JPH0689917A - クランプ面摩耗度の検出を行うことのできるワイヤボンディング装置及びその検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤをカットするカットクランプのクラン
プ面の摩耗度を自動的に検出してワイヤの引き出し量等
のバラツキをなくして作業効率を向上させること。 【構成】 被ボンディング部品が載置されるボンディン
グステージと、ワイヤの挿通されたボンディングツール
を保持するボンディングアームと、該ボンディングアー
ムを移動自在に支持する支持機構と、前記ボンディング
ツールの上方に設けられ、前記ワイヤを開閉機構により
握持してワイヤのカットを行なうクランプ手段とを有す
るワイヤボンディング装置において、一方がクランプ８
ａに接続され、他方がボンディングステージ２６と接続
されたクランプ面摩耗度検出装置３０によりワイヤ間に
電流を給電することによってクランプ面の摩耗度を検出
できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被ボンディング部品と
なる半導体部品（ＩＣチップ）とリードとの間などにワ
イヤを掛け渡してボンディング接続を行うワイヤボンデ
ィング装置に関し、特にワイヤをカットするカットクラ
ンプのクランプ面の摩耗度を自動的に検出することので
きるクランプ面摩耗度の検出を行うことのできるワイヤ
ボンディング装置及びその検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のワイヤボンディング装置
を用いてＩＣチップのパッドとリードとの間でボンディ
ング接続を行うには、ボンディングアームの先端に設け
られたボンディングツールとしてのキャピラリにてワイ
ヤを保持し、対象となるパッド又はリードの表面に接触
させて該キャピラリを用いて先端にボールが形成された
ワイヤの一部を押しつぶして熱圧着して溶着される。こ
の時、同時にワイヤ先端部に超音波振動が印加される場
合もある。

【０００３】このワイヤボンディングを行う工程を図６
を用いて説明すると、ボンディングステージ２６上に載
置されたＩＣチップ２５上のパッド（電極）にワイヤボ
ンディングしようとする時、先端にボールが形成された
ワイヤ９が挿通されたキャピラリ７を図示せぬ撮像装置
等からの情報に基づいてＸＹテーブルの移動により位置
決めした後、キャピラリ７を図６の乃至に示すよう
に降下させて前記パッドにボールを押しつぶして熱圧着
ボンディングを行う。

【０００４】この工程で→はボンディングアームを
高速で下降移動させ、→では低速で移動させる。こ
の時、クランプ８ａは開となっている。次に、この第１
ボンディング点への接続が終わると、→ではクラン
プ８ａが開状態のままボンディングアーム１が図６に示
す上方向、即ちＺ軸方向に上昇し、所定のループコント
ロールにしたがってに示すようにクランプ８ａが開の
状態でワイヤ９が引き出され、に示す第２ボンディン
グ点となるリード２７に接続される。

【０００５】この接続後、キャピラリ７の先端部にワイ
ヤ９をに示すように所定のフィード量ｆだけ引き出し
た状態でクランプ８ａを閉じる。この状態で更にボンデ
ィングアーム１を所定の高さまで上昇させる過程でに
示すようにワイヤ９がカットされて、再びワイヤ先端部
に電気トーチを用いてボールを形成し、クランプ８ａを
開状態にさせての状態に復帰する。このような一連の
工程によりワイヤボンディングがなされる。

【０００６】図６のに示すように、第２ボンディング
点となるリード２７にワイヤ９が接続されてから、キャ
ピラリ７の先端からワイヤ９が一定の長さとなるまで引
き出されながら上昇し、該高さになるタイミングにてク
ランプ８ａが閉じる。この状態で更にキャピラリ７が上
昇すると所定長さｆを有するワイヤ９がキャピラリ先端
より引き出された状態で切断されることになる。

【０００７】ところが、このワイヤ９の引き出し量ｆ
は、ワイヤ先端部に適正なボールを形成する場合の重要
な要素となる。従って、クランプ８ａが所定のタイミン
グにて閉じた場合であっても確実にワイヤ９をずれ等に
より前記タイミング位置で保持していない場合には、ワ
イヤ９の引き出し量が変わる場合がある。そこで、従来
よりこれを検査する場合にはクランプ８ａのクランプ面
を目視により確認してそのクランプ面の鏡面性によって
摩耗の度合いを確認するという方法によっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようなワイヤボンディング装置のクランプ面の摩耗度を
確認する方法では、目視によるため測定者により良否の
判定にバラツキがあり均一な判定ができないという欠点
がある。また、従来の方法では測定者の判定結果が良で
あってもその判定にバラツキがあるため適正な判定がな
されていない場合にはずれ等が発生しても発見すること
ができないのでワイヤの引き出し量に変化が生ずるため
ボールの出来具合に大きな影響を与え、ひいてはボール
が形成されずにワイヤ切れ等の事故を招く恐れがあると
いう欠点がある。また、従来の測定方法では目視による
ためボンディング装置を一旦停止させて検査しなければ
ならないという欠点がある。更に、実際に装置の運転中
にボールの大きさ等の出来具合にバラツキが生じた場合
にはワイヤ切れ等の事故が頻繁に発生するまで発見する
ことができず、これに要する時間が多くかかり作業効率
が低下す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
みてなされたもので、ワイヤをカットするカットクラン
プのクランプ面の摩耗度を自動的に検出してワイヤの引
き出し量等のバラツキをなくして作業効率を向上させる
ことのできるクランプ面摩耗度の検出を行うことのでき
るワイヤボンディング装置及びその検出方法に関する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、被ボンディン
グ部品が載置されるボンディングステージと、ワイヤの
挿通されたボンディングツールを保持するボンディング
アームと、該ボンディングアームを移動自在に支持する
支持機構と、前記ボンディングツールの上方に設けら
れ、前記ワイヤを開閉機構により握持してワイヤのカッ
トを行なうクランプ手段とを有するワイヤボンディング
装置において、一方が前記クランプ手段に接続され、他
方が前記ボンディングステージと接続されたクランプ面
摩耗度検出装置とを有するように構成されたものであ
る。また、本発明は、被ボンディング部品が載置される
ボンディングステージに一方が接続され、他方がワイヤ
を開閉機構により握持してワイヤのカットを行なうクラ
ンプ手段に接続されたクランプ面摩耗度検出装置により
ワイヤ間に電流を給電することによって前記クランプ手
段のクランプ面の摩耗度を検出できるようにしたもので
ある。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。なお、図１は、本発明に係るワイヤボン
ディング装置の要部を示し、図２は、図１に関するＡ−
Ａ断面図である。

【００１２】このワイヤボンディング装置は、図１に示
すように保持枠１ａ及びホーン１ｂから成るボンディン
グアーム１が揺動アーム２と共に支持シャフト３の軸中
心の周りに揺動可能となっている。このボンディングア
ーム１は、支持シャフト３に堅固に嵌着され、揺動アー
ム２は支持シャフト３に揺動自在に嵌合されている。こ
の支持シャフト３は、図示せぬＸＹテーブル等に搭載さ
れている。なお、保持枠１ａ内には、ホーン１ｂを加振
するための超音波振動子（図示せず）が組み込まれてい
る。揺動アーム２及び保持枠１ａには夫々、ソレノイド
４ａ及び電磁吸着片４ｂが互いに対向して固設されてお
り、ボンディングアーム１を揺動させる際には、ソレノ
イド４ａに対して図示せぬ電源から通電してこれと電磁
吸着片４ｂとの間に吸着力を生ぜしめることにより該ボ
ンディングアーム１と揺動アーム２とを相互に固定状態
にして結合させるが、所定距離以上吸着されないように
揺動アーム２にねじ等で固定された調整可能なストッパ
６が設けられている。また、揺動アーム２及び保持枠１
ａには、上記電磁吸着手段の前方位置にマグネット５ａ
及びコイル５ｂが夫々取り付けられている。これらマグ
ネット５ａ及びコイル５ｂは、ボンディング時にボンデ
ィングアーム１の先端、すなわちボンディングツールと
してのキャピラリ７を保持する部位を図２における下向
きに付勢するための吸着力を発生させる手段を構成して
いる。

【００１３】また、揺動アーム２の先端にはクランプア
ーム８が設けられており、該クランプアーム８には、図
３に示すようなソレノイド及びばね等で構成されたクラ
ンプ開閉機構８１が設けられている（図１及び図２には
図示せず）。このクランプ開閉機構８１にはワイヤ９を
握持して後述する方法にてカットするためのクランプ８
ａが設けられている。このクランプ開閉機構８１、クラ
ンプ８ａ及びクランプアーム８によりクランプ手段が構
成されている。

【００１４】図３は、クランプ開閉機構８１の構成を簡
略化した図であるが、クランプアーム８に取付け固定さ
れるクランプ固定部８１ｂ₁ 及び８１ｂ₂ の先端には、
クランプ８ａが取り付けられている。このクランプ８ａ
のクランプ部８ａ₁ ，８ａ₂は互いに矢印方向に開閉可
能な構成となっており、このクランプ部８ａ₁ ，８ａ₂
は、軸８１ｃを中心として回動可能に固定されたアーム
８１ａが矢印方向に移動することによって開閉する構成
となっている。このアーム８１ａの駆動は図示せぬソレ
ノイドにより行われる。

【００１５】また、前記クランプ部８ａ₁ ，８ａ₂ は、
互いに対向する面同士がワイヤ９を保持するため鏡面で
形成され、導電性を有し耐摩耗性、耐食性等に優れた例
えば、サーメット（cermet) 等で構成される。

【００１６】また、キャピラリ７の下方には図示せぬ垂
直軸にアクチュエータ等の作用により回動可能に電気ト
ーチ１０が配置されており、ボンディングアーム１の移
動に伴ってキャピラリ７の周りに回動可能な構成となっ
ている。この電気トーチ１０は所定の電圧を印加してワ
イヤ９の先端にボールを形成する。また、クランプ８ａ
の上方には、図示せぬフレームに固定支持され、ワイヤ
９に所定のテンションをかけて常にワイヤ９をボンディ
ングアーム１のキャピラリ７の先端まで真直ぐな状態に
なるように保持し図示せぬ開閉機構により開閉可能なテ
ンションクランプ１１が配設され、このワイヤ９は更に
ガイド１２を介してスプール３６により巻回されてい
る。

【００１７】次に、図２にも示すように、揺動アーム２
の後端側には支軸１５ａが設けられており、アーム側カ
ムフォロア１５と揺動ベース１６ａとがこの支軸１５ａ
の周りに回転自在となっている。揺動ベース１６ａには
ベアリングガイド１６ｂがその一端にて固着され、この
ベアリングガイド１６ｂの他端部には予圧アーム１６ｄ
が支持ピン１６ｃを介して回転自在に取り付けられてい
る。予圧アーム１６ｄの自由端部には支軸１７ａが設け
られており、該支軸１７ａにカムフォロア１７が回転自
在に取り付けられている。そして、この予圧アーム１６
ｄの先端と揺動ベース１６ａの先端とには引張ばねであ
る予圧ばね１６ｅが掛け渡されており、アーム側カムフ
ォロア１５及びカムフォロア１７は、略ハート形に形成
されたカム１８の外周面であるカム面に圧接されてい
る。なお、アーム側カムフォロア１５及びカムフォロア
１７のカム１８に対する２つの接点は、カム１８の回転
中心を挟んで位置している。

【００１８】この揺動ベース１６ａと、ベアリングガイ
ド１６ｂと、予圧アーム１６ｄとによりフレーム構造が
形成されており、これを揺動フレーム１６と総称する。
揺動フレーム１６の構成部材としてのベアリングガイド
１６ｂは、カム１８が嵌着されたカム軸１９に取り付け
られたラジアルベアリング２０の外輪に接している。な
お、カム１８は、モータ２１よりカム軸１９に付与され
るトルクによって回転する。また、ボンディングツール
としてのキャピラリ７の高さ位置は支持シャフト３に連
結された図示せぬロータリエンコーダにより検出される
構成となっている。

【００１９】次に、本発明に係るクランプ面摩耗度検出
装置について説明する。図４は、クランプ面摩耗度検出
装置３０及びワイヤが仮のリードに接続された状態を示
す概略構成図である。

【００２０】図４に示すように、図１に示す装置のクラ
ンプ８ａとボンディングステージ２６との間には、クラ
ンプ面摩耗度検出装置３０が接続されている。このクラ
ンプ面摩耗度検出装置３０は、電源回路３１と電流検出
回路３２とで構成されている。電源回路３１は、外部の
操作手段（図示せず）の操作により電源が電流検出回路
３２に供給される構成となっている。

【００２１】次に、上記構成よりなる装置の作用につい
て説明すると、まず、図４に示す如く、図１に示すボン
ディング装置を用いてボンディングステージ２６上に載
置されたリード２７に仮のボンディングを行う。この
時、クランプ８ａ、ボンディングステージ２６は導電性
を有するので電源回路３１から図示せぬ外部の操作手段
の操作により電源が供給され、ワイヤ９に電流が流れ
る。このワイヤ９に流れる電流の変化を電流検出回路３
２により検出して表示手段に表示させる。この表示手段
としては、電流の値を電流計のようにメータで表示させ
てもよいし、デジタル表示等で表示させてもよい。この
電流検出回路３２により検出された値を図示せぬ制御回
路内に記憶させておくことによって経時変化を見ること
が可能となる。従って、この電流検出回路３２によって
検出されたデータをもとに、クランプ面の摩耗度の検出
を行うことができる。即ち、クランプ面摩耗度の検出
は、図３に示すクランプ部８ａ₁ 及び８ａ₂ のクランプ
面が摩耗して接触抵抗が増えると、正常な場合よりも電
流が減って小さくなる。従って、制御回路内の記憶回路
に正常な電流値を記憶させておくことによって該値との
比較を行えばクランプ面の摩耗度を定量的に判定するこ
とができる。なお、本実施例では制御回路内に記憶され
たデータによってクランプ面の摩耗度を判定している
が、目視によりメータ等の値を見ることによってクラン
プ面の摩耗度を判定することも可能である。

【００２２】次に、図５は、本発明に係るクランプ面摩
耗度検出装置３０を用いてクランプ面の摩耗度をボンデ
ィング工程中に適用する場合の検出方法の一例を説明す
る図である。

【００２３】図６に示す又はの状態、つまり第２ボ
ンディング点となるリード２７にボンディング接続され
た状態のタイミングにてクランプ８ａを介してワイヤ間
に電流を供給して電流検出回路３１により検出する。こ
の検出された電流値を図示せぬＡ／Ｄ変換器等を用いて
デジタル量に変換して制御回路内の記憶回路に記憶させ
る。

【００２４】また、前記記憶回路内にはクランプ部８ａ
₁ 及び８ａ₂ の正常な状態で測定された電流値のデータ
を予め記憶させておく。この基準となる電流値のデータ
と電流検出回路３２に記憶された電流値の検出データと
を比較してクランプ８ａの摩耗度の良否の判定を制御回
路により判定する。この制御回路による判定結果が否で
あるときは外部の表示手段に表示して告知させる。この
告知はボンディング装置に備えられているモニターや警
報、点滅等により告知させる方法であればよい。

【００２５】なお、本発明に係るクランプ面摩耗度検出
装置３０は独立した構成としてボンディング装置とは別
体に設けてもよく、また前記ボンディング装置と一体に
構成するようにしてもよいことは勿論である。また、本
発明の趣旨の範囲において適宜可変して本発明を用いて
もよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ワイヤをカットするカットクランプのクランプ面の摩耗
度を自動的に検出してワイヤの引き出し量等のバラツキ
をなくして作業効率の向上を図ることができる効果があ
る。また、本発明によれば、クランプ面の摩耗度を自動
的に確認することが可能であるので従来のように測定者
により良否の判定にバラツキが生ずることがなく定量的
に均一な判定を行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係るワイヤボンディング装置
の要部を示した図である。

【図２】図２は、図１に関するＡ−Ａ断面図である。

【図３】図３は、クランプ開閉機構の構成を簡略化した
構成図である。

【図４】図４は、クランプ面摩耗度検出装置及びワイヤ
が仮のリードに接続された状態を説明する概略構成図で
ある。

【図５】図５は、本発明に係るクランプ面摩耗度検出装
置を用いてクランプ面の摩耗度をボンディング工程中に
適用する場合の検出方法の一例を説明する図である。

【図６】図６は、従来のワイヤボンディング装置のボン
ディング工程を示す説明図である。

【符合の説明】

１ ボンディングアーム ２ 揺動アーム ３ 支持シャフト ７ キャピラリ ８ クランプアーム ８ａ クランプ ９ ワイヤ １０ 電気トーチ １５ アーム側カムフォロア １７ カムフォロア １８ カム １６ 揺動フレーム ２１ モータ ３０ クランプ面摩耗度検出装置 ３１ 電源回路 ３２ 電流検出回路 ８１ クランプ開閉機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被ボンディング部品が載置されるボンデ
   ィングステージと、ワイヤの挿通されたボンディングツ
   ールを保持するボンディングアームと、該ボンディング
   アームを移動自在に支持する支持機構と、前記ボンディ
   ングツールの上方に設けられ、前記ワイヤを開閉機構に
   より握持してワイヤのカットを行なうクランプ手段とを
   有するワイヤボンディング装置において、 一方が前記クランプ手段に接続され、他方が前記ボンデ
   ィングステージと接続されたクランプ面摩耗度検出装置
   とを有することを特徴とするワイヤボンディング装置。
2. 【請求項２】 前記クランプ面摩耗度検出装置は、電流
   検出回路と電源回路で構成された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】 被ボンディング部品が載置されるボンデ
   ィングステージに一方が接続され、他方がワイヤを開閉
   機構により握持してワイヤのカットを行なうクランプ手
   段に接続されたクランプ面摩耗度検出装置によりワイヤ
   間に電流を給電することによって前記クランプ手段のク
   ランプ面の摩耗度を検出できるようにしたことを特徴と
   するクランプ面摩耗度の検出方法。