JPH0831492B2 - ワイヤボンデイング装置のヘッド制御方法 - Google Patents

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ヘッド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は半導体チップ、25はリードフレームである。

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。ま
た、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）のようにリードフレーム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25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
クランパー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21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p1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はペレットである。

次に、動作について説明する。高さ検出器13は、ボン
ディング前のペレット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テーブル15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にデータを移し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17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またはリードの接合点への
ボンディングツールの最新の着地位置を検出して下面位
置として記憶し、この下面位置を基準としてボンディン
グ後のボンディングツールの動作を制御して一定量のワ
イヤを引き出すものである。

〔作用〕

最新の着地位置を基準として一定量のワイヤ引き出し
を行うので、ボールの形成を安定して行うことが出来
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。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置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１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く。
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力
バッファである。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リ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及び出力バッファ９には１
ステッ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
条件を最良の状態に保つことができると共に、ヘッドの
無駄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頼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頼性と歩
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
またはリードの接合点へのボンディングツールの着地を
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後のボンディングツ
ールの上下動作を最新の着地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
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
信頼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……目標値バッフ
ァ、８……シーケンス制御部、９……出力バッファ、10
……メカドライブ部、11……速度制御部、12……駆動モ
ータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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またはリードの接合点へのボンデ
   ィングツールの着地を検出するステップと、そのときの
   ボンディングツールの位置を読み取り、最新の読み取り
   値を下面位置として記憶するステップと、ボンディング
   後のボンディングツールの動作を下面位置を基準に制御
   して一定量のワイヤを引き出すステップと、 を備えたワイヤボンディング装置のヘッド制御方法。
2. 【請求項２】一定量のワイヤがボール形成に必要な量で
   あ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のヘッド制御方法。