特
に、圧電素子１１８を用いて位置制御を行おうとする場
合には、上記のような従来の構成では機差が生じ制御が
一層難しくなるおそれがある。
【００１１】また、従来のクランプ機構では、取付板１
１６がねじ１１６ａにより取り付けられ、該取付板１１
６の上方（図１１に示す）にクランプ部材１１２及び１
１３が位置するため、基準となるクランプ部材１１３は
全体が自由端部の構成となるため剛性等の面からみても
誤差が生じやすく、またワイヤ把持部の面出しが難しい
という問題がある。
【００１２】そこで本発明は、クランプ部材に支点から
作用点までの距離が梃子としての全長となるという従来
の利点を用いながら、基準となる固定側のクランプ部材
の一部を直接取付固定するようにして誤差等が生ずるお
それをなくすと共に、圧電素子をクランプ部材の基部
側、すなわちワイヤ把持部３１ａ、３２ａと反対側に、
クランプ部材の揺動方向と略一致する方向に配置し、ク
ランプ部材の本体部分を直接駆動させるようにすること
により、駆動力を確実に伝達することができるようにし
てワイヤクランプ機構全体の小型化を達成することので
きるワイヤクランプ機構及びこれを具備したワイヤボン
ディング装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】また、本発明は、圧電素子の駆動力を梃子
の作用を用いてワイヤ把持部に伝達する倍力作用を備え
ている他、圧電素子に印加する電圧を制御することによ
りワイヤ把持部の開閉プロファイルの制御を行うことが
できるとともに、任意の位置プロファイルにより開閉速
度の制御及びクランプの制御をも備えたワイヤクランプ
機構及びこれを具備したワイヤボンディング装置を提供
することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によるワイヤクラ
ンプ機構は、ワイヤを把持するための一対のクランプ部
材と、該クランプ部材を作動させる駆動手段とを備え、
該クランプ部材各々は一方が固定、他方が揺動自在とな
され、前記駆動手段は、該他方のクランプ部材のワイヤ
把持部とその揺動支点との間において該他方のクランプ
部材に対して駆動力を付与すべく配設された変位手段か
らなり、該変位手段はその変位方向が該クランプ部材の
揺動方向と略一致するように構成されたものである。ま
た、本発明によるワイヤクランプ機構は、ワイヤを把持
するための一対のクランプ部材と、該クランプ部材を作
動させる駆動手段とを備え、該クランプ部材各々は一方
が固定、他方が揺動自在となされ、前記駆動手段は、該
他方のクランプ部材のワイヤ把持部とその揺動支点との
間において該他方のクランプ部材に対して駆動力を付与
すべく配設された変位手段からなり、該変位手段はその
変位方向が該クランプ部材の揺動方向と略一致するよう
になされ、該変位手段は位置制御手段により駆動制御さ
れて前記クランプ部材の開閉プロファイルを制御するよ
うに構成されたものである。また、本発明によるワイヤ
ボンディング装置は、ボンディングツールを用いてワイ
ヤを被ボンディング部品に接続し、ワイヤクランプ機構
によって該ワイヤを把持することにより該ワイヤをカッ
トするワイヤボンディング装置において、前記ワイヤク
ランプ機構は、ワイヤを把持するための一対のクランプ
部材と、該クランプ部材を作動させる駆動手段とを備
え、該クランプ部材各々は一方が固定、他方が揺動自在
となされ、前記駆動手段は、該他方のクランプ部材のワ
イヤ把持部とその揺動支点との間において該他方のクラ
ンプ部材に対して駆動力を付与すべく配設された変位手
段からなり、該変位手段はその変位方向が該クランプ部
材の揺動方向と略一致するように構成されたものであ
る。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例としてのワイヤボンデ
ィング装置を添付図面を参照しつつ説明する。
【００１６】図１は、当該ワイヤボンディング装置の要
部を示し、図２は、図１に関するＡ−Ａ矢視図である。
【００１７】図１において、ホーン１を支持して該ホー
ン１と共にボンディングアームを構成する保持枠２は、
回転可能な支持シャフト１１に嵌着されている。また、
該支持シャフト１１には揺動アーム１２が揺動自在に嵌
合されている。この支持シャフト１１は、図示せぬＸＹ
テーブル等に搭載されている。なお、保持枠２内には、
ホーン１を励振するための超音波振動子（図示せず）が
組み込まれている。
【００１８】揺動アーム１２及び保持枠２には夫々、ソ
ノレイド１４ａ及び電磁吸着片１４ｂが互いに対応する
ように固設されており、保持枠２を揺動させる際には、
ソノレイド１４ａに対して図示せぬ電源から通電して電
磁吸着片１４ｂとの間に吸着力を生ぜしめることによっ
て該保持枠２と揺動アーム１２とを相互に固定状態とす
る。但し、互いに所定距離以下に近接しないように、揺
動アーム１２にねじ等で固定された調整可能なストッパ
１３が設けられている。
【００１９】揺動アーム１２及び保持枠２には、上記ソ
ノレイド１４ａ及び電磁吸着片１４ｂからなる電磁吸着
手段の前方位置に、マグネット１５ａ及びコイル１５ｂ
が各々取り付けられている。これらマグネット１５ａ及
びコイル１５ｂは、ボンディング時にホーン１の先端、
すなわちボンディングツールとしてのキャピラリ４を保
持する部位を図１における下向きに付勢するための吸着
力を発生する手段を構成する。
【００２０】揺動アーム１２の先端には、ワイヤクラン
プ機構５が設けられている。このワイヤクランプ機構５
については後に詳述する。
【００２１】上記キャピラリ４の近傍に位置するように
電気トーチ６が配設されており、この電気トーチ６は所
定の電圧を印加してワイヤ９の先端にボールを形成する
作用をなす。また、上記ワイヤクランプ機構５の上方に
は、長尺のワイヤ９が巻回されたスプール７と、該スプ
ール７から引き出される該ワイヤ９を案内するガイド８
と、テンションクランプ機構３とが配設されている。該
テンションクランプ機構３はガイド８と共に図示せぬフ
レームに取り付けられており、スプール７から送給され
るワイヤ９に所定の張力をかけて該ワイヤ９を常にキャ
ピラリ４の先端まで真直ぐな状態になるように保持する
ものである。
【００２２】図２にも示すように、揺動アーム１２の後
端部には支軸１６ａが植設されており、アーム側カムフ
ォロア１６と揺動ベース１９ａとがこの支軸１６ａの周
りに回転自在となっている。揺動ベース１９ａにはベア
リングガイド１９ｂがその下端にて固着され、このベア
リングガイド１９ｂの上端部には予圧アーム１９ｄが支
持ピン１９ｅを介して回転自在に取り付けられている。
予圧アーム１９ｄの自由端部には支軸１７ａが設けられ
ており、該支軸１７ａにカムフォロア１７が回転自在に
取り付けられている。そして、この予圧アーム１９ｄの
先端と揺動ベース１９ａの先端とには引張ばねである予
圧ばね１９ｆが掛け渡されており、アーム側カムフォロ
ア１６及びカムフォロア１７は、略ハート型に形成され
たカム８の外周面であるカム面に圧接されている。な
お、アーム側カムフォロア１６及びカムフォロア１７の
カム１８に対する２つの接点は、カム１８の回転中心を
挟んで位置している。
【００２３】上記揺動ベース１９ａと、ベアリングガイ
ド１９ｂと、予圧アーム１９ｄとによりフレーム構造が
形成されており、これを揺動フレーム１９と総称する。
揺動フレーム１９の構成部材としてのベアリングガイド
１９ｂは、カム１８が嵌着されたカム軸２２に取り付け
られたラジアルベアリング２１の外輪に接している。な
お、カム１８は、モータ２３よりカム軸２２に付与され
るトルクによって正逆回転する。ホーン１及び保持枠２
からなるボンディングアームは、このカム１８の正逆回
転によって揺動アーム１２と一体的に揺動し、これによ
りキャピラリ４が被ボンディング部品としてのボンディ
ング対象（後述）に対して近接及び離間する。
【００２４】ここで、上記ワイヤクランプ機構５の構成
について、図３乃至図７に基づいて詳述する。
【００２５】図３乃至図７に示すように、当該ワイヤク
ランプ機構５においては、ワイヤ９を把持するワイヤ把
持部３１ａ、３２ａが各々の先端に設けられた一対のク
ランプ部材３１及び３２を有しており、該両クランプ部
材３１、３２は各々平板状かつ直線状に形成され、互い
に平行に配設されている。そして、一方のクランプ部材
３１が固定とされ、他方のクランプ部材３２が揺動自在
となされている。詳しくは、固定側であるクランプ部材
３１には複数のねじ挿通孔３１ｂが形成されており、該
ねじ挿通孔３１ｂに挿通されるねじ（図示せず）によっ
て図１に示す揺動アーム１２に対して直接締結される。
また、可動側のクランプ部材３２については、くびれ部
３２ｂを介して固定側のクランプ部材３１と一体に成形
され、該くびれ部３２ｂの可撓性を利用して揺動する。
なお、図１から特に明らかなように、固定側であるクラ
ンプ部材３１の基端側には該クランプ部材の本体部分３
１ｃに対して直角に伸びる屈曲部３１ｄが形成されてお
り、該くびれ部３２ｂはこの屈曲部３１ｄとの間に形成
されている。
【００２６】上記両クランプ部材３１及び３２には、そ
の各々のワイヤ把持部３１ａ、３２ａと上記くびれ部３
２ｂとの間に、他のくびれ部３１ｅ、３２ｅを介して変
位手段、すなわち駆動手段としての圧電素子３５が連結
されている。この圧電素子３５は、これに電圧を印加す
るとその電圧に比例して伸縮を行う。このくびれ部３１
ｅ、３２ｅは駆動力伝達を行なうと共に振動等の吸振作
用をもなす。
【００２７】かかる構成のワイヤクランプ機構５におい
ては、圧電素子３５が作動、すなわち伸縮（矢印Ｐにて
示す）することによって可動側のクランプ部材３２にモ
ーメントが付与されてこれが揺動（矢印Ｑで示す）し、
両クランプ部材３１及び３２の各ワイヤ把持部３１ａ、
３２ａによりワイヤ９の把持及びその解除が行われる。
【００２８】上記から明らかなように、本発明に係るワ
イヤクランプ機構においては、一対設けられたワイヤ把
持用のクランプ部材３１及び３２について、一方のクラ
ンプ部材３１が固定、他方のクランプ部材３２が揺動自
在となされている。従って、ワイヤ９はこの固定側のク
ランプ部材３１のワイヤ把持部３１ａに当接することに
よって正確に位置決めされ、高精度なボンディング作業
を行う上で有効である。
【００２９】また、このワイヤクランプ機構において
は、上記可動側のクランプ部材３２を揺動させる駆動手
段が圧電素子３５からなり、該クランプ部材３２に対す
る該圧電素子３５による駆動力付与点が、該クランプ部
材３２のワイヤ把持部３２ａとその揺動支点たるくびれ
部３２ｂとの間に設定されている。すなわち、この可動
側のクランプ部材３２を梃子として置き換えてみた場
合、該クランプ部材３２の揺動支点（くびれ部３２
ｂ）、ワイヤ把持部３２ａ及び該駆動力付与点が各々、
支点、作用点及び力点となり、支点が外側に位置する梃
子となる。
【００３０】このような構成とすることによって、支点
から作用点までの距離が全長となり、その全長Ｎ内で距
離ｎ離れた位置に力点が位置するので、全長を短く抑え
ることができ、かつ所望の作動量拡大比を得ることがで
き、ワイヤクランプ機構全体を小型化することができ
る。
【００３１】また、上記したように固定側であるクラン
プ部材３１の本体部分３１ｃをねじによって揺動アーム
１２に直接締結するようにしたので、剛性等も十分備え
た構成となっているので基準位置を正確に決めることが
でき、誤差等を生ずるおそれがなく面出しも確実に行な
うことができる。
【００３２】更に、このワイヤクランプ機構において
は、変位手段としての上記圧電素子３５について、その
変位方向、すなわち伸縮方向が、上記可動側のクランプ
部材３２の揺動方向（矢印Ｑで示す方向）と略一致する
ようになされている。すなわち、長手状に形成された圧
電素子３５が、その長手方向が両クランプ部材３１、３
２の長手方向に対して交差する状態にて設けられ、該両
クランプ部材３１、３２間に収められている。
【００３３】この構成によれば、両クランプ部材３１及
び３２の長手方向においてワイヤクランプ機構５全体の
寸法が小さく抑えられ、ワイヤボンディング装置のコン
パクト化を図ることができる。つまり、このような構成
とすることによってクランプ部材ほぼ全体がクランプ作
用をなすこととなる。
【００３４】ところで、このワイヤクランプ機構におい
ては、上記両クランプ部材３１及び３２に関し、そのワ
イヤ把持部３１ａ、３２ａが、該各クランプ部材３１、
３２の各本体部分３１ｃ、３２ｃに対して着脱可能とさ
れている。具体的には、該両本体部分３１ｃ、３２ｃの
先端部にこれらとは別体の交換片３１ｆ、３２ｆがねじ
３１ｇ、３２ｇによって締結されており、上記各ワイヤ
把持部３１ａ、３２ａは各々該各交換片３１ｆ、３２ｆ
に固着されている。なお、一方の交換片３１ｆは略矩形
板状に形成され、上記本体部分３１ｃに形成された切起
し部３１ｈの側面に当接した状態にて締結されている。
また、他方の交換片３２ｆは上記ワイヤ把持部３２ａが
取り付けられる部分は平板状に、また、他の部分は断面
略Ｌ字状に形成され、上記本体部分３２ｃの表面に対し
て該Ｌ字状断面部分にて締結されている。
【００３５】上記構成において、ねじ３１ｇ及び３２ｇ
を外すことによって、両クランプ部材３１、３２の各ワ
イヤ把持部３１ａ、３２ａの交換を行うことができる。
故に、該各ワイヤ把持部３１ａ、３２ａが摩耗等を生じ
た場合にワイヤクランプ機構５全体を交換する必要はな
く、ワイヤ把持部３１ａ、３２ａのみ交換すればよいの
で、経済的である。
【００３６】なお、本実施例においては、圧電素子３５
を変位手段として採用しているが、他の種々の変位手段
を用いてもよいことは勿論である。
【００３７】次に、本実施例に示す変位手段としての圧
電素子３５を用いてクランプ部材３１、３２の開閉プロ
ファイル、すなわち位置、速度及び力の制御を行なうた
めの位置制御手段について説明する。
【００３８】図９に示すように、入力端子ＴＰ1 には、
ファンクションジェネレータ等で構成される入力信号発
生手段（図示せず）から図１０に示す方形波などの入力
信号が入力される。しかし、この入力波形は、図１０
（ａ）乃至（ｆ）に示すように必要な開閉プロファイル
に応じて方形波（図１０（ａ），（ｄ））に限らず、正
弦波（図１０（ｃ），（ｆ））や三角波（図１０
（ｂ），（ｅ））その他任意の波形でよいことは勿論で
ある。したがって、駆動信号としては種々の波形を用い
ることが可能であるが、圧電素子の性質上、加える電圧
は正極性又は負極性が用いられる。この入力端子ＴＰ1
は、抵抗Ｒ1 を介して増幅手段としての演算増幅器６０
の非反転入力端子（＋）に接続される。また、反転入力
端子（−）は接地されている。この演算増幅器６０の出
力端は、ダイオードＤ1 を介して電源＋Ｖ1 に接続さ
れ、ダイオードＤ1 のカソードにはコンデンサＣ1 が接
続されて接地されている。
【００３９】また、演算増幅器６０の反転入力端子側に
は電源−Ｖ3 が供給され、該電源−Ｖ3 間にはコンデン
サＣ4 が接続されて接地され、このコンデンサＣ4 の他
端はダイオードＤ2 を介して演算増幅器６０の出力端と
接続されている。この演算増幅器６０の出力は、またコ
ンデンサＣ2 を介して非反転入力端子（＋）と接続され
ている。このコンデンサＣ2 は発振を抑えるためのもの
である。
【００４０】入力端子ＴＰ1 、抵抗Ｒ1 と演算増幅器６
０の非反転入力端子間と抵抗Ｒ9 、出力端子ＴＰ2 間に
は第１の経路、すなわち抵抗Ｒ2 と該抵抗Ｒ2 の両端に
並列にコンデンサＣ3 が接続されている。
【００４１】次に、第２の経路となる演算増幅器６０の
出力端は、２つのトランジスタＴｒ1 、Ｔｒ2 のベース
に接続されている。
【００４２】このトランジスタＴｒ1 は、ＮＰＮトラン
ジスタであり、このトランジスタＴｒ1 のコレクタは抵
抗Ｒ3 を介してＰＮＰトランジスタＴｒ3 のエミッタ、
トランジスタＴｒ3 のコレクタ及びＰＮＰトランジスタ
Ｔｒ4 のベースに接続されている。トランジスタＴｒ3
のエミッタには電源＋Ｖ2 が供給され、該＋Ｖ2 間には
抵抗Ｒ8 を介してトランジスタＴｒ3 のベース及びＰＮ
ＰトランジスタＴｒ4のエミッタに接続されている。
【００４３】このトランジスタＴｒ4 のエミッタとコレ
クタ間にはコンデンサＣ5 が接続されている。このトラ
ンジスタＴｒ4 のコレクタは、抵抗Ｒ9 を介して出力端
子ＴＰ2 及び後述するＮＰＮトランジスタＴｒ6 のコレ
クタと接続されている。
【００４４】一方、トランジスタＴｒ2 は、ＰＮＰトラ
ンジスタであり、該トランジスタＴｒ2 のエミッタと前
記トランジスタＴｒ1 のエミッタ間には分割抵抗Ｒ4 、
Ｒ5が接続され、該抵抗Ｒ4 とＲ5 の中点は接地されて
いる。トランジスタＴｒ2 のコレクタは、ＮＰＮトラン
ジスタＴｒ5 のコレクタ及び抵抗Ｒ6 を介してエミッタ
と接続され、このトランジスタＴｒ5 のエミッタには電
源−Ｖ4 が供給接続されている。また、この電源−Ｖ4
は、抵抗Ｒ7 を介してトランジスタＴｒ5 のベース及び
トランジスタＴｒ6 のエミッタと接続されている。この
トランジスタＴｒ6 のエミッタとコレクタ間にはコンデ
ンサＣ4 が接続されている。
【００４５】以上のような構成により位置制御手段が構
成されている。
【００４６】次に、この位置制御手段の作用について以
下に説明する。
【００４７】図９に示す位置制御手段は、全体がいわゆ
る増幅回路となっていて、入力端子ＴＰ1 に方形波など
の入力信号が印加されると、例えば抵抗Ｒ1 を３ＫΩ、
抵抗Ｒ2 を３００ＫΩとして設定しておくと、入力信号
として約１Ｖを加えると、出力端子ＴＰ2 には約１００
倍の出力電圧が発生するように構成されている。要する
に、トランジスタＴＰ1 に印加する電圧を高くすればＴ
Ｐ2 にあらわれる応答特性も早くなり、電圧を低くすれ
ば逆に遅くなるから、これを制御することによって図３
に示すクランプ部材３２の開き量、開閉プロファイルを
制御することができる。
【００４８】しかしながら、上記のように抵抗Ｒ1 、Ｒ
2 の作用のみでは実際には増幅することができないの
で、演算増幅器６０には＋Ｖ1 、−Ｖ3 の電源、例えば
約±１５Ｖが供給されるように構成されており、また電
圧制御手段としてのＴｒ1 乃至Ｔｒ6 のトランジスタ側
には＋Ｖ2 、−Ｖ4 に例えば約±１６０Ｖの電源が供給
されている。
【００４９】そこで、図１０（ａ）に示すような０Ｖで
クランプ部材３２が閉、正極性の電圧が加えられて開と
なるような方形波が入力端子ＴＰ1 に印加されると、演
算増幅器６０の出力端には増幅された出力がトランジス
タＴｒ1 に印加される。演算増幅器６０の出力波形が正
のときはトランジスタＴｒ1 がオンする。このトランジ
スタＴｒ1 がオンすると、トランジスタＴｒ3 及びＴｒ
4 もオンして図９に示す矢印Ａ1 、Ａ2 方向に電流が流
れる。
【００５０】上記のように電圧制御手段としてのトラン
ジスタＴｒ1 、Ｔｒ3 、Ｔｒ4 が作動することによって
出力端子ＴＰ2 には入力信号が例えば１Ｖのときは約１
００Ｖの出力が出力されることとなる。このような位置
制御手段を用いることによって入力信号を制御すればク
ランプ部材の開閉プロファイルを容易に制御することが
できる。
【００５１】また、図１０（ｄ）乃至（ｆ）に示すよう
な負極性の波形が用いられる場合、すなわちトランジス
タＴｒ2 は、演算増幅器６０の出力波形が負となると、
オンする。このトランジスタＴｒ2 がオンすると、トラ
ンジスタＴｒ5 及びＴｒ6 がオンとなって矢印Ａ3 、Ａ
4 のように電流が流れる。
【００５２】そして、上記と同様に電圧制御手段として
のトランジスタＴｒ2 、Ｔｒ5 、Ｔｒ6 が作動すること
によって出力端子ＴＰ2 には入力信号が例えば−１Ｖの
ときは約−１００Ｖの出力が出力されることとなる。こ
のような位置制御手段を用いることによって入力信号を
制御すればクランプ部材の開閉プロファイルを容易に制
御することができる。
【００５３】このようにクランプ部材の開閉プロファイ
ルを制御することによってクランプ部材の開閉位置、速
度及び力を制御することができる。すなわち図１０
（ａ）乃至（ｃ）に示すような任意の波形を用いて電圧
を上げることによって位置、速度を変えることができる
が、逆にワイヤをクランプする時に電圧を下げることに
よって力を制御することができる。つまり、例えば図１
０（ａ）に示すような波形で示すように閉の状態から開
のときには急峻なスピードでクランプ部材を開き、逆に
閉じる時には例えば図１０（ｆ）に示すような波形（こ
の場合は正極性で用いる）を用いて滑らかな閉じ方をす
るなどして振動等を抑え、更にワイヤに接触した時点で
更に電圧を下げることによってクランプ力を制御するこ
とができる。要するに、本発明に係る開閉プロファイル
を制御する入力信号としては図１０（ａ）乃至（ｃ）に
示すような任意の波形を用い、またそれらの波形を組み
合わせて最適な入力波形を用いることができる。
【００５４】次に、上記した構成のワイヤボンディング
装置の動作について簡単に説明する。
【００５５】図１に示すように、当該ワイヤボンディン
グ装置においては、複数のＩＣチップ４１が長手方向
（図における紙面に垂直な方向）に並べて貼着されたリ
ードフレームＬ＼Ｆが扱われる。ボンディング作業開始
に際し、ヒーターブロック（図示せず）によって加熱さ
れているボンディングステージ４２上に該リードフレー
ムＬ＼Ｆが開示しない搬送手段によって搬入され、且
つ、最先のＩＣチップ４１がボンディング作業位置に位
置決めされる。この状態で、図１に示すボンディング手
段５０が作動し、ＩＣチップ４１上のパッド（図示せ
ず）を第１ボンディング点とし、該ＩＣチップ４１が貼
着されているリードフレームＬ＼Ｆに形成された外部リ
ード（後述）を第２ボンディング点として、該両ボンデ
ィング点間を金等を素材とするワイヤ９により接続す
る。なお、図示してはいないが、当該ボンディング手段
５０はＸＹテーブル上に搭載されており、適宜二次元的
に移動され、位置決めされる。
【００５６】このボンディング工程を図８を用いて説明
する。
【００５７】まず、上記ＩＣチップ４１上のパッド（電
極：図示せず）にワイヤボンディングしようとする時、
まず、先端にボール９ａが形成されたワイヤ９が挿通さ
れたキャピラリ４を、図示せぬ撮像装置等からの情報に
基づいて上記ＸＹテーブル（図示せず）の作動により該
パッドの直上に位置決めする。その後、ホーン１及び保
持枠２からなるボンディングアームをカム１８の作動を
以て下方に揺動させ、キャピラリ４を図８の乃至に
示すように下降させて上記パッドにボール９ａを押しつ
ぶして熱圧着ボンディングを行う。この時、前述の超音
波励振手段を以てキャピラリ４を励振させることを行
う。
【００５８】なお、この工程で→は上記ボンディン
グアームを高速で下降移動させ、→では低速で移動
させる。図において参照符号３１ａ、３２ａは前述の両
クランプ部材３１、３２が具備するワイヤ把持部を示す
ものであるが、この時、該各ワイヤ把持部は開となって
いる。次に、この第１ボンディング点への接続が終わる
と、→では該ワイヤ把持部３１ａ、３２ａが開状態
のまま上記ボンディングアームが図８に示す上方向、即
ちＺ軸方向に上昇し、所定のループコントーロールにし
たがってに示すようにワイヤ把持部３１ａ、３２ａが
開の状態でワイヤ９が引き出され、に示す第２ボンデ
ィング点となるリード５３に接続される。
【００５９】この接続後、キャピラリ４の先端部にワイ
ヤ９をに示すように所定のフィード量ｆだけ引き出し
た状態でワイヤ把持部３１ａ、３２ａを閉じる。この状
態で更にボンディングアームを所定の高さまで上昇させ
る過程でに示すようにワイヤ９がカットされて、再び
ワイヤ先端部に電気トーチ６（図１参照）を用いてボー
ル９ａを形成し、ワイヤ把持部３１ａ、３２ａを開状態
にさせての状態に復帰する。このような一連の工程に
よりワイヤボンディングがなされる。
【００６０】以降、ＩＣチップ４１に複数設けられたパ
ッドとこれらに対応して配設された各リードについて上
記一連の動作が繰り返され、この最先のＩＣチップに関
するボンディングを完了する。
【００６１】この後、リードフレームＬ＼Ｆ（図１参
照）がＩＣチップ４１の配設ピッチの１ピッチ分だけ移
送されて次のＩＣチップについてのボンディング作業が
行われ、順次同様に続行され、全てのＩＣチップのボン
ディング接続を終了する。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるワイ
ヤクランプ機構及びワイヤボンディング装置において
は、一対設けられたワイヤ把持用のクランプ部材につい
て、一方が固定、他方が揺動自在となされている。従っ
て、ワイヤはこの固定側のクランプ部材のワイヤ把持部
に当接することによって正確に位置決めされ、高精度な
ボンディング作業を行うことができる。また、本発明に
よれば、上記可動側のクランプ部材を揺動させる駆動手
段が圧電素子等の変位手段からなり、該クランプ部材に
対する該変位手段による駆動力付与点が、該クランプ部
材のワイヤ把持部とその揺動支点との間に設定されてい
る。すなわち、該可動側クランプ部材を梃子として置き
換えて見た場合、該クランプ部材の揺動支点、ワイヤ把
持部及び該駆動力付与点が各々、支点、作用点及び力点
となり、支点が外側に位置する梃子となる。この構成に
よれば、上記変位手段の微細な作動量を拡大する作用を
なす該クランプ部材に関して、その長さが比較的短くて
も所望の作動量拡大比を得ることができ、クランプ部材
の長さが短く抑えられる。それ故に、該クランプ部材の
長さの方向においてワイヤクランプ機構全体の寸法が小
さく抑えられ、よって、ワイヤクランプ機構の小型化を
達成することができる。更に、本発明によれば、上記変
位手段について、その変位方向が上記可動側クランプ部
材の揺動方向と略一致するようになされている。すなわ
ち、長手状に形成された変位手段が、その長手方向が両
クランプ部材の長手方向に対して交差する状態にて設け
られ、該両クランプ部材間に収められている。この構成
によれば、両クランプ部材の長手方向においてワイヤク
ランプ機構全体の寸法が小さく抑えられ、ワイヤクラン
プ機構を該長手方向において小型化することができる。
また、本発明によるワイヤクランプ機構においては、上
記クランプ部材のワイヤ把持部が、クランプ部材本体部
分に対して着脱可能とされている。故に、該ワイヤ把持
部が摩耗等を生じた場合にワイヤクランプ機構全体を交
換する必要はなく、ワイヤ把持部のみ交換すればよいの
で、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例としてのワイヤボンデ
ィング装置の要部の、一部断面を含む側面図である。
【図２】図２は、図１に関するＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図３は、図１に示したワイヤボンディング装置
が具備するワイヤクランプ機構の平面図である。
【図４】図４は、図３に関するＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】図５は、図３に関するＣ−Ｃ矢視図である。
【図６】図６は、図３に関するＤ−Ｄ矢視図である。
【図７】図７は、図３に関するＥ−Ｅ矢視図である。
【図８】図８は、図１に示した構成の動作の工程を示す
図である。
【図９】図９は、本発明の実施例としての位置制御手段
の構成を示す回路図である。
【図１０】図１０（ａ）乃至（ｆ）は、図９に示すＴＰ
1 に印加される入力波形の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、従来のワイヤクランプ機構の平面
図である。
【符合の説明】
１ ホーン ４ キャピラリ（ボンディングツ
ール） ５ ワイヤクランプ機構 ９ ワイヤ １２ 揺動アーム ３１、３２ クランプ部材 ３１ａ、３２ａ ワイヤ把持部 ３１ｃ、３２ｃ 本体部分 ３１ｅ、３２ｂ、３２ｅ くびれ部 ３１ｆ、３２ｆ 交換片 ３５ 圧電素子（変位手段：駆動手
段） ４１ ＩＣチップ ４２ ボンディングステージ ５０ ボンディング手段 ５３ リード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤを把持するための一対のクランプ
    部材と、該クランプ部材を作動させる駆動手段とを備
    え、該クランプ部材各々は一方が固定、他方が揺動自在
    となされ、前記駆動手段は、該他方のクランプ部材のワ
    イヤ把持部とその揺動支点との間において該他方のクラ
    ンプ部材に対して駆動力を付与すべく配設された変位手
    段からなり、該変位手段はその変位方向が該クランプ部
    材の揺動方向と略一致するようになされていることを特
    徴とするワイヤクランプ機構。
  2. 【請求項２】 ワイヤを把持するための一対のクランプ
    部材と、該クランプ部材を作動させる駆動手段とを備
    え、該クランプ部材各々は一方が固定、他方が揺動自在
    となされ、前記駆動手段は、該他方のクランプ部材のワ
    イヤ把持部とその揺動支点との間において該他方のクラ
    ンプ部材に対して駆動力を付与すべく配設された変位手
    段からなり、該変位手段はその変位方向が該クランプ部
    材の揺動方向と略一致するようになされ、該変位手段は
    位置制御手段により駆動制御されて前記クランプ部材の
    開閉プロファイルを制御するようにしたことを特徴とす
    るワイヤクランプ機構。
  3. 【請求項３】 前記位置制御手段は、入力波形を増幅す
    る演算増幅手段と、電圧の制御を行なう定電圧制御手段
    とからなることを特徴とする請求項２記載のワイヤクラ
    ンプ機構。
  4. 【請求項４】 ボンディングツールを用いてワイヤを被
    ボンディング部品に接続し、ワイヤクランプ機構によっ
    て該ワイヤを把持することにより該ワイヤをカットする
    ワイヤボンディング装置において、前記ワイヤクランプ
    機構は、ワイヤを把持するための一対のクランプ部材
    と、該クランプ部材を作動させる駆動手段とを備え、該
    クランプ部材各々は一方が固定、他方が揺動自在となさ
    れ、前記駆動手段は、該他方のクランプ部材のワイヤ把
    持部とその揺動支点との間において該他方のクランプ部
    材に対して駆動力を付与すべく配設された変位手段から
    なり、該変位手段はその変位方向が該クランプ部材の揺
    動方向と略一致するようになされていることを特徴とす
    るワイヤボンディング装置。
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