DD206723A3

DD206723A3 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING BALL TRAINING ON BONDED WIRES

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.THE INVENTION RELATES TO THE FIELDS OF THE TECHNIQUE WHERE IT ARGUES TO PULL OUT OF THE COOLING BEHAVIOR OF HOT KOERPER DEFLECTION LOCKS ON THEIR MASS. IN PARTICULAR, THE FIELD OF APPLICATION IS IN THE MANUFACTURE OF SEMICONDUCTOR COMPONENTS. OBJECT AND OBJECT OF THE INVENTION IS TO OBTAIN BALL PROGRAMMING CONTROLS BY EXPLOITING MASS-PROPORTIONAL IDENTIFICATION OF BODIES, ESPECIALLY WIRE BALLS, IN ORDER TO MERGE BONUS PROCESSES TO BE MORE PRODUCTIVE. THE TASK WILL BE LAUNCHED BY A PROCEDURE WHICH REPLACES THE INFRARED RADIATION OF THE HOT WIRE ADDRESS AFTER BALL MELTING INTO AN ELECTRIC VOLTAGE THAT MISSES THIS AND THUS MAKES A STATEMENT OF THE QUALITY OF THE BALL. THE GENERAL CIRCUIT ARRANGEMENT CONTAINS A PHOTOTRANSISTOR, A THRESHOLD CIRCUIT, MONOSTABLE MULTIVIRBATORS, AND A SWITCH LOGIC.

Description

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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Kontrolle der Kugelausbildung an BonddrähtenMethod and circuit arrangement for controlling the ball formation on bonding wires

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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.The invention can be applied in the fields of technology, in which it depends on the cooling behavior of bodies, especially after casting or melting processes, to draw non-contact conclusions on the size or mass of the body. Preferably, the field of application lies in controlling the formation of balls as bonding wires in the manufacture of semiconductor devices.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.The production of balls on bonding wires is carried out essentially with two possible methods, the melting by means of hydrogen flame or by means of spark discharge. Purely the remelting of the spark by means of spark discharge is known as a ball control. In this case, the voltage curve of a capacitor required to provide the ihinkenenergie for exploiting the existence of a sphere · exploited.

Als nachteilig erweist es sich bei diesem indirekten Verfahren, daß ke^ine Aussage über eine für nachfolgende Arbeitsstuferi geeignete Kugel getroffen werden kann.It proves to be disadvantageous in this indirect method that no statement can be made about a ball which is suitable for subsequent work.

11. JAK 1982*98279511th JAK 1982 * 982795

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Ziel der ErfindungObject of the invention

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.It is an object of the invention with a method and a circuit arrangement with low production costs to allow the control ron balls on bonding wires so that the number ron Pehlbondungen reduced and thus the productivity of the bonding process can be increased.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to make a control of the ball education on bonding wires so that taking advantage of the size of the ball dependent physical variables is a qualitative statement about the formed ball.

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.According to the invention, the object is achieved by a method for controlling the ball formation on bonding wires, in which the intensity of the emitted from the end of the bonding wire, to which heat for the purpose of ball shot, ee infrared radiation, the size of an electrical voltage is proportionally influenced. Corresponding to the size of the ball formed at the end of the wire, radiation from the end of the melting process until it cools down to ambient temperature is emitted for a while and thus the electrical voltage is modulated. During this time, the voltage is compared to at least two points in time, each with a, the corresponding time uniquely assigned setpoint and under- or exceeded the setpoint size of the respective time for the display of the ball size or a signal for the subsequent bonding process.

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 minimaleIn a favorable embodiment of the method, the comparison is carried out at two points in time with two setpoint values. In this case, the first time is selected with the first setpoint so that thus a permissible minimum

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Ausbildung und der zweite Zeitpunkt mit dem zweiten Sollwert so gewählt, daß damit eine zulässige maximale Ausbildung der Kugel festgestellt wird.Training and the second time with the second setpoint chosen so that so that a maximum permissible training of the ball is detected.

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.The object is further achieved by a circuit arrangement for controlling the ball education, which has a phototransistor whose maximum sensitivity is in the infrared radiation range. This phototransistor is connected to the input of a threshold circuit. Furthermore, the circuit arrangement has at least two monostable multivibrators which are connected on the input side to a triggering circuit. Both the output of the threshold switch and the outputs of the monostable multivibrators are connected to inputs of an evaluation circuit.

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.The operation of the circuit arrangement can be seen in the fact that the triggering circuit generates a start pulse after completion of Kugelanschmelzens that triggers the monostable multivibrators and thus initiates the measurement process.

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.The phototransistor, which is positioned so that it lies in the reception maximum of the infrared radiation emitted by the wire end, changes the input voltage of the threshold circuit according to the intensity of the emitted infrared radiation.

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.The setpoint values are set at the threshold value circuit. Once the melting process has ended, all monostable multivibrators output the same output signal and the threshold value of the intensity of the infrared radiation corresponding to the digitized output value to the evaluation circuit. After the time of the multivibrator with the smallest time constant expires, it switches to the opposite output signal. The threshold circuit outputs the digitized actual value corresponding to this time to the evaluation circuit. If other times are exceeded, the procedure is the same. Thus, the actual value corresponding to the respective times is given to the evaluation circuit and the information about the quality of the formed ball is output by the latter.

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Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werdenThe invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: In the accompanying drawings show:

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Hg. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung undHg. 1 shows the schematic structure of the device according to the invention and

Pig. 2 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen VorrichtungPig. 2 shows the block diagram of the device according to the invention

Die Erfindung soll anhand eines Kugelanschmelzverfahrens, wie beispielsweise in DD-WP 14-5 147 dargestellt, beschrieben werden.The invention will be described by means of a Kugelanschmelzverfahrens, as shown for example in DD-WP 14-5 147.

Bei diesem Verfahren werden zwischen zwei Elektroden 4 mehrere Hochspannungsfunken definierter Dauer und Zahl gezündet.In this method, several high-voltage sparks of defined duration and number are ignited between two electrodes 4.

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.In the plasma generated by the sparks is the bonding wire 2, which is heated and melts due to cohesive forces and the surface tension to a ball 3. In this case, the bonding wire 2 is arranged insulated relative to the electrodes 4.

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.The pulse which shuts off the high voltage sparks arrives simultaneously at the triggering circuit 5. The pulse generated by the tripping circuit 5 triggers the two monostable multitibrators 6 and 7, the time constant of the multivibrator 6 being greater than that of the multivibrator 7.

Der Fototransistor 1 liefert entsprechend der empfangenen Strahlung ein Signal an den Trigger 8, der bei ausreichender Größe des Signals L-Pegel besitzt.The phototransistor 1 provides a signal corresponding to the received radiation to the trigger 8, which has L level if the signal is sufficiently large.

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.After the time of the monostable multivibrator 6 takes place in the evaluation circuit 9, the query of the signal of the trigger 8. Returns the trigger 8 L signal, a ball 3 has been generated with minimum size and the evaluation circuit 9 does not generate a stop signal.

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Im anderen Fall wird der Bondprozeß mittels Stoppsignal, welches von der Auswerteschaltung 9 erzeugt wird, unterbrochen.In the other case, the bonding process by means of a stop signal, which is generated by the evaluation circuit 9, interrupted.

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 abgefragtIf, after the time of the monostable multivibrator 6, the bonding process is not interrupted, the signal of the trigger 8 in the evaluation circuit 9 is again interrogated after the time of the monostable multivibrator 7

Ist die angeschmolzene Kugel 3 zu groß, besitzt der Trigger 8 noch L-Pegel und die Auswerteschaltung 9 erzeugt ein Stoppsignal. If the melted ball 3 is too large, the trigger 8 still has L level and the evaluation circuit 9 generates a stop signal.

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.By changing the trigger threshold of the trigger 8 and varying the time constants of the monostable multivibrators 6 and 7, virtually every technically interesting sphere size and tolerance can be set.

Claims

2366 Λ Λ 8 Claim for invention

Method for controlling the formation of balls on bonding wires after the ball has melted on one end of a bonding wire, independent of the melting process, characterized in that the intensity of a light emitted from the end of the bonding wire immediately after the start of the melting process until cooling to ambient temperature Infrared radiation is converted into a proportional electrical voltage, the magnitude of the electrical voltage at least zv / ei within the cooling time of the molten ball lying times with predetermined setpoints that are uniquely associated with these times, and falls below the setpoint at the first time or exceeding of the setpoint at the second time the bonding process is interrupted.

2, circuit arrangement for carrying out the method according to item 1 with a photo transistor whose sensitivity is smaximum in Infrarotstrahlungsbereioh, a threshold, monostable multivibrators and a power supply, characterized in that the phototransistor (1) to a threshold circuit (8) is connected on the input side, at least two monostable multivibrators (6; 7) with different time constants are connected on the input side to a trigger circuit (5) and an evaluation circuit (9) is assigned the outputs of the threshold switch (8) and the monostable multivibrators (6; 7) on the input side.

- See 1 page drawings -