JPWO2019155965A1 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Abstract

ワイヤボンディング装置は、所定のボンディングエリアにおいてワイヤを電極に押圧しつつ接合するボンディングツールを備える。ワイヤボンディング装置は、ボンディングツールを上下方向に沿って駆動する駆動源と、駆動源に接続され、ボンディングツールの押圧荷重を制御する制御部と、ボンディングエリアの外側に配置され、押圧荷重で歪みを生じる弾性部と、弾性部の歪みを取得する取得部と、取得部の取得結果に基づいて、予め設定された押圧荷重の目標値と押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となるように、制御部の較正処理を実施する較正部と、を備える。

Description

本開示は、ワイヤボンディング装置に関する。

特許文献１は、ワイヤボンディング装置を開示する。このワイヤボンディング装置は、ボンディングツールと、駆動源と、制御部と、を備える。ボンディングツールは、所定のボンディングエリアにおいてワイヤを電極に押圧しつつ接合する。駆動源は、ボンディングツールを上下方向に沿って駆動する。制御部は、ボンディングツールの押圧荷重を制御する。

特開平１０−２８４５３２号公報

一般的に、ワイヤボンディング装置が備えるボンディングツールの押圧荷重は、例えば一定期間の連続動作によって経時的に変化することがある。このため、ワイヤボンディング装置が備えるボンディングツールは、適切な押圧荷重の維持を図るため、押圧荷重の較正が定期的に行われる。

従来、ボンディングツールの押圧荷重の較正作業は、オペレータによって実施される。この較正作業は、例えば、ワイヤボンディング装置を停止状態とし、ボンディングエリア内に取り付けたロードセルを用いて行われる。この較正作業では、ワイヤボンディング装置を停止させる期間として、少なくとも、ロードセルの取り付け及び取り外しに要する時間と、オペレータが押圧荷重の較正作業をするために要する時間と、が必要となる。その結果、較正作業の実施は、ワイヤボンディング装置の生産性を低下させる可能性がある。

そこで、本開示は、生産性の向上と、ボンディングツールの押圧荷重の較正の実施とを両立可能なボンディング装置を説明する。

本開示の一形態に係るワイヤボンディング装置は、所定のボンディングエリアにおいてワイヤを電極に押圧しつつ接合するボンディングツールを備えるワイヤボンディング装置であって、ボンディングツールを上下方向に沿って駆動する駆動源と、駆動源に接続され、ボンディングツールの押圧荷重を制御する制御部と、ボンディングエリアの外側に配置され、押圧荷重で歪みを生じる弾性部と、弾性部の歪みを取得する取得部と、取得部の取得結果に基づいて、予め設定された押圧荷重の目標値と押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となるように、制御部の較正処理を実施する較正部と、を備える。

本開示の一形態に係るワイヤボンディング装置は、ボンディングツールによって弾性部を押圧することにより、弾性部に歪みを生じさせる。ワイヤボンディング装置は、較正部によって制御部の較正処理を実施する。この較正処理は、取得部で取得した弾性部の歪みの取得結果に基づいて、予め設定された押圧荷重の目標値と押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となるように、ボンディングツールの押圧力を制御する。このワイヤボンディング装置によれば、弾性部がボンディングエリアの外側に配置されている。その結果、例えばボンディングエリア内にロードセルを取り付ける場合と比べて、較正処理の実施のためのワイヤボンディング装置の停止時間を短くすることができる。したがって、ワイヤボンディング装置の動作時間を増加させることができる。その結果、ワイヤボンディング装置は、生産性の向上と、ボンディングツールの押圧荷重の較正の実施とを両立させることができる。

本開示の一形態に係るワイヤボンディング装置では、較正処理は、ボンディングツールが弾性部を押圧していない非押圧状態での弾性部の第１歪みと、制御部によって押圧荷重が目標値となるように制御されている場合においてボンディングツールが弾性部を当該押圧荷重で押圧している押圧状態での弾性部の第２歪みと、に基づいて、押圧荷重の実測値を算出する実測処理と、算出した実測値と押圧荷重の目標値とから荷重誤差を算出すると共に、荷重誤差と予め設定された荷重閾値とを比較する比較処理と、荷重誤差が荷重閾値以上である場合、荷重誤差が小さくなるように制御部における駆動源の制御データを変更する補正処理と、を含み、較正部は、荷重誤差が荷重閾値未満となるまで、実測処理、比較処理、及び補正処理を繰り返してもよい。この場合、非押圧状態での第１歪みを基準として押圧状態での第２歪みに応じて押圧荷重の実測値を算出する。したがって、例えば弾性部の変位に応じて押圧荷重の実測値を算出する場合と比べて基準がばらつき難くなる。その結果、押圧荷重の実測値を高精度に算出することができる。したがって、較正処理を精度良く実施することが可能となる。

本開示の一形態に係るワイヤボンディング装置では、弾性部は、片持ち梁状に支持された板バネであり、取得部は、板バネの上面に設けられた第１歪みゲージと、板バネの下面に設けられた第２歪みゲージと、を含んでもよい。この場合、弾性部の構成を小型且つ簡素とすることができる。したがって、ワイヤボンディング装置の省スペース化を図ることが可能となる。また、第１歪みゲージ及び第２歪みゲージが板バネの両面に設けられている。したがって、温度変化に伴う板バネの伸縮歪みが相殺される。その結果、較正処理を実施するために、ワイヤボンディング装置のボンディングエリアの温度が低下するまで待機する必要がない。その結果、ワイヤボンディング装置を連続動作させることが可能となり、生産性を一層向上させることができる。

本開示の一形態に係るワイヤボンディング装置では、弾性部は、片持ち梁状に支持され、長手方向の一端部及び他端部に挟まれた中間部において一端部及び他端部よりも低い剛性を有する低剛性部が設けられた梁材であり、取得部は、梁材の一端部の上面及び下面に設けられた第３歪みゲージと、梁材の他端部の上面及び下面に設けられた第４歪みゲージとを含んでもよい。この場合、中間部には低剛性部が設けられている。その結果、一端部と中間部との境界部及び他端部と中間部との境界部において弾性部の歪みが大きくなる。弾性部の歪みの増大によれば、梁材の歪みを感度良く取得することができる。第３歪みゲージ及び第４歪みゲージが梁材の両面に設けられている。その結果、温度変化に伴う梁材の伸縮歪みが相殺される。したがって、較正処理を実施するために、ワイヤボンディング装置のボンディングエリアの温度が低下するまで待機する必要がない。その結果、ワイヤボンディング装置を連続動作させることが可能となり、生産性を一層向上させることができる。

本開示に係るボンディング装置は、生産性の向上と、ボンディングツールの押圧荷重の較正の実施とを、両立させることができる。

図１は、本開示の一実施形態のワイヤボンディング装置の平面図である。 図２は、図１のワイヤボンディング装置の構成例を示す概略構成図である。 図３の（ａ）は、図１の板バネ組立体の斜視図である。図３の（ｂ）は、図１の板バネ組立体の平面図である。図３の（ｃ）は、図１の板バネ組立体の側面図である。 図４の（ａ）は、図３の板バネ組立体の非押圧状態を例示する側面図である。図４の（ｂ）は、図３の板バネ組立体の押圧状態を例示する側面図である。 図５は、図１に示すワイヤボンディング装置の動作例のフローチャートである。 図６は、較正処理を例示するフローチャートである。 図７の（ａ）は、弾性部の変形例の側面図である。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）の弾性部の非押圧状態を例示する側面図である。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）の弾性部の押圧状態を例示する側面図である。 図８は、板バネ組立体の他の変形例を示す側面図である。

以下、本開示のワイヤボンディング装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

［ワイヤボンディング装置の構成］
図１は、本開示のワイヤボンディング装置の平面図である。図１に示されるように、ワイヤボンディング装置１００は、キャピラリ１５（ボンディングツール）を備える。キャピラリ１５は、所定のボンディングエリアＢＡにおいてワイヤを電極に押圧することにより、ワイヤを電極に接合する。電極は、半導体チップ等の電子部品１９の電極、電子部品１９が取り付けられた基板１８の電極等を含む。なお、以下の説明において、便宜上、ガイドレール１６の延在方向をＸ方向とする。Ｘ方向に直交する水平方向をＹ方向とする。Ｘ方向及びＹ方向に直交する上下方向をＺ方向とする。

ワイヤボンディング装置１００は、フレーム１０と、ＸＹテーブル１１と、ボンディングヘッド１２と、ボンディングアーム１３と、超音波ホーン１４と、キャピラリ１５と、一対のガイドレール１６と、ヒートブロック１７と、板バネ組立体２０と、マイクロコンピュータ６０（図２参照）と、を備えている。ＸＹテーブル１１は、フレーム１０の上に設けられている。ボンディングヘッド１２は、ＸＹテーブル１１の上に設けられている。ボンディングアーム１３は、ボンディングヘッド１２に設けられている。超音波ホーン１４は、ボンディングアーム１３の先端に取り付けられている。キャピラリ１５は、超音波ホーン１４の先端に取り付けられている。一対のガイドレール１６は、基板１８を所定の水平方向に沿って案内する。ヒートブロック１７は、ボンディングエリアＢＡを加熱する。板バネ組立体２０は、キャピラリ１５の押圧荷重の較正に用いられる。マイクロコンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１００全体の動作を制御する。キャピラリ１５の押圧荷重とは、キャピラリ１５でワイヤを電極に押圧する際にワイヤに作用する荷重である。キャピラリ１５の押圧荷重は、いわゆるボンド荷重である。

図２に示されるように、モータ（駆動源）４０は、ボンディングヘッド１２の内部に設けられている。モータ（駆動源）４０は、ボンディングアーム１３をＺ方向に駆動する。モータ４０は固定子４１と、可動子４２と、を有する。固定子４１は、ボンディングヘッド１２に固定されている。可動子４２は、Ｘ方向に沿って延在する回転軸４５の周りに回動する。

モータ４０の固定子４１には、電源４９から駆動電力が供給されている。固定子４１に供給される電流値は、電流センサ５１で検出される。電流値は、モータドライバ４８によって調整される。

可動子４２は、ボンディングアーム１３の後部と一体となっている。可動子４２が回動すると、ボンディングアーム１３の先端は、Ｚ方向に沿って揺動する。可動子４２の回転軸４５には、可動子４２の回転角度φを検出する角度センサ５２が取り付けられている。

可動子４２の回転軸４５の回転中心４３のＺ方向位置（高さ）は、ボンディング面のＺ方向位置と略同一である。回転中心４３とは、図２における一点鎖線４６と一点鎖線４７との交点である。ボンディング面は、図２における一点鎖線４７にて示される面である。ボンディング面は、例えば、ヒートブロック１７の上に基板１８が位置している場合の電子部品１９の電極の上面に沿う仮想的な平面である。

ボンディングアーム１３の先端には、超音波ホーン１４のフランジ１４ｂがボルト１４ｃで固定されている。ボンディングアーム１３の先端部分の下側面には、凹部１３ａが設けられている。凹部１３ａは、超音波ホーン１４の超音波振動子１４ａを収容する。超音波ホーン１４の先端には、キャピラリ１５が取り付けられている。したがって、可動子４２が回動すると、キャピラリ１５は、電子部品１９の電極面及び板バネ３１の上面に対して略垂直方向に上下方向に沿って揺動する。つまり、モータ４０は、ボンディングツールであるキャピラリ１５を上下方向に沿って駆動する。

ヒートブロック１７は、フレーム１０上において、一対のガイドレール１６の間に取り付けられている。ヒートブロック１７は、１又は複数のヒータ１７ａを有する。ヒータ１７ａは、キャピラリ１５によってワイヤが電極に押圧されつつ接合されるために適した温度となるように、ボンディングエリアＢＡ（図１参照）を加熱する。ボンディングヘッド１２の近傍には、温度センサ５３が取り付けられている。温度センサ５３は、ワイヤボンディング装置１００の代表温度を検出する。

再び図１に示すように、ボンディングエリアＢＡは、例えばＸＹ平面に沿って規定される仮想的な領域である。ボンディングエリアＢＡは、ヒートブロック１７上の領域である。ヒートブロック１７上の領域では、ヒートブロック１７のヒータ１７ａから提供される熱によりワイヤの接合のために好適な温度条件が得られる。ボンディングエリアＢＡは、例えば、略矩形状の領域であり、Ｘ方向においてボンディングアーム１３の延在方向に沿う仮想線に関して線対称である。ボンディングエリアＢＡは、Ｘ方向において、例えば、ヒートブロック１７上に基板１８が位置している場合に、Ｘ方向に沿って並ぶ電子部品１９の少なくとも一部を含む。ボンディングエリアＢＡは、Ｙ方向において、例えばヒートブロック１７上に基板１８が位置している場合に、Ｙ方向に沿って並ぶ電子部品１９の全てを含む。

再び図２に示すように、マイクロコンピュータ６０は、演算及び信号処理を行うＣＰＵ［Central Processing Unit］と、ＲＯＭ［Read Only Memory］と、ＲＡＭ［Random Access Memory］のメモリと、を備える。マイクロコンピュータ６０には、電流センサ５１、角度センサ５２、及び温度センサ５３の検出信号が少なくとも入力される。マイクロコンピュータ６０には、図示しない撮像装置等から撮像情報が入力されてもよい。ＲＯＭは、ワイヤボンディング装置１００を動作させるプログラム及びプログラムの実行に必要なデータを格納する。

マイクロコンピュータ６０は、制御部６１を有している。制御部６１は、モータ４０及びＸＹテーブル１１を制御して接合処理を行う。接合処理とは、例えば、ボンディング動作させる処理を含む。制御部６１は、入力された撮像情報に基づいて、基板１８、電子部品１９及び電極の位置情報を取得する。制御部６１は、メモリに格納されたボンディングプログラムを実行することで、モータ４０及びＸＹテーブル１１を動作させる。この動作は、各センサ５１，５２，５３の検出信号、取得した位置情報、及び、予めメモリに格納された電子部品１９の種類及び電極のピッチの情報等に基づく。

制御部６１は、接合処理として、具体的には、モータ４０の固定子４１に供給する電流の指令値を決定する。また、制御部６１は、接合処理として、電流の指令値をモータドライバ４８に出力する。制御部６１は、固定子４１に印加される電流値が電流の指令値となるようにモータドライバ４８を制御する。その結果、固定子４１に印加される電流値が調整される。制御部６１は、キャピラリ１５の押圧荷重を制御する。その結果、ワイヤは、印加された電流に応じた押圧荷重で電極に押圧される。この押圧荷重は、例えば、後述の押圧荷重の目標値としてよい。制御部６１は、当該押圧荷重でキャピラリ１５がワイヤを電極に押圧している状態で超音波振動子１４ａを振動させる。その結果、キャピラリ１５によって押圧されたワイヤは、電極に接合される。

制御部６１は、ＸＹテーブル１１（図１，図２参照）に接続されている。制御部６１は、キャピラリ１５のＸ方向及びＹ方向の位置の指令値をＸＹテーブル１１に出力する。その結果、キャピラリ１５のＸ方向及びＹ方向の位置は、キャピラリ移動可能エリアＣＡ（図１参照）の内部となる。制御部６１は、キャピラリ１５のＸＹ方向の位置を調整する。その結果、ＸＹテーブル１１は、キャピラリ１５のＸＹ方向の位置が指令した位置となるように駆動される。

キャピラリ移動可能エリアＣＡは、例えば、ボンディングエリアＢＡに沿って規定される仮想的な領域である。キャピラリ移動可能エリアＣＡは、ボンディングエリアＢＡよりも広い。キャピラリ移動可能エリアＣＡは、ボンディングエリアＢＡに対して、少なくともヒートブロック１７のボンディングヘッド１２側に広く延在している。キャピラリ移動可能エリアＣＡは、ボンディングエリアＢＡを包含していてもよい。

マイクロコンピュータ６０は、制御部６１の較正処理を実施する較正部６２を有している。較正処理の詳細は、後述する。

［弾性部の構成］
図１に示されるように、板バネ組立体２０は、フレーム１０上において、ボンディングアーム１３側のガイドレール１６とヒートブロック１７との間に取り付けられている。板バネ組立体２０は、ヒートブロック１７からの熱を遮るためのカバーを備えてもよい。

図３の（ａ）は、図１の板バネ組立体の斜視図である。図３の（ｂ）は、図１の板バネ組立体の平面図である。図３の（ｃ）は、図１の板バネ組立体の側面図である。図３（ａ）に示されるように、板バネ組立体２０は、ベース２１と、支持台２２と、フランジ２６と、板バネ（弾性部）３１と、を備えている。ベース２１の形状は、四角い平板である。支持台２２は、ベース２１の上端部においてＺ方向に突設されている。フランジ２６は、ベース２１の下端部においてＹ方向に突設されている。板バネ（弾性部）３１は、支持台２２の上端面に押さえ板２５ａを介してボルト２５で固定されている。フランジ２６には、ボルト孔２７が設けられている。ボルト孔２７は、フレーム１０に板バネ組立体２０をボルトで固定するためのものである。

板バネ３１は、例えば金属の薄板である。板バネ３１の基端部３１ａは、支持台２２の上端面に固定される。その結果、板バネ３１は、片持ち梁状に支持されている。板バネ３１は、支持台２２の上端面からボンディングアーム１３側に向かって先端部３１ｂが突出するようにＸＹ平面に沿って延在している。板バネ３１は、キャピラリ１５の押圧荷重で歪みを生じる。

板バネ組立体２０において、少なくとも板バネ３１は、ボンディングエリアＢＡの外側に配置されている。板バネ３１は、ボンディングエリアＢＡの外縁とキャピラリ移動可能エリアＣＡの外縁との間に配置されている。換言すると、板バネ３１は、キャピラリ移動可能エリアＣＡの外縁よりも内側に配置されている。板バネ３１は、ヒートブロック１７のボンディングヘッド１２側に延在するボンディングエリアＢＡの外縁に沿って延在するように配置されている。板バネ３１は、ＸＹテーブル１１の駆動によりキャピラリ１５が容易に到達可能な位置に配置されている。

板バネ３１の上面３１ｃのＺ方向における位置（高さ）は、例えば、上述のボンディング面のＺ方向位置と略同一である。ボンディング面は、図２における一点鎖線４７にて示されている。板バネ３１の上面３１ｃは、例えば、キャピラリ１５の一定の押圧荷重に対して一定の板バネ３１の歪みを生じさせるための、押圧点Ｐを有する。

板バネ３１の上面３１ｃには、歪みゲージ部５４（第１歪みゲージ）が設けられている。板バネ３１の下面３１ｄには、歪みゲージ部５５が設けられている。歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５は、キャピラリ１５の押圧荷重で生じる板バネ３１の歪みを取得する。歪みゲージ部５４，５５の検出信号は、マイクロコンピュータ６０に入力される。

歪みゲージ部５４が設けられた位置は、板バネ３１の上面３１ｃの基端部３１ａ側において支持台２２の上端面と重複しない。歪みゲージ部５４は、板バネ３１の基端部３１ａ側において上面３１ｃに沿って生じる歪みを取得する。歪みゲージ部５４は、例えば、板バネ３１の幅方向に並設された２枚の歪みゲージ５４ａ及び歪みゲージ５４ｂを含んでいる。

歪みゲージ部５５が設けられた位置は、板バネ３１の下面３１ｄの基端部３１ａ側において支持台２２の上端面と重複しない。歪みゲージ部（第２歪みゲージ）５５は、板バネ３１の基端部３１ａ側において下面３１ｄに沿って生じる歪みを取得する。歪みゲージ部５５は、例えば、板バネ３１の幅方向に並設された２枚の歪みゲージ５５ａ及び歪みゲージ５５ｂを含んでいる。

歪みゲージ５４ａ及び歪みゲージ５５ａは、上面３１ｃ及び下面３１ｄのそれぞれにおいて、板バネ３１を挟んで互いに対応する位置に取り付けられている。歪みゲージ５４ｂ及び歪みゲージ５５ｂは、上面３１ｃ及び下面３１ｄのそれぞれにおいて、板バネ３１を挟んで互いに対応する位置に取り付けられている。歪みゲージ５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂとしては、例えば、ピエゾタイプの歪みセンサを用いることができる。

［較正処理］
較正部６２は、制御部６１の較正処理を実施する。この較正処理は、歪みゲージ部５４，５５の取得結果に基づく。この較正処理によれば、押圧荷重の目標値と押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となる。較正部６２の較正処理について詳述する。較正部６２は、較正処理の一例として、以下に説明する実測処理、比較処理、及び補正処理を実施する。較正部６２は、較正処理を、荷重誤差が予め設定された荷重閾値未満となるまで繰り返す。

荷重誤差は、押圧荷重の目標値に対する押圧荷重の実測値の誤差である。押圧荷重の目標値は、キャピラリ１５でワイヤを電極に押圧しつつ接合するために適切な押圧荷重である。押圧荷重の目標値は、予め設定されたキャピラリ１５の押圧荷重である。押圧荷重の目標値は、所定値の押圧荷重であってもよい。押圧荷重の目標値は、当該所定値から一定の許容幅を含めた所定範囲の押圧荷重であってもよい。押圧荷重の目標値は、較正部６２に予め記憶されていてもよい。

較正部６２は、実測処理の前に、メモリに格納された較正処理のプログラムを実行する。その結果、モータ４０及びＸＹテーブル１１が動作する。これにより、キャピラリ１５は、ボンディングエリアＢＡの外側に移動する。その結果、キャピラリ１５は、板バネ３１の押圧点Ｐの上方に移動する。その後、制御部６１は、実測処理において、モータ４０を制御する。その結果、キャピラリ１５は、板バネ３１の押圧点Ｐを押圧する。

較正部６２は、実測処理として、押圧荷重の実測値を算出する。この実測処理は、歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５の検出信号に基づく。具体的には、較正部６２は、周知の手法により、押圧荷重の実測値を算出する。周知の手法とは、例えば、歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５で構成されるブリッジ回路を用いた手法である。実測値の算出は、歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５の取得結果と、予め記憶している板バネ３１の質量、弾性係数等の物性値と、に基づく。較正部６２は、板バネ３１の歪みを検出する検出回路（アンプ）としての機能を有する。この較正部６２の機能は、歪みゲージ５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂの検出信号に基づく。押圧荷重の実測値は、キャピラリ１５の押圧荷重である。キャピラリ１５の押圧荷重は、歪みゲージ部５４，５５で取得した板バネ３１の歪みに基づいて算出される。

図４の（ａ）は、図３の板バネ組立体の非押圧状態を例示する側面図である。図４の（ａ）に示されるように、較正部６２は、非押圧状態である板バネ３１の第１歪みを取得する。非押圧状態は、例えば、キャピラリ１５が板バネ３１を押圧していない状態である。非押圧状態は、キャピラリ１５と板バネ３１とが離間している状態である。第１歪みは、例えば、板バネ３１の自重が押圧点Ｐに点荷重として作用していることによって板バネ３１に生じる歪みである。較正部６２は、第１歪みに基づいて第１実測荷重を算出する。第１実測荷重は、押圧荷重の実測値の算出における基準である。

図４の（ｂ）は、図３の板バネ組立体の押圧状態を例示する側面図である。図４の（ｂ）に示されるように、較正部６２は、押圧状態である板バネ３１の第２歪みを取得する。押圧状態は、例えば、キャピラリ１５が板バネ３１の押圧点Ｐを押圧荷重で押圧している状態である。このとき、キャピラリ１５に提供される押圧荷重は、制御部６１によって目標値となるように制御されている。換言すると、板バネ３１の押圧点Ｐを押圧している状態では、キャピラリ１５の押圧荷重は、押圧荷重が目標値となるように制御部６１によって制御されている。第２歪みは、板バネ３１に生じる歪みである。この歪みは、板バネ３１の自重と、押圧点Ｐに点荷重として作用するキャピラリ１５の押圧荷重と、によって生じる。較正部６２は、第２歪みに基づいて第２実測荷重を算出する。第２実測荷重は、キャピラリ１５の押圧荷重と板バネ３１の重量とを含む。

較正部６２は、第２実測荷重から第１実測荷重を減算する。その結果、第３実測荷重が算出される。第３実測荷重は、板バネ３１の自重分を除いた、キャピラリ１５の押圧の押圧荷重の実質的な値である。

板バネ３１の重量に相当する第１実測荷重が第２実測荷重に対して十分に小さく無視できる場合には、第２実測荷重の算出において第１実測荷重をゼロとしてもよい。この場合、上述の第１実測荷重の算出を省略すると共に、第３実測荷重として第２実測荷重を用いてもよい。

較正部６２は、比較処理として、第３実測荷重と押圧荷重の目標値とを利用して荷重誤差を算出する。さらに、較正部６２は、算出した荷重誤差（例えば絶対値）と予め設定された荷重閾値とを比較する。荷重閾値は、制御部６１の較正処理の完了を判定するための荷重誤差の許容範囲を規定する。荷重閾値は、較正部６２に予め記憶されていてもよい。

較正部６２は、補正処理として、荷重誤差が荷重閾値以上である場合、荷重誤差が小さくなるように制御部６１におけるモータ４０の電流の指令値（制御データ）を変更する。具体的には、較正部６２は、荷重誤差が荷重閾値以上であり、且つ、第３実測荷重が押圧荷重の目標値よりも大きい場合、第３実測荷重が小さくなるように制御部６１におけるモータ４０の電流の指令値を低減する。この場合、較正部６２は、モータ４０の電流の指令値を所定値ごとにステップ的に低減させてもよい。この較正部６２の動作によれば、荷重誤差が荷重閾値未満となるまで複数回の較正処理を繰り返すことができる。

較正部６２は、荷重誤差が荷重閾値以上であり、且つ、第３実測荷重が押圧荷重の目標値よりも小さい場合、第３実測荷重が大きくなるように制御部６１におけるモータ４０の電流の指令値を増加する。この場合、較正部６２は、モータ４０の電流の指令値を所定値ごとにステップ的に増加させてもよい。この較正部６２の動作によれば、荷重誤差が荷重閾値未満となるまで複数回の較正処理を繰り返すことができる。

ワイヤボンディング装置１００の動作例を、図５及び図６を参照しつつ説明する。図５は、図１に示すワイヤボンディング装置の動作例のフローチャートである。図６は、較正処理を例示するフローチャートである。

図５に示されるように、マイクロコンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１００を始動する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、ワイヤボンディング装置１００は、ヒートブロック１７のヒータ１７ａを稼働させる。その後、ワイヤボンディング装置１００は、ヒートブロック１７の温度が所定の温度まで上昇するまで待機する。つまり、ワイヤボンディング装置１００は、暖機を行う（ステップＳ１１）。

ワイヤボンディング装置１００の暖機が完了すると、マイクロコンピュータ６０は、上述の接合処理（ボンディング）を実施する（ステップＳ１２）。例えば、制御部６１は、ワイヤを電極に押圧する押圧荷重が目標値となるように、キャピラリ１５の押圧荷重を制御する。制御部６１は、キャピラリ１５がワイヤを電極に押圧している状態で超音波振動子１４ａを振動させる。その結果、キャピラリ１５によって押圧されたワイヤは、電極に接合される。ステップＳ１２では、接合処理が繰り返し実施されるように、ワイヤボンディング装置１００が連続的に動作する。

続いて、マイクロコンピュータ６０の較正部６２は、制御部６１の較正処理を実施する条件である較正実施条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の較正実施条件は、例えば１０００時間等の所定期間の接合処理をワイヤボンディング装置１００が連続して実施したか否かとしてもよい。

ステップＳ１３において、較正部６２が、較正実施条件が成立していないと判定した場合、ステップＳ１５に移行する。そして、マイクロコンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１００の運転を停止するか否かを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、較正部６２が、ワイヤボンディング装置１００の運転を停止しないと判定した場合、ステップＳ１２に戻る。そして、マイクロコンピュータ６０は、接合処理を継続させる。

ステップＳ１５において、較正部６２が、ワイヤボンディング装置１００の運転を停止すると判定した場合、マイクロコンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１００を停止する。つまり、マイクロコンピュータ６０は、プログラムの動作を停止する。

一方、ステップＳ１３において、較正部６２が、較正実施条件が成立していると判定した場合、較正部６２は、較正処理を実施する（ステップＳ１４）。図６は、ステップＳ１４の較正処理の具体例を示す。

図６に示されるように、較正部６２は、ヒータ１７ａの稼働状態を維持すると共に、ＸＹテーブル１１を動作させる。この動作の結果、キャピラリ１５は、ボンディングエリアＢＡの外部へ移動する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０では、キャピラリ１５は、板バネ３１の押圧点Ｐの上方に移動する。当該非押圧状態であるとき、板バネ３１には第１歪みが生じている。較正部６２は、非押圧状態であるときの板バネ３１の第１歪みを取得する（ステップＳ２１）。

較正部６２は、現時点での押圧荷重の目標値に相当する電流をモータ４０に印加する。その結果、板バネ３１は、キャピラリ１５によって当該押圧荷重で押圧される（ステップＳ２２）。当該押圧状態で、板バネ３１は、第２歪みを生じる。較正部６２は、押圧状態であるときに、板バネ３１の第２歪みを取得する（ステップＳ２３）。較正部６２は、モータ４０に印加されていた電流を減少する。その結果、キャピラリ１５による板バネ３１の押圧は、解除される（ステップＳ２４）。

較正部６２は、第１歪み及び第２歪みに基づいて、押圧荷重の実測値を算出する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５では、第１実測荷重と第２実測荷重とが算出される。さらに、ステップＳ２５では、第１実測荷重及び第２実測荷重から第３実測荷重が算出される。なお、上述のステップＳ２１〜ステップＳ２５が実測処理に相当する。

較正部６２は、第３実測荷重と押圧荷重の目標値とに基づいて、荷重誤差を算出する。さらに、較正部６２は、算出された荷重誤差の絶対値と予め設定された荷重閾値とを比較する。この比較によれば、荷重誤差の絶対値が荷重閾値未満であるか否かが判定される（ステップＳ２６）。このステップＳ２６が比較処理に相当する。

ステップＳ２６において、荷重誤差の絶対値が荷重閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、押圧荷重の実測値が押圧荷重の目標値からずれている。したがって、押圧荷重の較正が必要である。そこで、較正部６２は、荷重誤差が小さくなるように制御部６１におけるモータ４０の電流の指令値を変更する（ステップＳ２７）。なお、このステップＳ２７は補正処理に相当する。ステップＳ２７の後、ステップＳ２１に戻る。そして、実測処理が実施される。

ステップＳ２６において、荷重誤差の絶対値が荷重閾値未満であると判定された場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、押圧荷重の較正を行う必要はない。そこで、較正部６２は、ＸＹテーブル１１を動作させる。その結果、キャピラリ１５は、ボンディングエリアＢＡの内部へ移動する（ステップＳ２８）。その後、図５のステップＳ１５に戻る。マイクロコンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１００の運転を停止するか否かを判定する。その結果、ボンディング動作が再開されるか、または、ワイヤボンディング装置１００の運転が停止される。

ワイヤボンディング装置１００は、キャピラリ１５を用いて板バネ３１を押圧する。その結果、板バネ３１に歪みが生じる。較正部６２は、制御部６１の較正処理を実施する。この処理は、歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５で取得した板バネ３１の歪みの取得結果に基づく。その結果、予め設定された押圧荷重の目標値と押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となるワイヤボンディング装置１００によれば、板バネ３１がボンディングエリアＢＡの外側に配置されている。したがって、例えばボンディングエリアＢＡ内にロードセルを取り付ける場合と比べて、較正処理の実施のためのワイヤボンディング装置１００の停止時間を短縮することができる。その結果、ワイヤボンディング装置１００の動作時間が増加する。したがって、生産性の向上と、キャピラリ１５の押圧荷重の較正と、を両立させることが可能となる。

ワイヤボンディング装置１００の較正処理は、キャピラリ１５が板バネ３１を押圧していない非押圧状態での板バネ３１の第１歪みと、キャピラリ１５の押圧荷重が制御部６１によって目標値となるように制御されている場合においてキャピラリ１５が板バネ３１の押圧点Ｐを当該押圧荷重で押圧している押圧状態での板バネ３１の第２歪みと、に基づいて、押圧荷重の実測値（第１〜第３実測荷重）を算出する実測処理と、予め設定された荷重閾値と荷重誤差とを比較する比較処理と、荷重誤差が荷重閾値以上である場合、荷重誤差が小さくなるように制御部６１におけるモータ４０の電流を変更する補正処理と、を含んでいる。較正部６２は、荷重誤差が荷重閾値未満となるまで、実測処理、比較処理、及び補正処理を繰り返す。その結果、非押圧状態での第１歪みを基準として押圧状態での第２歪みに応じて押圧荷重の実測値を算出する。この算出によれば、基準がばらつき難い。したがって、例えば板バネ３１の変位に応じて押圧荷重の実測値を算出する場合と比べて、押圧荷重の実測値を高精度に算出することができる。その結果、較正処理を精度良く実施することが可能となる。

特に、ワイヤボンディング装置１００が採用する基準は、非押圧状態での第１歪みに基づく第１実測荷重である。ここで、実測処理においては、例えばキャピラリ１５の押圧による板バネ３１の変位に基づいて、押圧荷重の実測値を算出する手法も考えられる。しかし、この場合、板バネ３１の変位の基準を特定することが難しい。非押圧状態での第１歪みに基づく第１実測荷重を基準とする場合、例えばキャピラリ１５と板バネ３１とを離間させることで非押圧状態を容易に実現することができる。したがって、基準となる第１実測荷重のばらつきを抑制できる。その結果、押圧荷重の実測値を高精度に算出することができる。よって、較正処理を精度良く実施することが可能となる。

ワイヤボンディング装置１００の弾性部は、片持ち梁状に支持された板バネ３１である。歪みゲージ部５４は、板バネ３１の上面３１ｃに設けられた歪みゲージ５４ａ，５４ｂを含む。歪みゲージ部５５は、板バネ３１の下面３１ｄに設けられた歪みゲージ５５ａ，５５ｂを含む。これにより、弾性部の構成を小型且つ簡素な構成とすることができる。したがって、ワイヤボンディング装置１００の省スペース化を図ることが可能となる。また、歪みゲージ５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂは、板バネ３１の両面に設けられている。したがって、温度変化に伴う板バネ３１の伸縮歪みが相殺される。その結果、較正処理を実施するために、ワイヤボンディング装置１００のボンディングエリアＢＡの温度が低下するまで待機する必要がない。その結果、ワイヤボンディング装置１００を連続動作させることが可能となり、生産性を一層向上させることができる。

換言すると、ワイヤボンディング装置１００は、例えばワイヤボンディング装置を停止させた状態でボンディングエリア内に取り付けたロードセルを用いてオペレータによって実施される従来の較正作業と同様の較正精度を確保すると共に、押圧荷重の較正を全自動で実施するものといえる。また、ワイヤボンディング装置１００は、信頼性が向上すると共に、長寿命化等する。さらに、較正作業を行うオペレータを省くことも可能となる。つまり、ワイヤボンディング装置１００は、較正作業のいわゆるヒューマンレス化を実現する。ワイヤボンディング装置１００の連続動作が実現可能となることから、ワイヤボンディング装置１００の較正作業のためのメンテナンス時間は、実質的に不要である。

［変形例］
以上、本開示に係るワイヤボンディング装置１００について説明したが、本開示に係るワイヤボンディング装置１００は、上記実施形態に限られるものではない。

例えば、較正部６２は、較正処理として、実測処理、比較処理、及び補正処理を荷重誤差が荷重閾値未満となるまで繰り返した。しかし、較正部６２は、実測処理、比較処理、及び補正処理を一回で完了させてもよい。

例えば、較正部６２は、第１歪みに基づいて第１実測荷重を算出し、第２歪みに基づいて第２実測荷重を算出し、第１実測荷重及び第２実測荷重に基づいて第３実測荷重を算出した。しかし、押圧荷重の実測値を算出する手法は、これに限定されない。例えば、第１歪み及び第２歪みに基づいて歪みの差分を算出する。その後、算出した歪みの差分に基づいて第３実測荷重を算出してもよい。

板バネ３１は、片持ち梁状に支持されていた。しかし、板バネ３１は、その他の支持形態であってもよい。

制御部６１における駆動源の制御データとして、モータ４０の固定子４１に印加される電流値を例示した。例えば、駆動源の制御データは、モータ４０に供給される電力等であってもよい。駆動源の制御データは、荷重誤差が小さくなるようにキャピラリ１５の押圧荷重を変化させ得るものであればよい。

歪みゲージ部５４及び歪みゲージ部５５として、４個の歪みゲージ５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂを例示した。しかし、歪みゲージの数は、４個に限定されない。

弾性部は、板バネ３１に限定されない。弾性部には、ロバーバル機構等、歪みが生じるものを採用してよい。弾性部としては、例えば、図７に示す梁材３２を有する弾性部組立体２０Ａを採用してよい。

図７の（ａ）は、弾性部の変形例の側面図である。図７の（ｂ）は、図７の（ａ）の弾性部の非押圧状態を例示する側面図である。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）の弾性部の押圧状態を例示する側面図である。図７に示されるように、弾性部組立体２０Ａは、板バネ３１に代えて、梁材３２を用いている点で、板バネ組立体２０とは異なっている。

梁材３２の形状は、板バネ３１の長手方向と同じ方向に延びる長尺な板又は角柱である。梁材３２は、片持ち梁であり、一端部３２ａが支持されている。梁材３２は、低剛性部３２ｆが設けられている。低剛性部３２ｆは、長手方向の一端部３２ａ及び他端部３２ｂに挟まれた中間部３２ｅにおいて一端部３２ａ及び他端部３２ｂよりも低い剛性を有する。低剛性部３２ｆは、例えば、梁材３２の内部に形成された空間であってもよい。

弾性部組立体２０Ａは、歪みゲージ部（第３歪みゲージ）５６と歪みゲージ部（第４歪みゲージ）５７と、を含んでいる。歪みゲージ部５６及び歪みゲージ部５７は、梁材３２の歪みを取得する取得部である。歪みゲージ部５６は、梁材３２の一端部３２ａの上面３２ｃ及び下面３２ｄに設けられている。歪みゲージ部５７は、梁材３２の他端部３２ｂの上面３２ｃ及び下面３２ｄに設けられている。歪みゲージ部５６は、歪みゲージ５６ａと、歪みゲージ５６ｂと、を含んでいてもよい。歪みゲージ５６ａは、梁材３２の上面３２ｃに設けられている。歪みゲージ５６ｂは、梁材３２の下面３２ｄに設けられている。歪みゲージ部５７は、歪みゲージ５７ａと、歪みゲージ５７ｂと、を含んでいてもよい。歪みゲージ５７ａは、梁材３２の上面３２ｃに設けられている。歪みゲージ５７ｂは、梁材３２の下面３２ｄに設けられている。

梁材３２は、中間部３２ｅに設けられた低剛性部３２ｆを有する。低剛性部３２ｆによれば、一端部３２ａと中間部３２ｅとの境界部、及び、他端部３２ｂと中間部３２ｅとの境界部において梁材３２の歪みが大きくなる。その結果、梁材３２の歪みを感度良く取得することができる。歪みゲージ部５６及び歪みゲージ部５７は、梁材３２の両面に設けられている。その結果、温度変化に伴う梁材３２の伸縮歪みが相殺される。したがって、較正作業を行うために、ワイヤボンディング装置１００のボンディングエリアＢＡの温度が低下するまで待機しなくてもよい。その結果、この場合においても、ワイヤボンディング装置１００を連続動作させることが可能となり、生産性を一層向上させることが可能となる。

弾性部には、図８に示す弾性部組立体２０Ｂを採用してよい。図８は、弾性部の他の変形例を示す側面図である。図８に示されるように、弾性部組立体２０Ｂは、歪みゲージ５８，５９を有する。歪みゲージ５８，５９は、ブロック体の一部を構成する柱状体３３に取り付けられている。弾性部及び取得部は、上方からキャピラリ１５に押圧された柱状体３３の歪みを歪みゲージ５８，５９で取得してもよい。

１５…キャピラリ（ボンディングツール）、３１…板バネ（弾性部）、３１ｃ…上面、３１ｄ…下面、３２…梁材（弾性部）、３２ａ…一端部、３２ｂ…他端部、３２ｅ…中間部、３２ｆ…低剛性部、３２ｃ…上面、３２ｄ…下面、３３…柱状体（弾性部）、４０…モータ（駆動源）、５４…歪みゲージ部（第１歪みゲージ）、５５…歪みゲージ部（第２歪みゲージ）、５６…歪みゲージ部（第３歪みゲージ）、５７…歪みゲージ部（第４歪みゲージ）、６１…制御部、６２…較正部、１００…ワイヤボンディング装置、ＢＡ…ボンディングエリア、Ｐ…押圧点。

Claims (4)

1. 所定のボンディングエリアにおいてワイヤを電極に押圧しつつ接合するボンディングツールを備えるワイヤボンディング装置であって、
   前記ボンディングツールを上下方向に沿って駆動する駆動源と、
   前記駆動源に接続され、前記ボンディングツールの押圧荷重を制御する制御部と、
   前記ボンディングエリアの外側に配置され、前記押圧荷重で歪みを生じる弾性部と、
   前記弾性部の歪みを取得する取得部と、
   前記取得部の取得結果に基づいて、予め設定された前記押圧荷重の目標値と前記押圧荷重の実測値との荷重誤差が所定範囲内となるように、前記制御部の較正処理を実施する較正部と、を備える、ワイヤボンディング装置。
2. 前記較正処理は、
   前記ボンディングツールが前記弾性部を押圧していない非押圧状態での前記弾性部の第１歪みと、前記制御部によって前記押圧荷重が前記目標値となるように制御されている場合において前記ボンディングツールが前記弾性部を当該押圧荷重で押圧している押圧状態での前記弾性部の第２歪みと、に基づいて、前記押圧荷重の前記実測値を算出する実測処理と、
   算出した前記実測値と前記押圧荷重の目標値とから荷重誤差を算出すると共に、前記荷重誤差と予め設定された荷重閾値とを比較する比較処理と、
   前記荷重誤差が前記荷重閾値以上である場合、前記荷重誤差が小さくなるように前記制御部における前記駆動源の制御データを変更する補正処理と、を含み、
   前記較正部は、
   前記荷重誤差が前記荷重閾値未満となるまで、前記実測処理、前記比較処理、及び前記補正処理を繰り返す、請求項１記載のワイヤボンディング装置。
3. 前記弾性部は、片持ち梁状に支持された板バネであり、
   前記取得部は、前記板バネの上面に設けられた第１歪みゲージと、前記板バネの下面に設けられた第２歪みゲージと、を含む、請求項１又は２記載のワイヤボンディング装置。
4. 前記弾性部は、片持ち梁状に支持され、長手方向の一端部及び他端部に挟まれた中間部において前記一端部及び前記他端部よりも低い剛性を有する低剛性部が設けられた梁材であり、
   前記取得部は、前記梁材の前記一端部の上面及び下面に設けられた第３歪みゲージと、前記梁材の前記他端部の上面及び下面に設けられた第４歪みゲージとを含む、請求項１又は２記載のワイヤボンディング装置。

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