JPH1098065A - ボンダー - Google Patents

ボンダー

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JPH1098065A
JPH1098065A JP24972496A JP24972496A JPH1098065A JP H1098065 A JPH1098065 A JP H1098065A JP 24972496 A JP24972496 A JP 24972496A JP 24972496 A JP24972496 A JP 24972496A JP H1098065 A JPH1098065 A JP H1098065A
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潔 馬屋原
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貴晴 前
Masachika Narita
正力 成田
Masaya Watanabe
雅也 渡辺
Yuichi Takakura
裕一 高倉
Masahiko Iketani
雅彦 池谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボンダーで、ワイヤによるボンディングを首
尾よく達成できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 例えば、ワイヤ４がワイヤリール３から
繰り出されずリール３とボンディング作業機構５側との
間で緊張するフィードミス位置４Ｂに達するまでに、所
定のフローティング支持位置範囲から外れるをフィード
ミスセンサ１４１が検出すると、制御手段１４２がボン
ディング動作を停止してワイヤ４が緊張し切って切れた
り抜けたりするのを防止するなどして、上記の目的を達
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はワイヤをボンディン
グ対象物にボンディングするボンダーに関し、例えば金
のワイヤをＩＣチップの電極部にボンディングして、電
気接続用のバンプを形成するのに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣチップの電極とパッケージ導体部と
の電気的接続をワイヤボンディングにより行うボンダー
は、半導体ハンドブック（第２版）株式会社オーム社発
行に種々紹介されているし、図２５に従来用いられてい
るワイヤボンディング装置を示した。この図示したボン
ダーは、リードフレームタイプのＩＣ、ＬＳＩのチップ
を対象としたものであり、リードフレームはローダ側マ
ガジンａからユニバーサルフィーダを通ってボンディン
グステーションｂへ供給され、ここでボンディングヘッ
ドｃによりワイヤボンディングされる。ワイヤボンディ
ング後のリードフレームは自動外観検査を受けた後、ア
ンローダ側マガジンｄに収納される。
【０００３】これら、従来のワイヤボンディングを行う
ボンダーでも、その用い方によってＩＣチップの電極部
に電気接続用のバンプを形成することはできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、ＩＣチッ
プの電極にワイヤをボンディングして電気接続用のバン
プを形成するいわばバンプボンディングの方法やボンダ
ーを開発している。この開発の過程で、ワイヤボンディ
ングと共通した、あるいは、バンプボンディングに独特
の課題が生じ、バンプボンディングが首尾よく達成され
なかった。
【０００５】例えば、バンプボンディングを超音波熱圧
着によるワイヤボールボンディング方式によって行っ
た。その作業状態につき、本実施の形態を示す図１、図
２、図５を参照して説明する。図１、図２に示すように
ワイヤリール装着部２に装着されたワイヤリール３と、
このワイヤリール３からのワイヤ４を上方から通され
て、ボンディングステージ１４上のボンディング対象物
であるＩＣチップ１５にボンディングを行うボンディン
グ作業機構５との間に、ワイヤリール３からボンディン
グ作業機構５側に至るワイヤ４の途中を上向きの湾曲状
態にエアー６で吹き上げてワイヤ４にテンションを与え
るワイヤテンショナー７と、ボンディング作業機構５に
おいてワイヤ４が通されるクランパ８のワイヤガイド８
ａの真上でワイヤ４を上方への吹き上げエアー１０にさ
らしてワイヤ４に上向きのエアーテンションを掛けるエ
アーテンショナー１１とをボンディングヘッド１に設け
て、ワイヤリール３からのワイヤ４をエアー７、１０に
て所定の供給経路およびテンションを保つようにフロー
ティング支持しながらボンディング作業機構５に無理な
く供給できるようにする。
【０００６】これにより、ボンディング機構５を構成す
るクランパ８とホーン１２のキャピラリ１２ａとの動作
で、ワイヤ４の繰り出しと、トーチ１３からの放電によ
るワイヤ４の先端のボール４ａの形成、ボール４ａのＩ
Ｃチップ１５の図５の（ａ）、（ｂ）に示すような電極
１５ａへのボンディング、ボンディング後のワイヤ４の
切断が高精度に行われる。
【０００７】一方、ワイヤ４のバンプ１つを形成するた
めの消費量は極く少なく、ワイヤ４が一定量消費される
都度、ワイヤリール３を図１に矢印で示すワイヤ４の繰
り出し方向に所定量回転駆動して送り出し間欠に供給す
る。ワイヤテンショナー７にて実線の供給初期位置まで
吹き上げられたワイヤ４は、所定量消費されると破線の
位置４Ａまで下がってくるので、これをフォトカプラ等
を利用した非接触なフィードセンサ１６により検出する
ことができ、この検出に基づき前記ワイヤ４の間欠供給
が行える。
【０００８】しかし、ワイヤ４はワイヤリール３から繰
り出されず、図１に破線で示すようにワイヤリール３と
ボンディング機構５側のエアーテンショナー１０との間
で緊張してしまい、ワイヤ４が切れたり、ボンディング
機構５から抜け出たりすることがときとして生じる。こ
れは、ワイヤ４が２０μｍ〜４０μｍと極く細く、ワイ
ヤリール３に巻き取られているワイヤ４が絡んでいて、
絡み点１７がワイヤリール３の回転駆動により巻き上が
って、ワイヤ４を引き戻そうとすることによるもので、
ワイヤ４が途中で切れたり、ボンディング機構５から抜
けたりする。このようなワイヤ４の切れや抜けが生じる
と、これらの復旧に長い時間が掛かり、連続したボンデ
ィング作業を首尾よく達成できず作業能率が大きく低下
する。
【０００９】また、ワイヤテンショナー７およびエアテ
ンショナー１１でのエアー６、１０の流量はワイヤ４の
供給状態に大きく影響し、ワイヤ４の種類、特に太さが
異なる都度、ワイヤ４の供給状態を観察しながらエアー
６、１０の流量を微妙に調節しなければならない。これ
を従来、エアー流量によって変化するフロートの位置を
目盛りによって人が読取りながら前記の調節を行ってい
る。このため、調節に熟練と長い時間を要して、ワイヤ
４の種類が変わる都度大きなロス時間が生じ、ワイヤの
種類の異なるボンディングを相前後して連続的に行うこ
とが首尾よく達成されない。
【００１０】また、ＩＣチップ１５は小さく薄いもの
で、本実施の形態を示す図５に示すように吸着ノズル２
１によって吸着して持ち運びするのが好適である。吸着
ノズル２１は図５の（ａ）、（ｃ）、（ｄ）のようにバ
ンプを形成していないＩＣチップ１５を吸着する場合
と、図５の（ｅ）、（ｆ）のようにボンディングにより
バンプ２２を形成したＩＣチップ１５を吸着する場合が
ある。ボンダーに付帯され、または別に設置される実装
機にて図５の（ｇ）のようにバンプ２２を形成した後の
ＩＣチップ１５を電子回路基板２４等に実装するために
その裏面を吸着する場合もある。なお、電子回路基板２
４にはＩＣチップ１５の電極１５ａ上に形成されたバン
プ２２と接合される電極や導体からなる接続部２５が設
けられている。また、吸着ノズル２１は図５の（ａ）の
ようにＩＣチップ１５の周縁の電極１５ａやバンプ２２
のない中央部分を吸着するタイプ、図５の（ｃ）、
（ｅ）、（ｇ）のようにＩＣチップ１５の全面と対向す
る平らな面で吸着するタイプ、図５の（ｄ）、（ｆ）の
ようにＩＣチップ１５をテーパ状の凹部２１ａにて吸着
するタイプがある。
【００１１】いずれの場合も、ＩＣチップ１５が脱落し
ないための高真空状態で吸着ノズル２１を働かせてＩＣ
チップ１５を吸着すると、ＩＣチップ１５は吸着ノズル
２１に対し急激に強く吸着されるため、図５の（ａ）、
（ｇ）に示す吸着方式では、ＩＣチップ１５の片当たり
が生じると、ＩＣチップ１５の上面に形成されている直
吸着に対する保護等のために設けられたコーティング膜
が片当たり等によって傷が付いて絶縁不良を招くし、片
当たりの状態によってはＩＣチップ１５に外力が集中し
て働き損傷する可能性もある。また、図５の（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）に示す吸着方式では、バンプ２２の存在
や凹部２１ａの存在によって、ＩＣチップ１５は吸着ノ
ズル２１と常に部分当たり状態になるので破損しやすい
上、片当たり状態ではさらに破損しやすく、かつバンプ
２２を不揃いに変形させて高さの不均一をもたらし、実
装不良等の原因にもなる。
【００１２】このように、従来通りに吸着ノズル２１を
吸着に十分な一定圧で働かせてＩＣチップ１５を吸着し
取り扱いボンディングを行うのでは、ＩＣチップ１５が
不良品化したり破損したりして、ボンディングが首尾良
く達成されず、歩留りが低下する。
【００１３】また、図５の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、ボンディングステージ１４に吸引孔１４ａを通じ移
載されたＩＣチップ１５を吸着保持する吸着手段３１を
設けて、移載されたＩＣチップ１５を吸着保持した状態
でボンディングに供すると、ＩＣチップ１５がボンディ
ング時にホーン１２のキャピラリ１２ａによる押圧や超
音波振動を受けても、位置ずれしてしまうようなことを
回避でき好適である。しかし、吸着ノズル２１によって
吸着保持したＩＣチップ１５をボンディングステージ１
４の図５の（ｂ）に仮想線で示す所定のボンディング作
業位置に高精度に移載することは困難である。そこで、
図５の（ｂ）に示すように仮想線で示す所定のボンディ
ング作業位置１５Ａに対し、平面より見た直交するＸ、
Ｙの２方向に所定量Δｘ、Δｙだけ位置ずれした実線で
示す位置にＩＣチップ１５を一旦移載した後、位置規正
板３２のＸ、Ｙ２方向の移動によりＩＣチップ１５を仮
想線で示す所定のボンディング作業位置１５Ａまで押動
して高精度に位置決めするようにした。しかし、このよ
うにすると、ＩＣチップ１５に欠けや破損がときとして
生じる。
【００１４】これは、ボンディングステージ１４の上に
移載されたＩＣチップ１５が吸着手段３１によって吸着
保持されたまま前記位置規正が行われ、この位置規正の
ためにＩＣチップ１５を押動するときに、前記吸着力に
よってＩＣチップ１５とボンディングステージ１４との
間に大きな摩擦抵抗が生じて、ＩＣチップ１５の移動を
妨げることが原因しており、ボンディングが首尾良く達
成されず、歩留りが低下する。
【００１５】さらに、吸着ノズル２１や吸着手段３１に
よるＩＣチップ１５の吸着解除時に、真空破壊エアーを
供給して真空破壊を行うことで、吸着解除を瞬時に行い
ボンディング対象物のノズル離れやステージ離れを良く
し、作業タクトを短くすることができる。しかし、これ
を図２０の（ｂ）に示すように吸着ノズル２１や吸着手
段３１の真空系ＰＶによる真空吸着と吸着解除とを電磁
弁ｆによって切換える切換え弁ｅの切換えパイロット圧
ＰＳと同じエアーＰＤを用いて電磁弁ｇを通じて行った
が、真空破壊のためのエアー供給によってＩＣチップ１
５が吸着ノズル２１から吹き落とされたり、ボンディン
グステージ１４のボンディング作業位置から吹き飛ばさ
れたりすることがときとして生じ、やはり、連続したボ
ンディングが首尾良く達成されず、歩留りが低下する。
しかも、このようなことは真空破壊のためのエアー供給
経路の長さが大きく影響し、１つのボンダーでも吸着位
置によって真空破壊による影響がまちまちとなり調整す
るのが困難である。これは、真空破壊エアーが高圧過ぎ
ることにより生じることが本発明者等の研究により判明
した。
【００１６】本発明の目的は、以上のような問題の少な
くとも１つを防止して、ボンディングを首尾よく達成す
ることができるボンダーを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、請求項１の発明は、ボンディングヘッド
に、ワイヤリール装着部に装着されたワイヤリールと、
このワイヤリールからのワイヤを上方から通されて、ボ
ンディングステージ上のボンディング対象物にボンディ
ングを行うボンディング作業機構との間で、ワイヤリー
ルからボンディング作業機構側に至るワイヤの途中を上
向きの湾曲状態にエアーで吹き上げてワイヤにテンショ
ンを与えるワイヤテンショナーを備えたボンダーにおい
て、ワイヤがワイヤリールとボンディング作業機構側と
の間で緊張するフィードミス位置に達するまでに、所定
のフローティング支持位置範囲から外れたことを検出す
るフィードミスセンサと、フィードミスセンサの検出信
号によってボンディング動作を停止するように制御する
制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【００１８】このような構成では、ボンディングヘッド
において、装着されたワイヤリールからボンディング機
構に供給されるワイヤが、ワイヤリールの部分で絡んで
いると云った何らかの理由でワイヤリールのワイヤ繰り
出し方向の回転駆動時にワイヤが繰り出されずに巻き上
がって却って引き戻されるようなことがあっても、ワイ
ヤがワイヤリールとボンディング作業機構側との間で緊
張するフィードミス位置に達するまでに、ワイヤテンシ
ョナーでのエアーの吹き上げによる所定のフローティン
グ支持位置範囲から外れたことをフィードミスセンサが
検出し、この検出によって制御手段がボンディング動作
を停止させるので、ワイヤが緊張し切って切れたり、ボ
ンディング機構から抜けたりするようなことを防止する
ことができる。これによって、連続したボンディングを
首尾よく達成することができ、生産性が向上する。 請
求項２の発明は、ボンディングステージに移載されるボ
ンディング対象物を吸着保持する吸着手段と、ボンディ
ングステージに移載され吸着保持されたボンディング対
象物を所定のボンディング位置まで押動して位置を規正
する位置規正手段とを備えたボンダーにおいて、ボンデ
ィング対象物がボンディングステージに移載される時点
から位置規正手段による位置の規正が終了するまでの
間、吸着手段を低真空状態で働かせ、それ以降ボンディ
ングの作業が終了する時点まで吸着手段を高真空状態で
働かせる制御手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
【００１９】このような構成では、ボンディングステー
ジに移載されたボンディング対象物は吸着手段によって
吸着保持して、位置規正手段による位置の規正やボンデ
ィング作業に供されるが、吸着手段は、ボンディング対
象物がボンディングステージに移載される時点から位置
規正手段による位置の規正が終了するまでの間、制御手
段によって低真空状態で働かされ、ボンディング対象物
をボンディングステージにやや弱く吸着保持しておき、
不用意な移動を防止して位置規正手段による位置規正に
ずれなく応動させながら、位置規正による移動のときの
吸着による抵抗を軽減するので、高精度な位置決めを確
保しながら、移載および位置規正して順次ボンディング
に供するボンディング対象物の損傷や破損を防止するこ
とができ、かつ、ボンディング作業開始時点から吸着手
段は制御手段によって高真空状態で働かされることによ
り、ボンディング対象物がボンディング作業時の押圧や
超音波振動を受けても、これの影響なく規正位置にずれ
が生じないので、ボンディング位置が狂わず、連続した
ボンディングを首尾よく達成することができ、歩留りが
向上する。
【００２０】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、さらに、吸着手段の高真空状態を停止する時点で、
低圧の真空破壊エアーを吸着手段に所定時間与える真空
破壊手段を設ける。
【００２１】このような構成では、請求項２の発明に加
え、さらに、吸着手段はボンディングステージ上のボン
ディング対象物を高真空状態で吸着保持してボンディン
グ作業に供するが、ボンディング作業が終了するなどに
より高真空状態が停止されるとき、真空破壊手段が吸着
手段に低圧の真空破壊エアーを所定時間与えて、吸着手
段の高真空状態の停止とともに低圧の真空破壊エアーに
よって、吸着手段の高真空状態を瞬時に破壊して、ボン
ディング対象物のステージ離れを良くしながら、真空破
壊エアーが低圧であることによってその供給経路の長さ
や長さの違いの影響なく、真空破壊エアーによるボンデ
ィング対象物の吹き飛ばしを確実に防止することができ
る。
【００２２】請求項４の発明は、供給されたボンディン
グ対象物を吸着保持してボンディングステージ上のボン
ディング作業位置に移載してボンディングに供し、また
ボンディング後のボンディング対象物を排出位置に持ち
運ぶ吸着ノズルを備えたボンダーにおいて、吸着ノズル
がボンディング対象物の吸着を開始する時点から、ボン
ディング対象物が吸着ノズルに吸着するまでの間、吸着
ノズルを低真空状態で働かせ、それ以降ボンディング対
象物の吸着を解除する時点まで吸着ノズルを高真空状態
で働かせる制御手段を設けたことを特徴とする。
【００２３】このような構成では、吸着ノズルが供給さ
れたボンディング対象物を吸着保持してボンディングス
テージ上のボンディング作業位置に移載したり、ボンデ
ィング作業終了後のボンディング対象物を排出位置まで
持ち運んだりするとき、制御手段は吸着ノズルがボンデ
ィング対象物の吸着を開始する時点から、ボンディング
対象物が吸着ノズルに吸着するまでの間、吸着ノズルを
低真空状態で働かせて、ボンディング対象物が吸着ノズ
ルに弱く無理なく予備吸着されるようにし、吸着時のボ
ンディング対象物の損傷や破損を防止しながら、それ以
降移載や持ち運びの終了等によって吸着を解除する時点
まで制御手段は吸着ノズルを高真空状態で働かせて、ボ
ンディング対象物が吸着ノズルに確実に本吸着されるよ
うにするので、吸着したボンディング対象物を吸着ノズ
ルが取り扱っている間、ボンディング対象物が脱落する
ようなことも防止することができ、連続したボンディン
グを首尾良く達成することができ、歩留りが向上する。
【００２４】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、さらに、吸着ノズルの高真空状態を停止する時点
で、低圧の真空破壊エアーを吸着ノズルに所定時間与え
る真空破壊手段を設ける。
【００２５】このような構成では、請求項４の発明に加
え、さらに、吸着ノズルはボンディング対象物を高真空
状態で吸着保持してボンディングステージへの移載や、
ボンディングステージからの持ち運びを行うが、これら
移載や持ち運びが終了するなどにより高真空状態が停止
されるとき、真空破壊手段が吸着ノズルに低圧の真空破
壊エアーを所定時間与えて、吸着ノズルの高真空状態の
停止とともに低圧の真空破壊エアーによって、吸着ノズ
ルの高真空状態を瞬時に破壊して、ボンディング対象物
のノズル離れを良くしながら、真空破壊エアーが低圧で
あることによってその供給経路の長さや長さの違いの影
響なく真空破壊エアーによるボンディング対象物の吹き
落としを確実に防止することができる。
【００２６】請求項６の発明は、ボンディングヘッド
に、ワイヤリール装着部に装着されたワイヤリールと、
このワイヤリールからのワイヤを上方から通されて、ボ
ンディングステージ上のボンディング対象物にボンディ
ングを行うボンディング作業機構との間で、ワイヤリー
ルからボンディング作業機構側に至るワイヤの途中を上
向きの湾曲状態にエアーで吹き上げてワイヤにテンショ
ンを与えるワイヤテンショナーおよび／またはボンディ
ング作業機構のワイヤ通し部の真上でワイヤを上方への
吹き上げエアーにさらしてワイヤに上向きのエアーテン
ションを掛けるエアーテンショナーを備えたボンダーに
おいて、ワイヤテンショナーおよび／またはエアーテン
ショナーに供給するエアーの流量調節手段と、前記エア
ーの流量を検出する流量センサと、前記エアーの流量を
ボンディング作業機構に供給されるワイヤの種類に応じ
て自動的に設定する流量設定手段と、流量センサで検出
されるエアー流量が、前記設定されたエアー流量になる
ように前記エアー流量調節手段を制御する流量制御手段
とを設けたことを特徴とするものである。
【００２７】このような構成では、ボンディングヘッド
において、ワイヤテンショナーおよび／またはエアーテ
ンショナーが、ワイヤリールからボンディング作業機構
に供給されるワイヤを所定のテンション状態にフローテ
ィング支持するのに、ワイヤの太さ等の種類によってフ
ローティング支持のテンション状態が異なり、ワイヤテ
ンショナーおよび／またはエアーテンショナーに供給す
るエアーの流量を微妙に調整しなければならないが、流
量設定手段がワイヤの種類に応じた流量を設定するので
ワイヤの種類を入力するだけで適正な流量が設定される
し、流量制御手段がエアー流量調節手段を制御して流量
センサが検出するエアー流量が、前記流量設定手段によ
って設定されたエアー流量になるようにするので、どの
ような種類のワイヤを用いても、また用いるワイヤの種
類が変わっても、ワイヤの種類の情報を入力するだけ
で、ワイヤテンショナーおよび／またはエアーテンショ
ナーにてワイヤの種類に応じたエアー流量が自動的に得
られるし、保つことができるので、手間を掛けずにワイ
ヤを適正なテンション状態にフローティング保持し、連
続したボンディングを首尾よく達成することができ、作
業能率が向上する。
【００２８】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、さらに、流量センサで検出されるエアー流量をデジ
タル表示する表示手段を設ける。
【００２９】このような構成では、請求項６の発明に加
え、さらに、流量センサで検出されるエアー流量が表示
手段によりデジタル表示されるので、ワイヤの種類に応
じて設定される設定流量と、その変動を作業者等が明確
に認識することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な一実施の
形態について図１〜図２４を参照しながら説明する。
【００３１】本実施の形態は図１、図２、図５を参照し
て既述したように、ＩＣチップ１５をボンディング対象
物とし、これの電極１５ａの上にワイヤ４をボンディン
グしてバンプ２２を形成するバンプボンダーの場合であ
り、図８にその全体構成を示し、図９に一部を取り除い
たボンディングステージ１４まわりの構成を示してい
る。これにつき説明すると、本体台４１の上のほぼ中央
位置にボンディング作業を行うボンディングステージ１
４が設置され、本実施の形態では超音波熱圧着によるボ
ンディングのためにヒートステージを採用し、例えば、
ボンディング作業中はヒータ温度で最大３５０℃程度に
保たれる。この温度はワイヤ４の材料や太さ、バンプ２
２の大きさ等種々な条件に応じて設定される。
【００３２】ボンディングステージ１４の右側にはロー
ディング、アンローディング兼用のマガジン４２を昇降
させるリフタ４３が設けられ、左側には複数のバンプ２
２を形成したＩＣチップ１５を上下から挟圧して各バン
プ２２の高さを所定の高さに揃えるレベリングを行うレ
ベラー４４が設けられている。リフタ４３に保持された
マガジン４２のボンディングステージ１４と対向する側
にトレイ搬送部４５が設けられ、マガジン４２内のＩＣ
チップ１５を保持したトレイ４６を授受する。
【００３３】ボンディングステージ１４とレベラー４４
との間には、レベリングを行うＩＣチップ１５を受載す
る図７、図８に示すようなレベリング台４７が設けら
れ、ＩＣチップ１５を受載する都度レベラー４４がＩＣ
チップ１５の上に移動してきて、所定位置まで下動し、
図７に示すようにＩＣチップ１５をレベラー４４とレベ
リング台４７との間で挟持し、各バンプ２２を所定の高
さに揃える。
【００３４】ボンディングステージ１４の手前にはＩＣ
チップ１５を既述した吸着ノズル２１により吸着保持し
て種々に搬送するＩＣチップ搬送手段４８、およびこの
ＩＣチップ搬送部４８によってボンディングステージ１
４のボンディング作業位置に移載されたＩＣチップ１５
を所定のボンディング作業位置に規正する既述した位置
規正板３２を持った位置規正手段８１が設けられてい
る。
【００３５】レベラー４４は必要に応じて用いればよい
が、用いない場合、レベラー４４に代えて図１０の
（ｃ）に示すように収納マガジン４２ａを設けるととも
に、ボンディングステージ１４側から収納マガジン４２
ａの直近までにアンローディング用のトレイ搬送部を設
け、バンプ２２形成後のＩＣチップ１５をアンローディ
ング用のトレイ搬送部に位置するトレイに収容し、これ
が満杯になる都度トレイを収納マガジン４２ａに収納す
るようにしてもよい。もっとも、収納マガジン４２ａを
設ける場合はこれを昇降させるリフタも設ける。
【００３６】図１０の（ａ）は本実施の形態の場合のＩ
Ｃチップ１５のＩＣチップ搬送手段４８による搬送経路
を示し、より具体的には、ＩＣチップ搬送手段４８は、
トレイ搬送部４５上に引き出されたトレイ４６上のＩＣ
チップ１５をボンディングステージ１４へ移載してボン
ディングに供し、ボンディング後のＩＣチップ１５をレ
ベリング台４７上に移載してレベリングに供し、レベリ
ング後のＩＣチップ１５をトレイ搬送部４５上のトレイ
４６の元の位置まで持ち運んで収納することを行う。図
１０の（ｂ）はレベラー４４を用いない場合のＩＣチッ
プ１５の搬送経路、（ｃ）は収納マガジン４２ａを用い
た場合のＩＣチップ１５の搬送経路をそれぞれ示してい
る。
【００３７】ボンディングステージ１４の後方には、既
述したボンディングヘッド１が設けられ、これに装備し
たワイヤリール３からワイヤテンショナー７およびエア
ーテンショナー１１を介し供給されるワイヤ４をボンデ
ィング作業機構５によって取扱い、ボンディングステー
ジ１４のボンディング作業位置に移載され既述のように
吸着保持されたＩＣチップ１５の各電極１５ａの上に順
次にボンディングを行いバンプ２２を形成する。
【００３８】本体台４１の上部最前部には主操作盤５１
が設けられ、この主操作盤５１によって各種データや動
作モードの設定、ボンディングのフルオート動作開始お
よび終了、セミオート動作の開始、進行、停止、あるい
はマニュアル動作の開始、進行、停止、緊急停止と云っ
たボンディングのための各種の操作を行うようにしてあ
る。このような操作のために、本体台４１の最後部の補
助ボックス５２の上に操作モニタ５３が設けられ、その
横にはボンディング作業状態を認識カメラ１３１で認識
した画像を表示する認識用モニタ５４が設けられてい
る。
【００３９】本体台１内には、ボンディングのための予
備的な操作を行う副操作盤５５、ボンディング動作を制
御する制御プログラム等を記録したフレキシブルディス
クを装着して読み書きするフレキシブルディスクデッキ
５６、ワイヤ４の先端にボール４ａを作るために既述の
トーチ１３からワイヤ４の先端にスパークを飛ばすため
の制御を行うスパークユニット５７、ボンディング作業
機構５のホーン１２に超音波を与える超音波ユニット５
８、フレキシブルディスクに記録されたプログラム内容
や、別に設定されているプログラムに従って全体の動作
の制御を行うマイクロコンピュータ５９、真空源ドライ
バ６１、真空圧力計６２、およびメインブレーカー６３
が設けられ、本体台４１の後部下側にはメイン空圧バル
ブ６４が設けられている。また、上記の補助ボックス５
２内にはワイヤ４の供給動作を制御するワイヤ供給コン
トローラ６５が設けられている。
【００４０】ボンディングステージ１４は、図９、図１
３、図１４に示すように、カートリッジヒータ７１を数
本挿入した金属製のヒートブロック７２の上に、ストッ
パ７３および位置規正ピン７４によって位置決めした状
態で金属製のステージプレート７５をねじ７６によって
取付けて構成してあり、左右一対の金属製で放熱孔７７
ａを持った脚部材７７によって本体台４１の上に設置さ
れている。ステージプレート７５にはボンディングステ
ージ１４の左右２か所のボンディング位置ＬＢ、ＲＢ、
およびこれらの間に設定される試しボンディング位置Ｔ
Ｂには、それぞれの位置に移載されるＩＣチップ１５を
吸着保持する吸着手段３１の吸引孔１４ａが複数設けら
れている。
【００４１】リフタ４３は図１１に示すように、リフタ
フレーム９１に保持された左右２本の縦向きのガイドシ
ャフト９２によってスライドベアリング９３を介し案内
される昇降台９４を有し、この昇降台９４をリフタフレ
ーム９１の背面に取付けたステッピングモータ９５とこ
れによって正逆転駆動されるタイミングベルト９６とに
よって昇降動作され、ローディング、アンローディング
兼用のマガジン４２の出し入れ対象となるトレイ４６が
トレイ搬送部４５と同じレベルになるように調節され
て、トレイ４６がトレイ搬送部４５との間で図９に矢印
で示すように出し入れできるようにする。このリフタ４
３はアンローディング用の収納マガジン４２ａを用いる
場合のリフタにも同様に用いられる。
【００４２】ＩＣチップ１５を所定の配列ピッチにて所
定数収容するトレイ４６は、図１２に示すようにトレイ
プレイト９７に受載し、Ｙ方向ストッパ９７ａおよびこ
れにトレイ４６を押当てる板ばね９７ｂと、Ｘ方向スト
ッパ９７ｃとによって位置決め保持された状態で、マガ
ジン４２の各段に出し入れされ、またトレイ搬送部４５
によって搬送されマガジン４２との間で授受される。こ
れによってＩＣチップ搬送手段４８の吸着ノズル２１が
トレイ４６内の所定のＩＣチップ１５を確実に吸着保持
してピックアップでき、また、バンプ２２を形成した後
のＩＣチップ１５をトレイ４６の所定の位置に確実に収
容できる。
【００４３】位置規正手段８１は、図９、図１５に示す
ように位置規正板３２を平面より見て直交するＸ、Ｙ２
方向に移動させるＸ方向移動機構８２、およびＹ移動機
構８３を順次に介して本体台４１の上に設置されてい
る。Ｘ方向移動機構８２はＸ方向駆動サーボモータ８４
によってボールネジ８５を正逆転駆動することにより位
置規正板３２をＸ方向に往復移動させ、Ｙ方向移動機構
８３はＹ方向駆動サーボモータ８６によってボールネジ
８７を正逆転駆動することにより位置規正板３２をＹ方
向に往復移動させる。また、位置規正板３２はこれと前
記ＸＹ２方向の移動機構８２、８３との間に設けた脚部
９８によって所定の高さになるように調節される。
【００４４】位置規正板３２は先端の左右両側にＩＣチ
ップ１５の四角形な形状に合わせた鉤型の切欠き３２ａ
を有し、左側の切欠き３２ａによってはボンディングス
テージ１４の左側のボンディング作業位置ＬＢに移載さ
れたＩＣチップ１５の位置を、図５の（ｂ）に示すよう
に規正し、右側の切欠き３２ａによってはボンディング
ステージ１４の右側のボンディング作業位置ＲＢに移載
されたＩＣチップ１５の位置を左側と同様であるが全く
左右逆の動きによって規正する。
【００４５】ボンディングステージ１４の中央に設定し
た試しボンディング位置ＴＢに移載されたＩＣチップ１
５は特に位置規正せず、ワイヤ４の種類が変わったとき
などの最初に試しボンディングを行い、ボンディング状
態の確認や調整を行うようにする。もっとも、試しボン
ディングでも高精度が要求される場合はＩＣチップ１５
の位置を規正する。この規正には左右どちらかの切欠き
３２ａを用いればよいが、試しボンディング専用の位置
規正用切欠き等を設けることもできる。
【００４６】ＩＣチップ搬送手段４８は、図９、図１
６、図１７に示すように吸着ノズル２１をＸ方向に並列
にして吸着ヘッド１０１に保持することにより、ＩＣチ
ップ１５の各種搬送を合理的に行うようにしてある。吸
着ヘッド１０１はＸ方向移動台１０５と、このＸ方向移
動台１０５に保持されたＹ方向スライダ１０６とを順次
に介して保持されている。Ｘ方向移動台１０５はＸ方向
ガイド１０２に案内され、ボールネジ１０３のサーボモ
ータ１０４による正逆転駆動でＸ方向に往復移動され
て、吸着ヘッド１０１をＸ方向に往復移動させる。Ｙ方
向スライダ１０６はＸ方向移動台１０５上のＹ方向ガイ
ド１０７に案内され、サーボモータ１０８の正逆転駆動
によって図９に示すタイミングベルト１１０を介しＹ方
向に往復移動されて、吸着ヘッド１０１をＹ方向に往復
移動させる。これによって吸着ヘッド１０１は各吸着ノ
ズル２１をＸ方向移動範囲およびＹ方向移動範囲のうち
のどの位置へも移動されることができる。
【００４７】また、吸着ヘッド１０１は、図１６、図１
７に示すように、各吸着ノズル２１を上下動させるエア
ーシリンダ１０９と、高さ調節を行う調節ネジ１１１と
を有し、図１８に示すようにボンディングステージ１４
等の上のＩＣチップ１５に対しては０．１〜０．２ｍｍ
程度の高さ位置まで下降して移載のための吸着解除、持
ち運びのための吸着を行う。しかし、これに限られるこ
とはない。
【００４８】ボンディングヘッド１は、図１９に示すよ
うなクロスガイドローラ１２１によってＸＹ２方向に移
動できるように支持されたＸＹ２方向に移動するＸＹテ
ーブル１２２に支持され、Ｘ方向のボールネジ１２３が
サーボモータ１２４によって正逆転駆動されることによ
ってＸ方向に往復移動され、Ｙ方向のボールネジ１２５
がサーボモータ１２６によって正逆転駆動されることに
よってＹ方向に往復移動される。これによって、ボンデ
ィングヘッド１はＸ方向移動範囲とＹ方向移動範囲のう
ちのどの位置へも移動されることができる。
【００４９】ボンディングヘッド１は、図１、図２を用
いて既述した構成を有しているが、図４に示すようにボ
ンディング作業の状態を視覚認識する認識カメラ１３１
がボンディング作業機構５の上に設けられ、認識画像が
既述した認識用モニタ５４に表示される。必要に応じて
マイクロコンピュータ５９等のデータ処理装置に認識信
号を入力してデータ処理することもできる。また、ボン
ディングヘッド１には、ボンディング作業機構５を図示
しない支点軸を中心に往復回動させて先端部を上下動さ
せる上下動電磁駆動部１３２と、クランパ８を開閉する
開閉電磁駆動部１３３とが設けられ、ホーン１２に与え
る超音波振動とでボンディング作業を行う。
【００５０】ところで、高精度なボンディング作業のた
めには、ホーン１２のキャピラリ１２ａと、トーチ１３
とは図３の（ａ）〜（ｄ）に示すような位置関係に設定
され、特に、トーチ１３の先端とキャピラリ１２ａの先
端とは正面から見て図３の（ｅ）に示すような位置関係
に設定される。ここに、ボンディングステージ１４から
のトーチ１３の高さＨT は３．４ｍｍ程度に設定され、
キャピラリ１２ａが破線で示すように下動した時点での
ワイヤ４の先端へのスパーク角度がＸ方向に９００μｍ
程度離れた位置から３０°〜４０°程度となるように設
定される。これによってトーチレベルＨTLも、キャプラ
リ１２ａが上動した原点にあるときのボンディングステ
ージ１４からのボンドレベルＢL も決まる。これらの設
定はワイヤ４の材料や太さ、必要とするボール４ａの径
等によって種々に行われる。
【００５１】ボンディング作業の具体例を示すと、ワイ
ヤ４はキャピラリ１２ａを通じて送り出され、これがＩ
Ｃチップ１５の上の所定の電極１５ａと対向する位置に
ボンディングヘッド１が移動する都度、トーチ１３から
のスパーク電流によって先端部が溶かされ、図６の
（ａ）に示すようなボール４ａが形成される。ワイヤ４
の各電極１５ａとの対向位置は認識カメラ１３１の視覚
認識のもとに高精度に制御される。前記のように形成さ
れたボール４ａはＩＣチップ１５の電極１５ａ上に熱圧
着と超音波とによって図６の（ｂ）に示すように接合さ
れる。この際の圧着力は３０ｇ〜５０ｇ程度が好適であ
る。
【００５２】次いで、ワイヤ４を挟持したクランパ８お
よびキャピラリ１２ａの上動によって、図６の（ｃ）に
示すようにワイヤ４を切断して、電極１５ａの上にボー
ル４ａと、ボール４ａから３０μｍ〜４０μｍ程度の高
さに突出したワイヤ部分４ｂとからなる突出長約６０μ
ｍ程度のバンプ２２が形成される。
【００５３】ワイヤ４の切断が所定位置で確実に行われ
るように、ワイヤ４は高ヤング率・低熱伝導率のものを
用いている。具体的には、ワイヤ４の材質はＡｕまたは
ＡｕとＰｄの合金成分のものを使用し、ＡｕとＰｄの合
金の場合には少なくともＰｄが約３０％以下のものを用
いるのが好適である。
【００５４】バンプ２２が形成されたＩＣチップ１５は
図７に示すようにレベラー４４によって所定の高さに矯
正した後、あるいはそのまま、図２４に示すように反転
させ、図示しない実装機にて、電子回路基板２４のパタ
ーンを認識して図２４の（ａ）に示すように位置合わせ
され、図２４の（ｂ）に示すようにＩＣチップ１５のバ
ンプ２２を電子回路基板２４の電極や導体の接続部２５
と接合される。
【００５５】このとき、１つのバンプ２２に１５０ｇ〜
２００ｇの圧着力と予熱約２００度と超音波をかけるこ
とにより、ワイヤ部分４ｂの先端部は図２４の（ｃ）に
示すように溶融しながら凸部４ｃとなり、さらに圧着さ
せると図２４の（ｄ）に示すように接合部４ｄを形成す
る。
【００５６】電子回路基板２４の接続部２５が導電膜で
あるとき、その上には接合剤としてＡｕメッキ、Ｓｎメ
ッキ、またはＡｇとＳｎの合金メッキが施されるのが好
適であり、ＡｇとＳｎの合金の場合は少なくともＡｇが
約５．０％以下であるのが好ましい。
【００５７】また、前記の超音波はＩＣチップ１５に水
平方向にかけ、振幅０．５μｍ、振動数６０〜７０ＫＨ
Z （具体例としては６３．５ＫＨZ ）、出力は１つのバ
ンプ２２につき１５０〜２００ｍＷで時間は約１ｓｅｃ
程度とするのが好適である。
【００５８】特に本実施の形態では、上記のようなボン
ディングが首尾良く達成されるように以下のような構成
を付加している。これについて述べると、図１、図２を
用いて既述したようにワイヤリール装着部２に装着され
たワイヤリール３と、このワイヤリール３からのワイヤ
４を上方から通されて、ボンディングステージ１４上の
ＩＣチップ１５にボンディングを行うボンディング作業
機構５との間で、ワイヤリール３からボンディング作業
機構５側に至るワイヤ４の途中を２枚のガイド板４０
１、４０２の間で上向きの湾曲状態にエアー６により吹
き上げてワイヤ４にテンションを与えるワイヤテンショ
ナー７と、ボンディング作業機構５のワイヤ通し部であ
るクランパ８のワイヤガイド８ａの真上でワイヤ４をワ
イヤガイド４０３内で上方への吹き上げエアー１０にさ
らして上向きのエアーテンションを掛けるエアーテンシ
ョナー１１とが設けられたボンディングヘッド１におい
て、ワイヤ４がワイヤリール３から繰り出されないこと
があってワイヤ４がワイヤリール３とボンディング作業
機構５側との間で緊張する図１に仮想線で示すフィード
ミス位置４Ｂに達するまでに、図１の実線と破線４Ａで
示すワイヤテンショナー７による所定のフローティング
支持位置範囲から外れたことを検出するフィードミスセ
ンサ１４１を設けるとともに、フィードミスセンサ１４
１の検出信号によってボンディング動作を停止するよう
に制御する制御手段１４２を図８に示すマイクロコンピ
ュータ５９の内部機能によって得ている。
【００５９】このようにすると、ボンディングヘッド１
によるボンディング作業の際に、ワイヤリール３からボ
ンディング作業機構５に供給されるワイヤ４が、ワイヤ
リール３の部分で絡んでいるなどの何らかの理由でワイ
ヤリール３のワイヤ繰り出し方向の回転駆動によってワ
イヤ４が繰り出されずに却って引き戻されるようなこと
があっても、ワイヤ４が、ワイヤリール３とボンディン
グ作業機構５側との間で緊張する図１の仮想線で示すフ
ィードミス位置４Ｂに達するまでに、実線と位置４Ａで
示すような所定のフローティング支持位置範囲から外れ
たことを、フィードミスセンサ１４１が検出し、この検
出によって制御手段１３２がボンディング動作を停止さ
せるので、ワイヤ４が緊張し切って切れたり、ボンディ
ング作業機構５から抜けたりするようなことを防止する
ことができる。これによって、連続したボンディングを
首尾よく達成することができ、生産性が向上する。
【００６０】本実施の形態のボンダーはまた、上記のよ
うなボンディングを首尾良く達成するために、図２０の
（ａ）に示すようなエアー制御回路を採用している。こ
のエアー制御回路では、真空ポンプ１６１がＩＣチップ
搬送手段４８の各吸着ノズル２１、ボンディングステー
ジ１４の吸着手段３１に接続され、コンプレッサ１６２
がメインレギュレータ１６３を介してワイヤテンショナ
ー７、エアーテンショナー１１、各吸着ノズル２１の上
下動用の各エアーシリンダ１０９、およびＩＣチップ搬
送手段４８におけるローディング、アンローディング兼
用のマガジン４２からのトレイ４６の引出し、収納を行
うエアーシンダ１６４の他、ボンディングヘッド１側の
ホーン冷却部１６５、ワイヤ４の揺らぎ防止部１６６、
およびボンディングステージ１４側の左右ボンディング
作業位置ＬＢ、ＲＢにおけるＩＣチップクリーナ部１６
７等に接続され、ワイヤテンショナー７、エアーテンシ
ョナー１１に関しては上述した機能を発揮できる構成と
されている。
【００６１】吸着ノズル２１への真空経路には、ＩＣチ
ップ１５の吸着の有無を検出する吸着センサ１７１、１
７２が設けられ、吸着手段３１の各位置ＬＢ、ＲＢ、Ｔ
Ｂへの真空経路には、それぞれの位置でのＩＣチップ１
５の吸着の有無を検出する吸着センサ１７３〜１７５が
設けられている。また、ワイヤテンショナー７へのエア
ー経路には空気の供給、供給停止を行う電磁開閉弁１８
１、１８２が設けられ、各吸着ノズル２１への真空経路
には吸着、吸着解除の切換えを行う開閉弁１８３、１８
４が設けられ、これらを電磁弁１８５、１８６によるパ
イロット圧の供給、停止によって開閉するようにしてあ
る。同様に、吸着手段３１の各位置ＬＢ、ＲＢ、ＴＢの
吸着部への真空経路にも吸着、吸着解除の切換えを行う
開閉弁１９１〜１９３が設けられ、これらを電磁弁１９
４〜１９６によるパイロット圧の供給、停止によって開
閉するようにしてある。また、各吸着ノズル２１、２１
の上下動用のエアーシリンダ１０９、１０９、およびト
レイ４６の出し入れ用のエアーシリンダ１６４のエアー
経路には、これらを必要に応じて伸長、収縮、停止を行
う電磁切換え弁２２１〜２２３が設けられている。
【００６２】さらに、各吸着ノズル２１、２１および吸
着手段３１の各位置ＬＢ、ＲＢ、ＴＢの吸着部への真空
経路には真空破壊用の電磁開閉弁２０１〜２０５が設け
られ、真空破壊時にメインレギュレータ１６３によって
所定の前記パイロット圧、例えば５Ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程
度に調圧された後のエアーをさらに補助レギュレータ１
６０によって２Ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程度に落として供給す
るようにしてある。
【００６３】また、各吸着ノズル２１、２１のエアー経
路には吸着初期とＩＣチップ１５の吸着が検出された後
とで低真空状態と高真空状態とに切換える真空高低切換
え用の電磁弁２０６、２０７が設けられ、吸着手段３１
の各位置ＬＢ、ＲＢの吸着部への真空経路には、ＩＣチ
ップ１５が移載されてこれを吸着し始め、位置規正が終
了するまでの時点と、位置規正が終了した以降とで低真
空状態と高真空状態とに切換える真空高低切換え用の電
磁弁２１１、２１２が設けられている。
【００６４】そして、ワイヤテンショナー７およびエア
ーテンショナー１１に供給するエアーは補助レギュレー
タ３０３によって前記パイロット圧よりも２Ｋｇ・ｆ／
cm2程度に低圧にしたエアーを供給するが、最終に供給
する流量を調節する流量調節手段１４３、１４４と、そ
れぞれのエアーの流量を検出する流量センサ１４５、１
４６と、前記エアーの流量をボンディング作業機構５に
供給されるワイヤ４の種類、特に太さに応じて自動的に
設定する図８に示すマイクロコンピュータ５９の内部機
能を利用した流量設定手段１４７と、前記流量センサ１
４５、１４６で検出される各エアーの流量が、流量設定
手段１４７によって設定されたエアー流量になるように
前記エアー流量調節手段１４３、１４４を制御する図８
のマイクロコンピュータ５９の内部機能を利用した流量
制御手段１４８とを設けてある。
【００６５】この流量制御のために、各流量調節手段１
４３、１４４はモータ１５１、１５２を持ったものとし
てあり、流量制御手段１４８はこれらモータ１５１、１
５２を必要に応じて正逆転駆動して流量調節を行う。
【００６６】ワイヤテンショナー７およびエアーテンシ
ョナー１１が、ワイヤリール３からボンディング作業機
構５に供給されるワイヤ４を所定のテンション状態にフ
ローティング支持するのに、ワイヤ４の太さ等の種類に
よってフローティング支持のテンション状態が異なり、
ワイヤテンショナー７およびエアーテンショナー１１に
供給するエアーの流量Ｑ、ｑを微妙に調整しなければな
らない。
【００６７】しかし、前記した流量設定手段１４７がワ
イヤ４の種類に応じた流量Ｑ、ｑを図２１に示すフロー
チャートのブロックＢ１にて自動的に設定するのでワイ
ヤ４の種類を主操作盤５１等からマイクロコンピュータ
５９に入力するだけで適正な流量Ｑ、ｑが設定される。
一旦設定されると、ブロックＢ４でのワイヤ４のフィー
ド不調による動作停止時のＱ、ｑフラグのリセット、あ
るいは、新たなワイヤ４の情報の入力があったときの
Ｑ、ｑフラグのリセットがあるまで、前記設定が保持さ
れる。フィード不調時のＱ、ｑフラグリのセットはワイ
ヤ４の種類を確認して再度入力することを促す利点があ
る。
【００６８】しかも、ブロックＢ３で示すように、流量
制御手段１４８がエアー流量調節手段１４３、１４４を
モータ１５１、１５２を介し制御して、前記流量センサ
１４５、１４６が検出する各エアーの流量が、前記流量
設定手段１４７によって設定されたエアー流量Ｑ、ｑに
なるようにするので、どのような種類のワイヤ４を用い
ても、また用いるワイヤ４の種類が変わっても、ワイヤ
４の種類の情報を入力するだけで、ワイヤテンショナー
７およびエアーテンショナー１１にてワイヤ４の種類に
応じたエアー流量Ｑ、ｑが自動的に得られるし、保つこ
とができる。従って、手間を掛けずにワイヤ４を適正な
テンション状態にフローティング支持し、連続したフロ
ーティングを首尾よく達成することができ、作業能率が
向上する。
【００６９】さらに、流量センサ１４５、１４６で検出
されるエアー流量はブロックＢ２に示す処理にて、図１
に示す液晶表示手段１５３等によって個別の画面１５３
ａ、１５３ｂにデジタル表示するので、ワイヤ４の種類
に応じて設定される設定流量と、その変動が作業者等が
明確に認識することができる。
【００７０】なお、エアーテンショナー１１のワイヤ出
口部には、図１に示すようにワイヤ４の揺らぎ量が所定
値から外れたときそれを検出するゆらぎセンサ２３１が
設けられ、ワイヤテンショナー７およびエアーテンショ
ナー１１の上記のような制御によっても、ワイヤ４の揺
らぎが適正な範囲を外れるときは、ゆらぎセンサ２３１
の検出に応じて前記したブロックＢ４の処理でボンディ
ング動作を停止するようにして、トラブルが発生する前
に再調整されるようになっている。
【００７１】また、本実施の形態の前記エアー制御回路
とマイクロコンピュータ５９の動作制御では、図２２の
ブロックＢ１１にて、吸着ノズル２１がＩＣチップ１５
の吸着を開始する時点から、ＩＣチップ１５が吸着ノズ
ルに吸着するまでの間、吸着ノズルを電磁切換え弁２０
６、２０７の切換えにより補助レギュレータ３０１、３
０２を通った２０〜１００ｍｍＨｇ程度の低真空状態で
働かせ、それ以降ＩＣチップ１５の吸着を解除する時点
まではブロックＢ１２にて、吸着ノズル２１を電磁切換
え弁２０６、２０７の切換えにより補助レギュレータ３
０１、３０２を通らない８０〜６５０ｍｍＨｇ程度の高
真空状態で働かせる。このための制御手段２３５を図８
に示すようにマイクロコンピュータ５９の内部機能とし
て得ている。
【００７２】このように、吸着ノズル２１がＩＣチップ
１５の吸着を開始する時点から、ＩＣチップ１５が吸着
ノズル２１に吸着するまでの間、吸着ノズル２１を低真
空状態で働かせることにより、ＩＣチップ１５が吸着ノ
ズルに弱く無理なく予備吸着されるようにするので、吸
着時のＩＣチップ１５の損傷や破損を防止しながら、そ
れ以降移載や持ち運びの終了等によって吸着を解除する
時点までは吸着ノズル２１を高真空状態で働かせること
により、ＩＣチップ１５を確実に本吸着するようになる
ので、吸着したＩＣチップ１５を吸着ノズル２１が取り
扱っている間、ＩＣチップ１５が脱落するようなことも
防止することができ、連続したボンディングを首尾良く
達成することができ、歩留りが向上する。
【００７３】しかも、図２２のブロックＢ１３の処理
で、吸着ノズル２１の高真空状態を開閉弁１８３、１８
４によって停止する時点で、真空破壊手段としての電磁
切換え弁２０１、２０２の切換えにより前記補助レギュ
レータ１６０を通った２Ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程度の低圧の
真空破壊エアーを吸着ノズル２１に所定時間与える。こ
のために、電磁切換え弁２０１、２０２を適宜に働かせ
る制御手段２３７を図８に示すマイクロコンピュータ５
９の内部機能として得ている。
【００７４】吸着ノズル２１はＩＣチップ１５を高真空
状態で吸着保持してボンディングステージ１４への移載
や、ボンディングステージ１４からの持ち運び等を行う
が、これら移載や持ち運びが終了するなどにより高真空
状態が停止されるとき、上記のように真空破壊手段であ
る電磁切換え弁２０１、２０２が吸着ノズル２１に低圧
の真空破壊エアーを所定時間与えるので、吸着ノズル２
１の高真空状態の停止とともに低圧の真空破壊エアーに
よって、高真空状態を瞬時に破壊してＩＣチップ１５の
ノズル離れを良くしながら、真空破壊エアーの供給経路
の長さや長さの違いの影響なく真空破壊エアーによるＩ
Ｃチップ１５の吹き落としを確実に防止することができ
る。
【００７５】また、図２３のブロックＢ２１の処理で、
ＩＣチップ１５がボンディングステージ１４に移載され
て位置規正手段８１による位置の規正が終了するまでの
間、吸着手段３１を電磁切換え弁２１１、２１２の切替
えにより補助レギュレータ３０４を通った５０〜１５０
ｍｍＨｇ程度の低真空状態で働かせ、それ以降ボンディ
ングの作業が終了する時点までブロックＢ２２の処理で
吸着手段３１を電磁切換え弁２１１、２１２の切換えに
より補助レギュレータ３０４を通らない８０〜６５０ｍ
ｍＨｇ程度の高真空状態で働かせる。このための制御手
段２３８を図８のマイクロコンピュータ５９の内部機能
として得ている。
【００７６】ボンディングステージ１４に移載されたＩ
Ｃチップ１５は吸着手段３１によって吸着保持して、位
置規正手段８１による位置の規正やボンディング作業に
供するが、上記のように吸着手段３１は、ＩＣチップ１
５がボンディングステージに移載されて位置規正手段８
１による位置の規正が終了するまでの間、制御手段２３
８によって低真空状態で働かされ、ＩＣチップ１５をボ
ンディングステージ１４にやや弱く吸着保持しておき、
不用意な移動を防止して位置規正手段８１による位置規
正にずれなく応動させながら、位置規正による移動のと
きの吸着による抵抗を軽減するので、高精度な位置決め
を確保しながら、移載および位置規正して順次ボンディ
ングに供するＩＣチップ１５の損傷や破損を防止するこ
とができ、かつ、ボンディング作業開始時点から吸着手
段３１は制御手段２３８によって高真空状態で働かされ
ることにより、ＩＣチップ１５がボンディング作業時の
押圧や超音波振動を受けても、これの影響なく高精度な
規正位置にずれが生じないので、ボンディング位置が狂
わず、連続したボンディングを首尾よく達成することが
でき、歩留りが向上する。
【００７７】しかも、ブロックＢ２３の処理にて吸着手
段３１の高真空状態を停止する時点で、真空破壊手段と
しての電磁切換え弁２０３、２０４の切換えにより前記
した２Ｋｇ・ｆ／ｃｍ2 程度の低圧の真空破壊エアーを
吸着手段３１に所定時間与える。このように電磁切換え
弁２０３２０４を制御するのに図８に示すマイクロコン
ピュータ５９の内部機能を利用した制御手段２３９が設
けられている。
【００７８】吸着手段３１はボンディングステージ１４
上のＩＣチップ１５を高真空状態で吸着保持してボンデ
ィング作業に供するが、ボンディング作業が終了するな
どにより高真空状態が停止されるとき、上記のように真
空破壊手段である電磁切換え弁２０３、２０４の切換え
により吸着手段３１に低圧の真空破壊エアーを所定時間
与えるので、吸着手段３１の高真空状態の停止とともに
低圧の真空破壊エアーによって、高真空状態が瞬時に破
壊しＩＣチップ１５のステージ離れを良くしながら、真
空破壊エアーの供給経路の長さや長さの違いの影響なく
真空破壊エアーによるＩＣチップ１５の吹き飛ばしを確
実に防止することができる。
【００７９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ワイヤリール
のワイヤ繰り出し方向の回転駆動時にワイヤが繰り出さ
れずに巻き上がって却って引き戻され、ワイヤがワイヤ
テンショナーでのエアーの吹き上げによる通常のフロー
ティング支持位置を外れて、緊張させられていくような
ことがあっても、ワイヤがワイヤリールとボンディング
作業機構側との間で緊張するフィードミス位置に達する
までに、所定のフローティング支持位置範囲から外れた
ことが検出されてボンディング動作が停止されるので、
ワイヤが緊張し切って切れたり、ボンディング機構から
抜けたりするようなことを防止することができる。これ
によって、連続したボンディングを首尾よく達成するこ
とができ、生産性が向上する。
【００８０】請求項２の発明によれば、ボンディング対
象物がボンディングステージに移載される時点から位置
規正手段による位置の規正が終了するまでの間、吸着手
段は低真空状態でボンディング対象物をボンディングス
テージにやや弱く吸着保持しておき、不用意な移動を防
止して位置規正手段による位置規正にずれなく応動させ
ながら、位置規正による移動のときの吸着による抵抗を
軽減するので、高精度な位置決めを確保しながら、移載
および位置規正して順次ボンディングに供するボンディ
ング対象物の損傷や破損を防止することができ、かつ、
ボンディング作業開始時点から吸着手段は高真空状態で
ボンディング対象物を十分に吸着するので、ボンディン
グ対象物がボンディング作業時の押圧や超音波振動を受
けても、これの影響なく高精度な規正位置にずれが生じ
ないので、ボンディング位置が狂わず、連続したボンデ
ィングを首尾よく達成することができ、歩留りが向上す
る。
【００８１】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
に加え、さらに、吸着手段の高真空状態が停止されると
き、低圧の真空破壊エアーにより吸着手段の高真空状態
を瞬時に破壊して、ボンディング対象物のステージ離れ
を良くしながら、真空破壊エアーが低圧であることによ
ってその供給経路の長さや長さの違いの影響なく、真空
破壊エアーによるボンディング対象物の吹き飛ばしを確
実に防止することができる。
【００８２】請求項４の発明によれば、吸着ノズルがボ
ンディング対象物の吸着を開始する時点から、ボンディ
ング対象物が吸着ノズルに吸着するまでの間低真空状態
でボンディング対象物を弱く無理なく予備吸着されるよ
うにし、吸着時のボンディング対象物の損傷や破損を防
止しながら、それ以降移載や持ち運びの終了等によって
吸着を解除する時点まで吸着ノズルは高真空状態でボン
ディング対象物を確実に本吸着するようになるので、吸
着したボンディング対象物を吸着ノズルが取り扱ってい
る間、ボンディング対象物が脱落するようなことも防止
することができ、連続したボンディングを首尾良く達成
することができ、歩留りが向上する。
【００８３】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
に加え、さらに、吸着ノズルが高真空状態を停止される
とき、低圧の真空破壊エアーによって高真空状態を瞬時
に破壊して、ボンディング対象物のノズル離れを良くし
ながら、真空破壊エアーが低圧であることによってその
供給経路の長さや長さの違いの影響なく真空破壊エアー
によるボンディング対象物の吹き落としを確実に防止す
ることができる。
【００８４】請求項６の発明によれば、ワイヤの種類を
入力するだけで適正な流量が設定されるし、流量センサ
が検出するエアー流量が前記設定されたエアー流量にな
るように自動制御するので、どのような種類のワイヤを
用いても、また用いるワイヤの種類が変わっても、ワイ
ヤの種類の情報を入力するだけで、ワイヤテンショナー
および／またはエアーテンショナーにてワイヤの種類に
応じたエアー流量が自動的に得られるし、保つことがで
きるので、手間を掛けずにワイヤを適正なテンション状
態にフローティング支持し、連続したボンディングを首
尾よく達成することができ、作業能率が向上する。
【００８５】請求項７の発明によれば、請求項６に記載
の発明に加え、さらに、検出されるエアー流量がデジタ
ル表示されるので、ワイヤの種類に応じて設定される設
定流量と、その変動を作業者等が明確に認識することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な一実施の形態を示すボンダー
のボンディングヘッド部とこれによるボンディング状態
を示す概略図である。
【図２】図１のボンディングヘッドのボンディング作業
機構にワイヤを通す状態を示す斜視図である。
【図３】図１、図２のボンディング作業機構におけるキ
ャピラリとトーチとの位置関係を示し、その（ａ）は斜
視図、その（ｂ）はボンディングヘッド１での正面図、
その（ｃ）は平面図、その（ｄ）はトーチ側からの正面
図、その（ｅ）はボンディングステージも含めた位置関
係図である。
【図４】ボンディングヘッドのワイヤ供給部分を省略し
て示す斜視図である。
【図５】ボンディングステージへの吸着ノズルによるＩ
Ｃチップの移載状態を示し、その（ａ）はボンディング
ステージのＩＣチップ吸着状態および位置規正状態を示
す断面図、その（ｂ）は（ａ）の平面図、その（ｃ）〜
（ｇ）は各種吸着ノズルによる各種状態のＩＣチップの
吸着状態を示す断面図である。
【図６】ボンディング作業の工程の具体例を示し、その
（ａ）はワイヤの先端にボールを形成する工程を示す断
面図、その（ｂ）はボールをＩＣチップの電極に接合す
る工程を示す断面図、その（ｃ）はワイヤを切断してバ
ンプを形成する工程を示す断面図である。
【図７】ＩＣチップに形成したバンプの高さをレベラー
で調整する状態を示す断面図である。
【図８】図１のボンディングヘッドを持ったボンダーの
全体構成を示す斜視図である。
【図９】図８のボンダーの一部を除いて示す斜視図であ
る。
【図１０】図８のボンダーを利用したＩＣチップの取扱
いのバリエーションを示し、その（ａ）は本実施の形態
の通りの取扱いを示す平面図、その（ｂ）はレベラーを
省略した場合の取扱いを示す平面図、その（ｃ）はレベ
ラーに代えてアンローディング用のマガジンを設置した
場合の取扱いを示す平面図である。
【図１１】図８のボンダーのリフタを示す斜視図であ
る。
【図１２】図１１のリフタによって昇降されるマガジン
とこれに収容されるトレイを示す斜視図である。
【図１３】図８のボンダーのボンディングステージのス
テージ部および位置規正手段の位置規正板部分の分解斜
視図である。
【図１４】図８のボンダーのボンディングステージの全
体の斜視図である。
【図１５】図８のボンダーの位置規正手段の全体の斜視
図である。
【図１６】図８のボンダーのＩＣチップ搬送手段の斜視
図である。
【図１７】図１６のＩＣチップ搬送手段の吸着ヘッドの
斜視図である。
【図１８】図１７の吸着ヘッドとボンディングステージ
上のＩＣチップとの関係を示す斜視図である。
【図１９】図１、図５のボンディングヘッドの移動機構
を示す斜視図である。
【図２０】ボンダーのエアー制御回路図であって、その
（ａ）は図８のボンダーのエアー制御回路図、その
（ｂ）は先に実験したボンダーの一部のエアー制御回路
図である。
【図２１】図８のボンダーのマイクロコンピュータの動
作制御によるワイヤフィード処理サブルーチンを示すフ
ローチャートである。
【図２２】図８のボンダーのマイクロコンピュータの動
作制御によるノズル吸着処理サブルーチンを示すフロー
チャートである。
【図２３】図８のボンダーのマイクロコンピュータの動
作制御によるステージ吸着処理サブルーチンを示すフロ
ーチャートである。
【図２４】図７のレベラリング処理を終了したＩＣチッ
プを電子回路基板に実装する工程を示す断面図である。
【図２５】従来から用いられているワイヤボンディング
を行うボンダーの一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ ボンディングヘッド ２ リール装着部 ３ ワイヤリール ４ ワイヤ ４ａ ボール ４Ｂ ミスフィード位置 ５ ボンディング作業機構 ６、１０ エアー ７ ワイヤテンショナー ８ クランパ １１ エアーテンショナー １２ ホーン １２ａ キャピラリ １３ トーチ １４ ボンディングステージ １４ａ 吸引孔 １５ ＩＣチップ １５ａ 電極 ２１ 吸着ノズル ２２ バンプ ３１ 吸着手段 ３２ 位置規正板 ３２ａ 切欠き ４８ ＩＣチップ搬送手段 ５１ 主操作盤 ５３ 操作用モニタ ５５ 副操作盤 ５６ フレキシブルディスクデッキ ５７ スパークユニット ５８ 超音波ユニット ５９ マイクロコンピュータ ６１ 真空源ドライバ ８１ 位置規正手段 １０１ 吸着ヘッド １４１ ミスフィードセンサ １４２、１４７、１４８、２３５、２３７、２３８、２
３９ 制御手段 １４３、１４４ 流量調節手段 １４５、１４６ 流量センサ １５１、１５２ モータ １５３ 表示手段 １６０、３０１〜３０４ 補助レギュレータ １７１〜１７５ 吸着センサ ２０１〜２０５ 真空破壊用の電磁切換え弁 ２０６、２０７、２１１、２１２ 真空高低切換え用の
電磁切換え弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 雅也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 高倉 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 池谷 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングヘッドに、ワイヤリール装
    着部に装着されたワイヤリールと、このワイヤリールか
    らのワイヤを上方から通されて、ボンディングステージ
    上のボンディング対象物にボンディングを行うボンディ
    ング作業機構との間で、ワイヤリールからボンディング
    作業機構側に至るワイヤの途中を上向きの湾曲状態にエ
    アーで吹き上げてワイヤにテンションを与えるワイヤテ
    ンショナーを備えたボンダーにおいて、 ワイヤがワイヤリールとボンディング作業機構側との間
    で緊張するフィードミス位置に達するまでに、所定のフ
    ローティング支持位置範囲から外れたことを検出するフ
    ィードミスセンサと、フィードミスセンサの検出信号に
    よってボンディング動作を停止するように制御する制御
    手段とを設けたことを特徴とするボンダー。
  2. 【請求項２】 ボンディングステージに移載されるボン
    ディング対象物を吸着保持する吸着手段と、ボンディン
    グステージに移載され吸着保持されたボンディング対象
    物を所定のボンディング位置まで押動して位置を規正す
    る位置規正手段とを備えたボンダーにおいて、 ボンディング対象物がボンディングステージに移載され
    る時点から位置規正手段による位置の規正が終了するま
    での間、吸着手段を低真空状態で働かせ、それ以降ボン
    ディングの作業が終了する時点まで吸着手段を高真空状
    態で働かせる制御手段を設けたことを特徴とするボンダ
    ー。
  3. 【請求項３】 吸着手段の高真空状態を停止する時点
    で、低圧の真空破壊エアーを吸着手段に所定時間与える
    真空破壊手段を設けた請求項２に記載のボンダー。
  4. 【請求項４】 供給されたボンディング対象物を吸着保
    持してボンディングステージ上のボンディング作業位置
    に移載してボンディングに供し、またボンディング後の
    ボンディング対象物を排出位置に持ち運ぶ吸着ノズルを
    備えたボンダーにおいて、 吸着ノズルがボンディング対象物の吸着を開始する時点
    から、ボンディング対象物が吸着ノズルに吸着するまで
    の間、吸着ノズルを低真空状態で働かせ、それ以降ボン
    ディング対象物の吸着を解除する時点まで吸着ノズルを
    高真空状態で働かせる制御手段を設けたことを特徴とす
    るボンダー。
  5. 【請求項５】 吸着ノズルの高真空状態を停止する時点
    で、低圧の真空破壊エアーを吸着ノズルに所定時間与え
    る真空破壊手段を設けた請求項４に記載のボンダー。
  6. 【請求項６】 ボンディングヘッドに、ワイヤリール装
    着部に装着されたワイヤリールと、このワイヤリールか
    らのワイヤを上方から通されて、ボンディングステージ
    上のボンディング対象物にボンディングを行うボンディ
    ング作業機構との間で、ワイヤリールからボンディング
    作業機構側に至るワイヤの途中を上向きの湾曲状態にエ
    アーで吹き上げてワイヤにテンションを与えるワイヤテ
    ンショナーおよび／またはボンディング作業機構のワイ
    ヤ通し部の真上でワイヤを上方への吹き上げエアーにさ
    らしてワイヤに上向きのエアーテンションを掛けるエア
    ーテンショナーを備えたボンダーにおいて、 ワイヤテンショナーおよび／またはエアーテンショナー
    に供給するエアーの流量調節手段と、前記エアーの流量
    を検出する流量センサと、前記エアーの流量をボンディ
    ング作業機構に供給されるワイヤの種類に応じて自動的
    に設定する流量設定手段と、流量センサで検出されるエ
    アーの流量が設定されたエアー流量になるように前記エ
    アー流量調節手段を制御する流量制御手段とを設けたこ
    とを特徴とするボンダー。
  7. 【請求項７】 流量センサで検出されるエアー流量をデ
    ジタル表示する表示手段を設けた請求項６に記載のボン
    ダー。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002079483A (ja) 2000-09-06 2002-03-19 Koganei Corp 吸着搬送装置
JP2007150365A (ja) * 2007-03-09 2007-06-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd バンプボンディング装置
JP2014043336A (ja) * 2012-08-28 2014-03-13 Kanai Hiroaki 金属線条体の張力調整装置

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