WO2018047896A1 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

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WO2018047896A1
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pressing
displacement
motor
wire bonding
load
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PCT/JP2017/032224
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French (fr)
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塩澤　茂
憲太郎 小宮
Original Assignee
株式会社新川
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a wire bonding apparatus that calibrates a pressing load of a bonding tool.
  • Wire bonding apparatuses that use a bonding tool to press a wire against an electrode of a substrate or an electrode of an electronic component and connect the substrate and the electronic component or electronic components with a wire are often used.
  • the bonding apparatus is operated continuously for a long time, the pressing load may change over time due to the influence of the surrounding environment and the like.
  • the pressing load has a great influence on the formation of the alloy between the wire and the electrode during bonding, and the bonding quality may deteriorate when the pressing load changes with time.
  • the wire bonding apparatus when a continuous operation is performed for a predetermined time, for example, about 1000 hours, the wire bonding apparatus is stopped and the pressing load is calibrated to maintain an appropriate pressing load.
  • the calibration of the pressing load is performed by the following procedure, for example. First, the load cell is mounted on the heat block, and then the bonding load is set in a state where the tip of the bonding tool is in contact with the load cell. Accordingly, the wire bonding apparatus operates so that the bonding tool presses the load cell with the set load. On the other hand, the actual pressing load of the bonding tool is detected by the load cell. If there is a difference between the actual pressing load detected by the load cell and the set pressing load, the applied current value of the motor that drives the bonding tool is adjusted so that the actual pressing load becomes the set pressing load (for example, , See Patent Document 1).
  • the temperature of the heat block is set to a temperature at which the load cell can be used with the heater of the heat block turned off. I had to wait until it dropped. Further, after the calibration of the pressing load is completed, it is necessary to turn on the heater of the heat block and wait for the heat block to reach a bonding temperature. In addition, when a plate-shaped heat piece for adjusting the height according to the type of substrate, electronic component or the like is attached on the heat block, it is necessary to remove the heat piece when attaching the load cell. For this reason, it is necessary to readjust the bonding parameters after the calibration of the pressing load is completed. As described above, when the calibration interval of the pressing load is shortened so as to keep the pressing load as constant as possible to secure the bonding quality, there is a problem that the productivity is lowered.
  • an object of the present invention is to provide a bonding apparatus that can calibrate the pressing load of a bonding tool continuously with a bonding operation with a simple configuration.
  • the wire bonding apparatus of the present invention is driven by a motor in the vertical direction, a bonding tool that presses the wire against the electrode, an elastic member that generates a displacement according to the pressing load of the bonding tool, and a displacement that detects the displacement of the elastic member And a control unit that adjusts the pressing load of the bonding tool.
  • the control unit applies a predetermined current to the motor to press the elastic member with the bonding tool, and the displacement detection unit displaces the elastic member.
  • the pressing load of the bonding tool is calibrated based on the detected displacement.
  • the calibration of the pressing load of the bonding tool performed by the control unit compares the detected displacement with a preset reference displacement so that the difference between the detected displacement and the reference displacement becomes small.
  • the current value applied to the motor may be increased or decreased.
  • the elastic member has a plurality of pressing points corresponding to a plurality of current values applied to the motor, and the control unit sequentially applies the plurality of current values to the motor to Each pressing point may be sequentially pressed by the bonding tool, each displacement of each pressing point may be sequentially detected by the displacement detection means, and the pressing load of the bonding tool may be calibrated based on each detected displacement.
  • each of the plurality of pressing points has a predetermined displacement when a plurality of current values are sequentially applied to the motor and each pressing point of the elastic member corresponding to each current value is sequentially pressed by the bonding tool. It is good also as arrange
  • the calibration of the pressing load of the bonding tool performed by the control unit converts each detected displacement into each load applied to each pressing point, and a plurality of current values and each pressing applied to the motor.
  • a characteristic curve indicating a relationship with the load applied to the point may be generated, and an applied current value to the motor may be adjusted based on the generated characteristic curve.
  • the elastic member may be a leaf spring.
  • the bonding apparatus of the present invention can calibrate the pressing load of the bonding tool continuously with the bonding operation with a simple configuration.
  • FIG. 7 is a characteristic curve of a motor applied current value and a load generated in the operation shown in FIG. 6. It is a perspective view which shows the other leaf
  • a wire bonding apparatus 100 includes a frame 10, an XY table 11 attached on the frame 10, a bonding head 12 attached on the XY table 11, and a bonding head.
  • a bonding arm 13 attached to the head 12, an ultrasonic horn 14 attached to the tip of the bonding arm 13, a capillary 15 which is a bonding tool attached to the tip of the ultrasonic horn 14, and an electronic component 19 such as a semiconductor die.
  • a guide rail 16 that guides the substrate 18 in the X direction, a heat block 17, and a leaf spring assembly 20.
  • a motor 40 for driving the bonding arm 13 in the vertical direction (Z direction) is provided inside the bonding head 12.
  • the motor 40 includes a stator 41 fixed to the bonding head 12 and a mover 42 that rotates around a rotation shaft 45.
  • the mover 42 is integrated with the rear portion of the bonding arm 13, and when the mover 42 rotates, the tip of the bonding arm 13 moves in the vertical direction (Z direction).
  • a flange 14b of the ultrasonic horn 14 is fixed to the tip of the bonding arm 13 with a bolt 14c.
  • a concave portion 13 a that accommodates the ultrasonic transducer 14 a of the ultrasonic horn 14 is provided on the lower surface of the tip portion of the bonding arm 13.
  • a capillary 15 is attached to the tip of the ultrasonic horn 14.
  • the heat block 17 is mounted on the frame 10 between the two guide rails 16, and the leaf spring assembly 20 is mounted on the frame 10 between the heat block 17 and the guide rail 16. Yes.
  • a heater 17 a for heating the heat block 17 is attached to the heat block 17.
  • the height of the upper surface of the leaf spring 31 of the leaf spring assembly 20 is the bonding surface (one point in FIG. 2) which is the height of the upper surface of the electrode of the electronic component 19 when the substrate 18 is vacuum-adsorbed on the heat block 17.
  • the height is substantially the same as that indicated by a chain line 47).
  • the height of the rotation center 43 of the rotary shaft 45 of the mover 42 (indicated by the intersection of the alternate long and short dash line 47 and the alternate long and short dash line 46 in FIG. 2) is substantially the same as the bonding surface. Therefore, when the mover 42 rotates, the tip of the capillary 15 moves up and down in a substantially vertical direction with respect to the electrode surface of the electronic component 19 and the upper surface of the leaf spring 31.
  • Driving power is supplied from a power source 49 to the stator 41 of the motor 40.
  • the current value supplied to the stator 41 is detected by the current sensor 51, and the current value is adjusted by the motor driver 48.
  • an angle sensor 52 for detecting the rotation angle ⁇ of the mover 42 is attached to the rotation shaft 45 of the mover 42.
  • a temperature sensor 53 for detecting a representative temperature of the wire bonding apparatus 100 is attached in the vicinity of the bonding head 12.
  • the wire bonding apparatus 100 is a computer that includes a CPU 61 that performs calculations and signal processing therein and a memory 62 that stores a program for operating the wire bonding apparatus 100 and data necessary for executing the program.
  • a control unit 60 for controlling the operation is provided.
  • the controller 60 receives signals detected by the angle sensor 52, the current sensor 51, and the temperature sensor 53.
  • the control unit 60 determines a current value to be supplied to the stator 41 of the motor 40 and outputs a current value command to the motor driver 48.
  • the motor driver 48 adjusts the current value applied to the stator 41 based on a command input from the control unit 60.
  • the control unit 60 is also connected to the XY table 11 shown in FIG. 1 and outputs a command for the position of the capillary 15 in the XY direction to the XY table 11.
  • the XY table 11 adjusts the position of the capillary 15 in the XY direction to the position commanded by the control unit 60.
  • the CPU 61 of the control unit 60 stores the signals detected by the angle sensor 52, the current sensor 51, and the temperature sensor 53, the position signals of the electrodes of the electronic component 19 and the substrate 18 input from an imaging device (not shown), and the like in the memory 62 in advance.
  • the bonding program stored in the memory 62 is executed based on the information such as the type of the electronic component 19 and the pitch of the electrodes, and the motor 40 is operated to move the capillary 15 in the vertical direction. Is moved in the X and Y directions, and a bonding operation for connecting the electrode of the electronic component 19 and the electrode of the substrate 18 with a wire is executed.
  • control unit 60 stores a pressing load calibration program described later in the memory 62.
  • the CPU 61 of the control unit 60 executes a pressing load calibration program stored in the memory 62 based on signals detected by the angle sensor 52, the current sensor 51, and the temperature sensor 53, and applies a predetermined value of current to the motor 40. Then, the leaf spring 31 is pressed by the tip of the capillary 15, the displacement of the leaf spring 31 is detected, and the operation of calibrating the pressing load of the capillary 15 based on the detected displacement is executed.
  • the leaf spring assembly 20 includes a square flat plate-shaped base 21, a support base 22 protruding above the tip end portion (a portion on the minus side in the X direction) of the base 21, A flange 26 provided on the lower side (Z direction minus side) surface and a cantilever plate spring 31 fixed to the upper surface (upper side surface in the Z direction) of the support base 22 with bolts 25 are provided.
  • the leaf spring 31 is a thin metal plate and protrudes from the upper surface of the support base 22 toward the X direction minus side.
  • a portion corresponding to the base side of the leaf spring 31 of the support base 22 is provided with a notch 23 so that the leaf spring 31 can be bent and deformed downward.
  • the flange 26 is provided with a bolt hole 27 for fixing the leaf spring assembly 20 to the frame 10 with a bolt.
  • the displacement in the Z direction when the leaf spring 31 is pressed with the tip of the capillary 15 is proportional to the load. For this reason, for example, when the pressing point 32 for 5 g is pressed with a load of 200 g, a displacement 40 times as large as when pressed with a load of 5 g is generated. On the other hand, even if the 200 g pressing point is pressed with a load of 5 g, the displacement becomes 1/40 when pressing with a load of 200 g. For this reason, as shown in FIG. 3B, the leaf spring 31 of the present embodiment has a tapered portion that becomes narrower as it goes to the tip (goes toward the minus side in the X direction) and a band-like portion that has a constant width. Combined, the overall width becomes narrower as it goes to the tip. As a result, a larger displacement is generated with a smaller load as it goes to the tip, and a larger load is required to generate the same displacement as the base.
  • pressing points 32, 33, and 34 for pressing the tip of the capillary 15 as a bonding tool are marked.
  • Each pressing point is a pressing point where the pressing point 32 at the tip is used when the pressing load of the capillary 15 is small, for example, about 5 g, and the pressing point 33 at the center is, for example, the pressing load of the capillary 15
  • the pressing point 34 is used when the medium size is about 20 g, and the pressing point 34 on the root side is used when the pressing load of the capillary 15 is a large load of about 200 g, for example.
  • the displacement ⁇ 3 when the point 34 is pressed is substantially the same size.
  • the displacement can be made substantially constant or within a predetermined range, and the position of the tip of the capillary 15 when the pressing point is pressed greatly deviates from the bonding surface. This can be suppressed and the relationship between the pressing load and displacement by the capillary 15 can be accurately grasped.
  • the control unit 60 outputs a command to start the wire bonding apparatus 100.
  • the wire bonding apparatus 100 turns on the heater 17a of the heat block 17 and raises the temperature of the heat block 17 to a predetermined temperature.
  • the substrate 18 having the electronic component 19 attached to the surface thereof is moved onto the heat block 17 along the guide rail 16 by a feed mechanism (not shown).
  • the substrate 18 comes on the heat block 17, the substrate 18 is vacuum-sucked on the heat block 17.
  • the wire bonding apparatus 100 moves the capillary 15 in the vertical direction according to the bonding program stored in the memory 62 and moves the XY table 11 in the XY direction so that the electrode of the electronic component 19 and the electrode of the substrate 18 Are connected with wires.
  • the wire bonding apparatus 100 breaks the vacuum of the heat block 17 and moves the substrate 18 along the guide rail 16.
  • the heat block 17 is moved to a storage (not shown). By repeating such an operation, the electrodes of the electronic components 19 mounted on many substrates 18 and the electrodes of the substrate 18 are bonded.
  • step S102 of FIG. 5 the control unit 60 stands by until the representative temperature of the wire bonding apparatus 100 reaches the steady operation temperature.
  • step S103 of FIG. 5 the process proceeds to step S103 of FIG. 5 to stop the bonding operation once and operate the XY table 11 to The position is moved to the leaf spring 31 above the pressing point 32 to match the height of the height pressing point 32 at the tip of the capillary 15. Then, a predetermined current is applied to the motor 40. At this time, the heater 17a remains on.
  • the current value applied to the motor 40 is a current value at which a load of about 5 g is applied to the pressing point 32 of the leaf spring 31 as described with reference to FIG.
  • This current value may be a current value determined in advance by a test in which the capillary 15 is pressed onto the load cell and the load detected by the load cell is 5 g.
  • the tip of the capillary 15 is also moved to the minus side in the Z direction by ⁇ 1.
  • the bonding arm 13 rotates around the rotation shaft 45 by a predetermined angle.
  • the control unit 60 acquires the rotation angle ⁇ of the bonding arm 13 from the signal of the angle sensor 52 and converts the rotation angle ⁇ into the displacement ⁇ 1 of the tip of the capillary 15, that is, the displacement ⁇ 1 of the plate spring 31.
  • the displacement ⁇ 1 of the pressing point 32 is detected (step S104 in FIG. 5).
  • the angle sensor 52 constitutes a displacement detecting means for detecting the displacement ⁇ 1 of the pressing point 32 of the leaf spring 31.
  • control unit 60 stores the displacement ⁇ 1 detected in step S104 in FIG. 5 in the memory 62 as a reference displacement ⁇ 1S.
  • control unit 60 After storing the reference displacement ⁇ 1S in the memory 62, the control unit 60 resumes the bonding operation and proceeds to step S106 in FIG. 5, and the wire bonding apparatus 100 is operated for a predetermined time such as 1000 hours, for example. The bonding operation is performed until the pressing load calibration timing comes.
  • control unit 60 determines that the predetermined time has elapsed and the timing for calibrating the pressing load has come, the control unit 60 proceeds to step S107 in FIG. 5 and stops the bonding operation once as described in step S103.
  • the XY table 11 is operated by moving the XY table 11 while the 17 a remains on, and the position of the capillary 15 is moved onto the pressing point 32 of the leaf spring 31 to match the height of the height pressing point 32 at the tip of the capillary 15. Then, a predetermined current is applied to the motor 40.
  • the rotation angle ⁇ of the bonding arm 13 is acquired from the signal of the angle sensor 52, and the rotation angle ⁇ is converted into the displacement ⁇ 1 of the leaf spring 31 to displace the pressing point 32 of the leaf spring 31. ⁇ 1 is detected (step S108 in FIG. 5).
  • the motor is adjusted so that the absolute value d of the difference becomes small.
  • Increase or decrease the applied current value For example, when the detected displacement ⁇ 1 is about 110% of the reference displacement ⁇ 1S, the current value applied to the motor 40 may be reduced to (100/110). Conversely, if the detected displacement ⁇ 1 is about 90% of the reference displacement ⁇ 1S, the current value applied to the motor 40 may be increased to (100/90).
  • control unit 60 repeats the operations from step S106 to S112 in FIG. 5, and when the wire bonding apparatus 100 is stopped, the operation of the program is stopped.
  • the wire bonding apparatus 100 of the present embodiment presses the leaf spring 31 with the capillary 15 continuously after the bonding operation, and adjusts the value of the current applied to the motor 40 based on the displacement of the leaf spring 31.
  • the pressure load on the capillary 15 can be calibrated without stopping the heater 17a. Therefore, the bonding load is ensured by keeping the pressure load on the capillary 15 as constant as possible while suppressing a decrease in productivity. can do.
  • step S201 of FIG. 6 when the control unit 60 outputs a command to start the wire bonding apparatus 100, the wire bonding apparatus 100 turns on the heater 17a of the heat block 17 and the temperature of the heat block 17 is predetermined. Raise to temperature.
  • the substrate 18 having the electronic component 19 attached to the surface thereof is moved along the guide rail 16 to above the heat block 17 by a feed mechanism (not shown).
  • the substrate 18 comes on the heat block 17, the substrate 18 is vacuum-sucked on the heat block 17.
  • the wire bonding apparatus 100 moves the capillary 15 in the vertical direction according to the bonding program stored in the memory 62 and moves the XY table 11 in the XY direction so that the electrode of the electronic component 19 and the electrode of the substrate 18 Are connected with wires.
  • the wire bonding apparatus 100 stores in the memory 62 a characteristic curve of a motor applied current value i necessary for generating a pressing load W of the capillary 15 during bonding as shown by a solid line a in FIG. .
  • An initial characteristic curve indicated by a solid line a is a characteristic curve set in advance by a test or the like.
  • the memory 62 stores information such as the type of the electronic component 19 and the wire diameter.
  • the controller 60 determines the pressing load W when pressing the wire against the electrode. Then, the control unit 60 outputs to the motor driver 48 a command value of the motor applied current value i applied to the motor 40 when pressing the wire based on the characteristic curve indicated by the solid line a in FIG.
  • the motor driver 48 adjusts the current value applied to the motor 40 to be a current value command.
  • the pressing load W of the capillary 15 is controlled based on the characteristic curve indicated by the solid line a in FIG.
  • the wire bonding apparatus 100 breaks the vacuum of the heat block 17 and moves the substrate 18 along the guide rail 16.
  • the heat block 17 is moved to a storage (not shown). By repeating such an operation, the electrodes of the electronic components 19 mounted on many substrates 18 and the electrodes of the substrate 18 are bonded.
  • the wire bonding apparatus 100 waits until the representative temperature of the wire bonding apparatus 100 detected by the temperature sensor 53 reaches a predetermined steady operating temperature, and when the representative temperature reaches the predetermined temperature. Then, the process proceeds to step S203 in FIG. 6 and waits until the representative temperature reaches the steady operation temperature until the operation is performed for a predetermined operation time such as 1000 hours. And if it drive
  • the control unit 60 resets the counter N to 1 after proceeding to step S204 shown in FIG.
  • N is the number of the pressing points 32, 33, 34 arranged on the leaf spring 31.
  • the first pressing point 32 is a pressing point corresponding to pressing with a small pressing load W10 shown in FIG. 7, for example, about 5 g
  • the second pressing point 33 is an intermediate pressing load W20 shown in FIG.
  • the motor applied current value i10 shown in FIG. 7 is a current value applied to the motor 40 when generating the pressing load W10
  • the motor applied current value i20 is applied to the motor 40 when generating the pressing load W20
  • the motor applied current value i30 is a current value applied to the motor 40 when the pressing load W30 is generated.
  • a motor applied current value i10 shown in FIG. 7 is applied to the motor 40 so as to be pressed with the pressing load W10.
  • step S207 the rotation angle ⁇ of the bonding arm 13 is acquired from the signal of the angle sensor 52, the rotation angle ⁇ is converted into the displacement ⁇ 11 of the first pressing point 32, and the displacement ⁇ 11 of the first pressing point 32 is obtained. Detection is performed (step S208 in FIG. 6).
  • the control unit 60 Since the displacement ⁇ 11 of the first pressing point 32 and the pressing load applied to the first pressing point 32 are in a proportional relationship, the control unit 60 has a relationship between the detected displacement ⁇ 11 and the displacement of the first pressing point 32 and the pressing load. The displacement ⁇ 11 is converted into a pressing load W11 related to the first pressing point 32. After converting the displacement ⁇ 11 into the pressing load W11, the control unit 60 stores the pressing load W11 in the memory 62.
  • step S209 in FIG. 6, N is the final value Nend (in the embodiment, the pressing points are three of 32, 33, and 34, so Nend is 3) Determine whether or not. If N is not 3, N is incremented by 1 in step S210 of FIG. 6 (in this case, N is 2), and the process returns to step S205.
  • step S207 the displacement ⁇ 21 of the second pressing point 33 is detected.
  • the control unit 60 multiplies the detected displacement ⁇ 21 by a proportional constant K2 indicating the relationship between the displacement of the second pressing point 33 and the pressing load, and converts the displacement ⁇ 21 into the pressing load W21 related to the second pressing point 33.
  • the control unit 60 stores the pressing load W21 in the memory 62.
  • the control unit 60 determines whether N is the final value Nend (Nend is 3 in the embodiment) in the step of FIG. If N is not 3, N is incremented by 1 in step S210 of FIG. 6 (N is 3 in this case), and the process returns to step S205.
  • step S207 the displacement ⁇ 31 of the third pressing point 34 is detected.
  • the control unit 60 multiplies the detected displacement ⁇ 31 by a proportional constant K3 indicating the relationship between the displacement of the third pressing point 34 and the pressing load, and converts the displacement ⁇ 31 into a pressing load W31 related to the second pressing point 34.
  • the control unit 60 stores the pressing load W31 in the memory 62.
  • the pressing points 32, 33, and 34 of the leaf spring 31 of the present embodiment are changed to the pressing points 32, 33, and 34, respectively.
  • the displacements ⁇ 10, ⁇ 20, and ⁇ 30 when the corresponding pressing loads W10 (for example, 5 g), W20 (for example, 20 g), and W30 (for example, 200 g) are applied are arranged to have substantially the same value.
  • proportional constants K1, K2, and K3 indicating the relationship between the displacement of each of the pressing points 32, 33, and 34 and the pressing load related to each of the pressing points 32, 33, and 34 are not the same, and K1 ⁇ K2 ⁇ K3. Yes.
  • K1 to K3 are preset according to the values of W10, W20, and W30 and the positions of the respective pressing points 32 to 34 of the leaf spring 31, and are stored in the memory 62.
  • the control unit 60 repeatedly executes steps S205 to S208 of FIG. 6 N times (in the above case, 3 times), and applies the motor applied current values i10, i20, i30 to the motor 40, the pressing load, W11, W21 and W31 are detected.
  • the detected W11, W21, and W31 are larger than the initial W10, W20, and W30 due to a change with time, as indicated by a one-dot chain line b in FIG. Therefore, the control unit 60 determines from the results of steps S205 to S208 the command value of the motor applied current value i to be applied to the motor 40 when the wire is pressed, as indicated by the alternate long and short dash line b in FIG. Generate a curve.
  • the characteristic curve may be generated by linearly complementing the three points (i10, W11), (i20, W21), (i30, W31), or a regression curve is obtained from the three points, and the characteristic curve is obtained therefrom. It may be set.
  • control part 60 If the control part 60 produces
  • the control unit 60 when applying the pressing load W10, issues a command to set the motor applied current value i to i11 smaller than i10. Output to. Based on this command, the motor driver 48 adjusts the applied current value i of the motor to be i11.
  • control unit 60 repeats the operations from step S203 to S213 in FIG. 6, and when the wire bonding apparatus 100 is stopped, the operation of the program is stopped.
  • the wire bonding apparatus 100 sequentially applies a plurality of current values i10, i20, i30 to the motor 40 without stopping the heater 17a continuously after the bonding operation.
  • Each pressing point 32, 33, 34 of 31 is sequentially pressed by the capillary 15, and each load W11 applied to each pressing point 32, 33, 34 from each displacement ⁇ 11, ⁇ 21, ⁇ 31 of each pressing point 32, 33, 34. , W12 and W13 are acquired, a new characteristic curve for determining a command value of the motor applied current value i applied to the motor 40 when the wire is pressed is generated, and the motor 40 is supplied to the motor 40 based on the newly generated characteristic curve.
  • the applied current value is adjusted.
  • the wire bonding apparatus 100 of this embodiment can ensure the bonding quality by keeping the pressing load of the capillary 15 as constant as possible while suppressing the decrease in productivity.
  • the leaf spring 31 is replaced with such a shape as shown in FIG. 8, for example, as shown in FIG.
  • the plate spring 71 may be fixed at both ends to the base 22.
  • a plurality of pressing points 72, 73, 74 may be provided on the upper surface of the leaf spring 71.
  • FIG. 9 instead of increasing the width toward the root, the thickness increases toward the root, and the pressing points 76, 77, and 78 are provided thereon. You may make it like the leaf spring 75.

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Abstract

モータ（４０）で上下方向に駆動され、電極にワイヤを押圧するキャピラリ（１５）と、キャピラリ（１５）の押圧荷重に応じた変位が発生する板ばね（３１）と、板ばね（３１）の変位を検出する角度センサ（５２）と、キャピラリ（１５）の押圧荷重を調整する制御部（６０）と、を備え、制御部（６０）は、モータ（４０）に所定値の電流を印加して板ばね（３１）をキャピラリ（１５）で押圧し、角度センサ（５２）によって板ばね（３１）の変位を検出し、検出した変位に基づいてキャピラリ（１５）の押圧荷重を較正する。これにより、簡便な構成でボンディング動作に連続してボンディングツールの押圧荷重の較正が可能となる。

Description

ワイヤボンディング装置
　本発明は、ボンディングツールの押圧荷重の較正を行うワイヤボンディング装置に関する。
　ボンディングツールによって基板の電極または電子部品の電極にワイヤを押圧して基板と電子部品あるいは電子部品同士をワイヤで接続するワイヤボンディング装置が多く用いられている。ボンディング装置は、長時間連続して動作させると、周囲環境等の影響で経時的に押圧荷重が変化してしまう場合がある。押圧荷重はボンディングの際のワイヤと電極との合金の形成に大きな影響を及ぼすもので、押圧荷重が経時的に変化するとボンディング品質が低下してくる場合がある。このため、ワイヤボンディング装置では、所定の時間、例えば、１０００時間程度、連続運転を行ったら、ワイヤボンディング装置を停止して押圧荷重の較正を行い、適切な押圧荷重を維持するようにしている。
　押圧荷重の較正は、例えば、次のような手順で行われる。まず、ヒートブロックの上にロードセルを取り付け、次に、ボンディングツールの先端をロードセルの上に接触させた状態で、ボンディング荷重を設定する。これにより、ワイヤボンディング装置は、ボンディングツールが設定荷重でロードセルを押圧するように動作する。一方、ボンディングツールの実際の押圧荷重はロードセルで検出される。そして、ロードセルで検出された実押圧荷重と設定押圧荷重に差異があった場合には、実押圧荷重が設定押圧荷重となる様に、ボンディングツールを駆動するモータの印加電流値を調節する（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－２８４５３２号公報
　特許文献１に記載されたような押圧荷重の較正は、ワイヤボンディング装置のヒートブロックの上にロードセルを取り付ける必要があるため、ヒートブロックのヒータをオフにしてロードセルが使用できる温度までヒートブロックの温度が低下するまで待つ必要があった。また、押圧荷重の較正が終了してから、ヒートブロックのヒータをオンにしてヒートブロックがボンディング可能な温度になるまで待機する必要があった。また、ヒートブロックの上には基板、電子部品等の品種に応じて高さを調整するための板状のヒートコマが取り付けられている場合には、ロードセルを取り付ける際にヒートコマを取りはずす必要がある。このため、押圧荷重の較正が終了した後にボンディングパラメータの再調整が必要となる。このように、押圧荷重の較正間隔を短くして押圧荷重をできるだけ一定に保つようにしてボンディング品質を確保しようとすると、生産性が低下してしまうという問題があった。
　そこで、本発明は、簡便な構成でボンディング動作に連続してボンディングツールの押圧荷重の較正が可能なボンディング装置を提供することを目的とする。
　本発明のワイヤボンディング装置は、モータで上下方向に駆動され、電極にワイヤを押圧するボンディングツールと、ボンディングツールの押圧荷重に応じた変位が発生する弾性部材と、弾性部材の変位を検出する変位検出手段と、ボンディングツールの押圧荷重を調整する制御部と、を備え、制御部は、モータに所定値の電流を印加して弾性部材をボンディングツールで押圧し、変位検出手段によって弾性部材の変位を検出し、検出した変位に基づいてボンディングツールの押圧荷重を較正することを特徴とする。
　本発明のワイヤボンディング装置において、制御部の行うボンディングツールの押圧荷重の較正は、検出した変位と予め設定された基準変位とを比較し、検出した変位と基準変位との差が小さくなるように、モータに印加する電流値を増減することとしてもよい。
　本発明のワイヤボンディング装置において、弾性部材は、モータに印加される複数の電流値に対応する複数の押圧点を有し、制御部は、モータに複数の電流値を順次印加して弾性部材の各押圧点をボンディングツールで順次押圧し、変位検出手段によって各押圧点の各変位を順次検出し、検出した各変位に基づいてボンディングツールの押圧荷重を較正することとしてもよい。
　本発明のワイヤボンディング装置において、複数の押圧点は、モータに複数の電流値を順次印加して各電流値に対応する弾性部材の各押圧点をボンディングツールで順次押圧した際の各変位が所定の範囲内となるように配置されていることとしてもよい。
　本発明のワイヤボンディング装置において、制御部の行うボンディングツールの押圧荷重の較正は、検出した各変位を各押圧点に印加された各荷重に変換し、モータに印加した複数の電流値と各押圧点に印加された荷重との関係を示す特性曲線を生成し、生成した特性曲線に基づいて、モータへの印加電流値を調整することとしてもよい。
　本発明のワイヤボンディング装置において、弾性部材は、板ばねであることとしてもよい。
　本発明のボンディング装置は、簡便な構成でボンディング動作に連続してボンディングツールの押圧荷重の較正をすることができる。
本発明の実施形態のワイヤボンディング装置を示す平面図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の系統構成を示す系統図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の板ばねアセンブリ示す斜視図と平面図である。 図３に示す板ばねアセンブリの押圧点と押圧荷重と変位とを示す説明図である。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の制御部が実行する第１の押圧荷重較正プログラムの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態のワイヤボンディング装置の制御部が実行する第２の押圧荷重較正プログラムの動作を示すフローチャートである。 図６に示す動作において生成するモータ印加電流値と荷重との特性曲線である。 本実施形態のワイヤボンディング装置の他の板ばねアセンブリを示す斜視図である。 本実施形態のワイヤボンディング装置の他の板ばねアセンブリを示す斜視図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置１００は、フレーム１０と、フレーム１０の上に取り付けられたＸＹテーブル１１と、ＸＹテーブル１１の上に取り付けられたボンディングヘッド１２と、ボンディングヘッド１２に取り付けられたボンディングアーム１３と、ボンディングアーム１３の先端に取り付けられた超音波ホーン１４と、超音波ホーン１４の先端に取り付けられたボンディングツールであるキャピラリ１５と、半導体ダイ等の電子部品１９が取り付けられた基板１８と、基板１８をＸ方向にガイドするガイドレール１６と、ヒートブロック１７と、板ばねアセンブリ２０と、を備えている。
　図２に示すように、ボンディングヘッド１２の内部には、ボンディングアーム１３を上下方向（Ｚ方向）に駆動するモータ４０が設けられている。モータ４０は、ボンディングヘッド１２に固定された固定子４１と、回転軸４５の周りに回転する可動子４２とで構成される。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おり、可動子４２が回転移動すると、ボンディングアーム１３の先端は、上下方向（Ｚ方向）に移動する。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。また、ボンディングアーム１３の先端部分の下側面には、超音波ホーン１４の超音波振動子１４ａを収容する凹部１３ａが設けられている。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。また、ヒートブロック１７は、２本のガイドレール１６の間のフレーム１０の上に取り付けられており、板ばねアセンブリ２０は、ヒートブロック１７とガイドレール１６の間のフレーム１０の上に取り付けられている。また、ヒートブロック１７には、ヒートブロック１７を加熱するヒータ１７ａが取り付けられている。
　板ばねアセンブリ２０の板ばね３１の上面の高さは、ヒートブロック１７の上に基板１８が真空吸着された際の電子部品１９の電極の上面の高さであるボンディング面（図２中で一点鎖線４７で示す）と略同一の高さとなっている。また、可動子４２の回転軸４５の回転中心４３（図２中で一点鎖線４７と一点鎖線４６の交点で示す）の高さもボンディング面と略同一の高さとなっている。したがって、可動子４２が回転移動すると、キャピラリ１５の先端は、電子部品１９の電極面及び板ばね３１の上面に対して略垂直方向に上下に移動する。
　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、電流値はモータドライバ４８によって調整される。また、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。更に、ボンディングヘッド１２の近傍には、ワイヤボンディング装置１００の代表温度を検出する温度センサ５３が取り付けられている。
　ワイヤボンディング装置１００は、内部に演算や信号処理を行うＣＰＵ６１と、ワイヤボンディング装置１００を動作させるプログラムやプログラムの実行に必要なデータを格納するメモリ６２とを備えるコンピュータで、ワイヤボンディング装置１００全体の動作を制御する制御部６０を備えている。制御部６０は、角度センサ５２、電流センサ５１、温度センサ５３の検出した信号が入力される。制御部６０は、モータ４０の固定子４１に供給する電流値を決定し、電流値の指令をモータドライバ４８に出力する。モータドライバ４８は、制御部６０から入力された指令に基づいて、固定子４１に印加する電流値を調整する。また、制御部６０は、図１に示すＸＹテーブル１１にも接続されており、キャピラリ１５のＸＹ方向の位置の指令をＸＹテーブル１１に出力する。ＸＹテーブル１１は、制御部６０の指令した位置にキャピラリ１５のＸＹ方向の位置を調整する。
　制御部６０のＣＰＵ６１は、角度センサ５２、電流センサ５１、温度センサ５３の検出した信号及び、図示しない撮像装置等から入力される電子部品１９や基板１８の電極の位置信号、予めメモリ６２に格納された電子部品１９の種類や電極のピッチ等の情報に基づいて、メモリ６２に格納しているボンディングプログラムを実行してモータ４０を動作させてキャピラリ１５を上下方向に動作させると共に、ＸＹテーブル１１をＸＹ方向に移動させて、電子部品１９の電極と基板１８の電極とをワイヤで接続していくボンディング動作を実行させる。
　また、制御部６０は、メモリ６２に後で説明する押圧荷重較正プログラムを格納している。制御部６０のＣＰＵ６１は、角度センサ５２、電流センサ５１、温度センサ５３の検出した信号等に基づいてメモリ６２に格納されている押圧荷重較正プログラムを実行してモータ４０に所定値の電流を印加して板ばね３１をキャピラリ１５の先端で押圧し、板ばね３１の変位を検出し、検出した変位に基づいてキャピラリ１５の押圧荷重を較正する動作を実行する。
　図３（ａ）に示すように、板ばねアセンブリ２０は、四角い平板状のベース２１と、ベース２１の先端部（Ｘ方向マイナス側の部分）の上方に突出した支持台２２と、ベース２１の下側（Ｚ方向マイナス側）の面に設けられたフランジ２６と、支持台２２の上面（Ｚ方向上側面）にボルト２５で固定された片持ち梁の板ばね３１とを備えている。板ばね３１は、薄い金属の板であり、支持台２２の上面からＸ方向マイナス側に向かって突出している。支持台２２の板ばね３１の根元側に対応する部分は、板ばね３１が下側に撓み変形できるように、切欠き部２３が設けられている。また、フランジ２６には、フレーム１０に板ばねアセンブリ２０をボルトで固定するためのボルト孔２７が設けられている。
　キャピラリ１５の先端で板ばね３１を押圧した際のＺ方向の変位は、荷重に比例する。このため、例えば、５ｇ用の押圧点３２を２００ｇの荷重で押圧すると、５ｇの荷重で押圧した際の４０倍もの変位が発生してしまう。また、逆に２００ｇ用の押圧点を５ｇの荷重で押圧しても変位は２００ｇの荷重で押圧した際の１／４０となってしまう。このため、図３（ｂ）に示すように、本実施形態の板ばね３１は、先端に行くほど（Ｘ方向マイナス側に行くほど）幅が狭くなるテーパー部と幅が一定の帯状部とを組み合わせ、全体の幅が先端に行くほど細くなるような形状となっている。これにより、先端に行くほど、少ない荷重で大きな変位が発生し、根本ほど同じ変位を発生させるのに大きな荷重が必要となる構造となっている。
　図３（ｂ）に示すように、板ばね３１の上面には、ボンディングツールであるキャピラリ１５の先端を押し当てる押圧点３２、３３、３４がマークされている。各押圧点は、先端の押圧点３２は、キャピラリ１５の押圧荷重が、例えば、５ｇ程度の小さい場合に使用する押圧点であり、中央の押圧点３３は、キャピラリ１５の押圧荷重が、例えば、２０ｇ程度の中位の大きさの場合に使用する押圧点であり、根本側の押圧点３４はキャピラリ１５の押圧荷重が、例えば、２００ｇ程度の大きい荷重の場合に用いる点である。
　このように構成することによって、図４（ａ）に示すように、小さな荷重Ｗ１（例えば、５ｇ）で一番先端の押圧点３２を押圧した際の変位Δ１と、図４（ｂ）に示すように、中程度の荷重Ｗ２（例えば、２０ｇ）で中間の押圧点３３を押圧した際の変位Δ２と、図４（ｃ）に示すように、大きな荷重Ｗ３（例えば、２００ｇ）で根本の押圧点３４を押圧した際の変位Δ３とは、略同様の大きさとなる。このため、押圧荷重に対応した押圧点を用いることにより、変位を略一定、あるいは所定の範囲内とすることができ、押圧点を押圧した際のキャピラリ１５の先端の位置がボンディング面から大きくずれることを抑制し、キャピラリ１５による押圧荷重と変位との関係を的確に把握することができる。
　＜第１の押圧荷重較正プログラムの動作＞
　以上説明したワイヤボンディング装置１００の制御部６０のＣＰＵ６１が実行する第１の押圧荷重較正プログラムの動作について図５を参照しながら説明する。
　図５のステップＳ１０１に示すように、制御部６０は、ワイヤボンディング装置１００を始動する指令を出力する。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をオンとしてヒートブロック１７の温度を所定の温度まで上昇させる。ヒートブロック１７の温度が所定の温度になったら、表面に電子部品１９が取り付けられた基板１８をガイドレール１６に沿って図示しない送り機構によってヒートブロック１７の上まで移動させる。基板１８がヒートブロック１７の上に来たら、基板１８は、ヒートブロック１７の上に真空吸着される。
　そして、ワイヤボンディング装置１００は、メモリ６２に格納されているボンディングプログラムに従って、キャピラリ１５を上下方向に移動させると共に、ＸＹテーブル１１をＸＹ方向に移動させて電子部品１９の電極と基板１８の電極とをワイヤで接続していく。
　基板１８に取り付けられている全ての電子部品１９の電極と基板１８の電極とのボンディングが終了したら、ワイヤボンディング装置１００は、ヒートブロック１７の真空を破壊して基板１８をガイドレール１６に沿ってヒートブロック１７から図示しないストレージに移動させる。このような動作を繰り返して、多くの基板１８に取りけられた電子部品１９の電極と基板１８の電極とをボンディングしていく。
　ボンディング開始当初は、ヒータ１７ａによる熱がワイヤボンディング装置１００全体に回っていないので、温度センサ５３によって検出するワイヤボンディング装置１００の代表温度は定常運転温度には達していない。図５のステップＳ１０２に示すように、制御部６０は、ワイヤボンディング装置１００の代表温度が定常運転温度に達するまで待機する。そして、図５のステップＳ１０２でワイヤボンディング装置１００の代表温度が定常運転温度達したと判断したら、図５のステップＳ１０３に進み、ボンディング動作を一端停止し、ＸＹテーブル１１を動作させてキャピラリ１５の位置を板ばね３１に押圧点３２の上に移動させ、キャピラリ１５の先端の高さ押圧点３２の高さに合わせる。そして、モータ４０に所定値の電流を印加する。この際、ヒータ１７ａはオンのままとする。
　モータ４０に印加する電流値は、例えば、図４（ａ）を参照して説明したような、板ばね３１の押圧点３２に５ｇ程度の荷重が掛る電流値である。この電流値は、ロードセルの上にキャピラリ１５を押し付けてロードセルの検出荷重が５ｇとなるような試験により予め定めた電流値であってよい。
　図４（ａ）を参照して説明したように、板ばね３１がΔ１だけ変位すると、キャピラリ１５の先端もΔ１だけＺ方向マイナス側に移動する。この際、ボンディングアーム１３は、回転軸４５の周りに所定の角度だけ回転する。制御部６０は、角度センサ５２の信号から、ボンディングアーム１３の回転角度φを取得し、回転角度φをキャピラリ１５の先端の変位Δ１、すなわち、板ばね３１の変位Δ１に変換して板ばね３１の押圧点３２の変位Δ１を検出する（図５のステップＳ１０４）。従って、角度センサ５２は、板ばね３１の押圧点３２の変位Δ１を検出する変位検出手段を構成する。
　制御部６０は、図５のステップＳ１０５に示すように、図５のステップＳ１０４で検出した変位Δ１を基準変位Δ１Ｓとしてメモリ６２に格納する。
　基準変位Δ１Ｓをメモリ６２に格納したら、制御部６０は、ボンディング動作を再開して図５のステップＳ１０６に進み、ワイヤボンディング装置１００が、例えば、１０００時間等の所定時間だけ運転されて、次の押圧荷重の較正タイミングが来るまでボンディング動作を行う。
　制御部６０は、所定の時間が経過し、押圧荷重の較正のタイミングが来たと判断したら、図５のステップＳ１０７に進み、先にステップＳ１０３で説明したと同様、ボンディング動作を一端停止し、ヒータ１７ａはオンのままで、ＸＹテーブル１１を動作させてキャピラリ１５の位置を板ばね３１の押圧点３２の上に移動させ、キャピラリ１５の先端の高さ押圧点３２の高さに合わせる。そして、モータ４０に所定値の電流を印加する。そして、先に説明したと同様、角度センサ５２の信号から、ボンディングアーム１３の回転角度φを取得し、回転角度φを板ばね３１の変位Δ１に変換して板ばね３１の押圧点３２の変位Δ１を検出する（図５のステップＳ１０８）。
　そして、制御部６０は、図５のステップＳ１０９に進み、先に設定した基準変位Δ１Ｓと今回検出した変位Δ１との差の絶対値ｄ＝｜検出変位Δ１－基準変位Δ１Ｓ｜を算出し、ステップＳ１１０に進んで所定の閾値を超えているかどうかを判断する。ｄが所定の閾値以下の場合は、押圧荷重の較正を行う必要はないと判断して図５のステップＳ１０６に戻り、ボンディング動作を再開する。
　一方、差の絶対値ｄが所定の閾値を超えていた場合には、押圧荷重が初期の押圧荷重からずれており、較正が必要と判断し、差の絶対値ｄが小さくなるようにモータに印加する電流値を増減する。例えば、検出変位Δ１が基準変位Δ１Ｓの１１０％程度となっている場合には、モータ４０に印加する電流値を（１００／１１０）に低減してもよい。逆に、検出変位Δ１が基準変位Δ１Ｓの９０％程度となっている場合には、モータ４０に印加する電流値を（１００／９０）に増加させてもよい。
　そして、ワイヤボンディング装置１００が運転を継続している間、制御部６０は、図５のステップＳ１０６からＳ１１２の動作を繰り返し、ワイヤボンディング装置１００が停止されたら、プログラムの動作を停止する。
　以上説明したように、本実施形態のワイヤボンディング装置１００は、ボンディング動作に連続してキャピラリ１５によって板ばね３１を押圧し、板ばね３１の変位に基づいてモータ４０への印加電流値を調整するという簡便な方法で、ヒータ１７ａを停止せずにキャピラリ１５の押圧荷重の較正を行うことができるので、生産性の低下を抑制しつつキャピラリ１５の押圧荷重をできるだけ一定に保ってボンディング品質を確保することができる。
　＜第２の押圧荷重較正プログラムの動作＞
　次に、図６を参照しながら、本発明のワイヤボンディング装置１００のＣＰＵ６１が実行する第２の押圧荷重較正プログラムの動作について説明する。この動作は、制御部６０のメモリ６２の中に、図７に示すような押圧荷重Ｗとモータ印加電流値ｉとの関係を示す特性曲線を格納しており、ボンディングの位置、電子部品１９の種類等から定まる必要押圧荷重に応じて、この特性曲線を参照して必要なモータ印加電流値ｉの指令値をモータドライバ４８に出力し、必要な押圧荷重を印加するようなボンディング動作を行うようなワイヤボンディング装置１００において押圧荷重の較正を行うものである。なお、図５を参照して説明したのと同様の動作については、簡単に説明する。
　図６のステップＳ２０１に示すように、制御部６０は、ワイヤボンディング装置１００を始動する指令を出力すると、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をオンとしてヒートブロック１７の温度が所定の温度まで上昇させる。そして、ヒートブロック１７の温度が所定の温度になったら、表面に電子部品１９が取り付けられた基板１８をガイドレール１６に沿って図示しない送り機構によってヒートブロック１７の上まで移動させる。基板１８がヒートブロック１７の上に来たら、基板１８は、ヒートブロック１７の上に真空吸着される。
　そして、ワイヤボンディング装置１００は、メモリ６２に格納されているボンディングプログラムに従って、キャピラリ１５を上下方向に移動させると共に、ＸＹテーブル１１をＸＹ方向に移動させて電子部品１９の電極と基板１８の電極とをワイヤで接続していく。ワイヤボンディング装置１００は、メモリ６２の中に図７の実線ａで示すようなボンディングの際のキャピラリ１５の押圧荷重Ｗを発生させるために必要なモータ印加電流値ｉの特性曲線を格納している。実線ａで示す初期特性曲線は試験等で予め設定された特性曲線である。また、メモリ６２には、電子部品１９の種類やワイヤの直径等の情報が格納されている。制御部６０は、メモリ６２に格納されたこれらの情報に基づいて、ワイヤを電極に押し付ける際の押圧荷重Ｗを決定する。そして、制御部６０は、図７の実線ａの特性曲線に基づいてワイヤを押圧する際にモータ４０に印加するモータ印加電流値ｉの指令値をモータドライバ４８に出力する。モータドライバ４８は、モータ４０に印加される電流値が電流値指令となるよう調整する。このように、ボンディングの際には、図７に実線ａで示す特性曲線に基づいてキャピラリ１５の押圧荷重Ｗが制御されている。
　基板１８に取り付けられている全ての電子部品１９の電極と基板１８の電極とのボンディングが終了したら、ワイヤボンディング装置１００は、ヒートブロック１７の真空を破壊して基板１８をガイドレール１６に沿ってヒートブロック１７から図示しないストレージに移動させる。このような動作を繰り返して、多くの基板１８に取りけられた電子部品１９の電極と基板１８の電極とをボンディングしていく。
　図６のステップＳ２０２に示すように、ワイヤボンディング装置１００は、温度センサ５３で検出したワイヤボンディング装置１００の代表温度が所定の定常運転温度になるまで待機し、代表温度が所定の温度になったら、図６のステップＳ２０３に進み、代表温度が定常運転温度に達してから例えば、１０００時間等の所定運転時間だけ運転するまで待機する。そして、所定運転時間だけ運転したら、図６のステップＳ２０４に進む。
　制御部６０は、図６に示すステップＳ２０４に進んだら、カウンタＮを１にリセットする。ここで、Ｎは、板ばね３１の上に配置された押圧点３２、３３、３４の番号である。以下の説明では、押圧点３２はＮ＝１に対応する第１押圧点３２、押圧点３３は、Ｎ＝２に対応する第２押圧点３３、押圧点３４は、Ｎ＝３に対応する第３押圧点３４として説明する。第１押圧点３２は、図７に示す小さな押圧荷重Ｗ１０、例えば、５ｇ程度で押圧されることに対応する押圧点であり、第２押圧点３３は、図７に示す中程度の押圧荷重Ｗ２０、例えば、２０ｇ程度で押圧されることに対応する押圧点であり、第３押圧点３４は、図７に示す大きな押圧荷重Ｗ３０、例えば、２００ｇ程度で押圧されることに対応する押圧点である。そして、図７に示すモータ印加電流値ｉ１０は、押圧荷重Ｗ１０を発生させる際にモータ４０に印加される電流値であり、モータ印加電流値ｉ２０は、押圧荷重Ｗ２０を発生させる際にモータ４０に印加される電流値であり、モータ印加電流値ｉ３０は、押圧荷重Ｗ３０を発生させる際にモータ４０に印加される電流値である。
　制御部６０は、図６のステップＳ２０４でＮが１にセットされていた場合、図６のステップＳ２０５に進んで、Ｎ＝１に対応する第１押圧点３２を第１押圧点３２に対応する押圧荷重Ｗ１０で押圧するようにモータ４０に図７に示すモータ印加電流値ｉ１０を印加する。そして、ステップＳ２０７に進み、角度センサ５２の信号から、ボンディングアーム１３の回転角度φを取得し、回転角度φを第１押圧点３２の変位Δ１１に変換して第１押圧点３２の変位Δ１１を検出する（図６のステップＳ２０８）。第１押圧点３２の変位Δ１１と第１押圧点３２に加わっている押圧荷重とは比例関係にあるから、制御部６０は、検出した変位Δ１１に第１押圧点３２の変位と押圧荷重の関係を示す比例定数Ｋ１を掛けて、変位Δ１１を第１押圧点３２に係る押圧荷重Ｗ１１に変換する。制御部６０は、変位Δ１１を押圧荷重Ｗ１１に変換したら、押圧荷重Ｗ１１をメモリ６２に格納する。
　制御部６０は、押圧荷重Ｗ１１をメモリ６２に格納したら、図６のステップＳ２０９に進んで、Ｎが最終値のＮｅｎｄ（実施形態では、押圧点は３２、３３、３４の３つなので、Ｎｅｎｄは３）となっているかどうか判断する。そして、Ｎが３になっていない場合には、図６のステップＳ２１０でＮを１だけインクレメントして（この場合、Ｎは２となる）ステップＳ２０５に戻る。
　そして、先に説明したと同様、Ｎ＝２に対応する第２押圧点３３を第２押圧点３３に対応する押圧荷重Ｗ２０で押圧するようにモータ４０に図７に示すモータ印加電流値ｉ２０を印加する。そして、ステップＳ２０７に進み第２押圧点３３の変位Δ２１を検出する。そして、制御部６０は、検出した変位Δ２１に第２押圧点３３の変位と押圧荷重の関係を示す比例定数Ｋ２を掛けて、変位Δ２１を第２押圧点３３に係る押圧荷重Ｗ２１に変換する。制御部６０は、変位Δ２１を押圧荷重Ｗ２１に変換したら、押圧荷重Ｗ２１をメモリ６２に格納する。制御部６０は、図６のステップでＮが最終値のＮｅｎｄ（実施形態ではＮｅｎｄは３）となっているかどうか判断する。そして、Ｎが３になっていない場合には、図６のステップＳ２１０でＮを１だけインクレメントして（この場合、Ｎは３となる）ステップＳ２０５に戻る。
　そして、先に説明したと同様、Ｎ＝３に対応する第３押圧点３４を第２押圧点３４に対応する押圧荷重Ｗ３０で押圧するようにモータ４０に図７に示すモータ印加電流値ｉ３０を印加する。そして、ステップＳ２０７に進み第３押圧点３４の変位Δ３１を検出する。そして、制御部６０は、検出した変位Δ３１に第３押圧点３４の変位と押圧荷重の関係を示す比例定数Ｋ３を掛けて、変位Δ３１を第２押圧点３４に係る押圧荷重Ｗ３１に変換する。制御部６０は、変位Δ３１を押圧荷重Ｗ３１に変換したら、押圧荷重Ｗ３１をメモリ６２に格納する。制御部６０は、図６のステップでＮが最終値のＮｅｎｄ（実施形態ではＮｅｎｄは３）となっているかどうか判断する。今、Ｎ＝３であるから、制御部６０は、図６のステップＳ２０９でＹＥＳと判断して図６のステップＳ２１１に進む。
　なお、図４（ａ）から図４（ｃ）を参照して説明したように、本実施形態の板ばね３１の各押圧点３２、３３、３４は、それぞれの押圧点３２、３３、３４に対応する押圧荷重Ｗ１０（例えば、５ｇ）、Ｗ２０（例えば、２０ｇ）、Ｗ３０（例えば、２００ｇ）が掛った場合の変位Δ１０、Δ２０、Δ３０が略同一の値となる様に配置されている。このため、各押圧点３２、３３、３４の変位と各押圧点３２、３３、３４に係る押圧荷重の関係を示す比例定数Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は同一では無く、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３となっている。先の例示のように、Ｗ１０が５ｇ、Ｗ２０が２０ｇ、Ｗ３０が２００ｇの場合には、Ｋ２はｋ１の４倍、Ｋ３はＫ１の４０倍となっている。Ｋ１～Ｋ３の値は、Ｗ１０、Ｗ２０、Ｗ３０の値と板ばね３１の各押圧点３２～３４の位置によって予め設定され、メモリ６２に格納されている。
　制御部６０は、図６のステップＳ２０５からＳ２０８をＮ回（上記の場合は３回）繰り返して実行し、モータ印加電流値ｉ１０、ｉ２０、ｉ３０をモータ４０に印加した場合の押圧荷重、Ｗ１１、Ｗ２１、Ｗ３１を検出する。例えば、経時変化により、図７の一点鎖線ｂに示すように、検出したＷ１１、Ｗ２１、Ｗ３１は当初のＷ１０、Ｗ２０、Ｗ３０よりも大きくなっている。そこで、制御部６０は、ステップＳ２０５からＳ２０８の結果から、図７に一点鎖線ｂで示すように、ワイヤを押圧する際にモータ４０に印加するモータ印加電流値ｉの指令値を決定する新しい特性曲線を生成する。特性曲線は、（ｉ１０、Ｗ１１）、（ｉ２０、Ｗ２１）、（ｉ３０、Ｗ３１）の３つの点を線形補完して生成してもよいし、３つの点から回帰曲線を求め、これから特性曲線を設定してもよい。
　制御部６０は、図７の一点鎖線ｂで示すような新しい特性曲線を生成したら、図６のステップＳ２１２に進んで、キャピラリ１５によってワイヤを押圧する際の押圧荷重Ｗを調整する特性曲線を、ステップＳ２１２で生成した新しい特性曲線に置き換えて、ボンディング動作を再開する。再開されたボンディング動作においては、図７に示すように、押圧荷重Ｗ１０を印加しようとする際には、制御部６０は、モータ印加電流値ｉをｉ１０よりも小さいｉ１１とする指令をモータドライバ４８に出力する。モータドライバ４８は、この指令に基づいて、モータの印加電流値ｉがｉ１１となるように調整する。
　そして、ワイヤボンディング装置１００が運転を継続している間、制御部６０は、図６のステップＳ２０３からＳ２１３の動作を繰り返し、ワイヤボンディング装置１００が停止されたら、プログラムの動作を停止する。
　以上説明したように、本実施形態のワイヤボンディング装置１００は、ボンディング動作に連続して、ヒータ１７ａを停止せずに、モータ４０に複数の電流値ｉ１０、ｉ２０、ｉ３０を順次印加して板ばね３１の各押圧点３２、３３、３４をキャピラリ１５で順次押圧し、各押圧点３２、３３、３４の各変位Δ１１、Δ２１、Δ３１から各押圧点３２、３３、３４に印加される各荷重Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ１３を取得し、ワイヤを押圧する際にモータ４０に印加するモータ印加電流値ｉの指令値を決定する新しい特性曲線を生成し、新たに生成した特性曲線に基づいてモータ４０への印加電流値を調整するようにする。これにより、本実施形態のワイヤボンディング装置１００は、生産性の低下を抑制しつつキャピラリ１５の押圧荷重をできるだけ一定に保ってボンディング品質を確保することができる。
　本実施形態では、板ばね３１、図３（ａ）を参照して説明したように、先端に行くほど（Ｘ方向マイナス側に行くほど）幅が狭くなるテーパー部と幅が一定の帯状部とを組み合わせ、全体の幅が先端に行くほど細くなるような形状の片持ち梁として説明したが、板ばね３１は、このような形状に代えて、例えば、図８に示すように、２つの支持台２２に両端を固定され板ばね７１であってもよい。この場合も板ばね７１の上面には、複数の押圧点７２、７３、７４が設けられていてもよい。また、図９に示すように、根本に向かうほど幅が広くなることに代えて、根本に向かう程、厚さを厚くするように構成し、その上に押圧点７６、７７、７８を設けるような板ばね７５のようにしてもよい。
　図８、図９に示したような板ばね７１，７５を用いた場合でも先に説明したのと同様の効果を奏することができる。
　１０　フレーム、１１　テーブル、１２　ボンディングヘッド、１３　ボンディングアーム、１３ａ　凹部、１４　超音波ホーン、１４ａ　超音波振動子、１４ｂ　フランジ、１４ｃ　ボルト、１５　キャピラリ、１６　ガイドレール、１７　ヒートブロック、１７ａ　ヒータ、１８　基板、１９　電子部品、２０　アセンブリ、２１　ベース、２２　支持台、２３　切欠き部、２５　ボルト、２６　フランジ、２７　ボルト孔、３２－３４、７２－７４、７６－７８　押圧点、４０　モータ、４１　固定子、４２　可動子、４３　回転中心、４５　回転軸、４６，４７　一点鎖線、４８　モータドライバ、４９　電源、５１　電流センサ、５２　角度センサ、５３　温度センサ、６０　制御部、６１　ＣＰＵ、６２　メモリ、１００　ワイヤボンディング装置。

Claims (7)

  1. 　ワイヤボンディング装置であって、
    　モータで上下方向に駆動され、電極にワイヤを押圧するボンディングツールと、
    　ボンディングツールの押圧荷重に応じた変位が発生する弾性部材と、
    　前記弾性部材の変位を検出する変位検出手段と、
    　前記ボンディングツールの押圧荷重を調整する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記モータに所定値の電流を印加して前記弾性部材を前記ボンディングツールで押圧し、
    　前記変位検出手段によって前記弾性部材の変位を検出し、
    　検出した変位に基づいて前記ボンディングツールの押圧荷重を較正するワイヤボンディング装置。
  2. 　請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　前記制御部の行う前記ボンディングツールの押圧荷重の較正は、
    　検出した前記変位と予め設定された基準変位とを比較し、
    　検出した前記変位と前記基準変位との差が小さくなるように、前記モータに印加する電流値を増減するワイヤボンディング装置。
  3. 　請求項１に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　前記弾性部材は、前記モータに印加される複数の電流値に対応する複数の押圧点を有し、
    　前記制御部は、
    　前記モータに複数の電流値を順次印加して前記弾性部材の各押圧点を前記ボンディングツールで順次押圧し、
    　前記変位検出手段によって前記各押圧点の各変位を順次検出し、
    　検出した各変位に基づいて前記ボンディングツールの押圧荷重を較正するワイヤボンディング装置。
  4. 　請求項３に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　複数の押圧点は、
    　前記モータに複数の電流値を順次印加して各電流値に対応する前記弾性部材の各押圧点を前記ボンディングツールで順次押圧した際の各変位が所定の範囲内となるように配置されているワイヤボンディング装置。
  5. 　請求項３に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　前記制御部の行う前記ボンディングツールの押圧荷重の較正は、
    　検出した各変位を各押圧点に印加された各荷重に変換し、
    　前記モータに印加した複数の電流値と各押圧点に印加された荷重との関係を示す特性曲線を生成し、
    　生成した前記特性曲線に基づいて、前記モータへの印加電流値を調整するワイヤボンディング装置。
  6. 　請求項４に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　前記制御部の行う前記ボンディングツールの押圧荷重の較正は、
    　検出した各変位を各押圧点に印加された各荷重に変換し、
    　前記モータに印加した複数の電流値と各押圧点に印加された荷重との関係を示す特性曲線を生成し、
    　生成した前記特性曲線に基づいて、前記モータへの印加電流値を調整するワイヤボンディング装置。
  7. 　請求項１乃至６のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置であって、
    　前記弾性部材は、板ばねであるワイヤボンディング装置。
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