JPH04273133A - ワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置

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JPH04273133A
JPH04273133A JP3053516A JP5351691A JPH04273133A JP H04273133 A JPH04273133 A JP H04273133A JP 3053516 A JP3053516 A JP 3053516A JP 5351691 A JP5351691 A JP 5351691A JP H04273133 A JPH04273133 A JP H04273133A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路（ＩＣ
）等の組立を行うワイヤボンディング装置に関し、特に
ボンディングヘッドのボンディングツール先端の移動量
及びツール位置を容易に検出することのできるワイヤボ
ンディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、半導体集積回路（ＩＣ）や大規模集
積回路（ＬＳＩ）を製造する場合には、半導体ペレット
が配設されたリードフレームを搬送装置上に位置決めし
た後、ワイヤを保持するボンディングツールをリードフ
レーム及び半導体ペレットに対して変位させることによ
り、ワイヤをリードフレームに設けたリードと半導体ペ
レットのパッドとに夫々導いてボンディングする。この
ような工程によるワイヤボンディングは、図３（Ａ）及
び（Ｂ）に示すようなボンディングツール２を上下に揺
動可能な揺動機構を有するボンディングヘッド１により
行われている。
【０００３】このボンディングヘッド１の構成を以下に
説明する。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、ボンディン
グアーム３は、ヘッドベース４に支持された軸５に揺動
可能に取付けられており、このボンディングアーム３に
は、自由端部に向かって略円錐形状のホーン３ａが取り
付けられている。このホーン３ａの先端にはボンディン
グツール（キャピラリとも呼ぶ）２が取付けられている
。このボンディングツール２の中心にはアルミニウムま
たは金線等で構成されるワイヤ１１が挿通可能な孔が形
成されており、該孔を通してホーン３ａ上方の図示せぬ
クランパー等によりクランプされたワイヤ１１がボンデ
ィングツール２の先端より所定長さ送り出されるように
構成されている。このワイヤ１１の他方はリール（図示
せず）により巻回されており、このワイヤ１１がたるま
ないように所定のテンションがかけられている。
【０００４】また、上記ボンディングアーム３の他方の
端部にはリニアモータ６のボイスコイル６ａが設けられ
、このボイスコイル６ａは永久磁石とヨークで構成され
る磁気回路６ｂの空隙内に上下に揺動可能に嵌挿されて
いる。この磁気回路６ｂは、ヘッドベース４上に載置さ
れている。このヘッドベース４は、Ｘ方向及びＹ方向に
駆動可能なＸＹテーブル（図示せず）に搭載されている
。また、ボンディングアーム３が支持されている軸５の
端部は、カップリング７を介してヘッドベース４に固定
されたロータリーエンコーダー８の軸８ａと連結されて
いる。
【０００５】一方、ボンディングツール２の下方にはボ
ンディング作業を行うボンディングステージ上に位置決
め配置された半導体ペレット（図示せず）が載置されて
いる。また、ボンディングアーム３の側面には、ボンデ
ィングアーム３の基準位置（原点）を検出する光センサ
等よりなる検出センサ（図示せず）が設けられている。
【０００６】上記構成よりなる装置の作用について説明
すると、今、ボンディングアーム３に取り付けられてい
るリニアモータ６のボイスコイル６ａが励磁されると、
リニアモータ６の推力によりボンディングアーム３は軸
５を支点として図３（Ａ）の反時計方向に揺動して回動
する。そして、ボンディングツール２の先端が半導体ペ
レットのパッドの上方所定位置まで高速で降下した後低
速移動に移行してボンディングツール２の先端に図示せ
ぬトーチにより形成されたボールを半導体ペレット上の
パッド上面に押しつぶして熱圧着ボンディングが行なわ
れる。このときボンディングツール２の先端に超音波振
動を印加してボンディングを行うこともある。このボン
ディングツール２の移動量は、ロータリーエンコーダ８
から回転角に応じて出力されるパルス列を図示せぬマイ
クロコンピュータ等よりなる制御手段により計数して算
出される。
【０００７】逆に、ボンディング接続された後はリニア
モータ６のボイスコイル６ａを励磁させて図３（Ａ）の
時計方向にボンディングアーム３を予め設定された移動
量分だけ軸５を中心に回動させて停止させ、次のボンデ
ィング点であるリード側にボンディングヘッド１をＸＹ
テーブルを移動させて上記と同じ工程によりボンディン
グする。以上のような工程を繰返して全ての半導体チッ
プとリードとを接続させてボンディングが完了する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤボンディング装置では、ボンディングアーム３の
移動量をロータリーエンコーダ８から出力されるパルス
列を制御手段により算出して求めているので、このロー
タリーエンコーダ８の出力のみではボンディングアーム
３の絶対的な移動量を求めることができない欠点がある
。すなわちパルス数を計数してこの計数分の移動量は求
められるが、ボンディングツール２の先端が何処に位置
するかを確認することができない。したがって、ボンデ
ィングツール２の先端の基準となる原点位置を検出する
検出センサが別に必要となり、この検出センサの取付け
調整等も必要となる。また、従来のボンディング装置で
は、ロータリーエンコーダ８から出力されるパルス列、
すなわちこの分解能に依存しているので、ボンディング
アーム３の高速から低速までの移動量をロータリーエン
コーダ８の分解能で全て対応させることは困難であると
いう欠点がある。更に、ロータリーエンコーダ８の回転
軸８ａと軸５とをカップリング７により連結固定してい
るので、軸心を精度よく一致させない場合にはボンディ
ングアーム３のなめらかな揺動運動が得られないため、
これを一致させるための組立調整に多くの時間が必要と
なるという欠点がある。
【０００９】そこで、本発明は上記従来技術の欠点に鑑
みなされたもので、ボンディングヘッドのボンディング
ツール先端の移動量及びツールの位置を容易に検出する
ことのできるワイヤボンディング装置を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともＸ
方向及びＹ方向に平面移動可能な部材上に設けられたヘ
ッドベースと、該ヘッドベースに支持された軸と、ワイ
ヤの挿通されたボンディングツールを保持し前記軸を中
心として揺動自在に設けられたボンディングアームと、
該ボンディングアームが前記軸を中心として揺動運動を
行う回転角度を非接触で検出する角度センサーとを備え
るようにしたものである。
【００１１】
【実施例】次に、本発明に係るワイヤボンディング装置
の実施例を説明する。図１（Ａ）は、本発明に係るワイ
ヤボンディング装置の構成を示す正面図、図１（Ｂ）は
、図１（Ａ）の側面図、図２は、図１（Ｂ）に示す角度
センサーの特性の一例を示す図である。なお、本発明に
係るワイヤボンディング装置は、角度センサを用いてい
る点が従来の装置と相違し、その他の点については略同
一の構成及び機能を有するので同じ符号を用いて説明す
る。
【００１２】図１（Ａ）及び（Ｂ）において、ヘッドベ
ース４上に載置されているボンディングヘッド１は、Ｘ
方向及びＹ方向に移動可能なＸＹテーブルに搭載されて
おり、このＸＹテーブルによりボンディングヘッド１を
移動させて位置決めしリードフレームのリードと半導体
ペレット上のパッド（電極）との間にボンディングツー
ル２を用いてワイヤ１１によるボンディング接続を行う
。このボンディングヘッド１のボンディングツール２の
下方にはボンディング作業を行うボンディングステージ
上に配置された半導体ペレットが載置されている。ボン
ディングアーム３は、ヘッドベース４に支持された軸５
に揺動可能に取付けられており、このボンディングアー
ム３には、自由端部に向かって略円錐形状のホーン３ａ
が取り付けられている。このホーン３ａの先端にはボン
ディングツール２が取付けられている。このボンディン
グツール２の中心にはアルミニウムまたは金線等で構成
されるワイヤ１１が挿通可能な孔が形成されており、該
孔を通してホーン３ａ上方の図示せぬクランパー等によ
りクランプされたワイヤ１１がボンディングツール２の
先端より所定長さ送り出されるように構成されている。 このワイヤ１１の他方はリール（図示せず）により巻回
されており、このワイヤ１１がたるまないように所定の
テンションがかけられている。
【００１３】また、上記ボンディングアーム３の他方の
端部にはリニアモータ６のボイスコイル６ａが設けられ
、このボイスコイル６ａは永久磁石とヨークで構成され
る磁気回路６ｂの空隙内に上下に揺動可能に嵌挿されて
いる。この磁気回路６ｂは、ヘッドベース４上に載置さ
れている。このヘッドベース４は、Ｘ方向及びＹ方向に
駆動可能なＸＹテーブル（図示せず）に搭載されている
。
【００１４】また、ボンディングアーム３が支持されて
いる軸５の端部には、ボンディングヘッド１のボンディ
ングツール２の先端移動量及びツール位置の検出を行う
角度センサー１０が設けられている。
【００１５】この角度センサー１０は、磁気角度センサ
ー発磁体１０ａと磁気角度センサー検出部１０ｂとで構
成されている。この磁気角度センサー発磁体１０ａは、
断面略コ字形状の円筒体であって、軸５の先端部分にね
じ穴９を用いて取付け固定される。一方、磁気角度セン
サー検出部１０ｂは、ヘッドベース４の枠体側面に取付
け固定されており、該検出部の検出を行うセンサー棒１
０ｂ１　が前記磁気角度センサー発磁体１０ａの円筒内
に非接触な状態で挿入されている。
【００１６】磁気角度センサー発磁体１０ａは、ボンデ
ィングアーム３が軸５を支点とする揺動運動により回転
され、磁気角度センサー検出部１０ｂに対する発磁体１
０ｂの角度に比例するアナログ信号が出力されるように
構成されている。この角度センサー１０の出力電圧と角
度との関係は、図２に示されている。また、本実施例で
は、この得られたアナログ信号を図示せぬＡ／Ｄ変換器
によりディジタル信号に変換して最適な分解能が得られ
るように適宜設定されている。
【００１７】以上のような構成よりなる本装置の作用に
ついて以下に説明する。まず、ボンディングアーム３に
取り付けられているリニアモータ６のボイスコイル６ａ
が励磁されると、リニアモータ６の推力によりボンディ
ングアーム３は軸５を支点として図１（Ａ）の反時計方
向に揺動して回動する。そして、ボンディングツール２
の先端が半導体ペレットのパッドの上方所定位置まで高
速で降下した後低速移動に移行してボンディングツール
２の先端に図示せぬトーチにより形成されたボールを半
導体ペレット上のパッド上面に押しつぶして熱圧着ボン
ディングが行なわれる。このときボンディングツール２
の先端に超音波振動を印加してボンディングを行うこと
もある。このボンディングツール２の移動量は、角度セ
ンサー１０から回転角に応じて出力されるアナログ信号
が図示せぬマイクロコンピュータ等よりなる制御手段に
入力され、この制御手段によりボンディングツール２の
移動量及び位置が演算して求められる。つまり、この角
度センサー１０により図２に示すような出力電圧と角度
との関係から、例えば、磁気角度センサー検出部１０ｂ
の出力電圧が１Ｖであれば、ボンディングツール２が１
０度の位置にあることがわかり、ボンディングアーム３
のホーン３ａの軸方向中心を基準位置として０Ｖにオフ
セットすることによってボンディングツール２の移動量
を求めることができると共にボンディングステージから
ツールまでの絶対的高さを求めることができる。しかも
、磁気角度センサー検出部１０ｂの基準位置で＋１Ｖの
出力が得られている場合には、−１Ｖに設定することに
より容易にオフセット調整が可能であるので、角度セン
サー１０の取付け具合に影響されない。
【００１８】逆に、ボンディング接続された後はリニア
モータ６のボイスコイル６ａを励磁させて図１（Ａ）の
時計方向にボンディングアーム３を予め設定された移動
量分だけ軸５を中心に回動させて停止させ、次のボンデ
ィング点であるリード側にボンディングヘッド１をＸＹ
テーブルを移動させて上記と同じ工程によりボンディン
グする。以上のような工程を繰返して全ての半導体チッ
プとリードとを接続させてボンディングが完了する。
【００１９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、角度セ
ンサーによりボンディングアームの角度に比例するアナ
ログ信号が得られるようにしたので、ボンディングツー
ルの移動量及び絶対的な位置を容易に求めることができ
るという効果がある。また、本発明によれば、角度セン
サーから得られるアナログ信号をディジタル信号に変換
することにより分解能を向上させることができると共に
、角度センサーが非接触で検出を行う構成となっている
のでセンサーの取り付けが容易であり、組立て調整を簡
単に行うことができるという効果がある。更に、本発明
によれば、ボンディングアームの基準位置を検出する別
の検出センサーが不要となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、本発明に係るワイヤボンディン
グ装置の構成を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）の側面図である。
【図２】図２は、図１（Ｂ）に示す角度センサーの特性
の一例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、従来のワイヤボンディング装置
の構成を示す正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）
の側面図である。
【符合の説明】
１　　ボンディングヘッド ２　　ボンディングツール ３　　ボンディングアーム ４　　ヘッドベース ５　　軸 ６　　リニアモータ ６ａ　　ボイスコイル ６ｂ　　磁気回路 ７　　カップリング ８　　ロータリーエンコーダ １０　　角度センサー １０ａ　　磁気角度センサー発磁体 １０ｂ　　磁気角度センサー検出部 １１　　ワイヤ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　少なくともＸ方向及びＹ方向に平面移
    動可能な部材上に設けられたヘッドベースと、該ヘッド
    ベースに支持された軸と、ワイヤの挿通されたボンディ
    ングツールを保持し前記軸を中心として揺動自在に設け
    られたボンディングアームと、該ボンディングアームが
    前記軸を中心として揺動運動を行う回転角度を非接触で
    検出する角度センサーとを備えたことを特徴とするワイ
    ヤボンディング装置。
  2. 【請求項２】　　前記角度センサーは、磁気角度センサ
    ーで構成されていることを特徴とする請求項１記載のワ
    イヤボンディング装置。
  3. 【請求項３】　　前記角度センサーの出力は、回転角度
    に比例するアナログ信号として得られることを特徴とす
    る請求項１又は請求項２記載のワイヤボンディング装置
    。
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