JPH0478147A - 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】 ［産業上の利用分野コ 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。

［従来の技術］ 従来の技術としては、例えば、特公昭６２−４３３３６
号公報に示されているようなワイヤボンディング装置が
ある 従来のワイヤボンディング装置は、一端にキャピラリを
有し、他端には永久磁石とヨークからなる磁気回路の空
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
を有し、前記磁気回路と協動して揺動型モータを構成す
る揺動アームと、前記揺動アームの揺動角度を検出する
位置検出器及び前記揺動アームの揺動速度を検出する速
度検出器を含んで構成されるワイヤボンディング装置で
、前記位置検出器及び前記速度検出器の出力を検知しな
から前記キャピラリが半導体ペレットのボンディングパ
ッドから所定の距離に接近するまでは予め定めた速度プ
ロファイルに従って前記揺動アームが動き、前記キャピ
ラリが前記所定の距離に達した後は前記揺動アームが一
定速度で前記ボンディングパッドに接近し、前記キャピ
ラリが前記ボンディングパッドに接触し前記速度検出器
の出力がゼロになった後は前記ムービングコイルに一定
電流が流れるように前記ムービングコイルの電流を制御
する手段を含んで構成される。

次に従来のワイヤボンディング装置について図面を参照
して詳細に説明する。第４図は従来のワイヤボンディン
グ装置の一例を示す機構図である。第４図において揺動
アーム１０１は軸１０２の周りに図中矢印のように揺動
可能であり、揺動アーム１０１の一端にはキャピラリ１
０３、他端にはムービングコイル１０４が取り付けられ
ている。ムービングコイル１０４は永久磁石１５１とヨ
ーク１５２により構成される磁気回路１０５の空隙内に
あり、ムービングコイル１０４に電流を流すことにより
アーム１０１を駆動し、アームｌＯ１の位置と速度はそ
れぞれ軸１０２に取り付けられた位置検出器１０６及び
速度検出器１０７により検出される。キャピラリ１０３
は金線１０８を保持し、金線１０８の先端を半導体ペレ
ット１０９のボンディングパッドに押圧し、ボンディン
グする。

次に第３図により従来のワイヤボンディング装置の動作
を説明する。速度指令回路１１０はキャピラリ１０３が
ペレット１０９の上方からペレット１０９より所定の高
さに下降するまでは、あらかじめキャピラリが短時間で
移動できるように設定したプロファイルに従って速度指
令信号を比較回路１１１に出力し、比較回路１１１から
出力される速度指令信号と速度検出器１０７により測定
される揺動アーム１０１の揺動速度との差信号が切り替
え回路１１３により選択され駆動回路１１４を経てムー
ビングフィル１０４が駆動され、キャピラリ１０３はプ
ロファイルにしたがって動作する。キャピラリ１０３が
所定の高さに達した後は、キャピラリ１０３とボンディ
ングパッドが激突しないように速度指令回路１１０から
は低速の一定速度信号が出力されキャピラリ１０３は低
速でペレット１０９に接触するまで下降する。

キャピラリ１０３がペレットに接触し速度検出器１０７
の出力がゼロになると切り替え回路１１３は圧力指令回
路１１２から信号を選択しムービングコイル１０４に一
定電流を印加してペレット１０９に一定のボンディング
圧力を加える。

位置検出器１０６はキャピラリ１０３の位置を検出し、
速度指令回路１１０は、その位置で定まっている速度指
令信号（キャピラリ１０３が所定の位置より低い場合は
低速の一定速度）を比較回路１１１に出力する。

［発明が解決しようとする問題点コ 上述した従来のワイヤボンディング装置は、キャピラリ
がペレットに接触したかどうかの判断を、速度検出器の
出力がゼロになることで行なっているが、一般にキャピ
ラリがボンディングパッドに接触するまでの速度は非常
に低速であるため、低速で動いているのか速度がゼロな
のかを検出するのは困難である。このためキャピラリが
ボンディングパッドに接触したかどうかを誤検出しやす
いために、不着やパ１．ド下クラ・ツクを起こし易く、
ボンディングの信頼性が低いという欠点があった。

また、上述した従来のワイヤボンディング装置は、キャ
ピラリがペレ、ントに接触した際に発生する衝撃力に対
し同等アクティブな制御を行ってυ１ないために、キャ
ピラリのノくランディングや振動が持続し易いので、ボ
ンディング時間が長時間必要であり、ボンディングの生
産性が悪も）と０う欠点があった。

さらに、上述した従来のワイヤボンディング装置は、ム
ービングコイルに一定電流を印加することで、ボンディ
ング圧力を加えるので、外乱や、ｚｅラメータ変動によ
る影響があると、ペレットに所定のボンディング圧力を
加える事ができず、この結果、不着やパッド下クラ、ツ
クを起こし易く、ボンディングの信頼性が低いという欠
点があった。

［問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、 １、一端にキャピラリを保持したアームを上下させてワ
イヤボンディングを行うワイヤボンディング装置で、前
記キャピラリの上下方向に加わる力を検出する力検出手
段を含んで構成され、２、第１項記載のワイヤボンディ
ング装置で、前記力検出手段が歪センサを含んで構成さ
れ、３、第１項記載のワイヤボンディング装置で、前記
キャピラリが半導体ペレットのボンディングパッドから
所定の距離に到達するまでは所定のプロファイルに従っ
て前記揺動アームを動かし、前記キャピラリが前記所定
の距離に達した後は前記キャピラリが一定速度で前記ボ
ンディングパッドに接近する様に動かし、前記力検出手
段から検出される力信号が所定量より大きくなった時点
で前記キャピラリが一定の力で前記ボンディングパッド
を押圧するように前記揺動アームを制御する手段を含ん
で構成され、 ４、第１項記載のワイヤボンディング装置で、前記キャ
ピラリが前記ボンディング、＜・ソドに接触した際に発
生する衝撃力を前記力検出手段により測定して該衝撃力
を打ち消すように前記揺動アームを制御する手段を含ん
で構成され、 ５、第１項記載のワイヤボンディング装置で、前記キャ
ピラリで前記ボンディングバ・ソドを押圧する際に、前
記力検出手段からの力信号をフィードバックして前記揺
動アームをコントロールすることで前記ボンディングパ
ッドを押圧する力を制御する手段を含んで構成される。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に
説明する。第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図で、第２図はその機構図である。第２図に示すワ
イヤボンディング装置において、揺動アームｌは軸２の
周りに図中矢印のよ４うに揺動可能であり、揺動アーム
１の一端にはキャピラリ３、他端にはムービングフィル
４が取り付けられている。また、揺動アーム１には歪セ
ンサ１６が取り付けられており、キャピラリ３に加わる
上下方向の力は揺動アーム１を介して測定される。揺動
モータ１５はいわゆるショートコイル型ＶＣＭ　（ボイ
スコイルモータ）で、動作範囲内であれば揺動アームの
位置にかかわらず、ムービングコイル４はそれぞれ永久
磁石５１とヨーク５２により構成される磁気回路５の空
隙内に存在し、ムービングコイル４に電流を流すことに
よりアーム１を駆動する。アーム１の位置と速度はそれ
ぞれ軸２に取り付けられた位置検出器６及び速度検出器
７により検出される。キャピラＵ　３は金線８を保持し
、金線８の先端を半導体ペレ・ント９のボンディングパ
ッドに押圧し、ボンディングする。

次に第１図により本発明の一実施例の動作を説明する。

軌道生成回路１０はキャピラＵ　３がペレット９の上方
からペレット９より所定の高さに下降するまでは、あら
かじめキャピラリが短時間で移動できるように設定した
目標軌道をサーボ回路１１に出力し、サーボ回路１１か
ら出力された制御信号が切り替え回路１３により選択さ
れ駆動回路１４を経てムービングコイル４が駆動され、
キャピラリ３は目標軌道にしたがって動作する。キャピ
ラリ３が所定の高さに達すると軌道生成回路１０からは
低速の一定速度で移動するための目標軌道が出力されキ
ャピラリ３は低速の一定速度でペレット９に接触するま
で下降する。

キャピラリ３がペレット９に接触すると、接触した衝撃
で衝撃力が発生し、歪センサ１３より測定される。歪セ
ンサ１６は衝撃力を測定すると切り替え回路１３に指令
を送り、切り替え回路１３は駆動回路１４に送る制御信
号をサーボ回路１１から加圧サーボ回路１７に切り替え
る。加圧サーボ回路１７は、歪センサ１６より測定され
る力信号をフィードバック信号とし、圧力指令回路１２
からの信号を目標信号としたサーボ回路である。

この為、加圧サーボ回路１７は歪センサ１６より測定さ
れる衝撃力を打ち消すようにムービングコイル４を駆動
するので、キャピラリ３がペレット９に接触した際に発
生するバウンディングや振動を短時間で収める事かでき
る。また、キャピラリ３がペレット９を加圧する力は歪
センサＩ６によりフィードバックされているので外乱等
に影響されず、常に圧力指令回路１２で指定される加圧
力をかける事が可能である。

尚、本実施例では力検出手段として歪センサを用いたが
、キャピラリがボンディングパッドに接触したかとうか
の判定及び、接触した際の衝撃力による振動の制振を行
うのであれば、加速度センサを用いても良い事はいうま
でもない。

［発明の効果コ 本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリがボン
ディングパッドに接触した際の衝撃力をキャピラｔ）が
ボンディングパッドに接触したかどうかの判定に用いて
いるので、判定が迅速である上に正確である。また、接
触した際の衝撃力をフィードバックしているので、接触
した際の振動の発生が少なく、又、発生したとしても短
時間で制振できるので、ボンディング時間が短時間で済
む。

さらに、キャピラリにかかる力をフィードバックしてい
るので加圧力が安定しているので、ボンディングの品質
が高いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図１機構図、第３図、第４図は従来例の構成を示すブ
ロック図１機構図である。 １・・・揺動アーム、２・・・軸、３・・・キャピラリ
、４・・・ムービングコイル、５・・・磁気回路、６・
・・位置検出器、７・・・速度検出器、８・・・金線、
９・・・ペレット、１０・・・軌道生成回路、１１・・
・サーボ回路、１２・・・圧力指令回路、１３・・・切
り換え回路、１４・・・駆動回路、１５・・・揺動モー
タ、１６・・・歪センサ、１７・・・圧力サーボ回路、
５１・・・磁石、５２・・・ヨーク、１０１・・・揺動
アーム、１０２・・・軸、１０３・・・キャピラリ、１
０４・・・ムービングコイル、１０５・・・磁気回路、
１０６・・・位置検出器、１０７・・・速度検出器、１
０８・・・金線、１０９・・・ペレット、１１０・・・
速度指令回路、１１１・・・比較回路、１１２・・・圧
力指令回路、１１３・・・切り替え回路、１１４・・・
駆動回路、１５１・・・磁石、１５２・・・ヨーク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端に金線を通したキャピラリと他端に磁気回路の
   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
   ルとを有し前記磁気回路と協働して揺動型モータを構成
   する揺動アームと、前記揺動アームの揺動量を検出する
   位置検出手段と、前記揺動アームの揺動速度を検出する
   速度検出手段とを含んで構成されるワイヤボンディング
   装置において、前記キャピラリの上下方向に加わる力を
   検出する力検出手段を含んで構成されることを特徴とす
   るワイヤボンディング装置。 ２、前記力検出手段が歪センサを含んで構成されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤボンデ
   ィング装置。 ３、前記キャピラリが半導体ペレットのボンディングパ
   ッドから所定の距離に到達するまでは所定のプロファイ
   ルに従って前記揺動アームを動かし、前記キャピラリが
   前記所定の距離に達した後は前記キャピラリが一定速度
   で前記ボンディングパッドに接近する様に前記揺動アー
   ムを動かし、前記力検出手段から検出される力信号が所
   定量より大きくなった時点で前記キャピラリが一定の力
   で前記ボンディングパッドを押圧するように前記揺動ア
   ームを制御する手段を備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のワイヤボンディング装置。 ４、前記キャピラリが前記ボンディングパッドに接触し
   た際に発生する衝撃力を前記力検出手段により測定して
   該衝撃力を打ち消すように前記揺動アームを制御する手
   段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のワイヤボンディング装置。 ５、前記キャピラリで前記ボンディングパッドを押圧す
   る際に、前記力検出手段からの力信号をフィードバック
   して前記揺動アームをコントロールすることで前記ボン
   ディングパッドを押圧する力を制御する手段を備えたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイヤボン
   ディング装置。