JPH0376134A - 半導体装置の配線接続装置 - Google Patents

半導体装置の配線接続装置

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JPH0376134A
JPH0376134A JP1212178A JP21217889A JPH0376134A JP H0376134 A JPH0376134 A JP H0376134A JP 1212178 A JP1212178 A JP 1212178A JP 21217889 A JP21217889 A JP 21217889A JP H0376134 A JPH0376134 A JP H0376134A
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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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ワイヤボンディング装置等の半導体装置の配
線接続装置に係り、特に高い精度を丈現することができ
るとともに、高密度な半導体装置の製造に使用して最適
な配線接続装置に関する。
（従来の技術） 上記ワイヤボンディング装置等の配線接続装置において
は、微細化及び高密度化する回路バターンと、高密度実
装パッケージに対応するため、高い精度が要求されてお
り、例えば半導体チップ面のポンディングパッドは勿論
、ボンディングリードの微細化にも対応することが必須
となってきている。
このため、例えば対象ワークがリードフレームで、特に
多ピンＬＳＩの薄肉リードフレームを扱う場合等におい
ては、従来光学鏡筒により拡大したパターンをＩＴＶカ
メラにより捕え、パターン認識を実行することが広く行
われている。
これを第４図を参照して説明する。
供給側マガジン（図示せず）から取出された対象ワーク
としてのリードフレーム１は、この上面に半導体チップ
２をマウントした状態で、一対のガイドレール３ａ、’
３ｂによってその幅方向両側部下部を支持されてボンデ
ィング用の固定位置まで搬送されてくる。
このガイドレール３ａ、３ｂは開閉用パルスモータ４及
び左右に逆ねじを刻設したねじスクリュ５等を介して水
平度を維持しながら開閉自在に構成され、固定位置にお
いて閉じてリードフレーム１の端面に当接してこの幅方
向の位置決めを行う。
この固定位置の下方には、ストロークベアリング６によ
って上下自在なヒータプロ・ツク等のワーク支持ブロッ
ク７が、上方にはストロークベアリング８によって上下
動自在な押え部材９が夫々配置され、この固定位置にお
いてリードフレーム１は、ワーク支持ブロック７と押え
部材９によって上下方向から挟持して固定される。
一方、このリードフレーム１の固定位置の上方に位置し
て、像を拡大して監視用カメラ（ＣＯＤカメラ）１０に
導く光学鏡筒１１が配置され、この監視用カメラ１０及
び光学鏡筒１１はＸ−Ｙテーブル１２に搭載したボンデ
ィングヘッド１３に固着されているとともに、このボン
ディングヘッド１３には、先端にボンディングツール１
４を取付けたボンディングアーム１５が揺動自在に備え
られている。
これにより、光学鏡筒１１により拡大したパターンを監
視用カメラ１０によって捕らえて、半導体チップ２のポ
ンディングパッド及びリードフレーム１のインナーリー
ド１ａのパターン認識を行い、ボンディング位置ずれを
補正して、ボンディングツール１４によりボンディング
ワイヤ１６によるワイヤボンディングを行うよう構成さ
れていた。
更に、この種のワイヤボンディング装置において、半導
体チップ２の表面とインナーリード１のインナリード１
ａの表面の高さの違いによる光学的焦点のずれに基づく
精度低下を防止するため、光学鏡筒１１をころがり軸受
等を介して上下に移動可能となし、焦点のずれが生じな
いようにすることも一般に行われていた。
また、ハイブリッドＩＣのワイヤボンディング装置とし
て、特開昭６２−１２５６３９号が提案されている。こ
れを第５図に示す。
即ち、対象ワークである基板１′を保持する基板固定部
７′をモータ１７と該モータ１７の回転によって回転す
る垂直方向に延びるねじ棒１８を介して上下動自在に構
成し、これにより監視用カメラ１０の焦点に合わせて基
板１′を上下動させるようにしたものである。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記第４図に示す従来例においては、半
導体チップの表面とインナーリードの表面との間に高さ
の違いがあり、この高さの違いによる光学的焦点のずれ
が精度低下の原因となってしまうといった問題点があっ
た。
しかも、この問題点を解消するため、リードフレームを
上下動させようとすると、ワーク支持ブロック及びリー
ドフレーム押えも一緒に上下動させる必要があるばかり
でなく、例えワーク支持ブロック及びリードフレーム押
えを一緒に上下動させたとしても、ガイドレールとリー
ドフレーム端面とが擦れ合って、リードフレームのイン
ナーリード及びボンディングされたボンディングワイヤ
が加振してダメージを与えることとなり、不良の原因と
なってしまうと考えられる。
更に、光学鏡筒を上下に移動できるようにしたものにお
いては、この上下動させるためのメカニズムが重量とコ
ストの増大に繋がってしまうばかりでなく、光学鏡筒の
スライド部のクリアランスやバックラッシ等の精度低下
の要因が問題となってしまう。
即ち、上下動機構の有する一般的な機城的精度により、
上下動の位置再現性とこの上下動による水平方向の位置
再現性の問題がボンディング位置精度の低下の要因とな
ってしまう。即ち、例えば半導体チップの厚さ分の０．
５ｍｍ程度、光学鏡筒を上下に移動させようとすると、
この上下動に伴って光学鏡筒が僅かに揺動してしまい、
こＱ揺動に伴う水平方向の変化が微少であることから、
これを矯正することが困難となってしまう。
即ち、ミクロンオーダのボンディング位置精度を詰める
段階では、ころがり軸受の数ミクロンの隙間等が、ボン
ディング位置精度を狂わす大きな要因となってしまうの
である。
更に、第５図に示す従来例においては、光学系の焦点に
合わせて対象ワークとしての基板を上下動させているが
、パターン認識を行った後に基板をボンディング高さの
ボンディングツールの基準高さに合わせるべく、基板を
上下動させており、このため基板の上下動による誤差を
含んでボンディングしていると考えられる。
なお、リードフレームを使用したワイヤボンディングに
おいては、リードフレームの厚さの差や半導体チップの
高さ等による段差によってボンディングツールの垂直度
が影響を受ける量が、ｔａｎθ−０，７＋ａｍ／　１１
０ｍ、θ−０，４°程度以内であれば、問題のないレベ
ルであり、従って、この範囲以内のボンディングツール
の垂直度の誤差であれば、垂直度を考慮するメリットは
少なく、かえってデメリットが大きいと考えられる。
また、上下動の駆動に、ねじ棒を使用しているため、例
えばリードフレームを扱う場合には、基板固定部材の上
下動の他に、リードフレームをワーク支持ブロックに固
定するリードフレーム押えも上下動させる必要があり、
このため基板固定部材の周辺に２つの駆動装置を備える
必要があって、設置スペース及びコストの増大に繋がっ
てしまうと考えられる。
本発明は上記に鑑み、高速で水平移動するパターン認識
用光学系の重量を増加させてしまうことなく、光学系の
焦点に合わてワークを上下に制御することができるとと
もに、ワークの上下動に関わる位置ずれ要因を排除して
高いワイヤボンディング精度を実現することができ、更
にワークへダメージを与えてしまうことなく、構造的に
比較的簡単かつコンパクトで、しかも短時間に異品種へ
の切換えることができるものを提供することを目的とす
る。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置の配
線接続装置は、搬送装置によって搬送されてきたワーク
を保持するとともに、上下動自在で任意の位置に停止可
能なワーク支持ブロックと、このワーク支持ブロックで
保持したワークのパターン認識を行うためこの上方に配
置された光学的手段と、この光学的手段の焦点に合う高
さの違うワークの２以上の認識部対象位置を予め記憶し
ておく記憶手段とを備え、同一ワークの２以上の認識高
さの一方の位置におけるパターン認識を実行した後、他
の認識対象高さにワークの高さを移動してその位置にお
けるパターン認識を行って、配線接続に要する位置ずれ
補正を行うようにしたものであり、等速カム曲線を含む
駆動カムと、この駆動カムを回転させるとともに、この
回転角を電気的に制御可能なモータを介して、上記ワー
ク支持ブロックを上下動自在で任意の位置に停止可能に
構成したり、複数の認識対象高さの内、要求スペックの
弛い方を先にパターン認識するようにすることもできる
ものである。
（作　用） 上記のように構成した本発明によれば、例えば対象ワー
クの２つ以上の認識高さの内、要求スペックの弛い方に
先ず光学系の焦点を合わせるべくワークを移動させて、
その位置におけるパターン認識を行い、しかる後に他の
認識高さに光学系の焦点を合わせるべくワークの高さを
移動して、その位置におけるパターン認識を行い、この
パターン認識によって配線接続による配線位置の位置ず
れの補正を行ってこのままワイヤボンディング等の配線
を施すことにより、高い精度を実現することがかできる
。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。
供給側マガジン（図示せず）から取出された対象ワーク
としてのリードフレームｌは、この上面に半導体チップ
２をマウントした状態で、一対のガイドレール３ａ、３
ｂによってその幅方向両端下部を支持されてボンディン
グ用の固定位置まで搬送されてくる。
このガイドレール３ａ、３ｂは、上記第４図に示す従来
例と同様に、開閉用パルスモータ４及び左右に逆ねじを
刻設したねじスクリュ５（第４図参照）を介して水平度
を維持しながら開閉自在に構成され、固定位置において
閉じてリードフレーム１の端面に当接してこの幅方向の
位置決めを行うまう構成さている。
この固定位置の下方には、ストロークベアリング６よっ
て上下自在なヒータブロック等のワーク支持ブロック７
が配置されているとともに、このストロークベアリング
６の固定部６ａと可動部６ｂとの間には、引張ばね１９
が張設され、この引張力により、可動部６ｂに固着した
カムフロア２０と支持ブロック上下用カム２１とが当接
するようなされている。
また、この固定位置の上方にはストロークベアリング８
によって上下動自在な押え部材９が配置されているとと
もに、上記と同様に、このストロークベアリング８の固
定部８ａと可動部８ｂとの間には、引張ばね２２が張設
され、この引張力により、可動部８ｂに固着したカムフ
ォロア２３とフレーム押え上下用カム２４とが当接する
ようなされている。
上記２つのカム２１．２４は、サポータ２５に回転自在
に支承された同一のカム軸２６に固着され、このカム軸
２６は、カム駆動用パルスモータ２７の回転によって回
転するよう構成されている。
そして、ｍ３図に示すように、上記支持ブロック上下用
カム２１は、正回転の状態で回転角ａ〜ｂの間において
カムフォロア２０をサインカーブを描いて上昇させ、回
転角ｂ−ｃにおいて停止卜させ、回転角ｃ　−ｄにおい
てカムフォロア２０を等速カーブを描いて上昇させ、回
転角ｄ−ｅにおいて停止させ、更に区間ｅ　−ｆにおい
てサインカーブを描いて下降させる（逆転の場合は上記
と逆）ような形状に形成されている。
また、フレーム押え上下用カム２４は、正回転の状態で
回転角ｇ〜ｈにおいてカムフォロア２３を下降させ、回
転角ｈ−ｉにおいて停止させ、回転角ｌ−ｊにおいてサ
インカーブを描いて下降させ、回転角ｊ−ｋにおいて停
止させ、更に回転角に−ｆｉにおいてサインカーブを描
いて上昇させる（逆転の場合は上記と逆）ような形状に
形成されている。
これにより、カム軸２６を正転させた時、ワーク支持ブ
ロック７はカムフォロア２０を介して上昇し、フレーム
押え９はカムフォロア２３を介して下降する。そして、
リードフレーム１が所定量上昇した時、この幅方向両側
部は、ワーク支持ブロック７とフレーム押え９によって
上下方向から挟持されて保持され、更に上昇することに
より、支持ブロック上下用カム２４はカムフォロア２３
から離れて、引張ばね２２の弾性力によって挟持される
。この引張ばね２２の弾性力によって挟持された状態で
、支持ブロック上下用カム２１の＝（ｃ速カーブに沿っ
て、ワーク支持ブロック７、ひいてはリードフレーム１
が昇降するよう構成されている。
更に、この支持ブロック上下用カム２１の等速カーブに
よるリードフレームｌのリフト量、即ちカム軸２６の回
転角を制御することにより、リードフレーム１を所定の
位置に停止させるとともに、カム駆動用パルスモータ２
７の回転角は、ＣＰＵ（図示せず）等により、その回転
角が制御されるようなされており、このＣＰＵには、少
なくとも２つのリードフレーム１の停止位置（即ち、カ
ム軸２６の所定回転角）が記憶されている。
一方、このリードフレーム１の固定位置の上方のボンデ
ィングツール１４に対しＸ−Ｙ方向にオフセットした位
置に、像を拡大して監視用カメラ（ＣＯＤカメラ）１０
に導く光学鏡筒１１が配置され、この監視用カメラ１０
及び光学鏡筒１１は、Ｘ−Ｙ方向に移動制御されるＸ−
Ｙテーブル１２に搭載したボンディングヘッド１３に固
着されている。
このボンディングヘッド１３には、ボンディングワイヤ
１６を挿通させたボンディングツール１４を先端に取付
けたボンディングアーム１５が、揺動支点１５ａを中心
に上下方向に揺動自在に備えられ、このボンディングア
ーム１５の揺動に伴ってボンディングアーム１４が上下
動するようなされている。
次に、上記実施例の作動タイミングを第２図を参照して
説明する。
先ず、リードフレーム１をガイドレール３ａ。
３ｂに沿って搬送し、搬送方向の位置決めを行ってこの
搬送を停止する。この状態で、ガイドレール開閉用パル
スモータ４（第４図参照）を、予め記憶させた所定量正
転させて、ガイドレール３ａ。
３ｂを閉じ、これによってリードフレーム１の幅方向を
規制する（タイミングＡ）。
次に、この状態でカム軸２６をカム駆動用パルスモータ
２７を介して第３図に示す所定回転角θｌ正転させ、こ
れによってワーク支持ブロック７を上昇させると同時に
フレーム押え９を下降させ、リードフレーム１の幅方向
の上下両面をワーク支持ブロック７及びフレーム押えっ
て挟持して、これを保持する（タイミングＢ）。この時
、フレーム押え上下用カム２４とカムフォロア２３は離
れ、引張ばね２２の引張力でリードフレーム１は挟持さ
れることになる。
この状態で、ガイドレール３ａ、３ｂとリードフレーム
ｌの端面との間に、隙間を設けるため、ガイドレール開
閉用パルスモータ４を逆回転させてガイドレール３ａ、
３ｂを開く。
このガイドレール３ａ、３ｂが開いた状態で、ワーク支
持ブロック７、ひいてはリードフレーム１をこのインナ
ーリード１ａのリード面が光学鏡筒１１の焦点に合う所
定の位置に上昇させるのであるが、これをカム駆動用パ
ルスモータ２７を介してカム軸２６を第３図に示す所定
の回転角θ２正転さ゛せることにより、ワーク支持ブロ
ック７をカムフォロア２０を介して支持ブロック上下用
カム２１の等速カーブに沿って上昇させることによって
行う。この回転角θ２は、ワーク支持ブロック７の第１
の停止位置として、ＣＰＵに予め記憶させておいたもの
である。
この状態で、リードフレーム１のインナーリード１ａの
パターン認識を監視用カメラ１０の画像処理により実行
する（タイミングＣ）。
次に、インナーリード１と半導体チップ２の段差分に相
当する量、即ち光学鏡筒１１の黒点が半導体チップ２の
ポンディングパッドに合う位置までワーク支持ブロック
７ひいてはインナーリード１を下降させるのであるが、
これをカム駆動用パルスモータ２７を介してカム軸２６
を第３図に示す所定の回転角θ３逆転させることにより
、ワーク支持ブロック７をカムフォロア２０を介して支
持ブロック上下用カム２１の等速カーブに沿って下降さ
せることによって行う。この回転角θ３は、ワーク支持
ブロック７の第２の停止位置として、ＣＰＵに予め記憶
させておいたものである。
この状態で、半導体チップ２のポンディングパッドのパ
ターン認識を監視用カメラ１０の画像処理により実行す
る（タイミングＤ）。
そして、上記パターン認識により求めたインナーリード
１と半導体チップ２の初期設定座標からのずれ量により
、各ワイヤボンディング座標の位置補正を行って、ワー
ク支持ブロック７をこの第２の停止位置に停止させたま
まボンディングツール１４によるワイヤボンディングを
実行する。
このワイヤボンディング作業終了後、カム駆動用パルス
モータ２７を介してカム軸２６を第３図に示すθ４逆転
させて、両カム２１．２４を原点に戻すことにより、両
カムフォロア２０．２３を介してワーク支持ブロック７
を下降させると同時にフレーム押え９を上昇させ、リー
ドフレーム１を自由の状態となす。この時、リードフレ
ーム１はワーク支持ブロック７により支持された状態で
下降するが、ガイドレール３ａ、３ｂまで下降すると、
ワーク支持ブロック７から離れ、それ以降はガイドレー
ル３ａ、３ｂにその幅方向両側部において支持される（
タイミングＥ）。
そして、ワイヤボンディングを終了したリードフレーム
１をガイドレール３ａ、３ｂで更に搬送して、収納用マ
ガジンに納めることによって、−連のボンディング作業
を終了する。
なお、本発明は上記実施例におけるシーケンスとタイミ
ングに限定させるものではなく、またパルスモータやＣ
ＯＤカメラ等の要素に限定されるものではないことは勿
論である。
また、先にインナーリード１ａのパターン認識を行い、
次に半導体チップ２のパターン認識を行ったのは、通常
半導体チップ２のポンディングパッドはインナーリード
１ａに比べて小さく、より高い精度が要求されるから、
要求スペックの弛い方を先にパターン認識することによ
って、より精度を高めるためであり、どちらを先にパタ
ーン認識するかは要求されるボンディング精度によって
決まる。
更に、ワーク支持ブロック７の停止高さは、リードフレ
ーム１の厚さと半導体チップ２の厚さ、及びインナーリ
ード面と半導体チップ面の相対距離によって決まる。
そして、異なる高さの品種及び同一リードフレームに異
なる厚さの半導体チップをマウントした場合等のワーク
に対して、夫々ワーク支持ブロックの停止高さを予めカ
ム駆動用パルスモータの回転角を制御するＣＰＵ等に予
め数値等で入力しておくことによりよって対応させるこ
とができる。
〔発明の効果〕
本発明は上記のような構成であるので、ワークを光学系
の焦点に合うよう上下動させ、しかもこの上下動に関わ
る位置ずれ要因を排除して、精度の高いワイヤボンディ
ングを実現することができ、しかも短時間に異品種への
切換えを行うことができるばかりでなく、高さの異なる
半導体チップを搭載したワーク等にも対応することがで
きる。
更に、高速ワイヤボンディングの機能を損なったり、光
学系の重量を増加させてしまうことなく、しかも比較的
構造的に簡単でかつコンパクトであるといった効果があ
る。
ワイヤ、１９．２２・・・引張ばね、２０．２３・・・
カムフォロア、２１・・・支持ブロック上下用カム、２
４・・・フレーム押え上下用カム、２６・・・カム軸、
２７・・・カム駆動用パルスモータ。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示し、ｍ１図は
側面図、第２図はタイムチャート、第３図はカムチャー
ト、第４図及び第５図は夫々異なる従来例を示す側面図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、搬送装置によって搬送されてきたワークを保持する
    とともに、上下動自在で任意の位置に停止可能なワーク
    支持ブロックと、このワーク支持ブロックで保持したワ
    ークのパターン認識を行うためこの上方に配置された光
    学的手段と、この光学的手段の焦点に合う高さの違うワ
    ークの２以上の認識部対象位置を予め記憶しておく記憶
    手段とを備え、同一ワークの２以上の認識高さの一方の
    位置におけるパターン認識を実行した後、他の認識対象
    高さにワークの高さを移動してその位置におけるパター
    ン認識を行って、配線接続に要する位置ずれ補正を行う
    ようにしたことを特徴とする半導体装置の配線接続装置
    。 ２、等速カム曲線を含む駆動カムと、この駆動カムを回
    転させるとともに、この回転角を電気的に制御可能なモ
    ータを介して、上記ワーク支持ブロックを上下動自在で
    任意の位置に停止可能に構成したことを特徴とする請求
    項１記載の半導体装置の配線接続装置。 ３、複数の認識対象高さの内、要求スペックの弛い方を
    先にパターン認識するようにしたことを特徴とする請求
    項１記載の半導体装置の配線接続装置。
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