(57)【要約】【課題】従来のワイヤボンディング装置では、ボンディングツールとワイヤとの位置関係の補正による装置の稼動率低下、ボンディングツールとワイヤとが必ずしも適正な位置関係に補正されない、ボンディング異常の発生が完全に抑えられない問題があった。【解決手段】ワイヤボンディング装置１によるボンディング動作時に、ボンディングツール５がワーク１１に接地する前に、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置を認識する工程と、前記相対位置の基準位置からのずれ量を算出し、ずれ量が許容値を超えているか否かを判定する工程と、ずれ量が許容値を超えていた場合にワイヤ６のずれを矯正する工程とを備え、ずれを矯正する工程では、凹面に形成されたワイヤ位置ずれ矯正器８のずれ矯正部８ａまでボンディングツール５を移動させ、ワイヤ６をボンディングツール５によりずれ矯正部８ａに押圧してずれを矯正するワイヤボンディング方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツールにてワイヤをワークに押圧するとともに、前記ワイヤに超音波振動を付与することにより、前記ワイヤをワークに対して超音波圧着させるワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法であって、
前記ワイヤボンディング装置によるワイヤのボンディング動作時において、
前記ボンディングツールがワークに接地する前に、前記ボンディングツールの先端部に位置するワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を認識する工程と、
前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量を算出し、前記ずれ量が許容値を超えているか否かを判定する工程と、
前記ワイヤのずれ量が許容値を超えていた場合に、前記ワイヤのずれを矯正する工程とを備え、
前記ワイヤのずれを矯正する工程では、その上面が両端側から中央へ向かうに従って下降する凹面に形成されたずれ矯正器まで、先端部にワイヤを配置したボンディングツールを移動させ、前記ワイヤをボンディングツールにより前記ずれ矯正器の上面に押圧することにより、前記ワイヤのずれを矯正する、
ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
前記ワイヤのずれを矯正する工程では、前記ボンディングツールによるワイヤのずれ矯正器への押圧時に、前記ワイヤに超音波振動を付与する、
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方法。
【請求項３】
前記ワイヤのずれを矯正する工程の後に、
前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を再度認識して、前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量が許容値の範囲内に入っているか否かの判定を行う工程を備えている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のワイヤボンディング方法。
【請求項４】
ボンディングツールによりワイヤをワークに押圧するとともに、超音波発振器により前記ボンディングツールを通じてワイヤに超音波振動を付与することにより、前記ワイヤをワークに対して超音波圧着させるワイヤボンディング装置であって、
前記ワイヤボンディング装置によるワイヤのボンディング動作時において、
前記ボンディングツールがワークに接地する前に、前記ボンディングツールの先端部に位置するワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を認識する位置認識部と、
前記位置認識部により認識された前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部と、
前記ずれ量算出部にて算出されたずれ量が許容値を超えているか否かを判定する判定部と、
前記判定部で前記ワイヤのずれ量が許容値を超えていると判定された場合に、前記ワイヤのずれ矯正を行うずれ矯正部とを備え、
前記ずれ矯正部は、その上面が両端側から中央へ向かうに従って下降する凹面に形成されたずれ矯正器を備えており、先端部にワイヤを配置したボンディングツールを前記ずれ矯正器に移動させて、前記ワイヤをボンディングツールにより前記ずれ矯正器の上面に押圧することにより、前記ワイヤのずれを矯正する、
ことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記ずれ矯正部では、前記ボンディングツールによるワイヤのずれ矯正器への押圧時に、前記ワイヤに超音波振動を付与する、
ことを特徴とする請求項４に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記ずれ矯正部にてワイヤのずれを矯正した後に、
前記位置認識部によりワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を再度認識し、
前記ずれ量算出部により、前記位置認識部にて再度認識されたワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の、基準位置からのずれ量を算出し、
前記判定部により、前記ずれ量算出部にて算出されたずれ量が許容値を超えているか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項４または請求項５の何れかに記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングツールによりワイヤをワークに押圧するとともに、前記ワイヤに超音波振動を付与することにより、前記ワイヤをワークに対して超音波圧着させるワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＢＴ素子等の半導体素子を回路基板に実装して構成される半導体装置の組立工程においては、前記半導体素子の電極と回路基板の接続端子とをアルミ等の金属部材にて構成されるワイヤにて接続する工程があり、この工程では前記電極と接続端子とを接続するためにワイヤボンディング装置が用いられている。
【０００３】
前記ワイヤボンディング装置は、ワイヤを前記電極および接続端子に接合するためのボンディングツールを備えており、前記ボンディングツールの先端部にワイヤが配置されている。
そして、前記ボンディングツールの先端部を、ワイヤを介して前記電極または接続端子に接地させて、ワイヤを電極または接続端子に押圧するとともに、電極または接続端子に押圧されたワイヤに超音波振動を印加することで、ワイヤと電極または接続端子との接合を行うように構成されている。
【０００４】
このように、ワイヤと電極または接続端子とを接合するワイヤボンディングを行う場合、接続強度が高く信頼性のあるワイヤボンディングを行うためには、ワイヤがボンディングツールの先端部に対して所定の位置に配置されていることが重要である。
つまり、ボンディングツールの先端部に対するワイヤの位置がずれた状態でワイヤボンディングを行うと、ワイヤのボンディング部分におけるつぶれ形状が不良となり、ワイヤの接続強度が低下するなど、ワイヤの接続信頼性に悪影響を及ぼす原因となる。
【０００５】
従って、従来においては、ボンディングツールの先端部に対するワイヤの配置位置を検出して、ワイヤが正常な位置に供給されているか否かを判定するように構成されたワイヤボンディング装置が考案されている。
例えば、特許文献１に記載のワイヤボンディング装置では、ボンディング作業中において、ワイヤがボンディングツールにより電極または接続端子に押圧される前に、ワイヤが配置されるボンディングツールの先端部にビーム光を照射して、ワイヤ部を透過したビーム光を受光器により検出し、検出した光の強度に基づいてボンディングツールの先端部に対するワイヤの位置ずれの有無の判定を行うように構成している。
【０００６】
そして、判定の結果、ワイヤに位置ずれが無い場合はそのままボンディング作業が継続され、ワイヤに位置ずれが生じているときには直ちにボンディング作業が中断される。
また、ワイヤに位置ずれがあってボンディング作業を中断した場合は、ワイヤの位置ずれを修正するかワイヤを取り換えた後にボンディング作業を再開するように構成している。
【０００７】
また、特許文献２に記載されるワイヤボンディング装置の場合、ワイヤをボンディングするためのボンディングツールと、ワイヤをボンディングツールの先端部に案内するボンディングワイヤガイドとの間の位置関係等をカメラ画像により認識し、予め格納されている位置関係と比較して、両者に不一致が見られるか否かの判定を行うようにしている。
そして、判定の結果、認識した前記ツールとワイヤガイドとの位置関係等と、予め格納されている位置関係との間に所定量以上の不一致が見られた場合は、両者の位置関係が補正されるように構成している。
【０００８】
また、ボンディング異常の発生を判定する方法としては、ワイヤをボンディングツールにより電極または接続端子等のワークに押圧しているボンディング中に、ワークにかかる３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３方向）の力を検出し、検出した各方向の力の信号波形に基づいてワイヤのつぶれ異常等の各種異常の発生を判定する方法が用いられており、異常が発生したと判定されたときには、ボンディング動作を停止するようにしている。
【０００９】
なお、ボンディングツールとワイヤとの相対位置にずれが生じる理由は、ワイヤボンディング装置においては、ある配線のボンディングが全て完了した後、次の配線のボンディングを行うためにワイヤをハーフカットした状態で引きちぎる動作が行われるが、ワイヤカッターの摩耗によるハーフカットの切れ込み深さのばらつきや、ボンディング箇所のワイヤの潰れ厚さのばらつきによる切れ込み残り量のばらつき等により、ワイヤを引きちぎる際にかかる力が異なるために、引きちぎられた後のワイヤの位置がばらつくことによるものと考えられている。
【特許文献１】特開平７−２０１９０４号公報
【特許文献２】特開２００６−５４４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述の特許文献１に記載のワイヤボンディング装置においては、ワイヤに位置ずれが生じていると判定されるとボンディング作業が中断され、ワイヤの位置ずれの修正作業や、ワイヤの交換作業を終えた後に、ボンディング作業を再開するように構成されているので、ワイヤの位置ずれが発生したときの作業が煩雑であるとともに、ワイヤボンディング装置の稼動率が低下して生産性が悪くなるという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載のワイヤボンディング装置においては、認識したボンディングツールとボンディングワイヤガイドとの位置関係等と、予め格納されている位置関係との間に所定量以上の不一致が見られた場合は、両者の位置関係が補正する補正動作が行われるが、位置関係が補正されるのはワイヤ自体ではなくボンディングワイヤガイドであるため、補正動作によりボンディングツールとワイヤとが適正な位置関係に補正されることを保証することはできない。
【００１２】
さらに、ボンディング中にワークにかかる３軸方向の力を検出してボンディング異常の発生を判定する方法においては、ボンディング異常が発生したと判定された場合にボンディング動作が停止されるので、後工程においてワイヤのボンディング状態の目視検査を省略することができるとともに、ボンディング異常が連続して発生することを防止できる。  しかし、ボンディング異常の発生を判定するためには、必ずワイヤのワークへのボンディングを行う必要があるので、すなわちボンディングを施す前にボンディング異常が起こり得ることを判定するものではなく、例えばボンディングツールとワイヤとの相対的な位置関係のずれが原因となるつぶれ異常等のボンディング異常についても、その発生を完全に抑えることができない。
【００１３】
そこで、本発明においては、ワイヤをワークへ実際にボンディングする前に、ボンディングツールの先端部とワイヤとの相対的な位置関係のずれを検出してボンディング異常が起こり得ることを判定し、ボンディングツールの先端部とワイヤ自体の位置関係のずれを、ワイヤボンディング装置の動作を停止させることなく直接矯正することができるワイヤボンディング装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するワイヤボンディング方法および装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ボンディングツールにてワイヤをワークに押圧するとともに、前記ワイヤに超音波振動を付与することにより、前記ワイヤをワークに対して超音波圧着させるワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法であって、前記ワイヤボンディング装置によるワイヤのボンディング動作時において、前記ボンディングツールがワークに接地する前に、前記ボンディングツールの先端部に位置するワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を認識する工程と、前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量を算出し、前記ずれ量が許容値を超えているか否かを判定する工程と、前記ワイヤのずれ量が許容値を超えていた場合に、前記ワイヤのずれを矯正する工程とを備え、前記ワイヤのずれを矯正する工程では、その上面が両端側から中央へ向かうに従って下降する凹面に形成されたずれ矯正器まで、先端部にワイヤを配置したボンディングツールを移動させ、前記ワイヤをボンディングツールにより前記ずれ矯正器の上面に押圧することにより、前記ワイヤのずれを矯正する。
これにより、ワイヤの位置ずれの矯正がワイヤボンディング装置の動作を停止することなく自動的に行われることとなるので、ワイヤの位置ずれが発生したときでも煩雑な作業を行う必要がなく、ワイヤボンディング装置の稼動率が低下することもなく、生産性を向上することができる。
また、ワイヤ位置のずれ矯正器によるワイヤの位置ずれ矯正は、位置ずれしたワイヤをずれ矯正器により直接移動させることにより行うので、ワイヤのガイド部材の位置を補正した場合に比べて高精度な矯正を行うことができ、ワイヤのボンディングツールの先端部に対する位置関係を、確実に適正化することが可能となる。
さらに、本ワイヤボンディング装置では、ワイヤを実際にワークにボンディングすることなく（ワイヤのボンディングを行う前に）、ボンディング異常が起こり得ることを判定して、ワイヤのボンディングツールに対する位置ずれを矯正することができるので、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００１５】
また、請求項２記載の如く、前記ワイヤのずれを矯正する工程では、前記ボンディングツールによるワイヤのずれ矯正器への押圧時に、前記ワイヤに超音波振動を付与する。
これにより、ワイヤをずれ矯正器に当接させているときに、ワイヤに微小な振動が印加されることとなり、ワイヤがずれ矯正器の当接面に沿って移動し易くなり、確実にずれ矯正器の幅方向中央部に収まることが可能となる。
【００１６】
また、請求項３記載の如く、前記ワイヤのずれを矯正する工程の後に、前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を再度認識して、前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量が許容値の範囲内に入っているか否かの判定を行う工程を備えている。
これにより、ワイヤの配置位置にボンディング異常が起こり得るだけのずれがない状態にあるときのみ、ワイヤのワークへのボンディングが実施されることとなり、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００１７】
また、請求項４記載の如く、ボンディングツールによりワイヤをワークに押圧するとともに、超音波発振器により前記ボンディングツールを通じてワイヤに超音波振動を付与することにより、前記ワイヤをワークに対して超音波圧着させるワイヤボンディング装置であって、前記ワイヤボンディング装置によるワイヤのボンディング動作時において、前記ボンディングツールがワークに接地する前に、前記ボンディングツールの先端部に位置するワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を認識する位置認識部と、前記位置認識部により認識された前記ワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部と、前記ずれ量算出部にて算出されたずれ量が許容値を超えているか否かを判定する判定部と、前記判定部で前記ワイヤのずれ量が許容値を超えていると判定された場合に、前記ワイヤのずれ矯正を行うずれ矯正部とを備え、前記ずれ矯正部は、その上面が両端側から中央へ向かうに従って下降する凹面に形成されたずれ矯正器を備えており、先端部にワイヤを配置したボンディングツールを前記ずれ矯正器に移動させて、前記ワイヤをボンディングツールにより前記ずれ矯正器の上面に押圧することにより、前記ワイヤのずれを矯正する。
これにより、ワイヤの位置ずれの矯正がワイヤボンディング装置の動作を停止することなく自動的に行われることとなるので、ワイヤの位置ずれが発生したときでも煩雑な作業を行う必要がなく、ワイヤボンディング装置の稼動率が低下することもなく、生産性を向上することができる。
また、ワイヤ位置のずれ矯正器によるワイヤの位置ずれ矯正は、位置ずれしたワイヤをずれ矯正器により直接移動させることにより行うので、ワイヤのガイド部材の位置を補正した場合に比べて高精度な矯正を行うことができ、ワイヤのボンディングツールの先端部に対する位置関係を、確実に適正化することが可能となる。
さらに、本ワイヤボンディング装置では、ワイヤを実際にワークにボンディングすることなく（ワイヤのボンディングを行う前に）、ボンディング異常が起こり得ることを判定して、ワイヤのボンディングツールに対する位置ずれを矯正することができるので、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００１８】
また、請求項５記載の如く、前記ずれ矯正部では、前記ボンディングツールによるワイヤのずれ矯正器への押圧時に、前記ワイヤに超音波振動を付与する。
これにより、ワイヤをずれ矯正器に当接させているときに、ワイヤに微小な振動が印加されることとなり、ワイヤがずれ矯正器の当接面に沿って移動し易くなり、確実にずれ矯正器の幅方向中央部に収まることが可能となる。
【００１９】
また、請求項６記載の如く、前記ずれ矯正部にてワイヤのずれを矯正した後に、前記位置認識部によりワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置を再度認識し、前記ずれ量算出部により、前記位置認識部にて再度認識されたワイヤのボンディングツール先端部に対する相対位置の、基準位置からのずれ量を算出し、前記判定部により、前記ずれ量算出部にて算出されたずれ量が許容値を超えているか否かを判定する。
これにより、ワイヤの配置位置にボンディング異常が起こり得るだけのずれがない状態にあるときのみ、ワイヤのワークへのボンディングが実施されることとなり、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ワイヤの位置ずれの矯正がワイヤボンディング装置の動作を停止することなく自動的に行われることとなり、生産性を向上することができる。
また、ワイヤ位置のずれ矯正器によるワイヤの位置ずれ矯正は、位置ずれしたワイヤをずれ矯正器により直接移動させることにより行うので、高精度な矯正を行うことができ、ワイヤのボンディングツールの先端部に対する位置関係を、確実に適正化することが可能となる。
さらに、ワイヤを実際にワークにボンディングすることなく、ワイヤのボンディングツールに対する位置ずれを矯正することができるので、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００２２】
図１に示すワイヤボンディング装置１は、装置本体２と、ワイヤボンディングを行うボンディングヘッド３と、被ボンディング材となるワーク１１が載置されるベース台４と、前記ベース台４に付設されるワイヤ位置ずれ矯正器８とを備えている。
【００２３】
前記ボンディングヘッド３には、前記ワーク１１へワイヤ６をボンディングするためのボンディングツール５が備えられており、該ボンディングツール５の先端部５１には、ワイヤガイド（図示せず）により案内されたワイヤ６が供給されている。
【００２４】
また、ボンディングヘッド３には、前記ボンディングツール５に超音波振動を付与する超音波発振器１０が設けられるとともに、ワイヤ６が配置されるボンディングツール５の先端部５１を撮像する撮像器であるカメラ７が付設されている。
前記装置本体２には、前記ボンディングヘッド３の動作の制御や、前記カメラ７による撮像画像の処理等を行う制御部９が備えられている。
【００２５】
図２、図３に示すように、前記ボンディングツール５は前記ボンディングヘッド３から垂下されており、その先端部５１にはワイヤ６の先端部が配置されている。
前記ボンディングツール５における先端部５１の下面には、正面視（図３参照）において略逆Ｖ字状に形成される溝部５１ａが形成されており、この溝部５１ａにワイヤ６の先端部が嵌合している。
【００２６】
前記溝部５１ａは、本例では、正面視において略逆Ｖ字状に形成される傾斜面にて構成される溝形状となっているが、これに限るものではなく、前記先端部５１の下面のある一方向に形成される溝であって、幅方向における両端部側から中央部側へ向かうにつれて深くなっていく溝形状に形成されていて、前記ワイヤ６が嵌合可能なものであればよい。
【００２７】
また、図４に示すように、前記先端部５１の溝部５１ａに嵌合されるワイヤ６は、所定寸法Ｌだけ前記溝部５１ａから下方へはみ出した状態で嵌合されている。
ワイヤ６が溝部５１ａからはみ出す寸法Ｌは、ワイヤ６の状態やボンディング条件等に応じて適宜設定することが可能であるが、例えばワイヤ６の直径の半分程度の寸法に設定することができる。
【００２８】
前述のごとく前記ボンディングツール５における先端部５１の溝部５１ａにワイヤ６を嵌合した状態で、該ボンディングツール５を下降させて前記ベース台４に載置されたワーク１１に接地させ所定の荷重をかけることで、前記ボンディングツール５によりワイヤ６を押圧することが可能となっている。
【００２９】
このように、ボンディングツール５によりワイヤ６を押圧するとともに、前記超音波発振器１０によりボンディングツール５を通じてワイヤ６に超音波振動を印加することにより、図５に示すように、前記ワイヤ６が押し潰されるとともに、該ワイヤ６とワーク１１との間に合金層が形成されて、ワイヤ６がワーク１１にボンディングされることとなっている。
なお、ワイヤ６の構成材料としては、アルミニウムや金や銅等が用いられている。
【００３０】
図６に示すように、前記ベース台４に設置されるワイヤ位置ずれ矯正器８は、柱状部材にて構成されており、その上面にずれ矯正部８ａが形成されている。
前記ずれ矯正部８ａは正面視において略Ｖ字状の傾斜面にて構成される溝形状に形成されており、この溝形状のずれ矯正部８ａに前記ワイヤ６が嵌合可能となっている。
なお、前記ずれ矯正部８ａは、本例では正面視において略Ｖ字状の溝形状となっているが、溝形状はこれに限るものではなく、前記ワイヤ位置ずれ矯正器８における上面のある一方向に形成される溝であって、幅方向における両端部側から中央部側へ向かうにつれて深くなっていく溝形状に形成されていて、前記ワイヤ６が嵌合可能なものであればよい。
【００３１】
このように構成されるワイヤボンディング装置１においては、ボンディングツール５の先端部５１に配置されるワイヤ６は、図４に示すように、通常は前記先端部５１の溝部５１ａの幅方向における略中央部に位置しており、溝部５１ａの傾斜面に当接した状態となっている。
【００３２】
しかし、ワイヤ６の先端部に折れや曲げが生じる等して、該ワイヤ６が溝部５１ａの幅方向の略中央部で傾斜面に当接した状態となっていないことがある。
つまり、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１への供給位置が、前記溝部５１ａの幅方向（図４における左右方向）にずれていたり、ボンディングツール５の軸方向（図４における上下方向）にずれていたりすることがある。
【００３３】
例えば、図７にはワイヤ６がボンディングツール５の先端部５１に対して溝部５１ａの幅方向（図７における左方）へずれた状態を示しており、図８にはワイヤ６がボンディングツール５の先端部５１に対して、ボンディングツール５の軸方向（図８における下方）へずれた状態を示している。
【００３４】
このように、ワイヤ６の供給位置がボンディングツール５の先端部５１に対してずれた状態となることがあるが、ワイヤボンディングを行う際には、図４に示したように、ワイヤ６が溝部５１ａの幅方向における略中央部に位置しており、溝部５１ａの傾斜面に当接した状態となっていることが好ましい。
【００３５】
これは、以下の理由による。
つまり、ワイヤボンディング装置１においては、ボンディングツール５の下降によりワイヤ６がワーク１１に接触したことを検知して、超音波発振器１０による超音波発振を開始するように構成しているが、ワイヤ６がボンディングツール５の溝部５１ａから離れた状態（ワイヤ６の位置がボンディングツール５の軸方向へずれた状態）でボンディング動作が行われると、まずワイヤ６が溝部５１ａから離れた状態でワーク１１に接触し、その後下降してきたボンディングツール５によりワイヤ６が押圧されることとなる。
【００３６】
従って、超音波発振器１０により超音波発振が開始された時点では、超音波振動がワイヤ６に伝達されずにボンディングツール５のみが振動し、その後下降してきたボンディングツール５がワイヤ６に接触した時点から該ワイヤ６に超音波振動が印加されることとなる。
超音波発振器１０による超音波発振は発振開始から所定時間経過すると停止するように構成されているため、ワイヤ６がボンディングツール５から離れた状態でボンディング動作が行われると、ワイヤ６に対する超音波振動の印加時間が短くなってしまい、ワイヤ６とワーク１１との間の接合が十分に行われずに接合強度不足の原因となってしまう恐れがある。
【００３７】
また、ワイヤ６が溝部５１ａの幅方向の中央部に位置していると、ワイヤ６に対して超音波振動が全体的に均一に伝達され、品質の良い接合が行われることとなるが、ワイヤ６の位置が溝部５１ａの幅方向にずれていると、超音波振動がワイヤ６の一部分に偏って伝達されることとなり、接合品質が低下する恐れがある。
【００３８】
そこで、本ワイヤボンディング装置１においては、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置を認識して、認識したワイヤ６の相対位置の溝部５１ａの幅方向に対するずれ量、およびボンディングツール５の軸方向に対するずれ量が、許容値を超えていた場合には、ワイヤ６の前記先端部５１に対する相対位置に、問題がある程の（すなわちボンディング異常が起こり得るだけの）ずれが生じていると判断して、ワイヤ６の前記先端部５１に対する相対位置を矯正するように構成している。
【００３９】
なお、ワイヤ６のずれ量の許容値は、本例の場合、幅方向については、溝部５１ａの幅方向における中心Ｏｔとワイヤ６の中心Ｏｗとのずれがワイヤ６の直径の１／４以下となるように設定され（図７参照）、軸方向については、ボンディングツール５の先端部５１の下端とワイヤ６の上端との隙間寸法ｄがワイヤ６の直径の１／４以下となるように設定されている（図８参照）。
【００４０】
次に、本ワイヤボンディング装置１における、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置の認識、およびワイヤ６の前記先端部５１に対する相対位置の矯正の手順について説明する。
【００４１】
ワイヤ６の相対位置の認識および矯正は、ワイヤ６をワーク１１にボンディングするボンディング動作の一部として行われるが、図９に示すように、まずボンディングツール５がボンディング動作によりボンディング位置に移動する（Ｓ０１）。
ここで、ボンディング位置とは、ワーク１１における電極や接続端子等といったワイヤ６のボンディング箇所であり、ボンディングツール５が前記ボンディング箇所へ移動する途中に、ワイヤ６が配置されるボンディングツール５の先端部５１を前記カメラ７にて撮像し、その撮像画像データが前記制御部９に入力される。
【００４２】
制御部９では、入力された撮像画像データに基づいてワイヤ６とボンディングツール５の先端部５１との相対位置を認識し、両者の相対位置のずれ量を算出する（Ｓ０２）。
また、制御部９では、さらに算出したずれ量と、予め制御部９に設定されているずれ量の許容値とを比較し（Ｓ０３）、算出したずれ量がずれ量の許容値の範囲内に収まっているか否かの判定を行う（Ｓ０４）。
なお、移動するボンディングツール５は、前記ボンディング箇所の上方へ達すると停止する。
【００４３】
前記判定の結果、算出したずれ量が許容値の範囲内に収まっていれば、ボンディングツール５が下降してワーク１１に対するワイヤ６のボンディングが開始され（Ｓ０５）、該ワイヤ６のボンディグが終了するとボンディング動作が完了する（Ｓ０６）。
【００４４】
なお、本ワイヤボンディング装置１では、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置を認識する位置認識部が前記カメラ７と制御部９とで構成され、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１ａに対する相対位置の基準位置からのずれ量を算出するずれ量算出部、および算出されたずれ量が許容値を超えているか否かを判定する判定部が、制御部９にて構成されている。
また、後述のようにワイヤ６のずれ矯正を行うずれ矯正部は、ワイヤ位置ずれ矯正器８および制御部９により構成されている。
【００４５】
一方、前記ステップＳ０４の判定の結果、算出したずれ量が許容値の範囲内に収まっていない場合は、ワイヤボンディング装置１はワイヤ６の位置ずれ矯正を行った後に、ワイヤ６のワーク１１に対するボンディングを行う。
【００４６】
具体的には、まず、ボンディングツール５がボンディング位置からワイヤ位置ずれ矯正器８の設置位置まで移動した後に下降する。
下降したボンディングツール５がワイヤ６を介してワイヤ位置ずれ矯正器８における上面のずれ矯正部８ａに当接する（Ｓ１１）。
この場合、図１０に示すように、ボンディングツール５の溝部５１ａの幅方向の中心Ｏｔとワイヤ位置ずれ矯正器８のずれ矯正部８ａの幅方向の中心Ｏｃとが一致するように構成されているので、ずれ矯正部８ａに当接したワイヤ６は、ボンディングツール５の下降により押圧されることで、前記溝部５１ａおよびずれ矯正部８ａの各斜面に沿って幅方向における中央側へ移動し、ついには図１１に示すように、溝部５１ａおよびずれ矯正部８ａの幅方向中央部に収まって、溝部５１ａの斜面に当接した状態となる。
【００４７】
また、ボンディングツール５を下降させてワイヤ６をずれ矯正部８ａに当接させるときには、超音波発振器１０からの超音波振動を、ボンディングツール５を通じてワイヤ６に印加するようにしている（Ｓ１２）。
このように、ワイヤ６をずれ矯正部８ａに当接させているときに、該ワイヤ６に微小な振動を印加することで、ワイヤ６がずれ矯正部８ａの斜面に沿って移動し易くなり、確実に溝部５１ａおよびずれ矯正部８ａの幅方向中央部に収まることが可能となっている。
【００４８】
前述のように、ボンディングツール５によりワイヤ６を押圧してずれ矯正部８ａに当接させ、該ワイヤ６に所定時間の超音波振動の印加を行った後、前記ボンディングツール５を上昇させてワイヤ６のずれ矯正部８ａに対する当接状態を解除する（Ｓ１３）。
【００４９】
その後、前記ボンディングツール５の先端部５１を前記カメラ７にて撮像し、その撮像画像データを前記制御部９に入力する。制御部９では、前述の場合と同様にワイヤ６とボンディングツール５の先端部５１との相対位置を認識し、両者の相対位置のずれ量を算出する（Ｓ１４）。
制御部９では、さらに算出したずれ量と、ずれ量の前記許容値とを比較し（Ｓ１５）、算出したずれ量がずれ量の許容値の範囲内に収まっているか否かの判定を行う（Ｓ１６）。
【００５０】
前記判定の結果、算出したずれ量が許容値の範囲内に収まっていれば、つまり、前記矯正動作によりワイヤ６の前記先端部５１に対する位置ずれ量が許容できる範囲内にまで縮小していれば、ボンディングツール５がワイヤ位置ずれ矯正器８の設置位置からボンディング位置まで移動するとともに下降して、ワーク１１に対するワイヤ６のボンディングが開始され（Ｓ０５）、該ワイヤ６のボンディグが終了するとボンディング動作が完了する（Ｓ０６）。
【００５１】
これに対し、前記ステップＳ１６での判定の結果、算出したずれ量が許容値の範囲内に収まっていない場合は、本ワイヤボンディング装置１における位置ずれ矯正動作ではワイヤ６の位置ずれを矯正することが困難であると判断して、ワイヤボンディング装置１の動作を自動停止する。
【００５２】
その後、ワイヤ６の位置ずれを矯正し、矯正が終了してワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置を適正な位置とした後に、ワイヤボンディング装置１のボンディング動作を再開する（Ｓ１７）。
ボンディング動作が再開されると、ボンディングツール５がボンディング位置まで移動するとともに下降して、ワーク１１に対するワイヤ６のボンディングが開始され（Ｓ０５）、該ワイヤ６のボンディグが終了するとボンディング動作が完了する（Ｓ０６）。
【００５３】
なお、本例ではワイヤ６の位置ずれ矯正を一回行った後に、該ワイヤ６のずれ量が許容値の範囲内に収まっていなければ、ワイヤボンディング装置１の動作を停止するように構成しているが、ワイヤ６のずれ量が許容値の範囲内に収まっていない場合にワイヤ６の位置ずれ矯正を複数回繰り返し行い、それでもずれ量が許容値の範囲内に収まらない場合に、ワイヤボンディング装置１の動作を停止するように構成することもできる。
【００５４】
前記ワイヤ６の位置ずれ矯正は、ボンディングツール５によりワイヤ６を押圧してずれ矯正部８ａに当接させ、該ワイヤ６に所定時間の超音波振動の印加を行うことにより行っているが、ワイヤ６をずれ矯正部８ａに当接させた状態で超音波振動を印加した場合に、該ワイヤ６がずれ矯正部８ａに接合しないように、ワイヤ位置ずれ矯正器８（少なくともワイヤ位置ずれ矯正器８のずれ矯正部８ａ）を構成する材料として、セラミックスやステンレス等といった高硬度の材料が用いられている。
【００５５】
また、ボンディングツール５を下降させてワイヤ６をずれ矯正部８ａに当接させる場合、超音波振動をワイヤ６に印加しなくても、ワイヤ６がずれ矯正部８ａの斜面に沿って移動し、ずれ矯正部８ａの幅方向中央部に収まる場合には、前記手順のうち、ステップＳ１２における超音波振動をワイヤ６に印加する手順を省略することができる。
【００５６】
以上のように、本ワイヤボンディング装置１では、ボンディング動作時においてワイヤ６をワーク１１へ実際にボンディングする前に、ボンディングツール５の先端部５１とワイヤ６との相対的な位置関係のずれ量を検出して、ボンディング異常が起こり得るか否かを判定し、ボンディング異常が起こり得ると判定したときには、ボンディングツール５の先端部５１とワイヤ６自体の位置関係のずれを、ワイヤボンディング装置１の動作を停止させることなく自動的に直接矯正するようにしている。
【００５７】
このように、ワイヤ６の位置ずれの矯正はワイヤボンディング装置１の動作を停止することなく自動的に行われるので、ワイヤ６の位置ずれが発生したときでも煩雑な作業を行う必要がなく、ワイヤボンディング装置１の稼動率が低下することもなく、生産性を向上することができる。
【００５８】
また、ワイヤ位置ずれ矯正器８によるワイヤ６の位置ずれ矯正は、位置ずれしたワイヤ６をずれ矯正部８ａにより直接移動させることにより行うので、ワイヤ６のガイド部材の位置を補正した場合に比べて高精度な矯正を行うことができ、ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する位置関係を、確実に適正化することが可能となる。
【００５９】
さらに、本ワイヤボンディング装置１では、ワイヤ６を実際にワーク１１にボンディングすることなく（ワイヤ６のボンディングを行う前に）、ボンディング異常が起こり得ることを判定して、ワイヤ６のボンディングツール５に対する位置ずれを矯正することができるので、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となっている。
【００６０】
また、本ワイヤボンディング装置１では、前記ワイヤ６のずれを矯正した後に、前記ワイヤ６のボンディングツール５の先端部５１に対する相対位置を再度認識して、前記ワイヤ６の前記先端部５１に対するずれ量が許容値の範囲内に入っているか否かの判定を行うように構成しているので、ワイヤ６の配置位置にボンディング異常が起こり得るだけのずれがない状態にあるときのみ、ワイヤ６のワーク１１へのボンディングが実施されることとなり、ボンディング異常の発生を確実に抑えることが可能となる。
【００６１】
また、前記ワイヤ位置ずれ矯正器８のずれ矯正部８ａは、本例では略Ｖ字状に形成されているが、幅方向における両端部側から中央部側へ向かうにつれて深くなっていく溝形状としては、次のような形状に形成することもできる。
【００６２】
例えば、図１２に示すワイヤ位置ずれ矯正器１８のずれ矯正部１８ａのように、円弧状の凹溝に形成することもできる。
【００６３】
また、図１３に示すワイヤ位置ずれ矯正器２８のずれ矯正部２８ａのように、幅方向の両端部に形成され、中央側へ向かうにつれて深くなる方向に傾斜する傾斜面２８ｂ・２８ｂと、幅方向の中央部に配置され前記傾斜面２８ｂ・２８ｂの下端よりも深部側へ落ち込んでいる段差部２８ｃとで構成される凹溝に形成することもできる。
この場合、前記段差部２８ｃの幅寸法は、ワイヤ６の直径Ｄと略同じか若干大きい程度に形成して、ワイヤ６が位置決めされながら段差部２８ｃに嵌合するように構成することができる。
【００６４】
また、図１４に示すワイヤ位置ずれ矯正器３８のずれ矯正部３８ａのように、幅方向の両端部に形成され、中央側へ向かうにつれて深くなる方向に傾斜する傾斜面３８ｂ・３８ｂと、幅方向の中央部に配置され前記傾斜面３８ｂ・３８ｂの下端同士を繋ぐ底部３８ｃとで構成される凹溝に形成することもできる。
この場合、前記底部３８ｃの幅寸法は、ワイヤ６の直径Ｄと略同じか若干大きい程度に形成して、ワイヤ６が位置決めされながら底部３８ｃに嵌合するように構成することができる。
【００６５】
また、本ワイヤボンディング装置１は、本例では断面が略円形状のワイヤ６をボンディングするように構成されているが、図１５に示すように、断面が厚みの薄い矩形状に形成されるテープ状のワイヤ６０をボンディングするように構成することもできる。
この場合、前記ボンディングツール５の先端部５１におけるワイヤ６０に当接する下面は、ワイヤ６０のテープ幅に応じた幅寸法の平面形状に形成することができる。
【００６６】
また、ワイヤ位置ずれ矯正器４８のずれ矯正部４８ａは、幅方向の両端部に形成され、中央側へ向かうにつれて深くなる方向に傾斜する傾斜面４８ｂ・４８ｂと、幅方向の中央部に配置され前記傾斜面４８ｂ・４８ｂの下端同士を繋ぐ底部４８ｃとで構成される凹溝に形成することができる。
この場合、前記底部４８ｃの幅寸法は、ワイヤ６０の幅寸法と略同じか若干大きい程度に形成して、ワイヤ６０が位置決めされながら底部４８ｃに嵌合するように構成することができる。
【００６７】
さらに、前記傾斜面４８ｂ・４８ｂおよび底部４８ｃの表面にダイヤモンドコーティングを施す等、前記表面の滑性を向上させることにより、ずれ矯正部４８ａの表面に当接したワイヤ６０の滑りを良くして、該ワイヤ６０の位置矯正を容易にすることができる。
なお、このずれ矯正部４８ａの表面の滑性を良くする処置は、前述の各ずれ矯正部８ａ・１８ａ・２８ａ・３８ａについても適用することができる。
【００６８】
また、ワイヤボンディング装置１によりワイヤ６・６０がボンディングされる対象となるワーク１１は、例えば車載用のインバータ装置やパワーモジュール、およびその他の産業用・民生用の各種インバータ装置やパワーモジュールに用いられる、半導体素子等の電子部品が実装された回路基板を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】ワイヤボンディング装置を示す全体図である。
【図２】ボンディングツールを示す側面図である。
【図３】ボンディングツールを示す正面図である。
【図４】ボンディングツールの先端部を示す拡大正面図である。
【図５】ボンディングツールによりワイヤが押し潰された状態を示す正面図である。
【図６】ワイヤ位置ずれ矯正器を示す斜視図である。
【図７】ワイヤがボンディングツールの先端部に対して溝部の幅方向へずれた状態を示す正面図である。
【図８】ワイヤがボンディングツールの先端部に対して、ボンディングツールの軸方向へずれた状態を示す正面図である。
【図９】ワイヤボンディング装置における、ワイヤのボンディングツールの先端部に対する相対位置の認識、およびワイヤのボンディングツールの先端部に対する相対位置の矯正の手順を示す図である。
【図１０】ワイヤの位置ずれ矯正時に、ボンディングツールの下降によりワイヤが矯正部に当接した様子を示す正面図である。
【図１１】ワイヤの位置ずれ矯正時に、ボンディングツールに押圧されたワイヤがずれ矯正部の斜面に沿って中央側へ移動した様子を示す正面図である。
【図１２】ずれ矯正部を円弧状の凹溝に形成したワイヤ位置ずれ矯正器を示す正面図である。
【図１３】ずれ矯正部を、中央側へ向かうにつれて深くなる方向に傾斜する傾斜面と、幅方向の中央部に配置され傾斜面の下端よりも深部側へ落ち込んだ段差部とで構成される凹溝に形成したワイヤ位置ずれ矯正器を示す正面図である。
【図１４】ずれ矯正部を、中央側へ向かうにつれて深くなる方向に傾斜する傾斜面と、幅方向の中央部に配置され傾斜面の下端同士を繋ぐ底部とで構成される凹溝に形成したワイヤ位置ずれ矯正器を示す正面図である。
【図１５】テープ状のワイヤをボンディングする際に用いるワイヤ位置ずれ矯正器の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    ワイヤボンディング装置
３    ボンディングヘッド
４    ベース台
５    ボンディングツール
６    ワイヤ
７    カメラ
８    ワイヤ位置ずれ矯正器
８ａ  ずれ矯正部
９    制御部
１０    超音波発振器
１１    ワーク
５１    （ボンディングツールの）先端部
５１ａ  溝部
【図１】
2009146930.tif 000003
【図２】
2009146930.tif 000004
【図３】
2009146930.tif 000005
【図４】
2009146930.tif 000006
【図５】
2009146930.tif 000007
【図６】
2009146930.tif 000008
【図７】
2009146930.tif 000009
【図８】
2009146930.tif 000010
【図９】
2009146930.tif 000011
【図１０】
2009146930.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2009146930.tif 000014
【図１３】
2009146930.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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