JPS62105434A - ワイヤボンダ - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は半導体装置を製造するためのワイヤボンダに関
し、特にワイヤボンディングされた半導体装置の外観検
査機能を有するワイヤボンダにに関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の製造工程、なかでもパンケージ上に組み付
けた半導体素子ペレットに外部導出用のリード線を接続
するためのワイヤボンダとして、従来種々の構成のもの
が用いられており、特に近年ではワイヤボンディングさ
れた半導体装置の外観を検査する機能を備えたものが提
案されてきている。ところで、−ｉにワイヤボンダでは
、ワイヤボンディング時における半導体装置の位置認識
用装置としてＴＶカメラ等の光学系を用いているが、前
述のような外観検査機能を備えたワイヤホンダでは、外
観検査用にこれとは別の光学系を設ける必要がある。こ
のため、従来のこの種のワイヤボンダでは、少なくとも
２個の光学系を設ける必要があり、ワイヤボンダの構造
を複雑なものにするとともに、装置価格の増大を招くと
いう問題が生じている。

又、これまでのワイヤボンダでは、１個１個の半導体装
置に対して個々にワイヤボンディングを施しているため
、各工程部位において半導体装置を治具から取り出すた
めの［１−ダと、その工程が終了した後に半導体装置を
治具に戻ずためのアンローダとが必要とされ、ワイヤボ
ンダが複雑かつ大型化するとともに、ローダ、アンロー
ダ夫々における動作の累積時間もＪｉｉ　＜なり、半導
体装置の製造効率の低下を生じるという問題もある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ワイヤボンダにお＆Ｊる位置認識用及
び検査用の光学系の簡略化を図り、構造の簡易化と価格
の低減を図ることのできるワイヤボンダを提供すること
にある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

即ち、本発明のワイヤボンダは、ボンディングヘッドを
搭載したＸＹテーブルとは別個に設けた第２のＸＹテー
ブル上に光学系を配設し、この光学系で少なくともボン
ディングステーション位置の半導体装置を撮像可能に構
成することにより、ワイヤボンディング時における半導
体装置の位置認識はもとより、ワイヤボンディング後の
外観検査をこの光学系によって夫々行うことができ、こ
れによりワイヤボンダの構成の簡略化や低価格化を達成
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明をセラミックパッケージ型半導体装置の
製造装置に適用した実施例を示すもので、特にワイヤホ
ンダをペレットボンダとの一貫処理装置として一体的に
構成した例を示している。この装置は、ベレットボンダ
１０と、その後流位置に直列配置した２台のワイヤボン
ダ１４，１４と、これらの間に配置したストッカ部１２
と、前記ワイヤボンダ１４の直後位置に配置したアンロ
ーダ部１６とで構成している。

前記ベレットボンダ１０は、図外の部品供給装置から、
パッケージリードとしてのフレーム１及びセラミック製
のベース２と、所定の回路が形成されたシリコン素子ペ
レット３が夫々独立して供給される。そして、フレーム
１を所定の大きさに切断する一方、ベース２を直線状の
シュート２２上を間欠的に移動さ・け、ステーション２
４においてフレーム１とベース２を一体化し、スタンパ
２８によって所定の形状に整える。そして、ベレット付
はステーション３０において、コレット３２によりベー
ス２上に素子ペレット３を固着して第２図のように半導
体装置４を構成する。また、ベレットボンダ１０には図
外の異なる箇所からキャリア治具５が供給されており、
前述のように組立てられた半導体装ｗ４はハンドリング
機構３４によってこのキャリア治具５−にに搭載される
。

前記キャリア治具５は、第３図のように、長方形の金属
板を打ち抜き形成してＹ方向に沿う複数本の溝３５をＸ
方向に配列するように形成して全体を格子状に構成し、
また各格子３６には夫々複数対の突起３８をＹ方向に列
設した状態で一体に形成している。夫々２個ずつの対を
なして１個の搭載部を構成するこれら突起３８間には、
同図のように前記半導体装置４のベース２を支承するこ
とができる。前記格子３６は本例では６本形成し、かつ
突起３８は７対形成しており、これにより半導体装置４
をＸ方向（図示横方向）に７個、Ｙ方向（図示縦方向）
に７個の計４９個（７Ｘ７）搭載支持できる。また、こ
のキャリア治具５の周辺部には、Ｘ方向及びＹ方向に夫
々等間隔で小孔４０．４２を開設し、これらをキャリア
治具５の位置決め用及び移動送り用の孔として利用しζ
いる。

前記ハンドリング機構３４は、第４図のように前記シュ
ート２２に続くベルトコンベア４４と、更にこれに続く
搭載シュート４６を有し、これらヘルドコンベア４４と
搭載シュート４６に隣合ってブツシャ４８を配設しζい
る。前記ベルトコンヘア４４は連続回動して半導体装置
４を搭載シュー　１−４６に向かって移動させる。前記
ブツシャ４８はモータ５０によっ”ζ回動されるチェー
ン５２によって搭載シュート４６に沿って移動され、こ
の搭載シュー１ビＪ二の半導体装置４を前進移動させる
。一方、前記キャリア冶具５が積層貯蔵された位置から
この搭載シーｊ、−ｌ□６にまで亘って直角方向にレー
ル５４が敷設され、搬送ａ５６が往復移動される。この
搬送機５６に対して移載機構５８が付設され、この移載
ａ横５８によってキャリア治具５を搬送機５６に搭載さ
せ、かつこの搬送機５６は搭載したキャリア冶具５を前
記搭載シュー　１−４．６の近傍位置に設りた搭載ステ
ーション６０上にまで搬送する。この搭載ステーション
６０には、モータ６２及びチＬ−ン６４によって前記搭
載シュート４６と直角方向に延設したレール６５に沿っ
て往復移動されるフィンガ支持体６７を有し、このフィ
ンガ支持体６７には内蔵したシリンダ手段によって上下
に往復移動されるフィンガ６６を対向配置している。こ
のフィンガ６６は７本の指６８を有するとともに、各先
端には真空吸着孔７０を形成し、前記フィンガ支持体６
７をレール６５に沿って左右に移動させながらフィンガ
６６によって搭載シュート４６を移動されてくる半導体
装置５を各相６８に１個づつ、計７個を指６８に真空吸
着支持させた」二で、下動し、更にキャリヤ冶具を後に
述べる手段によってＹ方向左にずらすことにより各相６
８の半導体装置４をキャリア治具５上に搭載させる。こ
れを７回繰り返すことにより、キャリア治具５上に４９
個の半導体装置４を搭載できる。この間、搭載ステーシ
ョン６０はモータ７２により軸転されるねじ７４によっ
て搭載シュート４６の方向、つまりキャリア冶具５をそ
のＹ方向に移動させ、フィンガ６６に対するキャリア治
具５泣置を変化させ、搭載を容易にする。更に、この搭
載ステーション６０の背後にはブツシュロッド７６を配
置し、キャリア治具５を背後のストッカ部１２に移動さ
せる。

前記ストッカ部１２は、図示は省略するが、上下に延び
る２本のガイドに沿って棚部を」１下移動できるように
し、キャリア治具５を収納可能なラック６を棚部に縦方
向に並べて載置した状態で一体的に上下移動できるよう
にしている。

前記ワイヤボンダ１４ば、第５図及び第６図に示すよう
に、Ｘ方向の搬送ラインベルトコンベア８４及びＸ方向
シュー１−８６と、このＸ方向ベルトコンヘア８４に夫
々直交するＹ方向の搬送ラインベルトコンベア８８及び
９０と、前記のＸ方向シュート８６の略中間に位置する
ボンデインダステーション９２に対向位置したボンディ
ング機構９４とを存している。前記Ｘ方向へルー・コン
ヘア８４はモータ９６によって駆動され、かつ長さ方向
３箇所のスリットにおいて分離されている搬送ベルト９
８．９８，９８．９８は連結ペルー−１００，１００，
１００によって一体的に回動される。

又、ローダ側のＹ方向ペルー・コンベア８８及びアンロ
ーダ側のＹ方向ペルーり！ンベア９０は夫々前記Ｘ方向
ベルトコンベア８４のスリット内に位置しており、モー
ター０ｆｉ、１０８によって回動されるとともにエレベ
ータ１０２．１０４によって上下動できる。このとき、
上動されたときには、Ｘ方向ベルトコンベア８４よりも
上方に位置し、下動されたときにはそれよりも下方に位
置される。

各搬送路には適宜必要に応じて製品検知センサが取り付
けられている。この製品検知センサを通して製品の搬送
状態を制御する制御回路をもって製品の搬送を制御して
いる。

前記Ｘ方向シュート８６は、Ｙ方向に延設した一対のレ
ール１．１０，１１０上に搭載したＹテーブル１１２に
固定している。このＹテーブル１１２は図外のモータに
よって軸転されるねしく図示せず）に螺合され、このモ
ータの回動によって前記レール１１．０．１１０に沿っ
てＹ方向に往復移動できる。又、Ｙテーブル１１２には
Ｘ方向に延設したタイミングベルト１１８を設け、この
タイミングベルト１１８をモータ１２０で回動させる。

このタイミングベルト１１８の一部には送りビン１２２
を一体に設け、かつこの送りピン１２２は上下動ソレノ
イド１２４によって上下に位置移動でき、−１＝動した
時にはＸシュート８６上に載置したキャリア冶具５の送
り用の孔に嵌入できる。このタイミングベルｌ−１１８
と」−下動ソレノイド１２４の協動によって、送りビン
１２２は矩形運動を行い、キャリア冶具５を間欠送りす
る。

更に、前記ボンディングステーション９２にはθテーブ
ル１２６を配設し、その−ヒ端支持部１２８を上方に突
き出ずごとによりキャリア冶具５に搭載されている半導
体装ｉｔＹ　５を１個毎に支持部１２８に支持させ、そ
のθ動作によって半導体装置５の平面回動位置を変化さ
・ｌる。このθテーブル１２６の側方には、ボンディン
グ−、ラド９．ＩＡをＸＹテーブル９３に搭載したホン
ディング機構９４を配設し、ごのボンディング機構９４
のボンディングツール９４　ａを前記θテーブル１２６
の直上に位置し、所定のワイヤボンディングを実行可能
としている。

また、このボンディング機構９４の近傍には、前記ＸＹ
テーブル９３とは別個の第２のＸＹテーブル９５を配設
し、この第２のＸＹテーブル９５に′Ｙ″Ｖカメラｌ　
４２を含む光学系１４０を搭載し、前記ボンディング機
構９４とは独立して作動できるように構成している。こ
の第２のＸＹテーブル９５は、少なくとも前記ボンディ
ングステーション９２位置において半導体装置４を撮像
できるように構成し、必要に応じてボンディング後も半
導体装Ｎ４の移動に追従して光学系１４０を移動させ、
半導体装置４を撮像できるように構成している。

なお、前記Ｘ方向シュート８６の下流側一部にはモータ
１３０によって回動されるヘルドコンベア構造の移送部
１３２が一体に構成しである。また、図中１３４はＹテ
ーブル１１２の後端に立設してＹ方向ベルトコンベア８
８を移動されてくるキャリア／４ｊ具５に当接可能なス
トッパである。

このワイヤボンダ１４では、上流のストッカ部１２から
移動されてくる半導体装置４を搭載したキャリア冶具５
は、Ｘ方向ヘルドコンベア８４によってＸ方向に移動さ
れ、この半導体装置４がワイヤボンディングの対象とな
るものである場合には、キャリア治具５は図外のス１−
ツバによってＹ方向ベルトコンヘア８８位置で停止され
る。すると、エレベータ１０２によっ”ζＹ方向ベルト
コンベア８８が上動され、キャリア冶具５をこのコンベ
ア８８によってＸ方向シュー１−８６位置まで移動させ
る。この時、キャリア冶具５はストッパ１３４に当接す
るごとにより、Ｙ方向ベルトコンベア８８による送り位
置が規制される。

なお、キャリア治具５に搭載されている半導体装置４が
このワイヤボンダでの工程の対象に相当しない場合には
、Ｙ方向ヘルドコンベア８８は上動せず、したがってキ
ャリア治具５はＸ方向ベルトコンベア８４によって更に
下流のワイヤボンダ或いはアンローダ部１６に向かって
搬送される。

Ｘ方向シュート８６に移動されたキャリア治具５は、そ
の送り用の小孔４０．４−２に送りピン１２２が嵌合し
、モータ１２０及びタイミングベルト１１８によってＸ
方向に移動される。この場合、モータ１２０の電流を制
御することにより、任意の送り量に設定できる。そして
、キャリア治具５の先端がボンディングステーション９
２の所定位置に達すると、θテーブル１２６が稼動して
支持部１２８を」一方に突出させ、この先端に最先の半
導体装置４をすくい上げて所定の高さに支持させる。

そして、第２のＸＹテーブル９５が移動して光学系１４
０及びＴＶカメラ１４２が半導体装置４を撮像し、半導
体装置４の位置を認識する。この位置認識信号を受けて
、ワイヤボンダの図外の制御部はＸＹテーブル９３及び
ボンディングヘッド９４Ａを動作制御し、かつ半導体装
置４を支持部１２８によって平面回動させて角度位置を
変化させながらボンディングツール９４ａによって所定
のワイヤボンディングが実行される。

このボンディング中においては、第２のＸＹテーブル９
５は独自に動作して半導体装置４のボンディング箇所を
好ましい角度から撮像し、ワイヤボンディングの良否、
つまり外観の検査を好適に行うことができる。また、こ
のボンディング中に発見されたボンディング不良は直ち
に制御部がこれを確認し、続いて行われるボンディング
の条件等を変化制御することもできる。

所定のワイヤボンディングが完了された半導体装置４は
、θテーブル１２６の支持部１２８の下動によってキャ
リア治具５の最初の位置に戻されて再びこれに搭載され
る。すると、モータにより回動されるねじによってＹテ
ーブル１１２がＹ方向に微少は移動され、キ中すアｌｔ
ｊ只５もごれとともに移動される。このため、今度は−
１−ヤリ子治具上におりる隣りの半導体装置４がθテー
ブル１２６の直上に位置され、前述と同様にしてこの半
導体装置４がワイヤボンディングされる。そして、Ｙ方
向の１列の半導体装置４のワイヤボンディングが完了す
れば、モータＩ２０及びタイミングヘルｌ−１１８によ
ってキャリア治具５はＸ方向に更に少し移動され、次の
列の半導体装置が１ツイヤホンデイングされることにな
る。以下、ごれを繰り返すことにより、キャリア治具５
−にの全部の半導体装置４のワイヤボンディングが完了
できる。

このようにして順次ワ・イヤボンディングをＩ！続１　
へ している間、第２のＸＹテーブル９５ば既にボンディン
グが完了されたギヤリヤ治具５先端側の半導体装置４に
対して光学系１４０を追従移動させ、これらの半導体装
置４を光学系１４０及びＴＶカメラ１４２で撮像して外
観検査を更に詳細に行うこともできる。

全部の半導体装置４の処理が完了すると、Ｘ方向シュー
Ｉ・８６に沿ってキャリア治具５は移動され、Ｙ方向ヘ
ルドコンベア９０位置で停止される。

そして、ここでＹ方向ペル］・コンベア９０がエレベー
タ１０４によって上動されると、キャリア冶具５はＹ方
向ヘルドコンベア９０に移載される。

このコンヘア９０によってキャリア治具５はＸ方向ベル
トコンヘア８４位置にまで移動され、この位置でＹ方向
ベルトコンベア８４が下動されることにより：トヤリア
冶具ばＸ方向ベルトコンベア８４に移載され、このコン
ヘア８４によってアンローダ部１６に向けて搬送される
。

以」二のようにペレットボンディングとワイヤボンディ
ングが完了された半導体装Ｗ４は、アン口　Ｇ −ダ部１６に移動され、ごごでラック６に夫々収納され
、以後ランク単位で移送されることになる。

〔効果〕

（１）ワイヤボンディングされた半導体装置の外観検査
を行い得るようにしたワイヤボンダにおいて、ボンディ
ングヘッドを搭載したＸＹテーブルとは独立して設しＪ
た第２のＸＹテーブル上に光学系を配設し、この光学系
で少なくともボンディングステージ上の半導体装置を撮
像可能に構成しているので、ボンディング前における半
導体装置の位置認識はもとより、ボンディング中及びホ
ンディング後における半導体装；６の外観検査を同一の
光学系で行うことができ、これにより外観検査装置を備
えるワイヤボンダにおりる光学系の省略を可能とし、ワ
イヤボンダの構成の簡略化及び低価格化を達成できる。

（２）ワイヤボンディング中における外観検査が可能で
あるので、ボンディングの良否をボンディング中に検査
でき、次の半導体装置に対するボンディング不良を未然
に防止してワイヤポンディング効率の向」二を図ること
ができる。

（３）キャリア治具に半導体装置を平面ｘｙＸ方向配列
搭載可能に構成し、ワイヤボンダでは、キャリア治具を
平面ｘｙＸ方向移動させながら各半導体装置のワイヤボ
ンディングを行っているので、ワイヤボンディングの全
自動化を図る一方でワイヤボンダの構成を簡易なものに
できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は」１記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。

例えば、前記した実施例では第２のＸＹテニブルをワイ
ヤボンダと一体に構成しているが、第２のＸＹテーブル
と光学系とを別体に構成し、必要に応じてワイヤボンデ
ィング機構と組み合わせてワイヤボンダを構成するよう
にしてもよい。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置のペレッ
トボンダからワイヤポンダニ程までの間の一貫工程にお
りる一部の工程としてのワイヤボンダに適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、ワ
イヤボンダのみを独立して配設する場合にも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した半導体装置製造装置の要部の
全体斜視図、 第２図は半導体構体の斜視図、 第３図キャリア治具の平面図、 第４図はハンドリング機構の斜視図、 第５図はワイヤボンダの要部の斜視図、第６図は要部の
平面図である。 １・・・フレーム、２・・・ベース、３・・・半導体素
子ペレット、４・・・半導体装置、５・・・キャリア治
具、６・・・ラック、１０・・・ベレットボンダ、１２
・・・ストッカ部、１４・・・ワイヤボンダ、１６・・
・アンローダ部、２２・・・シュート、２４・・・ステ
ーション、３２・・・コレット、３４・・・ハンドリン
グ機構、３５・・・溝、３６・・・格子、４０．　４２
・・・小孔、４４・・・ヘルドコンベア、４６・・・搭
載シュート、４８・・・ブツシャ、５６・・・搬送機、
５８・・・移載機構、６０・・・搭載ステーション、６
７・・・フィンガ支持体、６８・・・指、７０・・・真
空吸着孔、７４・・・ねじ、７６・・・ブツシュロッド
、８４・・・Ｘ方向ヘルドコンベア、８６・・・Ｘ方向
シュート、８８．９０・・・Ｙ方向ベルトコンベア、９
２・・・ボンディングステーション、９３・・・ＸＹテ
ーブル、９４・・・ボンディング機構、９４Ａ・・・ボ
ンディングヘッド、９４ａ・・・ボンディングツール、
９５・・・第２のＸＹテーブル、９８・・・搬送ベルト
、１００・・・連結ベルト、１０２．１．０４・・・エ
レベータ、１１０・・・レール、１１２・・・Ｙテーブ
ル、１１８・・・タイミングベルト、１２２・・・送り
ビン、１２４・・・上下動ソレノイド、１２６・・・θ
テーブル、１３２・・・移送部、１３４・・・ストッパ
、１４０・・・光学系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボンディングヘッドをＸＹテーブル上に搭載すると
   ともに、ボンディングステーション位置にセットした半
   導体装置を光学手段を用いて位置認識し、かつワイヤボ
   ンディングされた半導体装置の外観検査を行い得るよう
   にしたワイヤボンダであって、前記ＸＹテーブルとは独
   立して設けた第２のＸＹテーブル上に光学系を配設し、
   この光学系によって少なくともボンディングステーショ
   ン位置にある半導体装置を撮像可能に構成したことを特
   徴とするワイヤボンダ。 ２、第２のＸＹテーブルは、ワイヤボンディング前には
   光学系をボンディングステーションに位置させて半導体
   装置の位置認識を可能とし、ボンディング中乃至ボンデ
   ィング後には光学系を半導体装置に追従位置させて半導
   体装置の外観検査を可能に構成してなる特許請求の範囲
   第１項記載のワイヤボンダ。