JPH104118A - 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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JPH104118A JP8155159A JP15515996A JPH104118A JP H104118 A JPH104118 A JP H104118A JP 8155159 A JP8155159 A JP 8155159A JP 15515996 A JP15515996 A JP 15515996A JP H104118 A JPH104118 A JP H104118A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラにより基板やチップの画像を取込む際
に、基板の加熱手段の放熱により画像取込みの光路に明
瞭な認識の障害になるかげろうが発生するのを防止し、
また画像取込みのための光学系が配設されるアームが高
速移動時に振動するのを防止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。 【解決手段】 本体部２１からホーン２２とアーム３０
が前方へ延出する。ホーン２２の先端部はキャピラリツ
ール２７を保持し、アーム３０には画像取込部３３や鏡
筒３１などの画像取込みのための光学系が配設される。
ホーン２２にエアを吹出す第１のエア吹出部４１をホー
ン２２と平行に設ける。また画像取込部３３による画像
取込みの光路にエアを吹出す第２のエア吹出部４２を直
立して設ける。第１のエア吹出部４１と第２のエア吹出
部４２はブロック４６で一体的に連結され、第２のエア
吹出部４２の上端部でアーム３０の先端部を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板とチップをワ
イヤで接続するワイヤボンディング装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】リードフレームやプリント基板などの基
板の電極と、この基板に搭載されたチップの電極をワイ
ヤで接続する従来のワイヤボンディング装置について、
以下説明する。
【０００３】図５は従来のワイヤボンディング装置の側
面図、図６は同平面図である。１は本体部であり、この
本体部１から前方へホーン２が延出している。本体部１
は可動テーブル３に設置されており、可動テーブル３が
駆動することにより、Ｘ方向やＹ方向へ水平移動する。
本体部１の内部には、ホーン２をピン１１を中心に上下
方向へ揺動させるためのカム４、カムフオロア５、モー
タ（図外）などの駆動部が内蔵されている。またホーン
２の基端部側には、ホーン２に超音波振動を付与するた
めの振動器６が装着されている。
【０００４】本体部１上にはブラケット７が設置されて
いる。ブラケット７にはワイヤ８が巻回されたスプール
９が保持されている。ブラケット７の背面には、スプー
ル９を回転させてワイヤ８を導出するためのモータＭが
装着されている。スプール９から導出されたワイヤ８
は、ホーン２の先端部に保持されたキャピラリツール１
０に挿通される。１７はワイヤ８の導出を案内するガイ
ド、１８はワイヤ８に適度のテンションを付与するエア
テンショナーである。なお、図６ではエアテンショナー
１８は省略している。
【０００５】本体部１の上部からは、ホーン２と同方向
へアーム１３が延出しており、アーム１３の先端部には
鏡筒１４が直立して保持されている。鏡筒１４の上部に
はカメラ１５が装着されている。１６は基板の加熱手段
としてのヒートブロックであり、その上部に基板１９が
載置されている。基板１９にはチップＣが搭載されてい
る。カメラ１５は、基板１９やチップＣの電極の位置認
識を行う。またヒータ１６は、基板１９やチップＣを加
熱することにより、ワイヤ８をボンディングしやすくす
る。１２はトーチであり、キャピラリツール１０から下
方へ導出されたワイヤ８の下端部に接近した位置にあっ
て、高電圧を印加することにより発生する電気的スパー
クによりワイヤ８の下端部にボール８’を形成する。な
おワイヤ８をクランプするクランパ、基板１９の搬送手
段などは省略している。
【０００６】この従来のワイヤボンディング装置は上記
のような構成より成り、次に動作を説明する。チップＣ
が搭載された基板１９がヒートブロック１６上に搬送さ
れてくると、可動テーブル３が駆動して鏡筒１４をチッ
プＣの上方へ移動させ、基板１９やチップＣの電極をカ
メラ１５で観察し、その位置認識を行う。次いでこの位
置認識に基づいて、可動テーブル３を駆動させてキャピ
ラリツール１０をＸ方向やＹ方向へ水平移動させ、かつ
ホーン２を上下方向へ揺動させながら、キャピラリツー
ル１０の下端部から導出されたワイヤ８により、チップ
Ｃと基板１９の電極を次々に接続していく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ワイヤボンディング装
置には、ワイヤ８のボンディング性を確保するために、
ヒートブロック１６などの基板１９の加熱手段が設けら
れる。この加熱手段は上方へ放熱するため、ホーン２は
次第に暖められて熱膨張し、その結果キャピラリツール
１０の位置に狂いを生じ、ボンディング位置にも狂いを
生じるという問題点があった。
【０００８】また同様に、基板１９上方の画像取込みの
ためのカメラ１５への光路の空気も暖められ、その結果
光路にかげろうが発生しやすいものであった。光路にか
げろうが生じると、カメラ１５に明瞭な画像を入手でき
ず、基板１９やチップＣの位置認識に誤差を生じてボン
ディングの位置精度が低下してしまうこととなる。
【０００９】またワイヤボンディング装置は、生産性を
上げるために高速度で運転しなければならない。このた
め可動テーブル３を高速度で駆動して、キャピラリツー
ル１０を高速度でＸ方向やＹ方向へ水平移動させねばな
らない。また新たなチップＣがボンディング作業位置へ
送られてくる毎に、カメラ１５をチップＣの上方へ移動
させて所定の認識を行わねばならない。
【００１０】このようにワイヤボンディング装置には動
作の高速性が要求されるものである。ところが重量のあ
るアーム１３は本体部１に片持ちされて前方へ延出して
いるため、高速移動にともなって振動が発生しやすい。
このように画像取込みのための光学系が配設されたアー
ム１３が振動すると、明瞭な画像を入手できないため、
画像の取込みは振動が停止するまで待たねばならず、こ
のことがワイヤボンディング装置の高速化の隘路となっ
ていた。なおこのような問題点を解決する手段として、
アーム１３を強固にして振動を抑えることが考えられる
が、アーム１３を強固にすると重量が増大し、可動テー
ブル３の駆動による高速移動の負荷が増大してしまうこ
ととなる。
【００１１】そこで本発明は、上記諸課題を解消し、画
像取込時のかげろうの発生を防止するとともに、高速移
動時のアームの振動発生を抑制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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のワイヤボンディ
ング装置は、本体部と、この本体部を水平方向へ移動さ
せる可動テーブルと、この本体部から延出するホーン
と、この本体部に設けられてホーンに上下動作を行わせ
る駆動部と、このホーンの先端部に保持されてワイヤが
挿通されるキャピラリツールと、前記本体部から延出す
るアームと、このアームの先端部に装着されて基板やチ
ップの画像を取り込むための光学系と、前記キャピラリ
ツールの下方へ延出するトーチと、前記キャピラリツー
ルの下方にあって基板を加熱する加熱手段と、前記ホー
ンの長手方向に沿うように配設されて前記ホーンへエア
を吹出す第１のエア吹出部と、下端部がこの第１のエア
吹出部に連結され、他端部が前記アームの先端部側を支
持して前記画像取込部の垂直な光路に向ってエアを吹出
す第２のエア吹出し部とを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明によれば、第１のエア吹出
部からホーンへ向ってエアを吹出すことによりホーンを
冷却してその熱膨張を解消し、また第２のエア吹出部か
らエアを吹出すことにより画像取込みの光路にかげろう
が発生するのを解消する。
【００１４】また本体部から片持ち状態で延出するアー
ムの先端部側を第２のエア吹出部で支持することによ
り、高速移動時におけるアームの振動を抑制し、高速度
で明瞭な画像を入手することができる。
【００１５】次に、本発明の一実施の形態を図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態のワイヤボ
ンディング装置の斜視図、図２は同平面図、図３は同画
像取込部の断面図、図４は同ホーンの先端部付近の斜視
図である。図１において、２０は可動テーブルであり、
その上面には本体部２１が設置されている。可動テーブ
ル２０が駆動することにより、本体部２１はＸ方向やＹ
方向へ水平移動する。本体部２１から前方へホーン２２
が延出している。本体部２１の内部には、ホーン２２を
上下方向へ揺動させるための駆動部２８や、ホーン２２
に超音波振動を付与するための振動器（図示せず）が内
蔵されている。
【００１６】本体部２１上の一側部には、ブラケット２
３が設置されている。ブラケット２３の前面にはワイヤ
２４が巻回されたスプール２５が回転自在に保持されて
いる。ブラケット２３の背面には、スプール２５を回転
させてワイヤ２４を導出するためのモータＭが装着され
ている（図２）。２６はブラケット２３に取り付けられ
たワイヤ２４の導出を案内するガイドである。図２に示
すように、ブラケット２３はホーン２２の延出方向Ａに
対して傾斜しており、したがってワイヤ２４の導出方向
Ｂは、ホーン２２の延出方向Ａに対して平面視して角度
θで斜方向に交差している。スプール２５から導出され
たワイヤ２４は、ホーン２２の先端部に保持されたキャ
ピラリツール２７に挿通されている。
【００１７】図１において、本体部２１上からアーム３
０がホーン２２と同方向へ延出している。アーム３０上
には細長い鏡筒３１が設置されている。カメラ３２は本
体部２１上に設置されて、鏡筒３１の一端部に連結され
ている。また鏡筒３１の先端部には画像取込部３３が連
結されている。図３に示すように、画像取込部３３の内
部にはミラー３５が斜設されている。上述のように、ワ
イヤ２４の導出方向Ｂをホーン２２の延出方向Ａに対し
て交差させたことにより、キャピラリツール２７と画像
取込部３３の間の距離ｄ（図２）を短くできる。
【００１８】図１および図４において、４１は第１のエ
ア吹出部、４２は第２のエア吹出部である。第１のエア
吹出部４１はピッチをおいてエア吹出孔４３が形成され
た筒体であり、その一端部は取付具４４によりアーム３
０の下端部に保持されている。第１のエア吹出部４１は
ホーン２２に沿うようにホーン２２に平行に配設されて
いる。また第２のエア吹出部４２もエア吹出孔４５を有
する筒体である。第２のエア吹出部４２は画像取込部３
３による画像取込みの垂直な光路Ｋに沿うように直立し
て配置されており、その上端部はアーム３０の先端部の
下面で支持されている（図３も参照）。また第１のエア
吹出部４１の先端部と第２のエア吹出部４２の下端部は
ブロック４６により連結されている。
【００１９】図４において、取付具４４にはパイプ７０
が接続されており、エア供給部（図外）からこのパイプ
７０を通じて第１のエア吹出部４１にエアが圧送され
る。また第２のエア吹出部４２の上端部は取付具７１に
よりアーム３０の先端部下面に連結される。取付具７１
にはパイプ７２が接続されており、エア供給部からこの
パイプ７２を通じて第２のエア吹出部４２にエアが圧送
される。７３は取付具７１をアーム３０の下面に固着す
るためのビスである。
【００２０】ホーン２２の先端部下方には、基板の加熱
手段としてのヒートブロック５０が設置されている。ヒ
ートブロック５０上には基板５１が載置されている。基
板５１上にはチップ５２が搭載されている。基板５１や
チップ５２はヒートブロック５０により加熱されるが、
その放熱によりホーン２２も加熱される。この加熱によ
りホーン２２が熱膨張すると、キャピラリツール２７の
位置に狂いを生じ、ワイヤボンディングの位置精度が低
下する。そこで第１のエア吹出部４１からホーン２２の
略全長に向ってエアを吹出し、ホーン２２を冷却してそ
の熱膨張を抑制する。
【００２１】またヒートブロック５０の放熱により、ヒ
ートブロック５０と画像取込部３３の間の空気は暖めら
れ、画像取込部３３による画像取込みの光路Ｋにかげろ
うが生じる。かげろうが生じると、カメラ３２に入手さ
れる画像にゆがみが生じ、画像精度が低下する。そこで
第２のエア吹出部４２がエアを吹出すことにより、画像
取込みの光路Ｋの空気の温度上昇を防止し、かげろうの
発生を解消して鮮明な画像を入手する。
【００２２】図１において、６０は支持ユニットであ
り、棒状のトーチ５４が保持されている。トーチ５４の
先端部はキャピラリツール２７の下端部から下方へ導出
されたワイヤ２４の下端部に接近している。トーチ５４
に高電圧を印加すると、トーチ５４の先端部とワイヤ２
４の下端部の間に電気的スパークが発生し、ワイヤ２４
の下端部にボールが生じる。５５はアーム３０の先端部
側面に取付けられた止具、５６は止具５５の先端部に保
持されたエアテンショナーである。スプール２５から導
出されたワイヤ２４は、エアテンショナー５６の内部を
通り、キャピラリツール２７へ送られる。
【００２３】このワイヤボンディング装置は上記のよう
な構成より成り、次に動作の説明を行う。図１におい
て、搬送手段（図外）により基板５１がホーン２２の先
端部の下方まで送られてくると、可動テーブル２０が駆
動して画像取込部３３をチップ５２の上方へ移動させ、
チップ５２付近の画像をカメラ３２に入手する。コンピ
ュータ（図外）がこの画像を解析し、基板５１やチップ
５２の電極の位置を認識する。
【００２４】次にキャピラリツール２７をチップ５２の
上方へ移動させ、可動テーブル２０を駆動してキャピラ
リツール２７をＸ方向やＹ方向へ移動させ、かつ駆動部
２８を駆動してホーン２２を上下方向へ揺動させなが
ら、チップ５２の電極と基板５１の電極をワイヤ２４で
接続していく。なおこのようなワイヤボンディング動作
は周知動作である。
【００２５】ワイヤボンディング作業中には、ワイヤ２
４のボンディング性を確保するために基板５１はヒート
ブロック５０で加熱される。このヒートブロック５０の
放熱によりホーン２２が熱膨張すると、キャピラリツー
ル２７の位置に狂いを生じ、ひいてはボンディングの位
置精度も低下する。そこで第１のエア吹出部４１の吹出
孔４３からエアを吹出してホーン２２を冷却する。また
上記のように画像取込部３３で基板５１やチップ５２の
画像を取込む際に、ヒートブロック５０の放熱によりか
げろうが生じると、鮮明な画像を入手できない。そこで
画像取込部３３で画像を取込む際には、第２のエア吹出
部４２の吹出孔４５から冷たいエアを吹出してかげろう
が生じるのを防止する。
【００２６】基板５１やチップ５２の画像の取込みは、
新たなチップ５２がホーン２２の先端部の下方に送られ
てくる毎に行われる。したがって新たなチップ５２がホ
ーン２２の先端部の下方に送られてくる毎に、可動テー
ブル２０を駆動して画像取込部３３をチップ５２の上方
へ移動させねばならないが、図２に示すように、ワイヤ
２４の導出方向Ｂをホーン２２の長手方向Ａに対して傾
斜させたことにより、画像取込部３３とキャピラリツー
ル２７の間の距離ｄを小さくしているので、カメラ３２
による画像の取込みと、キャピラリツール２７によるワ
イヤボンディング動作の切り換えを短時間で行うことが
でき、それだけ生産性を上げることができる。
【００２７】また重量のあるカメラ３２は本体部２１上
に支持されており、アーム３０は軽量な鏡筒３１や画像
取込部３３を支持しているだけであるので、アーム３０
の重量負荷は小さい。しかもアーム３０はその先端の自
由端部側を第１のエア吹出部４１に連結された第２のエ
ア吹出部４２の上端部で支持されている。したがってア
ーム３０をＸ方向やＹ方向へ高速度で移動させても、ア
ーム３０の振動は小さく、高速度で安定的に移動させな
がら、所望の画像を入手することができる。なお画像の
取込みは、１つのチップ５２について複数箇所行われ
る。
【００２８】本発明は上記実施の形態に限定されないの
であって、様々な設計変更が可能である。例えば上記実
施の形態では、第１のエア吹出部４１と第２のエア吹出
部４２は別体とし、両者をブロック４６で連結している
が、第１のエア吹出部と第２のエア吹出部は一体もので
もよく、要は第１のエア吹出部でホーンを冷却し、第２
のエア吹出部でかげろうの発生を防止し、さらにアーム
の先端部側をしっかり支持してアームの振動を防止する
ようにすればよい。またアームの先端部には、従来例で
示すようにカメラを装着し、このカメラを画像取込部と
して画像を入手してもよい。ただしこの場合、カメラは
重量があるので、高速移動時に振動が発生しやすくな
る。したがってアームには、上記実施の形態のように、
なるべく軽量の光学系を配設することが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、第１のエア吹出部から
ホーンへ向ってエアを吹出すことによりホーンを冷却し
てその熱膨張を解消できるので、キャピラリツールの位
置の狂いを解消し、高いボンディング位置精度を確保で
きる。また第２のエア吹出部かエアを吹出すことにより
画像取込みの光路にかげろうが発生するのを解消し、カ
メラに明瞭な画像を入手して、高いボンディング位置精
度を確保できる。
【００３０】また本体部から片持ち状態で延出するアー
ムの先端部側を第２のエア吹出部で支持することによ
り、高速移動時におけるアームの振動を抑制し、明瞭な
画像を高速度で入手することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置の斜視図
【図２】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置の画像取込部の断面図
【図４】本発明の一実施の形態のワイヤボンディング装
置のホーンの先端部付近の斜視図
【図５】従来のワイヤボンディング装置の側面図
【図６】従来のワイヤボンディング装置の平面図
【符号の説明】
２０ 可動テーブル ２１ 本体部 ２２ ホーン ２４ ワイヤ ２５ スプール ２７ キャピラリツール ２８ 駆動部 ３０ アーム ３１ 鏡筒 ３２ カメラ ３３ 画像取込部 ５０ ヒートブロック ５１ 基板 ５２ チップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】本体部と、この本体部を水平方向へ移動さ
    せる可動テーブルと、この本体部から延出するホーン
    と、この本体部に設けられてホーンに上下動作を行わせ
    る駆動部と、このホーンの先端部に保持されてワイヤが
    挿通されるキャピラリツールと、前記本体部から延出す
    るアームと、このアームの先端部に装着されて基板やチ
    ップの画像を取り込むための光学系と、前記キャピラリ
    ツールの下方へ延出するトーチと、前記キャピラリツー
    ルの下方にあて基板を加熱する加熱手段と、前記ホーン
    の長手方向に沿うように配設されて前記ホーンへエアを
    吹出す第１のエア吹出部と、下端部がこの第１のエア吹
    出部に連結され、他端部が前記アームの先端部側を支持
    して前記画像取込部の垂直な光路に向ってエアを吹出す
    第２のエア吹出し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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