JPS62150838A - 検出方法および装置 - Google Patents

検出方法および装置

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JPS62150838A
JPS62150838A JP60290678A JP29067885A JPS62150838A JP S62150838 A JPS62150838 A JP S62150838A JP 60290678 A JP60290678 A JP 60290678A JP 29067885 A JP29067885 A JP 29067885A JP S62150838 A JPS62150838 A JP S62150838A
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JP
Japan
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signal
bonding
wedge
movable part
command signal
Prior art date
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Application number
JP60290678A
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English (en)
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Yoshio Oshima
大島　良夫
Yasushi Ishii
康 石井
Hideki Hidaka
秀樹 日高
Kunihiro Tsuchiya
邦浩 土屋
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 ［技術分野］ 本発明は、検出技術、特に、半導体装置の組立における
ワイヤボンディング工具の着地検出に適用して有効な技
術に関する。
［背景技術］ たとえば、半導体装置の組立工程においてリードフレー
ムのタブ上に固定されたペレットとリードとの間を電気
的に接続する場合、ボンディングワイヤをペレットのポ
ンディングパノドやリードフレームに押圧して圧着させ
るウェッジなどのボンディング工具の、前記ボンディン
グパノドやリードフレームへの着地を正確に把握し、ボ
ンディング工具の降下動作を正確に停止させることが、
ボンディング荷重を適正にしたり、ボンディングパノド
やリードフレームなどの上に降下されるつエツジとペレ
ットやリードフレームとの衝突を防止するなどの観点か
ら重要上なる。
このため、たとえば、ボンディング工具が固定されるボ
ンディングアームを、上下動ブロックに設けられた回転
軸に回動自在に装着し、ボンディング工具の着地による
ボンディングアームの変位を機械的な接点などで検知す
ることが考えられる。
しかしながら、上記のような機械的な接点を有する構造
では、ボンディング工具の着地に対する応答速度が比較
的遅く、さらに接点の摩耗などによって接点の開放位置
などが経時的に変化することは避けられないものであり
、ボンディング工具の着地が安定に検知できず、ボンデ
ィング工具の昇降動作などが不安定となる、いわゆるチ
ャタリングを生じたり、接点の摩耗に対する保守管理な
どによって装置の稼働時間が低下されるなど、種々の欠
点があることを本発明者は見いだした。
上記のようなボンディング工具の不安定な昇降動作は、
ボンディングワイヤとペレットのポンディングパッドや
リードフレームとの接合不良、ペレットのボンディング
工具による損傷などの発生の原因となり、ワイヤボンデ
ィングの信頼性を低下させるものである。
なお、ワイヤボンディング技術について説明されている
文献としては、株式会社工業調査会、昭和５６年１１月
ｌＯ日発行「電子材料Ｊ　１９８２年別冊Ｐ１５８〜Ｐ
１６２がある。
［発明の目的］ 本発明の目的は、可動部の外力による停止を迅速かつ安
定に検知することが可能な検出技術を提供することにあ
る。
本発明の前記ならびにその他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明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、っぎの通りである。
すなわち、可動部の外力による停止を、該可動部を変位
させる位置指令信号と、可動部の位置検出センサから得
られる位置信号との差を、所定のしきい値と比較するこ
とで検知するコンパレータを設けることにより、可動部
の外力による停止が、たとえば機械的な接点などの経時
的に変化されやすい機構などを用いることなく電気的に
迅速がっ安定に検知されるようにしたものである。
［実施例］ 第１１Ｍは、本発明の一実施例である検出装置をワイヤ
ボンディング装置における着地検出に用いる場合を示す
説明図である。
図の左右方向および紙面に垂直な方向に移動自在なＸＹ
テーブル１の上には、ボンディングへラド２が固定され
ている。
このボンディングヘッド２には、水平に設けられた回転
軸３を介してボンディングアーム４が支持され、垂直面
内において回動自在に構成されている。
ボンディングアーム４の一端には、ボイスコイル型リニ
アモータ５が変位方向を垂直にして接続されており、上
下方向の付勢力を作用させることによって、ボンディン
グアーム４が回転軸３を中心として適宜揺動される構造
とされている。
ボンディングアーム４の他端部には、ホーン６を介して
ウェッジ７（ボンディング工具）が固定されており、ボ
ンディングアーム４の揺動によってウェッジ７が上下動
されるように構成され、さらにウェッジ７にはホーン６
を介して超音波発振部８から超音波振動が作用される構
造とされている。
そして、ボンディングアーム４の揺動、すなわちウェッ
ジ７の上下動とＸＹテーブル１の水平面内における移動
とを適宜組み合わせることによって、ウェッジ７の下方
に設けられた回転テーブル９の上の載置されるリードフ
レーＡｌ０（第２の部位）と該リードフレームｌＯに固
着されたペレット１１　（第１の部位）とがウェッジ７
の下端部に挿通されるボンディングワイヤ１２によって
電気的に接続される作業が行われるものである。
また、ボンディングヘッド２には、たとえば差動トラン
スなどで構成される位置センサ１３およびボイスコイル
などで構成される速度センサ１４が設けられており、ボ
ンディングアーム４の回動位置および回動速度に基づい
てボンディングアーム４に固定されたウェッジ７の上下
動における実際の位置および速度が検知される構造とさ
れている。
そして、位置センサ１３および速度センサ１４からそれ
ぞれ得られるウェッジ７の位置信号１３ａおよび速度信
号１４ａはモータ駆動部１５に帰還され、制御部１６か
らモータ駆動部１５に伝達される位置指令信号１６ａが
、位置信号１３ａおよび速度信号１４ａによって順次差
動増幅された後、ボイスコイル型リニアモータ５に作用
され、ウェッジ７の昇降動作における位置および速度な
どが精確に制御される構造とされている。
この場合、前記モータ駆動部１５には、コンパレータ１
７が接続されており、モータ駆動部１５に入力される位
置指令信号１６ａと位置信号１３ａとの差として得られ
る差分信号りと、しきい値保持部１８に予め設定された
しきい値１８ａとを比較することによって、ウェッジ７
のリードフレーム１０またはペレット１１に対する着地
が電気的に検知され、着地信号１７ａが制御部１６に伝
達されるように構成されている。
以下、本実施例の作用について説明する。
始めに、制御部１６からの位置指令信号１６ａがモータ
駆動部１５を介してボイスコイル型リニアモータ５に伝
達され、ボンディングアーム４が時計回りに所定の角度
だけ回動されウェッジ７は所定の高さに上昇されるとと
もに、ＸＹテーブルｌが駆動され、ウェッジ７はリード
フレーム１０に固着されたペレットｌｌのポンディング
パッド（図示せず）の直上に位置決めされる。
次にボンディングアーム４は反時計回りに回動され、ウ
ェッジ７は、降下の初期には高速に、ペレット１１に接
触する直前では減速されるようにペレット１１の上に降
下される。
この時の位置指令信号１６ａとウェッジ７の実際の位置
を示す位置信号１３ａとを比較して示したものが第２図
（ａｌであり、同図（ｂｌには、位置指令信号１６ａと
位置信号１３ａとの差として得られる差動信号りの変化
が示されている。
同図に示されるように、ウェッジ７の降下動作の初期に
おいては、慣性などによってウェッジ７の変位が位置指
令信号１６ａに追随せず差動信号りは正となる。
そして、減速時には、ウェッジ７の変位が位置指令信号
１６ａにほぼ追随し、差動信号りは零となる。ウェッジ
７がさらに降下し、ペレット１１のポンディングパッド
に着地して変位が停止されると、位置指令信号１６ａの
みがウェッジ７をさらに降下させる方向に増大し、位置
信号１３ａと位置指令信号１６ａとの差である差動信号
りは負側に増大しはじめる。コンパレーク１７において
は、この差動信号りがしきい値１８ａと等しくなった時
に、着地信号１７ａを制御部１６に伝達し、制御部１６
においては、ウェッジ７がペレットｌｌに対して所定の
荷重で押圧されるように、さらに所定の時間だけ所定の
値に位置指令信号１６ａが増大され、ウェッジ７の下端
部に挿通されたボンディングワイヤ１２の先端部がペレ
ット１１に所定の荷重で押圧されるとともにホーン６を
介して超音波発振部８から超音波振動が印加され、ボン
ディングワイヤ１２の先端部がペレット１１のポンディ
ングパッドに固着される。
次に、ボンディングアーム４は時計回り方向に回動され
るとともにＸＹテーブル１は回転テーブル９から遠ざか
る方向に移動され、ウェッジ７はボンディングワイヤ１
２を繰り出しながら所定の軌跡を描いてリードフレーム
１０のボンディング部位に降下し、前記のペレット１１
の側における場合と同様に差動信号りとしきい値１８ａ
とを比較することによってウェッジ７のリードフレーム
１０に対する着地が精確に検知され、ウェッジ７の下端
部に挿通されたボンディングワイヤ１２の側面部がリー
ドフレーム１０のボンディング部位に押圧されるととも
にホーン６を介して超音波振動が印加され、ボンディン
グワイヤ１２の側面部がリードフレーム１１のボンディ
ング部位に固着される。
そして、ボンディングワイヤ１２の繰り出しを停止した
状態でボンディングアーム４が時計回りに回動され、ウ
ェッジ７が上昇されるとともにＸＹテーブルＩが回転テ
ーブル９から遠ざかる方向に移動され、ボンディングワ
イヤ１２がリードフレーム１０の前記ポンディング部位
の近傍で切断される。
その後、回転テーブル９が所定の角度だけ回動される。
上記の一連の操作を繰り返すことによってリードフレー
ム１０と該リードフレーム１０に固着されたベレット１
１の複数のポンディングパッドとの間の電気的な接続が
達成される。
このように、本実施例においては、ボンディングアーム
４の回動動作によって昇降されるウニ・ノジ７のベレッ
ト１１およびリードフレーム１０に対する着地が、位置
センサ１３から得られ、実際のウェッジ７の位置を示す
位置信号１３ａと制御部１６からモータ駆動部１５に入
力される位置指令信号１６ａとの差である差動信号りを
、コンパレータ１７において所定のしきい値１８ａと比
較することによって電気的に検知される構造であるため
、たとえば、機械的な接点などによってウェッジ７の着
地を検知する場合などに比較して、ウニ、シフの着地の
検出が経時的に不安定となったり、応答速度が遅くなる
ことなどが回避され、ウェッジ７の昇降動作の制御を迅
速かつ的確に行うことができる。
このため、ウェッジ７をリードフレーム１０やペレット
１１などに押圧するボンディング荷重などが適正に維持
されるとともに、ウェッジ７の下端部とリードフレーム
１０およびペレット１１などとの衝突が回避され、信転
性の高いワイヤボンディングが迅速に行われる。
さらに、ウェッジ７の着地検出が、機械的な機構などを
用いることなく、コンパレーク１７において電気的に行
われるため、保守管理が不要となりワイヤボンディング
装置の稼働率が向上される。
［効果］ （１）、可動部を変位させる位置指令信号と、該可動部
の位置検出センサから得られる位置信号との差を、所定
のしきい値と比較することによって、前記可動部の外力
による停止を検知するコンパレータを有する構造である
ため、可動部の外力による停止を迅速かつ安定に検知す
ることができる。
（２）、前記（１）の結果、半導体装置の組立における
ワイヤボンディングにおいて、たとえば、機械的な接点
などによってボンディング工具の着地を検知する場合な
どに比較して、ボンディング工具の着地検出が経時的に
不安定となったり、応答速度が遅くなることなどが回避
され、ボンディング工具の昇降動作の制御を迅速かつ的
確に行うことができ、ボンディング工具をボンディング
部位に押圧することにより印加されるボンディング荷重
などが適正に維持されるとともに、ボンディング工具と
ポンディング部位などとの衝突が回避され、信頼性の高
いワイヤボンディングを迅速に行うことができる。
（３）、前記（１１の結果、ボンディング工具の着地検
出装置の保守管理が不要となりワイヤボンディング装置
の稼働率が向上される。
（４）、前記＋１１〜（３）の結果、半導体装置の組立
におけるワイヤポンディングの生産性が向上される。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前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。
たとえば、ボンディング工具としては、ウェッジに限ら
ず、キャピラリなどであっても良い。
［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ワイヤボンディング
技術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、可動部の変位などを精確に制御する
ことが必要とされる技術などに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例である検出装置をワイヤボ
ンディング装置における着地検出に用いた場合を示す説
明図、 第２図（ａｌは、ポンディング工具の位置指令信号と実
際の位置を示す位置信号とを比較して示す線図、 第２図（ｂｌは、位置指令信号と位置信号との差として
得られる差動信号の変化を示す線図である。 １・・・ＸＹテーブル、２・・・ボンディングヘッド、
３・・・回転軸、４・・・ポンディングアーム、５・・
・ボイスコイル型リニアモータ、６・・・ホーン、７・
・・ウェッジ（可動部）、８・・・超音波発振部、９・
・・回転テーブル、１０・・・リードフレーム（第２の
部位）、１１・・・ベレット（第１の部位）、１２・・
・ボンディングワイヤ、１３・・・位置センサ、１３ａ
・・・位置信号、１４・・・速度センサ、１４ａ・・・
速度信号、１５・・・モータ駆動部、１６・・・制御部
、１６ａ・・・位置指令信号、１７・・・コンパレータ
、１７ａ・・・着地信号、１８・・・しきい値保持部、
１８ａ・・・しきい値、第　　１　　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、位置指令信号に基づいて変位される可動部の外力に
    よる停止を、該可動部の位置検出センサから得られる位
    置信号と、前記位置指令信号との差に基づいて検知する
    ことを特徴とする検出方法。 ２、前記可動部が、導体からなるボンディングワイヤに
    よって第１および第２の部位間を電気的に接続するボン
    ディング工具であり、前記停止が、該ボンディング工具
    の前記第１および第２の部位に対する着地であることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の検出方法。 ３、可動部を変位させる位置指令信号と、該可動部の位
    置検出センサから得られる位置信号との差を、所定のし
    きい値と比較することによって、前記可動部の外力によ
    る停止を検知するコンパレータを有することを特徴とす
    る検出装置。 ４、前記可動部が、導体からなるボンディングワイヤに
    よって第１および第２の部位間を電気的に接続するボン
    ディング工具であり、前記停止が、該ボンディング工具
    の前記第１および第２の部位に対する着地であることを
    特徴とする特許請求の範囲第３項記載の検出装置。
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