(57)【要約】【課題】ワイヤカットエラー等での第２ボンド点でのボンディング状態やキャピラリ、ワイヤ等の部材の影響を受けづらく、キャピラリ先端からワイヤを自動で突出させ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。【解決手段】ワイヤ４０が挿通される貫通孔を有したキャピラリ６と、キャピラリ６の上方に設けられ、当該キャピラリ６に挿通されるワイヤ４０を把持する把持手段と、キャピラリ６を上下に振動させる加振手段とを備え、把持手段にワイヤ４０を把持させた状態で、加振手段によりキャピラリ６を上下に振動させることによって、キャピラリ先端からワイヤ４０を突出させるようにする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通される貫通孔を有したキャピラリと、
当該キャピラリの上方に設けられ、当該キャピラリに挿通されるワイヤを把持する把持手段と、
前記キャピラリを上下に振動させる加振手段とを備え、
前記把持手段に前記ワイヤを把持させた状態で、前記加振手段により前記キャピラリを上下に振動させることによって、前記キャピラリ先端から前記ワイヤを突出させる
ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記加振手段は、先端に超音波ホーンを介して前記キャピラリが取り付けられるボンディングアームを、当該ボンディングアームの固有振動数を含んだ周波数で上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記キャピラリを上下方向に移動させるキャピラリ移動手段を設け、前記キャピラリを前記把持手段に所定距離だけ接近させた後に前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記キャピラリ移動手段によって前記キャピラリを前記把持手段に接近するように上昇させながら前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項３に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記キャピラリに超音波振動を印加する超音波印加手段を設け、前記キャピラリを上下に振動させる際に前記キャピラリに超音波振動を重畳する
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出量を測定するワイヤ突出量測定手段を設け、当該ワイヤ突出量測定手段の測定結果に基づき前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項７】
前記ワイヤ突出量測定手段は、キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、
導電性を有する材質で構成された測定体と、
前記測定体と前記キャピラリの先端または当該キャピラリの先端から突出するワイヤの先端との接触を、両者の導通状態から検出する接触検出部と、を備えており、
前記ワイヤが先端から突出していない状態のキャピラリの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さと、前記キャピラリの先端から突出した前記ワイヤの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さとの差からワイヤの突出量を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項８】
キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、前記ワイヤと当該ワイヤがボンディングされたボンディング点との通電状態を検出する通電状態検出部とを有したワイヤ突出状態検出手段を設け、
前記ワイヤ突出状態検出手段は、前記ボンディング点に前記ワイヤをボンディングした前記キャピラリが上昇する間に前記通電状態の変化が生じたキャピラリ高さに基づき前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出状態を検出し、
前記ワイヤの突出状態に基づき前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項９】
粘着性を有する洗浄シートをさらに備え、
前記加振手段によって前記キャピラリを上下に振動させて、前記洗浄シートの表面に前記キャピラリの先端を繰り返し当接させることにより、当該キャピラリの先端に付着した汚れを除去する洗浄を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項１０】
前記洗浄シートは、突起を有するクッション層上に研磨剤からなる研磨層を形成したものであることを特徴とする請求項９に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項１１】
前記洗浄シートを用いた洗浄の後に前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤを用いて被ボンディング部品の電極とリードを接続するワイヤボンディング装置に関し、特に、キャピラリの先端にワイヤを自動で突出させることが可能なワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金線、銅などからなるワイヤを用いて第１ボンディング点となるＩＣチップ上の電極（パッド）と、第２ボンディング点となるリードとを接続するワイヤボンディング装置が用いられている。【０００３】
第１ボンディング点としてのＩＣチップのパッドと、第２ボンディング点として、例えば金属からなるリードフレームのリードとをワイヤで接合するワイヤボンディング装置において、第２ボンディング点でのリードの表面とワイヤとの接合性が良くない場合があり、これにより、不着やワイヤ抜け等が発生することがある。【０００４】
このため、特許文献１、特許文献２には、ワイヤ抜けやワイヤ曲がりを抑制するワイヤボンディング装置が開示されている。特許文献１及び特許文献２によれば、キャピラリによってワイヤをボンディングした後、第１クランパを閉じたままキャピラリと第１クランパとを上昇させてワイヤを切断するワイヤ切断手段と、キャピラリを上昇させた後、第１クランパを開、第２クランパを閉とし、キャピラリと第１クランパとを上昇させてキャピラリ先端にテールワイヤを延出するワイヤ延出手段とを備える。【０００５】
また、特許文献３には、キャピラリのクリーニング工程後に、ワイヤを繰り出す工程を有するボンディング装置が開示されている。特許文献３によれば、第２クランパを閉とし、第１クランパを開としてキャピラリを下降させ、キャピラリ先端から所定の長さだけワイヤの先端をキャピラリのワイヤ挿通孔の中に引っ込めるワイヤ引き込み手段と、キャピラリ先端を洗浄シートに押し付けてキャピラリ先端の汚れを除去するクリーニング手段と、第２クランパを閉とし、第１クランパを開とした状態で、キャピラリを超音波加振してワイヤ先端の曲りを矯正するワイヤ曲り矯正手段と、キャピラリの上下方向の動作と協働して第１クランパと第２クランパとを開閉動作させ、キャピラリ先端にワイヤを繰り出すワイヤ繰り出し手段とを備える。【０００６】
また、特許文献４には、ワイヤボンダのキャピラリのクリーニング方法が開示されている。特許文献４によれば、ボンディング回数が規定回数以上になったかを判断し、規定回数以上になった場合は、第２ボンディング後ワイヤを切断し、エアーテンションでキャピラリ内側にワイヤを引き込むようにする。【０００７】
続いてクランパを閉じてＺ軸を下降させて、クリーニングテープ上でキャピラリの下面をクリーニングする。クリーニングの際は、超音波の加振とＸＹステージによる往復動作によるバイブ（２軸の水平移動）を行う。【０００８】
クリーニング後にワイヤを引き出す際には、エアーテンションのエアーを下向きに噴いてワイヤを出すようにする。この際、キャピラリに超音波を加振してワイヤを出しやすくする。【０００９】
キャピラリから引き出したワイヤの先端にスパークによってボールを形成し、別に設けられたサブストレート上にダミーボンドを実施し、作業者が異常がないかを確認して通常のボンディング動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４４６７６３１号
【特許文献２】特開２０１０−１６１３７７号公報
【特許文献３】特開２０１１−６６２７８号公報
【特許文献４】韓国登録特許第１０−１３１２１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２では、第２ボンディング点でのボンディング状態によって、例えば、切断されたワイヤがキャピラリ先端の内部に張り付いたり、キャピラリ内部のエッジでのワイヤへの食い込みが強くなることにより、テール形成のためのワイヤの突出（繰り出し）が行えないことがある。特に、キャピラリ先端の内径が小さい場合には、この現象が著しくなる。【００１２】
また、ワイヤのテール形成のためにキャピラリを上昇させるが、第２クランパから下に位置するワイヤが座屈することにより、ワイヤを突出させることができないことがある。特に、ワイヤ径が細い場合には、この現象が著しくなる。【００１３】
一方、特許文献３に開示されたキャピラリのワイヤの繰り出しは、超音波振動をキャピラリに印加しつつ、単純にキャピラリを上昇させるが、キャピラリと第２クランパとの間の距離が長いため、ワイヤが座屈しやすく、ワイヤをキャピラリから突出させることができないことがある。【００１４】
また、特許文献４に開示されたエアーによるキャピラリ中のワイヤの繰り出しに関しては、エアーテンションの下部側に位置するワイヤが座屈することがあり、このため、エアーの風圧ではキャピラリからワイヤを引き出すことが困難となることがある。さらに、エアーによるワイヤの突出動作では、エアーの配管等によりエアーテンションの応答時間が遅くなり動作開始までに時間を要するため、高速稼働ができない恐れがある。【００１５】
また、ワイヤの座屈に関しては、ワイヤとキャピラリとの摩擦軽減のための超音波加振や、キャピラリ、クランパ及びワイヤにＸＹ方向の往復動作を加えることにより、矯正することが可能となる。【００１６】
しかしながら、キャピラリ先端の内部にワイヤが張り付いた場合には、超音波加振やＸＹ方向の往復動作では、ワイヤをキャピラリから剥離するために必要な力を加えることができないため、キャピラリからワイヤを突出させることができないことがある。【００１７】
このため、第２ボンディング点でのボンディング状態やキャピラリ、ワイヤ等の部材に影響されることなくキャピラリ先端からワイヤを自動で安定して突出させることが求められている。【００１８】
また、特許文献３、特許文献４に開示されたキャピラリ洗浄に関しては、超音波加振のみによるキャピラリ洗浄では、キャピラリの振動幅が小さいため、キャピラリ先端の堆積物を剥がすような力が十分に得られないことがある。また、ＸＹステージの往復動作によって、キャピラリの振動幅を大きくすることは可能であるが、ＸＹステージの往復動作は同一箇所での動きとなるため、クリーニングシートの摩耗が進みやすく、充分な洗浄効果を得られないことがある。【００１９】
そこで、本発明は、ワイヤカットエラー等での第２ボンド点でのボンディング状態やキャピラリ、ワイヤ等の部材の影響を受けづらく、キャピラリ先端からワイヤを自動で突出させることができ、さらに、ボンディング中のキャピラリの洗浄及びキャピラリの洗浄後のワイヤの突出を確実に行うことが可能であり、稼働率を大幅に向上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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目標達成のため、本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤが挿通される貫通孔を有したキャピラリと、当該キャピラリの上方に設けられ、当該キャピラリに挿通されるワイヤを把持する把持手段と、前記キャピラリを上下に振動させる加振手段とを備え、前記把持手段に前記ワイヤを把持させた状態で、前記加振手段により前記キャピラリを上下に振動させることによって、前記キャピラリ先端から前記ワイヤを突出させることを特徴とする。【００２１】
また、本発明の前記加振手段は、先端に超音波ホーンを介して前記キャピラリが取り付けられるボンディングアームを、当該ボンディングアームの固有振動数を含んだ周波数で上下に振動させることを特徴とする。【００２２】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、前記キャピラリを上下方向に移動させるキャピラリ移動手段を設け、前記キャピラリを前記把持手段に所定距離だけ接近させた後に前記キャピラリを上下に振動させることを特徴とする。【００２３】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、前記キャピラリ移動手段によって前記キャピラリを前記把持手段に接近するように上昇させながら前記キャピラリを上下に振動させることを特徴とする。【００２４】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、前記キャピラリに超音波振動を印加する超音波印加手段を設け、前記キャピラリを上下に振動させる際に前記キャピラリに超音波振動を重畳することを特徴とする。【００２５】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出量を測定するワイヤ突出量測定手段を設け、当該ワイヤ突出量測定手段の測定結果に基づき前記キャピラリを上下に振動させることを特徴とする。【００２６】
また、本発明の前記ワイヤ突出量測定手段は、キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、導電性を有する材質で構成された測定体と、前記測定体と前記キャピラリの先端または当該キャピラリの先端から突出するワイヤの先端との接触を、両者の導通状態から検出する接触検出部と、を備えており、前記ワイヤが先端から突出していない状態のキャピラリの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さと、前記キャピラリの先端から突出した前記ワイヤの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さとの差からワイヤの突出量を算出することを特徴とする。【００２７】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、前記ワイヤと当該ワイヤがボンディングされたボンディング点との通電状態を検出する通電状態検出部とを有したワイヤ突出状態検出手段を設け、前記ワイヤ突出状態検出手段は、前記ボンディング点に前記ワイヤをボンディングした前記キャピラリが上昇する間に前記通電状態の変化が生じたキャピラリ高さに基づき前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出状態を検出し、前記ワイヤの突出状態に基づき前記キャピラリを上下に振動させることを特徴とする。【００２８】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、粘着性を有する洗浄シートをさらに備え、前記加振手段によって前記キャピラリを上下に振動させて、前記洗浄シートの表面に前記キャピラリの先端を繰り返し当接させることにより、当該キャピラリの先端に付着した汚れを除去する洗浄を行うことを特徴とする。【００２９】
また、本発明の前記洗浄シートは、突起を有するクッション層上に研磨剤からなる研磨層を形成したものであることを特徴とする。【００３０】
また、本発明のワイヤボンディング装置は、前記洗浄シートを用いた洗浄の後に前記キャピラリを上下に振動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
従来はワイヤカットエラーなど第２ボンド後でエラーが出た際には、ワイヤボンディング装置が停止して、オペレータによって再度キャピラリにワイヤを通すなどの作業が必要であった。本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリを上下に振動させる加振手段を有し、第２ボンド後のキャピラリ上昇中に、キャピラリの先端にワイヤが突出しているかを判断し、キャピラリの先端にワイヤが突出していないと判断したときに、加振手段によりキャピラリの先端にワイヤを突出させる。【００３２】
これにより、ボンディング中にキャピラリの先端にワイヤが張り付いたり、キャピラリ内部にワイヤが引っかかったりした状態であっても、ワイヤボンディング装置を停止することなく自動でキャピラリ先端にワイヤを突出させることができる。このため、ワイヤボンディング装置の稼働率を向上させることができる。【００３３】
また、本発明によれば、ワイヤの突出前又はワイヤの突出後に、キャピラリ先端に所定の長さのワイヤが突出しているかを自動で検出することが可能であるため、オペレータによるワイヤ突出の確認作業が不要となる。【００３４】
また、従来は装置立ち上げ時やワイヤカットエラーの発生時には、ワイヤをキャピラリに通した後、キャピラリ先端からのワイヤを、ボール形成に必要な長さにする必要がある。この時、ボンディングワーク上で１回ないし２回キャピラリ打痕をつけて、ワイヤを切断し、必要なワイヤのテール量を確保している。このため、ワーク上に残ったワイヤを除去することが必要となる。【００３５】
本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリにワイヤを通して、キャピラリ先端でワイヤを切断後に、キャピラリ先端にワイヤを自動で突出させることができるため、ボンディングワークに不必要な打痕をつけることなく、ワイヤを容易に突出させることができる。また、必要最低限のワイヤ消費量でワイヤボンディング装置を稼働をすることができる。【００３６】
また、ワイヤボンディング装置は、ボンディング中にキャピラリの先端に堆積物が付着して、ワイヤの突出が困難となるため、キャピラリの洗浄が必要となる。本発明のワイヤボンディング装置は、粘着性を有する洗浄シートの表面にキャピラリの先端を繰り返し当接するように上下に高速移動して、キャピラリの洗浄を行うことにより、キャピラリ先端の堆積物やキャピラリ内部に付着したゴミを引き剥がすことができる。このため、キャピラリの洗浄後は、ワイヤをスムーズに突出させることが可能となる。【００３７】
さらに、キャピラリ先端の洗浄を行なうことで、キャピラリの使用期間を延ばすことができる。また、キャピラリの交換回数を減らすことができるため、キャピラリの交換に要する時間を削減することができ、ワイヤボンディング装置の稼働率の向上、ボンディング部品のコストダウンを図ることができる。【００３８】
また、本発明は、キャピラリ洗浄とキャピラリの先端でのワイヤの突出（ワイヤのテール形成）動作を自動で行なうことで、ワイヤボンディング装置を停止させることなく稼動することが可能となるため、連続稼働時間の大幅な向上が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の構成を示す図である。
【図２】本発明のワイヤボンディング装置におけるワイヤボンディングの動作を示すフローチャートである。
【図３】図２に示すワイヤボンディングの動作における第２ボンド以後のキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【図４】ボンディング中における第２ボンド後のワイヤ突出状態検出動作を示すフローチャートである。
【図５】図４に示すワイヤ突出状態検出動作におけるキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【図６】ワイヤボンディングにおけるエラー発生後のワイヤ突出動作を示すフローチャートである。
【図７】図６に示すワイヤ突出動作におけるキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【図８】ワーク搬送部表面でのキャピラリ先端のワイヤ突出量測定に用いる基準値を測定する動作のフローチャートである。
【図９】キャピラリの先端にワイヤが、所定の長さに突出されているかの測定を行うワイヤ突出量測定動作のフローチャートである。
【図１０】キャピラリのクリーニング動作を示すフローチャートである。
【図１１】キャピラリのクリーニング動作におけるキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して、本発明によるワイヤボンディング装置を実施するための形態について説明する。尚、本発明は、第２ボンド点でのボンディング状態やキャピラリ、ワイヤ等の部材の影響を受けることなく、キャピラリ先端からワイヤを自動で突出させることができ、さらに、ボンディング中のキャピラリの汚れを除去する洗浄及びキャピラリの洗浄後のワイヤの突出を確実に行うことが可能であり、これによりワイヤボンディング装置の稼働率を大幅に向上するようにしたものである。
【００４１】
［ワイヤボンディング装置の構成］
図１は、本発明のワイヤボンディング装置の構成を示す図である。図１に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ボンディングヘッド３と、ボンディングヘッド３を搭載してＸ方向及び／又はＹ方向に二次元的に移動して位置決めする位置決め手段としてのＸＹステージ１８と、ＩＣチップ４５等をマウントしたリードフレーム４４を搭載してボンディングツール６によりボンディング作業を行うボンディングステージ２０と、マイクロコンピュータ３１を含むコントロールユニット３０と、位置制御回路３７からの指令信号に応じてボンディングヘッド３及びＸＹステージ１８の各モータに駆動信号を発する駆動ユニット３９とからなる。
【００４２】
ボンディングヘッド３は、超音波振動子（図示せず）を備え、先端に装着されたボンディングツール６としてのキャピラリ６を有する超音波ホーン５と、一方の先端に超音波ホーン５を備え、他方が支軸９に結合されているボンディングアーム４と、ボンディングアーム４の先端に装着されたキャピラリ６の位置を検出する位置検出手段としてのエンコーダ１１と、ボンディングアーム４を支軸９を中心として上下に駆動するリニアモータ１０と、を有する。尚、ボンディングアーム４を駆動するモータは、リニアモータ１０に限定するものではなく、他の種類のモータであってもよい。
【００４３】
また、図１に示すように、ボンディングヘッド３は、開閉機構によりワイヤ４０の把持を行い、ボンディングアーム４に固定されてキャピラリ６と連動して上下移動を行う第１クランプ７を備えている。また、キャピラリ６と第１クランプ７とを介して垂直方向に伸びたワイヤ４０を保持し、第１クランプ７上に位置する第２クランプ８（把持手段）とを有している。第２クランプ８は、第１クランプ７と異なり、キャピラリ６と連動することなく、ボンディングヘッド３に固定されている。ワイヤ４０の把持を行う第１クランプ７及び第２クランプ８の開閉機構は、コントロールユニット３０によって駆動ユニット３９を介して制御される。
【００４４】
また、ボンディングヘッド３には、ワイヤの供給を行うワイヤ供給機構が設けられている。図１に示すように、ワイヤ供給機構１２は、ワイヤが巻かれたワイヤスプール１３と、ワイヤスプール１３を回転してワイヤを繰り出すフィード用モータ１４と、繰り出したワイヤを第２クランプ８にガイドするワイヤガイド１５とを備えている。ワイヤ供給機構１２には、ワイヤガイド１５間のワイヤの弛み状態を検出するワイヤ供給センサ（図示せず）が設けられており、ワイヤ供給センサの信号によりワイヤ供給の制御を行う。ワイヤスプール１３からワイヤを繰り出す際には、駆動ユニット３９でフィード用モータ１４を回転させる。
【００４５】
また、ボンディングヘッド３には、キャピラリ６の先端のワイヤ４０にボール４１を形成するための放電電極１７が設けられている。放電電極１７とワイヤを把持する第１クランプ７との間に高電圧を発生する高電圧発生装置（図示せず）が接続されている。高電圧発生装置は所定のタイミングで高電圧を発生して、キャピラリ６の先端にボール４１を形成する。
【００４６】
また、ワイヤボンディング装置１は、ボンディングステージ２０にリードフレーム等のワークを搬送して位置決めを行うワーク搬送部（図示せず）を備えている。尚、以後の説明では、ワーク搬送部にはボンディングステージ２０を含むものとする。
【００４７】
また、ワイヤボンディング装置１は、ワイヤスプール１３におけるワイヤの末端とリードフレーム４４のリードとの間で通電を行って導通状態を確認する通電状態確認回路（図示せず）を有している。通電状態確認回路は、ワイヤの末端とリードフレーム４４を搭載したワーク搬送部との間に抵抗を介して直流電圧を印加して、直流電圧の印加時における抵抗に発生する電圧値によって、ワイヤの末端とリードとの間の導通状態を確認する。尚、リードフレーム４４のリードとワーク搬送部とは導通状態となるように構成されている。通電状態確認回路は、後述するワイヤ突出状態検出動作及びワイヤ突出量測定動作の際に使用させる。
【００４８】
図１に示すように、コントロールユニット３０は、図示しないＣＰＵ、メモリ３２、図示しない入出力部等を有するマイクロコンピュータ３１を内蔵しており、マイクロコンピュータ３１のＣＰＵは、メモリ３２に記憶されているプログラムを実行して、ワイヤボンディング装置１の制御を行う。尚、マイクロコンピュータ３１のメモリ３２は、プログラムの他にデータ等の記憶をすることも可能となっている。
【００４９】
また、マイクロコンピュータ３１には、キーボード等の外部入力装置３４が接続されており、外部入力装置３４を介して入力されるキャピラリ６の上下移動量、回数等のデータ等をメモリ３２に記憶するようになっている。
【００５０】
ボンディングにおけるキャピラリ６の位置は、キャピラリ６の原点位置からのＺ軸（垂直）方向における距離で示される。尚、キャピラリ６の原点位置とは、エンコーダ１１により原点が検出されているときのキャピラリ６の位置をいう。例えば、キャピラリ６の先端に位置するボール４１が、ボンディング点に当接したときのキャピラリ６の位置は、当接時のキャピラリ６の原点位置からの垂直方向の距離に相当する。尚、キャピラリ６の原点位置は、前もって設定しておくようにする。
【００５１】
キャピラリ６が下降してボンディング点に当接するまでの距離等の検出は、キャピラリ６の位置を検出するエンコーダ１１から出力される信号を計数して行う。エンコーダ１１から出力される信号は、パルス発生回路３５に入力される。パルス発生回路３５は、エンコーダ１１の信号を計数して、キャピラリ６の上下の移動方向及び移動量をパルスでＺ軸位置カウンタ３６に出力する。
【００５２】
Ｚ軸位置カウンタ３６は、パルス発生回路３５からのパルスをカウントして原点からのキャピラリ６の移動量を計数する。マイクロコンピュータ３１は、Ｚ軸位置カウンタ３６のデータを読み出すことが可能に構成されており、Ｚ軸位置カウンタ３６のデータを読み出すことにより、キャピラリ６の原点位置からのＺ軸（垂直）方向の位置、キャピラリ６の移動量を知ることができる。尚、キャピラリ６の位置を検出する位置検出手段は、エンコーダ１１、パルス発生回路３５及びＺ軸位置カウンタ３６で構成されている。
【００５３】
キャピラリ６の位置に関して、以後の説明では、スパーク高さとは、放電電極１７でキャピラリ６先端のワイヤ４０に放電するときのキャピラリ６の位置であり、フィード高さとは、キャピラリ６先端にワイヤ４０を必要な量を突出させるためのキャピラリ６の位置をいう。また、キャピラリ高さとは、キャピラリ６の現在位置であり、原点からの距離をいう。
【００５４】
また、本発明に係るワイヤボンディング装置１は、キャピラリ６を上下に振動させる加振手段を有している。加振手段は、ボンディングヘッド３のリニアモータ１０に数ＫＨｚ程度の周波数の電流を印加して駆動し、キャピラリ６が上下方向に数十マイクロメートル（μｍ）の移動量で振動するようにしたものである。
【００５５】
尚、超音波振動子によって、超音波ホーン５の先端に装着されたキャピラリ６を振動させる超音波振動は、キャピラリ６を水平方向に振動するものであり、一方、加振手段は、キャピラリ６を上下方向に振動させるものである。
【００５６】
［ワイヤボンディングの動作］
以下に、本発明によるワイヤボンディング装置におけるワイヤボンディングの動作について図１、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本発明のワイヤボンディング装置におけるワイヤボンディングの動作を示すフローチャート、図３は、図２に示すワイヤボンディングの動作における第２ボンド以後のキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。尚、第１ボンディング点でのボールとパッドとのボンディングを第１ボンド、第２ボンディング点でのワイヤとリードとのボンディングを第２ボンドとそれぞれ称する。
【００５７】
ワイヤボンディング装置によるＩＣチップ４５上のパッドとリードとをワイヤボンディングするときには、まず、ワイヤ４０が挿通されて、先端にボール４１が形成されているキャピラリ６を、ＸＹステージ１８の作動によりパッドの直上に移動するようにする（図２に示すステップＳ１）。その後、ボンディングアーム４を下方に揺動させ、キャピラリ６を下降させてＩＣチップ４５上のパッドにボール４１を押しつぶして第１ボンドを行う（ステップＳ２）。この時、超音波ホーン５によってキャピラリ６を励振させることも行う。
【００５８】
第１ボンド後に、ボンディングアーム４が上昇し、キャピラリ６先端からワイヤ４０を引き出して所定のループコントロールに従ってリード４７側に移動し（ステップＳ３）、キャピラリ６を下降させて第２ボンドが行われる（ステップＳ４）。
【００５９】
図３（ａ）に示すように、第２ボンド開始時に、第２クランプ８を閉じる（ステップＳ５）。第２ボンド終了後、図３（ｂ）に示すように、フィード高さまでキャピラリ６を上昇させる。このとき第１クランプ７は開いた状態である（ステップＳ６）。
【００６０】
図３（ｃ）に示すように、キャピラリ６がフィード高さに達したときに、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする（ステップＳ７）。
【００６１】
次に、コントロールユニット３０のマイクロコンピュータ３１は、メモリに３２に前もって設定されているワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”であるかをチェックする（ステップＳ８）。即ち、キャピラリ６の先端に所定のワイヤ突出量が形成されているかをチェックするワイヤ突出状態検出動作を実行するかを確認する。ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”のとき（ステップＳ８でＹｅｓ）には、ワイヤ突出状態検出動作を行う（ステップＳ９）。尚、ワイヤ突出状態検出動作に関する詳細は後述する。
【００６２】
ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＦＦ”のとき（ステップＳ８でＮｏ）には、図３（ｄ）に示すように、スパーク高さまでキャピラリ６を上昇させる（ステップＳ１０）。尚、ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＦＦ”のとき（ステップＳ８でＮｏ）のときには、第２ボンド後から放電直前までの間のワイヤ突出状態検出動作は行われず、エラーは発生しない。
【００６３】
キャピラリ６がスパーク高さまで上昇後に、放電電極１７とワイヤとの間で放電を行って（ステップＳ１１）、図３（ｅ）に示すように、キャピラリ６先端にボール４１を形成する。
【００６４】
次に、放電等で、スパークミスエラー等が発生したかをチェックする（ステップＳ１２）。即ち、ワイヤボンディング装置は、ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”のとき、ボンディング動作中における第２ボンド後から放電までの間で、キャピラリ６の先端に所定のワイヤ突出量が形成されているかをチェックする。キャピラリ６の先端に所定のワイヤ突出量が形成されないときには、ワイヤカットエラー等が発生する。
【００６５】
また、放電電極１７とワイヤ４０先端との間の放電が異常のときには、スパークミスエラー等を発生する。ステップＳ１２ではワイヤカットエラー、スパークミスエラー等のエラーが発生したかをチェックする。
【００６６】
スパークミスエラー等のエラーが発生した場合には（ステップＳ１２でＹｅｓ）、キャピラリ６先端にワイヤを突出する動作であるワイヤ突出動作を行い（ステップＳ１３）、その後、キャピラリの先端にワイヤが所定の長さに突出されているかを測定するワイヤ突出量測定動作を行う（ステップＳ１４）。キャピラリ６先端にワイヤを突出した後に、放電電極１７とワイヤとの間で放電を行って（ステップＳ１５）、キャピラリ６先端にボールを形成し、ステップＳ１６へ移行してボンディングを継続する。尚、ワイヤ突出動作及びワイヤ突出量測定動作に関する詳細は後述する。
【００６７】
一方、キャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されていると判断したとき（ステップＳ１２でＹｅｓ）には、ボンディングを継続する（ステップＳ１６）。
【００６８】
このように、通常のボンディングでは、第２ボンド後に、キャピラリ６はフィード高さまで上昇して、キャピラリ６の先端にワイヤ４０を所定のフィード量だけ引き出した状態で第１クランプ７を閉じる。この状態で更にキャピラリ６をスパーク高さまで上昇させる過程でワイヤ４０がカットされる。その後、スパーク高さで放電電極１７を用いて放電によってワイヤ４０先端にボール４１を形成する。ボール４１を形成後に第１クランプ７を開状態に、第２クランプ８を閉状態にする。このような一連の工程によりワイヤボンディングが行われる。
【００６９】
以降、ＩＣチップ４５に複数設けられたパッドとこれらに対応して配設された各リード４７について上記一連の動作が繰り返され、ＩＣチップ４５に関するボンディングを完了する。
【００７０】
尚、従来のワイヤボンディング装置では、ワイヤカットエラー、スパークミスエラー等が発生した場合には、ボンディング動作を停止する。ボンディング動作を停止後に警報を発してオペレータに通知し、オペレータがエラー等の処理を行って、ボンディング動作を再開していた。
【００７１】
このため、ワイヤカットエラー、スパークミスエラー等が発生した場合には、ボンディング動作を停止するため、ワイヤボンディング装置の稼働率が低下していた。
【００７２】
そこで本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤカットエラー、スパークミスエラー等が発生した場合においても、自動でキャピラリ６先端にワイヤを突出して、ボンディング動作を停止することなく、継続してボンディングが行えるようにしたものである。
【００７３】
以下に、図２に示すワイヤ突出状態検出動作、ワイヤ突出動作及びワイヤ突出量測定動作について詳述する。
【００７４】
［ワイヤ突出状態検出動作］
最初に、図２に示すボンディング中における第２ボンド後のワイヤ突出状態検出動作について、図４及び図５に示すフローチャートを用いて説明する。図４は、ボンディング中における第２ボンド後のワイヤ突出状態検出動作を示すフローチャート、図５は、図４に示すワイヤ突出状態検出動作におけるキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【００７５】
尚、ワイヤ突出状態検出動作は、ワイヤ端末とリード４７との間で通電を行って、ワイヤとリードとの間の導通状態を確認して、キャピラリ６の先端に所定の長さのワイヤが突出しているかを検出する動作である。
【００７６】
以下のワイヤ突出状態検出動作に関する説明では、ワイヤボンディングにおける第２ボンド以後の動作について説明する。コントロールユニット３０のマイクロコンピュータ３１は、第２ボンド開始時に、図５（ａ）に示すように、第２クランプ８を閉じる（図２に示すＳ５と同一）。第２クランプ８を閉じた後に、図５（ｂ）に示すように、フィード高さまでキャピラリ６を上昇させる。このとき第１クランプ７は開いた状態である（図２に示すＳ６と同一）。
【００７７】
図５（ｃ）に示すように、キャピラリ６がフィード高さに達したときに、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする（図２に示すＳ７と同一）。その後、図２に示すステップＳ８でワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”のときに、ワイヤ突出状態検出動作を行う（図４に示すステップＳ２０）。
【００７８】
ワイヤ突出状態検出動作は、通電状態確認回路によりワイヤ端末（ワイヤの末端をいう）とリード４７との間で通電を行って（ステップＳ２１）、ワイヤとリードとの間の導通状態を確認する動作である（ステップＳ２２）。このとき、正常なボンディング状態では、ワイヤ端末とリード４７との間は、ワイヤ４０を介して導通状態となる（ステップＳ２２でＹｅｓ）。図５（ｃ）は、ワイヤ端末とリード４７との間がワイヤ４０を介して導通状態であることを示す。
【００７９】
しかしながら、図５（ｄ）に示すように、キャピラリ６がフィード高さに達する前に、ワイヤ４０がリード４７から切断されているときには、ワイヤ端末とリード４７との間は、非導通状態となり（ステップＳ２２でＮｏ）、キャピラリ６先端からワイヤが突出されていないため、ワイヤカットエラーとしてエラーの設定を行う。また、図５（ｅ）に示すように、スパーク高さまでキャピラリ６を上昇させる（ステップＳ２３）。その後、図２に示すステップＳ１２に移行する。
【００８０】
ワイヤ端末とリード４７との間が導通状態のとき（ステップＳ２２でＹｅｓ）には、図５（ｆ）に示すように、スパーク高さまでキャピラリ６を上昇させる（ステップＳ２４）。キャピラリ６が、フィード高さで第１クランプ７が閉じ、第２クランプ８を開いて上昇することにより、図５（ｆ）に示すように、第２ボンドでのリード４７と接合しているワイヤ４０が引きちぎられる。
【００８１】
キャピラリ６がフィード高さからスパーク高さに上昇中に、リード４７上のワイヤ４０が引きちぎられ、ワイヤ端末とリード４７との間は、導通状態から非導通状態に変化する。
【００８２】
導通状態から非導通状態に変化したときのキャピラリ高さをＺ軸位置カウンタ３６から読み出して、メモリ３２に記憶する（ステップＳ２５）。
【００８３】
次に、キャピラリ６がスパーク高さまで達したときに、ステップＳ２５でメモリ３２に記憶されたキャピラリ高さを読み出して、読み出したキャピラリ高さが前もって設定した許容値内であるかを確認する（ステップＳ２６）。メモリ３２に記憶されたキャピラリ高さが、許容値外のとき（ステップＳ２６でＮｏ））には、ワイヤ突出エラーとしてエラーの設定を行って（ステップＳ２７）、その後、図２に示すステップＳ１２に移行する。
【００８４】
また、メモリ３２に記憶されたキャピラリ高さが許容値内のとき（ステップＳ２６でＹｅｓ）には、キャピラリ６がスパーク高さまで達したときに、放電電極１７とワイヤ４０との間で放電を行う（ステップＳ２８）。放電後、図２に示すステップＳ１２に移行する。
【００８５】
このように、ワイヤ突出状態検出動作は、第２ボンド終了後に、ワイヤ端末とリード４７との間で通電を行って、ワイヤとリードとの間の導通状態を確認して、キャピラリ６の先端に所定の長さのワイヤが突出しているかを検出する動作である。
【００８６】
また、ステップＳ２５でメモリ３２に記憶されたキャピラリ高さを読み出して、読み出したキャピラリ高さが前もって設定した許容値内であるかを確認する。また、放電電極１７とワイヤ４０との間の放電では、キャピラリ６先端のワイヤの突出量がばらついていると、所定の放電電圧値、放電電流値で放電が行えないため、ボールが形成されなかったりするためスパークミスエラー等が発生する。図２のステップＳ１２でこれらのエラーを確認することにより、キャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されているかをチェックすることができる。これにより、放電電極１７とワイヤとの間の放電動作の前後に発生したエラーを検出することができる。
【００８７】
次に、図２に示すステップＳ１２でワイヤカットエラー、ワイヤ突出エラー又はスパークエラー等が発生したときには、以下に示すワイヤ突出動作を行う。
【００８８】
［ワイヤ突出動作］
以下に、図面を参照して、図２のステップＳ１２に示すワイヤ突出動作について図６及び図７を用いて説明する。図６は、ワイヤボンディングにおけるワイヤ突出動作を示すフローチャート、図７は、ワイヤ突出動作におけるキャピラリ、第１クランプ７及び第２クランプ８の動作を示す図である。
【００８９】
ワイヤ突出動作とは、ボンディング動作中に、ワイヤカットエラー、スパークミスエラー等が発生してキャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されていない状態で、加振手段によってキャピラリ６先端にワイヤを突出させる動作である。これにより、ワイヤボンディング装置を停止させることなく、自動でキャピラリ６先端にワイヤを突出して、継続してボンディングが行える。
【００９０】
キャピラリ６先端にワイヤが突出されていないときには、ワイヤカットエラー、スパークミスエラー等が発生してキャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されていない状態であり、例えば、ワイヤの先端が、キャピラリ６の貫通孔内部に入って、キャピラリ６の貫通孔内面に引っ掛かって詰まっていたり、キャピラリ６先端に張り付いた状態等である。テール長さ（キャピラリ先端におけるワイヤの突出量）が必要量になっていないと、イニシャルボール形成に異常をきたすため、キャピラリ６先端に所定の長さのワイヤが、突出されていることが必要となる。
【００９１】
以下のワイヤ突出動作に関する説明では、ワイヤボンディングにおける第２ボンド終了後の動作について説明する
【００９２】
図７（ａ）に示すように、スパークミスエラー等が発生した場合には（図２に示すステップＳ１２でＹｅｓ）、キャピラリ６先端にワイヤが突出されていない。このため、ワイヤ突出動作を行いキャピラリ６先端にワイヤを突出するようにする。尚、キャピラリ６は、スパーク高さまで上昇している。
【００９３】
ワイヤ突出動作は、図７（ｂ）に示すように、まずキャピラリ６を第２クランプ８側にキャピラリ６をワイヤが座屈しにくい位置までできるだけ近づくよう上昇させる（図６に示すステップＳ３０）。キャピラリ６の上昇量は、ワイヤ突出量に相当する量の数倍程度の大きさである。例えば、ワイヤ突出量が５００マイクロメートル（μｍ）の場合には、キャピラリ６の上昇量は、４ミリメートル（ｍｍ）である。
【００９４】
図７（ｃ）に示すように、ワイヤ突出動作では、続いて第２クランプ８を閉じ、第１クランプ７を開くようにする（ステップＳ３１）。
【００９５】
次に、図７（ｄ）に示すように、ワイヤが座屈しにくいようなキャピラリ６の高さにて、加振手段によりボンディングアーム４、超音波ホーン５に最大加速を与えるようにリニアモータ１０を制御して、キャピラリ６に付着したワイヤを剥離するのに必要な力を得るように、キャピラリ６の上下移動を繰り返す（ステップＳ３２）。このとき、ボンディングヘッド３のボンディングアーム４が有する固有振動数を利用し共振させることで、ワイヤの剥離に必要な力を増幅させて、ワイヤの突出を行う。
【００９６】
ここで、ステップＳ３０において、キャピラリ６をワイヤが座屈しにくい位置まで上昇させるのは、ワイヤに復元力を発生させて、加振手段によるキャピラリ６の上下振動で発生するワイヤ剥離に必要な力を増すためである。
【００９７】
また、ステップＳ３２においては、キャピラリ６の上下移動を繰り返すが、このときキャピラリ６の上下移動と同時にワイヤを押し出せるようにわずかずつ、キャピラリ６を上昇させる。このときのキャピラリ６の駆動波形を図７（ｄ）に示す。これは、ワイヤ剥離を促進して、ワイヤの突出を確実に行うためのものである。
【００９８】
キャピラリ６の上下移動の周波数は、例えば、０．５から１ＫＨｚ、また、ボンディングヘッド３の固有振動数は１から２ＫＨｚであり、キャピラリ６の上下移動量は、キャピラリ６内のホール（貫通孔）のストレート部を越えてキャピラリ先端側のテーパー部にワイヤの先端が位置しないような、例えば１００マイクロメートル前後の動作量を目安とする。
【００９９】
このように、加振手段によりボンディングアーム４、超音波ホーン５に装置稼働時では使用しない最大加速を与え、キャピラリ６に付着したワイヤ４０を剥離するのに必要な力を得るようにする。
【０１００】
また、図７（ｄ）に示すように、キャピラリ６の上下の往復動作と同時に、キャピラリ６への超音波振動を併用して、矢印で示す水平方向に加振を行なうことは、ワイヤを突出しやすくする上で有効である。
【０１０１】
次に、キャピラリ６の上下移動が所定の回数終了かをチェックする（ステップＳ３３）。キャピラリ６の上下移動が所定の回数を終了していないとき（ステップＳ３３でＮｏ）は、ステップＳ３２に移行する。キャピラリ６の上下移動が所定の回数に到達したとき（ステップＳ３３でＹｅｓ）には、キャピラリ６の上下移動を停止する（ステップＳ３４）。図７（ｅ）に示すように、加振手段によりキャピラリ先端にワイヤが突出されて、テールが形成される。
【０１０２】
その後、図７（ｆ）に示すように、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする（ステップＳ３５）。
【０１０３】
このように、ボンディング中にキャピラリ６先端にワイヤが突出されていないと判断したときには、ワイヤボンディング装置が停止することなく、自動でワイヤ突出動作を行うことが可能である。
【０１０４】
尚、従来は、ワイヤカットエラーやスパークミスエラー等の異常状態で停止した後、オペレータがキャピラリ６からワイヤを突出させて、ダミーボンド（打痕）を行ってボール形成に必要なワイヤの長さを確保し、ボール形成を行って正常状態に復帰させていたため、復帰に時間を要していた。
【０１０５】
［ワイヤ突出量測定動作］
次に、図２のステップＳ１４に示すワイヤ突出動作等によって、キャピラリの先端にワイヤが所定の長さに突出されているかを測定するワイヤ突出量測定動作について図８及び図９を用いて説明する。
【０１０６】
図８は、ワーク搬送部表面でのキャピラリ６先端のワイヤ突出量測定に用いる基準値を測定する動作のフローチャート、図９は、キャピラリの先端にワイヤが所定の長さに突出されているかの測定を行うワイヤ突出量測定動作のフローチャートである。
【０１０７】
最初に、キャピラリ６先端のワイヤ突出量測定に用いるワーク搬送部表面での基準値の測定について述べる。尚、ワイヤ突出量測定用の基準値の測定は、通常１回のみ行い、以後、測定した値を基準値としてメモリ３２に記憶しておく。但し、キャピラリ６を交換したとき、ワーク搬送部の表面の測定場所を変更したときには、再度測定を行うようにする。
【０１０８】
ワイヤ突出量測定に使用するワーク搬送部の場所は、可動しない固定した位置で、ヒータの熱の影響を受けない箇所が望ましい。
【０１０９】
図８に示すように、ワイヤ突出量測定用の基準値の測定は、キャピラリ６をスパーク高さまで上昇させる（ステップＳ４０）。尚、スパーク高さの位置は前もって設定されている。
【０１１０】
このとき、キャピラリ６先端にワイヤがないことを確認する。キャピラリ６先端にワイヤが突出している場合には、キャピラリ６先端にワイヤがない状態にする（ステップＳ４１）。例えば、図１に示すワイヤスプール１２からのワイヤの繰り出し動作を行うフィード用モータ１３を逆方向に１／４程回転させて、ワイヤを巻き取って、キャピラリ６先端にワイヤがない状態にする。また、第１クランプ７を開いて、キャピラリ７を下降させて、キャピラリ６の先端のワイヤをキャピラリの内部に引き込むようにしてもよい。
【０１１１】
その後、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする（ステップＳ４２）。キャピラリ６を下降させてワーク搬送部の表面における所定の位置に接触させる（ステップＳ４３）。キャピラリ６の先端がワーク搬送部の表面に接触後、キャピラリ６の下降を停止する（ステップＳ４４）。
【０１１２】
尚、キャピラリ６の下降停止は、一定の速度Ｖ１で下降中のキャピラリ６がワーク搬送部の表面に接触して、速度Ｖ１から速度Ｖ２（速度ゼロ）に変化したことをパルス発生回路３５、Ｚ軸位置カウンタ３６等で検知することにより行われる。
【０１１３】
キャピラリ６がワーク搬送部と接触して停止した状態で、Ｚ軸位置カウンタ３６からデータを読み出して、読み出したデータを基準値Ｈｓとしてメモリ３２に記憶する（ステップＳ４５）。以上により、ワイヤ突出量測定用の基準値が測定されて、メモリ３２に記憶される。
【０１１４】
次に、図９を用いて、ワイヤ突出動作によるキャピラリ６先端のワイヤの突出が正常であるかの判断処理を行うワイヤ突出量測定動作について説明する。尚、ワイヤ突出量測定動作は、図２のステップＳ１４に示す動作である。
【０１１５】
図９に示すように、最初に、キャピラリ６をスパーク高さに位置するように、下降又は上昇させる（ステップＳ５０）。その後、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする（ステップＳ５１）。
【０１１６】
キャピラリ６を下降させてワーク搬送部の表面における所定の場所（位置）にキャピラリ６先端のワイヤを接触させる（ステップＳ５２）。キャピラリ６先端のワイヤがワーク搬送部の表面に接触後、キャピラリ６の下降を停止する（ステップＳ５３）。このとき、通電状態確認回路によってワイヤ端末とワーク搬送部表面とがワイヤにより導通となっているかをチェックしてもよい。
【０１１７】
キャピラリ６がワーク搬送部と接触して停止した状態で、Ｚ軸位置カウンタ３６からデータを読み出して、読み出したデータをキャピラリ高さｈｔとしてメモリ３２に記憶する（ステップＳ５４）
【０１１８】
このとき、前もって測定して、記憶されている基準値Ｈｓを読み出して、キャピラリ高さ変動ｈ＝Ｈｓ−ｈｔを算出する（ステップＳ５５）。尚、キャピラリ高さ変動ｈは、キャピラリ６先端に突出されているワイヤの長さに相当する。
【０１１９】
算出したキャピラリ高さ変動ｈが所定の範囲内であるかを判定する（ステップＳ５６）。
【０１２０】
算出したキャピラリ高さ変動ｈが所定の範囲内のとき（ステップＳ５６でＹｅｓ）には、ワイヤの突出は正常であると判断する（ステップＳ５７）。その後、キャピラリ６をスパーク高さまで上昇させて（ステップＳ６０）、図２のステップＳ１５に移行する。
【０１２１】
一方、算出したキャピラリ高さ変動ｈが所定の範囲外のとき（ステップＳ５６でＮｏ）には、ワイヤの突出が異常であると判断して（ステップＳ５８）。再度、ワイヤ突出動作を行う（ステップＳ５９）。その後、キャピラリ６をスパーク高さまで上昇させて（ステップＳ６０）、図２のステップＳ１５に移行する。
【０１２２】
このように、本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリ６先端から突出されているワイヤの長さから、キャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されているかを判断することができる。
【０１２３】
このように、本発明のワイヤボンディング装置は、ボンディング中の第２ボンド後の通常動作内でワイヤ端末とリード４７との間で通電チェック、放電によるチェック、キャピラリ高さのチェックのいずれかを行って、キャピラリ６先端にワイヤが正常に突出されているかをスパーク（放電電極とワイヤとの間の放電）前後で確認する。このため、ボンディング動作に影響を与えることなく、キャピラリ６先端におけるワイヤ突出の検出を行うことができる。
【０１２４】
これにより、キャピラリ６先端に所定の長さのワイヤ（テール）がない場合のみ、ワイヤのフィード動作を行うため、ボンディングタクトの低下を必要最低限に抑えることができる。
【０１２５】
以上、ボンディング中の動作について述べたが、ワイヤボンディング装置は、ボンディング中にキャピラリの先端における表面に堆積物が付着して、ワイヤの突出が困難となることがある。このため、キャピラリは、所定のボンディング回数を経た後、洗浄が必要となる。
【０１２６】
［キャピラリのクリーニング動作］
次に、キャピラリのクリーニング動作について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、キャピラリのクリーニング動作を示すフローチャート、図１１は、キャピラリのクリーニング動作におけるキャピラリ、第１クランプ及び第２クランプの動作を示す図である。
【０１２７】
キャピラリ６のクリーニングは、超音波ホーンの高速移動による上下動作を行ない、洗浄シート上にキャピラリを叩きつけて、キャピラリ６のフェイス面の堆積物を剥がすような力（衝撃力）を発生させることで、キャピラリ６先端付近の外周及び内部の汚れの除去を行うものである。
【０１２８】
最初に、図１０に示すように、第２ボンド開始時に第２クランプ８を閉じる（ステップＳ７０）。その後、キャピラリ６をフィード高さまで上昇させる（ステップＳ７１）。キャピラリ６がフィード高さに達したとき、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開く（ステップＳ７２）。その後、キャピラリ６をスパーク高さまで上昇させる（ステップＳ７３）。図１１（ａ）に示すように、キャピラリ６がスパーク高さに位置しているときには、第１クランプ７は閉じた状態であり、第２クランプ８は開いた状態である。
【０１２９】
通常のボンディングでは、キャピラリがスパーク高さに到達後、放電を行ってキャピラリ先端にボールを形成するが、クリーニング動作では放電することなしに、図１１（ｂ）に示すように、第２クランプ８を閉じ、第１クランプ７を開く（ステップＳ７４）。その後、キャピラリへのワイヤ引き込み動作を行う。
【０１３０】
キャピラリへのワイヤ引き込み動作は、キャピラリ７をフィード高さまで下降させて、キャピラリ６の先端のワイヤをキャピラリの内部に引き込むようにする（ステップＳ７５）。このとき、キャピラリ６先端にはワイヤがない状態である。その後、キャピラリ６が洗浄シート５０直上に位置するように、ＸＹステージ１８でボンディングヘッド３を移動させる（ステップＳ７６）。
【０１３１】
図１１（ｃ）に示すように、キャピラリへのワイヤ引き込み動作後に、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開く（ステップＳ７７）。
【０１３２】
キャピラリ６を下降させてワーク搬送部上に設けられた洗浄シート５０の表面に接触させて、キャピラリ６の先端が洗浄シート５０の表面に接触後、キャピラリ６の下降を停止する（ステップＳ７８）。
【０１３３】
洗浄シート５０は、突起を有するクッション層上に研磨剤からなる研磨層を形成されたものである。
【０１３４】
キャピラリ６の下降動作の停止後に、キャピラリ６の上下移動を繰り返す（ステップＳ７９）。キャピラリ６の上下移動の周波数は、例えば、０．５から１ＫＨｚであり、キャピラリ６の上下移動は、数十マイクロメートルである。これにより、キャピラリ６を上下に高速移動させて、洗浄シート５０にキャピラリ６の先端を繰り返し当接させる（叩きつける）ことにより、衝撃力が発生する。
【０１３５】
このように洗浄シート５０が、突起状になっていることで、キャピラリ６の上下動作によって、キャピラリ６内部まで洗浄シート５０表面の研磨剤を入り込ませることが可能となる。
【０１３６】
キャピラリ６の上下移動が所定の回数を終了したかをチェックする（ステップＳ８０）。キャピラリ６の上下移動が所定の回数を終了していないとき（ステップＳ８０でＮｏ）には、ステップＳ７９に移行する。キャピラリ６の上下移動が所定の回数に到達したとき（ステップＳ８０でＹｅｓ）には、キャピラリ洗浄が完了して、キャピラリ６の上下移動を停止する（ステップＳ８１）。
【０１３７】
次に、キャピラリ６をスパーク高さまで上昇させる（ステップＳ８２）。その後、第２クランプ８を閉じ、第１クランプ７を開く（ステップＳ８３）。続けて、図６に示すワイヤ突出動作を行って、キャピラリ６先端にワイヤを突出させるようにする（ステップＳ８４）。ワイヤを突出後、第１クランプ７を閉じ、第２クランプ８を開くようにする。
【０１３８】
これにより、キャピラリ６の表面、内部の汚れを洗浄シート５０の研磨層に付着させることができる。洗浄シート５０はクッション層を有しているため、キャピラリ６を上下動作させても、キャピラリ６にダメージを与えることなく効率的にクリーニングを行うことが可能となる。
【０１３９】
従来の超音波の印加動作やＸＹステージ移動のような水平動作では、クリーニングシートの表面が柔らかい材質の場合には、キャピラリ６と研磨材との摩擦が少なく、高い洗浄性を得られにくいことがある。
【０１４０】
本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリ６のホール（貫通孔）内での異物に対しても、キャピラリ６の上下動作により、洗浄シート上の凹凸がキャピラリ６内部に入り込みやすくなり、研磨材との摩擦が増えることでキャピラリ６内部の異物を取り除くことが可能となる。
【０１４１】
以上述べたように、本発明によれば、従来はワイヤカットエラーなど第２ボンド後でエラーが出た際には、装置が停止して、オペレータによって再度キャピラリにワイヤを通すなどの作業が必要であった。本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリを上下に振動させる加振手段を有し、第２ボンド後のキャピラリ上昇中に、キャピラリの先端にワイヤが突出しているかを判断し、キャピラリの先端にワイヤが突出していないと判断したときに、加振手段によりキャピラリの先端にワイヤを突出させる。
【０１４２】
これにより、ボンディング中にキャピラリの先端にワイヤが張り付いたり、キャピラリ内部にワイヤが引っかかったりした状態であっても、装置を停止することなく自動でキャピラリ先端にワイヤを突出させることができる。このため、ワイヤボンディング装置の稼働率を向上させることができる。
【０１４３】
また、本発明によれば、ワイヤの突出前又はワイヤの突出後に、キャピラリ先端に所定の長さのワイヤが突出しているかを自動で検出することが可能であるため、オペレータによるワイヤ突出の確認作業が不要となる。
【０１４４】
また、従来は装置立ち上げ時やワイヤカットエラーの発生時には、ワイヤをキャピラリに通した後、キャピラリ先端からのワイヤをボール形成に必要な長さにする必要があった。この時、ボンディングワーク上で１回ないし２回キャピラリの打痕をつけて、ワイヤを切断し、必要なテール量を確保している。このため、ワーク上に残ったワイヤを除去することが必要だった。
【０１４５】
キャピラリにワイヤを通して、キャピラリ先端でワイヤを切断後に、本発明のワイヤボンディング装置は、キャピラリ先端にワイヤを自動で突出させることができるため、ボンディングワークに不必要な打痕をつけることなく、ワイヤを容易に突出させることができる。また、必要最低限のワイヤ消費量でワイヤボンディング装置を稼働をすることができる。
【０１４６】
また、ワイヤボンディング装置は、ボンディング中にキャピラリの先端における表面に堆積物が付着して、ワイヤの突出が困難となるため、キャピラリの洗浄が必要となる。本発明のワイヤボンディング装置は、粘着性を有する洗浄シートの表面にキャピラリの先端を繰り返し当接する上下に高速移動して、キャピラリの洗浄を行なうことにより、キャピラリ先端の堆積物やキャピラリ内部に付着したゴミを引き剥がすことができる。このため、キャピラリの洗浄後は、ワイヤをスムーズに突出させることが可能となる。
【０１４７】
さらに、キャピラリ先端の洗浄を行なうことで、キャピラリの使用期間を延ばすことができる。また、キャピラリの交換回数を減らすことができるため、キャピラリの交換に要する時間を削減することができ、ワイヤボンディング装置の稼働率の向上、ボンディング部品のコストダウンを図ることができる。
【０１４８】
また、本発明は、キャピラリ洗浄とキャピラリの先端でのワイヤの突出（ワイヤのテール形成）動作を自動で行なうことで、ワイヤボンディング装置を停止することなく稼動することが可能となるため、連続稼働時間の大幅な向上が見込まれる。
【０１４９】
この発明は、その本質的特性から逸脱することなく数多くの形式のものとして具体化することができる。よって、上述した実施形態は専ら説明上のものであり、本発明を制限するものではないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５０】
１          ワイヤボンディング装置
３          ボンディングヘッド
４          ボンディングアーム
５          超音波ホーン
６          ボンディングツール（キャピラリ）
７          第１クランプ
８          第２クランプ（把持手段）
９          支軸
１０        リニアモータ
１１        エンコーダ
１２        ワイヤ供給機構
１３        ワイヤスプール
１４        フィード用モータ
１５        ワイヤガイド
１７        放電電極
１８        ＸＹステージ
２０        ボンディングステージ（ワーク搬送部）
３０        コントロールユニット
３１        マイクロコンピュータ
３２        メモリ
３４        外部入力装置
３５        パルス発生回路
３６        Ｚ軸位置カウンタ
３７        位置制御回路
３９        駆動ユニット
４０        ワイヤ
４１        ボール
４４        基板（リードフレーム）
４５        半導体（ＩＣ）チップ
４７        リード
５０        洗浄シート
【図１】
2017109990.tif 000003
【図２】
2017109990.tif 000004
【図３】
2017109990.tif 000005
【図４】
2017109990.tif 000006
【図５】
2017109990.tif 000007
【図６】
2017109990.tif 000008
【図７】
2017109990.tif 000009
【図８】
2017109990.tif 000010
【図９】
2017109990.tif 000011
【図１０】
2017109990.tif 000012
【図１１】
2017109990.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月23日(2016.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通される貫通孔を有したキャピラリと、
当該キャピラリの上方に設けられ、当該キャピラリに挿通されるワイヤを把持する把持手段と、
前記キャピラリを上下に振動させる加振手段とを備え、
前記把持手段に前記ワイヤを把持させた状態で、前記加振手段が、先端に超音波ホーンを介して前記キャピラリが取り付けられるボンディングアームを、当該ボンディングアームの固有振動数を含んだ周波数で上下に振動させることによって、前記キャピラリ先端から前記ワイヤを突出させる
ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記キャピラリを上下方向に移動させるキャピラリ移動手段を設け、前記キャピラリを前記把持手段に所定距離だけ接近させた後に前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記キャピラリ移動手段によって前記キャピラリを前記把持手段に接近するように上昇させながら前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項２に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記キャピラリに超音波振動を印加する超音波印加手段を設け、前記キャピラリを上下に振動させる際に前記キャピラリに超音波振動を重畳する
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出量を測定するワイヤ突出量測定手段を設け、当該ワイヤ突出量測定手段の測定結果に基づき前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記ワイヤ突出量測定手段は、キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、
導電性を有する材質で構成された測定体と、
前記測定体と前記キャピラリの先端または当該キャピラリの先端から突出するワイヤの先端との接触を、両者の導通状態から検出する接触検出部と、を備えており、
前記ワイヤが先端から突出していない状態のキャピラリの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さと、前記キャピラリの先端から突出した前記ワイヤの先端が前記測定体と接触した際のキャピラリ高さとの差からワイヤの突出量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項７】
キャピラリ高さを検出するキャピラリ高さ検出部と、前記ワイヤと当該ワイヤがボンディングされたボンディング点との通電状態を検出する通電状態検出部とを有したワイヤ突出状態検出手段を設け、
前記ワイヤ突出状態検出手段は、前記ボンディング点に前記ワイヤをボンディングした前記キャピラリが上昇する間に前記通電状態の変化が生じたキャピラリ高さに基づき前記キャピラリの先端からの前記ワイヤの突出状態を検出し、
前記ワイヤの突出状態に基づき前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項８】
粘着性を有する洗浄シートをさらに備え、
前記加振手段によって前記キャピラリを上下に振動させて、前記洗浄シートの表面に前記キャピラリの先端を繰り返し当接させることにより、当該キャピラリの先端に付着した汚れを除去する洗浄を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項９】
前記洗浄シートは、突起を有するクッション層上に研磨剤からなる研磨層を形成したものであることを特徴とする請求項８に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項１０】
前記洗浄シートを用いた洗浄の後に前記キャピラリを上下に振動させる
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のボンディング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上記目標達成のため、本発明のワイヤボンディング装置は、ワイヤが挿通される貫通孔を有したキャピラリと、当該キャピラリの上方に設けられ、当該キャピラリに挿通されるワイヤを把持する把持手段と、前記キャピラリを上下に振動させる加振手段とを備え、前記把持手段に前記ワイヤを把持させた状態で、前記加振手段が、先端に超音波ホーンを介して前記キャピラリが取り付けられるボンディングアームを、当該ボンディングアームの固有振動数を含んだ周波数で上下に振動させることによって、前記キャピラリ先端から前記ワイヤを突出させることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月29日(2016.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
次に、コントロールユニット３０のマイクロコンピュータ３１は、メモリ３２に前もって設定されているワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”であるかをチェックする（ステップＳ８）。即ち、キャピラリ６の先端に所定のワイヤ突出量が形成されているかをチェックするワイヤ突出状態検出動作を実行するかを確認する。ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＮ”のとき（ステップＳ８でＹｅｓ）には、ワイヤ突出状態検出動作を行う（ステップＳ９）。尚、ワイヤ突出状態検出動作に関する詳細は後述する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＦＦ”のとき（ステップＳ８でＮｏ）には、図３（ｄ）に示すように、スパーク高さまでキャピラリ６を上昇させる（ステップＳ１０）。尚、ワイヤ突出状態検出動作のモードが“ＯＦＦ”（ステップＳ８でＮｏ）のときには、第２ボンド後から放電直前までの間のワイヤ突出状態検出動作は行われず、エラーは発生しない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
ワイヤ突出状態検出動作は、通電状態確認回路によりワイヤ端末（ワイヤの末端をいう）とリード４７との間で通電を行って（ステップＳ２１）、ワイヤとリードとの間の導通状態を確認する（ステップＳ２２）動作である。このとき、正常なボンディング状態では、ワイヤ端末とリード４７との間は、ワイヤ４０を介して導通状態となる（ステップＳ２２でＹｅｓ）。図５（ｃ）は、ワイヤ端末とリード４７との間がワイヤ４０を介して導通状態であることを示す。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
次に、図２に示すステップＳ１２でワイヤカットエラー、ワイヤ突出エラー又はスパークミスエラー等が発生したときには、以下に示すワイヤ突出動作を行う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
［ワイヤ突出動作］
以下に、図面を参照して、図２のステップＳ１３に示すワイヤ突出動作について図６及び図７を用いて説明する。図６は、ワイヤボンディングにおけるワイヤ突出動作を示すフローチャート、図７は、ワイヤ突出動作におけるキャピラリ、第１クランプ７及び第２クランプ８の動作を示す図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
以下のワイヤ突出動作に関する説明では、ワイヤボンディングにおける第２ボンド終了後の動作について説明する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
このとき、キャピラリ６先端にワイヤがないことを確認する。キャピラリ６先端にワイヤが突出している場合には、キャピラリ６先端にワイヤがない状態にする（ステップＳ４１）。例えば、図１に示すワイヤスプール１３からのワイヤの繰り出し動作を行うフィード用モータ１４を逆方向に１／４程回転させて、ワイヤを巻き取って、キャピラリ６先端にワイヤがない状態にする。また、第１クランプ７を開いて、キャピラリ６を下降させて、キャピラリ６の先端のワイヤをキャピラリの内部に引き込むようにしてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３０】
キャピラリへのワイヤ引き込み動作は、キャピラリ６をフィード高さまで下降させて、キャピラリ６の先端のワイヤをキャピラリの内部に引き込むようにする（ステップＳ７５）。このとき、キャピラリ６先端にはワイヤがない状態である。その後、キャピラリ６が洗浄シート５０直上に位置するように、ＸＹステージ１８でボンディングヘッド３を移動させる（ステップＳ７６）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４６】
また、ワイヤボンディング装置は、ボンディング中にキャピラリの先端における表面に堆積物が付着して、ワイヤの突出が困難となるため、キャピラリの洗浄が必要となる。本発明のワイヤボンディング装置は、粘着性を有する洗浄シートの表面にキャピラリの先端を繰り返し当接するように上下に高速移動して、キャピラリの洗浄を行なうことにより、キャピラリ先端の堆積物やキャピラリ内部に付着したゴミを引き剥がすことができる。このため、キャピラリの洗浄後は、ワイヤをスムーズに突出させることが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2017109990.tif 000014
【国際調査報告】
2017109990.tif 000015
2017109990.tif 000016
2017109990.tif 000017
2017109990.tif 000018