JPH10199922A - ワイヤーボンディング方法およびその装置 - Google Patents

ワイヤーボンディング方法およびその装置

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JPH10199922A JP1191897A JP1191897A JPH10199922A JP H10199922 A JPH10199922 A JP H10199922A JP 1191897 A JP1191897 A JP 1191897A JP 1191897 A JP1191897 A JP 1191897A JP H10199922 A JPH10199922 A JP H10199922A
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wire bonding
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lead frame
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Kouji Nishimaki
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際にボンディングする時と検出した時とで
リード位置にずれを生じることがほとんどなく、しか
も、みかけ上の検出時間が零であり、生産効率が低下す
ることのないワイヤーボンディング方法とその装置を提
供する。 【解決手段】 カメラ６と、該カメラとリードフレーム
２の間に配置された大口径の集光レンズ７と、該集光レ
ンズとカメラの間に配置され、かつ、所定位置に開口９
を穿設された回転式絞り板８と、該絞り板を回転駆動す
るモータ１０と、回転式絞り板の下面に位置して、光軸
を挟んで開口と反対側の対称位置に固設した照明灯１１
と、撮影された画像信号を用いて次のリードの幅方向の
中心位置を求め、該得られた中心位置情報から次のリー
ドの基準位置からの位置ずれ量を算出する判定回路１７
と、次のリードのボンディング時に前記算出された位置
ずれ量を用いてボンディング位置を補正する制御回路１
８とを備えることにより構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造におけ
るワイヤーボンディング方法と、これを利用して構成し
たワイヤーボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ペレットのパッドとリード
フレームのリードを金線でボンディングする場合、リー
ド側のボンディング点の位置補正を行なう方法として、
予めリードフレーム上の２定点を定め、この２定点の実
際の位置ずれを検出することによりボンディング位置を
算出する方法がある。しかしながら、この方法によると
きは、リード本数の多いものやリード幅の細いものでは
各リードの位置ばらつきが大きく、全自動でボンディン
グすることが難しいという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のような
問題をなくすために、ボンディング前に、予め各リード
についてのボンディング位置を検出する方法などが採用
されている。しかしながら、この方法の場合には、位置
検出に時間がかかり、生産量が落ちてしまうという問題
を生じる。また、ボンディングするリードがしっかり保
持されていないと、個々のリードの位置を検出した後に
おいて、熱膨張や他のリードのボンディング時の振動な
どの影響により位置ずれを生じてしまい、実際にボンデ
ィングするときにはリードが検出した位置から動いてし
まっているという問題を生じる。
【０００４】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、実際にボンディングする時と検出
した時とでリード位置にずれを生じることがほとんどな
く、しかも、みかけ上の検出時間が零であり、生産効率
が低下することのないワイヤーボンディング方法とその
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のワイヤーボンディング方法は、半導
体ペレットを取り付けたリードフレームを位置決め台上
に載置し、ワイヤーを保持する工具を移動制御すること
によってワイヤーを半導体ペレットのパッドとリードフ
レームのリードにボンディングするワイヤーボンディン
グ方法において、ワイヤーボンディング中のリードとこ
れに隣接する次のリード部分を撮像手段で撮影し、該撮
影した画像から次のリードの幅方向の中心位置を算出し
て基準位置からの位置ずれ量を求め、該位置ずれ量を用
いて次のリードのボンディング時にボンディング位置を
補正しながらボンディングすることを特徴とする。
【０００６】また、請求項２記載のワイヤーボンディン
グ装置は、ボンディング中のリードとこれに隣接する次
のリード部分を撮影して画像信号に変換する光学システ
ムと、該光学システムで得られた画像信号を用いて隣接
する次のリードの幅方向の中心位置を求め、該得られた
中心位置情報から次のリードの基準位置からの位置ずれ
量を算出する判定回路と、次のリードのボンディング時
に前記算出された位置ずれ量を用いてボンディング位置
を補正する制御回路とを備えたことを特徴とする。
【０００７】また、請求項３記載のワイヤーボンディン
グ装置は、前記請求項２記載のワイヤーボンディング装
置において、前記光学システムが、リードフレームのリ
ード部分を真上から撮影する撮像手段と、該撮像手段と
リードフレームの間に配置された大口径の集光レンズ
と、該集光レンズと前記撮像手段の間に配置され、か
つ、前記撮像手段の光軸から半径方向に所定距離だけず
れた位置に開口を穿設された回転式絞り板と、該回転式
絞り板を回転駆動する駆動手段とからなることを特徴と
する。
【０００８】さらに、請求項４記載のワイヤーボンディ
ング装置は、前記請求項３記載のワイヤーボンディング
装置において、リード部分を照らす照明手段を、前記回
転式絞り板の下面に位置して、光軸を挟んで開口と反対
側の対称位置に固設したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記構成とした場合、１つ前のリードのボンデ
ィング中に、隣接する次のリード部分を撮像手段で撮影
し、その撮影画像から次のリードについての基準位置か
らの位置ずれ量を検出する。このため、個々のリードの
位置検出動作はボンディング動作とオーバーラップする
ため、検出時間は見かけ上零となり、位置検出のために
生産効率が低下することがなくなる。また、１つ前のリ
ードのボンディング時に位置検出を行なうため、熱膨張
や振動などの影響で実際にボンディングする時と検出し
た時とでリードの位置がずれてしまうというようなこと
がほとんどなく、正確なボンディングを実現できる。
【００１０】また、リードボンディング中に隣のリード
をＣＣＤカメラなどの撮像手段で撮影する場合、リード
位置がある決まった方向であれば、カメラのレンズを目
的のリードに向けて斜めに固定配置しておけばよいが、
リードフレームの四辺全方向のリードについて隣接する
次のリード部分を撮影するには、固定配置したカメラで
は無理である。そこで、これを回避するために、回転式
絞り板を用いて撮影するようにした。すなわち、キャピ
ラリーなどのワイヤー保持工具の真上に大口径の集光レ
ンズを置くとともに、さらにその上方に回転式絞り板を
配置し、この絞り板を回転して板面に穿設した開口の位
置を変えてやることにより、あたかも開口の位置する方
向からリード部分を見たような画像を得ることができ
る。
【００１１】ボンディングするリードの方向はＸＹステ
ージなどの位置決め台の移動によって前後左右に変わる
が、前記開口の開いている方向をリードの並んでいる方
向に合わせるように回転式絞り板を回転制御すれば、全
方向のリードについてボンディング中のリードの隣のリ
ードを確実に撮影することができる。また、光軸を挟ん
で反対側の対称位置に照明手段をおいたので、照明手段
から発した照明光を効率良くリード部分に照射して集光
することができ、より鮮明な画像を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４に基づいて説明する。図１〜図４に本発明方法を
適用して構成した本発明に係るワイヤーボンディング装
置の一実施形態を示す。図１は電気回路のブロック図、
図２は光学システムの詳細構造図、図３は回転式絞り板
の平面図、図４はカメラで撮影されたリード部分の画像
例を示す図である。
【００１３】図１〜図３において、１は半導体ペレッ
ト、２はリードフレームである。半導体ペレット１はリ
ードフレーム２上に取り付けられ、ＸＹテーブル３上に
載置される。また、ＸＹテーブル１上には、ボンディン
グヘッドのキャピラリー４やクランプ５が配置されてお
り、キャピラリー４を半導体ペレット１のパッドとリー
ドフレームのリード間で移動制御することにより、パッ
ドとリードに金線（図示ぜす）を配線してボンディング
するものである。
【００１４】キャピラリー４の真上の所定高さ位置には
ＣＣＤカメラ６が固定配置されており、リードフレーム
２のリード部分を撮影するように構成されている。この
ＣＣＤカメラ６とリードフレーム２との中間適宜位置に
は、凸レンズからなる大口径の集光レンズ７が固定配置
されているとともに、この集光レンズ７とＣＣＤカメラ
６の間には円板状の回転式絞り板８が集光レンズ７の光
軸Ｏと同軸に配置されている。この回転式絞り板８の板
面適宜位置には所定大きさからなる開口９が穿設されて
おり、その中心位置に同軸に噛合されたモータ１０によ
って回転式絞り板８を回転させることにより、開口９の
位置を円周方向に自在に変えることができるようになっ
ている。
【００１５】上記のように、回転式絞り板８を回転して
開口９の位置を変えるように構成すると、ＣＣＤカメラ
６の位置を変えることなく、あたかも開口９の側からリ
ードフレーム２のリード部分を撮影したような画像をＣ
ＣＤカメラ６上で得ることができる。このため、ボンデ
ィング時にリードフレーム２の向きがどのように変わっ
ても、それに合わせて開口９の位置を変えてやるだけ
で、ボンディング中のリードと次のリードをリードの並
んでいる横方向から正確に撮影することができるように
なる。
【００１６】また、前記回転式絞り板８の下面には、リ
ードフレーム２のリード部分を照らすための照明灯１１
が、集光レンズ７の光軸Ｏを中に挟んで開口９と反対側
の対称位置に固設されている。このように、照明灯１１
を開口９の対称位置に配置することにより、照明光を効
率良くリード部分に照射し、さらに、リード部分からの
反射光を効率良くＣＣＤカメラ６に導くことができるよ
うになる。
【００１７】前記ＣＣＤカメラ６の出力するアナログ画
像信号は、増幅器１４を介してＡ／Ｄ変換回路１５に接
続されている。Ａ／Ｄ変換回路１５は、送られてきたア
ナログ画像信号を画像処理に都合の良いデジタル画像信
号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換回路１５から出力
されるデジタル画像信号は、モニタ部１６と判定回路１
７に送られる。
【００１８】判定回路１７は、後述動作説明から明らか
となるように、ＣＣＤカメラ６で撮影したリードフレー
ム２のリード部分の撮影画像からボンディング中のリー
ドの次のリードの中心位置を求め、この得られた中心位
置と基準位置との間の位置ずれ量を算出する回路であ
る。この判定回路１７の出力は、制御回路１８に送られ
る。
【００１９】ＸＹテーブル駆動機構１９は、ＸＹテーブ
ル３をＸＹ方向に移動制御して位置合わせするためのス
テッピングモータなどで構成された駆動機構である。タ
イミング回路２０は、各処理回路や機構の動作を同期さ
せるための種々の同期信号を発生する回路であり、基準
パルス信号を生成する発振回路２１と、この基準パルス
信号から所定の同期信号を生成する同期信号発生回路２
２によって構成されている。生成された同期信号は、Ｃ
ＣＤカメラ６、判定回路１７、制御回路１８に送られて
る。
【００２０】次に、上記構成になるワイヤーボンディン
グ装置の動作を、図４を参照して説明する。なお、図４
は、ＣＣＤカメラ６によるリードフレーム２のリード２
ａ，２ｂ部分の撮影画像である。
【００２１】上記図４の撮影画像に示されるように、現
在、キャピラリー４によってリード２ａ部分に金線２３
のボンディングが行われている最中であり、次のボンデ
ィング時にはその左隣のリード２ｂがボンディングされ
るものとする。
【００２２】さて、図４に示すように、キャピラリー４
によってリードフレーム２のリード２ａに金線２３のボ
ンディングが行われると、これに同期して、ＣＣＤカメ
ラ６はこのボンディング中のリード２ａとその隣の次の
リード２ｂ部分を撮影する。この時、制御部１８はモー
タ１０を制御し、回転式絞り板８を回転することによっ
て、現在ボンディングしているリードフレーム２のリー
ド２ａと次のリード２ｂ部分を図４に示すように横方向
から撮影するように、開口９の位置を設定する。このよ
うに、回転式絞り板８を回転制御することよって、ＣＣ
Ｄカメラ６をまったく動かすことなしに、リードフレー
ム２上のすべてのリード部分をその並びに沿った横方向
から撮影することができる。
【００２３】上記のようにして撮影されたリード２ａ，
２ｂ部分のアナログ画像信号は増幅器１４を介してＡ／
Ｄ変換回路１５に送られ、デジタル画像信号に変換され
た後、モニタ部１６に送られるとともに、判定回路１７
に送られる。モニタ部１６は、この送られてきたデジタ
ル画像信号を用いて、モニタ画面上に図４に示すような
リード２ａ，２ｂ部分の撮影画像を映し出し、ボンディ
ング作業の目視監視などに供する。
【００２４】一方、判定回路１７は、前記送られてきた
デジタル画像信号に基づいて、現在ボンディング中のリ
ード２ａの次のリード２ｂについて、その幅方向の中心
位置Ｐ位置座標を求める。そして、この座標値と、予め
用意されているリード２ｂの設計上の基準座標位置とを
比較することにより、実際のリード２ｂの基準位置から
の位置ずれ量を算出し、制御回路１８に送る。
【００２５】制御部１８は、前記位置ずれ量を用いて次
のリード２ｂのボンデング時にＸＹテーブル３の移動量
を補正し、キャピラリー４がリード２ｂの中心位置Ｐの
直上に位置するようにＸＹテーブル駆動機構１９を制御
する。これによって、各リードが設計上の基準位置から
ずれていたとしても、その位置ずれ量を１つ前のリード
のボンディング時に検出し、金線２３を常に当該リード
の中心位置に正確にボンディングすることができる。ま
た、１つ前のリードのボンディングと同時に、次のリー
ドの位置検出を行なっているため、見かけ上の検出時間
は０となり、生産効率が落ちることもない。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のワ
イヤーボンディング方法によるときは、ワイヤーボンデ
ィング中のリードとこれに隣接する次のリード部分を撮
像手段で撮影し、該撮影した画像から次のリードの幅方
向の中心位置を算出して基準位置からの位置ずれ量を求
め、該位置ずれ量を用いて次のリードのボンディング時
にボンディング位置を補正しながらボンディングするよ
うにしたので、個々のリードの位置検出をボンディング
動作とオーバーラップさせることができ、見かけ上、検
出時間を零にすることができる。このため、リードの位
置検出を行なわない場合と同じ生産効率を確保すること
ができ、生産効率が低下することがない。また、前のリ
ードのボンディング中にリード位置の検出を行なうた
め、熱膨張や振動の影響で実際にボンディングする時と
検出した時のリードの位置がずれることがほとんどな
く、ボンディングの位置精度が向上する。このため、パ
ッケージの小型化に伴うより細いリードへのボンディン
グが可能となる。
【００２７】また、請求項２記載のワイヤーボンディン
グ装置によるときは、ボンディング中のリードとこれに
隣接する次のリード部分を撮影して画像信号に変換する
光学システムと、該光学システムで得られた画像信号を
用いて隣接する次のリードの幅方向の中心位置を求め、
該得られた中心位置情報から次のリードの基準位置から
の位置ずれ量を算出する判定回路と、次のリードのボン
ディング時に前記算出された位置ずれ量を用いてボンデ
ィング位置を補正する制御回路とを備えることにより構
成したので、実際にボンディングする時と検出した時と
でリード位置にずれを生じることがほとんどなく、しか
も、みかけ上の検出時間を零とした、生産効率が低下す
ることのないワイヤーボンディング装置を提供すること
ができる。
【００２８】また、請求項３記載のワイヤーボンディン
グ装置によるときは、前記請求項２記載のワイヤーボン
ディング装置において、前記光学システムを、リードフ
レームのリード部分を真上から撮影する撮像手段と、該
撮像手段とリードフレームの間に配置された大口径の集
光レンズと、該集光レンズと前記撮像手段の間に配置さ
れ、かつ、前記撮像手段の光軸から半径方向に所定距離
だけずれた位置に開口を穿設された回転式絞り板と、該
回転式絞り板を回転駆動する駆動手段とによって構成し
たので、撮像手段は固定して回転式絞り板を回転するだ
けで、あたかも開口９の側からリードフレーム２のリー
ド部分を撮影したような画像を得ることができる。この
ため、ボンディング時にリードフレームの向きがどのよ
うに変わっても、ボンディング中のリードと次のリード
部分をリードの並んでいる横方向から正確に撮影するこ
とができ、正確な位置補正を実現することができる。
【００２９】また、請求項４記載のワイヤーボンディン
グ装置によるときは、前記請求項３記載のワイヤーボン
ディング装置において、リード部分を照らす照明手段
を、前記回転式絞り板の下面に位置して、光軸を挟んで
開口と反対側の対称位置に固設したので、照明手段から
発した照明光を効率良くリード部分に照射して集光する
ことができ、より鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用して構成した本発明に係るワ
イヤーボンディング装置の一実施形態の電気回路のブロ
ック図である。
【図２】上記実施形態における光学システム部分の詳細
構造図である。
【図３】上記実施形態における回転式絞り板の平面図で
ある。
【図４】ＣＣＤカメラで撮影されたリードフレームのリ
ード部分の撮影画像例を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体ペレット ２ リードフレーム ３ ＸＹテーブル ４ キャピラリー ５ クランプ ６ ＣＣＤカメラ ７ 集光レンズ ８ 回転式絞り板 ９ 開口 １０ モータ １１ 照明灯 １４ 増幅器 １５ Ａ／Ｄ変換回路 １６ モニタ部 １７ 判定回路 １８ 制御回路 １９ ＸＹテーブル ２０ タイミング回路 ２３ 金線（ワイヤー）

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ペレットを取り付けたリードフレ
    ームを位置決め台上に載置し、ワイヤーを保持する工具
    を移動制御することによってワイヤーを半導体ペレット
    のパッドとリードフレームのリードにボンディングする
    ワイヤーボンディング方法において、 ワイヤーボンディング中のリードとこれに隣接する次の
    リード部分を撮像手段で撮影し、 該撮影した画像から次のリードの幅方向の中心位置を算
    出して基準位置からの位置ずれ量を求め、 該位置ずれ量を用いて次のリードのボンディング時にボ
    ンディング位置を補正しながらボンディングすることを
    特徴とするワイヤーボンディング方法。
  2. 【請求項２】 ボンディング中のリードとこれに隣接す
    る次のリード部分を撮影して画像信号に変換する光学シ
    ステムと、 該光学システムで得られた画像信号を用いて隣接する次
    のリードの幅方向の中心位置を求め、該得られた中心位
    置情報から次のリードの基準位置からの位置ずれ量を算
    出する判定回路と、 次のリードのボンディング時に前記算出された位置ずれ
    量を用いてボンディング位置を補正する制御回路とを備
    えたことを特徴とするワイヤーボンディング装置。
  3. 【請求項３】 前記光学システムが、 リードフレームのリード部分を真上から撮影する撮像手
    段と、 該撮像手段とリードフレームの間に配置された大口径の
    集光レンズと、 該集光レンズと前記撮像手段の間に配置され、かつ、前
    記撮像手段の光軸から半径方向に所定距離だけずれた位
    置に開口を穿設された回転式絞り板と、 該回転式絞り板を回転駆動する駆動手段とからなること
    を特徴とする請求項２記載のワイヤーボンディング装
    置。
  4. 【請求項４】リード部分を照らす照明手段を、前記回転
    式絞り板の下面に位置して、光軸を挟んで開口と反対側
    の対称位置に固設したことを特徴とする請求項３記載の
    ワイヤーボンディング装置。
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