特許 7340301 ワイヤ張力調整方法及びワイヤ張力調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-30

(45)【発行日】2023-09-07

(54)【発明の名称】ワイヤ張力調整方法及びワイヤ張力調整装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20230831BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 301J

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2022563905

(86)(22)【出願日】2021-10-21

(86)【国際出願番号】 JP2021038988

【審査請求日】2022-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】519294332

【氏名又は名称】株式会社新川

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】富山 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 裕

【審査官】堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】特開平２－５４９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１８／１６８８８８（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームに取り付けられ、前記先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、
空気流によって前記ワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、
前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、
前記ボンディングアームの前記先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、
前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置の前記ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整方法であって、
前記ワイヤクランパで前記ワイヤを把持した状態で前記ワイヤテンショナに空気を供給し、前記高さ位置検出器によって、前記ワイヤの張力による前記ボンディングアームの回転方向の回転モーメントと前記ばね部材による前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合う前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を検出する高さ検出工程と、
検出した前記高さ位置に基づいて前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を調整することにより前記ワイヤに印加される張力を調整する調整工程と、を含むこと、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項2】

請求項１に記載のワイヤ張力調整方法であって、
前記高さ検出工程は、前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を基準空気流量として前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を検出し、
前記調整工程は、検出した前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置と、前記ボンディングアームの前記先端の基準高さ位置との比率に基づいて、前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を補正して、前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項3】

請求項２に記載のワイヤ張力調整方法であって、
前記調整工程の後、補正した流量の空気を前記ワイヤテンショナに供給して前記高さ検出工程を実行し、検出した前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置と前記基準高さ位置との差が閾値範囲を超えている場合に、前記高さ検出工程と、前記調整工程を再度実行すること、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項4】

請求項１に記載のワイヤ張力調整方法であって、
前記高さ検出工程は、前記ワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量において前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を複数回検出し、
前記調整工程は、各流量において検出した前記ボンディングアームの前記先端の各前記高さ位置と、各流量における前記ボンディングアームの前記先端の各基準高さ位置との各比率を算出し、
算出した各前記比率に基づいて前記ワイヤテンショナに供給する空気の各流量を補正し、補正した各流量に対する前記ボンディングアームの前記先端の各前記基準高さ位置を規定する近似曲線を生成し、
生成した前記近似曲線に基づいて前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項5】

請求項４に記載のワイヤ張力調整方法であって、
前記ワイヤテンショナに補正した各流量の空気を供給して前記ボンディングアームの前記先端の各前記高さ位置を検出し、各流量において検出した各前記高さ位置と各流量における各前記基準高さ位置とのそれぞれの差が各閾値範囲を超えている場合に、前記高さ検出工程と、前記調整工程を再度実行すること、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項6】

ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームに取り付けられ、前記先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、
空気流によって前記ワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、
前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、
前記ボンディングアームの前記先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、
前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置の前記ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整方法であって、
前記ワイヤクランパで前記ワイヤを把持した状態で、前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を変化させながら、前記高さ位置検出器によって、前記ワイヤの張力による前記ボンディングアームの回転方向の回転モーメントと前記ばね部材による前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合う前記ボンディングアームの前記先端の複数の前記高さ位置と空気の複数の流量とを検出する検出工程と、
検出した各流量に対する検出した前記ボンディングアームの前記先端の各前記高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した前記近似曲線に基づいて前記ワイヤに印加される張力を調整する調整工程と、を含むこと、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載のワイヤ張力調整方法であって、
前記ばね部材は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねであり、前記ボンディングアームは２枚の前記ばね板の交差する線に沿った軸の回りに回転自在に前記ボンディングヘッドに取り付けられていること、
を特徴とするワイヤ張力調整方法。

【請求項8】

ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームに取り付けられ、前記先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、
空気流によって前記ワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、
前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、
前記ボンディングアームの前記先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、
前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置に用いられ、
前記ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整装置であって、
前記ワイヤクランパで前記ワイヤを把持した状態で前記ワイヤテンショナに空気を供給し、前記高さ位置検出器によって、前記ワイヤの張力による前記ボンディングアームの回転方向の回転モーメントと前記ばね部材による前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合う前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を検出し、
検出した前記高さ位置に基づいて前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を調整することにより前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整装置。

【請求項9】

請求項８に記載のワイヤ張力調整装置であって、
前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を基準空気流量として前記高さ位置検出器によって前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を検出し、
検出した前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置と、前記ボンディングアームの前記先端の基準高さ位置との比率に基づいて、前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を補正して、前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整装置。

【請求項10】

請求項９に記載のワイヤ張力調整装置であって、
前記空気流量検出器で検出した前記ワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量において前記高さ位置検出器で前記ボンディングアームの前記先端の前記高さ位置を複数回検出し、
各流量において検出した前記ボンディングアームの前記先端の各前記高さ位置と、各流量における前記ボンディングアームの前記先端の各前記基準高さ位置との各比率を算出し、
算出した各前記比率に基づいて前記ワイヤテンショナに供給する空気の各流量を補正し、補正した各流量に対する前記ボンディングアームの前記先端の各前記基準高さ位置を規定する近似曲線を生成し、
生成した前記近似曲線に基づいて前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整装置。

【請求項11】

ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、
前記ボンディングアームに取り付けられ、前記先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、
空気流によって前記ワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、
前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、
前記ボンディングアームの前記先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、
前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置に用いられ、
前記ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整装置であって、
前記ワイヤクランパで前記ワイヤを把持した状態で、前記ワイヤテンショナに供給する空気の流量を変化させながら前記高さ位置検出器によって、前記ワイヤの張力による前記ボンディングアームの回転方向の回転モーメントと前記ばね部材による前記ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合う前記ボンディングアームの前記先端の複数の前記高さ位置を検出するとともに前記空気流量検出器によって前記ワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量を検出し、
検出した各流量に対する検出した前記ボンディングアームの前記先端の各前記高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した前記近似曲線に基づいて前記ワイヤに印加される張力を調整すること、
を特徴とするワイヤ張力調整装置。

【請求項12】

請求項８から１１のいずれか１項に記載のワイヤ張力調整装置であって、
前記ワイヤボンディング装置の前記ばね部材は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねであり、前記ボンディングアームは２枚の前記ばね板の交差する線に沿った軸の回りに回転自在に前記ボンディングヘッドに取り付けられていること、
を特徴とするワイヤ張力調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ワイヤボンディング装置のワイヤに印加される張力の調整方法及びワイヤ張力調整装置の構成に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップの電極と基板の電極とを金属のワイヤで接続するワイヤボンディング装置が用いられている。ワイヤボンディング装置では、ボンディング中にワイヤに所定の張力を与えるワイヤテンショナが用いられる。ワイヤテンショナは、スプール側からキャピラリ側にワイヤが貫通するワイヤ通路が設けられ、このワイヤ通路に上向きに空気を流し、上向きの空気流によってワイヤを上方向に引っ張ることによりワイヤに張力を印加する（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１４９２３５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ワイヤテンショナによってワイヤに印加される張力は空気の流量によって変化し、流量が多いと張力が大きくなり流量が少ないと張力が小さくなる。

【0005】

ワイヤボンディングにおいて、所定形状のワイヤループ形状を形成するには、ワイヤの張力を所定の大きさに調整することが必要となる。この調整は、ワイヤの一端を電子天秤に固定した状態でワイヤテンショナに空気を流し、空気の流量とワイヤに印加される張力との関係を測定することによって行われることが多い。

【0006】

しかし、ワイヤボンディング装置にワイヤテンショナを組み込んだ後に、ワイヤボンディング装置に電子天秤を取付けてワイヤの張力を測定することが困難な場合がある。この場合、ワイヤテンショナを取り外して張力の調整をすることが必要となり、張力の調整に時間と手間が掛かってしまうという問題があった。

【0007】

そこで、本開示は、ワイヤボンディング装置にワイヤテンショナを組み込んだ状態で簡便にワイヤに印加される張力の調整を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示のワイヤ張力調整方法は、ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられ、先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、空気流によってワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、ボンディングアームの先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置のワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整方法であって、ワイヤクランパでワイヤを把持した状態でワイヤテンショナに空気を供給し、高さ位置検出器によって、ワイヤの張力によるボンディングアームの回転方向の回転モーメントとばね部材によるボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合うボンディングアームの先端の高さ位置を検出する高さ検出工程と、検出した高さ位置に基づいてワイヤテンショナに供給する空気の流量を調整することによりワイヤに印加される張力を調整する調整工程と、を含むこと、を特徴とする。

【0009】

このように、本開示のワイヤ張力調整方法は、ボンディングアームの先端の高さ位置を検出し、検出した高さ位置に基づいてワイヤテンショナに供給する空気の流量を調整してワイヤに印加される張力を調整するので、ワイヤボンディング装置にワイヤテンショナを組み込んだ状態で簡便にワイヤに印加される張力の調整を行うことができる。

【0010】

本開示のワイヤ張力調整方法において、高さ検出工程は、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を基準空気流量としてボンディングアームの先端の高さ位置を検出し、調整工程は、検出したボンディングアームの先端の高さ位置と、ボンディングアームの先端の基準高さ位置との比率に基づいて、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を補正して、ワイヤに印加される張力を調整してもよい。

【0011】

これにより、簡便にワイヤ張力の調整を行うことができる。

【0012】

本開示のワイヤ張力調整方法において、調整工程の後、補正した流量の空気をワイヤテンショナに供給して高さ検出工程を実行し、検出したボンディングアームの先端の高さ位置と基準高さ位置との差が閾値範囲を超えている場合に、高さ検出工程と、調整工程を再度実行してもよい。

【0013】

これにより、より正確にワイヤに印加される張力の調整を行うことができる。

【0014】

本開示のワイヤ張力調整方法において、高さ検出工程は、ワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量においてボンディングアームの先端の高さ位置を複数回検出し、調整工程は、各流量において検出したボンディングアームの先端の各高さ位置と、各流量におけるボンディングアームの先端の各基準高さ位置との各比率を算出し、算出した各比率に基づいてワイヤテンショナに供給する空気の各流量を補正し、補正した各流量に対するボンディングアームの先端の各基準高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した近似曲線に基づいてワイヤに印加される張力を調整してもよい。

【0015】

このように、ワイヤテンショナに供給する空気の流量に対するボンディングアーム先端の高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した近似曲線に基づいてワイヤの張力を調整するので、ワイヤの線径、材質などに応じてボンディングに必要なワイヤの張力を設定することができる。

【0016】

本開示のワイヤ張力調整方法において、ワイヤテンショナに補正した各流量の空気を供給してボンディングアームの先端の各高さ位置を検出し、各流量において検出した各高さ位置と各流量における各基準高さ位置とのそれぞれの差が各閾値範囲を超えている場合に、高さ検出工程と、調整工程を再度実行してもよい。

【0017】

これにより、より正確にワイヤに印加される張力の調整を行うことができる。

【0018】

本開示のワイヤ張力調整方法は、ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられ、先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、空気流によってワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、ボンディングアームの先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置のワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整方法であって、ワイヤクランパでワイヤを把持した状態で、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を変化させながら、高さ位置検出器によって、ワイヤの張力によるボンディングアームの回転方向の回転モーメントとばね部材によるボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合うボンディングアームの先端の複数の高さ位置と空気の複数の流量とを検出する検出工程と、検出した各流量に対する検出したボンディングアームの先端の各高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した近似曲線に基づいてワイヤに印加される張力を調整する調整工程と、を含むこと、を特徴とする。

【0019】

このように、ワイヤテンショナに供給する空気の流量とボンディングアームの先端の高さ位置とを同時に検出してワイヤテンショナに供給する空気の流量に対するボンディングアーム先端の高さ位置を規定する近似曲線を生成するので、簡便に近似曲線を生成することができる。また、生成した近似曲線に基づいてワイヤの張力を調整するので、ワイヤの線径、材質などに応じてボンディングに必要なワイヤの張力を設定することができる。

【0020】

本開示のワイヤ張力調整方法において、ばね部材は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねであり、ボンディングアームは２枚のばね板の交差する線に沿った軸の回りに回転自在にボンディングヘッドに取り付けられてもよい。

【0021】

これにより、簡便な構成でボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材を構成することができる。

【0022】

本開示のワイヤ張力調整装置は、ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられ、先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、空気流によってワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、ボンディングアームの先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置に用いられ、ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整装置であって、ワイヤクランパでワイヤを把持した状態でワイヤテンショナに空気を供給し、高さ位置検出器によって、ワイヤの張力によるボンディングアームの回転方向の回転モーメントとばね部材によるボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合うボンディングアームの先端の高さ位置を検出し、検出した高さ位置に基づいてワイヤテンショナに供給する空気の流量を調整することによりワイヤに印加される張力を調整すること、を特徴とする。

【0023】

本開示のワイヤ張力調整装置において、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を基準空気流量として高さ位置検出器によってボンディングアームの先端の高さ位置を検出し、検出したボンディングアームの先端の高さ位置と、ボンディングアームの先端の基準高さ位置との比率に基づいて、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を補正して、ワイヤに印加される張力を調整してもよい。

【0024】

本開示のワイヤ張力調整装置において、空気流量検出器で検出したワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量において高さ位置検出器でボンディングアームの先端の高さ位置を複数回検出し、各流量において検出したボンディングアームの先端の各高さ位置と、各流量におけるボンディングアームの先端の各基準高さ位置との各比率を算出し、算出した各比率に基づいてワイヤテンショナに供給する空気の各流量を補正し、補正した各流量に対するボンディングアームの先端の各基準高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した近似曲線に基づいてワイヤに印加される張力を調整してもよい。

【0025】

本開示のワイヤ張力調整装置は、ボンディングヘッドに回転自在に取り付けられて先端が上下方向に移動可能なボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられ、先端に保持されたボンディングツールに挿通されたワイヤの把持、解放を行うワイヤクランパと、空気流によってワイヤに張力を印加するワイヤテンショナと、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を検出する空気流量検出器と、ボンディングアームの先端の高さ位置を検出する高さ位置検出器と、ボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントを発生するばね部材と、を含むワイヤボンディング装置に用いられ、ワイヤに印加される張力を調整するワイヤ張力調整装置であって、ワイヤクランパでワイヤを把持した状態で、ワイヤテンショナに供給する空気の流量を変化させながら高さ位置検出器によって、ワイヤの張力によるボンディングアームの回転方向の回転モーメントとばね部材によるボンディングアームの回転方向と逆方向の回転モーメントとが釣り合うボンディングアームの先端の複数の高さ位置を検出するとともに空気流量検出器によってワイヤテンショナに供給する空気の複数の流量を検出し、検出した各流量に対する検出したボンディングアームの先端の各高さ位置を規定する近似曲線を生成し、生成した近似曲線に基づいてワイヤに印加される張力を調整すること、を特徴とする。

【0026】

本開示のワイヤ張力調整装置において、ワイヤボンディング装置のばね部材は、２枚のばね板を十字型に交差させた十字板ばねであり、ボンディングアームは２枚のばね板の交差する線に沿った軸の回りに回転自在にボンディングヘッドに取り付けられてもよい。

【発明の効果】

【0027】

本開示は、ワイヤボンディング装置にワイヤテンショナを組み込んだ状態で簡便にワイヤに印加される張力の調整を行うができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】実施形態のワイヤ張力調整装置の構成とワイヤボンディング装置の構成とを示す系統図である。

【図2】図１に示すワイヤボンディング装置のボンディングアームの構成を示す斜視図である。

【図3】図２に示す十字板ばねの構成を示す拡大斜視図である。

【図4】図１に示すワイヤテンショナの断面図である。

【図5】実施形態のワイヤ張力検出装置が検出する各項目を示した系統図である。

【図6】ボンディングアームの回転方向の中立位置θ０からの回転角度θに対する十字板バネの発生する回転モーメントＭ１の変化を示すグラフである。

【図7】ボンディングアームの先端の高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈに対する十字板ばねの発生する回転モーメントＭ１とワイヤに印加される張力Ｔとの変化を示すグラフである。

【図8】ワイヤテンショナに供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアームの先端の高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈとワイヤに印加される張力Ｔとの変化を示すグラフである。

【図9】実施形態のワイヤ張力調整装置の動作を示すフローチャートである。

【図10】実施形態のワイヤ張力調整装置の第１動作の詳細を示すフローチャートである。

【図11】ワイヤテンショナに供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアームの先端の高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの変化とワイヤに印加される張力Ｔの変化とを示すグラフである。

【図12】実施形態のワイヤ張力調整装置の第２動作を示すフローチャートである。

【図13】ワイヤテンショナに供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアームの先端の高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの変化とワイヤに印加される張力Ｔの変化とを示すグラフである。

【図14】実施形態のワイヤ張力調整装置の近似曲線のチェック動作を示すフローチャートである。

【図15】実施形態のワイヤ張力調整装置の第３動作を示すフローチャートである。

【図16】図１５に示す第３動作の詳細を示すフローチャートである。

【図17】ワイヤテンショナに供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアームの先端の高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの変化とワイヤに印加される張力Ｔの変化とを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しながら実施形態のワイヤ張力調整装置６０とワイヤ張力調整装置６０が取り付けられるワイヤボンディング装置１００の構成について説明する。最初に図１を参照しながらワイヤボンディング装置１００の構成について説明する。ワイヤボンディング装置１００は、ボンディングツールであるキャピラリ３０によって半導体チップ３２の電極または基板３１の電極の上にワイヤ１８をボンディングする。

【0030】

図１に示すように、ワイヤボンディング装置１００は、ベース１０と、ＸＹテーブル１１と、ボンディングヘッド１２と、Ｚ方向モータ１３と、ボンディングアーム１４と、超音波振動子１６と、キャピラリ３０と、ワイヤクランパ１７と、ボンディングステージ１９と、ワイヤテンショナ４０と、ワイヤスプール５０と、エアガイド５５と、制御部６５と、を備えている。尚、以下の説明では、ボンディングアーム１４の延びる方向をＹ方向、水平面でＹ方向と直角方向をＸ方向、上下方向をＺ方向として説明する。また、ボンディングアーム１４の側を前方またはＹ方向マイナス側、ボンディングヘッド１２の側を後方またＹ方向プラス側、図１において紙面手前側をＸ方向プラス側、紙面の向こう側をＸ方向マイナス側、上方向をＺ方向プラス側、下方向をＺ方向マイナス側として説明する。

【0031】

ＸＹテーブル１１は、ベース１０の上に取り付けられて上側に搭載される機器をＸＹ方向に移動させる。

【0032】

ボンディングヘッド１２は、ＸＹテーブル１１の上に取り付けられてＸＹテーブル１１によってＸＹ方向に移動する。ボンディングヘッド１２には、ボンディングアーム１４がばね部材である十字板ばね２０によって回転軸２３の周りに回転自在に取り付けられ、内部にはＺ方向モータ１３が取り付けられている。

【0033】

Ｚ方向モータ１３は、ボンディングヘッド１２の内部に固定される固定子１３ａと、ボンディングアーム１４の後端部１４ｒから後方に向かって延びる可動子取付け板１４ｂに固定子１３ａと対向するように取り付けられた可動子１４ｍとで構成されている。

【0034】

ボンディングアーム１４は、本体１４ａと、本体１４ａのＹ方向前方に取りけられた超音波ホーン１５とで構成されている。超音波ホーン１５の前端１５ｆ、つまり、ボンディングアーム１４の先端１４ｆにはボンディングツールであるキャピラリ３０が取付けられている。本体１４ａの前端部には、超音波振動子１６が取付けられている。超音波ホーン１５は、ボンディングアーム１４の前端部に取り付けられた超音波振動子１６の超音波振動を増幅して前端１５ｆに取り付けられたキャピラリ３０を超音波加振する。キャピラリ３０には内部に上下方向に貫通する貫通孔が設けられており、貫通孔にはワイヤ１８が挿通されている。

【0035】

また、ボンディングアーム１４の前端側の上面には、ワイヤクランパ１７が取り付けられている。ワイヤクランパ１７は、キャピラリ３０の取り付けられている超音波ホーン１５の前端１５ｆまで延びて、先端部がＸ方向に開閉してワイヤ１８の把持、開放を行う。

【0036】

ボンディングステージ１９は、上面に半導体チップ３２が実装された基板３１を吸着固定するとともに、図示しないヒータによって基板３１と半導体チップ３２とを加熱する。

【0037】

ベース１０に固定された上部フレーム１０ａには、キャピラリ３０にワイヤ１８を供給するワイヤスプール５０と、ワイヤスプール５０から繰り出されたワイヤ１８の送り方向をＺ方向に変換するエアガイド５５とが取り付けられている。

【0038】

次に図２、３を参照しながらボンディングアーム１４と十字板ばね２０の詳細構造について説明する。

【0039】

図２に示すように、本体１４ａの後端部１４ｒは、Ｘ方向プラス側とマイナス側とにそれぞれ広がる三角形の取付け用リブ１４ｃが設けられている。取付け用リブ１４ｃの後端には、十字板ばね２０が取付けられる取付け座１４ｄが設けられており、ボンディングアーム１４の後端部１４ｒは、取付け座１４ｄに取付けられた十字板ばね２０によってボンディングヘッド１２のＹ方向前方の構造部材１２ａに取付けられている。また、本体１４ａの後端部１４ｒからＹ方向後方に向かって板状のＺ方向モータ１３の可動子取付け板１４ｂが延びている。可動子取付け板１４ｂには可動子１４ｍが取付けられている。可動子取付け板１４ｂと可動子１４ｍとはボンディングヘッド１２の内部に収容されている。

【0040】

図３に示すように、十字板ばね２０は、ボルト孔２１ｂ、２２ｂが設けられた水平ばね板２１と垂直ばね板２２とを十字型に交差するように組み合わせたものである。図２に示すように、水平ばね板２１の後端（Ｙ方向プラス側）はボンディングヘッド１２の構造部材１２ａにボルト２１ａによって固定され、先端（Ｙ方向マイナス側）は、ボンディングアーム１４の取付け座１４ｄの下面にボルト（図示せず）によって固定されている。また、垂直ばね板２２の上端はボルト２２ａによってボンディングアーム１４の取付け座１４ｄの後端の垂直面に固定されており、下端はボンディングヘッド１２の構造部材１２ａにボルト（図示せず）で固定されている。そして、水平ばね板２１と垂直ばね板２２との交差するＸ方向に延びる線がボンディングアーム１４の回転軸２３となり、十字板ばね２０はボンディングアーム１４を回転軸２３の周りに回転自在に支持する。

【0041】

このように、ボンディングアーム１４は、後端部１４ｒがＸ方向に延びる回転軸２３の回りに回転自在に取付けられている。また、ボンディングヘッド１２の内部には、可動子１４ｍと対向するように固定子１３ａが取り付けられている。図１中の矢印９１に示すように、固定子１３ａが可動子１４ｍを十字板ばね２０の回転軸２３の周りに回転させると、超音波ホーン１５の前端１５ｆに取り付けられたキャピラリ３０は矢印９２に示すようにＺ方向に移動する。

【0042】

次に図４を参照しながら空気流によってワイヤ１８に張力Ｔを印加するワイヤテンショナ４０の構造の詳細について説明する。図４に示すように、ワイヤテンショナ４０は、本体部４１と、上ディフューザ部４５と、筒部４３と、ノズル部４７と、下ディフューザ部４８と、接続ポート４９とで構成されている。本体部４１の中央には、接続ポート４９に連通するキャビティ４２が設けられている。

【0043】

上ディフューザ部４５と、筒部４３と、ノズル部４７と、下ディフューザ部４８とにはそれぞれ中心にワイヤ１８が挿通する貫通穴が設けられている。上ディフューザ部４５と、筒部４３と、ノズル部４７と、下ディフューザ部４８は、各中心の貫通穴が連通するように上から下に向かって順次本体部４１に接続されている。各貫通穴は上下方向に連通してワイヤ通路４４を構成する。

【0044】

筒部４３は下部が本体部４１のキャビティ４２に連通し上部が本体部４１の上面に延びるように本体部４１の内部に取り付けられている。ノズル部４７は、キャビティ４２の下端から下側に向かって延びるように本体部４１の内部に取り付けられている。そして、筒部４３の下端とノズル部４７の上端にはキャビティ４２に連通する隙間４６が設けられている。

【0045】

図４中の矢印９４に示すように接続ポート４９からキャビティ４２に流入した空気の一部は、隙間４６から筒部４３の貫通穴に流入し、上ディフューザ部４５の貫通穴を上方向に流れ、上ディフューザ部４５の上端から大気に放出される。また、一部の空気は隙間４６からノズル部４７の貫通穴に流入して下側に向かって流れ、下ディフューザ部４８の下端から大気に放出される。ノズル部４７の貫通穴の直径は筒部４３の貫通穴の直径よりも小さいので、接続ポート４９から流入した空気の大部分は、ワイヤ通路４４を通って上方向に流れる。この上方向に流れる空気の流体抵抗により図４中の矢印９５に示すようにワイヤ１８に対して上向きの張力Ｔが印加される。従って、ワイヤテンショナ４０に流入する空気の流量Ｇが大きいほどワイヤ１８に印加される張力Ｔは大きくなる。

【0046】

図１に戻って、ボンディングアーム１４の本体１４ａの後端部１４ｒからＹ方向後方に向かって延びる可動子取付け板１４ｂの側面に沿うように、ボンディングヘッド１２の内部にはボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを検出する高さ位置検出器７１が取り付けられている。

【0047】

また、ワイヤテンショナ４０の接続ポート４９に接続される空気配管５９には、ワイヤテンショナ４０に供給される空気の流量Ｇを検出する空気流量検出器７２と空気の流量Ｇを調節する空気流量調節弁７３とが取り付けられている。

【0048】

ワイヤボンディング装置１００は、ボンディングアーム１４の先端１４ｆの上下方向の駆動と、ＸＹ方向の駆動と、ワイヤクランパ１７の開閉と、を制御する制御部６５を備えている。制御部６５は、内部に情報処理を行うＣＰＵ６６と制御プログラムや制御データを格納するメモリ６７とを含むコンピュータで構成されている。高さ位置検出は７１の検出した高さ位置Ｈは、制御部６５に入力され、制御部６５は高さ位置検出器７１から入力された高さ位置Ｈに基づいてＺ方向モータ１３を駆動してボンディングアーム１４の先端１４ｆを上下方向に駆動する。また、ボンディングスケジュールに応じてワイヤクランパ１７の開閉動作を行う。

【0049】

ワイヤ張力調整装置６０は、高さ位置検出器７１からの高さ位置Ｈと、空気流量検出器７２の検出した空気の流量Ｇとに基づいて、空気流量調節弁７３を駆動してワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整することにより、ワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整する。図１に示すようにワイヤ張力調整装置６０は、内部に情報処理を行うＣＰＵ６１と動作プログラムやデータ等を格納するメモリ６２とを備えるコンピュータで構成される。また、ワイヤ張力調整装置６０は、制御部６５と接続されてデータの授受を行う。

【0050】

次に図５から図８を参照しながら、高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈに基づいて、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整してワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整する原理について説明する。

【0051】

以下の説明では、図５に示すように、ボンディングアーム１４が十字板ばね２０から回転モーメントＭ１を受けずに静止している状態を中立状態として説明する。中立状態では、ボンディングアーム１４は、図５に示すように、ほぼ水平の位置でもよいし、少し上下に移動した位置でもよい。後で説明するように、図９、図１５に示す中立位置調整工程において、ボンディングアーム１４が中立状態にある場合に高さ位置検出器７１の検出する中立位置Ｈ０が０となるように調整される。この際、ボンディングアーム１４の回転方向の中立位置θ０も０に調整される。

【0052】

十字板ばね２０は、ボンディングアーム１４の回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１を発生する。ワイヤボンディング装置１００では、十字板ばね２０は、図６の実線ａに示すように、ボンディングアーム１４の回転方向の中立位置θ０からの回転角度θに比例して回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１を発生する。図５に示すように、反時計回りの回転モーメントＭ１は、回転方向の中立位置θ０からの時計回りの回転角度θと十字板ばね２０の回転のばね定数をＫｍとして下記の式１のようになる。
Ｍ１＝θ×Ｋｍ ・・・・・ （式１）

【0053】

図５、６に示すように、ワイヤテンショナ４０に空気を流すとワイヤ１８には上方向に張力Ｔが加わる。この際、ワイヤクランパ１７を閉としてワイヤクランパ１７でワイヤ１８を把持すると、ワイヤ１８に印加される上方向の張力Ｔにより、ワイヤクランパ１７の先端とボンディングアーム１４の先端１４ｆとが上方向に引っ張られ、十字板ばね２０には、回転軸２３とワイヤ１８とのＹ方向の距離をＬとして下記の式２の回転モーメントＭ２が加わる。回転モーメントＭ２は、ボンディングアーム１４の回転方向の時計回りの回転モーメントである。
Ｍ２＝Ｔ×Ｌ ・・・・・ （式２）

【0054】

また、ボンディングアーム１４の先端１４ｆが高さ方向の中立位置Ｈ０からＺ方向に高さ位置Ｈだけ変位すると、ボンディングアーム１４は回転軸２３の周りに下記の式４に示す角度だけ時計回りに回転角度θだけ変位する。
θ＝Ｈ／Ｌ ・・・・ （式３）

【0055】

ワイヤテンショナ４０に空気を流すとワイヤ１８には上方向に張力Ｔが加わり、ボンディングアーム１４の先端１４ｆが高さ位置Ｈで静止した場合には、ワイヤ１８の張力Ｔによるボンディングアーム１４の回転方向の回転モーメントＭ２と、十字板ばね２０によるボンディングアーム１４の回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１とは釣り合うので、Ｍ１＝Ｍ２となる。

【0056】

式１、３より
Ｍ１＝θ×Ｋｍ＝（Ｈ／Ｌ）×Ｋｍ ・・・・ （式４）
また、式２、４より、
Ｔ＝Ｍ２／Ｌ＝Ｍ１／Ｌ＝（Ｈ／Ｌ）×Ｋｍ／Ｌ
＝Ｈ×Ｋｍ／Ｌ^２
＝Ｃ×Ｈ ・・・・・・・・・・ （式５）
ここで、Ｃは定数である。
よって、
Ｔ∝Ｈ ・・・・・・・・・・ （式６）
のように、張力Ｔと高さ位置Ｈとは比例する。

【0057】

従って、図７の実線ｂ、破線ｃに示すように、ワイヤ１８に印加される張力Ｔと十字板ばね２０の発生する回転モーメントＭ１は、いずれもボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈに比例する。

【0058】

また、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇとワイヤ１８に印加される張力Ｔとの間には、図８の実線ｄに示すような相関関係がある。この相関関係は、例えば、ワイヤテンショナ４０の工場出荷時等に予め電子天秤を用いて計測したものである。式５のように張力Ｔはボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈに比例するから、張力Ｔを式５で高さ位置Ｈに変換することにより、図８の実線ｄをワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの相関関数に変換することができる。

【0059】

従って、ある流量Ｇの空気をワイヤテンショナ４０に供給し、高さ位置検出器７１でボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈを検出し、式５により張力Ｔに変換して流量Ｇに対する張力Ｔを算出することができる。

【0060】

ワイヤ張力調整装置６０は、この原理を応用し、予め計測したワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇとワイヤ１８に印加される張力Ｔとの相関関係を図８に示すような空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの相関関数に変換した特性曲線ｅ（図１１参照）をメモリ６２の中に格納し、高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈと、空気流量検出器７２の検出した空気の流量Ｇとに基づいて、空気流量調節弁７３を駆動してワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整することにより、ワイヤ１８に加わる張力Ｔを調整する。

【0061】

以下、図９から図１１を参照しながらワイヤ張力調整装置６０の第１動作について説明する。ワイヤ張力調整装置６０はメモリ６２の中に図１１中に実線で示すワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの相関関係を示す特性曲線ｅを格納している。特性曲線ｅは工場出荷時等に予め計測された空気の流量Ｇに対するワイヤ１８の張力Ｔの特性曲線（図８に示す実線ｄ）を空気の流量Ｇに対する高さ位置Ｈの相関関係に変換した曲線である。また、以下の説明では、ワイヤテンショナ４０は、図１１の一点鎖線ｆで示すように空気の流量Ｇ対して特性曲線ｅよりも高さ位置Ｈが小さい特性を有するとして説明する。

【0062】

図９のステップＳ１０１に示すように、ワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１は、中立位置調整工程を実行する。中立位置調整工程は、ボンディングアーム１４を十字板ばね２０から回転モーメントＭ１を受けずに静止している中立状態とする工程である。中立位置調整工程は、例えば、Ｚ方向モータ１３を停止してボンディングアーム１４がほぼ水平位置で停止するまでボンディングアーム１４の上に錘を乗せるようにしてもよい。ワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１は高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈが一定の値から変化しなくなった場合に中立状態に調整されたと判断して、その際の高さ位置検出器７１の出力した高さ位置Ｈを中立位置Ｈ０とする。そして、中立位置Ｈ０を高さ位置Ｈの検出の基準位置として０にセットする。これにより、高さ位置検出器７１が検出する高さ位置Ｈは、ボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からのＺ方向の変位量となる。尚、超音波ホーン１５にキャピラリ３０を取り付けた状態でボンディングアーム１４がほぼ水平位置で静止している場合には、ワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１は、その状態で高さ位置検出器７１から入力された高さ位置Ｈを中立位置Ｈ０とし、中立位置Ｈ０を高さ位置Ｈの検出の基準位置として０にセットする。

【0063】

次にＣＰＵ６１は、図９のステップＳ１０２に進んでボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置検出工程を実行し、その後、図９のステップＳ１０３に進んで調整工程を実行する。高さ位置検出工程は、ワイヤクランパ１７でワイヤ１８を把持した状態でワイヤテンショナ４０に空気を供給してボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを検出する。調整工程は、検出した高さ位置Ｈに基づいてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整することによりワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整する。以下、図１０、１１を参照しながら第１動作における高さ位置検出工程と、調整工程の詳細について説明する。図１０に記載のステップＳ２０１からステップＳ２０３が高さ検出工程を示し、ステップＳ２０４からステップＳ２０６が調整工程を示す。

【0064】

図１０のステップＳ２０１に示すように、ワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１はワイヤクランパ１７を閉とする信号をワイヤボンディング装置１００の制御部６５に出力する。ワイヤボンディング装置１００の制御部６５は、ワイヤ張力調整装置６０からワイヤクランパ１７を閉とする信号が入力されたら、ワイヤクランパ１７を閉としてワイヤクランパ１７によりワイヤ１８を把持した状態に保持する。

【0065】

ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０２に進み、空気流量検出器７２でワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを検出しながら空気流量調節弁７３を駆動して流量Ｇを図１１に示す基準空気流量Ｇ１に設定する。ここで、基準空気流量Ｇ１は自由に設定することができる。

【0066】

ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０３に進み、高さ位置検出器７１からボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを検出する。先に説明したように、ワイヤテンショナ４０に空気を流すとワイヤ１８には上方向に張力Ｔが加わり、ボンディングアーム１４の先端１４ｆが高さ位置Ｈで静止した場合には、ワイヤ１８の張力Ｔによるボンディングアーム１４の回転方向の回転モーメントＭ２と、十字板ばね２０によるボンディングアーム１４の回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１とは釣り合う。従って、高さ位置検出器７１は、ワイヤ１８の張力Ｔによるボンディングアーム１４の回転方向の回転モーメントＭ２と十字板ばね２０によるボンディングアーム１４の回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１とが釣り合うボンディングアーム１４の先端１４ｆの複数の高さ位置を検出する。先に述べたように、ワイヤテンショナ４０は、図１１の一点鎖線ｆで示すように空気の流量Ｇ対して特性曲線ｅよりも高さ位置Ｈが小さい特性を有するので、ワイヤテンショナ４０に基準空気流量Ｇ１の空気を供給した際に高さ位置検出器７１が検出する高さ位置Ｈ１は基準高さ位置ＨＳ１よりも小さい値となる。ここで、高さ位置Ｈ１は、ボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からのＺ方向変位である。

【0067】

次にＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０４に進む。ＣＰＵ６１はステップＳ２０４において、メモリ６２に格納した図１１に実線で示す特性曲線ｅを参照して、ワイヤテンショナ４０に基準空気流量Ｇ１の空気を供給した際の基準高さ位置ＨＳ１を算出する。ここで、基準高さ位置ＨＳ１はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ１に対応する。そして、ＣＰＵ６１は、高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈ１と基準高さ位置ＨＳ１との比率α１を下記の式６のように算出する。
α１＝ＨＳ１／Ｈ１ ・・・・・・・ （式６）

【0068】

次に、ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０５において、算出した比率α１を用いてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを補正する。例えば、図１１に示すように、ワイヤテンショナ４０によりワイヤ１８に張力ＴＳ１を印加する場合には、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量を流量（Ｇ１×α１）に補正する。そして、図１０のステップＳ２０６において、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを補正した流量（Ｇ１×α１）とする。これにより、ワイヤ１８には、張力ＴＳ１が印加され、その際に高さ位置検出器７１の検出する高さ位置Ｈは基準高さ位置ＨＳ１となる。これにより、ワイヤ１８に印加される張力を張力ＴＳ１に調整することができる。

【0069】

ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０６を実行すると調整工程を終了する。図１０に示す第１動作では、調整工程の後に図１０のステップＳ２０７で空気の流量Ｇを補正した後の高さ位置Ｈを検出し、図１０のステップＳ２０８で検出した高さ位置Ｈと基準高さ位置ＨＳ１との差が閾値範囲内かどうか判断する。ここで、閾値範囲は、例えば、図１１に破線ｄ１、ｄ２で示す範囲であり、補正後の空気の流量（Ｇ１×α１）において、ＣＰＵ６１は、検出した高さ位置Ｈが上限閾値ＨＳ１１と下限閾値ＨＳ１２の間にあるかどうかを判断する。ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０８でＹＥＳと判断した場合には、第１動作を終了する。そして、必要な張力Ｔが指定された場合には、図８の実線ｄに示すような、予め測定したワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇとワイヤ１８に印加される張力Ｔとの相関関係を示す特性曲線から、ワイヤ１８に指定された張力Ｔを印加する空気流量Ｇを算出し、算出した空気の流量Ｇに比率α１を掛けて流量Ｇを流量（Ｇ×α１）に補正してワイヤテンショナ４０に供給する。

【0070】

一方、ＣＰＵ６１は、図１０のステップＳ２０８でＮＯと判断した場合には、図１０のステップＳ２０１に戻って高さ検出工程と調整工程とを繰り返して実行する。これにより、より正確にワイヤ１８に印加される張力Ｔの調整を行うことができる

【0071】

以上、説明したように、ワイヤ張力調整装置６０は、高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈと、空気流量検出器７２で検出した空気の流量Ｇとに基づいて、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整することにより、ワイヤ１８に加わる張力Ｔを調整することができる。このため、ワイヤボンディング装置１００にワイヤテンショナ４０を組み込んだ状態で簡便にワイヤ１８に印加される張力Ｔの調整を行うことができる。

【0072】

次に図１２、１３を参照しながらワイヤ張力調整装置６０の第２動作について説明する。先に図９～図１１を参照して説明した第１動作と同様の動作については簡単に説明する。ワイヤ張力調整装置６０はメモリ６２の中に図１３中に実線で示すワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈの相関関係を示す特性曲線ｐを格納している。特性曲線ｐは工場出荷時等に予め計測された空気の流量Ｇに対するワイヤ１８の張力Ｔの特性曲線（図８に示す実線ｄ）を空気の流量Ｇに対する高さ位置Ｈの相関関係に変換した曲線である。第２動作では、図１２に示すステップＳ３０１からＳ３０６が高さ検出工程であり、ステップＳ３０７～Ｓ３１４が調整工程である。第２動作は、高さ検出工程でワイヤテンショナ４０に供給する空気の複数の流量Ｇｎにおいてボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈｎを複数回検出し、調整工程で各流量Ｇｎにおいて検出したボンディングアーム１４の先端１４ｆの各高さ位置Ｈｎと、各流量Ｇｎにおけるボンディングアーム１４の先端１４ｆの各基準高さ位置ＨＳｎとの各比率αｎを算出し、算出した各比率αｎに基づいてワイヤテンショナ４０に供給する各流量Ｇｎを補正し、補正した各流量（Ｇｎ×αｎ）に対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの各基準高さ位置ＨＳｎを規定する近似曲線ｑを生成し、生成した近似曲線ｑに基づいてワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整する。以下、各工程の詳細について説明する。尚、以下の説明では、５つの流量Ｇ１～Ｇ５で複数の高さ位置Ｈ１～Ｈ５を検出する場合について説明する。ここで、図１３に示すように、複数の高さ位置Ｈ１～Ｈ５はワイヤ１８に印加される張力Ｔ１～Ｔ５に対応し、複数の基準高さ位置ＨＳ１～ＨＳ５はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ１～ＴＳ５に対応する。

【0073】

ＣＰＵ６１は、高さ検出工程を開始する。ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３０１に示すように、カウンタＮを初期値の１にセットする。そして、図１２のステップＳ３０２に進んで、先に説明した図１０のステップＳ２０１と同様、ワイヤクランパ１７を閉としてワイヤクランパ１７でワイヤ１８を把持した状態とする。

【0074】

次に、ＣＰＵ６１は、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを図１３に示す複数の流量Ｇ１～Ｇ５の内の最初の流量Ｇ１に設定する。そして、ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３０４に進んで、高さ位置検出器７１でその際の高さ位置Ｈ１を検出し、流量Ｇ１とともにメモリ６２に格納する。そしてＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３０５に進んで、カウンタＮが最終値のＮｅｎｄになったかどうか判断する。本例では、Ｎｅｎｄ＝５である。そして、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３０５でＮＯと判断した場合には、図１２のステップＳ３０６でカウンタＮを１だけインクレメントして図１２のステップＳ３０３に戻り、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを２番目の流量Ｇ２に設定し、図１２のステップＳ３０４で高さ位置検出器７１によって高さ位置Ｈ２を検出する。以下、同様に、ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３０３からＳ３０６を繰り返して実行し、図１３に示す各流量Ｇ１～Ｇ５における高さ位置検出器７１で検出した各高さ位置Ｈ１～Ｈ５を取得してメモリ６２に格納する。

【0075】

そして、図１２のステップＳ３０５でＹＥＳと判断したら高さ検出工程を終了して図１２のステップＳ３０７に進んで調整工程を開始する。

【0076】

ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３０７でカウンタＮを１にリセットする。
そして、図１２のステップＳ３０８に進んで、１番目の高さ位置Ｈ１をメモリ６２から読み出す。次に図１２のステップＳ３０９に進んで、メモリ６２に格納した特性曲線ｐを参照して流量Ｇ１における基準高さ位置ＨＳ１を算出する。ここで、図１３に示すように、基準高さ位置ＨＳ１はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ１に対応する。そして、ＣＰＵ６１は、１番目の高さ位置Ｈ１と１番目の基準高さ位置ＨＳ１との比率α１を算出する。ここで、α１＝ＨＳ１／Ｈ１である。そして、図１２のステップＳ３１０に進んで１番目の流量Ｇ１を補正し、補正後の流量（Ｇ１×α１）を算出してメモリ６２に格納する。そしてＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３１１に進んで、カウンタＮが最終値のＮｅｎｄになったかどうか判断する。そして、図１２のステップＳ３１１でＮＯと判断した場合には、図１２のステップＳ３１２でカウンタＮを１だけインクレメントして図１２のステップＳ３０８に戻る。そして、ステップＳ３０９で２番目の高さ位置Ｈ２をメモリ６２から読み出し、メモリ６２に格納した特性曲線ｐを参照して２番目の基準高さ位置ＨＳ２を算出する。ここで、図１３に示すように、基準高さ位置ＨＳ２はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ２に対応する。そして、ＣＰＵ６１は、２番目の高さ位置Ｈ２と２番目の基準高さ位置ＨＳ２との比率α２＝ＨＳ２／Ｈ２を算出する。そして、ステップＳ３１０で２番目の流量Ｇ２を補正し、補正後の流量（Ｇ２×α２）を算出してメモリ６２に格納する。

【0077】

以下、同様に、ＣＰＵ６１は、メモリ６２からＮ番目の高さ位置Ｈｎを読み出してメモリ６２に格納した特性曲線ｐを参照してＮ番目の比率αｎ＝ＨＳｎ／Ｈｎを算出し、Ｎ番目の流量Ｇｎを補正して補正後の流量（Ｇｎ×αｎ）をメモリ６２に順次格納する。そして、ＣＰＵ６１は、カウンタＮがＮｅｎｄ（本例では、Ｎｅｎｄ＝５）となったら図１２のステップＳ３１１でＹＥＳと判断して図１２のステップＳ３１３に進む。

【0078】

図１２のステップＳ３１３でＣＰＵ６１は、補正した各流量（Ｇｎ×αｎ）に対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの各基準高さ位置ＨＳｎを読み出す。そして、ＣＰＵ６１は読み出した［（Ｇｎ×αｎ），ＨＳｎ］（ｎ＝１～５）の座標を通る近似曲線ｑを生成する。図１１に示すように、近似曲線ｑは、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈを示す曲線である。

【0079】

先に式５で説明したように、張力Ｔと高さ位置Ｈとは比例するから、ワイヤテンショナ４０でワイヤ１８に張力Ｔａを印加する場合には、張力Ｔａに比例係数をかけて高さ位置Ｈａに変換し、図１３に示す近似曲線ｑに基づいてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇａを算出することにより、ワイヤ１８の張力Ｔを張力Ｔａに調整することができる。

【0080】

ＣＰＵ６１は、図1２のステップＳ３１４において、外部から張力Ｔａが入力されると、図１３に示すように、張力Ｔａに比例係数をかけて高さ位置Ｈａに変換し、近似曲線ｑに基づいてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇａを算出する。そして、図１に示す空気流量検出器７２で空気の流量Ｇを検出しながら空気流量調節弁７３を動作させてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを流量Ｇａに調整する。これにより、ワイヤ張力調整装置６０は、ワイヤ１８に印加される張力Ｔを入力された張力Ｔａに調整することができる。

【0081】

このように、第２動作は、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを規定する近似曲線ｑを生成し、生成した近似曲線ｑに基づいてワイヤ１８の張力Ｔを調整するので、ワイヤ１８の線径、材質などに応じてボンディングに必要なワイヤ１８の張力Ｔを設定することができる。

【0082】

尚、近似曲線ｑは、［（Ｇｎ×αｎ），ＨＳｎ］（ｎ＝１～５）の各座標を直線で接続した折れ線としてもよい。

【0083】

また、ＣＰＵ６１は、図１２のステップＳ３１３で近似曲線ｑを生成した後、図１４に示すように、近似曲線ｑのチェック動作を実行してもよい。

【0084】

ＣＰＵ６１は、図１４のステップＳ３２１に示すように、メモリ６２からＮ番目の基準高さ位置ＨＳｎを読み出す。そして、図１４のステップＳ３２２に進んで、生成した近似曲線ｑに基づいて基準高さ位置ＨＳｎに対応する流量Ｇａｎを算出する。そして、ＣＰＵ６１は、ステップＳ３２３で、図１に示す空気流量検出器７２で空気の流量Ｇを検出しながら空気流量調節弁７３を動作させてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを流量Ｇａｎに調整する。そして、ＣＰＵ６１は、図１４のステップＳ３２４に進んで図１に示す高さ位置検出器７１によりボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈｎを検出する。

【0085】

ＣＰＵ６１は、図１４のステップＳ３２５に進んで検出した高さ位置Ｈｎと基準高さ位置ＨＳｎとの差を算出し、算出した差が図１１を参照して説明した閾値範囲内かどうかを判断する。そして、図１４のステップＳ３２５でＹＥＳと判断した場合には、図１４のステップＳ３２６に進んでＮがＮｅｎｄかどうか判断する。そして、ステップＳ３２６でＮＯと判断した場合には、図１４のステップＳ３２１に戻って図１４のステップＳ３２１～Ｓ３２７を繰り返し実行する。そして、ステップＳ３２６でＹＥＳと判断した場合にはチェック動作を終了する。

【0086】

一方、ＣＰＵ６１は、図１４のステップＳ３２５でＮＯと判断した場合には、図１４のステップＳ３２８に進み、図１２のステップＳ３０１にジャンプし、再度、高さ検出工程と調整工程とを実行するようにしてもよい。

【0087】

このように、チェック動作を実行することにより、近似曲線ｑの精度を向上させ、より正確にワイヤ１８に印加される張力Ｔの調整を行うことができる。

【0088】

次に、図１５から図１７を参照しながら、ワイヤ張力調整装置６０の第３動作について説明する。先に説明した第１動作、第２動作と同様のステップについては簡単に説明する。

【0089】

図１５に示すように、第３動作は、ステップＳ１０１に示す中立位置調整工程と、ステップＳ４０１の検出工程と、ステップＳ４０２の調整工程とを含んでいる。中立位置調整工程は、先に図９を参照して説明した中立位置調整工程と同一であるから説明は省略する。

【0090】

検出工程は、ワイヤクランパ１７でワイヤ１８を把持した状態で、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを変化させながらボンディングアーム１４の先端１４ｆの複数の高さ位置Ｈと空気の複数の流量Ｇとを検出する。調整工程は、検出した各流量ＧＳｎに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの各高さ位置ＨＳｎを規定する近似曲線ｒを生成し、生成した近似曲線ｒに基づいてワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整する。

【0091】

次に図１６、１７を参照しながら第３動作の検出工程と調整工程の詳細について説明する。図１６のステップＳ５０１～Ｓ５０８検出工程であり、図１６のステップＳ５０９～Ｓ５１０が調整工程である。以下の説明では、５つの基準高さ位置ＨＳ１～ＨＳ５となる５つの流量ＧＳ１～ＧＳ５を検出する場合について説明する。この場合、先に説明した動作２と同様、Ｎｅｎｄは５である。複数の基準高さ位置ＨＳ１～ＨＳ５は自由に設定できる。ここで、図１７に示すように、複数の基準高さ位置ＨＳ１～ＨＳ５はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ１～ＴＳ５に対応する。

【0092】

ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０１でカウンタＮを初期値の１に設定、ステップＳ５０２で空気の流量Ｇを初期値に設定する。初期値は自由に設定できるが、例えば、図１７に示すような５つの基準高さ位置ＨＳ１～ＨＳ５となる５つの流量ＧＳ１～ＧＳ５を検出する場合、０からＧＳ１の間で自由に設定してもよい。

【0093】

ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０３に示すように、空気流量検出器７２で空気の流量Ｇを検出するとともに、ステップＳ５０４に示すように、高さ位置検出器７１でボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈを検出する。そして、図１６のステップＳ５０５で検出した高さ位置Ｈが１番目の基準高さ位置ＨＳ１と一致するかどうかを判断する。ここで、図１７に示すように基準高さ位置ＨＳ１はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ１に対応する。

【0094】

そして、ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０５でＮＯと判断した場合には、図１６のステップＳ５０６に進んで空気の流量をΔＧだけ増加させて、図１６のステップＳ５０３に戻る。そして、ステップＳ５０３、Ｓ５０４で空気の流量Ｇとボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈとを検出する。

【0095】

このように、ＣＰＵ６１は、高さ位置検出器７１で検出したボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈが１番目の基準高さ位置ＨＳ１となるまで図１６のステップＳ５０３からＳ５０６を繰り返して実行し、空気の流量ＧをΔＧずつ増加させながら空気の流量Ｇと高さ位置Ｈとを検出する。

【0096】

そして、ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０５において高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈが１番目の基準高さ位置ＨＳ１と一致しており、ステップＳ５０５でＹＥＳと判断したら図１６のステップＳ５０７に進んで、その際の空気の流量Ｇを１番目の基準高さ位置ＨＳ１に対応する１番目の流量ＧＳ１としてメモリ６２に格納する。

【0097】

そして、ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０８に進んでカウンタＮがＮｅｎｄであるかどうか判断する。そして、ステップＳ５０８でＮＯと判断した場合には、図１６のステップＳ５０３に戻って高さ位置検出器７１で検出した高さ位置Ｈが２番目の基準高さ位置ＨＳ２となるまで空気の流量ＧをΔＧずつ増加させ、図１６のステップＳ５０５でＹＥＳと判断した場合には、図１６のステップＳ５０７でその際の流量Ｇを２番目の基準高さ位置ＨＳ２に対応する２番目の流量ＧＳ２としてメモリ６２に格納する。ここで、基準高さ位置ＨＳ２はワイヤ１８に印加される張力ＴＳ２に対応する。

【0098】

以下、同様に、ＣＰＵ６１は、空気の流量ＧをΔＧずつ増加させて空気の流量Ｇと高さ位置Ｈとを検出して、Ｎ番目の基準高さ位置ＨＳｎに対応するＮ番目の流量ＧＳｎをメモリ６２に格納していく。

【0099】

そして、図１６に示すステップＳ５０８でＹＥＳと判断したら検出工程を終了して図１６のステップＳ５０９に進んで調整工程を開始する。

【0100】

図１６のステップＳ５０９で、ＣＰＵ６１は、メモリ６２に格納したＮ番目の基準高さ位置ＨＳｎに対応するＮ番目の流量ＧＳｎ（ｎ＝１～５）を読み出す。そして、先に説明した第２動作と同様、ＣＰＵ６１は読み出した［ＧＳｎ，ＨＳｎ］（ｎ＝１～５）の座標を通る近似曲線ｒを生成する。近似曲線ｒは、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ方向の中立位置Ｈ０からの高さ位置Ｈを示す曲線である。

【0101】

ＣＰＵ６１は、先に説明した第２動作と同様、図1６のステップＳ５１０において、外部から張力Ｔａが入力されると、図１７に示すように、張力Ｔａに比例係数をかけて高さ位置Ｈａに変換し、近似曲線ｒに基づいて空気の流量Ｇａを算出する。そして、図１に示す空気流量検出器７２で空気の流量Ｇを検出しながら空気流量調節弁７３を動作させてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを流量Ｇａに調整する。これにより、ワイヤ張力調整装置６０は、ワイヤ１８に印加される張力Ｔを入力された張力Ｔａに調整することができる。

【0102】

このように、第３動作は、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇとボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈとを同時に検出してワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを規定する近似曲線ｒを生成するので、簡便に近似曲線ｒを生成することができる。また、生成した近似曲線ｒに基づいてワイヤ１８の張力Ｔを調整するので、ワイヤ１８の線径、材質などに応じてボンディングに必要なワイヤ１８の張力Ｔを設定することができる。

【0103】

尚、ＣＰＵ６１は、図１６のステップＳ５０９で近似曲線ｒを生成した後、図１４に示すように、近似曲線ｒのチェック動作を実行し、検出した高さ位置Ｈｎと基準高さ位置ＨＳｎとの差を算出し、算出した差が図１１を参照して説明した閾値範囲内でない場合には、図１６のステップＳ５０１に戻って検出工程と調整工程を再度実行するようにしてもよい。これにより、近似曲線ｒの精度を向上させることができる。

【0104】

以上説明したように、実施形態のワイヤ張力調整装置６０は、ボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを検出し、検出した高さ位置Ｈに基づいてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを調整してワイヤ１８に印加される張力Ｔを調整するので、ワイヤボンディング装置１００にワイヤテンショナ４０を組み込んだ状態で簡便にワイヤ１８に印加される張力Ｔの調整を行うことができる。

【0105】

尚、近似曲線ｒは、［ＧＳｎ，ＨＳｎ］（ｎ＝１～５）の各座標を直線で接続した折れ線としてもよい。

【0106】

以上説明した第３動作の例では、ワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇを変化させながらボンディングアーム１４の先端１４ｆの複数の基準高さ位置ＨＳｎに対応する複数の流量ＧＳｎを検出することとして説明したが、高さ位置Ｈに対応する空気の流量Ｇの組を複数検出できればこれに限らない。例えば、空気の流量Ｇを一定の割合で増加させ、所定の時間間隔で空気の流量Ｇと高さ位置Ｈとを複数回検出し、検出した流量Ｇと高さ位置Ｈとの複数の組に基づいてワイヤテンショナ４０に供給する空気の流量Ｇに対するボンディングアーム１４の先端１４ｆの高さ位置Ｈを規定する近似曲線ｒを生成してもよい。

【0107】

以上の説明では、ボンディングアーム１４は、十字板ばね２０でボンディングヘッド１２に回転自在に固定されているとして説明したが、ボンディングアーム１４は回転方向と逆方向の回転モーメントＭ１を発生するばね部材でボンディングヘッド１２に回転自在に取り付けられていればよく、十字板ばね２０に限定されない。例えば、ボンディングアーム１４が回転シャフトの周りに回転自在となるようにボンディングヘッド１２に取り付けられており、回転シャフトの外周にコイルばねをはめ込んで一端をボンディングアーム１４に固定し、他端をボンディングヘッド１２に固定するように構成してもよい。さらに、板バネや、ねじりコイルバネを適用し、ボンディングアーム１４を回転自在に保持するものであってもよい。

【0108】

また、以上の説明ではワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１が図９、１０、１２、１４－１６の各ステップを実行するとして説明したが、これに限らず、各ステップをマニュアルで実行してもよい。また、ワイヤ張力調整装置６０のＣＰＵ６１が図９、１０、１２、１４－１６の各ステップを実行することは、または、マニュアルとで各ステップを実行することは、ワイヤ張力調整方法の実施形態でもある。

【符号の説明】

【0109】

１０ ベース、１０ａ 上部フレーム、１１ ＸＹテーブル、１２ ボンディングヘッド、１２ａ 構造部材、１３ Ｚ方向モータ、１３ａ 固定子、１４ ボンディングアーム、１４ａ 本体、１４ｂ 可動子取付け板、１４ｃ 取付け用リブ、１４ｄ 取付け座、１４ｆ 先端、１４ｍ 可動子、１４ｒ 後端部、１５ 超音波ホーン、１５ｆ 前端、１６ 超音波振動子、１７ ワイヤクランパ、１８ ワイヤ、１９ ボンディングステージ、２０ 十字板ばね、２１ 水平ばね板、２１ａ，２２ａ ボルト、２１ｂ，２２ｂ ボルト孔、２２ 垂直ばね板、２３ 回転軸、３０ キャピラリ、３１ 基板、３２ 半導体チップ、４０ ワイヤテンショナ、４１ 本体部、４２ キャビティ、４３ 筒部、４４ ワイヤ通路、４５ 上ディフューザ部、４６ 隙間、４７ ノズル部、４８ 下ディフューザ部、４９ 接続ポート、５０ ワイヤスプール、５５ エアガイド、５９ 空気配管、６０ ワイヤ張力調整装置、６１，６６ ＣＰＵ、６２，６７ メモリ、６５ 制御部、７１ 高さ位置検出器、７２ 空気流量検出器、７３ 空気流量調節弁、１００ ワイヤボンディング装置。

【要約】

ワイヤボンディング装置（１００）のワイヤ（１８）に印加される張力（Ｔ）を調整するワイヤ張力調整装置（６０）であって、ワイヤクランパ（１７）でワイヤ（１８）を把持した状態でワイヤテンショナ（４０）に空気を供給してボンディングアーム（１４）の先端（１４ｆ）の高さ位置（Ｈ）を検出し、検出した高さ位置（Ｈ）に基づいてワイヤテンショナ（４０）に供給する空気の流量（Ｇ）を調整することによりワイヤ（１８）に印加される張力（Ｔ）を調整する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】