JPS62150831A - 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、特に多品種の半導体装置に対して夫々好適なワイヤ
ボンディングを可能としたワイヤボンダに関するもので
ある。

〔背景技術〕

近年における半導体装置の多用化に伴って、この半導体
装置を製造する装置、なかでもパッ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では、これら多品種の半導体装置
に対応することが要求されてきている。従来、このよう
な多品種の半導体装置にワイヤポンディングを施すワイ
ヤボンダとしては、デジタルヘッド構造のものが提案さ
れており、半導体装置の品種に応じてワイヤボンダの各
条件を設定し、夫々に好ましいボンディングを行うよう
にしている。

しかしながら、これまでのワイヤボンダでは、この条件
の設定を作業者による手動操作で行っているため、ワイ
ヤボンディング工程の自動化は困難であり、かつワイヤ
ボンディング工程作業が極めて繁雑なものになるという
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
めのローダと、その工程が終了した後に半導体装置を治
具に戻す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、アンロータ
夫々における動作の累積時間も長くなり、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、種々の品種の半導体装置に対するワイ
ヤボンダの条件の自動設定を可能にしてワイヤボンディ
ング工程の自動化及び簡易化を図り、かつ一方ではワイ
ヤボンディング作業の効率の向上を図ったワイヤボンダ
を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのは゛力１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
を籠単に説明すれば、下記のとおりである。

即ち、本発明のワイヤボンダは、少なくともデジタルボ
ンディングヘッド部、デジタルフィーダ部、認識部及び
モニタ部を有するワイヤボンダであって、このワイヤボ
ンダの前工程から搬送されてくる半導体装置の品種を検
出してそのボンディングデータを求め、このポンディン
グデータによって前記各部における各ボンディング条件
を設定変更する制御部を備えることにより、半導体装置
の品種に応じてワイヤボンダのボンディング条件を自動
的に設定でき、これにより多品種のワイヤボンディング
の自動化を達成でき、かつその効率の向上を達成できる
。

〔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、特にワイヤボ
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、ペレットボンダ
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。

前記ペレットボンダ１０は、図外の部品供給装置から、
パン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せ、ステーション２４
においてフレーム１とベース２を一体化し、スタンパ２
８によって所定の形状に整える。そして、ペレット付は
ステーション３０において、コレット３２によりベース
２上に素子ベレット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、ペレットボンダｌＯには図外
の異なる箇所からキャリア冶具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置４はハンドリング機
構３４によってこのキャリア治具５上に搭載される。

また、どのペレットボンダ１０には現在組み立て中の半
導体装置４の種類を設定する設定部１１が設けられてお
り、この品種設定部１１に設定されている品種信号は、
中央制御部２００に送出されるようになっている。

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て
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、これらベルトコンベア４４と
搭載シュート４６に隣合ってブツシャ４８を配設してい
る。前記ベルトコンベア４４は連続回動して半導体装置
４を搭載シュート４６に向かって移動させる。前記ブツ
シャ４８はモータ５０によって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
シュート上の半導体装置４を前進移動させる。一方、前
記キャリア治具５が積層貯蔵された位置からこの搭載シ
ュート４６にまで亘って直角方向にレール５４が敷設さ
れ、搬送機５６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、この移載機構５１３によ
ってキャリア治具５を搬送［５６に搭載させ、かつこの
搬送機５６は搭載したキャリア治具５を前記搭載シュー
ト４６の近傍位置に設け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６
２及びチェーン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７
０を形成し、前記フィンガ支持体６７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を各指６８に
１個づつ、計７個を指６８に真空吸着支持させた上で、
上動しかつ再度下動じ、更にキャリヤ治具を後に述べる
手段によって左に動かすことにより各指６８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、つまりキャリア治具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上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は、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
シュート８６と、このＸ方向ベルトコンベア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９
０と、前記のＸ方向シュート８６の略中間に位置するボ
ンディングステーション９２に対向位置した゛ボンディ
ング機構９４とを有している。

前記Ｘ方向ベルトコンベア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９８．９８゜９８．９８は連結ベル
ト１００，１００．１００によって一体的に回動される
。又、ローダ側のＹ方向ベルトコンベア８８及びアンロ
ーダ側のＹ方向ベルトコンベア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
１０６．１０８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す
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１１０，１１０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
って軸転されるねじ（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１１０，１１０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。

このタイミングへルト１１８の一部には送りピン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、上動した時に
はＸシュート８６上に載置したキャリア治具５の送り用
の孔に嵌入できる。このタイミングベルト１１８と上下
動ソレノイド１２４の協動によって、送りピン１２２は
矩形運動を行い、キャリア治具５を間欠送りできる。即
ち、このタイミングベルト１１８はデジタルフィーダと
して構成されることになる。本実施例においては、デジ
タルフィーダ部はＸ方向移動のタイミングベルト１１８
とＹ方向移動のテーブル１１２が共にデジタル設定でき
るものである。したがって、本実施例のデジタルフィー
ダ部はＸ方向とＹ方向の各々のデジタルフィーダとして
機能するデジタルフィーダである。

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、その上端支持部１２８を上方に突き
出すことによりキャリア治具５に搭載されている半導体
装置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せる。こ
のθテーブル１２６は、半導体装置４の品種に応じて動
作可能であることは勿論である。このθテーブル１２６
の側方には、ボンディングヘッド９４ＡをＸＹテーブル
９３に搭載したボンディング機構９４を配設し、このボ
ンディング機構９４のボンディングツール９４ａ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。このボンディング機構９
４はデジタルヘト構成とされ、図外の駆動系に入力され
る信号に応じてボンディングヘッド９４Ａはもとよりボ
ンディングツール９４ａを任意に動作制御することがで
きる。

また、このボンディング機構９４にはＴＶカメラ１４０
を配設し、ボンディングステーション９２に配置された
半導体装置４の位置等を認識することができる。また、
このＴＶカメラ１４０には外観検査部１６０を接続して
これらが協同してモニタ部を構成しており、撮像された
半導体装置４におけるワイヤボンディング状態等の外観
をモニタリングできる。即ち、本実施例ではモニタ部が
ＴＶカメラ１４０と外観検査部１６０とから構成されて
いる。また、モニタ部の機能は、ボンディング状態を監
視する（モニタリング）ことである。

そして、前記ボンディング機構９４、タイミングベルト
１１８、ＴＶカメラ１４０及び外観検査部１６０はワイ
ヤポンダ内の制御部１７０に接続し、更にこの制御部１
７０を介して前記中央制御部２００に接続している。ま
た、この制御部１７０にはメモリ１８０やインターフェ
ース１９０を接続している。

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゛れるベルト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方向ベルトコンヘア
８８を移動されてくるキャリア治具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治具５
は、Ｘ方向ベルトコンベア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は図外のストッ
パによってＹ方向ベルトコンバフ８８位置で停止される
。すると、エレベータ１０２によってＹ方向ベルトコン
ベア８８が上動され、キャリア治具５をこのコンベア８
ｇによってＸ方向シュート８６位置まで移動させる。こ
の時、キャリア治具５はストッパ１３４に当接すること
により、Ｙ方向ベルトコンヘア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方向ベルトコンベア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冶具５は、そ
の送り用の小孔４０．４２に送りビン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、
キャリア冶具５の先端がボンディングステーション９２
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を上方に突出させ、この先端に最先の半導体
装置４をず（い上げて所定の高さに支持させる。

この間、ベレントポンダ１０の設定部１１からは半導体
装置４の品種が中央制御部２００に出力され、この信号
は制御部１７０に入力される。そして、この制御部１７
０では該当する半導体装置のボンディングデータをメモ
リ１８０から取り込み、ボンディング機構９４、タイミ
ングベルトｌ１８、ＴＶカメラ１４０と外観検査部１６
０とからなるモニタ部に出力する。これにより、これら
各部ではこのボンディングデータに応じた条件になるよ
うに、相互間におけるフィードバック制御等によって夫
々の条件が設定変更され、該当する半導体装置４に最も
好ましい状ｆｉＸｑとされる。

これにより、半導体装置４は支持部１２８によって平面
回動されて角度位置が変化設定されながら、し゛かもモ
ニタ部によって監視されながら、ボンディングツール９
４ａによって最も好ましい条件でのワイヤボンディング
が実行される。

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
リア冶具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、Ｘ方向移動のタイミングベルト１１８とＹ
方向移動のテーブルが共にデジタル設定できるデジタル
フィーダ部によってＸ方向及びまたはＹ方向に微少量移
動され、キャリア治具５もこれとともに移動される。こ
のため、今度はキャリア治具上における隣りの半導体装
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１２０及びタイミングベルト
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ワイヤボンディングされる
ことになる。以下、これを繰り返すことにより、キャリ
ア治具５上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継続している
間、ボンディングが完了された半導体装置４は先にＴＶ
カメラ１４０によって慢像された画像データによって外
観検査部１６０において検査が行われ、その良否が判断
される。ボンディングが良好に行われていない場合には
、該当する条件の変更を制御部Ｌ７’Ｏにフィードバン
クし、次のワイヤボンディングに対応させる。なお、こ
の検査はボンディングと同時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
ト８６に沿ってキャリア治具５は移動され、Ｙ方向ベル
トコンベア９０位置で停止される。

そして、ここでＹ方向ベルトコンヘア９ｏ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
ベルトコンベア９０に移載される。

このコンベア９０によってキャリア治具５はＸ方向ベル
トコンバフ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キャリア治
具はＸ方向ベルトコンベア８４に移載され、このコンベ
ア８４によってアンローダ部１６に向けて搬送される。

以上のようにペレン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置４は、アンローダ部１６に移
動され、ここでラック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。

本発明の体の実施例としては組立製品搬送にあってＸＹ
両方向の搬送方式を必要としない場合は、一方向搬送方
式のデジタルフィーダを有する装置もある。

本発明の更に他の実施例としては、モニタ部を前記実施
例ではＴＶカメラと外観検査部によって構成したが他の
センサ例えばりニアセンサをその処理部で構成し、ワイ
ヤボンディング状態をモニタリングしてもよい。また超
音波発振を使用するワイヤボンダでは発振波形を監視し
、ワイヤボンディング状態をモニタリングしてもよい。

〔効果〕

（１）少なくともデジタルボンディングヘソド部、デジ
タルフィーダ部、認識部及びモニタ部を有するワイヤボ
ンダであって、このワイヤボンダの前工程から搬送され
てくる半導体装置の品種を検出してそのボンディングデ
ータを求め、かつこのポンディングデータによって前記
各部における各ボンディング条件を設定変更する制御部
を備えているので、異なる品種の半導体装置に対しても
、ボンディング条件を自動的に設定でき、各品種の半導
体装置の夫々に好適なワイヤボンディングを全自動的に
行うことができる。

（２）ワイヤボンダの制御部を、ペレットボンダ等の前
工程と接続する中央制御部に接続してポンディングデー
タをこのペレットボンダから得ているので、ペレットボ
ンダにおいて品種を設定すれば、自動的にワイヤボンダ
においても品種に対応する条件に設定できる。

（３）半導体装置をキャリヤ治具上において平面ＸＹ方
向に搭載し、このキャリヤ冶具をＸＹ方向に移動させな
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、本発明は上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、ワイヤボンダにおけるポンディングデータは手
操作によって設定するようにしてもよい。

また、ワイヤボンダに表示部を付設し、ポンディングデ
ータや条件変更等の項目をこの表示部に表示させるよう
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
け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
イヤボンダをペレットボンダから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図は半導体装置の斜視図、 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図はワイヤ
ボンダの構成図である。 ■・・・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・・・ペレットポンダ、１２
・・・ストッカ部、１４・・・ワイヤボンダ、１６・・
・アンロータ部、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・・・ベルトコンベア、４６・・・搭載
シュート、４８・・・ブツシャ、５６・・・搬送機、５
８・・・移載機構、６０・・・搭載ステーション、６７
・・・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方向ベルトコンベア、８６・・・Ｘ方向シ
ュート、８８．９０・・・Ｙ方向ベルトコンベア、９２
・・・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、９
８・・・搬送ベルト、１００・・・連結ベルト、１０２
゜１０４・・・エレベータ、１１０・・・レール、１１
２・・・Ｙテーブル、１１８・・・タイミングベルト、
１２２・・・送りピン、１２４・・・上下動ソレノイド
、１２６・・・θテーブル、１３２・・・移送部、１３
４・・・ストッパ、１４０・・・ＴＶカメラ、１６０・
・・外観検査部、１７０・・・制御部、１８０・・・メ
モリ、１９０・・・インターフェース、２００・・・中
央制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともデジタルボンディングヘッド部、デジタ
   ルフィーダ部、認識部及びモニタ部を有するワイヤボン
   ダであって、このワイヤボンダの前工程から搬送されて
   くる半導体装置の品種を検出してそのボンディングデー
   タを求め、かつこのボンディングデータによって前記各
   部における夫々のボンディング条件を設定変更する制御
   部を備えたことを特徴とするワイヤボンダ。 ２、ペレットボンダ等の前工程装置と、前記ワイヤボン
   ダの制御部とを中央制御部を介して接続し、この前工程
   装置における品種設定信号に基ずいて制御部でボンディ
   ング条件を設定変更してなる特許請求の範囲第１項記載
   のワイヤボンダ。