ワイヤボンディング装置
【課題】簡単な構成で的確にピンレスプルテストを行えるようにする構造体を提供する。
【解決手段】モータ制御装置は、リニアモータの推力補正値Ｆｃを設定する推力補正値設定部と、推力補正値Ｆｃを加算して目標推力Ｆを補正する目標推力補正部とを備える。プルテスト実行時には、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きい場合（ステップ７：Ｙｅｓ）、沈み込みによる荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）をプルテスト荷重Ｌｔに加算すべく、荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）を推力補正値Ｆｃとして目標推力Ｆに加算する推力補正を行い（ステップ９）、再度プルテスト荷重Ｌｔを印加する（ステップ４）。
【解決手段】モータ制御装置は、リニアモータの推力補正値Ｆｃを設定する推力補正値設定部と、推力補正値Ｆｃを加算して目標推力Ｆを補正する目標推力補正部とを備える。プルテスト実行時には、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きい場合（ステップ７：Ｙｅｓ）、沈み込みによる荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）をプルテスト荷重Ｌｔに加算すべく、荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）を推力補正値Ｆｃとして目標推力Ｆに加算する推力補正を行い（ステップ９）、再度プルテスト荷重Ｌｔを印加する（ステップ４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合したワイヤに対するプルテスト機能を備えたワイヤボンディング装置に関し、超音波方式や、超音波熱圧着方式、熱圧着方式等、各種方式のワイヤボンディング装置として適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボンディングしたワイヤがボンディングパッドに確実に接合されたか否かを確認する接合確認試験は、ワイヤボンディング装置とは別に、ワイヤを引っ張るためのピンを備えた専用の試験装置を用いて行われていた。そこで、全ての製品についてワイヤを破断させることなく接合確認することを可能とすべく、いわゆるピンレスプルテストをボンディング行程中に行う接合強度試験手段を備えたワイヤボンディング装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ボンディングヘッド３が上下動自在に装置本体２に支持され、ボンディングツール５およびワイヤクランプ６がボンディングヘッド３に固設されたワイヤボンディング装置１が知られている（図４参照）。このワイヤボンディング装置１は、図４（Ａ）に示すように、例えば、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した非ボンディング状態において、互いに平行に配置された上下２枚の板ばね７が略水平とされ、ボンディングヘッド３が、この板ばね７によってガイドされるとともに、板ばね７と引張コイルばね９とのばね荷重および自重からなる荷重を発生させる。そして、装置本体２が下降し、図４（Ｂ）に示すように、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間したボンディング状態において、ボンディングヘッド３の上方に設けられたリニアモータ１１に推力を発生させることより、所定のボンディング荷重をもってボンディングツール５がワイヤ１４を半導体装置１５に接合する。このようなワイヤボンディング装置１を用いてボンディング工程中にピンレスプルテストを行う場合、リニアモータ１１の推力は、ボンディングヘッド３の自重の他、２枚の板ばね７と引張コイルばね９とによるばね荷重を考慮して設定することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６１７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４に示すワイヤボンディング装置１では、例え、ワイヤクランプ６がワイヤ１４を確実に把持し、上記ボンディングヘッド３の自重およびばね荷重を考慮してリニアモータ１１の推力が設定されたとしても、上向きのプルテスト荷重が印加されてワイヤ１４が弛みの解消などによって伸びると、ボンディングヘッド３が上方へ変位する。そして、ボンディングヘッド３が上方へ変位すると、上記ばね荷重が変化してしまうため、ワイヤ１４に意図した引張荷重が印加されなくなる虞があった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、簡単な構成で的確にピンレスプルテストを行うことのできるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、装置本体（２）と、ボンディング対象物（１５）に近接および離間すべく、Ｚ軸に沿って移動自在に装置本体（２）により支持され、ボンディングツール（５）およびワイヤクランプ（６）を有するボンディングヘッド（３）と、装置本体（２）とボンディングヘッド（３）との間に設けられ、ボンディングヘッド（３）にＺ軸に沿う荷重を発生させるばね（７，９）と、推力を発生させることによってボンディングヘッド（３）にＺ軸に沿う荷重を発生させるリニアモータ（１１）と、リニアモータ（１１）を駆動制御する駆動制御手段（１２）と、ボンディングヘッド（３）の装置本体（２）に対するＺ軸方向の相対位置を検出する変位検出手段（１３）とを備えたワイヤボンディング装置（１）であって、駆動制御手段（１２）は、ボンディングツール（５）によってボンディング対象物（１５）に接合されたワイヤ（１４）をワイヤクランプ（６）が把持した状態でワイヤ（１４）に所定の引張荷重（Ｌｔ）を印加すべく、ボンディングヘッド（３）の荷重およびばね（７，９）のばね荷重を加味した上でリニアモータ（１１）の目標推力（Ｆ）を設定する目標推力設定手段（２２）と、目標推力（Ｆ）に基づいてリニアモータ（１１）が駆動されたときの位置検出手段（１３）の検出結果（Ｙ）に基づいて、目標推力（Ｆ）を補正する目標推力補正手段（２３，２６）とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、目標推力に基づいてリニアモータが駆動されたときに、ワイヤの弛みの解消等によってボンディングヘッドがＺ軸に沿って移動し、ばね荷重の変化によってワイヤに印加される引張荷重が変化したとしても、目標推力補正手段がボンディングヘッドの装置本体に対する相対位置変化に基づいて目標推力を補正するため、ワイヤに印加される引張荷重を所定の値に近づけることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に係るワイヤボンディング装置（１）において、駆動制御手段（１２）は、変位検出手段（１３）の検出結果が所定の閾値（Ｚ）以下となるまで補正を繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、目標推力補正手段が目標推力を補正することにより、更にボンディングヘッドが移動し、ワイヤに印加される引張荷重が変化しても、駆動制御手段が補正を繰り返すことにより、印加される引張荷重を収束させて所定の値により近づけることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係るワイヤボンディング装置（１）において、駆動制御手段（１２）は、ボンディングヘッド（３）の自重およびばね（７，９）のばね定数を測定する測定モード（２１）を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、継続使用によるばねの劣化や使用環境の変化によってボンディングヘッドの自重やばねのばね定数が変化しても、これらが測定モードによって測定されるため、ワイヤに印加される引張荷重をより正確な値とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のワイヤボンディング装置によれば、ボンディングに必要な簡単な構成の装置を用いて的確なピンレスプルテストを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ワイヤボンディング装置の要部概略構成を示す側面図
【図２】モータ制御装置を示すブロック図
【図３Ａ】ピンレスプルテストの手順を示すフローチャート
【図３Ｂ】ピンレスプルテストの手順を示すフローチャート
【図４】従来技術によるワイヤボンディング装置の要部概略構成を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施形態に係るワイヤボンディング装置１について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ワイヤボンディング装置１の要部側面を示しており、（Ａ）はボンディングツール５が半導体装置１５（ボンディング対象物）に接していない非ボンディング状態を示し、（Ｂ）はボンディングツール５がワイヤ１４を介して半導体装置１５に接したボンディング状態を示している。なお、本実施形態では図１のＺ軸は、鉛直方向に延在するものであり、以下の説明ではＺ軸を基準に上下を定めるが、ワイヤボンディング装置１の向きはこれに限定されるものではない。
【００１７】
図１（Ａ）に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ウェッジ型のボンディングツール５に超音波振動を印加してワイヤ１４を半導体装置１５のボンディングパッドまたはリードに接合する超音波方式である。装置本体２は、ボンディングヘッド３をＺ軸に沿って上下方向に移動自在に支持している。ボンディングヘッド３は、ヘッド本体３ａと、ヘッド本体３ａの側面から略水平に延出し、超音波振動子から発生された超音波を伝達するホーン４と、ホーン４の先端付近に取り付けられたボンディングツール５と、ヘッド本体３ａとボンディングツール５との間に配置され、ボンディングツール５の先端に供給されるワイヤ１４を把持するためのワイヤクランプ６とを有している。
【００１８】
ヘッド本体３ａのボンディングツール５が設けられた側と反対側の側面と、装置本体２の内側面との間には、互いに平行に配置された２枚の板ばね７が介装されている。板ばね７は、図１（Ａ）に示す状態において略水平に延在しており、ボンディングヘッド３をＺ軸に沿って移動するようにガイドするとともに、ボンディングヘッド３の上方への移動に伴って下向きの荷重をボンディングヘッド３に印加する。また、ヘッド本体３ａのボンディングツール５側に延出する延出部８と、その下方に位置する装置本体２との間には、引張コイルばね９が図１（Ａ）に示す状態において後述する伸び量Ｘをもって張設されている。
【００１９】
また、装置本体２には、図１（Ａ）の非ボンディング状態においてボンディングヘッド３と係合し、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する下方への移動を規制するストッパ１０が設けられている。したがって、ボンディングヘッド３は、図１（Ａ）の非ボンディング状態においては、２枚の板ばね７および引張コイルばね９によるばね荷重とボンディングヘッド３の自重とを印加した状態でストッパ１０に当接し、装置本体２に対して上方へ沈み込んだ図１（Ｂ）のボンディング状態では、これら荷重がボンディングツール５の先端から半導体装置１５に印加される。
【００２０】
装置本体２は、ワイヤボンディング装置１に上下動自在に支持されており、上方に配置された図１（Ａ）に示す非ボンディング状態では、ボンディングツール５の先端が半導体装置１５と離間している。そして、ボンディング等のために装置本体２が下方に駆動されると、図１（Ｂ）に示すように、ボンディングツール５の先端が半導体装置１５と接触し、ボンディングヘッド３はストッパ１０から離れて装置本体２に対して上方へ沈み込んだ状態となる。
【００２１】
ボンディングヘッド３の上面にはリニアモータ１１の可動子１１ｂが取り付けられており、この可動子１１ｂを挟む態様で配置されたリニアモータ１１の固定子１１ａが装置本体２に取り付けられている。リニアモータ１１は、モータ制御装置１２（駆動手段）によって制御される直流電流により駆動され、電流の向きに応じて下方または上方への推力を発生し、ボンディングヘッド３に下向きまたは上向きの荷重を印加する。
【００２２】
モータ制御装置１２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、信号線を介して後述するギャップセンサ１３（位置検出手段）や、図示しない操作者による手動入力部等と接続されており、ワイヤ１４の径やボンディングツール５の種類等に応じて、ボンディング荷重やプルテストの引張荷重を変化させてリニアモータ１１の駆動制御を行う。
【００２３】
装置本体２には、ボンディングヘッド３のＺ軸方向の相対変位（相対位置の変化）を検出する渦電流式のギャップセンサ１３が設けられており、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する相対移動量を検出できるようになっている。具体的には、ギャップセンサ１３は、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した状態を基準として、ボンディングヘッド３が装置本体２に対して上方へ沈み込んだ（移動した）距離を沈み込み量Ｙとして検出する。なお、図示は省略するが、ギャップセンサ１３は信号線によってモータ制御装置１２に接続されており、検出した沈み込み量Ｙをモータ制御装置１２に出力する。
【００２４】
このように構成されたワイヤボンディング装置１は、次のような動作を行ってワイヤ１４を半導体装置１５に超音波接合する。すなわち、半導体装置１５が適正な位置に配置されると、図１（Ｂ）に示すように、装置本体２は、ボンディングツール５が半導体装置１５に当接してボンディングヘッド３がストッパ１０から離間する位置まで下降する。そして、リニアモータ１１による下方への推力並びに板ばね７および引張コイルばね９のばね荷重およびボンディングヘッド３の自重からなるボンディング荷重を印加しながらボンディングツール５の先端で半導体装置１５に対するワイヤ１４の超音波接合を開始する。このとき、ワイヤ１４は、接合面に平行、すなわち略水平に延在しており、超音波振動およびボンディング荷重によって接合部が変形して薄くなるが、ボンディングヘッド３は、ストッパ１０により上下動を規制されないフリーな状態であるため、ボンディングツール５がワイヤ１４の変形に追随するように下方へ移動して接合を完了する。
【００２５】
そして、ワイヤボンディング装置１は、予め入力されたプルテスト実施条件に従い、ボンディングツール５によって半導体装置１５に接合されたワイヤ１４をワイヤクランプ６で把持し、この状態でリニアモータ１１に上方向の推力を発生させることにより、所定の引張荷重でワイヤ１４を上方に引っ張り、ワイヤ１４の接合部のピンレスプルテスト（接合確認試験）を行う。
【００２６】
次に図２を参照してモータ制御装置１２の機能について説明する。モータ制御装置１２は、モード切替部２１と、目標推力設定部２２と、目標推力補正部２３と、目標電流設定部２４と、出力電流制御部２５と、推力補正値設定部２６とを備えている。モード切替部２１は、リニアモータ１１の動作モードを、接合モード、プルテストモードおよび測定モードのいずれかに切り替えるべく、モード信号Ｓを出力する。なお、測定モードには、後述するヘッド自重測定およびばね定数測定などの各種メニューが設定されている。目標推力設定部２２は、各モードにおいて、リニアモータ１１の目標推力Ｆを設定する。目標推力補正部２３は、プルテストモードにおいて、目標推力設定部２２によって設定された目標推力Ｆに対し、後述する推力補正値Ｆｃを加算することによって目標推力Ｆを補正する。なお、以下においては、補正前の目標推力と補正後の目標推力とを区別するために、補正前の目標推力をＦと記し、補正後の目標推力をＦ’と記す。プルテストモード以外の時には推力補正値Ｆｃは出力されないので、目標推力補正部２３は目標推力Ｆの値をそのまま目標推力Ｆ’として出力する。目標電流設定部２４は、目標推力補正部２３によって補正された目標推力Ｆ’に基づいて、リニアモータ１１に流す目標電流Ｉｔを設定する。出力電流制御部２５は、リニアモータ１１に対する出力電流Ｉｏを、目標電流設定部２４によって設定された目標電流Ｉｔとなるように制御する。推力補正値設定部２６は、モード切替部２１からのモード信号Ｓがプルテストモードである場合、ギャップセンサ１３によって検出された沈み込み量Ｙに基づいて、リニアモータ１１の推力補正値Ｆｃを設定する。
【００２７】
続いて、測定モードに設定された各測定メニューについて説明する。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤボンディングおよびピンレスプルテストの実行に先立ち、上記各測定メニューを実施することができる。なお、これら測定メニューの実施時期や実施頻度は、操作者による手動入力部を介して、あるいは予め組み込まれたプログラム等で適宜設定すればよい。ヘッド自重測定では、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した状態において、ギャップセンサ１３の出力を監視しながらリニアモータ１１の推力を徐々に上げてゆき、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間する瞬間、すなわち、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する上方への沈み込み量Ｙが０のときの電流値（リニアモータ１１の推力）から、ボンディングヘッド３の沈み込み量Ｙが０のときの自重（以下、中空時ヘッド自重Ｗｈ０と記す）を求める。そして、この値が中空時ヘッド自重Ｗｈ０としてモータ制御装置１２のメモリに上書きされる。
【００２８】
ボンディングヘッド３の自重（以下、ヘッド自重Ｗｈと記す。）は、下式（１）で表される。
Ｗｈ＝Ｍｇ＋ＡＹ＋Ｂ（Ｘ＋Ｙ）＝Ｍｇ＋ＢＸ＋ＫＹ ・・・（１）
但し、Ｗｈ：ヘッド自重、Ｍ：ボンディングヘッド３の質量、ｇ：重力加速度、Ａ：２つの板ばね７の合算ばね定数、Ｂ：引張ばね９のばね定数、Ｘ：非ボンディング時の引張ばね９の伸び量、Ｙ：沈み込み量、Ｋ：２つの板ばね７および引張ばね９の合算ばね定数、である。
そして、沈み込み量Ｙ＝０の状態では、上式（１）は下式（２）のように整理される。
Ｗｈ０＝Ｍｇ＋ＢＸ ・・・（２）
【００２９】
また、ばね定数測定では、リニアモータ１１の推力を徐々に上げてゆき、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間した後におけるリニアモータ１１の推力の変位を、ギャップセンサ１３の出力の変位で除算することにより、２つの板ばね７の合算ばね定数Ａと引張ばね９のばね定数Ｂとの合算値である合算ばね定数Ｋを求める。そして、この値もモータ制御装置１２のメモリに上書きされる。
【００３０】
次に、図３を参照して、ワイヤボンディング装置１によるピンレスプルテストの手順について説明する。ワイヤボンディング装置１は、上記した手順で超音波接合を終了し、手動入力部によって設定されたプルテスト実施条件に基づいてプルテストモードのモード信号Ｓを受け取ると、以下のプルテスト処理を行う。
【００３１】
まず、ワイヤボンディング装置１は、装置本体２をＺ軸に沿って上昇させた後、リニアモータ１１の目標推力Ｆを、中空時ヘッド自重Ｗｈ０と釣り合う大きさ（−Ｗｈ０）となるプルテスト基準推力Ｆｓから所定の荷重（本実施形態では１Ｎ）を加算した推力Ｆｓ１に変更する（ステップ１）。すなわち、推力Ｆｓ１は下式（３）で表すように設定され、ボンディングヘッド３がヘッド自重Ｗｈ＝１Ｎでストッパに押し当てられた状態となる。
Ｆｓ１＝−Ｗｈ０＋１Ｎ ・・・（３）
【００３２】
次に、ワイヤボンディング装置１は、ワイヤクランプ６を閉じてワイヤ１４を把持する（ステップ２）。ここで、ワイヤ１４は、ボンディングヘッド３が１Ｎの荷重でストッパ１０に当接しているため、振動しない安定した状態でクランプ６によって把持される。
【００３３】
そして、ワイヤボンディング装置１は、後述する推力補正の比較対象となる基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅおよび基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘを０にセットした上で（ステップ３）、プルテスト基準推力Ｆｓにプルテスト荷重Ｌｔを加算した目標推力Ｆをリニアモータ１１に発生させ、プルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたってワイヤ１４に印加しつつ、沈み込み量Ｙをサンプリングし、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの平均値を沈み込み平均量Ｙｎａｖｅとして算出するとともに、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの最大値を沈み込み最大量Ｙｎｍａｘとして取得する（ステップ４）。
【００３４】
続いて、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量Ｙｎａｖｅから基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅを減算して沈み込み平均量差Ｙａｖｅを算出するとともに、沈み込み最大量Ｙｎｍａｘから基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘを減算して沈み込み最大量差Ｙｍａｘを算出する（ステップ５）。
【００３５】
その後、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚよりも小さいか否か判定し（ステップ６）、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きいか否か判定する（ステップ７）。すなわち、ワイヤ１４が弛みの解消などで伸びた場合、２つの板ばね７および引張コイルばね９のばね荷重（（Ａ＋Ｂ）Ｙ）が変化することによって所定のプルテスト荷重Ｌｔがボンディング接合面に印加されなくなるため、ステップ７では、ばね荷重の影響が所定範囲内のものか否かを判定する。なお、閾値Ｚは、例えば、２つの板ばね７および引張コイルばね９によってプルテスト荷重Ｌｔの５％が打ち消されるときの沈み込み量として、下式（４）のように設定することができる。
Ｚ＝Ｌｔ×０．０５／Ｋ ・・・（４）
【００３６】
沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚよりも小さい場合（ステップ６：Ｙｅｓ）、ステップ１０に進んでプルテスト荷重Ｌｔの印加が所定回数以上行われたか否かを判定し、所定回数に達していない場合（ステップ１０：Ｎｏ）、ステップ４に戻って再度プルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたって印加し、上記手順（ステップ５以降）を繰り返す。ステップ１０でプルテスト荷重Ｌｔの印加が所定回数以上行われたと判定された場合（Ｙｅｓ）、ステップ１９に進んでプルテストの結果を不合格と判定してプルテストエラー信号を出力し（ステップ１８）、装置を停止させて（ステップ１９）、本処理を終了する。
【００３７】
一方、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きい場合（ステップ６：Ｎｏ、ステップ７：Ｙｅｓ）、基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅに沈み込み平均量Ｙｎａｖｅを代入するとともに、基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘに沈み込み最大量Ｙｎｍａｘを代入し（ステップ８）、沈み込みによる荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）をプルテスト荷重Ｌｔに加算した上で、換言すれば、荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）を推力補正値Ｆｃとして目標推力Ｆに加算する推力補正を行った上で（ステップ９）、ステップ１０の処理を行う。
【００３８】
他方、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚ以下、且つ下限閾値−Ｚ以上である場合（ステップ６：Ｎｏ、ステップ７：Ｎｏ）、プルテストの結果を暫定的に合格とみなし、基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅに沈み込み平均量Ｙｎａｖｅを代入するとともに、基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘに沈み込み最大量Ｙｎｍａｘを代入し（ステップ１１）、更にプルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたって印加しつつ、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの平均値を最終沈み込み平均量Ｙｅｎｄａｖｅとして算出する（ステップ１２）。続いて、最終沈み込み平均量Ｙｅｎｄａｖｅから基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅを減算した値を沈み込み平均量差Ｙａｖｅとして算出する（ステップ１３）。
【００３９】
そして、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚ以上、且つ上限閾値Ｚ以下であるか否か判定する（ステップ１４）。ステップ１４で沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚ以上、且つ上限閾値Ｚ以下である場合（Ｙｅｓ）、プルテストの結果を合格と判定し（ステップ１５）、リニアモータ１１の目標推力Ｆをプルテスト基準推力Ｆｓに戻し（ステップ１６）、ワイヤクランプ６を開いてワイヤ１４をフリーにし（ステップ１７）、その後、リニアモータ１１の目標推力ＦをＺ軸動作時のホールド荷重、すなわちＺ軸に沿った高速動作においてボンディングヘッド３が暴れない（ストッパ１０から離れない）ように押さえ込む荷重（例えば１０Ｎ以上）をボンディングヘッド３に印加する値に設定し、装置本体２をＺ軸に沿って上昇させて（ステップ１８）、本処理を終了する。
【００４０】
一方、ステップ１４で沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚより小さいか上限閾値Ｚよりも大きい場合（Ｎｏ）、プルテストの結果を不合格と判定してプルテストエラー信号を出力し（ステップ１９）、装置を停止させて（ステップ２０）、本処理を終了する。
【００４１】
このように、目標推力Ｆに基づいてリニアモータ１１が駆動されたときに、ワイヤ１４の弛みの解消等によってボンディングヘッド３が装置本体２に対して上方へ沈み込み、２つの板ばね７および引張コイルばね９の荷重が変化することによってワイヤ１４に印加される引張荷重が変化したとしても、ステップ９において、目標推力補正部２３によって目標推力Ｆが沈み込み量Ｙの変化に基づいて補正されるため、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重が所定のプルテスト荷重Ｌｔに近づけられる。
【００４２】
そして、ステップ９において補正された目標推力Ｆ’が印加されることによってボンディングヘッド３が更に沈み込み、ワイヤ１４に印加される引張荷重が変化しても、ステップ４〜ステップ９において、沈み込み平均量差補正が閾値Ｚ以下となるまで推力補正が繰り返されることにより、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重が収束してプルテスト荷重Ｌｔにより近づけられる。
【００４３】
また、モータ制御装置１２が、測定モードにおいて、ボンディングヘッド３のヘッド自重Ｗｈおよび２つの板ばね７および引張ばね９の合算ばね定数Ｋを測定することができるため、継続使用によるばねの劣化や使用環境の変化によってばね定数Ａ，Ｂが変化しても、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重がより正確な値とされる。
【００４４】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、超音波方式のワイヤボンディング装置１を示したが、超音波熱圧着方式や、熱圧着方式のワイヤボンディング装置であってもよい。また、上記実施形態では、ボンディングヘッド３は２つの板ばね７によってガイドされるが、スライドレールや伸縮アーム等によってガイドされる形態であってもよい。また、ワイヤ１４の形状や本数、ワイヤクランプ６の形状など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ワイヤボンディング装置
２ 装置本体
３ ボンディングヘッド
５ ボンディングツール
６ クランプ
７ 板ばね
９ 引張コイルばね
１０ ストッパ
１１ リニアモータ
１２ モータ制御装置（駆動手段）
１３ ギャップセンサ（位置検出手段）
１４ ワイヤ
１５ 半導体装置（ボンディング対象物）
２１ モード切替部
２２ 目標推力設定部
２３ 目標推力補正部
２６ 推力補正値設定部
Ｆ 目標推力
Ｙ 沈み込み量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合したワイヤに対するプルテスト機能を備えたワイヤボンディング装置に関し、超音波方式や、超音波熱圧着方式、熱圧着方式等、各種方式のワイヤボンディング装置として適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボンディングしたワイヤがボンディングパッドに確実に接合されたか否かを確認する接合確認試験は、ワイヤボンディング装置とは別に、ワイヤを引っ張るためのピンを備えた専用の試験装置を用いて行われていた。そこで、全ての製品についてワイヤを破断させることなく接合確認することを可能とすべく、いわゆるピンレスプルテストをボンディング行程中に行う接合強度試験手段を備えたワイヤボンディング装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ボンディングヘッド３が上下動自在に装置本体２に支持され、ボンディングツール５およびワイヤクランプ６がボンディングヘッド３に固設されたワイヤボンディング装置１が知られている（図４参照）。このワイヤボンディング装置１は、図４（Ａ）に示すように、例えば、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した非ボンディング状態において、互いに平行に配置された上下２枚の板ばね７が略水平とされ、ボンディングヘッド３が、この板ばね７によってガイドされるとともに、板ばね７と引張コイルばね９とのばね荷重および自重からなる荷重を発生させる。そして、装置本体２が下降し、図４（Ｂ）に示すように、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間したボンディング状態において、ボンディングヘッド３の上方に設けられたリニアモータ１１に推力を発生させることより、所定のボンディング荷重をもってボンディングツール５がワイヤ１４を半導体装置１５に接合する。このようなワイヤボンディング装置１を用いてボンディング工程中にピンレスプルテストを行う場合、リニアモータ１１の推力は、ボンディングヘッド３の自重の他、２枚の板ばね７と引張コイルばね９とによるばね荷重を考慮して設定することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６１７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図４に示すワイヤボンディング装置１では、例え、ワイヤクランプ６がワイヤ１４を確実に把持し、上記ボンディングヘッド３の自重およびばね荷重を考慮してリニアモータ１１の推力が設定されたとしても、上向きのプルテスト荷重が印加されてワイヤ１４が弛みの解消などによって伸びると、ボンディングヘッド３が上方へ変位する。そして、ボンディングヘッド３が上方へ変位すると、上記ばね荷重が変化してしまうため、ワイヤ１４に意図した引張荷重が印加されなくなる虞があった。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、簡単な構成で的確にピンレスプルテストを行うことのできるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明は、装置本体（２）と、ボンディング対象物（１５）に近接および離間すべく、Ｚ軸に沿って移動自在に装置本体（２）により支持され、ボンディングツール（５）およびワイヤクランプ（６）を有するボンディングヘッド（３）と、装置本体（２）とボンディングヘッド（３）との間に設けられ、ボンディングヘッド（３）にＺ軸に沿う荷重を発生させるばね（７，９）と、推力を発生させることによってボンディングヘッド（３）にＺ軸に沿う荷重を発生させるリニアモータ（１１）と、リニアモータ（１１）を駆動制御する駆動制御手段（１２）と、ボンディングヘッド（３）の装置本体（２）に対するＺ軸方向の相対位置を検出する変位検出手段（１３）とを備えたワイヤボンディング装置（１）であって、駆動制御手段（１２）は、ボンディングツール（５）によってボンディング対象物（１５）に接合されたワイヤ（１４）をワイヤクランプ（６）が把持した状態でワイヤ（１４）に所定の引張荷重（Ｌｔ）を印加すべく、ボンディングヘッド（３）の荷重およびばね（７，９）のばね荷重を加味した上でリニアモータ（１１）の目標推力（Ｆ）を設定する目標推力設定手段（２２）と、目標推力（Ｆ）に基づいてリニアモータ（１１）が駆動されたときの位置検出手段（１３）の検出結果（Ｙ）に基づいて、目標推力（Ｆ）を補正する目標推力補正手段（２３，２６）とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、目標推力に基づいてリニアモータが駆動されたときに、ワイヤの弛みの解消等によってボンディングヘッドがＺ軸に沿って移動し、ばね荷重の変化によってワイヤに印加される引張荷重が変化したとしても、目標推力補正手段がボンディングヘッドの装置本体に対する相対位置変化に基づいて目標推力を補正するため、ワイヤに印加される引張荷重を所定の値に近づけることができる。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明に係るワイヤボンディング装置（１）において、駆動制御手段（１２）は、変位検出手段（１３）の検出結果が所定の閾値（Ｚ）以下となるまで補正を繰り返すことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、目標推力補正手段が目標推力を補正することにより、更にボンディングヘッドが移動し、ワイヤに印加される引張荷重が変化しても、駆動制御手段が補正を繰り返すことにより、印加される引張荷重を収束させて所定の値により近づけることができる。
【００１１】
また、第３の発明は、第１または第２の発明に係るワイヤボンディング装置（１）において、駆動制御手段（１２）は、ボンディングヘッド（３）の自重およびばね（７，９）のばね定数を測定する測定モード（２１）を更に備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、継続使用によるばねの劣化や使用環境の変化によってボンディングヘッドの自重やばねのばね定数が変化しても、これらが測定モードによって測定されるため、ワイヤに印加される引張荷重をより正確な値とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のワイヤボンディング装置によれば、ボンディングに必要な簡単な構成の装置を用いて的確なピンレスプルテストを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ワイヤボンディング装置の要部概略構成を示す側面図
【図２】モータ制御装置を示すブロック図
【図３Ａ】ピンレスプルテストの手順を示すフローチャート
【図３Ｂ】ピンレスプルテストの手順を示すフローチャート
【図４】従来技術によるワイヤボンディング装置の要部概略構成を示す側面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施形態に係るワイヤボンディング装置１について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、ワイヤボンディング装置１の要部側面を示しており、（Ａ）はボンディングツール５が半導体装置１５（ボンディング対象物）に接していない非ボンディング状態を示し、（Ｂ）はボンディングツール５がワイヤ１４を介して半導体装置１５に接したボンディング状態を示している。なお、本実施形態では図１のＺ軸は、鉛直方向に延在するものであり、以下の説明ではＺ軸を基準に上下を定めるが、ワイヤボンディング装置１の向きはこれに限定されるものではない。
【００１７】
図１（Ａ）に示すように、ワイヤボンディング装置１は、ウェッジ型のボンディングツール５に超音波振動を印加してワイヤ１４を半導体装置１５のボンディングパッドまたはリードに接合する超音波方式である。装置本体２は、ボンディングヘッド３をＺ軸に沿って上下方向に移動自在に支持している。ボンディングヘッド３は、ヘッド本体３ａと、ヘッド本体３ａの側面から略水平に延出し、超音波振動子から発生された超音波を伝達するホーン４と、ホーン４の先端付近に取り付けられたボンディングツール５と、ヘッド本体３ａとボンディングツール５との間に配置され、ボンディングツール５の先端に供給されるワイヤ１４を把持するためのワイヤクランプ６とを有している。
【００１８】
ヘッド本体３ａのボンディングツール５が設けられた側と反対側の側面と、装置本体２の内側面との間には、互いに平行に配置された２枚の板ばね７が介装されている。板ばね７は、図１（Ａ）に示す状態において略水平に延在しており、ボンディングヘッド３をＺ軸に沿って移動するようにガイドするとともに、ボンディングヘッド３の上方への移動に伴って下向きの荷重をボンディングヘッド３に印加する。また、ヘッド本体３ａのボンディングツール５側に延出する延出部８と、その下方に位置する装置本体２との間には、引張コイルばね９が図１（Ａ）に示す状態において後述する伸び量Ｘをもって張設されている。
【００１９】
また、装置本体２には、図１（Ａ）の非ボンディング状態においてボンディングヘッド３と係合し、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する下方への移動を規制するストッパ１０が設けられている。したがって、ボンディングヘッド３は、図１（Ａ）の非ボンディング状態においては、２枚の板ばね７および引張コイルばね９によるばね荷重とボンディングヘッド３の自重とを印加した状態でストッパ１０に当接し、装置本体２に対して上方へ沈み込んだ図１（Ｂ）のボンディング状態では、これら荷重がボンディングツール５の先端から半導体装置１５に印加される。
【００２０】
装置本体２は、ワイヤボンディング装置１に上下動自在に支持されており、上方に配置された図１（Ａ）に示す非ボンディング状態では、ボンディングツール５の先端が半導体装置１５と離間している。そして、ボンディング等のために装置本体２が下方に駆動されると、図１（Ｂ）に示すように、ボンディングツール５の先端が半導体装置１５と接触し、ボンディングヘッド３はストッパ１０から離れて装置本体２に対して上方へ沈み込んだ状態となる。
【００２１】
ボンディングヘッド３の上面にはリニアモータ１１の可動子１１ｂが取り付けられており、この可動子１１ｂを挟む態様で配置されたリニアモータ１１の固定子１１ａが装置本体２に取り付けられている。リニアモータ１１は、モータ制御装置１２（駆動手段）によって制御される直流電流により駆動され、電流の向きに応じて下方または上方への推力を発生し、ボンディングヘッド３に下向きまたは上向きの荷重を印加する。
【００２２】
モータ制御装置１２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、信号線を介して後述するギャップセンサ１３（位置検出手段）や、図示しない操作者による手動入力部等と接続されており、ワイヤ１４の径やボンディングツール５の種類等に応じて、ボンディング荷重やプルテストの引張荷重を変化させてリニアモータ１１の駆動制御を行う。
【００２３】
装置本体２には、ボンディングヘッド３のＺ軸方向の相対変位（相対位置の変化）を検出する渦電流式のギャップセンサ１３が設けられており、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する相対移動量を検出できるようになっている。具体的には、ギャップセンサ１３は、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した状態を基準として、ボンディングヘッド３が装置本体２に対して上方へ沈み込んだ（移動した）距離を沈み込み量Ｙとして検出する。なお、図示は省略するが、ギャップセンサ１３は信号線によってモータ制御装置１２に接続されており、検出した沈み込み量Ｙをモータ制御装置１２に出力する。
【００２４】
このように構成されたワイヤボンディング装置１は、次のような動作を行ってワイヤ１４を半導体装置１５に超音波接合する。すなわち、半導体装置１５が適正な位置に配置されると、図１（Ｂ）に示すように、装置本体２は、ボンディングツール５が半導体装置１５に当接してボンディングヘッド３がストッパ１０から離間する位置まで下降する。そして、リニアモータ１１による下方への推力並びに板ばね７および引張コイルばね９のばね荷重およびボンディングヘッド３の自重からなるボンディング荷重を印加しながらボンディングツール５の先端で半導体装置１５に対するワイヤ１４の超音波接合を開始する。このとき、ワイヤ１４は、接合面に平行、すなわち略水平に延在しており、超音波振動およびボンディング荷重によって接合部が変形して薄くなるが、ボンディングヘッド３は、ストッパ１０により上下動を規制されないフリーな状態であるため、ボンディングツール５がワイヤ１４の変形に追随するように下方へ移動して接合を完了する。
【００２５】
そして、ワイヤボンディング装置１は、予め入力されたプルテスト実施条件に従い、ボンディングツール５によって半導体装置１５に接合されたワイヤ１４をワイヤクランプ６で把持し、この状態でリニアモータ１１に上方向の推力を発生させることにより、所定の引張荷重でワイヤ１４を上方に引っ張り、ワイヤ１４の接合部のピンレスプルテスト（接合確認試験）を行う。
【００２６】
次に図２を参照してモータ制御装置１２の機能について説明する。モータ制御装置１２は、モード切替部２１と、目標推力設定部２２と、目標推力補正部２３と、目標電流設定部２４と、出力電流制御部２５と、推力補正値設定部２６とを備えている。モード切替部２１は、リニアモータ１１の動作モードを、接合モード、プルテストモードおよび測定モードのいずれかに切り替えるべく、モード信号Ｓを出力する。なお、測定モードには、後述するヘッド自重測定およびばね定数測定などの各種メニューが設定されている。目標推力設定部２２は、各モードにおいて、リニアモータ１１の目標推力Ｆを設定する。目標推力補正部２３は、プルテストモードにおいて、目標推力設定部２２によって設定された目標推力Ｆに対し、後述する推力補正値Ｆｃを加算することによって目標推力Ｆを補正する。なお、以下においては、補正前の目標推力と補正後の目標推力とを区別するために、補正前の目標推力をＦと記し、補正後の目標推力をＦ’と記す。プルテストモード以外の時には推力補正値Ｆｃは出力されないので、目標推力補正部２３は目標推力Ｆの値をそのまま目標推力Ｆ’として出力する。目標電流設定部２４は、目標推力補正部２３によって補正された目標推力Ｆ’に基づいて、リニアモータ１１に流す目標電流Ｉｔを設定する。出力電流制御部２５は、リニアモータ１１に対する出力電流Ｉｏを、目標電流設定部２４によって設定された目標電流Ｉｔとなるように制御する。推力補正値設定部２６は、モード切替部２１からのモード信号Ｓがプルテストモードである場合、ギャップセンサ１３によって検出された沈み込み量Ｙに基づいて、リニアモータ１１の推力補正値Ｆｃを設定する。
【００２７】
続いて、測定モードに設定された各測定メニューについて説明する。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤボンディングおよびピンレスプルテストの実行に先立ち、上記各測定メニューを実施することができる。なお、これら測定メニューの実施時期や実施頻度は、操作者による手動入力部を介して、あるいは予め組み込まれたプログラム等で適宜設定すればよい。ヘッド自重測定では、ボンディングヘッド３がストッパ１０に当接した状態において、ギャップセンサ１３の出力を監視しながらリニアモータ１１の推力を徐々に上げてゆき、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間する瞬間、すなわち、ボンディングヘッド３の装置本体２に対する上方への沈み込み量Ｙが０のときの電流値（リニアモータ１１の推力）から、ボンディングヘッド３の沈み込み量Ｙが０のときの自重（以下、中空時ヘッド自重Ｗｈ０と記す）を求める。そして、この値が中空時ヘッド自重Ｗｈ０としてモータ制御装置１２のメモリに上書きされる。
【００２８】
ボンディングヘッド３の自重（以下、ヘッド自重Ｗｈと記す。）は、下式（１）で表される。
Ｗｈ＝Ｍｇ＋ＡＹ＋Ｂ（Ｘ＋Ｙ）＝Ｍｇ＋ＢＸ＋ＫＹ ・・・（１）
但し、Ｗｈ：ヘッド自重、Ｍ：ボンディングヘッド３の質量、ｇ：重力加速度、Ａ：２つの板ばね７の合算ばね定数、Ｂ：引張ばね９のばね定数、Ｘ：非ボンディング時の引張ばね９の伸び量、Ｙ：沈み込み量、Ｋ：２つの板ばね７および引張ばね９の合算ばね定数、である。
そして、沈み込み量Ｙ＝０の状態では、上式（１）は下式（２）のように整理される。
Ｗｈ０＝Ｍｇ＋ＢＸ ・・・（２）
【００２９】
また、ばね定数測定では、リニアモータ１１の推力を徐々に上げてゆき、ボンディングヘッド３がストッパ１０から離間した後におけるリニアモータ１１の推力の変位を、ギャップセンサ１３の出力の変位で除算することにより、２つの板ばね７の合算ばね定数Ａと引張ばね９のばね定数Ｂとの合算値である合算ばね定数Ｋを求める。そして、この値もモータ制御装置１２のメモリに上書きされる。
【００３０】
次に、図３を参照して、ワイヤボンディング装置１によるピンレスプルテストの手順について説明する。ワイヤボンディング装置１は、上記した手順で超音波接合を終了し、手動入力部によって設定されたプルテスト実施条件に基づいてプルテストモードのモード信号Ｓを受け取ると、以下のプルテスト処理を行う。
【００３１】
まず、ワイヤボンディング装置１は、装置本体２をＺ軸に沿って上昇させた後、リニアモータ１１の目標推力Ｆを、中空時ヘッド自重Ｗｈ０と釣り合う大きさ（−Ｗｈ０）となるプルテスト基準推力Ｆｓから所定の荷重（本実施形態では１Ｎ）を加算した推力Ｆｓ１に変更する（ステップ１）。すなわち、推力Ｆｓ１は下式（３）で表すように設定され、ボンディングヘッド３がヘッド自重Ｗｈ＝１Ｎでストッパに押し当てられた状態となる。
Ｆｓ１＝−Ｗｈ０＋１Ｎ ・・・（３）
【００３２】
次に、ワイヤボンディング装置１は、ワイヤクランプ６を閉じてワイヤ１４を把持する（ステップ２）。ここで、ワイヤ１４は、ボンディングヘッド３が１Ｎの荷重でストッパ１０に当接しているため、振動しない安定した状態でクランプ６によって把持される。
【００３３】
そして、ワイヤボンディング装置１は、後述する推力補正の比較対象となる基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅおよび基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘを０にセットした上で（ステップ３）、プルテスト基準推力Ｆｓにプルテスト荷重Ｌｔを加算した目標推力Ｆをリニアモータ１１に発生させ、プルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたってワイヤ１４に印加しつつ、沈み込み量Ｙをサンプリングし、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの平均値を沈み込み平均量Ｙｎａｖｅとして算出するとともに、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの最大値を沈み込み最大量Ｙｎｍａｘとして取得する（ステップ４）。
【００３４】
続いて、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量Ｙｎａｖｅから基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅを減算して沈み込み平均量差Ｙａｖｅを算出するとともに、沈み込み最大量Ｙｎｍａｘから基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘを減算して沈み込み最大量差Ｙｍａｘを算出する（ステップ５）。
【００３５】
その後、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚよりも小さいか否か判定し（ステップ６）、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きいか否か判定する（ステップ７）。すなわち、ワイヤ１４が弛みの解消などで伸びた場合、２つの板ばね７および引張コイルばね９のばね荷重（（Ａ＋Ｂ）Ｙ）が変化することによって所定のプルテスト荷重Ｌｔがボンディング接合面に印加されなくなるため、ステップ７では、ばね荷重の影響が所定範囲内のものか否かを判定する。なお、閾値Ｚは、例えば、２つの板ばね７および引張コイルばね９によってプルテスト荷重Ｌｔの５％が打ち消されるときの沈み込み量として、下式（４）のように設定することができる。
Ｚ＝Ｌｔ×０．０５／Ｋ ・・・（４）
【００３６】
沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚよりも小さい場合（ステップ６：Ｙｅｓ）、ステップ１０に進んでプルテスト荷重Ｌｔの印加が所定回数以上行われたか否かを判定し、所定回数に達していない場合（ステップ１０：Ｎｏ）、ステップ４に戻って再度プルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたって印加し、上記手順（ステップ５以降）を繰り返す。ステップ１０でプルテスト荷重Ｌｔの印加が所定回数以上行われたと判定された場合（Ｙｅｓ）、ステップ１９に進んでプルテストの結果を不合格と判定してプルテストエラー信号を出力し（ステップ１８）、装置を停止させて（ステップ１９）、本処理を終了する。
【００３７】
一方、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚよりも大きい場合（ステップ６：Ｎｏ、ステップ７：Ｙｅｓ）、基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅに沈み込み平均量Ｙｎａｖｅを代入するとともに、基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘに沈み込み最大量Ｙｎｍａｘを代入し（ステップ８）、沈み込みによる荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）をプルテスト荷重Ｌｔに加算した上で、換言すれば、荷重変化分（Ｋ・Ｙｍａｘ）を推力補正値Ｆｃとして目標推力Ｆに加算する推力補正を行った上で（ステップ９）、ステップ１０の処理を行う。
【００３８】
他方、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが上限閾値Ｚ以下、且つ下限閾値−Ｚ以上である場合（ステップ６：Ｎｏ、ステップ７：Ｎｏ）、プルテストの結果を暫定的に合格とみなし、基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅに沈み込み平均量Ｙｎａｖｅを代入するとともに、基準沈み込み最大量Ｙｈｍａｘに沈み込み最大量Ｙｎｍａｘを代入し（ステップ１１）、更にプルテスト荷重Ｌｔを所定時間にわたって印加しつつ、この所定時間中に検出した沈み込み量Ｙの平均値を最終沈み込み平均量Ｙｅｎｄａｖｅとして算出する（ステップ１２）。続いて、最終沈み込み平均量Ｙｅｎｄａｖｅから基準沈み込み平均量Ｙｈａｖｅを減算した値を沈み込み平均量差Ｙａｖｅとして算出する（ステップ１３）。
【００３９】
そして、ワイヤボンディング装置１は、沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚ以上、且つ上限閾値Ｚ以下であるか否か判定する（ステップ１４）。ステップ１４で沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚ以上、且つ上限閾値Ｚ以下である場合（Ｙｅｓ）、プルテストの結果を合格と判定し（ステップ１５）、リニアモータ１１の目標推力Ｆをプルテスト基準推力Ｆｓに戻し（ステップ１６）、ワイヤクランプ６を開いてワイヤ１４をフリーにし（ステップ１７）、その後、リニアモータ１１の目標推力ＦをＺ軸動作時のホールド荷重、すなわちＺ軸に沿った高速動作においてボンディングヘッド３が暴れない（ストッパ１０から離れない）ように押さえ込む荷重（例えば１０Ｎ以上）をボンディングヘッド３に印加する値に設定し、装置本体２をＺ軸に沿って上昇させて（ステップ１８）、本処理を終了する。
【００４０】
一方、ステップ１４で沈み込み平均量差Ｙａｖｅが下限閾値−Ｚより小さいか上限閾値Ｚよりも大きい場合（Ｎｏ）、プルテストの結果を不合格と判定してプルテストエラー信号を出力し（ステップ１９）、装置を停止させて（ステップ２０）、本処理を終了する。
【００４１】
このように、目標推力Ｆに基づいてリニアモータ１１が駆動されたときに、ワイヤ１４の弛みの解消等によってボンディングヘッド３が装置本体２に対して上方へ沈み込み、２つの板ばね７および引張コイルばね９の荷重が変化することによってワイヤ１４に印加される引張荷重が変化したとしても、ステップ９において、目標推力補正部２３によって目標推力Ｆが沈み込み量Ｙの変化に基づいて補正されるため、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重が所定のプルテスト荷重Ｌｔに近づけられる。
【００４２】
そして、ステップ９において補正された目標推力Ｆ’が印加されることによってボンディングヘッド３が更に沈み込み、ワイヤ１４に印加される引張荷重が変化しても、ステップ４〜ステップ９において、沈み込み平均量差補正が閾値Ｚ以下となるまで推力補正が繰り返されることにより、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重が収束してプルテスト荷重Ｌｔにより近づけられる。
【００４３】
また、モータ制御装置１２が、測定モードにおいて、ボンディングヘッド３のヘッド自重Ｗｈおよび２つの板ばね７および引張ばね９の合算ばね定数Ｋを測定することができるため、継続使用によるばねの劣化や使用環境の変化によってばね定数Ａ，Ｂが変化しても、実際にワイヤ１４に印加される引張荷重がより正確な値とされる。
【００４４】
以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、超音波方式のワイヤボンディング装置１を示したが、超音波熱圧着方式や、熱圧着方式のワイヤボンディング装置であってもよい。また、上記実施形態では、ボンディングヘッド３は２つの板ばね７によってガイドされるが、スライドレールや伸縮アーム等によってガイドされる形態であってもよい。また、ワイヤ１４の形状や本数、ワイヤクランプ６の形状など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１ ワイヤボンディング装置
２ 装置本体
３ ボンディングヘッド
５ ボンディングツール
６ クランプ
７ 板ばね
９ 引張コイルばね
１０ ストッパ
１１ リニアモータ
１２ モータ制御装置（駆動手段）
１３ ギャップセンサ（位置検出手段）
１４ ワイヤ
１５ 半導体装置（ボンディング対象物）
２１ モード切替部
２２ 目標推力設定部
２３ 目標推力補正部
２６ 推力補正値設定部
Ｆ 目標推力
Ｙ 沈み込み量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、
ボンディング対象物に近接および離間すべく、Ｚ軸に沿って移動自在に前記装置本体により支持され、ボンディングツールおよびワイヤクランプを有するボンディングヘッドと、
前記装置本体と前記ボンディングヘッドとの間に設けられ、当該ボンディングヘッドにＺ軸に沿う荷重を発生させるばねと、
推力を発生させることによって前記ボンディングヘッドに前記Ｚ軸に沿う荷重を発生させるリニアモータと、
前記リニアモータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記ボンディングヘッドの前記装置本体に対する前記Ｚ軸方向の相対位置を検出する位置検出手段と
を備えたワイヤボンディング装置であって、
前記駆動制御手段は、
前記ボンディングツールによって前記ボンディング対象物に接合されたワイヤを前記ワイヤクランプが把持した状態で当該ワイヤに所定の引張荷重を印加すべく、前記ボンディングヘッドの荷重および前記ばねのばね荷重を加味した上で前記リニアモータの目標推力を設定する目標推力設定手段と、
前記目標推力に基づいて前記リニアモータが駆動されたときの前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記目標推力を補正する目標推力補正手段とを備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出結果が所定の閾値以下となるまで前記補正を繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記ボンディングヘッドの自重および前記ばねのばね定数を測定する測定モードを更に備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項１】
装置本体と、
ボンディング対象物に近接および離間すべく、Ｚ軸に沿って移動自在に前記装置本体により支持され、ボンディングツールおよびワイヤクランプを有するボンディングヘッドと、
前記装置本体と前記ボンディングヘッドとの間に設けられ、当該ボンディングヘッドにＺ軸に沿う荷重を発生させるばねと、
推力を発生させることによって前記ボンディングヘッドに前記Ｚ軸に沿う荷重を発生させるリニアモータと、
前記リニアモータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記ボンディングヘッドの前記装置本体に対する前記Ｚ軸方向の相対位置を検出する位置検出手段と
を備えたワイヤボンディング装置であって、
前記駆動制御手段は、
前記ボンディングツールによって前記ボンディング対象物に接合されたワイヤを前記ワイヤクランプが把持した状態で当該ワイヤに所定の引張荷重を印加すべく、前記ボンディングヘッドの荷重および前記ばねのばね荷重を加味した上で前記リニアモータの目標推力を設定する目標推力設定手段と、
前記目標推力に基づいて前記リニアモータが駆動されたときの前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記目標推力を補正する目標推力補正手段とを備えたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出結果が所定の閾値以下となるまで前記補正を繰り返すことを特徴とする、請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記駆動制御手段は、前記ボンディングヘッドの自重および前記ばねのばね定数を測定する測定モードを更に備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載のワイヤボンディング装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５８３３１（Ｐ２０１０−２５８３３１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０８８６１（Ｐ２００９−１０８８６１）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５９１１８９６３８）超音波工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（５９１１８９６３８）超音波工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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