KR100869718B1 - 와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체 - Google Patents

와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체 Download PDF

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히사시 우에다
고헤이 세야마
노부히코 가네자키
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가부시키가이샤 신가와
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Abstract

와이어 본딩 장치에 있어서 본딩 암에 설치된 척에의 본딩 툴의 삽탈을 원활하게 행한다.
캐필러리(16)를 유지하는 복수의 유지부(31a)가 부착된 회전식 터렛(31c)을 직선 구동부(31d)에 의해 척(18a)의 축 방향으로 직선 이동시키는 본딩 툴 삽탈 기구(31)와, 척(18a)의 개폐를 행하는 렌치(33a)를 렌치공(18b)의 축 방향으로 직선 이동 및 회전시키는 척 개폐 기구(33)를 갖는다. 본딩 암(13)의 정지 상태에 있어서 척 개폐 기구(33)에 의한 척 개폐 동작과 협조하여 본딩 툴 삽탈 기구(31)를 척(18a)의 축 방향으로 상승, 하강시켜 캐필러리(16)의 삽탈을 행한다.
Figure R1020070078987
와이어 본딩, 본딩 암, 삽탈, 본딩 툴, 캐필러리, 터렛, 척, 렌치

Description

와이어 본딩 장치 및 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체{WIRE BONDING DEVICE, BONDING TOOL EXCHANGE METHOD THEREOF AND COMPUTER READABLE MEDIUM HAVING A PROGRAM FOR THE SAME}
본 발명은 와이어 본딩 장치의 구조 및 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 방법 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 관한 것이다.
와이어 본딩 장치는 와이어에 의해 반도체 칩의 패드와 리드 프레임을 접합하는 장치이다. 일반적인 와이어 본딩 장치는 본딩 암의 선단에 파지된 캐필러리의 위치를 패드 위치에 맞추어 캐필러리를 하강시켜 와이어를 패드에 본딩한 후, 와이어를 조출하면서 캐필러리를 상승시킴과 함께 캐필러리를 리드 프레임의 위치로 이동시킨다. 그리고, 다시 캐필러리를 강하시켜 와이어를 리드 프레임에 본딩하고나서, 캐필러리를 상승시켜 와이어를 절단하는 본딩 사이클을 반복함으로써 많은 패드와 리드 프레임 사이에 와이어를 연속적으로 접속해 간다.
그러나, 상기한 본딩의 횟수가 많아짐에 따라 캐필러리 선단은 마모되고, 또한 캐필러리 내부의 챔퍼부에 예컨대 리드 프레임의 은 등이 이물질로서 부착되어 와이어 끊김이 나빠지는 등의 본딩의 이상이 발생하게 된다. 따라서, 캐필러리는 예컨대 100만회 등의 일정 횟수의 본딩마다 교환해 갈 필요가 있다. 통상의 와이어 본딩 장치에서는 하루에 2∼3회 정도의 교환이 필요하게 된다.
일반적으로, 캐필러리의 교환은 운전원이 와이어 본딩 장치를 일단 정지시키고 수동에 의해 행해지고 있다. 한편, 와이어 본딩 장치는 수 십대 나란히 설치하여 동시에 운전되는 경우가 많으므로 각 장치에서의 하루 3회 정도의 캐필러리의 교환은 엄청난 유지 관리 시간의 발생으로 연결된다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 캐필러리 등의 본딩 툴의 교환 작업을 자동화시킨 와이어 본딩 장치가 제안된 바 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술은 와이어 본딩 장치에 본딩 툴을 유지해 두는 툴 유지 수단을 구비하며, 본딩 암이 부착되어 있는 본딩 헤드의 이동 기구에 의해 본딩 암 선단의 척에 파지되어 있는 본딩 툴의 위치를 툴 유지 수단의 위치로 이동, 위치 결정하고, 척의 체결 및 해제를 행하는 체결 해제 수단에 의해 척의 체결, 해제를 행함과 함께, 본딩 암의 본딩부에 대한 접근 이간 방향의 동작에 의해 상기 툴 유지 수단에의 수용과 장착을 행함으로써 본딩 툴의 교환을 행할 수 있게 되어 있는 것이다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3034774호
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 툴 유지 수단은 원추 형상의 선단부를 갖는 구멍뚫린 원기둥인 본딩 툴을 본딩부에 대한 접근 이간 방향과 평행한 방향으로 유지하고 있는 것으로서, 본딩 툴의 길이 방향은 접근 이간 방향과 평행한 직선 방향으로 되어 있다. 한편, 본딩 툴을 파지하여 본딩 툴을 접근 이간 방향으로 동작시키는 본딩 암은 어느 회전 중심의 둘레로 회전 왕복 동작을 행하는 것이므로, 본딩 암 선단은 본딩부에 대하여 원호형으로 이동한다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에서는 교환하고자 하는 본딩 툴의 길이 방향과 본딩 암 선단의 이동 방향이 동일한 방향이 되지 않아 본딩 암 선단에 있는 척에의 본딩 툴의 삽탈을 원활하게 행할 수 없다는 문제가 있었다.
또한 본딩 툴의 교환을 행하는 경우에는 다 사용한 본딩 톨에 삽입 관통되어 있는 와이어를 제거하는 것과, 교환 후의 본딩 툴에 와이어를 삽입 관통하는 것이 필요하다. 특허 문헌 1에는 본딩 헤드와 본딩 암의 이동 기구 및 체결 해제 수단과 유지 수단을 이용함으로써 본딩 툴을 교환하는 것에 대하여 개시되어 있는데, 이러한 와이어의 제거, 삽입 관통을 행하는 기구에 대해서는 기재된 바 없다. 따라서, 특허 문헌 1에 기재된 종래 기술에서는 본딩 툴의 교환 자체를 자동화시킬 수는 있어도, 그에 부대되는 작업을 자동화시킬 수는 없어, 본딩 공정 중에서 본딩 툴을 교환하면서 연속적으로 본딩을 할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은 본딩 암에 설치된 척에의 본딩 툴의 삽탈을 원활하게 행하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 본딩 공정 중에서 본딩 툴을 교환하면서 연속적으로 본딩을 행할 수 있는 와이어 본딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 와이어 본딩 장치는, 와이어 본딩 장치에 있어서, 선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암과, 상기 척의 개폐를 행하는 척 개폐 기구와, 본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하며, 상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척 개폐 기구와 협동하여 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 기구를 갖는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 본딩 툴 삽탈 기구의 상기 유지부는 상기 본딩 툴 선단이 맞닿도록 상기 본딩 툴을 유지하고, 상기 유지부에 부착되고, 상기 본딩 툴을 상기 척에 삽입할 때 상기 본딩 암에 맞닿으며, 상기 본딩 툴 선단과 상기 본딩 암과의 상기 척의 축 방향의 거리를 소정의 거리로 유지하는 스페이서를 갖도록 하는 것도 바람직하다.
또한 본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 유지부는, 상기 유지부와 상기 척 사이의 상기 본딩면을 따른 방향의 위치 어긋남을 탄성 변형에 의해 흡수할 수 있는 탄성부를 포함하고 있도록 하여도 바람직하고, 상기 본딩 툴 삽탈 기구는, 적어도 하나의 상기 본딩 툴 유지부가 부착된 터렛과, 상기 터렛을 회전시키는 회전 구동부를 갖도록 하여도 바람직하며, 상기 본딩 툴 삽탈 기구는, 상기 본딩 암의 본딩면 측에 배치되어 있도록 하여도 바람직하다.
또한 본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 상기 본딩 암 선단을 이동시키는 이동 기구와, 상기 유지부의 위치를 광학적으로 검출하는 광학적 위치 검출 수단을 포함하며, 상기 척의 위치를 광학적 위치 검출 수단에 의해 검출한 상기 유지부의 위치에 맞추도록 상기 이동 기구에 의해 상기 본딩 암 선단을 이동시키도록 하여도 바람직하고, 상기 본딩 암 선단을 진동시키는 진동 장치를 구비하고, 본딩 툴 삽탈 기구에 의해 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행할 때 상기 진동 장치에 의해 상기 본딩 암 선단을 진동시키도록 하여도 바람직하다.
또한 본 발명의 와이어 본딩 장치에 있어서, 엑스트라 본딩을 행하는 엑스트라 본딩 스테이지와, 상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구와, 상기 본딩 암의 동작 제어와 상기 와이어 이송 기구의 동작 제어를 행하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부는, 상기 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하여 상기 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 수단과, 상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 수단과, 상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척 개폐 기구와 상기 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 톨 삽탈 수단과, 상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 수단을 갖도록 하여도 바람직하고, 상기 본딩 암의 본딩면과 반대 측에 있는 면에 인접하여 배치되며, 상기 척에 파지되는 상기 본딩 툴의 와이어공을 향해 상기 와이어를 가이드하는 와이어 가이드를 갖도록 하여도 바람직하다.
본 발명의 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 방법은, 선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하고, 상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 공정과, 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 공정과, 상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척을 개폐하는 척 개폐 기구와, 상기 본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하는 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 공정과, 상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체는, 선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하고, 상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 프로그램과, 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 프로그램과, 상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척을 개폐하는 척 개폐 기구와, 상기 본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척 의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하는 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 프로그램과, 상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본딩 암에 설치된 척에의 본딩 툴의 삽탈을 원활하게 행할 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 본 발명은 본딩 공정 중에서 본딩 툴을 교환하면서 연속적으로 본딩을 행할 수 있다는 효과를 가져온다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1을 참조하면서 본 발명의 실시 형태인 와이어 본딩 장치의 전체 구성을 설명한다. 도 1에 있어서, 신호선은 1점 쇄선으로 도시하였다. 도 1에 도시한 바와 같이, 와이어 본딩 장치(11)는 XY 테이블(20) 상에 본딩 헤드(19)가 설치되고, 본딩 헤드(19)에는 본딩 암(13)이 부착되어 있다. 본딩 암(13)은 고속 Z 모터로 회전 중심(27)의 둘레로 구동되어, 그 선단이 본딩면인 반도체 다이(15)의 패드면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작하도록 구성되어 있다. 본딩 암(13)의 선단은 반도체 다이(15)의 패드면 또는 리드 프레임(14)의 표면의 근방에서는 상하 방향인 Z 방향으로 이동한다. 본딩 암(13)의 선단에는 본딩 툴인 캐필러리(16)가 부착되어 있다. XY 테이블(20)과 본딩 헤드(19)는 이동 기구를 구성하며, 이동 기구는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 본딩면을 따른 면내(XY 면내)에서 자유로운 위치로 이동시킬 수 있고, 여기에 부착된 본딩 암(13)을 고속 Z 모터로 구동시킴으로써 본딩 암(13) 선단 및 본딩 암(13) 선단에 부착된 캐필러리(16)를 XYZ의 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다.
캐필러리(16)는 원추 형상의 선단부를 갖는 구멍뚫린 원기둥으로서, 중심부의 와이어공에 금선 등으로 제조된 와이어(12)를 삽입 관통시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 본딩 암(13)은 초음파 진동자(21)에 의해 초음파 에너지를 캐필러리(16)에 공급하고, 캐필러리(16)에 삽입 관통된 와이어(12)를 본딩면인 반도체 다이(15)의 패드면 및 리드 프레임(14)에 눌러 접합시키는 기능을 가지고 있다.
본딩 헤드(19)에는 캐필러리(16)에 삽입 관통되는 와이어(12)를 파지, 해방하는 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)가 설치되어 있다. 제1 클램퍼(17a)는 본딩 암(13)과 함께 Z 방향으로 이동하고, 본딩 암(13)의 동작과 협동하여 와이어(12)를 파지, 해방함으로써 와이어(12)를 조출하는 와이어 이송 기구를 구성함과 함께 와이어의 절단을 행하는 기능을 가지고 있다. 제2 클램퍼(17b)는 제1 클램퍼의 동작과 협동하여 와이어(12)의 조출, 인출을 행할 수 있는 기능을 가지고 있다. 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)는 적어도 어느 하나를 본딩 암(13)의 Z 방향 동작과 독립적으로 Z 방향으로 동작시킬 수 있도록 구성하고, 그 차동 동작에 의해 캐필러리(16)에 삽입 관통된 와이어(12)를 캐필러리(16)에 대하여 상대적으로 이동시키고, 와이어(12)를 캐필러리(16)로부터 인출하거나 와이어(12)를 캐필러리에 삽입하는 와이어 이송 기구를 구성하도록 할 수도 있다. 또한 제1 클램퍼(17a)와 제 2 클램퍼(17b)와 초음파 진동자(21)에 의해 와이어(12)를 캐필러리에 삽입하는 와이어 이송 기구를 구성하도록 할 수도 있다. 이 경우에는, 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)를 모두 개방 상태로 하고 초음파 진동자(21)로 캐필러리(16)를 진동시켜 와이어(12)를 캐필러리(16)의 와이어공에 삽입 관통시켜 간다. 삽입 관통시킬 때 후술하는 진공 배관에 의해 와이어(12)를 흡인하여 보다 원활하게 와이어(12)의 삽입 관통을 행할 수 있도록 구성할 수도 있다.
본딩 암(13)의 본딩면과 반대 측으로서 본딩 암(13)과 제1 클램퍼(17a) 사이에는 와이어 이송 기구에 의해 캐필러리(16)의 와이어공에 와이어(12)를 삽입 관통해 갈 때 와이어(12)를 가이드하는 와이어 가이드(28)가 설치되어 있다. 와이어 가이드(28)는 제1 클램퍼(17a)의 측으로 퍼진 깔때기 형상이며, 넓은 쪽의 주둥이로부터 들어간 와이어(12)를 좁은 주둥이로부터 캐필러리(16)의 와이어공을 향해 가이드하도록 구성되어 있다.
XY 테이블(20)의 본딩 암(13)의 선단 측에는 리드 프레임(14)을 가이드하는 2개의 반송 가이드(22)가 설치되고, 이 반송 가이드(22)에 의해 반도체 다이(15)가 장착된 리드 프레임(14)이 도면에서 X 방향을 향해 반송된다. 각 반송 가이드(22) 사이에는 본딩을 행하는 본딩 스테이지(23)가 설치되며, 본딩 스테이지(23)로 반송된 리드 프레임(14)은 본딩 스테이지(23)에 흡착 고정된다.
상기한 와이어 본딩 장치(11)는 내부에 CPU를 갖는 제어부(71)에 의해 각 부의 위치의 검출 및 동작 제어가 행해지고, 반도체 다이(15)와 리드 프레임(14) 사이를 와이어(12)에 의해 접속한다. 제어부(71)의 CPU는 동작 제어 프로그램에 의 해 동작 제어 커맨드를 출력한다. XY 테이블(20)에는 본딩 헤드(19)의 XY 방향 위치를 검출하는 XY 위치 검출 수단(25)이 설치되어 있다. XY 위치 검출 수단(25)은 기준점으로부터의 X 및 Y 방향의 각 거리를 측정하여 본딩 헤드(19)의 위치를 검출하는 것일 수도 있고, XY 테이블의 기준점에서부터 본딩 헤드(19)의 기준점까지의 거리를 측정하여 본딩 헤드(19)의 위치를 검출하는 것일 수도 있다. XY 위치 검출 수단은 비접촉식일 수도 있고 접촉식일 수도 있다. 또한 본딩 헤드(19)에는 본딩 암(13)의 회전 중심(27)의 둘레의 회전 각도를 검출함으로써 본딩 암(13) 선단의 Z 방향 높이 또는 캐필러리(16) 선단의 Z 방향 높이를 검출하는 Z 위치 검출 수단(26)이 설치되어 있다. Z 위치 검출 수단은 회전 각도를 검출하는 것이 아니라, 본딩 암(13) 선단이나 캐필러리(16) 선단의 위치를 직접 검출하는 것일 수도 있다. 또한 Z 위치 검출 수단(26)도 비접촉식일 수도 있고 접촉식일 수도 있다.
본딩 헤드(19)에는 반도체 다이(15), 리드 프레임(14), 본딩 툴 삽탈 기구 등의 화상을 취득하는 촬상 수단인 카메라(24)가 부착되어 있다. 카메라(24)는 본딩면을 따른 방향의 면(XY면)에서의 각 부의 평면 화상을 취득하는 것에 더하여, 거울이나 프리즘 등의 광 경로 변경 수단을 조합함으로써 각 부의 입면 화상을 취득하도록 구성할 수 있다. 카메라(24)에 의해 취득된 평면 화상, 입면 화상은 제어부(71)에 의해 화상 처리되어 각 부의 XYZ 방향의 위치가 검출된다. 카메라(24)와 제어부(71)의 화상 처리 수단은 광학적 위치 검출 수단을 구성한다. 카메라(24)는 화상 신호를 취득할 수 있는 것이면 조리개 기구나 셔터 등이 없는 촬상 소자와 렌즈 등에 의해 구성되는 것일 수도 있다.
상기한 XY 위치 검출 수단(25), Z 위치 검출 수단(26) 및 촬상 수단인 카메라(24)의 검출 신호는 각각 XY 위치 검출 인터페이스(87), Z 위치 검출 인터페이스(81), 카메라 인터페이스(77)를 통하여 데이터 버스(73)에서 제어부(71)로 접속되고, 각 신호가 제어부(71)로 입력되도록 구성되어 있다. 또한 XY 테이블(20), Z모터, 제1 및 제2 클램퍼(17a, 17b) 및 초음파 진동자(21)는 각각 XY 테이블 인터페이스(85), Z 모터 인터페이스(82), 클램퍼 개폐 인터페이스(79), 초음파 진동자 인터페이스(83)를 통하여 데이터 버스(73)에서 제어부(71)로 접속되고, 제어부(71)로부터의 커맨드에 의해 각 기기가 동작하도록 구성되어 있다.
데이터 버스(73)에는 기억부(75)가 접속되어 있다. 기억부(75)는 제어부(71)가 행하는 위치 검출 처리나 제어 커맨드 출력 동작에 필요한 데이터를 유지하고 있으며, 제어부(71)로부터의 커맨드에 의해 데이터를 제어부(71)로 출력하거나 입력된 신호 데이터 등을 기억, 유지한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13)의 선단에는 본딩 툴인 캐필러리(16)를 파지하는 척(18a)과 척(18a)의 개폐를 행하기 위한 렌치공(18b)이 설치되어 있다. 본딩 스테이지(23)의 본딩 헤드(19)와 반대 측으로서 본딩 암(13)의 본딩면 측에는 본딩 암(13)의 척(18a)에 캐필러리(16)를 삽탈하는 본딩 툴 삽탈 기구(31)와, 본딩 암(13)의 렌치공(18b)에 렌치(33a)를 삽탈 및 회전시키는 척 개폐 기구(33)와 엑스트라 본딩이 행해지는 엑스트라 본딩 스테이지(35)가 설치되어 있다. 엑스트라 본딩 스테이지(35)는 본딩면인 반도체 다이(15)의 패드면과 대략 동일한 Z 방향 위치가 되도록 구성되어 있다.
도 3(a), (b)를 참조하면서 본딩 암 선단의 척(18a)의 구성에 대하여 설명한다. 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 척(18a)은 닫은 상태에서 캐필러리(16)의 원통부를 파지하는 원통형의 구멍으로서, 구멍의 크기를 확대하여 개폐할 수 있도록 일단에 슬릿(18c)이 설치되어 있다. 렌치공(18b)의 일단은 상기한 슬릿(18c)에 연결되어 있는 원통면 형상이고, 타단은 본딩 암(13) 선단측으로부터 본딩 헤드(19) 측을 향해 가늘고 길게 연장된 삼각 형상의 구멍으로 되어 있다. 렌치공(18b)은 본딩 암(13)의 길이 방향의 지름이 본딩 암(13)의 폭 방향의 지름보다 길어지도록 구성되어 있다. 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 렌치공(18b)은 타원형 단면인 렌치(33a)를 집어넣어 회전시킴으로써 상기한 슬릿(18c) 및 거기에 연결되어 있는 척(18a)을 열 수 있도록 구성되어 있다. 척(18a)이 열린 상태에서는 척(18a)의 원통형의 구멍의 내경은 캐필러리(16)의 외경보다 커져, 척(18a)에 캐필러리(16)를 삽탈할 수 있도록 되어 있다.
닫은 상태에서 원통 형상의 캐필러리(16)를 파지하고, 열린 상태에서 캐필러리(16)의 삽탈을 할 수 있으면 척(18a)은 상기와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예컨대 본딩 암(13)에 선단으로부터 본딩 헤드(19)를 향해 설치된 슬릿의 양측에 캐필러리(16)를 파지하는 원통면을 대향시켜 설치하고, 상기한 슬릿을 나사 등의 체결구에 의해 체결, 해제하여 척(18a)의 개폐를 행하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우 체결구는 척(18a)의 축 방향으로 장착, 제거하는 것일 수도 있고, 척(18a)의 축 방향과 직각 방향으로부터 장착, 제거하는 것일 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 기구(31)는 원통 형상으로 서 내면에 캐필러리(16)의 길이 방향이 척(18a)의 축 방향이 되도록 캐필러리(16)를 유지하는 유지부(31a)와, 복수의 유지부(31a)가 부착된 원판형의 터렛(31c)과,터렛(31c)으로부터 본딩 암(13)을 향해 돌출된 스페이서(31b)와, 터렛(31c)을 척(18a)의 축 방향으로 직선 이동시키는 직선 구동부(31d)와, 터렛(31c)을 회전시키기 위한 모터(31e)와, 터렛(31c) 또는 모터(31e)의 회전축과 함께 회전하는 풀리(31f)와, 풀리(31f)에 걸쳐져서 모터(31e)의 회전력을 전달하는 벨트(31g)에 의해 구성되어 있다. 본딩 툴 삽탈 기구(31)에는 유지부(31a)의 내면의 공기를 배기하는 진공 배관(38)이 접속되어 있고, 진공 배관(38)에는 개폐에 의해 공기의 배기와 차단을 행하는 진공 밸브(37)가 설치되어 있다.
본 실시 형태에서는 본딩 툴 삽탈 기구(31)는 본딩 암(13)의 본딩면 측에 배치되도록 구성되어 있으나, 캐필러리(16)를 유지하여 캐필러리(16)를 척(18a)에 삽탈할 수 있으면, 본딩면 측이 아니라 본딩면과 반대 측에 배치되도록 구성될 수도 있다.
본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)와 모터(31e)는 본딩 툴 삽탈 기구 인터페이스(91)를 통하여 제어부(71)에 접속되고, 척 개폐 기구(33)의 직선 구동부(33d)와 모터(33e)는 척 개폐 기구 인터페이스(89)를 통하여 제어부(71)에 접속되고, 진공 밸브(37)는 진공 밸브 인터페이스(93)를 통하여 제어부(71)에 접속되고, 제어부(71)의 커맨드에 의해 구동 제어되도록 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 척 개폐 기구(33)는 타원형 단면으로서 렌치공(18b)에 집어넣어지는 렌치(33a)와, 렌치(33a)를 렌치공(18b)의 축 방향으로 직 선 이동시키는 직선 구동부(33d)와, 렌치(33a)를 회전시키기 위한 모터(33e)와, 렌치(33a) 또는 모터 회전축과 함께 회전하는 풀리(33f)와, 풀리(33f)에 걸쳐져서 모터(33e)의 회전력을 전달하는 벨트(33g)에 의해 구성되어 있다.
척 개폐 기구(33)는 렌치(33a)와 본딩 툴 삽탈 기구(31)에 유지된 캐필러리(16)와의 XY 방향의 대향 위치가 본딩 암(13)에 설치된 척(18a)과 렌치공(18b)과의 대향 위치와 대략 동일 위치가 되도록 와이어 본딩 장치(11)의 Y 방향을 향해 나란히 배치되어 있다. 척 개폐 기구(33)의 배치 위치는 렌치(33a)와 본딩 툴 삽탈 기구(31)에 유지된 캐필러리(16)와의 XY 방향의 대향 위치가 본딩 암(13)에 설치된 척(18a)과 렌치공(18b)과의 대향 위치와 대략 동일 위치가 되도록 되어 있으면 Y 방향으로 나란히 배치되어 있지 않아도 무방하다.
척 개폐 기구(33)는 본딩 툴 삽탈 기구(31)와 마찬가지로 본딩 암(13)의 본딩면 측에 배치되어 있는데, 렌치공(18b)에의 렌치(33a)의 삽탈과 회전을 할 수 있으면 본딩 암(13)의 본딩면과 반대측에 배치되어 있을 수도 있다. 또한 척 개폐 기구(33)는 본딩 툴 삽탈 기구(31)와 동일 방향으로 배치되지 않고, 예컨대 본딩 툴 삽탈 기구(31)가 본딩 암(13)의 본딩면 측에 배치되고, 척 개폐 기구가 본딩 암(13)의 본딩면과 반대측에 배치되도록 구성되어 있을 수도 있다. 더욱이 척(18a)의 개폐를 나사 등의 체결구에 의해 행하는 경우에는 척 개폐 기구(33)는 척(18a)의 축 방향과 직각 방향 등 다른 방향으로 설치되도록 구성되어 있어도 무방하다.
도 4를 참조하면서 터렛(31c)에 부착된 유지부(31a)와 스페이서(31b)에 대하 여 설명한다. 도 4(a), (b)에 도시한 바와 같이, 유지부(31a)는 원통형의 탄성부(42)와 탄성부(42)의 일단의 내면으로 끼워져들어가도록 설치된 강체부(43)를 구비하고 있다. 탄성부(42)의 내경은 캐필러리(16) 외경보다 조금 작게 되어 있으며, 탄성부(42)의 반경 방향의 탄성 변형에 의해 캐필러리(16)를 개재할 수 있도록 구성되어 있다. 강체부(43)는 탄성부(42)의 내면에 끼워져들어감과 아울러 일단이 터렛(31c)에 접하도록 부착되어 있다. 강체부(43)는 탄성부(42)에 삽입된 캐필러리(16)의 선단이 맞닿음으로써 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면과 캐필러리(16)의 선단과의 척(18a)의 축 방향의 거리를 소정의 거리로 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 터렛(31c)에 복수의 유지부(31a)가 설치되어 있는 경우에는, 각 유지부(31a)의 강체부(43)의 캐필러리(16)와의 맞닿음면은 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면으로부터 동일 거리가 되도록 구성되며, 각 캐필러리(16)와 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면과의 척(18a)의 축 방향의 각 거리를 소정의 거리로 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
터렛(31c)의 본딩 암(13)의 측에는 스페이서(31b)가 돌출되어 설치되어 있다. 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 스페이서(31b)는 터렛(31c)과 일체로 구성될 수도 있고, 별체로 제작한 것을 고정 부착하도록 할 수도 있다. 스페이서(31b)의 본딩 암(13) 측은 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면에 맞닿아 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면과 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면과의 척(18a)의 축 방향의 거리를 소정의 거리로 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 스페이서(31b)는 터렛(31c)에 부착된 유지부(31a)의 내주측에 연속하여 돌출된 링형으로 구성될 수도 있고, 각 유지부(31a)의 본딩 암(13)의 선단측에 각각 설치된 돌기로서 구성되어 있을 수도 있다. 또한 유지부(31a)의 외주측에 링형으로 돌출되어 있을 수도 있고, 각 유지부(31a)의 본딩 암(13)의 본딩 헤드 측에 각각 설치된 돌기로서 구성되어 있을 수도 있고, 이들을 조합한 구성으로 되어 있을 수도 있다. 복수의 유지부(31a)가 터렛에 부착되어 있는 경우에는, 상기한 스페이서(31b)는 각 유지부(31a)에 대응하여 설치되며, 그 본딩 암(13)에 맞닿는 각 면은 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면으로부터 동일 거리가 되도록 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 유지부(31a)의 강체부(43)의 캐필러리(16)와의 맞닿음면과 스페이서(31b)의 본딩 암(13)에의 맞닿음면은 모두 터렛(31c)의 도시하지 않은 기준면으로부터의 척(18a)의 축 방향의 거리가 각각의 소정의 거리가 되도록 구성되어 있다. 따라서, 유지부(31a)의 강체부(43)의 캐필러리(16)와의 맞닿음면과 스페이서(31b)의 본딩 암(13)에의 맞닿음면 사이의 척(18a)의 축 방향의 거리도 소정의 거리를 유지할 수 있다. 그리고, 캐필러리(16)의 선단이 강체부(43)에 맞닿고, 스페이서(31b)의 맞닿음면이 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면에 맞닿은 상태에 있어서는, 캐필러리(16)의 선단과 본딩 암(13)과의 대향 거리를 소정의 거리로 유지할 수 있다.
도 4(b)의 1점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 탄성부(42)는 척(18a)의 축 방향과 직각 방향으로도 탄성 변형할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 따라 본딩 암(13)의 척(18a)의 중심축의 XY 방향의 위치와 유지부(31a)에 유지되어 있는 캐필 러리(16)의 중심축의 XY 방향의 위치에 어긋남이 발생하였을 때에는 탄성부(42)는 횡방향의 변형 및 그 횡방향으로의 회전 변위에 의해 상기한 어긋남을 흡수하여 캐필러리(16)의 유지부(31a)에의 삽탈을 원활하게 행할 수 있다. 또한 유지부(31a)에 유지된 캐필러리(16)의 중심축의 XY 방향 위치와 본딩 암(13)의 척(18a)의 중심축의 XY 방향 위치에 어긋남이 발생하였을 때에도 상기와 마찬가지로 탄성부(42)의 탄성 변형에 의해 그 어긋남을 흡수할 수 있다. 탄성부(42)와 스페이서(31b) 사이에는 클리어런스가 형성되어 있어 스페이서(31b)의 방향으로의 어긋남 및 상기 탄성 변형을 허용할 수 있도록 구성되어 있다.
이상 설명한 유지부(31a)의 탄성부(42)는 탄성 변형을 할 수 있는 고무에 의해 구성되어 있을 수도 있고, 탄성 변형을 할 수 있는 것이면 수지 등에 의해 구성되어 있을 수도 있으며, 코일 스프링에 의해 구성되어 중심공에 캐필러리(16)를 유지할 수 있는 구성일 수도 있고, 일부에 고무나 수지, 스프링 등의 탄성부를 가져 캐필러리(16)의 유지와 상기한 어긋남의 흡수를 할 수 있도록 한 금속 등의 강체로 구성하도록 할 수도 있다. 또한 유지부(31a)의 강체부(43)는 금속이나 세라믹스 등의 강체에 의해 구성되어 있다. 터렛(31c) 및 스페이서(31b)는 금속 등의 강체 부재에 의해 구성되어 있다.
도 4(b)에 도시한 바와 같이, 터렛(31c)에는 진공 장치에 접속되어 있는 진공 배관(38)이 부착되며, 터렛(31c)과 유지부(31a)의 강체부(43)에는 강체부(43)의 캐필러리(16)의 맞닿음면과 진공 배관(38)을 연통시키는 배기공(47)이 설치되어 있다. 배기공(47)은 캐필러리(16)의 선단이 맞닿지 않는 위치에 설치되며, 탄성 부(42) 내부의 공기를 진공 장치로 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 터렛(31c)이 회전하는 경우에는 터렛(31c)과 진공 배관(38)과의 접속부를 회전 가능하게 구성하도록 할 수도 있다.
이상 설명한 본 실시 형태의 와이어 본딩 장치(11)에 의해 본딩 공정 중에 있어서 연속적으로 캐필러리(16)의 교환을 행할 때의 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 캐필러리(16)의 교환 시퀸스를 보인 흐름도이며, 도 6 내지 도 13은 주요한 각 단계에서의 와이어 본딩 장치(11)의 동작을 나타낸다.
본딩 사이클이 소정 횟수에 달하거나 소정의 시간이 경과한 경우에는, 제어부(71)는 도 5의 단계 S101에 도시한 바와 같이, 와이어 본딩 장치(11)의 본딩 동작을 정지하는 커맨드를 출력하여 본딩 동작을 정지하고 캐필러리 교환 동작을 시작한다. 도 6에 도시한 바와 같이 와이어 본딩 장치(11)의 본딩 동작을 정지한 상태에서는 캐필러리(16)는 본딩 스테이지(23) 상의 기준 위치에 위치해 있으며, 본딩 암(13) 선단에는 다 사용한 캐필러리(16a)가 파지된 상태로 되어 있다.
도 5의 단계 S102 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 이동시키고, 다 사용한 캐필러리(16a)의 위치를 엑스트라 본딩 스테이지(35) 상방의 소정의 위치로 이동시킨다. 제어부(71)는 다 사용한 캐필러리(16a)의 위치를 XY 위치 검출 수단(25)에 의해 검출하고, 그 위치가 상기한 소정의 위치가 된 경우에 본딩 헤드(19)의 이동을 정지한다. 다 사용한 캐필러리(16a)의 위치가 엑스트라 본딩 스테이지(35) 상방의 소정의 위치가 되면, 도 5의 단계 S103에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 본딩 암(13)을 Z 모터에 의해 구동하 여 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단을 엑스트라 본딩 스테이지(35)의 면에 대하여 접근 이간 동작시킴과 함께 제1 클램퍼(17a)에 의한 와이어(12)의 파지, 해방의 동작을 협조시켜 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단측의 와이어(12)에 남아 있는 볼(39)을 엑스트라 본딩 스테이지(35)에 본딩하여 테일 와이어(41)를 도출하는 엑스트라 본딩을 행한다. 이상 설명한 도 5의 단계 S102 내지 단계 S103은 엑스트라 본딩 공정을 구성한다.
도 7(a)에 도시한 바와 같이, 엑스트라 본딩 개시 전에는 본딩 암(13)에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)는 엑스트라 본딩 스테이지(35)의 상방에 위치해 있다. 다 사용한 캐필러리(16a)의 와이어공에는 와이어 가이드(28)를 지나온 와이어(12)가 삽입 관통되며, 와이어(12)의 선단에는 볼(39)이 형성되어 있다. 제1 클램퍼(17a) 및 제2 클램퍼(17b)는 모두 개방 상태로 되어 있다.
엑스트라 본딩이 개시되면, 도 7(b)에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13)의 하강 동작에 의해 다 사용한 캐필러리(16a)가 엑스트라 본딩 스테이지(35)를 향해 강하하고, 그 선단에서 볼(39)을 엑스트라 본딩 스테이지(35)의 면에 압착시켜 엑스트라 본딩 스테이지(35)의 면에 압착 볼(40)을 형성한다. 이 때, 제1 클램퍼(17a)는 다 사용된 캐필러리(16a)와 함께 하강한다.
도 7(c)에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13)의 상승 동작에 의해 다 사용한 캐필러리(16a)를 엑스트라 본딩 스테이지(35)로부터 상승시킨다. 이 때, 제1 클램퍼(17a)도 열림 상태인 채 다 사용한 캐필러리(16a)와 함께 상승한다. 다 사용한 캐필러리(16a)에 삽입 관통되어 있는 와이어(12)의 선단은 압착 볼(40)이 되어 엑 스트라 본딩 스테이지(35)의 면에 압착 고정되어 있으므로, 이 다 사용한 캐필러리(16a)와 제1 클램퍼(17a)의 상승 동작에 의해 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단에 테일 와이어(41)가 도출된다.
도 7(d)에 도시한 바와 같이, 다 사용한 캐필러리(16a)와 제1 클램퍼(17a)가 소정의 높이까지 상승한 후, 제1 클램퍼(17a)를 닫아 와이어(12)를 파지하고, 다시 제1 클램퍼(17a)를 닫은 상태에서 다 사용한 캐필러리(16a)와 제1 클램퍼(17a)를 상승시킴으로써 테일 와이어(41)와 압착 볼(40)을 절단하고, 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단으로부터 테일 와이어(41)가 연장된 상태가 된다. 이 상태에서 엑스트라 본딩 동작은 종료한다.
이 엑스트라 본딩 동작에 의해 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단측의 와이어(12)에 남아 있던 볼(39)이 제거되므로, 와이어(12)를 다 사용한 캐필러리(16a)의 와이어공을 통하여 인출할 수 있는 상태로 된다.
엑스트라 본딩 공정이 종료하면, 제어부(71)는 도 5의 단계 S104 및 도 8에 도시한 바와 같이, 와이어 인출 공정을 행한다. 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)를 차동시킴으로써 와이어(12)를 다 사용한 캐필러리(16a)로부터 인출하는 와이어 인출 동작을 행한다. 와이어 인출 동작은, 도 8(a1) 내지 (g1)에 도시한 바와 같이 제1 클램퍼(17a)를 상하로 동작시키는 방법과, 도 8(a2) 내지 (g2)에 도시한 바와 같이 제2 클램퍼를 동작시키는 방법과, 제1 클램퍼(17a)와 본딩 암(13)을 함께 상하시키는 방법이 있는데, 어느 방법에 의해 와이어의 인출을 행하여도 좋다. 와이어 인출 동작에서의 제1 클램퍼(17a), 제2 클램퍼(17b), 와이어(12)의 동작을 도 8(a1) 내지 (g1)을 참조하면서 설명한다.
도 8(a1)에 도시한 바와 같이, 와이어 인출 동작 개시 전에 있어서는 다 사용한 캐필러리(16a)에 삽입 관통되어 있는 와이어(12)는 제1 클램퍼(17a) 및 제2 클램퍼(17b)에 의해 파지되어 있다. 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단으로부터는 와이어(12)의 일단이 테일 와이어(41)로서 연장되어 나와 있다. 와이어 인출 동작이 개시되면, 도 8(b1)에 도시한 바와 같이, 제2 클램퍼(17b)를 열림 상태로 하고, 이어서 도 8(c1)에 도시한 바와 같이, 와이어(12)를 파지하고 있는 제1 클램퍼(17a)를 상승시켜 와이어(12)를 다 사용한 캐필러리(16a)의 후단보다 위로 인출한다. 와이어(12)가 다 사용한 캐필러리(16a)의 후단으로부터 인출되고, 그 선단이 와이어 가이드(28)의 위치에 도달하면, 도 8(d1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)의 상승을 정지하고 제2 클램퍼(17b)를 닫아 제2 클램퍼(17b)에 의해 와이어(12)를 파지한다. 다음, 도 8(e1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 열어서 제1 클램퍼(17a)에 의한 와이어(12)의 파지를 해제하고, 도 8(f1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 최초의 위치로 복귀시킨다. 도 8(g1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)가 최초의 위치로 복귀되면 제1 클램퍼(17a)를 닫아 제1, 제2 클램퍼(17a, 17a)에 의해 와이어(12)를 파지한다. 이 상태에서, 와이어(12)의 선단 위치는 와이어 가이드(28)의 위치까지 상승하고, 다 사용한 캐필러리(16a)의 와이어공으로부터 와이어(12)의 인출이 종료한다. 또한 도 8(a2) 내지 (g2)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a) 대신 제2 클램퍼(17b)를 상하로 이동시켜 와이어공으로부터 와이어(12)를 인출할 수도 있다. 또한 도 8(a3) 내지 (g3)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)와 본딩 암(13)을 함께 상하로 이동시켜 와이어(12)의 인출을 행할 수도 있다.
와이어 인출 공정이 종료하면, 제어부(71)는 도 5의 단계 S105 내지 S118에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 공정을 행한다. 도 5의 단계 S105 및 도 9에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 캐필러리(16)가 삽입되지 않은 유지부(31a)의 위치와 렌치(33a)의 위치가 척(18a)과 렌치공(18b)과의 Y 방향의 간격과 동일한 간격으로 Y 방향에 나란한 삽탈 동작 위치에 오도록 터렛(31c)을 모터(31e)에 의해 회전시킨다. 유지부(31a)의 위치는 카메라(24)에 의해 취득한 유지부(31a)의 평면 화상을 제어부(71)에 의해 처리하는 광학적 위치 검출 수단에 의해 제어부(71)에 취득된다. 그리고, 측정된 유지부(31a)의 위치가 상기한 삽탈 동작 위치가 되면, 제어부(71)는 터렛(31c)의 회전을 정지한다. 이와 같이 광학적 위치 검출 수단에 의해 정확한 위치 검출을 할 수 있고, 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 위치 정밀도를 확보할 수 있으면, 모터를 스테핑 모터로 하여 소정의 각도를 회전시켜 유지부(31a)를 삽탈 동작 위치로 이동시키도록 할 수도 있고, 터렛(31c)의 회전 각도를 측정하는 각도 센서를 부착하여 회전 각도로부터 유지부(31a)의 위치를 검출하고, 삽탈 동작 위치에 터렛(31c)의 유지부(31a)를 회전시키도록 할 수도 있다.
도 5의 단계 S106에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 광학적 위치 검출 수단에 의해 검출한 유지부(31a)의 위치에 본딩 암(13) 선단의 척(18a)의 위치를 맞추도록 본딩 헤드를 이동시킨다. 이 이동에 의해 다 사용한 캐필러리(16a)의 중심축 위치는 유지부(31a)의 중심 위치로 이동한다. 제어부(71)는 척(18a)의 XY 위치 또는 다 사용한 캐필러리(16a)의 XY 위치를 XY 위치 검출 수단(25)에 의해 검출하고, 그 위치가 유지부(31a)의 중심 위치가 된 경우에 본딩 헤드(19)의 이동을 정지하여 다 사용한 캐필러리(16a)의 위치 맞춤을 종료한다. 상기한 위치 맞춤으로도 유지부(31a)의 위치를 광학적 위치 검출 수단에 의해 정확하게 검출할 수 있으므로, 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다. 위치 맞춤이 종료한 상태에서는, 유지부(31a)의 중심선의 XY 방향의 위치는 본딩 암(13)의 척(18a)의 중심축의 XY 방향의 위치와 대략 동일한 위치로 되어 있다. 또한 본딩 암(13)의 렌치공(18b)의 XY 방향 위치는 척 개폐 기구(33)의 렌치(33a)의 XY 방향 위치와 대략 동일 위치로 되어 있다.
그리고, 제어부(71)는 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단 위치가 본딩면과 동일 높이가 되도록 Z 방향의 위치 맞춤을 행한다. 제어부(71)는 Z 위치 검출 수단(26)에 의해 다 사용한 캐필러리(16a) 선단의 Z 방향 데이터를 취득하면서, 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단의 Z 방향 위치가 본딩면과 동일 위치가 되도록 Z 모터에 의해 본딩 암(13)을 동작시킨다. 제어부(71)는 Z 위치 검출 수단(26)으로부터의 다 사용한 캐필러리(16a) 선단의 Z 방향 데이터가 소정의 값이 된 경우에 다 사용한 캐필러리(16a)의 선단이 본딩면과 동일한 Z 방향 위치가 된 것으로 판단하여 본딩 암(13)의 동작을 정지시키고, Z 방향의 위치 맞춤을 종료한다. 본 실시 형태에서는 상기와 같이 XY 방향의 위치 맞춤과 Z 방향의 위치 맞춤을 각각 따로따로 행하는 것으로 설명하였으나, 이들 위치 맞춤을 동시에 행하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 본딩 암(13)에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)의 중심축의 위치와 유지부(31a)의 중심축의 위치와의 위치 맞춤과, 렌치공(18b)의 위치와 렌치(33a)의 위치와의 위치 맞춤이 종료하면 도 10(a)에 도시한 바와 같은 상태가 된다. 제어부(71)는 본딩 암(13)의 위치를 이 정지 상태로 유지시킨다. 정지 상태의 유지는 예컨대 Z 모터의 코일 전류를 제어하여 그 상태를 유지시키도록 할 수도 있고, Z 모터 또는 본딩 암(13)의 회전 기구에 브레이크를 거는 것 등에 의해 행할 수 있다.
본딩 암(13)을 정지 상태로 한 후, 제어부(71)는 도 5의 단계 S107, S108 및 도 10(b)에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)를 본딩 암(13)을 향해 직선 구동시킨다. 이 동작에 의해 직선 구동부(31d)에 접속되어 있는 터렛(31c) 및 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a), 스페이서(31b)도 동시에 본딩 암(13)을 향해 직선적으로 상승 이동한다. 그러면, 본딩 암(13)의 선단에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)가 유지부(31a) 속으로 들어가게 된다. 유지부(31a)의 원통형의 탄성부(42)의 내경은 다 사용한 캐필러리(16a)의 외경보다 조금 작게 되어 있으므로, 탄성부(42)의 탄성 변형에 의해 유지부(31a)에 다 사용한 캐필러리(16a)가 개재되어 유지된다. 그리고, 소정의 높이, 예컨대 스페이서(31b)의 맞닿음면이 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구 측의 면에 맞닿는 Z 방향 위치가 되면, 제어부(71)는 직선 구동부(31d)의 직선 구동을 정지한다. 상기한 직선 이동은 유지부(31a)를 본딩 암(13)에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)의 축 방향 또는 본딩 암(13)의 척(18a)의 축 방향을 향한 움직임이기 때문에, 본딩 암(13)에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)를 유지부(31a)에 원활하게 삽입할 수 있다는 효과를 가져온다.
다 사용한 캐필러리(16a)를 유지부(31a)에 유지시킨 후, 제어부(71)는 도 5의 단계 S109 및 도 10(c)에 도시한 바와 같이, 척 개폐 기구(33)의 직선 구동부(33d)를 구동시켜 렌치(33a)를 본딩 암(13)을 향해 직선 구동시킨다. 그리고, 렌치(33a)의 선단부가 렌치공(18b)으로 들어가는 소정의 위치까지 렌치(33a)를 상승 이동시키면 제어부(71)는 렌치(33a)의 직선 이동을 정지한다.
렌치(33a)가 렌치공(18b)으로 들어가면, 제어부(71)는 도 5의 단계 S110 및 도 10(d)에 도시한 바와 같이, 척 개폐 기구(33)의 모터(33e)를 회전시켜 풀리(33f), 벨트(33g)를 통하여 렌치(33a)를 소정의 각도, 예컨대 90도 회전시켜 척(18a)을 해방한다. 앞서 도 3에서 설명한 바와 같이, 렌치(33a)를 회전시키면 척(18a)의 내경이 다 사용한 캐필러리(16a)의 외경보다 커져, 다 사용한 캐필러리(16a)를 척(18a)에 삽탈할 수 있게 된다. 이 상태에 있어서, 제어부(71)는 도 5의 단계 S111, S112 및 도 10(d)에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)를 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향을 향해 직선 구동시킨다. 이 하강 동작에 의해 직선 구동부(31d)에 접속되어 있는 터렛(31c) 및 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a), 스페이서(31b)도 동시에 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향을 향해 직선적으로 하강 이동한다. 그러면, 유지부(31a)에 개재되어 유지된 다 사용한 캐필러리(16a)가 척(18a)으로부터 척(18a)의 축 방향으로 직선적으로 빠져나온다. 그리고, 제어부(71)는 유지부(31a)의 Z 방향 위치가 예컨대 초기 위 치 등의 소정의 위치까지 이동해 오면, 직선 구동부(31d)의 직선 구동을 정지하여 다 사용한 캐필러리(16a)를 뽑아내는 것을 종료한다.
상기한 유지부(31a)의 직선 이동도 유지부(31a)를 본딩 암(13)에 파지된 다 사용한 캐필러리(16a)의 축 방향 또는 본딩 암(13)의 척(18a)의 축 방향을 향한 움직임이기 때문에, 다 사용한 캐필러리(16a)를 본딩 암(13)의 척(18a)으로부터 원활하게 뽑아낼 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 다 사용한 캐필러리(16a)를 척(18a)으로부터 뽑아낼 때, 본딩 암(13)에 부착된 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13)의 선단부를 진동시킬 수도 있다. 이에 따라, 다 사용한 캐필러리(16a)를 척(18a)으로부터 보다 원활하게 뽑아낼 수 있다는 효과를 가져온다.
다 사용한 캐필러리(16a)를 뽑아내는 것이 종료한 상태에서는, 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 터렛(31c)과 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a)와 스페이서(31b)는 초기의 Z 방향 위치로 복귀되어 있으며, 유지부(31a)에 개재된 다 사용한 캐필러리(16a)와 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면 사이에는 클리어런스가 있는 상태로 되어 있다.
제어부(71)는 도 5의 단계 S113 및 도 11(a)에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 모터(31e)를 회전시켜 교환용 캐필러리(16b)가 유지되어 있는 유지부(31a)를 삽탈 동작 위치로 회전 이동시킨다. 그리고, 도 5의 단계 S114에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 모터(31e)의 회전에 의해 유지부(31a)의 위치를 삽탈 동작 위치에 맞춘다. 제어부(71)는 모터(31e)가 스테핑 모터와 같이 각도 제어를 할 수 있는 모터인 경우에는, 다 사용한 캐필러리(16a)를 뽑아낼 때의 터 렛(31c)의 각도 위치로부터 터렛(31c)에 부착되어 있는 각 유지부(31a) 사이의 회전 각도만큼 회전하는 커맨드를 출력함으로써 각도 위치 맞춤을 행한다. 또한 터렛(31c)의 회전 각도를 측정하는 각도 측정 수단을 설치하여, 그 각도 신호를 제어부(71)로 피드백하여 회전 각도를 제어하여 각도 맞춤을 행하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 교환용 캐필러리(16b)가 유지되어 있는 유지부(31a)의 위치를 삽탈 동작 위치에 맞춘 후, 제어부(71)는 도 5의 단계 S115, S116 및 도 11(b)에 도시한 바와 같이, 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)에 의해 터렛(31c)과, 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a), 및 스페이서(31b)와 유지부(31a)에 유지되어 있는 교환용 캐필러리(16b)를 본딩 암(13)을 향해 직선적으로 상승 이동시킨다. 본딩 암(13)은 Z 모터 또는 브레이크 등에 의해 회전 이동하지 않도록 정지 상태로 유지되어 있으며, 척(18a)은 렌치(33a)에 의해 열려 있는 상태로 되어 있으므로, 교환용 캐필러리(16b)는 그 후단측에서 척(18a)으로 삽입되어 간다. 척(18a)에 교환용 캐필러리(16b)가 더 삽입되어 가면, 도 11(b')에 도시한 바와 같이, 스페이서(31b)의 본딩 암(13) 측의 맞닿음면이 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면에 맞닿는다. 제어부(71)는 스페이서(31b)가 본딩 암(13)에 맞닿으면, 직선 구동부(31d)의 직선 구동을 정지한다. 교환용 캐필러리(16b)는 유지부(31a)의 강체부(43)에 그 선단이 맞닿도록 세트되어 있으므로, 스페이서(31b)가 본딩 암(13)에 맞닿음으로써 교환용 캐필러리(16b)의 선단 위치와 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면과의 거리는 소정의 거리로 유지되고, 교환용 캐필러리(16b)의 선단의 Z 방향 위치를 소정의 위치에 세트할 수 있다는 효과를 가져온다.
도 5의 단계 S117 및 도 11(c)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 척 개폐 기구(33)의 모터(33e)를 회전시킴으로써 렌치(33a)를 소정의 각도, 예컨대 90도 회전시켜, 척(18a)을 닫힘 상태로 하여 척(18a)에 의해 교환용 캐필러리(16b)를 파지시킨다. 앞에서 설명한 바와 같이, 척(18a)을 닫힘 상태로 하도록 렌치(33a)를 회전시키면, 본딩 암(13)의 렌치공(18b)과 렌치(33a) 사이에는 클리어런스가 생긴다. 도 5의 단계 S118 및 도 11(c)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 직선 구동부(33d)에 의해 렌치(33a)를 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향을 향해 하강 이동시키고, 렌치(33a)를 초기 위치에 수납한다. 이에 따라 본딩 툴 삽탈 공정을 종료한다.
도 11(d)에 도시한 바와 같이, 이 상태에서는 교환용 캐필러리(16b)는 유지부(31a)에 유지된 채 본딩 암(13)의 척(18a)에 파지되어 있는 상태로 되어 있는데, 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공에는 와이어(12)는 삽입 관통되지 않은 상태이다.
본딩 툴 삽탈 공정이 종료하면, 제어부(71)는 도 5의 단계 S119 내지 S123에 도시한 바와 같이, 교환용 캐필러리(16b)에 와이어(12)를 통과시키는 와이어 삽입 관통 공정을 행한다. 도 5의 단계 S119 및 도 12(a1)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 진공 밸브(37)를 열림 상태로 하여 유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기한다. 이 배기 동작에 의해 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공에는 후단측으로부터 선단측을 향해 공기의 흐름이 형성된다. 또한 제어부(71)는 본딩 암(13)에 부착된 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13)의 선단부를 진동시킨다. 이 진동에 의해 와이어(12)의 선단을 보다 원활하게 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공으로 유 도할 수 있다.
제어부(71)는 도 5의 단계 S120 및 도 12(b1)∼(g1)에 도시한 바와 같이, 와이어(12)를 교환용 캐필러리(16b)로 조출해 간다. 도 12(b1)에 도시한 바와 같이, 제2 클램퍼(17b)를 닫은 상태에서 제1 클램퍼(17a)를 연 후, 제1 클램퍼(17a)를 상승시킨다. 이어서, 도 12(c1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)가 소정의 높이까지 상승하면 그 상승을 정지하고, 도 12(d1), (e1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 닫고, 제1 클램퍼(17a)로 와이어(12)를 파지하고, 제2 클램퍼(17b)를 열어 제2 클램퍼(17b)에 의한 와이어(12)의 파지를 해제한다. 그리고, 도 12(f1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 하강시켜 와이어(12)를 와이어 가이드(28)에서 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공으로 삽입시켜 간다. 이 때, 진공 장치에의 공기의 흐름과, 초음파 진동자(21)에 의한 진동 및 와이어 가이드(28)에 의해 와이어(12)를 원활하게 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공으로 삽입시켜 갈 수 있다. 그리고, 도 12(g1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)가 초기 위치로 복귀한 곳에서 제2 클램퍼(17b)를 닫는다. 이 상태에서, 와이어(12)는 교환용 캐필러리(16b)의 중간 위치까지 조출되어 있다.
다음, 제어부(71)는 도 5의 단계 S121 및 도 12(h1)∼(n1)에 도시한 바와 같이, 교환용 캐필러리(16b)의 선단에 테일 와이어를 도출한다. 도 12(h1)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)를 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향으로 직선 구동하여, 터렛(31c)과 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a), 스페이서(31b)를 하강 이동시킨다. 그리고, 교환용 캐필 러리(16b)의 선단과 유지부(31a)의 바닥부에 있는 강체부(43) 사이에 틈새를 형성한다. 소정의 틈새가 생길 때까지 직선 구동부(31d)에 의해 유지부(31a)를 하강 이동시킨 후, 직선 구동부(31d)의 직선 구동을 정지한다. 그리고, 도 12(i1)∼ (n1)에 도시한 바와 같이, 앞에서 설명한 바와 동일하게 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)를 차동시킴으로써 와이어(12)를 더 조출해 간다. 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공은 선단으로 갈수록 테이퍼 형태로 내경이 작게 되어 있으므로, 와이어(12)가 공기의 흐름과 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)의 차동에 의해 교환용 캐필러리(16b)의 선단으로 이송되어 오면, 배기 동작에 의해 교환용 캐필러리(16b)의 선단으로부터 와이어(12)가 빨려나가도록 도출되게 된다. 선단으로 도출된 와이어(12)는 테일 와이어(41)를 형성한다. 상기한 와이어 조출 동작은 제2 클램퍼(17b)의 위치를 고정하고, 제1 클램퍼(17a)를 상하로 동작시켜 와이어의 조출을 행하는 것으로 설명하였으나, 도 12(a2) 내지 (n2)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 고정하고, 제2 클램퍼(17b)를 상하로 동작시켜 상기와 동일한 차동을 행하여 와이어의 조출을 하도록 할 수도 있다. 또한 제1, 제2 클램퍼(17a, 17b)를 모두 열어 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13) 및 교환 완료 캐필러리(16b)를 진동시킴으로써 와이어(12)를 다 사용한 캐필러리(16b) 속에 삽입 관통시킬 수도 있다.
도 5의 단계 S122에 도시한 바와 같이, 교환용 캐필러리(16b)의 선단에 테일 와이어(41)가 도출되면, 제어부(71)는 진공 밸브(37)를 닫아 배기 동작을 정지한다. 그리고, 도 5의 단계 S123 및 도 13(a)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 본 딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)에 의해 터렛(31c)과 터렛(31c)에 부착되어 있는 유지부(31a), 스페이서(31b)를 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향으로 하강 이동시켜 초기 위치로 복귀시킨다. 교환용 캐필러리(16b)는 본딩 암(13)의 척(18a)에 파지되어 있고 본딩 암(13)은 정지 상태로 되어 있으므로, 이 동작에 의해 유지부(31a)로부터 교환용 캐필러리(16b)를 뽑아낼 수 있다. 직선 구동부(31d)에 의해 유지부(31a)는 본딩 암(13)의 척(18a)의 축 방향으로 직선 이동하므로, 본딩 암(13)에 파지된 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 원활하게 뽑아낼 수 있다. 또한 본딩 암(13)에 부착된 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13)의 선단부를 진동시켜 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 뽑아내도록 할 수도 있다. 이에 따라, 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 보다 원활하게 뽑아낼 수 있다.
도 5의 단계 S124 내지 단계 S125에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 XY 방향으로 이동시켜, 본딩 암(13)에 파지된 교환용 캐필러리(16b)의 선단 위치를 도시하지 않은 방전 장치가 있는 스파크 포지션으로 이동시킨다. 그리고 방전 장치에 의해 교환용 캐필러리(16b)의 선단에 도출되어 있는 테일 와이어(41)를 볼(39)에 형성한다. 그리고, 도 5의 단계 S126 및 도 13(b)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 XY 방향으로 이동시켜, 교환용 캐필러리(16b)의 선단 위치를 본딩 스테이지(23) 상의 본딩 위치로 복귀시킨다. 그리고, 도 5의 단계 S127에 도시한 바와 같이, 다시 본딩 동작을 시작한다.
이상 설명한 본 실시 형태의 와이어 본딩 장치(11)는 본딩 동작의 정지부터 와이어(12)의 인출, 캐필러리(16)의 교환, 와이어(12)의 캐필러리(16)에의 삽입 관통을 연속적으로 행하고, 다시 본딩 동작을 시작할 수 있다. 따라서, 본딩 공정 중에서 본딩 툴을 교환하면서 연속적으로 본딩을 행할 수 있다는 효과를 가져온다. 또한 터렛(31c)에 의해 복수의 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)에 유지하고, 터렛(31c)을 회전시키면서 복수 회의 캐필러리 교환을 본딩 공정 중에서 연속적으로 행할 수 있으므로, 장시간의 연속 운전을 가능하게 할 수 있다는 효과를 가져온다.
이상 설명한 실시 형태에 있어서는 회전식의 터렛(31c)에 복수의 유지부(31a)와 스페이서(31b)를 부착한 구성으로 설명하였으나, 회전식이 아니라 예컨대 Y 방향으로 직선적으로 이동하는 직선 이동식의 슬라이더에 복수의 유지부(31a)와 스페이서(31b)를 부착하여 구성할 수도 있다.
또한 상기한 실시 형태에 있어서는 유지부(31a)는 캐필러리(16)를 유지하는 원통형의 탄성부(42)와 원통형의 탄성부(42)에 끼워져들어간 강체부(43)에 의해 구성되고, 탄성부(42)의 탄성 변형에 의해 본딩 암(13)의 척(18a)의 중심선과 유지부(31a)의 중심과의 위치 어긋남을 흡수할 수 있는 구조로서 설명하였으나, 유지부(31a)의 구성은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예컨대 도 14에 도시한 바와 같이, 터렛(31c)에 부착되어 있는 강체의 기판(45)에 탄성체에 의해 구성된 탄성부(46)를 설치하고, 탄성부(46)에 캐필러리(16)를 유지하는 강체의 유지통(44)을 부착한 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이 구성함으로써, 본딩 암(13)의 척(18a) 의 중심선과 유지부(31a)의 중심과의 위치 어긋남을 탄성부(46)의 탄성 변형에 의해 흡수할 수 있다. 도 14에 도시한 바와 같은 구조의 유지부(31a)에서는 캐필러리(16)의 선단의 맞닿음면과 터렛(31c) 사이에 탄성부(46)가 개재되므로, 스페이서(31b')는 터렛(31c)에 부착하는 것이 아니라 캐필러리(16)의 선단이 맞닿아 있는 유지통의 측면에 부착되는 구조로 되어 있다. 이러한 구조로 함으로써 캐필러리 선단과 본딩 암(13)의 본딩 툴 삽탈 기구측 면과의 거리를 소정의 거리로 유지할 수 있다.
이와 같이 구성된 유지부(31a)를 하나 또는 복수 개 터렛(31c)에 배치하여 본딩 툴 삽탈 기구(31)를 구성할 수도 있고, 하나 또는 복수 개를 직선 이동식의 슬라이더에 부착하여 본딩 툴 삽탈 기구를 구성할 수도 있다.
상기한 실시 형태에서는 제1, 제2 클램퍼(17a, 17b)의 차동 동작과 유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기함으로써 교환용 캐필러리(16b)에 와이어를 삽입 관통시키는 것으로 설명하였으나, 유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기하지 않고, 제1, 제2 클램퍼(17a, 17b)의 차동 동작에 의해 교환용 캐필러리(16b)에 와이어를 삽입 관통시키도록 할 수도 있다. 이와 같이 유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기하지 않고, 제1, 제2 클램퍼(17a, 17b)의 차동 동작에 의해 교환용 캐필러리(16b)에 와이어를 삽입 관통시키는 실시 형태에 대하여 설명한다.
유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기하지 않으므로, 상기와 같은 실시 형태의 와이어 본딩 장치(11)는 도 1에 도시한 와이어 본딩 장치(11)에서 진공 밸브(37), 진공 배관(38), 진공 밸브 인터페이스(93)를 제거한 것이며, 터렛(31c)의 배기공(47)도 갖지 않는다. 이러한 와이어 본딩 장치(11)에 의해 본딩 공정 중에 있어서 연속적으로 캐필러리(16)의 교환을 행할 때의 동작을 설명한다. 앞에서 도시한 도 5∼도 13의 동작과 동일한 동작에 대해서는 설명을 생략한다.
도 15는 상기와 같이 유지부(31a)의 공기를 진공 장치로 배기하지 않는 실시 형태의 캐필러리의 교환 시퀸스를 보인 흐름도이다. 도 15에 있어서, 단계 S201 내지 단계 S218까지의 각 공정은 앞에서 설명한 실시 형태의 동작과 동일하다.
도 15의 단계 S218에서 본딩 툴 삽탈 공정은 종료하고, 교환용 캐필러리(16b)는 본딩 암(13)의 척(18a)에 의해 파지되고, 렌치(33a)는 강하하여 초기 위치에 수납되어 있다.
도 15의 단계 S219 및 도 16(a1), (b1)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 본딩 툴 삽탈 기구(31)의 직선 구동부(31d)에 의해 유지부(31a)를 본딩 암(13)으로부터 멀어지는 방향으로 하강 이동시켜 초기 위치로 복귀시킨다. 교환용 캐필러리(16b)는 본딩 암(13)의 척(18a)에 파지되어 있고 본딩 암(13)은 정지 상태로 되어 있으므로, 이 동작에 의해 유지부(31a)로부터 교환용 캐필러리(16b)를 뽑아낼 수 있다. 직선 구동부(31d)에 의해 유지부(31a)는 본딩 암(13)의 척(18a)의 축 방향으로 직선 이동하므로, 본딩 암(13)에 파지된 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 원활하게 뽑아낼 수 있다. 또한 본딩 암(13)에 부착된 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13)의 선단부를 진동시켜 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 뽑아내도록 할 수도 있다. 이에 따라, 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 보다 원활하게 뽑아낼 수 있다.
이와 같이 유지부(31a)를 강하시켜 교환용 캐필러리(16b)를 유지부(31a)로부터 뽑아내면, 도 16(b1)에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13)은 Z 방향으로 자유로이 움직일 수 있는 상태가 된다. 다음, 제어부(71)는 교환용 캐필러리(16b)에 와이어를 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 공정을 행한다. 도 5의 단계 S220 및 도 16(c1)∼(h1)에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 와이어(12)를 교환용 캐필러리(16b)로 조출해 간다. 도 16(c1)에 도시한 바와 같이, 제2 클램퍼(17b)를 닫은 상태에서 제1 클램퍼(17a)를 연 후, 본딩 암(13) 및 제1 클램퍼(17a)를 상승시킨다. 와이어(12)는 제2 클램퍼(17b)에 의해 파지되어 있으므로, 본딩 암(13)을 상승시켜 감으로써 와이어(12)를 와이어 가이드(28)에서 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공으로 삽입 관통시켜 간다. 이 때, 초음파 진동자(21)에 의한 진동과 와이어 가이드(28)에 의해 와이어(12)를 원활하게 교환용 캐필러리(16b)의 와이어공에 삽입 관통시켜 갈 수 있다. 이어서, 도 16(d1)에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13) 및 제1 클램퍼(17a)가 소정의 높이까지 상승하고, 와이어(12)가 교환용 캐필러리(16b)의 중간 위치까지 삽입 관통되면 그 상승을 정지한다. 그리고, 도 16(e1), (f1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)를 닫아 제1 클램퍼(17a)로 와이어(12)를 파지하고, 제2 클램퍼(17b)를 열어 제2 클램퍼(17b)에 의한 와이어(12)의 파지를 해제한다. 이어서, 도 16(g1)에 도시한 바와 같이, 본딩 암(13)과 제1 클램퍼(17a)를 초기 위치까지 하강시켜 간다. 그리고, 도 16(h1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)가 초기 위치로 복귀한 곳에서 제2 클램퍼(17b)를 닫는다. 이 상태에서, 와이어(12)는 교환용 캐필러리(16b)의 중간 위치까지 조출되어 있다.
다음, 제어부(71)는 도 15의 단계 S221 및 도 16(i1)∼ (o1)에 도시한 바와 같이, 교환용 캐필러리(16b)의 선단에 테일 와이어를 조출한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 제어부(71)는 도 16(i1)∼(o1)에 도시한 바와 같이, 제1 클램퍼(17a)와 제2 클램퍼(17b)를 차동시킴으로써 와이어(12)를 더 조출한다. 선단으로 조출된 와이어(12)는 테일 와이어(41)를 형성한다. 상기한 와이어 조출 동작은 본딩 암(13)과 제1 클램퍼(17a)를 함께 상하로 이동시켜 와이어의 조출을 행하는 것으로 설명하였으나, 앞에서 개시한 실시 형태와 마찬가지로 제2 클램퍼(17b)의 위치를 고정하고 제1 클램퍼(17a)를 상하로 동작시켜 와이어의 조출을 행하도록 할 수도 있고, 제1 클램퍼(17a)를 고정하고 제2 클램퍼(17b)를 상하로 동작시켜 상기와 동일한 차동을 행하여 와이어의 조출을 하도록 할 수도 있다. 또한 제1, 제2 클램퍼(17a, 17b)를 모두 열어 초음파 진동자(21)에 의해 본딩 암(13) 및 교환 완료 캐필러리(16b)를 진동시킴으로써 와이어(12)를 다 사용한 캐필러리(16b) 속에 삽입 관통시킬 수도 있다.
교환용 캐필러리(16b)의 선단에 테일 와이어(41)가 조출되면, 도 15의 단계 S222, 223에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 XY 방향으로 이동시키고, 본딩 암(13)에 파지된 교환용 캐필러리(16b)의 선단 위치를 도시하지 않은 방전 장치가 있는 스파크 포지션으로 이동시키고, 테일 와이어(41)를 볼(39)에 형성한다. 그리고, 도 15의 단계 S224에 도시한 바와 같이, 제어부(71)는 XY 테이블(20)에 의해 본딩 헤드(19)를 XY 방향으로 이동시키고, 교환용 캐필러리(16b)의 선단 위치를 본딩 스테이지(23) 상의 본딩 위치로 복귀시킨다. 그리고, 도 15의 단계 S225에 도시한 바와 같이, 다시 본딩 동작을 시작한다.
이상 설명한 실시 형태의 와이어 본딩 장치(11)는 앞에서 설명한 실시 형태와 동일하게 본딩 공정 중에서 본딩 툴을 교환하면서 연속적으로 본딩을 행할 수 있다는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치의 전체 구성과 제어 계통을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치의 일부와 본딩 툴 삽탈 기구와 척 개폐 기구를 보인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치의 본딩 암 선단의 척과 렌치공을 보인 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 삽탈 기구를 구성하는 터렛과 유지부와 스페이서의 사시도 및 단면 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치에 의한 캐필러리의 교환 시퀸스를 보인 흐름도이다.
도 6은 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 와이어 본딩 장치의 초기 상태를 보인 설명도이다.
도 7은 도 5의 캐필러리 교환 시퀀스에 있어서, 엑스트라 본딩 동작을 설명하는 동작 설명도이다.
도 8은 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 와이어 인출 동작을 설명하는 동작 설명도이다.
도 9는 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 유지부의 회전과 위치 맞춤 동작을 설명하는 동작 설명도이다.
도 10은 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 유지부 및 렌치의 상승 동 작과 렌치의 회전 동작 및 유지부의 하강 동작에 의해 다 사용한 캐필러리를 뽑아내는 동작을 보인 동작 설명도이다.
도 11은 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 유지부의 회전과 유지부의 상승 동작에 의한 교환용 캐필러리의 삽입 동작과 렌치의 회전, 하강 동작에 의한 교환용 캐필러리의 파지를 보인 동작 설명도이다.
도 12는 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 교환용 캐필러리에 와이어를 조출하여 테일 와이어를 도출시키는 와이어 삽입 관통 동작을 보인 동작 설명도이다.
도 13은 도 5의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 유지부의 하강과 본딩 동작으로의 복귀를 보인 동작 설명도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태의 유지부의 사시도 및 단면 설명도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서, 와이어 본딩 장치에 의한 캐필러리의 교환 시퀸스를 보인 흐름도이다.
도 16은 도 15의 캐필러리 교환 시퀸스에 있어서, 교환용 캐필러리에 와이어를 조출하여 테일 와이어를 도출시키는 와이어 삽입 관통 동작을 보인 동작 설명도이다.
<부호의 설명>
11 : 와이어 본딩 장치, 12 : 와이어,
13 : 본딩 암, 14 : 리드 프레임,
15 : 반도체 다이, 16 : 캐필러리,
16a : 다 사용한 캐필러리, 16b : 교환용 캐필러리,
17a : 제1 클램퍼, 17b : 제2 클램퍼,
18a : 척, 18b : 렌치공,
18c : 슬릿, 19 : 본딩 헤드,
20 : XY 테이블, 21 : 초음파 진동자,
22 : 반송 가이드, 23 : 본딩 스테이지,
24 : 카메라, 25 : XY 위치 검출 수단,
26 : Z 위치 검출 수단, 27 : 회전 중심,
28 : 와이어 가이드, 31 : 본딩 툴 삽탈 기구,
31a : 유지부, 31b : 스페이서,
31c : 터렛, 31d : 직선 구동부,
31e : 모터, 31f : 풀리,
31g : 벨트, 33 : 척 개폐 기구,
33a : 렌치, 33d : 직선 구동부,
33e : 모터, 33f : 풀리,
33g : 벨트, 35 : 엑스트라 본딩 스테이지,
37 : 진공 밸브, 38 : 진공 배관,
39 : 볼, 40 : 압착 볼,
41 : 테일 와이어, 42, 46 : 탄성부,
43 : 강체부, 44 : 유지통,
45 : 기판, 47 : 배기공,
71 : 제어부, 73 : 데이터 버스,
75 : 기억부, 77 : 카메라 인터페이스,
79 : 클램퍼 개폐 인터페이스, 81 : Z 위치 검출 인터페이스,
82 : Z 모터 인터페이스, 83 : 초음파 진동자 인터페이스,
85 : XY 테이블 인터페이스, 87 : XY 위치 검출 인터페이스,
89 : 척 개폐 기구 인터페이스, 91 : 본딩 툴 삽탈 기구 인터페이스,
93 : 진공 밸브 인터페이스.

Claims (11)

  1. 와이어 본딩 장치에 있어서,
    선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암과,
    상기 척의 개폐를 행하는 척 개폐 기구와,
    본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와, 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하며, 상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척 개폐 기구와 협동하여 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본딩 툴 삽탈 기구의 상기 유지부는 상기 본딩 툴 선단이 맞닿도록 상기 본딩 툴을 유지하고,
    상기 유지부에 부착되고, 상기 본딩 툴을 상기 척에 삽입할 때 상기 본딩 암에 맞닿으며, 상기 본딩 툴 선단과 상기 본딩 암과의 상기 척의 축 방향의 거리를 소정의 거리로 유지하는 스페이서를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유지부는,
    상기 유지부와 상기 척 사이의 상기 본딩면을 따른 방향의 위치 어긋남을 탄 성 변형에 의해 흡수할 수 있는 탄성부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 본딩 툴 삽탈 기구는,
    적어도 하나의 상기 본딩 툴 유지부가 부착된 터렛과,
    상기 터렛을 회전시키는 회전 구동부를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 본딩 툴 삽탈 기구는, 상기 본딩 암의 본딩면 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 와이어 본딩 장치는,
    상기 본딩 암 선단을 이동시키는 이동 기구와,
    상기 유지부의 위치를 광학적으로 검출하는 광학적 위치 검출 수단을 포함하며,
    상기 척의 위치를 광학적 위치 검출 수단에 의해 검출한 상기 유지부의 위치에 맞추도록 상기 이동 기구에 의해 상기 본딩 암 선단을 이동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 와이어 본딩 장치는,
    상기 본딩 암 선단을 진동시키는 진동 장치를 구비하고,
    본딩 툴 삽탈 기구에 의해 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행할 때 상기 진동 장치에 의해 상기 본딩 암 선단을 진동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 와이어 본딩 장치는,
    엑스트라 본딩을 행하는 엑스트라 본딩 스테이지와,
    상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구와,
    상기 본딩 암의 동작 제어와 상기 와이어 이송 기구의 동작 제어를 행하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는,
    상기 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하여 상기 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 수단과,
    상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 수단과,
    상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척 개폐 기구와 상기 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 톨 삽탈 수단과,
    상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 와이어 본딩 장치는,
    상기 본딩 암의 본딩면과 반대 측에 있는 면에 인접하여 배치되며, 상기 척에 파지되는 상기 본딩 툴의 와이어공을 향해 상기 와이어를 가이드하는 와이어 가이드를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치.
  10. 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 방법으로서,
    선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하고, 상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 공정과,
    상기 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 공정과,
    상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척을 개폐하는 척 개폐 기구와, 상기 본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하는 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 공정과,
    상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 방법.
  11. 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체로서,
    선단에 설치된 척으로 본딩 툴을 파지하고, 상기 본딩 툴을 본딩면에 대하여 아크형으로 접근 이간 동작시키는 본딩 암을 동작시켜 엑스트라 본딩 스테이지에 엑스트라 본딩을 행하고, 상기 본딩 툴에 삽입 관통된 와이어 선단에 형성된 볼을 제거하는 엑스트라 본딩 프로그램과,
    상기 와이어를 상기 본딩 툴에 대하여 상대적으로 이동시키는 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴 후단으로부터 인출하는 와이어 인출 프로그램과,
    상기 본딩 암의 정지 상태에서 상기 척을 개폐하는 척 개폐 기구와, 상기 본딩 툴을 그 길이 방향이 상기 척의 축 방향이 되도록 유지하는 유지부와 상기 유지부를 상기 척의 축 방향으로 직선 이동시키는 구동부를 포함하는 본딩 툴 삽탈 기구를 협동시켜 상기 척에의 상기 본딩 툴의 삽탈을 행하는 본딩 툴 삽탈 프로그램과,
    상기 와이어 이송 기구에 의해 상기 와이어를 상기 본딩 툴에 삽입 관통시키는 와이어 삽입 관통 프로그램을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 장치의 본딩 툴 교환 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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