JPS62154747A - ワイヤボンデイング装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造工程で使用されるワイヤボ
ンディング装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

ワイヤボンディング装置は、一般に例えば第４図に示す
如く、先端部にキャピラリ１ａを取着したツール１を揺
動機構２で支持するとともにこの揺動機構２をＸＹテー
ブル３に搭載し、このＸＹテーブル３と上記揺動機構２
との協動によってツール１を三次元方向に移動させるこ
とにより、ボンディング対果である半導体ベレット４の
バッド４ａおよびリードフレーム５に対してワイヤ６の
ボンディングを行なうように構成されている。したがっ
て、品質の良いボンディングを行なうためには上記ＸＹ
テーブル３および揺１ＩＩｌ１機構２をそれぞれ高ｇｉ
度に動作させる必要がある。

そこで従来では、上記揺１ＩＩｊ１機構２の駆動系とし
て例えばデジタル直流サーボ系が使用されている。

第５図はこの種のサーボ系の回路構成の一例を示すちの
である。この回路は速度指令パルスを発生する制御部１
１を有しており、この制御部１１から発生された速度指
令パルスと、位置検出用のパルスジェネレータ１７から
出力された位置フィードバックパルスとのパルス数の偏
差を隔差カウンタ１２で求め、この偏差カウンタ１２の
カウント値をデジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ）１３
によりアナログ電圧値に変換して加算器１４に導入する
。そして、この加算器１４でタコジェネレータ１６から
フィードバックされた直流モータ２ａの速度検出信号と
加障し、その加算出力を駆動部１５で例えばパルス幅変
調してそのパルス幅に対応する駆動電流を直流モータ２
に供給し、これにより前記揺動機構２の直流モータ２ａ
を駆動している。尚、ｉ６ａ、ｉｓはそれぞれ速度フィ
ードバックループのループゲインおよびサーボ系のサー
ボゲインを設定するための抵抗である。

しかして、直流モータ２ａは位置フィードバックループ
および速度フィードバックループによってそれぞれ回転
量および回転速度が常に正確に制御されながら回転し、
これによりツール１は精度良く揺ｅ８作する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ワイヤボンディング装置はツール１の動作と
して、ボンディング点に対しキャピラリ１ａを昇降させ
る揺動動作と、この揺動動作によりボンディング点に接
触したキャピラリ１ａにボンディングのための加圧力を
印加する加圧動作とをそれぞれ行なっている。これらの
動作は、前者はキャピラリ１ａを高速に目的位置へ移動
させることが必要であり、一方後者は正確な加圧力をキ
ャピラリ１ａに印加する必要があるというように、その
目的により要求される動作形態が全く異なる。

ところが、従来のワイヤボンディング装置に使用される
直流サーボ系は、一般にサーボゲインをキャピラリ１ａ
の昇降動作に最適な圃に設定しているため、速度指令に
対するモータ駆ｖＪ電流の変化量が大きく、この結果キ
ャピラリへの加圧動作を行なう場合には加圧力の最少設
定間隔が大きくなり過ぎて、加圧力をＲ適値に微調整す
ることが難しかった。このため、ボンディングボールの
潰れや半導体ベレットのクラック等の欠陥が発生し易く
、半導体装置の歩留りの低下を招いていた。

本発明はこの様な問題点を解決して、ボンディングボー
ルの潰れやクラック等の欠陥が発生し難く信頼性の高い
ボンディングを行ない得るワイヤボンディング装置を１
足慣することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段と作用〕本発明は上記問
題点を解決するために、直流サーボ系に、第１のサーボ
ゲインを設定する第１のゲイン設定回路と、上記第１の
サーボゲインよりも小さい第２のサーボゲインを設定す
る第２のゲイン設定回路と、これら第１および第２のゲ
イン設定回路を択一的にサーボ系に挿入する切換回路と
、サーボゲイン＄り御回路とを設け、このサーボゲイン
制御回路により上記切換回路を切換制御して、ツールの
揺動動作時には上記第１のゲイン設定回路をサーボ系に
挿入させ、かつキャピラリの加圧動作時には上記第２の
ゲイン設定回路をサーボ系に挿入させるようにしたもの
である。

この結果、上記第１および第２のサーボゲインをそれぞ
れツールの＋ｉ　ｅ　ｅ作用およびキャピラリの加圧動
作用として予め最適値に設定しておけば、ツールの揺動
動作時には高速度に位置制御が行なわれ、一方キャビラ
リの加圧動作時には高精度の加圧力制御が行なわれるこ
とになり、これにより高速でかつ高精度のボンディング
を行なうことが可能となる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例におけるワイヤボンディン
グ装置に使用されるデジタル直流÷ナーボ系の構成を示
すものである。尚、同図において前記第５図と同一部分
には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

デジタル・アナログ変換器１３と加算器１４との間には
、第１のサーボゲインを設定する第１の抵抗１８ａと、
この第１のサーボゲインよりも小さい第２のサーボゲイ
ンを設定する第２の抵抗１８ｂとがそれぞれ設けられて
おり、またこれら第１および第２の抵抗と加ｃ３器１４
との間には切換回路１つが設けられている。この切換回
路１９は、制御部１１から発生される切換制御信号ＳＷ
により動作するもので、切換制御信号ＳＷが”Ｌ　１１
レベルのときは第１の抵抗１８ａ側の接点１９ａが閉成
し、一方１１　ＨＩ＋レベルのときは第２の抵抗１８ｂ
側の接点１９ｂが閉成する。

このような（Ｍ成であるから、ＸＹテーブル３により第
１ボンディング点く半導体ベレット４のバッド４ａ）の
垂直上方にキャピラリ１ａを移動させたのち、キャピラ
リ１ａを降下させるべく制御部１１から速度指令パルス
を出力すると、この速度指令パルス１２は偏差カウンタ
１２でパルスジェネレータ１７からの位置検出パルスと
偏差カラン１−され、その偏差出力がデジタル・アナロ
グ変換器１３でアナログ電圧に変換されたのち、加算器
１４でタコジェネレータ１６からの速度検出信号と加算
されて駆動部１５に供給される。この結果、駆＃Ｊ部１
５から直流モータ２ａに駆ａ電流が供給されて直流モー
タ２ａは回転し、これによりツール１が第３図（ａ）の
Ｔ１に示す如く揺動してキャピラリ１ａは降下する。と
ころで、このとぎ制御部１１からは第３図（Ｃ）に示す
如くＬ”レベルの切換信＠Ｓ　Ｗが出力されており、こ
れにより切換回路１９の接点１９ａが閉成して抵抗１８
ａがサーボ系に挿入される。このため、サーボ系には埴
の大きな第１のサーボゲインが設定されることになり、
この結果速度指令に対するモータ駆！ｌＩ電流の変化量
は例えば第２図Ａに示す如く大きくなって、これにより
ツール１は高速度で降下する。

さて、そうしてキャピラリ１ａが第１ボンディング点に
接触する（第３図（ａ）のＴ２の状態）と、次に制御部
１１からはキャピラリ１ａをボンディング点に押付ける
ための速度指令パルスが出力される。そうするとツール
１がさらに所定量揺動動作して、これにより揺動機溝２
に設けであるスプリングによりキャピラリ１ａに例えば
第３図（ｂ）に示す如く所定の加圧力が印加され、これ
によりワイヤボンディングが行なわれる。ところで、こ
のとき制御部１１からは第３図（Ｃ）に示す如＜　”　
Ｈ”レベルの切換信号ＳＷが発生される。

このため、切換回路１９は接点１９ｂが閉成してこれに
より抵抗１８　、ｂがサーボ系に挿入され、この結果サ
ーボ系には比較的小さな第２のサーボゲインが設定され
る。したがって、このときの速度指令に対するモータ駆
動電流の変化特性は例えば第２図のＢのようになり、こ
の結果ツール１は精度良く揺動してこれによりボンディ
ング点に対するキャピラリ１ａの加圧力は正確に最適値
に制御される。このため、ボンディングボールの潰れや
半導体ベレットにクラックが発生するといった不具合は
大幅に低・減される。

そうして第１ボンディング点に対するワイヤボンディン
グが終了すると、制御部１１からはキャピラリ１ａを上
昇させるための速度指令パルスが発生され、これにより
直流モータ２ａは逆転動作してツール１は第３図＜ａ）
のＴ３に示す如く上方に向かって移動し、この結果キャ
ピラリ１ａは第１ボンディング点から離れる。このとき
、制御部１１から出力される切換信号ＳＷは航記降下時
と同様に第３図（Ｃ）に示す如＜　”　Ｌ　”レベルな
ので、サーボ系には抵抗１８ａが挿入されて大きな第１
のサーボゲインが設定される。このため、このキャピラ
リ１ａの上昇動作も高速度に行なわれる。以下同様に、
第２ボンディング点（リードフレーム５）に対するツー
ル１の動作時にも、キャピラリ１ａの昇降動作時には大
きな第１のサーボゲインがサーボ系に設定され、また加
圧力印加動作時には小さい第２のサーボゲインがサーボ
系に設定される。このため、ギヤピラリ１ａの昇降移動
は高速度に行なわれ、またＩｌｌ圧力の印カロは高精度
に行なわれる。

このように本実施例であれば、ボンディング点に対する
キャピラリ１ａの昇降動作時には切換回路１９により抵
抗１８ａを選択してサーボ系に大きな第１のサーボゲイ
ンを設定し、一方キャビラリ１ａへの加圧力印加時には
抵抗１８ｂを選択して小さな第２のサーボゲインを設定
したので、キャピラリ１ａの昇降動作および加圧動作毎
に各々最適なサーボゲインを設定することかできろ。し
たがって、キャピラリ１ａの昇降は高速度に、また加圧
力の印加は高精麿に行なうことができ、これにより能率
良く、しかもボンディングボールの潰れやベレットでの
クラックの発生を低減して信頼性の高いワイヤボンディ
ングを行なうことができる。これにより、半導体装置の
歩留りを一層向１させることができる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば、第１および第２のゲイン設定回路は、ＦＥＴ等の
可変インピーダンス素子を用いてその制ｉｌＯ電圧を可
変設定することによりキャピラリの昇降時および加圧動
作時でそれぞれＲ適な値を設定するものであってもよい
。その他、各ゲイン設定回路のサーボ系への挿入位置や
サーボゲインの可変制御手段等についても、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、直流サーボ系に、
第１のサーボゲインを設定する第１のゲイン設定回路と
、上記第１のサーボゲインよりも小さい第２のサーボゲ
インを設定する第２のゲイン設定回路と、これら第１お
よび第２のゲイン設定回路を択一的にサーボ系に挿入す
る切換回路と、サーボゲイン制御回路とを設け、このサ
ーボゲインυ制御回路により上記切換回路を切換制御し
て、ツールの揺動動作時には上記第１のゲイン設定回路
をサーボ系に挿入させ、かつキャピラリの）〕Ｄ圧動作
峙には上記第２のゲイン設定回路をサーボ系に挿入させ
るようにしたことによって、ボンディングボールの潰れ
やクラック等の欠陥が発生し轄く信頼性の高いボンディ
ングを行ない（９るワイヤボンディング装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例に
おけるワイヤボンディング装置を説明するためのもので
、第１図は同装置のデジタル直流サーボ系の回路ブロッ
ク図、第２図は第１および第２のサーボゲインを説明す
るための速度指令に対するモータ駆動電流の変化特性図
、第３図（ａ）〜（（１）はそれぞれ動作説明に使用す
るタイミング図、第４図はワイヤボンディング装置の外
観の溝底例を示す斜視図、第５図は従来のワイヤボンデ
ィング装置のデジタル直流サーボ系の回路ブロック図で
ある。 １・・・ツール、１ａ・・・キャピラリ、２・・・揺動
機構、２ａ・・・直流モータ、３・・・ＸＹテーブル、
４・・・半導１本ベレット、４ａ・・・パッド、５・・
・リードフレーム、６・・・ボンディングワイヤ、１１
・・・制御１１１部、１２・・・（偏差カウンタ、１３
・・・デジタル・アナログ変換器、１４・・・加算器、
１５・・・駆動部、１６・・・タコジェネレータ、１７
・・・パルスジ１ネレータ、１８ａ・・・第１のサーボ
ゲインを設定するための抵抗、１８ｂ・・・第２のサー
ボゲインを設定するための抵抗、１９・・・切換回路、
Ｓ〜■・・・切換信号。 出願人代理人　　弁理士　鈴江弐彦 第１図 １　　　Δ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流サーボ系を備え、このサーボ系によりキャピラリが
   取着されたツールの揺動動作およびボンディング点に対
   するキャピラリの加圧動作をそれぞれ制御してワイヤボ
   ンディングを行なうワイヤボンディング装置において、
   前記直流サーボ系に、第１のサーボゲインを設定する第
   １のゲイン設定回路と、上記第１のサーボゲインよりも
   小さい第２のサーボゲインを設定する第２のゲイン設定
   回路と、これら第１および第２のゲイン設定回路を択一
   的にサーボ系に挿入する切換回路と、この切換回路を制
   御して前記ツールの揺動動作時には前記第１のゲイン設
   定回路をサーボ系に挿入させかつ前記キャピラリの加圧
   動作時には前記第２のゲイン設定回路をサーボ系に挿入
   させるサーボゲイン制御手段とを設けたことを特徴とす
   るワイヤボンデイング装置。