JPS58199535A - ボンデイングア−ムの上下駆動装置 - Google Patents

ボンデイングア−ムの上下駆動装置

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JPS58199535A
JPS58199535A JP57082957A JP8295782A JPS58199535A JP S58199535 A JPS58199535 A JP S58199535A JP 57082957 A JP57082957 A JP 57082957A JP 8295782 A JP8295782 A JP 8295782A JP S58199535 A JPS58199535 A JP S58199535A
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JP
Japan
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bonding arm
bonding
voice coil
capillary
arm
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JP57082957A
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Mikiya Yamazaki
山崎 幹也
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Shinkawa Ltd
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Shinkawa Ltd
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Publication date
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    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • HELECTRICITY
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は牛導体集積回路の製造工程で用いられるワイヤ
ボンダにおけるボンディングアームの上下駆動装置lこ
関する。
周知の如く、ワイヤボンダは、XY方向に移動可能なボ
ンディングヘッドと、このボンディングヘッドに上下動
又は揺動可能に設けられたボアディングアームと、この
ボンディングアームの一端に取付けられワイヤが挿通さ
れたキャピラリと、前記ボンディングヘッドをXY方向
に駆動するXY駆動部と、前記ボンディングアームを上
下動又は揺動させるZ駆動部とを有している。
ところで、キャピラリは第1図に示すようなサイクルで
上下動させられる。即ち、キャピラリは位置aから第1
ボンド面1の上方の位置すまで急速に下降させられ、位
置すから低速で第1ボンド面1よりわずか下方の位置C
まで下降させられる。
そして、第1ボンド面1にキャピラリでワイヤが所定時
間、適当な圧力で圧着されてボンディングされる。第1
ボンド面1へのワイヤ接続後、キャピラリは位置dより
位置fに急速に上昇させられ、再び位置gより第2ボン
ド面2の上方の位置りまで急速に下降させられる。この
工程d −+ f −+ g→h間にXY駆動部ζこよ
りボンディングヘッドがXY方向に移動させられ、キャ
ピラリは第2ボンド面2の上方に位置させられる。位置
りよりキャピラリは第2ボンド面2のわずか下方の位置
iまで低速で下降させられ、第2ボンド面21こキャピ
ラリでワイヤが所定時間、適当な圧力で圧着されて、l
l□ ボンディングされる。第2ボンド面2へのワイヤ接続後
、キャピラリは位置jから位置kまで上昇させられ、k
から2まで時間内にクランパが閉じてワイヤをクランプ
すると共に、クランパーでワイヤを引張ってワイヤを第
2ボンド面2へのワイヤボンド付は根部より切断する。
次にキャピラリは位置−〇から位置mまで急速に上昇し
、mからnまでの時間にトーチが作動してキャピラリの
下端より延在するワイヤ先端にボールが形成される。
このようなサイクルで順次ボッディングが行われる。
このように、キャピラリには単なる上下運動ではなく、
複雑、微妙な動きが要求される。例えばキャピラリ下降
の際はボンド点への過度な衝撃を避けるため、ボンド面
1.2の適当な高さく位置す、h)から一定の低速度に
変速し、圧着時は所定の時間、適当な圧力を保持しなけ
ればならない。
またキャピラリが第1ボンド点から第2ボンド点へ移動
する際は必要な高さを維持しなければならない。更にキ
ャピラリの上下動にはワイヤクランパー、1・−チ等の
機構が連動することも必要である。
ところで、初期の自動ワイヤボンダでは、キヤ5− ピラリ(ボンディングアーム)のZ(高さ)駆動部はも
っばら一方向に一定速度で回転する軸に取付けられたカ
ムにより行われていた。しかしながら、この機構はボン
ド面の高さやワイヤボンドの接合性、ボンド点間の距離
等の相違する試料(こ容易に対応できないという欠点を
有する。
そこで近年、特開昭54−154273号公報に示すよ
う(こ、キャピラリの上下動の速度、変速点の位置、移
動中の高さ等が数値で自由番こ設定可能な、いわゆるデ
ジタルへラドボンダと称するものが開発されるに至った
。このデジタルへラドボンダは、キャピラリ(ボンディ
ングアーム)を上下駆動する駆動源として、一般に回転
エンコーダ付の直流サーボモータが使用され、モータの
回転はねじ、クランク、その他の伝達機構を介してボン
ディングアームに伝えられる。この場合、モータへの入
力指令パルスによって速度、回転方向、停止位置が指定
される。
しかしながら、キャピラリの上下ストロークは通常5〜
6調であるので、モータの回転角は1回=6− 転に達しない小範囲であり、この小範囲間を正転、逆転
、変速等を繰返すことになり、モータにとって苛酷な使
用条件となっている。またモータの回転運動をボンディ
ングアームの上下運動に変換するための伝達手段が複雑
で、またこのために高速動作の妨げとなるという欠点を
有する。
本発明は上記従来技術の欠点を除去したボンディングア
ームの上下駆動装置を提供することを目的とする。
以下、本発明を図示の実施例により説明する。
第2図は本発明になるボンディングアームの上下駆動装
置の一実施例を示す。ボンディングヘッド10には支持
ブロック11が固定されており、この支持ブロック11
にはボンディングアーム12に固定された支軸13が回
転自在に支承されている。ボンディングアーム12には
、一端にワイヤ14が挿通されたキャピラリ15が固定
され、他端にボイスコイル16が固定されている。ボイ
スコイル16はボンディングヘッド10に固定された永
久磁石17の中央磁極部17aに遊嵌されている。永久
磁石17は中央の磁極部17aの両側lこ対向して磁極
部17b、17Cを有し、これら磁極部17b、17C
は中央の磁極部17aと異極に形成されている。そして
、ボイスコイル16と永久磁石17とでボイスコイル型
リニアモータ18を構成している。またボンディングア
ーム12には原点位置検出用の差動型光電検出器19の
スリット板19aが固定され、差動型光電検出器19の
本体19bはボンディングヘッド10に固定されている
。そして、差動型光電検出器19によってキャピラリ1
5の高さの原点位置及びキャピラリ15の上下方向が検
出される。
そこで、ボイスコイル16に正方向又は逆方向の電流を
流すことによりボンディングアーム12を上下に駆動す
ることができる。
第3図はボンディングアームの上下駆動回路の一実施例
を示す。21は差動型光電検出器19に1 接続された差動検出増巾器で、ボンディングアーム12
の特定の原点位置で出力が零となり、ボンディングアー
ム12の上下動に応じて第4図に示すように正負の出力
が得られるようになっている。
これにより原点位置を数μmの精度で検出できる。
22はマイクロコンピュータで、このマイクロコンピュ
ータ22内のキャピラリ15の上下位置を指定するデー
タアトメス(図示せず)は差動光電増巾器21の原点位
置信号によって零(こリセットされるようになっている
。23はI)−Aコンバータで、マイクロコンピュータ
22からのデジタル信号に応じてアナログ信号を発生す
る。24は入力切換スイッチで、差動光電増巾器21と
D−Aコンバータ23とを切換るようiこなっている。
25はモータ駆動用電力増巾器で、負入力側は入力切換
スイッチ24の可動接片ζこ接続され、出力側はボイス
コイル161こ接続されている。26は電流検出抵抗で
、一端はボイスコイル16に接続され、他端はアースさ
れている。27は速度成分生成回路で、負入力側はモー
タ駆動用電力増巾器25の出力側に、正入力側はボイス
コイル16と電流検出抵抗26間にそれぞれ接続されて
いる。また速度成分生成回路27の出力側はモータ駆動
用電力9− 増巾器25の正入力側に接続されている。
第5図はボイスコイル16の等価回路を示す。
Bsは移動に伴ってボイスコイル16に生じた逆起電力
で、これはボイスコイル16の移動速度、即ちキャピラ
リ15の移動速度に比例する。ROはボイスコイル16
の抵抗分である。
電流検出抵抗26での電圧降下はボイスコイル16の抵
抗分Roにおける電圧降下に比例するので、速度成分生
成回路27への入力回路の定数を適当に定め、抵抗分R
O内の電圧降下を打消すことにより速度成分生成回路2
7の出力として前記逆起電力lこ比例した電圧AEs(
Aは比例定数)を得ることができる。前記の如く、逆起
電力Esはボイスコイル16の移動速度に比例するので
、速度成分生成回路27の出力ABsもボイスコイル1
6の移動速度lこ比例することになる。従って、増巾器
25には常に速度帰還がかけられており、モータ18の
安定な動作を保証している。
ボンブイノブ開始前は、入力切換スイッチ24は差動光
電増巾器21側に接続されている。この 10− 場合は原点を中心とする位置の帰還回路が構成され、ボ
ンディングアーム12は原点位置に固定される。この時
、差動光電増巾器21よりの信号によってマイクロコン
ピュータ22内のキャピラリ15の位置を指定するデー
タアドレスは零にリセットされている。
ボンディング開始により入力切換スイッチ24がD−A
コンバータ23に接続されると、マイクロコンピュータ
22ではキャピラリ15が第1図に示す所望の軌跡の運
動を生ずるのに必要な速度に相当するデジタル信号を一
定周期、例えば100゜μS毎に出力する。
このマイクロコンピュータ22より速度信号を出力する
動作を第1図により説明する。まず始動に先立ち、キャ
ピラリ15の特定の位置り。を原点位置、即ちh0=0
とし、その後の等間隔の周期(例えば100μs)毎の
t8、t2φφ・に対するZ、::。
位置座標り、、h2・・・を求め、これをマイクロコン
ピュータ22の連続したメモリのアドレスに書き込ンで
おく。マイクロコンピュータ22より速度信号を出力す
る時は、t、#こおいては(h+−ho)、t、では(
ht−ht) ””xでは(tx−j(x−t)]のよ
うに1周期前の座標を減算し、このデジタル信号をD−
Aコンバータ23に順次伝える。このD−Aコンバータ
23によりアナログ信号に変換され、これがモータ駆動
用電力増巾器25に印加される。
そして、ボイスコイル16は速度信号が前記増巾器25
に印加された電圧と等しくなるような速度で駆動される
。これによりボンディングアーム12は上下動し、キャ
ピラリ15は第1図1こ示す曲線の軌跡に従って移動す
る。
ところで、ボイスコイル16の上下位置は速度を積分し
たものJこ等しいので、この方式も間接的ながらボンデ
ィングアーム12の位置制御をしていることになる。し
かし、何サイクルにも亘って精度を維持するのはこの間
接的位置制御方式では難しい。そこで、ボンディングア
ーム12が上下して差動光電検出器19の原点を通過す
る毎にマイクロコンピュータ22内のデータアドレスが
校正されるようになっている。即ち、第1図において、
tnoにおいてキャピラリ15は再び原点を通過するが
、差動光電検出器19の原点信号が速度誤差のため、前
後にずれてtno±△(但し、Δは誤差)の時点でマイ
クロコンピュータ22に入力された場合、マイクロコン
ピュータ22の速度計算″プログラムをtnoのシーケ
ンスに戻し或は進め、位置誤差が牛サイクル以上にわた
って累積されることを防止している。
半導体集積回路1個分のボッディングが終了すると、入
力切換スイッチ24は差動光電増巾器21側へ接続され
、ボンディングアーム12は再び原点lこ固定される。
なお、上記実施例においては、速度検出のためにボイス
コイルに生ずる逆起電力を使用したが、ボイスコイルと
は別にピックアップコイルをボイスコイルと一緒に設け
、このピックアップコイルで速度を検出するようにして
もよい。
以上の説明から明らかな如く、本発明はボンディングア
ームの上下駆動をボイスコイル型リニアモータlこよっ
て行うので、構造が簡単になり、伝 13− 達機構に起因する振動を避けることができ、高速化を達
成することができる。またキャピラリの上下速度信号を
出力する速度信号出力手段でボイスコイル型リニアモー
タを駆動するので、ボンディングアームの速度等を容易
に制御できる。またボイスコイル型リニアモータを駆動
するモータ駆動用電力増巾器にボイスコイル型リニアモ
ータに生じた逆起電力に比例した電圧を出力する速度成
分生成回路を設けてなるので、前記増巾器には常に速度
帰還がかけられており、ボイスコイル型リニアモータは
安定した動作を行う。またボンディングアームの原点位
置を検出する差動製光電検出器を設け、ボンディングア
ームの原点位置を保持させると共に、ボンディングアー
ノ\が上下して差動型光電検出器の原点を通過する毎薯
こ上下速度信号を出力する速度信号手段のデータ、アド
レスが校正されるようになるので、誤差が累積されるこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
第1図はキャピラリの上下サイクルを示す線図。  14− 第2図は本発明になるボンディングアームの上下駆動装
置の一実施例を示す概略斜視図、第3図はボンディング
アームの上下駆動回路の一実施例を示す回路図、第4図
は差動型光電検出器の出力電圧図、第5図はボイスコイ
ルの等価回路図である。 10・・・ボンディングヘッド、   12・・・ボン
ディングアーム、   13・・・支軸、   15・
・・キャピラリ、   16・・・ボイスコイル、  
 17・・・永久磁石、   18・・・ボイスコイル
型リニアモータ、19・・・差動型光電検出器、  2
1・・・差動検出増巾器、   22・・・マイクロコ
ンピュータ、23・・・D−Aコンバータ、   25
・・・モータ駆動用電力増巾器、   27・・・速度
成分生成回路。 代理人 弁理士 1)辺 良 徳 15− 175−

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  一端にキャピラリを保持したボンディングア
    ームをボンディングヘッドに上下動可能に設けたワイヤ
    ボンダにおいて、前記ボンディングアームを上下駆動す
    るボイスコイル型すニアモータヲ設けたボッディングア
    ームの上下駆動装置。
  2. (2)  ボイスコイル型リニアモータは、ボンディン
    グアームに固定されたボイスコイルと、このボイスコイ
    ルが嵌装されボンディングヘッドに固定された永久磁石
    とからなる特許請求の範囲第1項記載のボンディングア
    ームの上下駆動装置。
  3. (3)一端にキャピラリを保持したボンディングアーム
    をボンディングヘッドに上下動可能に設けたワイヤボン
    ダにおいて、前記ボッディングアームを上下駆動するボ
    イスコイル型モータと、このモータを駆動するモータ駆
    動用電力増巾器と、この増巾器に接続されキャピラリの
    上下速度信号を出力する速度信号出力手段とを設けたボ
    ンディングアームの上下駆動装置。
  4. (4)速度信号出力手段は、速度信号を出方するマイク
    ロコンピュータト、このマイクロコンピュータのデジタ
    ル信号をアナログ信号に変換するD−Aコンバータとか
    らなる特許請求の範囲!3項記載のボンディングアーム
    の上下駆動装置。
  5. (5)一端にキャピラリを保持したボンディングアーム
    をボンディングヘッドに上下動可能に設けたワイヤボン
    ダlこおいて、前記ボンディングアームを上下駆動する
    ボイスコイル型すニアモータト、このモータを駆動する
    モータ駆動用電力増巾器と、この増巾器に接続され前記
    ボイスコイル型リニアモータのボイスコイルに生じたコ
    イル移動速度iこ比例した電圧を出力する速度成分生成
    回路とを設けたボンディングアームの上下駆動装置。
  6. (6)一端にキャピラリを保持したボンディングアーム
    をボンディングアームに上下動可能に設けたワイヤボン
    ダにおいて、前記ボンディングアームを上下駆動するボ
    イスコイル型リニアモータト、このモータを駆動するモ
    ータ駆動用電力増巾器と、この増巾器に接続されキャピ
    ラリの上下速度信号を出力する速度信号出力手段と、前
    記増巾器及び前記速度信号出力手段に出力しボンディン
    グアームの原点位置の保持及び速度信号出力手段の累積
    誤差を防止するために前記ボンディングアームの原点位
    置を検出する差動型光電検出器を設けたボッディングア
    ームの上下駆動装置。
JP57082957A 1982-05-17 1982-05-17 ボンデイングア−ムの上下駆動装置 Granted JPS58199535A (ja)

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JPS58199535A true JPS58199535A (ja) 1983-11-19
JPH0153505B2 JPH0153505B2 (ja) 1989-11-14

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5060841A (en) * 1985-12-25 1991-10-29 Hitachi, Ltd. wire bonding method and apparatus and method of producing semiconductor device by use of wire bonding apparatus

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5630735A (en) * 1979-08-21 1981-03-27 Nec Corp Wire-bonding device

Patent Citations (1)

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JPH0153505B2 (ja) 1989-11-14

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