JPH1116936A - 放電ギャップ制御方法およびこれを用いたワイヤボンディング装置 - Google Patents

放電ギャップ制御方法およびこれを用いたワイヤボンディング装置

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JPH1116936A
JPH1116936A JP9179128A JP17912897A JPH1116936A JP H1116936 A JPH1116936 A JP H1116936A JP 9179128 A JP9179128 A JP 9179128A JP 17912897 A JP17912897 A JP 17912897A JP H1116936 A JPH1116936 A JP H1116936A
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voltage
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Tetsutaka Kudo
哲敬 工藤
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Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ
量が規定範囲内に納まるように自動補正し、常に均一で
良好なボールを形成することができるようにする。 【解決手段】 ワイヤ１の先端と放電電極５との間の放
電ギャップ電圧を検出して所定の形式で取り出す放電ギ
ャップ電圧監視回路６と、該放電ギャップ電圧監視回路
６で検出した放電ギャップ電圧から規定の放電ギャップ
量を与えるためのワイヤ１のフィード量を求めるフィー
ド量変換回路８と、該フィード量変換回路８で得られた
フィード量に従ってワイヤ１の先端と放電電極５との間
の放電ギャップ量が規定値となるようにクランパ３を開
閉制御するクランパ制御回路９とを備えることにより構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グのための放電ギャップ制御方法とこの方法を利用して
構成したワイヤボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣなどの製造に際しては、ワイヤボン
ディング装置によって、ＩＣチップのパッド（第１ボン
ド電極）とフレームのリード（第２ボンド電極）の間を
金線などのワイヤでボンディングしている。このワイヤ
ボンディング時、ワイヤ先端と放電電極（放電ロッド）
との間で放電を起こさせ、ワイヤ先端にボンディング用
のボールを形成しているが、このボールのでき具合はワ
イヤ先端と放電電極との間の距離（放電ギャップ量）に
よって大きく左右され、放電ギャップ量のばらつきは、
結果としてボンディング品質に大きな影響を与える。こ
のため、ワイヤボンディングに際しては、常に放電ギャ
ップの状態を監視しながらボンディング作業を進める必
要がある。
【０００３】図３に、従来のワイヤボンディング装置に
おける放電ギャップの監視回路部分の回路構成を示す。
図において、１は金線などのワイヤ、２はワイヤ１を第
１ボンド電極から第２ボンド電極へ引き回すためのキャ
ピラリ、３はクランパ、４は放電用の高電圧を発生する
放電用高電圧発生回路、５は放電電極、６はワイヤ１の
先端と放電電極５との間の放電ギャップ電圧を監視して
その値から放電ギャップの異常を検出する放電ギャップ
電圧監視回路、７は放電によってワイヤ先端に形成され
たボンディング用のボールである。
【０００４】上記従来装置における放電ギャップの監視
動作を簡単に説明する。なお、以下の説明は、放電電極
５側に負電圧を印加する負極性放電の場合の例である。
放電電極５側に正電圧を印加する正極性放電の場合は、
電圧の正負が逆になるだけで、放電動作自体は以下に述
べる負極性放電の場合と同じである。
【０００５】放電電極５に負の放電用高電圧を印加した
時の放電特性を、図４（Ａ）に示す。いま、図の位置
において、放電用高電圧発生回路４から放電用の高電圧
をワイヤ１と放電電極５との間に印加開始すると、この
印加電圧は図示するように急峻に立上がり、の絶縁破
壊電圧まで達した時点でワイヤ１の先端と放電電極５と
の間に火花が飛び、放電が開始される。
【０００６】放電が開始されると、ワイヤ１の先端と放
電電極５との間の放電ギャップ電圧Ｅg は位置まで下
がり、そのときの放電ギャップ量Ｌg に対応した所定の
電圧Ｅg に落ち着く。この放電ギャップ電圧Ｅg は、放
電ギャップ量Ｌg が大きくなると負の方へ下がり（絶対
値が大きくなる）、放電ギャップが小さくなると正の方
へ上がる（絶対値が小さくなる）ように作用する。
【０００７】例えば、図４（Ａ）の場合で説明すると、
放電ギャップ量が規定値Ｌg0のときに放電ギャップ電圧
がＥg0（−５００Ｖ）であるとすると、放電ギャップ量
がこの規定値Ｌg0 よりも大きくなってＬg1になると、
放電ギャップ電圧はそれに応じてＥg1位置まで下側に下
がり（負電圧の絶対値が大きくなる）、また、放電ギャ
ップ量が規定値Ｌg0よりも小さくなってＬg2になると、
放電ギャップ電圧はそれに応じてＥg2位置まで上側に上
がる（負電圧の絶対値が小さくなる）。
【０００８】したがって、前記Ｌg0とＥg0を基点とし
て、放電ギャップ量Ｌg と放電ギャップ電圧Ｅg との関
係を描くと、図５に示すような特性となる。この図５か
ら明らかなように、放電ギャップ電圧Ｅg の値からその
ときの放電ギャップ量Ｌg を知ることができる。そこ
で、放電ギャップ電圧監視回路６は、この放電ギャップ
電圧Ｅg を検出し、この放電ギャップ電圧Ｅg を放電ギ
ャップ量Ｌg に変換した後、該得られた放電ギャップ量
Ｌg が規定値Ｌg0からどれだけずれているかを求め、そ
のずれ量が規定範囲を越えたときに異常発生としてボン
ディング動作を自動停止する。
【０００９】そして、上記装置の稼働中および自動停止
後、作業員などが放電ギャップ調整用ダイヤルなどを手
で操作し、放電ギャップ量Ｌg が規定範囲内に納まるよ
うに再調整していた。
【００１０】なお、前記放電監視回路６は、放電ギャッ
プ電圧Ｅg を直接検出するようにしてもよいが、判定の
信頼性を上げるために、通常は図４（Ｂ）に示すように
検出された放電ギャップ電圧を積分し、その積分出力が
所定のしきい値を越えたときに異常発生と判定するよう
にしている。これによって、放電ギャップ電圧の脈動や
瞬動が平滑化され、誤判定を低減することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャッ
プ量が規定範囲から外れるとその都度ボンディング動作
を停止し、作業員などが手動操作によって放電ギャップ
量を再調整していた。このため、一旦異常が発生すると
装置の再稼働までに手間と時間がかかり、製造効率が極
端に低下するという問題があった。
【００１２】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたもので、ワイヤ先端と放電電極との間の放
電ギャップ量が規定範囲内に納まるように自動補正し、
常に均一で良好なボールを形成することのできる放電ギ
ャップ制御方法とこれを用いたワイヤボンディング装置
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の放電ギャップ制御方法は、ワイヤ先端と放
電電極との間の放電ギャップ電圧を検出し、該検出した
放電ギャップ電圧から放電ギャップ量を求め、次のボン
ディングのワイヤフィード時に、前記得られた放電ギャ
ップ量に基づいてワイヤのフィード量を制御することに
よって、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ量
を規定値に自動補正するようにしたものである。
【００１４】また、本発明のワイヤボンディング装置
は、ワイヤ先端と放電電極との間の放電によってワイヤ
先端にボンディング用のボールを形成するようにしたワ
イヤボンディング装置において、前記ワイヤ先端と放電
電極との間の放電ギャップ電圧を検出して所定の形式で
取り出す放電ギャップ電圧監視回路と、該放電ギャップ
電圧監視回路で検出した放電ギャップ電圧から規定の放
電ギャップを与えるためのワイヤのフィード量を求める
フィード量変換回路と、該フィード量変換回路で得られ
たフィード量に従ってワイヤ先端と放電電極との間の放
電ギャップ量が規定値となるようにクランパを開閉制御
するクランパ制御回路とを備えることにより構成したも
のである。
【００１５】
【作用】放電ギャップ電圧監視回路は、ワイヤ先端と放
電電極との間の放電ギャップ電圧を直接あるいは積分出
力などの所定の形式で取り出し、フィード量変換回路に
送る。フィード量変換回路は、この放電ギャップ電圧か
ら規定の放電ギャップ量を与えるためのワイヤのフィー
ド量を求め、クランパ制御回路に送る。そして、クラン
パ制御回路は、次のボンディングのワイヤフィード時
に、前記送られてきたフィード量に基づいてクランパを
開閉制御し、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャッ
プ量が規定値となるようにワイヤをフィード制御する。
この結果、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ
量は常に規定値となるように自動補正される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１に、本発明に係るワイ
ヤボンディング装置の一実施形態を示す。図において、
１はワイヤ、２はキャピラリ、３はクランパ、４は放電
用高電圧発生回路、５は放電電極、６は放電ギャップ電
圧監視回路、７はワイヤ先端に形成されたボールであっ
て、これらは前述した従来の装置と同一の構成になるも
のである。本発明は、この従来装置と同一の構成におい
て、フィード量変換回路８とクランパ制御回路９を付設
したものである。
【００１７】フィード量変換回路８は、放電ギャップ電
圧監視回路６の出力する放電ギャップ電圧の積分出力か
ら規定放電ギャップ量を得るためのワイヤ１のフィード
量を算出する回路である。また、クランパ制御回路９
は、フィード量変換回路８で算出されたワイヤ１のフィ
ード量に従ってクランパ３の開閉動作を制御し、放電電
極５とワイヤ１の間の放電ギャップが規定の放電ギャッ
プ量となるようにワイヤ１のフィード量を制御する回路
である。
【００１８】次に、図２を参照してその動作を説明す
る。なお、説明を分かり易くするため、図２（Ａ）に示
すように、ワイヤ１の先端と放電電極５との間の放電ギ
ャップ量が規定値Ｌg0よりも大きなＬg1となっている場
合を例に取る。
【００１９】この状態において、放電用高電圧発生回路
４からワイヤ１と放電電極５との間に高電圧を印加する
と、図２（Ｂ）に示すように、ワイヤ１と放電電極５と
の間に火花が飛んで放電が開始され、所定時間の後、ワ
イヤ１の先端にはボンディング用のボール７が形成され
る。
【００２０】上記放電の間、放電ギャップ電圧監視回路
６はワイヤ１と放電電極５との間の放電ギャップ電圧Ｅ
g1を検出し、これを積分する（図４（Ｂ）参照）。そし
て、放電が終了すると、放電ギャップ電圧監視回路６
は、この放電終了時の積分出力をフィード量変換回路８
に送る。
【００２１】放電が終了し、ワイヤ１の先端にボンディ
ング用のボール７が形成されると、放電電極５は図示し
ない機構によってボンディングの邪魔にならない位置に
引き込められ、図２（Ｃ）に示すように、キャピラリ２
を移動制御することによって、ワイヤ１をＩＣチップ２
１のパッド（第１ボンド電極）２２とフレーム２３のリ
ード（第２ボンド電極）２４の間のボンディングを行な
う。
【００２２】一方、前記フィード量変換回路８は、放電
ギャップ電圧監視回路６から送られてきた積分出力を基
に現在の放電ギャップ量Ｌg1を求め、この放電ギャップ
量Ｌg1から規定値Ｌg0を与えるためのフィード補正量Δ
Ｌg1＝Ｌg1−Ｌg0を算出する。そして、この得られたフ
ィード補正量ΔＬg1を前回のワイヤ１のフィード量Ｓに
加算してやることにより、次のボンディング時のワイヤ
1 のフィード量Ｓ＋ΔＬg1を得る。
【００２３】図２（Ｃ）のように、リード２４へのボン
ディングが終了すると、クランパ３を開いたまま、キュ
ピラリ２を前記算出したフィード量Ｓ＋ΔＬg1だけ上方
へ引き上げ、図２（Ｄ）の状態とする。そして、図２
（Ｄ）の状態となった時点で、クランパ制御回路９によ
ってクランパ３を閉じ、ワイヤ１，キャピラリ２，クラ
ンパ３の全体を図２（Ｅ）に示す放電位置まで引き上げ
る。その後、放電電極５が所定の位置に押し出され、次
の放電の準備が完了する。
【００２４】図２（Ｅ）から明らかなように、上記ワイ
ヤ１のフィード制御の結果、ワイヤ１の先端と放電電極
５との間の放電ギャップ量はΔＬg1だけ自動補正され、
ワイヤ１の先端と放電電極５との間の放電ギャップ量は
規定値Ｌg0となる。このワイヤ１のフィード制御は、ワ
イヤ１の先端と放電電極５との間で放電が行なわれる度
に実行される。したがって、ワイヤ１の先端と放電電極
５との間の放電ギャップ量は常に規定値ＬG0に維持さ
る。この結果、ワイヤ１の先端には常に均一で良好なボ
ールが形成され、高品質のワイヤボンディングが実現さ
れる。
【００２５】なお、上記ワイヤ１のフィード制御が不可
能なほどに放電ギャップ量Ｌg が大きく変化したような
場合には、従来と同様に、放電ギャップ電圧監視回路６
から異常検知出力が発生するので、このような場合には
従来と同様に装置を自動停止させることができる。
【００２６】また、上記の例においては、放電ギャップ
電圧監視回路６は検出した放電ギャップ電圧を積分して
出力するようにしたが、判定の信頼性が若干低下するこ
とを我慢できるならば、検出した放電ギャップ電圧を積
分することなくそのまま出力するようにしてよいもので
ある。
【００２７】また、上記の例は、放電電極５に負電圧を
印加する負極性放電の場合について例示したが、放電電
極５に正電圧を印加する正極性放電の場合も同様に実現
できるものである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の放電ギャ
ップ制御方法は、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギ
ャップ電圧を検出し、該検出した放電ギャップ電圧から
放電ギャップ量を求め、次のボンディングのワイヤフィ
ード時に、前記得られた放電ギャップ量に基づいてワイ
ヤのフィード量を制御することによって、ワイヤ先端と
放電電極との間の放電ギャップ量を規定値に自動補正す
るようにしたので、ワイヤ先端と放電電極との間の放電
ギャップ量を常に規定範値となるように自動補正するこ
とができる。このため、常に均一で良好なボールを形成
することができ、高品質のワイヤボンディングを実現で
きる。また、放電ギャップ量が規定範囲から外れて装置
が自動停止されるというような事故がほとんどなくなる
ので、製造効率を上げることができる。
【００２９】また、本発明のワイヤボンディング装置
は、ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ電圧を
検出して所定の形式で取り出す放電ギャップ電圧監視回
路と、該放電ギャップ電圧監視回路で検出した放電ギャ
ップ電圧から規定の放電ギャップを与えるためのワイヤ
のフィード量を求めるフィード量変換回路と、該フィー
ド量変換回路で得られたフィード量に従ってワイヤ先端
と放電電極との間の放電ギャップ量が規定値となるよう
にクランパを開閉制御するクランパ制御回路とを備える
ことにより構成したので、常に均一で良好なボールを形
成することができる高品質で製造効率に優れたワイヤボ
ンディング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態のボンディング動作の説明図であ
る。
【図３】従来装置を示すブロック図である。
【図４】ワイヤボンディングにおける放電特性の説明図
である。
【図５】放電ギャップ電圧と放電ギャップ量の関係を示
す図である。
【符号の説明】
１ ワイヤ ２ キャピラリ ３ クランパ ４ 放電用高電圧発生回路 ５ 放電電極 ６ 放電ギャップ電圧監視回路 ７ ボール ８ フィード量変換回路 ９ クランパ制御回路 ２１ ＩＣチップ ２２ パッド（第１ボンド電極） ２３ フレーム ２４ リード（第２ボンド電極） Ｌg 放電ギャップ量 Ｅg 放電ギャップ電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワイヤ先端と放電電極との間の放電によ
    ってワイヤ先端にボンディング用のボールを形成するよ
    うにしたワイヤボンディングのための放電ギャップ制御
    方法であって、 ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ電圧を検出
    し、該検出した放電ギャップ電圧から放電ギャップ量を
    求め、次のボンディングのワイヤフィード時に、前記得
    られた放電ギャップ量に基づいてワイヤのフィード量を
    制御することによって、ワイヤ先端と放電電極との間の
    放電ギャップ量を規定値に自動補正することを特徴とす
    る放電ギャップ制御方法。
  2. 【請求項２】 ワイヤ先端と放電電極との間の放電によ
    ってワイヤ先端にボンディング用のボールを形成するよ
    うにしたワイヤボンディング装置において、 前記ワイヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ電圧を
    検出して所定の形式で取り出す放電ギャップ電圧監視回
    路と、 該放電ギャップ電圧監視回路で検出した放電ギャップ電
    圧から規定の放電ギャップを与えるためのワイヤのフィ
    ード量を求めるフィード量変換回路と、 該フィード量変換回路で得られたフィード量に従ってワ
    イヤ先端と放電電極との間の放電ギャップ量が規定値と
    なるようにクランパを開閉制御するクランパ制御回路
    と、を備えたことを特徴とするワイヤボンディング装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011103775A1 (zh) * 2010-02-23 2011-09-01 清华大学 一种标定电压的产生装置和方法

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WO2011103775A1 (zh) * 2010-02-23 2011-09-01 清华大学 一种标定电压的产生装置和方法

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