JPH07106367A

JPH07106367A - ワイヤボンディング装置

Info

Publication number: JPH07106367A
Application number: JP5265610A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Katajima; 克彦片島
Original assignee: Toshiba Seiki Co Ltd
Current assignee: Toshiba Mechatronics Co Ltd
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】支持治具によるステムの位置決めが粗であっ
ても、正確にワイヤボンディング作業を行なうことがで
き、またステムを加熱する場合であっても、短時間でか
つ効率良く加熱することができること。【構成】ステム６は、トレー７のステム収容部７ａに
収容されて搬送され、この搬送路から位置決め手段９に
移送される。そして、位置決め手段９上において、ステ
ム６はヒータ４６にて加熱されるとともに、認識手段１
１により、ステムにおける半導体ペレット３の電極３
ａ、３ｂとステムのリード６ａ、６ｂとの位置がそれぞ
れ認識され、その認識結果に基づきキャピラリ１３が移
動制御されてワイヤボンディングされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステムに搭載された半
導体ペレット（以下「ペレット」という）の電極と、ス
テムのリードとをワイヤを用いて接続するワイヤボンデ
ィング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク等の情報処理装置用の光源と
して、半導体レーザ装置が広く用いられている。この半
導体レーザ装置の製造に際しては、ステムに所定角度傾
斜した状態で搭載されたペレットの電極と、ステムを貫
通して設けられたリードの上端面とをワイヤで接続する
必要があり、その装置の一例が特開昭６２−１１９９３
１号公報に記載されている。この公報に記載された技術
によれば、磁石によって複数個のステムを保持する短冊
状の支持治具を搬送路に沿って搬送し、ボンディング時
には、支持治具を傾動可能なステージ上に位置決めする
とともに、ボンディング面の方向に応じてこのステージ
を回動させるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術に
おけるステムの位置決めは、常に支持治具を介して行わ
れるため、ボンディング精度を向上させるためには、支
持治具にステムを高精度で位置決めしなければならず、
従って、支持治具に高い加工精度が要求され、支持治具
自体が高価なものとなるという問題点があった。

【０００４】また、ワイヤボンディング動作に先立ち、
ステムを加熱しなければならない場合にあっては、ステ
ムが支持される支持治具からの放熱作用により、ステム
が充分に加熱されるまでに長時間が必要であった。そこ
で、短時間で充分に加熱するためには、熱容量の大きな
加熱装置を必要とし、このため加熱手段が大型化、大重
量化するとともに、ステムの温度コントロールも困難で
あるという問題点も生じていた。

【０００５】本発明は、支持治具によるステムの位置決
めが粗であっても、正確にワイヤボンディング作業を行
なうことができ、またステムを加熱する場合であって
も、短時間でかつ効率良く加熱することができる、ワイ
ヤボンディング装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、ステムに搭載された半導体ペレットの電極と前記ス
テムのリードとをキャピラリに保持されてなるワイヤを
用いて接続するワイヤボンディング装置において、所定
の間隔で形成されたステム収容部に前記ステムを収容し
た長尺状のトレーを搬送路に沿って搬送する搬送手段
と、前記キャピラリの移動領域に配置され前記ステムを
位置決めする傾動可能な位置決め手段と、この位置決め
手段と前記搬送路との間で前記ステムを移送する移送手
段と、前記位置決め手段にて位置決めされた前記ステム
に搭載された前記半導体ペレットの電極、並びに前記ス
テムのリードの各位置を認識する認識手段と、この認識
手段の認識結果に基づき前記キャピラリを移動制御する
制御手段と、を有することを特徴とする。

【０００７】請求項２に記載の本発明によれば、位置決
め手段には、ステムを加熱する加熱手段を有することを
特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１に記載の本発明によれば、ステムは、
トレーのステム収容部に収容されて搬送され、この搬送
路から位置決め手段に移送される。そして、位置決め手
段上において、認識手段により、ステムにおける半導体
ペレットの電極とステムのリードとの位置がそれぞれ認
識され、その認識結果に基づきキャピラリが移動制御さ
れてワイヤボンディングされる。

【０００９】請求項２に記載の本発明によれば、ステム
は、位置決め手段上において加熱手段により加熱され
る。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明に係わるワイヤボンディング装置の構成を示
す平面図、図２は図１の正面図、図３はステムを示す拡
大斜視図、図４は搬送手段を示す一部拡大正面図、図５
は位置決め手段を示す拡大平面図、図６は図５の正面
図、図７は図５の一部断面側面図、図８は移送手段を示
す拡大側面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図、図１０はト
レーを示す拡大断面図である。

【００１１】まず図１、図２に示すワイヤボンディング
装置１は、水平方向に移動自在なボンディングヘッド２
と、３種類の半導体ペレット３、４、５（図３参照）が
搭載されたステム６を複数個支持したトレー７を搬送路
に沿って搬送する搬送手段８と、ステム６を位置決めす
る位置決め手段９と、搬送路におけるトレー７と位置決
め手段９との間でステム６の受け渡しを行なう移送手段
１０と、位置決め手段９にて保持されたステム６の各ペ
レット電極３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ（図３参照）
の位置と、リード６ａ〜６ｅの各位置を認識する認識手
段１１とを有する。

【００１２】図３に示すように、ステム６は支持板６ｆ
の略中央にペレット搭載部６ｇを有し、ペレット搭載部
６ｇの周囲には、リード６ａ〜６ｅが支持板６ｆを貫通
して設けられる。そしてペレット搭載部６ｇにおいて、
ペレット３はその被ボンディング面が水平状態、ペレッ
ト４に関しては水平面に対して所定角度傾斜した状態、
ペレット５に関しては垂直状態でそれぞれ搭載されてい
る。

【００１３】ボンディングヘッド２は、ＸＹテーブル１
２上に搭載され、そしてキャピラリ１３を保持して上下
動するボンディングアーム１４を有する。なお、キャピ
ラリ１３には、不図示の供給機構からワイヤ１５が供給
される。

【００１４】搬送手段８は、トレー７を積層状態で収納
した供給マガジン１６を昇降自在に支持する昇降台１７
と、供給マガジン１６内から不図示のプッシャにて押し
出されたトレー７を支持する一対の搬送レール１８と、
搬送レール１８上に押し出されたトレー７を挟持して搬
送レール１８上を搬送する送り手段１９と、送り手段１
９によって搬送されたトレー７を収納する収納マガジン
２０を昇降自在に支持する昇降台２１とから構成されて
いる。なお図１０に示すように、トレー７は、ステム６
を収容する収容部７ａを複数個所定ピッチで有する。

【００１５】ここで送り手段１９は、図４に示すよう
に、移動ブロック２２を有しており、その両端には、挟
持爪２３がピン２４を介してそれぞれ回動自在に支持さ
れる。そして、各挟持爪２３はその下端側に長穴２３ａ
が形成されており、この長穴２３ａには、エアシリンダ
２６のロッド２７の先端に装着された連結部材２８のピ
ン２５が挿入される。また、移動ブロック２２には、軸
受２９、３０に回転自在に支持されたボールねじ３１が
噛合しており、ボールねじ３１はモータ３２によって回
転駆動される。

【００１６】位置決め手段９は、図５乃至図７に示すよ
うに、不図示の固定基台に固定されたブラケット３３
と、このブラケット３３に軸３４、３５を介して回動自
在に支持され、軸３４に連結されたモータ３６によって
回動されるホルダ３７と、ホルダ３７上に配設された保
持装置３８とから構成されている。保持装置３８は、保
持ブロック３９を有する。この保持ブロック３９には、
ステム６のリード６ａ〜６ｅを収容する凹部４０が形成
されている。凹部４０の開口近傍には、ステム６の位置
を規制するストッパ４１と、凹部４０を挟んでストッパ
４１と対向し、ストッパ４１に対して進退自在な保持爪
４２とが設けられている。この保持爪４２は、ホルダ３
７に設けられたブラケット４３に固定されたエアシリン
ダ４４のロッド４５の先端に固定されている。また、保
持ブロック３９には、保持ブロック３９を加熱すること
でステム６を所定温度に加熱するヒータ４６が内蔵され
ている。なお、軸３４、３５の回転中心の高さは、保持
ブロック３９上にステム６を載置したときに、ステム上
にて所定角度傾斜した状態で搭載されているペレット４
の表面高さレベルとほぼ一致させられる。

【００１７】移送手段１０は、図８乃至図９に示すよう
に、支持ブラケット４７を有し、この支持ブラケット４
７には、２本のガイドロッド４７ａ、４７ｂと、モータ
４８により回転駆動されるボールねじ４９とが支持され
る。そして、ボールねじ４９に噛合するめねじ部材５１
を有する水平移動ブロック５０が、ガイドロッド４７
ａ、４７ｂに沿って移動させられるようになっている。
また、水平移動ブロック５０には、垂直ガイドレール５
２と、この垂直ガイドレール５２に平行で、かつモータ
５３により回転駆動されるボールねじ５４とが支持され
ていて、ボールねじ５４に噛合する昇降ブロック５５
が、垂直ガイドレール５２に沿って上下動されるように
なっている。そして、昇降ブロック５５には、吸着アー
ム５６が設けられており、この吸着アーム５６の先端に
は、不図示の真空装置の真空圧が適宜接続される吸着ノ
ズル５７が装着されている。なお吸着ノズル５７は、図
３に示すように、その吸着面５７ａがステム６の支持板
６ｆの周縁部分において接する大きさに形成されるとと
もに、リード６ａ〜６ｅ及びペレット搭載部６ｇを収容
可能な収納空間５７ｂを有する。

【００１８】認識手段１１は、位置決め手段９に位置決
め保持されたステム６上に臨むように、カメラ５８が不
図示のブラケットを介してボンディングヘッド２上に固
定されている。そしてカメラ５８が取込んだ画像は、公
知の画像処理部５９にて処理され、半導体ペレット３、
４、５、並びにリード６ａ〜６ｅの理想位置からのずれ
量が検出されるようになっている。尚、ワイヤボンディ
ング装置１全体の動作制御は、制御部６０にて行なわれ
る。

【００１９】次に、このように構成されたワイヤボンデ
ィング装置１の作動について説明する。まず、昇降台１
７が上昇し、供給マガジン１６内の所定のトレー７が搬
送位置に位置決めされると、不図示のプッシャによりト
レー７が搬送レール１８上に押し出される。搬送レール
１８上に押し出されたトレー７は、送り手段１９の挟持
爪２３によって挟持される。なお、挟持爪２３は、トレ
ー７が搬送レール１８上に押し出される際は、このトレ
ー７と干渉することがないように、エアシリンダ２６に
よって２点鎖線で示す待機位置に保持され、トレー７が
押し出された後、実線で示す挟持位置に移動される。次
に、モータ３２が正転することによって、トレー７は収
納マガジン２０方向に移動され、トレー７の先頭位置の
ステム６が、移送手段１０の吸着ノズル５７による吸着
位置に到達した時点で停止される。

【００２０】この吸着位置に到達したステム６は、モー
タ５３が正転することで下降する移送手段１０の吸着ノ
ズル５７により吸着保持される。この保持は、吸着ノズ
ル５７の吸着面５７ａがステム６の支持板６ｆの周辺部
分を吸着保持することで行なわれる。吸着ノズル５７が
ステム６を保持するとモータ５３は逆転し、次いでモー
タ４８が正転することにより、吸着保持されたステム６
は、位置決め手段９における保持ブロック３９の直上に
移送される。ここで、再びモータ５３が正転することに
よって吸着ノズル５７は下降する。そして、吸着ノズル
５７の真空が解除され、ステム６は、保持ブロック３９
の凹部４０にリード６ａ〜６ｅを挿入する状態で載置さ
れる。この後、モータ５３が逆転することで吸着ノズル
５７は上昇し、次いでモータ４８が逆転することで待機
位置まで移動する。なお、保持ブロック３９上にステム
６が移送される際、ボンディングヘッド２は、吸着ノズ
ル５７がボンディングアーム１４に干渉しない後退位置
にて待機状態とされる。

【００２１】さて、ステム６が保持ブロック３９上に載
置されると、保持爪４２がエアシリンダ４４の作動で押
し出され、ステム６の一側がストッパ４１に押し付けら
れて位置決め保持される。そしてまた、ヒータ４６によ
り保持ブロック３９は加熱されていることから、保持ブ
ロック３９上のステム６は、所定温度に加熱されること
となる。

【００２２】保持ブロック３９上のステム６が所定温度
に加熱されると、ボンディングアーム１４が備えるキャ
ピラリ１３を用い、次のようにしてワイヤボンディング
作業が行なわれる。まず、カメラ５８により、被ボンデ
ィング面が水平状態とされるペレット３の電極３ａと３
ｂ、及びリード６ａ〜６ｄの上端面が撮像され、取込ま
れた画像は画像処理部５９にて処理が施され、それぞれ
の理想位置とのずれ状態が検出される。そして、検出さ
れたずれ状態と予め記憶されている理想のボンディング
座標とから実ボンディング座標が演算にて求められると
ともに、これに基づき、ボンディングヘッド２が制御部
６０の制御下で駆動され、ペレット３の電極３ａとリー
ド６ａ、電極３ｂとリード６ｂとが、それぞれワイヤ１
５にて接続される。

【００２３】次に、保持ブロック３９は、モータ３６の
作動で、ペレット４の被ボンディング面が水平状態にな
るまで所定角度傾斜する。この後、ペレット４の電極４
ａと４ｂがカメラ５８によって撮像され、先と同様にし
て、理想位置からのずれ状態が検出され、実ボンディン
グ座標が求められる。そして、求めた結果に基づいてボ
ンディングヘッド２が駆動され、まず、ペレット４の電
極４ａにワイヤ１５の一端が接続される。次に、キャピ
ラリ１３が上昇されるとともに、保持ブロック３９はモ
ータ３６の駆動で水平状態に復帰する。その後、先に求
めたリード６ｃの実ボンディング座標に基づき、リード
６ｃ上端面にワイヤ１５の他端が接続される。そして同
様にして、再度保持ブロック３９が傾動して、電極４ｂ
とリード６ｄ間がワイヤ１５によって接続される。

【００２４】次に、保持ブロック３９は、モータ３６に
よって９０度回転し、ペレット５並びにリード６ｅの被
ボンディング面が水平状態とされる。そして、ペレット
５の電極５ａ及びリード６ｅが、カメラ５８によって撮
像される。そして、上記と同様にして画像処理部５９に
てずれ状態が検出されて実ボンディング座標が求めら
れ、この結果に基づいてボンディングヘッド２が駆動さ
れ、ペレット５の電極５ａとリード６ｅとがワイヤ１５
によって接続される。この後、保持ブロック３９は、モ
ータ３６の作動で水平状態に復帰する。そして、このよ
うにしてボンディングの終了したステム６は、ストッパ
４１と保持爪４２とによる保持が解除されるとともに、
移送手段１０の吸着ノズル５７によって再度吸着保持さ
れ、トレー７の収容部７ａに戻される。

【００２５】次に、送り手段１９は、モータ３２によっ
てトレー７の収容部７ａを１ピッチ分搬送し、トレー７
における先頭から２つ目のステム６が、移送手段１０の
吸着ノズル５７による吸着位置に位置付けられる。そし
て、以後はトレー７上の全てのステム６に対してボンデ
ィングが終了するまで上記と同様な動作が繰り返され
る。そして、１トレー分のボンディングが終了すると、
送り手段１９は、そのトレー７を収納マガジン２０の直
前位置まで搬送する。そして、挟持爪２３はエアシリン
ダ２６によって待機位置に移動され、トレー７を開放す
る。そして解放されたトレー７は、不図示のプッシャに
より、収納マガジン２０に収納される。そしてこの後、
供給マガジン１６からは次のトレー７が供給され、上記
動作が繰り返される。

【００２６】このように上記実施例によれば、トレー７
に収容されたステム６を１つずつ位置決め手段９上に移
しかえ、この位置決め手段９上において、ステム６をス
トッパ４１と保持爪４２によって位置決め保持するとと
もに、ステム６に搭載されたペレット３、４、５の各電
極３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、及びリード６ａ〜６
ｅの位置をカメラ５８で撮像し、そして画像処理部５９
にて理想位置からのずれ状態を検出し、その検出結果に
基づいてボンディングヘッド２を移動制御してワイヤボ
ンディングを行なっているので、トレー７は、ステム６
を収容保持しておくだけの機能を有するものであれば充
分であり、高精度に加工する必要はない。従って、高価
なトレー７を使用することなく、正確にワイヤボンディ
ングを行なうことができる。

【００２７】また、保持ブロック３９内にヒータ４６を
設け、保持ブロック３９上に位置決めされたステム６ご
とに加熱するようにしているので、ヒータ４６の熱容量
を小さくすることができ、しかもステム６を短時間でか
つ効率良く加熱することができ、ステム６の温度コント
ロールも容易となる。

【００２８】また、保持ブロック３９はステム６のみを
位置決めするものであるために、保持ブロック３９を比
較的小型化でき、よってその駆動源であるモータ３６の
出力を小さくすることができる。従って、回動機構自体
を小さくすることができるので、搬送手段８の周辺を簡
素化することができる。

【００２９】なお、上記実施例において、位置決め手段
９は、不図示の固定基台に支持されている例で説明した
が、この位置決め手段９をＸＹテーブルやＸＹθテーブ
ルなどの移動テーブルに搭載し、この移動テーブルの移
動制御によって、ステム６に搭載されたペレット３、
４、５の各電極３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ、５ａ、及びリ
ード６ａ〜６ｅの位置ずれを修正するようにしてもよ
い。さらには、ワイヤボンディング時、この移動テーブ
ルをボンディングヘッド２が搭載されているＸＹテーブ
ル１２とともに移動させれば、キャピラリ１３の移動時
間を短縮することができる。例えば、電極３ａにワイヤ
１５をボンディングした後、キャピラリ１３をリード６
ａ側に移動させる際、ＸＹテーブル１２の移動ととも
に、移動テーブルをＸＹテーブル１２の移動方向とは反
対方向に移動させるようにする。この時、移動テーブル
とＸＹテーブル１２の移動速度が同じである場合、ＸＹ
テーブル１２だけでキャピラリ１３をリード６ａ上に移
動させたときに比べ、半分の移動時間に短縮することが
できる。

【００３０】また実施例では、位置決め手段９上に一度
に位置決めされるステム６が１つの例で説明したが、一
度に複数個のステム６を位置決めするようにしても構わ
ない。なお、この場合、ステム６を位置決め手段９に移
送する移送手段１０の吸着ノズル５７を位置決めされる
ステム６の数に合わせて複数個設けるようにすると、効
率のよい移送を行なうことができる。

【００３１】また上記実施例では、保持ブロック３９に
ヒータ４６を内蔵した例を説明したが、保持ブロック３
９或いはステム６に熱風などの加熱流体を吹き付けるこ
とによって加熱するようにしてもよい。

【００３２】さらには、トレー７の収容部７ａが１列の
例で説明したが、複数列であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、支持治具によるステム
の位置決めが粗であっても、正確にワイヤボンディング
作業を行なうことができ、またステムを加熱する場合で
あっても、短時間でかつ効率良く加熱することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるワイヤボンディング装置の構成
を示す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】ステムを示す拡大斜視図である。

【図４】搬送手段を示す一部拡大正面図である。

【図５】位置決め手段を示す拡大平面図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】図５の一部断面側面図である。

【図８】移送手段を示す拡大側面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。

【図１０】トレーを示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１ワイヤボンディング装置３半導体ペレット３ａペレット電極３ｂペレット電極４半導体ペレット４ａペレット電極４ｂペレット電極５半導体ペレット５ａペレット電極６ステム６ａ〜６ｅリード７トレー７ａステム収容部８搬送手段９位置決め手段１０移送手段１１認識手段１２ＸＹテーブル１３キャピラリ１５ワイヤ１６供給マガジン１７昇降台１８搬送レール１９送り手段２０収納マガジン３８保持装置３９保持ブロック４１ストッパ４２保持爪４６ヒータ５０水平移動ブロック５１めねじ部材５２垂直ガイドレール５８カメラ５９画像処理部６０制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステムに搭載された半導体ペレットの電
極と前記ステムのリードとをキャピラリに保持されてな
るワイヤを用いて接続するワイヤボンディング装置にお
いて、所定の間隔で形成されたステム収容部に前記ステ
ムを収容した長尺状のトレーを搬送路に沿って搬送する
搬送手段と、前記キャピラリの移動領域に配置され前記
ステムを位置決めする傾動可能な位置決め手段と、この
位置決め手段と前記搬送路との間で前記ステムを移送す
る移送手段と、前記位置決め手段にて位置決めされた前
記ステムに搭載された前記半導体ペレットの電極、並び
に前記ステムのリードの各位置を認識する認識手段と、
この認識手段の認識結果に基づき前記キャピラリを移動
制御する制御手段と、を有することを特徴とするワイヤ
ボンディング装置。
【請求項２】位置決め手段には、ステムを加熱する加
熱手段を有す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。