JPH0212851A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の組立工程におけるワイヤボンデ
ィング装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のワイヤボンディング装置として、特公昭６２−４
３３３６号公報に開示されて−いるような装置が知られ
ている。この装置は、第９図に示されているように、一
端にキャピラリ１６を有し、他端には永久磁石１７とヨ
ーク１８からなる磁気回路１９の空隙内を磁束と直角な
面内で揺動可能なムービングコイル２０を有し、上記磁
気回路１９と協働して揺動型モータを構成する揺動アー
ム２１と、上記揺動アーム２１の揺動角度を検出する位
置検出器２２および上記揺動アームの揺動速度を検出す
る速度検出器２３を備えて構成されている。

このように構成された装置において、上記揺動アーム２
１の位置および速度を位置検出器２２、速度検出器２３
を用いて検出しなからムービングコイル２０の電流を制
御することでキャピラリ１６の軌跡およびボンディング
圧力を任意に制御しながらボンディングをしていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来技術においては、上記磁気回路１９の近傍
に上記位置検出器２２や速度検出器２３を設置した場合
、上記磁気回路１９の磁束の影響を受け、特に速度検出
器２３はノイズを発生したり誤検出を招いたりし、その
結果精度良くボンディングすることができないという問
題点を生じることがあった。

また、より高速でのボンディングを行うためには、応答
性の速い駆動系を用いなければならないという問題点も
あった。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明のワイヤボンディング装置は、一端にキャピラリ
を有しかつこのキャピラリ取付位置と異なる位置に圧電
素子を取付けた揺動アームと、この揺動アームを揺動自
在に支持する軸受体とを有し、上記揺動アームは上記圧
電素子の作動により上記キャピラリの動作方向に揺動す
るように構成される。

（作　用） 本発明によれば、機構が簡単でかつ軽量で、さらにボン
ディング動作の高速化を得ることができ、しかも精度良
くボンディングすることができるワイヤボンディング装
置が得られる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例ワイヤボンディング装置を図面
を参照して説明する。

第１図乃至第３図は、本発明の一実施例を示す図で、揺
動アーム１は、軸受体２に支持された軸３の周りに同図
中矢印１０１のように揺動可能であり、上記揺動アーム
１の一端にはキャピラリ４、他端には上記揺動アーム１
に設けられた圧電素子取付体５を有している。上記軸受
体２は、ＸＹテーブル６上に設けられ、このＸＹテーブ
ル６上には圧電素子取付体７も設けられている。そして
、上記圧電素子取付体５．７には、上記揺動アーム１の
駆動源である圧電素子８が取付けられている。

この圧電素子８は、所定の電圧を印加するとこの電圧に
応じた量だけ上記圧電素子取付体５，７間で矢印１０２
方向に微少変位伸縮し、この伸縮により上記揺動アーム
１は矢印１０１方向に揺動するように構成されている。

また、上記揺動アーム１の揺動位置と揺動速度は、それ
ぞれ上記軸３に取付けられた位置検出器９および速度検
出器１０により検出される。キャピラリ４は金線１１を
保持し、この金線１１の先端をボンディングステージＰ
上の所定の位置に載置されたペレット１２のポンディン
グパッドに押圧し、ボンディングする。

次に第４図により、本発明のボンディング装置の制御部
の構成を説明する。なお、第１図乃至第３図に示すワイ
ヤボンディング装置と同一の部位には同じ番号を付して
説明する。

第４図において、１３は制御部、１４は駆動回路、１５
は増幅器である。

上記制御部１３は、あらかじめ設定された速度テーブル
と上記位置検出器９と上記速度検出器１０からの出力に
より、キャピラリ４の位置と速度を制御する機能と、上
記位置検出器９の出力の変化を監視し、その変化が無く
なったときキャピラリ４がペレット１２に接触したと判
断する面検出の機能と、ペレット１２に一定の加圧力で
加圧を行う加圧力制御機能を有している。

上記キャピラリ４は、上記ペレット１２の上方からペレ
ット１２より所定の高さに下降するまでは高速で移動で
きるように設定された制御信号に応じて高速で移動し、
上記キャピラリ４が所定の高さに達した後は低速の一定
速度で下降し、キャピラリ４はペレット１２に接触し所
定のボンディングを行う。

このボンディング工程において、上記キャピラリ４の軌
跡は上記位置検出器９、速度検出器１０によって検出さ
れている。この各検出信号は、上記制御部１３に入力さ
れ、この制御部１３は、あらかじめ設定されていた速度
テーブルと上記制御部１３に入力されたキャピラリ４の
位置および速度に対応する信号との偏差を計算し、上記
キャピラリ４があらかじめ設定された速度に追従して移
動できるように制御する。上記キャピラリ４が上記ペレ
ット１２に接触し、上記位置検出器９の出力が変化しな
くなった時、上記制御部１３は上記キャピラリ４が上記
ペレット１２に接触したと判断する。そして、上記制御
部１３は、ボンディング加圧力制御信号を上記駆動回路
１４を介して出力し、上記圧電素子８に一定の電圧が印
加されるように制御し、これにより上記ベレット１２に
は一定のボンディング圧力が加わる。

以上のように制御することで、高速のボンディング動作
および精度の良い安定したボンディングが行えるように
なる。

さらに、上述したキャピラリ４の移動速度、ボンデイン
ク圧力はすべて電気的に設定することができる。

ここで第１図に示すように、軸受体２に取り付けられた
輔３の中心位置から、圧電素子８の取付は位置の中心位
置までの距離Ａおよびキャピラリ４の中心位置までの距
離Ｂについて説明する。

圧電素子８の変位量を、およそ全長の０．１％と仮定す
ると、全長Ｃが５０ｍｍの場合その変位量はおよそ５０
μｍとなる。また、キャピラリ４の上下方向のストロー
クは最低５ｍｍ必要であるとすると、距離Ａと距離Ｂの
比Ａ：Ｂは、Ａ：Ｂ−１７１００が適当と考えられる。

また、圧電素子８は概してその変位量が微小であるので
、実際には変位量拡大機構が必要となる場合がある。し
かし、ボンディングヘッドの構成を小形化するためには
、この変位量拡大機構は極力小さくする必要がある。そ
こで、小形で変位量の大きい圧電素子が必要になるが、
−例として積層型の圧電素子が有効である。

また、圧電素子の伸縮に関して、その伸長力と収縮力に
は相違があると考えられる。そこで２個の圧電素子を用
い、一方が伸びている時他方が縮むという差動式を採用
した実施例について説明する。

第２の実施例として第５図に示すように、圧電素子取付
体５の上下両面に圧電素子を取付けるようにしてもよい
。

第３の実施例として第６図に示すように、揺動アーム１
の下側に圧電素子取付体５を設け、その左右両面に圧電
素子を圧電素子取付体７を介して取付けるようにしても
よい。

上記第２および第３の実施例において、２個の圧電素子
の伸縮のタイミングは、制御部１３において位置検出器
９、速度検出器１０からの出力と共に制御される。

また、第４の実施例として第７図に示すように、第３の
実施例に使用した２個の圧電素子の一方のみを使用して
、第１の実施例と同様に制御してもよい。

また、第５の実施例として第８図に示すように、第１の
実施例に示した構成の装置の圧電素子取付体５．７間に
ばね２３を取付け、圧電素子の収縮の際に一定の収縮力
を付与するようにして、確実に圧電素子８が収縮するよ
うにしてもよい。

また、上記各実施例では圧電素子は揺動アームの単一箇
所に設けられた圧電素子取付体に取付けられていたが、
揺動アームの複数箇所に圧電素子取付体を設け、これら
の圧電素子取付体に圧電素子を取付けるようにしてもよ
い。また、上記各実施例では、圧電素子８は軸受体２に
支持された軸３を挟んでキャピラリ４と反対の位置に設
けられていたが、キャピラリ４と同じ側に設けてもよい
。

以上述べたように制御することで、キャピラリ４の高速
の揺動が容易であり、しかも位置検出器９および速度検
出器１０からの出力信号を検出しながら圧電索子８に印
加する電圧を制御するので、異品種のペレットに対する
ボンディング動作、条件の変更に対する自由度も高く、
またボンディング圧力も容易に制御することができる。

さらに、揺動アーム１の駆動源の構造が簡略化されてい
るため、装置全体の構造が簡略化され、゛軽量化をはか
ることもできる。

また、上記各実施例では速度検出器を用いていたが、速
度検出器を使用せず位置検出器の出力を速度に変換して
制御することも可能である。

上記各実施例において、揺動アーム１は軸３に固定的に
取付けられ、軸３を軸受体２に非固定的に取付けるか、
あるいはまた揺動アーム１を軸３に非固定的に取付け、
軸３を軸受体２に固定的に取付けてもよい。

上記各実施例で使用した位置検出器は、揺動アームの回
転軸に取付けた回転方式のものを使用していたが、圧電
素子に直接的または間接的に直線方式の位置検出器を取
付けて位置検出をしてもよい。

その他、グイボンディング装置、チップマウント装置に
本発明のような方式を採用することも可能である。

［発明の効果］ 以上のように、本発明のワイヤボンディング装置を用い
れば、より高速でかつ極めて精度の良いボンディングを
実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は本発
明の一実施例を示す斜視図、第３図は第２図の斜視方向
と反対側から斜視した図、第４図は本発明の制御回路の
一例を示すブロック図、第５図乃至第７図は揺動アーム
駆動機構の他の実施例を簡単に示した要部断面図、第８
図は他の実施例を示す図、第９図は従来のワイヤボンデ
ィング装置の構成を示す図である。 １・・・揺動アーム　　　　２・・・軸受体３・・・軸
　　　　　　　　　４−・・キャピラリ・・・圧電素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端にキャピラリを有しかつこのキャピラリ取付位置と
   異なる位置に圧電素子を取付けた揺動アームと、この揺
   動アームを揺動自在に支持する軸受体とを有し、上記揺
   動アームは上記圧電素子の作動により上記キャピラリの
   動作方向に揺動するように構成したことを特徴とするワ
   イヤボンディング装置。