DD206723A3

DD206723A3 - Verfahren und schaltungsanordnung zur kontrolle der kugelausbildung an bonddraehten

Info

Publication number: DD206723A3
Application number: DD82236644A
Authority: DD
Inventors: Gunter Kroedel; Gert Bischoffberger; Manfred Schubert
Original assignee: Mikroelektronik Zt Forsch Tech
Priority date: 1982-01-11
Filing date: 1982-01-11
Publication date: 1984-02-01

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF DIE GEBIETE DER TECHNIK, BEI DENEN ES DARAUF ANKOMMT, AUS DEM ABKUEHLVERHALTEN HEISSER KOERPER RUECKSCHLUESSE AUF DEREN MASSE ZU ZIEHEN. INSBESONDERE LIEGT DAS ANWENDUNGSGEBIET BEI DER HERSTELLUNG VON HALBLEITERBAUELEMENTEN. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG BESTEHT DARIN, DURCH AUSNUTZUNG MASSEPROPORTIONALER KENNGROESSEN VON KOERPERN, INSBESONDERE DRAHTKUGELN EINE KONTROLLE DER KUGELAUSBILDUNG VORNEHMEN ZU KOENNEN, UM BONDPROZESSE PRODUKTIVER ZU GESTALTEN. DIE AUFGABE WIRD DURCH EIN VERFAHREN GELOESST, WELCHES DIE INFRAROTSTRAHLUNG DES HEISSEN DRAHTENDES NACH DEM KUGELANSCHMELZEN IN EINE ELEKTRISCHE SPANNUNG UMSETZT, DIESE MISST UND DAMIT EINE AUSSAGE UEBER QUALITAET DER KUGEL AUSGIBT. DIE ERFINDUNGSGEMAESSE SCHALTUNGSANORDNUNG BEINHALTET EINEN FOTOTRANSISTOR, EINE SCHWELLWERTSCHALTUNG, MONOSTABILE MULTIVBRATOREN, UND EINE SCHALTLOGIK.

Description

236644 8

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kontrolle der Kugelausbildung an Bonddrähten

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung kann auf den Gebieten der Technik angewendet werden, bei denen es darauf ankommt, aus dem Abkühlverhalten von Körpern, insbesondere nach Gieß- oder Schmelzprozessen, berührungslos Rückschlüsse auf die Größe bzw. Masse der Körper zu ziehen. Vorzugsweise liegt das Anwendungsgebiet bei der Kontrolle der Ausbildung von Kugeln ah Bonddrähten bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Die Erzeugung von Kugeln an Bonddrähten erfolgt im wesentlichen mit zwei möglichen Verfahren, dem Anschmelzen mittels Wasserstoffflamme oder mittels Funkenentladung. Pur das Werfahren des Anschmelzens mittels Funkenentladung ist\eine Kugelkontrolle bekannt. Dabei wird der Spannungsverläuf eines zur Bereitstellung der ihinkenenergie erforderlichen Kondensators zur Aussage über die Existenz einer Kugel· ausgenutzt.

Als nachteilig erweist es sich bei diesem indirekten Verfahren, daß ke^ine Aussage über eine für nachfolgende Arbeitsstuferi geeignete Kugel getroffen werden kann.

11. JAK 1982*982795

&. w w w —τ —r v/

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung mit einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung bei geringem Herstellungsaufwand die Kontrolle ron Kugeln an Bonddrähten so zu ermöglichen, daß die Anzahl ron Pehlbondungen vermindert und damit die Produktivität des Bondprozesses gesteigert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolle der Kugelausbildung an Bonddrähten so zu gestalten, daß unter Ausnutzung von der Größe der Kugel abhängiger physikalischer Größen eine qualitative Aussage über die ausgebildete Kugel erfolgt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Kontrolle der Kugelausbildung an Bonddrähten gelöst, bei dem mit der Intensität der von dem Ende des Bonddrahtes, an dem Wärme zum Zwecke einer Kugelerzeugung zugeführt wurde, ausgesandt^e Infrarotstrahlung die Größe einer elektrischen Spannung proportional beeinflußt wird. Entsprechend der Größe der an dem Drahtende ausgebildeten Kugel wird eine Strahlung vom Ende des Anschmelzvorganges bis zum Abkühlen auf Umgebungstemperatur eine Zeit lang ausgesendet und damit die elektrische Spannung moduliert. Während dieser Zeit wird die Spannung zu mindestens zwei Zeitpunkten mit jeweils einer, dem entsprechenden Zeitpunkt eindeutig zugeordneten Sollgröße verglichen und ein Unter- bzw# Überschreiten der Sollgröße des jeweiligen Zeitpunktes für die Anzeige der Kugelgröße bzw. ein Signal für den nachfolgenden Bondprozeß ausgenutzt.

Bei einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens wird der Vergleich zu zwei Zeitpunkten mit zwei Sollwerten durchgeführt. Dabei wird der erste Zeitpunkt mit dem ersten Sollwert so gewählt, daß damit eine zulässige minimale

236644 8

Ausbildung und der zweite Zeitpunkt mit dem zweiten Sollwert so gewählt, daß damit eine zulässige maximale Ausbildung der Kugel festgestellt wird.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Schaltungsanordnung zur Kontrolle der Kugelausbildung gelöst, die einen Fototransistor aufweist, dessen Empfindlichkeitsmaximum im Infrarotstrahlungsbereich liegt. Dieser Fototransistor ist an den Eingang einer Schwellwertschaltung geschaltet. Weiterhin weist die Schaltungsanordnung mindestens zwei monostabile Multivibratoren auf, die eingangsseitig mit einer Auslöseschaltung verbunden sind. Sowohl der Ausgang des Schwellwertschalters als auch die Ausgänge der monostabilen Multivibratoren sind an Eingänge einer Auswerteschaltung geschaltet.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß die Auslöseschaltung nach Beendigung des Kugelanschmelzens einen Startimpuls erzeugt, der die monostabilen Multivibratoren triggert und somit den Meßvorgang einleitet.

Der Fototransistor, der so positioniert ist, daß er im Empfangsmaximum der von dem Drahtende ausgesandten Infrarotstrahlung liegt, verändert die Eingangsspannung der Schwellwertschaltung entsprechend der Intensität der ausgesandten Infrarotstrahlung.

An der Schwellwertschaltung werden die Sollgrößen eingestellt. Ist der Anschmelzvorgang beendet, geben alle monostabilen Multivibratoren das gleiche Ausgangssignal und die Schwellwertschaltung einader Intensität der Infrarotstrahlung entsprechenden digitalisierten Ausgangswert an die Auswerteschaltung. Nach Ablauf der Zeit des Multivibrators mit der kleinsten Zeitkonstante schaltet dieser auf das entgegengesetzte Ausgangssignal. Die Schwellwertschaltung gibt den dieser Zeit entsprechenden digitalisierten Istwert an die Auswerteschaltung. Bei Ablauf weiterer Zeiten wird ebenso verfahren. Somit wird an die Auswerteschaltung jeder den jeweiligen Zeiten entsprechende Istwert gegeben und durch diese die Information über die Qualität der ausgebildeten Kugel abgegeben.

236644 8

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

. '

Hg. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Pig. 2 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Die Erfindung soll anhand eines Kugelanschmelzverfahrens, wie beispielsweise in DD-WP 14-5 147 dargestellt, beschrieben werden.

Bei diesem Verfahren werden zwischen zwei Elektroden 4 mehrere Hochspannungsfunken definierter Dauer und Zahl gezündet.

In dem durch die Funken erzeugten Plasma befindet sich der Bonddraht 2, der erhitzt wird und infolge von Kohäsionskräften und der Oberflächenspannung zu einer Kugel 3 aufschmilzt. Dabei ist der Bonddraht 2 gegenüber den Elektroden 4 isoliert angeordnet.

Der Impuls, der die Hochspannungsfunken abschaltet, gelangt gleichzeitig an die Auslöseschaltung 5. Der von der Auslöseschaltung 5 erzeugte Impuls triggert die beiden monostabilen MuIt!vibratoren 6 und 7, wobei die Zeitkonstante des Multivibrators 6 größer als die des Multivibrators 7 ist.

Der Fototransistor 1 liefert entsprechend der empfangenen Strahlung ein Signal an den Trigger 8, der bei ausreichender Größe des Signals L-Pegel besitzt.

Nach Ablauf der Zeit des monostabilen Multivibrators 6 erfolgt in der Auswerteschaltung 9 die Abfrage des Signals des Triggers 8. Liefert der Trigger 8 L-Signal, ist eine Kugel 3 mit Mindestgröße erzeugt worden und die Auswerteschaltung 9 erzeugt kein Stoppsignal.

235 6ΛΑ 8

Im anderen Fall wird der Bondprozeß mittels Stoppsignal, welches von der Auswerteschaltung 9 erzeugt wird, unterbrochen.

Wird nach der Zeit des monostabilen Multivibrators 6 der Bondprozeß nicht unterbrochen, wird nach der Zeit des monostabilen Multivibrators 7 wieder das Signal des Triggers 8 in der Auswerteschaltung 9 abgefragt

Ist die angeschmolzene Kugel 3 zu groß, besitzt der Trigger 8 noch L-Pegel und die Auswerteschaltung 9 erzeugt ein Stoppsignal.

Durch Veränderung der Triggerschwelle des Triggers 8 und Variation der Zeitkonstanten der monostabilen Multivibratoren 6 und 7 ist praktisch jede technisch interessante Kugelgröße und Toleranz einstellbar.

Claims

2366 Λ Λ 8 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Kontrolle der Kugelausbildung an Bonddrähten nach einem Anschmelzen der Kugel an ein Ende eines Bonddrahtes, unabhängig vom Anschmelzverfahren, gekennzeichnet dadurch, daß die Intensität einer un-• mittelbar nach Beendigung des Anschmelzvorganges bis zum Abkühlen auf Umgebungstemperatur von dem Ende des Bonddrahtes ausgesandten Infrarotstrahlung in eine proportionale elektrische Spannung umgewandelt wird, die Größe der elektrischen Spannung mindestens zu zv/ei innerhalb der Abkühlzeit der angeschmolzenen Kugel liegenden Zeitpunkten mit festgelegten Sollgrößen, die diesen Zeitpunkten eindeutig zugeordnet sind, verglichen wird und bei Unterschreiten des Sollwertes zum ersten Zeitpunkt oder Überschreiten des Sollwertes zum zweiten Zeitpunkt der Bondprozeß unterbrochen wird.

2, Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 mit einem Foto transistor, dessen Empfindlichkeit smaximum im Infrarotstrahlungsbereioh liegt, einem Schwellwertschalter, monostabilen Multivibratoren und einer Stromversorgung, gekennzeichnet dadurch, daß der fototransistor (1) an eine Schwellwertschaltung (8) eingangsseitig angeschlossen ist, daß mindestens zwei monostabile Multivibratoren (6; 7) mit unterschiedlichen Zeitkonstanten eingangsseitig mit einer Auslöserschaltung (5) verbunden sind und eine Auswerteschaltung (9) eingangsseitig mit den Ausgängen des Schwellwertschalters (8) und der monostabilen Multivibratoren (6;7) belegt ist·

- Hierzu 1 Seite Zeichnungen -