JPH02155247A - ワイヤボンデイング装置のヘッド制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造工程において半導体チップ
の電極とリード間を導体線（ワイヤ）によって接続する
ワイヤボンディング装置のへ７Ｆ制御方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第２図は通常のワイヤボンディング装置の工程を示す工
程図である。図において、２０は導体線にあたるワイヤ
、２１はクランパー、２２はキャピラリー　２３はボー
ル、２４は半導体装置のチップ、２５はリードである。

さて、ボンディング開始時は同図（ａ）のようにワイヤ
２０の先端にボール２３が形成された状態にある。この
状態からキャピラリー２２が降下し、半導体チップ２４
上の接合点ｐ１で同図（ｂ）の状態でボンディングを行
なう。そして、ワイヤ２０は、キャピラリー２２が降下
するときに、図示していないワイヤスプールから繰り出
される。

次に、ボンディング後のキャピラリー２２は所定の高さ
まで上昇し、同図（ｃ）のようにリード２５側に移動す
る。そして、キャピラリー２２が再び降下し、リード２
５上の接合点ｐ２に着地してボンディングを行なう　（
同図（ｄ））。続いて、図示していないボンディングア
ームがキャピラリー２２と共に上昇、停止し、ワイヤ保
持用のクランバー２１を閉じてワイヤ２０を引きちぎる
状態となる（同図（ｅ））。そして、引きちぎられたワ
イヤ２０は先端が放電等によって加熱され、同図（ｆ）
のようにボール２３を形成する。この後、クランパー２
１を開き、所期状態の同図（ａ）から同一の動作を繰し
行なう。

次に、上記の工程における従来の課題を説明する。まず
、第２図（Ｃ）において、キャピラリー２２の上昇は、
それぞれの接合点から正常なワイヤループで接合できる
ように、接合点ｐｉからのワイヤ引き出しを必要な所定
長さにする必要がある。また、同図（ｅ）においても、
キャピラリー２２から突出するワイヤ長さが所定長にな
るようにボンディングアームの停止位置を決定する必要
がある。これは、同図（ｆ）の工程で形成するボール径
の大きさが影響を受けるからである。

これらの動作を安定に動作させるために、半導体チップ
２４及びリード２５の接合点に沿って予め下面高さを教
示記憶し、ボンディング時に、このデータを参照しなが
らボンディングアームを制御することが提案されている
。

第３図は特開昭５７−１８３０４７号公報に開示された
従来装置の構成を示す外観図である。図において、１３
は高さ検出器、１４はボンディングツール、１５はＸＹ
子テーブル１６は位置検出器、１７は速度検出器、１８
はボンディング制御部、１９はモータ、２０は第１高さ
記憶部、２１は第２高さ記憶部、２２はベレットである
。

次に、動作について説明する。高さ検出器１３は、ボン
ディング前のベレット２２に対してボンディングツール
１４と同一の箇所を指すような位置関係でＸＹ子テーブ
ル５上に取付けられており、ボンディングに同期してボ
ンディング前のパッド及びリードの高さを検出する。検
出された高さは、各ボンディング点毎に次々と第１高さ
記憶部２０に書き込まれていき、全てのボンディングが
終わった時に第２高さ記憶部２１に保持された接合点高
さのデータを基に、ボンディングツールの速度プロファ
イルを発生させ、現在高さ位置を示す位置検出器１６と
現在速度を示す速度検出器１８とを帰還信号としてモー
タ１９を制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のワイヤボンディング装置のヘッド制御方法は、接
合点の高さを予め教示記憶させ、ボンディング実働時に
対する調整はマニュアルによるデータ変更で対処してい
た。しかし、実際のボンディング時では、チップ移載器
のベース高さの不均一やリードの押さえバラツキ、さら
には、チップの傾斜などの要因により、教示時と実働時
の接合点高さが常に一致した状態にあるとは限らず、各
接合点の高さにバラツキが生じていた。これらに対して
従来の方法では、実際のボンディング時にリアルタイム
に高さ補正をすることができず、その結果、ループ形状
の変形、ボール径の不安定化、及び加圧力変動による接
合状態の信頼性低下を引き起こしていた。また、予め接
合点の高さを教示記憶させるという作業があったため、
生産性が向上しないという欠点があった。

本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
超高速なワイヤボンディングを達成すると共に、信頼性
の高いボンディングを実現するためのワイヤボンディン
グ装置のヘッド制御方法を得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るワイヤボンディング装置のヘッド制御方法
は、ボンディング時に電極及びリードの接合点へのボン
ディングツールの着地を逐次検出し、そのときのボンデ
ィングツールの位置を読み取る手段を備え、ワイヤボン
ディング時のボンディングツールの上下動作及びヘッド
に付随する機構の動作を下面位置を基準にリアルタイム
に制御している。

〔作　用〕

ボンディング時に接合点の高さを逐次検出してヘッドの
動作を制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すヘッド制御方法を行な
うためのワイヤボンディング装置のブロック図である０
図において、１は接合点の接地を検出する下面検出器、
２はボンディングアームの上下位室を検出するエンコー
ダ等の位置検出器、３は位置検出器の検出信号を計数（
計測）してボンディングアームの現在の高さを保持する
現在値カウンタ、４は下面検出器ｌからの出力信号によ
って、その時の現在値カウンタ３の計数値を保持する下
面位置レジスタである。ここで、下面位置レジスタ４は
、パッドの下面位置データ及びリードの下面位置データ
を保持する２つのレジスタよりなり、パッド及びリード
への接地に応じて前記２つのレジスタを切り替えを行な
っている。５は現在値カウンタ３から下面位置レジスタ
４の値を減算する減算器であり、その結果の値は検出し
た下面位置基準からのボンディングアームの相対的な変
位量を示している。６はボンディングアームが動作切り
換え点の目標位置へ到達したか否かを比較判定する比較
器である。ここで、比較器６の出力は、シーケンス制御
部８に入力されシーケンスを動作させるトリガの役目を
する。これにより、第２図に示す一連のボンディング工
程はシーケンス制御部８の命令によって順次実行されて
い（。

７はシーケンス制御部からの動作の切り換え点位置を格
納する目標値バッファ、９はシーケンス制御部８からメ
カドライブ部１０及びボンディングヘッドの上下動作を
制御する速度制御部１１への動作開始と停止及び下面位
置レジスタの切り換えを指示する制御データを格納する
出カバソファである。メカドライブ部１０はクランパ等
を開閉させるためのソレノイドやりニアモータの電流制
御をする。速度制御部１１は所定のヘッド上下動作をさ
せ、接合点への降下やワイヤルーピングするための速度
プロファイルを発生させて駆動モータ１２を制御する。

次に、本実施例の動作を説明する。予めシーケンス制御
部８にはワイヤボンディングのシーケンスプログラムが
格納され、目標バッファ７及び出カバソファ９には１ス
テツプ目のデータが保持されている。このデータ内容に
従ってメカドライバ部１０は作動し、ボンディングツー
ルのメカニズムが所望の状態に維持される。そして、併
せて速度制御部１１が起動され、第１接合点（パッド）
に向かってボンディングツールが降下する。このとき、
下面位置レジスタ４はパッド側のレジスタが選択され前
回保持した隣接するパッド高さを基準とする変位量に従
ってシーケンスが開始され、ボンディングツールの制御
が行なわれる。次に、キャピラリーがパッドの接合点に
着地し、下面検出器１が作動するとレジスタの内容はパ
ッドの現在高さに更新され、以降のシーケンスは最新の
着地高さを基準とする変位量に従ってシーケンスが開始
される。このため、第１接合点ボンディング後のループ
形成では、常に一定量のワイヤ引き出しが可能となる。

次に、ボンディングツールがワイヤ引き出しを行ない起
動の頂点に到達すると、下面位置レジスタ４はリード側
のレジスタに切り替わり、前回保持したリード高さを基
準とする。

そして、シーケンスの開始がされ、第２接合点（リード
）に向かって、ボンディングツールの降下が行なわれる
。キャピラリーがリードに着地すると下面位置レジスタ
４の内容が、リード着地高さに更新される。この後のシ
ーケンスは、最新のリード着地高さを基準に開始される
。従って、第２接合点ボンディング後のテール長の引き
出しが常に所望の値を保つことができ、安定なボール形
成ができる。ボール形成後のシーケンス制御部８は、所
期ステップに復帰され同様のシーケンスを繰り返して行
なう。

このように本実施例におけるワイヤボンディング装置の
ヘッド制御方法は、ヘッドの速度制御の切り換え及びク
ランパ等のヘッドに付随する種々機構の動作タイミング
を接合点の高さを基準とする相対高さ位置に基づいて発
生させ、順次シーケンスを進めていくことができる。

また、実ボンディング時に変動する接合点の高さに適応
してボンディングヘッドをリアルタイムに制御できるよ
うに構成したので、常にワイヤループ形状並びに接合条
件を最良なソフトランディング時間の短縮が可能となる
。このため、ワイヤボンディングの信鯨性と生産性の大
幅な向上が図られ、その結果、半導体装置の製品信鯨性
と歩留まりの向上を図ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ボンディング時に電極及
びリードの接合点へのボンディングツールの着地を逐次
検出し、そのときのボンディングツールの位置を読み取
る手段を備え、ワイヤボンディング時のボンディングツ
ールの上下動作及びヘッドに付随する機構の動作を下面
位置を基準にリアルタイムに制御しているため、チップ
の傾斜などの要因により、各接合点の高さにバラツキが
生じていても、安定してボンディングすることができる
。

また、リアルタイムにボンディングツールの上下動作及
びヘッドに付随する機構の動作を制御しているため、従
来のようにループ形状の変形、ボール径の不安定化、及
び加圧力変動による接合状態の信幀性低下を引き起こす
ことがない。さらに、予め接合点の高さを教示記憶させ
るという作業がないため、生産性を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例を示したワイヤボンディ
ング装置のブロック図、第２図は通常のワイヤボンディ
ングの工程図、第３図は従来装置を示す外観図である。 １・・・下面検出器、２・・・位置検出器、３・・・現
在値カウンタ、４・・・下面位置レジスタ、５・・・減
算器、６・・・比較器、７・・・目標値バッファ、７・
・・目標値バ・ソファ、８・・・シーケンス制御部、９
・・・出カバ・ソファ、１０・・・メカドライブ部、１
１・・・速度制御部、１２・・・駆動モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体チップの電極と外部リード間を導体線で接続する
   ワイヤボンディング装置において、ボンディング時に電
   極及びリードの接合点へのボンディングツールの着地を
   逐次検出し、そのときのボンディングツールの位置を読
   み取る手段を備え、 ワイヤボンディング時のボンディングツールの上下動作
   及びヘッドに付随する機構の動作を下面位置を基準にリ
   アルタイムに制御することを特徴とするワイヤボンディ
   ング装置のヘッド制御方法。