JPS6252938A - ワイヤボンディング装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は製造装置に関し、特にデジタルボンディングヘ
フド方式のワイヤボンダ等において、ボンディング時の
圧着力を好適に制御して良好なワイヤボンディングを行
うようにしたワイヤボンダ等の製造装置に関するもので
ある。

〔背景技術〕

近年における半導体装置の多様化に伴って、半導体装置
を組立てるワイヤボンダもこれに対応する機能を有する
ことが要求されてきており、このためワイヤボンダのデ
ジタルヘッド化およびそのマイコンによる制御化が進め
られてきている。例えば、特開昭５６−３２７３９号公
報、特開昭５８−３１５４７号公報、特開昭５８−１９
９５３５号公報には夫々ボンディングアームをマイコン
を用いてサーボ制御するデジタルヘッド方式のワイヤボ
ンダが開示されている。

ところで、この種のサーボ方式のワイヤボンダにおいて
は、ボンディングツールが被加工物（半導体チップ等）
に対して作用するボンディング圧着力を次のようにして
発生させている。即ち、上下動作されるボンディングツ
ールの移動目的位置を被加工物のボンディング面よりも
幾分低い位置に設定しておき、ボンディングツールが下
動して被処理物に接触（着地）して停止した際に、目的
とするツール移動位置がそれよりも下方に設定されてい
ることから、サーボ機構はその差分を補正しようとボン
ディングツールの下向きの駆動力を増大させることにな
り、この際の駆動力をボンディング圧着力として利用し
ている。

この方式では、前記差分の量と、駆動力の関係が安定し
ていれば、希望する過電に応じてこの差分、つまり目的
位置を変化制御すれば、好適なボンディングを行うこと
が可能になる。しかしながら、この関係は回路系の定数
のバラツキや着地検出のバラツキ等が原因して一定にす
るのは困難であり、実際には夫々のワイヤボンダ毎にバ
ラツキが発生している。このため、夫々のワイヤボンダ
のボンディング圧着力を所定の、値に制御することは極
めて困難になり、圧着力が過度の場合には被加工物を破
損する恐れがあり、過少の場合には信顛性のあるボンデ
ィングを行うことができない等、高品質のワイヤボンデ
ィングを達成する障害となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、所望のボンディング圧着力を高精度に
得ることができ、これにより高品質のワイヤボンディン
グを行うことのできるワイヤポンダ等の製造装置を提供
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、ワイヤポンダのボンディングツール等の加工部を
動作させるサーボ機構の回路に駆動用モータに供給する
最大電流を制限する制限回路部を設け、かつこの制限回
路は加工部が被加工物に接触する時点に前後して制限値
が変更できるように構成することにより、常に所定のボ
ンディング圧着力を発生させ、これにより高品質のワイ
ヤボンディング等の製造を行うことができる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示しており、
特にボンディングツールの駆動源にボイスコイル型リニ
アモータ（以下、ボイスコイルモータと称する）を用い
たワイヤポンダに本発明を適用した例を示している。

第１図のように、このワイヤポンダ１は、平面ＸＹ方向
に移動可能なボンディングヘッド２上に支点３を中心に
上下方向に揺動可能なボンディングアーム４を有し、こ
のボンディングアーム４の先端にボンディングツール５
を固着している。このボンディングツール５の下方位置
には、被加工物である半導体構体６がボンディングステ
ージ７上に載置されることは言うまでもない。前記ボン
ディングアーム４の基端には、ボイスコイルモータ８の
可動ボイスコイル８ａを取着し、これに対応する磁石８
ｂを前記ボンディングヘッド２上に固着しており、前記
可動ボイスコイル８ａに通電することによって前記ボン
ディングアーム４を揺動させ、かつその電流量に応じて
その揺動力、つまり駆動力を変化できる。また、前記ボ
ンディングアーム４の他部には公知の着地検出ユニット
９を取着し、ボンディングツール５が半導体構体６に着
地、つまり接触した時のボンディングアーム４の揺動停
止を検出できる。更に、前記ボイスコイルモータ８の近
傍には、ボンディングツール５の上下位置を検出する位
置検出ユニッｌ−１０と速度検出ユニット１４を付設し
ている。

前記ボイスコイルモータ８は、第２図のように、マイコ
ン１１に比較器１２および増幅器１３を介して接続し、
前記位置検出ユニッ）１０および速度検出ユニット１４
とでサーボ回路を構成している。また、この比較器１２
および増幅器１３には、Ｄ／Ａ変換器１５を介して前記
マイコン１１に接続した電流制限回路１６を接続し、増
幅器１３示ボイスコイルモータ８に通流させる最大電流
を制限することができる。更に、前記着地検出ユニット
９は、着地検出回路１７を介してマイコン１１に接続し
ている。

前記電流制限回路１６は、第３図のように、マイコン１
１およびＤ／Ａ変換器１５に接続される演算増幅器ＯＰ
、トランジスタＴＲ，ホトカプラＰＣおよび電界効果ト
ランジスタＦＥＴとを備え、マイコン１１の出力に基づ
いて演算増幅器ＯＰおよびトランジスタＴＲが電界効果
トランジスタＦＥＴのゲート電圧■、を制限し、この電
界効果トランジスタＦＥＴによって作動される増幅器１
３の増幅率を制御してボイスコイルモータ８への最大電
流を制限する。

この構成によれば、マイコン１１では被加工物の種類に
応じて予め半導体構体６のワイヤボンディングに好適な
ボンディングツール荷重を設定しておき、この荷重を越
えることのないようにボイスコイルモータ８に印加する
電流値を演算しておく。そして、ボンディングアーム４
の上下動作に同期させて電流制限回路１６を制御させ（
通常着地直前又は着地時板外は、ツールの上下動作の制
御性を高めるため、電流制御は最大にしておく）、ツー
ル５が半導体構体６に着地する時点に前後して、好まし
くは着地の直前にこの電流制限回路１６が動作するよう
にプログラムを構成してお（。

このため、第４図にツールの上下位置と時間との関係を
示すように、ツールはこれまでと同様に比較的高速で下
降し、着地前にその速度が低下されるように制御された
後、着地の直前に電流制限回路１６が増幅器１３の飽和
電流の制限値を設定し、着地後ボイスコイルモータ８に
生ずる最大トルクを制限する。このため、位置検出ユニ
ソ１−１０を始めとするサーボ機構が、ツール５の目的
位置と、停止位置との差分に基づいて荷重を生じさせて
も、最大トルクが制限されているために、過度の荷重が
発生することはなく、設定された範囲の荷重でボンディ
ングが行われる。これにより、半導体構体６の破損を防
止でき、かつこの限定された範囲の最大荷重においてボ
ンディングを行うことにより、信頼性の高いボンディン
グを実現できる。第４図において着地高さと飽和高さの
差分ΔＨは設定された最大荷重がツールに加えられるた
めに必要なツール５の目的位置と実際の位置の差を示す
。

なお、この場合、着地検出後比較器１２における指令値
を上げておけば、第４図に実線で示すように、着地後の
ツール速度（実際にはツールは移動されないので、これ
は仮想の速度であり、換言すればツールに生じる荷重の
変化率となる）を高速化し、ツールを迅速に飽和状態に
させることができる。このようにすれば、飽和に至るま
での時間ＴＩを同図の破線に示すように速度を変化させ
ない場合の時間Ｔ２に比較して短縮でき、高速処理を実
現できる。勿論、第５図に示すように、指令値を階段状
に変化させることも有効な手段である。

この結果、ボンディングツール５の圧着力の最大値を制
限して半導体構体６の破損を防止し、かつ一方では充分
な圧着力を得てボンディングの信頼性を向上したワイヤ
ボンディングを迅速に行うことができる。

〔効果〕

（１）ポンディングツールを上下動作させるサーボ機構
の回路に駆動用モータに供給する電流を制限する制限回
路部を設け、かつこの制限回路がツールが被加工物に着
地する時点に前後して制限値が変更されるように構成し
ているので、ポンディングツールの圧着力を常に所定の
値に高精度に制御でき、被加工物への過度の荷重を防止
してその破損を防止する一方、必要かつ充分な荷重を得
て信頼性の高いボンディングを実現できる。

（２）既存の装置に電流を制限する回路を付設するだけ
でよいので、而単に構成できる。

（３）着地検出後、ツールの移動目的位置又は指令速度
の指示値を上げることにより、ツールが着地してから飽
和するまでの時間を短縮でき、ボンディング時間の迅速
化を達成できる。

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、電流制限回路
の回路構成は任意に変更できる。

〔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構体へのワイ
ヤボンディング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、モータを駆動源とする装
置であれば同様に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図はその
回路構成図、 第３図は電流制限回路の回路図、 第４図はツールの時間特性図、 第５図は他の実施例であるツールの時間特性図である。 １・・・ワイヤボンダ、２・・・ボンディングヘッド、
４・・・ボンディングアーム、５・・・ボンディングツ
ール、６・・・半導体構体、８・・・ボイスコイルモー
タ、９・・・着地検出ユニット、１０・・・位置検出ユ
ニット、１１・・・マイコン、１２・・・比較器、１３
・・・増幅器、１４・・・速度検出ユニット、１５・・
・Ｄ／Ａ変換器、１６・・・電流制限回路、１７・・・
着地検出回路、１８・・・比較器、ＯＰ・・・演算増幅
器、ＴＲ・・・トランジスタ、ＰＣ・・・ホトカプラ、
ＦＥＴ・・・電界効果トランジスタ。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 ／′σ 吟闇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ワイヤボンダのボンディングツール等の加工部を動
   作させる駆動用モータを有するサーボ機構の回路に、こ
   の駆動用モータに供給する最大電流を制限する制限回路
   部を設け、かつこの制限回路は加工部が被加工物に接触
   する時点に前後して制限値が制御されるように構成とし
   たことを特徴とする製造装置。 ２、駆動用モータは、ワイヤボンダのボンディングアー
   ムを上下動させるボイスコイルモータである特許請求の
   範囲第１項記載の製造装置。 ３、ボンディングツールが被加工物に着地した後のツー
   ルの指令速度又は移動目的位置を増大させ、短時間で制
   限された最大電流に到達するように構成してなる特許請
   求の範囲第２項記載の製造装置。