DE2741224A1 - Contacting of integrated circuits - uses circuit emitted sound for quality check, evacuated by piezoelectric sensor as sound receiver - Google Patents
Contacting of integrated circuits - uses circuit emitted sound for quality check, evacuated by piezoelectric sensor as sound receiverInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum KontaktIeren von integriertenMethod and device for contacting integrated
Schaltungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.Circuits The invention relates to a method for making contact of integrated circuits and an apparatus for carrying out this method.
P~ur die Weiterverdrahtung von integrierten Schaltungen müssen diese an die vorhandenen Verdrahtungssysteme angepaßt werden.For the further wiring of integrated circuits, these be adapted to the existing wiring systems.
Zu diesem Zweck werden sog. Systemträger verwendet, die mit ihren inneren Anschlußbeinen mit entsprechenden Anschlußflecken der integrierten Schaltungen elektrisch leitend verbunden werden. Danach können die integrierten Schaltungen über die äußeren Anschlußbeine der Systemträger als gekapselte oder als ungekapselte Bausteine weiterverdrahtet werden. Die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den inneren Änschlußbeinen der Systemträger und den Anschlußflecken der integrierten Schaltungen können entweder nacheinander über dünne Drähte oder gleichzeitig über entsprechend ausgebildete Zwischenträger hergestellt werden. Ftir die Kontaktierung der integrierten Schaltungen stehen mehrere Verbindungsverfahren, wie beispielsweise die Verbindung durch Thermokompression nach dem Nagelkopfverfahren oder das Ultraschall-Schweißen, zur Verfügung.For this purpose, so-called system carriers are used, which with their internal leads with corresponding integrated circuit pads be electrically connected. Then the integrated circuits Via the outer connecting legs of the system carrier as encapsulated or unencapsulated Modules are further wired. The electrically conductive connections between the inner connection legs of the system modules and the connection pads of the integrated ones Circuits can either be sequentially over thin wires or over simultaneously appropriately trained intermediate carriers are produced. For contacting of the integrated circuits are available several connection methods, such as the connection by thermocompression using the nail head method or ultrasonic welding, to disposal.
Nach der Verdrahtung der integrierten Schaltungen zeigen sich bei der elektrischen Messung im Prüffeld mitunter Störungen, deren Ursachen auf Kristallausbrüche bzw. Risse im Silizium zurückzuführen sind. Diese Schädigungen entstehen beim Kontaktieren der integrierten Schaltungen.After wiring the integrated circuits, show at the electrical measurement in the test field sometimes malfunctions, the causes of which are crystal breakouts or cracks in the silicon. This damage occurs when making contact of integrated circuits.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen zu schaffen, bei welchem eventuelle Schädigungen durch Kristallausbrücke bzw. Risse im Silizium zur Qualitätskontrolle erfaßt werden können.The present invention is based on the object of a method to create contact with integrated circuits, in which eventual Damage through crystal breakout or cracks in the silicon for quality control can be detected.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verzehren zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen beim Kontaktiervorgang eine Schallemission der integrierten Schaltungen mit Hilfe eines Schallaufnehmers erfaßt und zur Qualitätskontrolle ausgewertet wird.According to the invention, this object is achieved in that when consumed a sound emission for contacting integrated circuits during the contacting process of the integrated circuits detected with the help of a sound sensor and for quality control is evaluated.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer durch den Kontaktiervorgang auagelUsten Schädigung der integrierten Schaltungen die Kristallausbrüche bzw. Risse im Silizium typische Berstgeräusche verursachen. ffberraschenderweise kann hierbei trotz der äußerst geringen Abmessungen der integrierten Schaltungen eine durch eine Schädigung hervorgerufene Schallemission sicher erfaßt und zur Qualitätskontrolle ausgewertet werden. Somit kann bereits beim Kontaktiervorgang festgestellt werden, ob eine integrierte Schaltung beschädigt wurde und verworfen werden muß. Zusätzlich kann das rasche Erkennen von Schädigungen auch für die Einstellung der für die Kontaktierung maßgeblichen Parameter, wie Druck und Wärme, herangezogen werden.The invention is based on the knowledge that in one by the The contacting process requires damage to the integrated circuits and the crystal outbreaks or cracks in the silicon cause typical bursting noises. ffsurprisingly can in this case despite the extremely small dimensions of the integrated circuits a sound emission caused by damage is reliably detected and for quality control be evaluated. This means that it can already be determined during the contacting process whether an integrated circuit has been damaged and must be discarded. Additionally the rapid detection of damage can also be used for the setting of the contacting relevant parameters, such as pressure and heat, are used.
Ftlr die Messung der Schallemission hat es sich als besondersgünstig herausgestellt, wenn als Schallaufnehmer eine ungedämpfe piezoelektrische Sonde verwendet wird. Bei Verwendung derartiger Sonden kann eine große Bandbreite der Schallemission erfaßt werden.It has proven to be particularly advantageous for measuring the sound emission exposed when an undamped piezoelectric probe is used as a sound pick-up is used. Using Such probes can be a big one Bandwidth of the sound emission can be detected.
Bei einer bevorzugten Ausfthrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schallaufnehmer mittelbar an die integrierten Schaltungen angekoppelt. Hierdurch wird eine durch die geringen Abmessungen der integrierten Schaltungen äußerst schwierige unmittelbare Ankoppelung vermieden und eine Behinderung des Kontaktiervorganges durch den Schallaufnehmer ausgeschlossen.In a preferred embodiment of the method according to the invention the sound sensor is indirectly coupled to the integrated circuits. This is a result of the small dimensions of the integrated circuits extremely difficult direct coupling avoided and a hindrance to the contacting process excluded by the sound sensor.
Die Erfindung gibt ferner eine Vorrichtung zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen an, welche einen Kontaktierkopf und einen Arbeitstisch aufweist und bei welcher erfindungsgemäß an den Arbeitstisch ein Schallaufnehmer angebracht ist. Hierdurch wird mit geringem zusätzlichen apparativen Aufwand eine frühzeitige Qualitätskontrolle und eine optimale Einstellung der für die Kontaktierung maßgeblichen Parameter ermöglicht.The invention also provides a device for contacting integrated Circuits that have a contact head and a work table and in which, according to the invention, a sound sensor is attached to the work table. This results in an early quality control with little additional expenditure on equipment and enables optimal setting of the parameters relevant for contacting.
Vorzugsweise ist der Schallaufnehmer im Bereich der Kontaktierstelle an die Unterseite des Arbeitstisches angebracht. Durch diese Maßnahme wird eine sehr günstige Position des Schallaufnehmers in Bezug auf das. MeßobJekt erreicht.The sound pick-up is preferably in the area of the contacting point attached to the underside of the work table. This measure becomes a very favorable position of the sound sensor in relation to the. MessobJekt achieved.
Bei einer bevorzugten Ausführungsfo= der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Schallaufnehmer über ein Prequenzfilter und einen Verstärker an eine Registriereinrichtung angeschlossen. Das Frequenzfilter filtert störende Fremdgeräusche, wie sie beispielsweise durch die Bewegungen des Kontaktierkopfes verursacht werden, aus, so daß nur die von einer eventuellen Schädigung der integrierten Schaltungen hervorgerufenen Geräusche verstärkt und der Registriereinrichtung zugeführt werden. Die Registriereinrichtung kann dann die Schädigung durch ein akustisches oder optisches Signal oder auch mechanisch anzeigen. Im letzteren Fall kann die integrierte Schaltung beispielsweise durch einen Farbtupfer als Ausschuß gekennzeichnet werden.In a preferred embodiment of the device according to the invention is the sound pick-up via a frequency filter and an amplifier to a recording device connected. The frequency filter filters out disturbing extraneous noises, such as those caused by the movements of the contacting head, so that only the noises caused by possible damage to the integrated circuits amplified and fed to the registration device. The registration facility The damage can then be caused by an acoustic or optical signal or also mechanically Show. In the latter case, the integrated circuit can, for example, by marked with a spot of color as scrap.
Vorzugsweise ist zwischen den Verstärker und die Registriere inrichtung ein Diskriminator geschaltet. ober den Diskriminator kann eine Ansprechschwelle festgelegt werden, bei welcher mit Sicherheit ein Kristallausbruch bzw. ein Riß im Silizium vorliegt.Preferably there is a device between the amplifier and the register switched a discriminator. A response threshold can be set above the discriminator be determined at which with certainty a crystal breakout or a crack present in silicon.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine Anordnung zur Erfassung von Schädigungen bei der Kontaktierung integrierter Schaltungen, Figur 2 die bei einer Rißbildung auftretende Schallemission, Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kontaktiervorrichtung.In the following, embodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail. It shows Figure 1 in a simplified schematic representation an arrangement for detecting damage during contacting integrated Circuits, FIG. 2 the sound emission occurring when cracks form, FIG 3 shows a first exemplary embodiment of a contacting device and FIG. 4 shows a second Embodiment of a contacting device.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer integrierten Schaltung mit einer beispielsweise 200/um starken Siliziumschicht 1, welche n- oder p-dotiert sein kann, einer daraufliegenden t 1/um starken Siliziumdioxidschicht 2 und zwei beispielsweise aus Aluminium bestehenden Anschlußflecken 3 bzw. 4. Die Anschlußflecken 3 und 4, welche beispielsweise eine Stärke von 1,2 bis 1,4/um und einen Durchmesser von 5 bis 6 um aufweisen, werden durch Thermokompression nach dem Nagelkopfverfahren mit feinen Golddrähten 5 elektrisch leitend verbunden, wie es in der Zeichnung für den Anschlußfleck 4 dargestellt ist. Beim Kontaktieren der integrierten Schaltung kann es zu Kristallausbrüchen oder zur Bildung eines Risses R kommen. Derartige Schädigungen können beispielsweise durch Spannungen in der Siliziumschicht 1, durch einen zu hohen Druck beim Kontaktieren oder durch eine zu hohe Temperatur hervorgerufen werden. Entsteht nun beim Kontaktiervorgang der Riß R, so wird die hierdurch hervorgerufene Schallemission durch eine ungedämpfte piezoelektrische Sonde 7, welche mittelbar über den Arbeitstisch 6 an die integrierte Schaltung angekoppelt ist, erfaßt. Die Auswertung der Schallemission für die Qualitätskontrolle erfolgt dann über einen Vorverstärker 8, ein Frequenzfilter 9, einen Hauptverstärker 10, einen Diskriminator 11 und eine Registriereinrichtung 12. Der an die Sonde 7 angeschlossene Vorverstärker 8 dient dazu, die durch den Abstand zwischen dem PrüSobJekt und dem Meßplatz bedingten Signalverluste möglichst gering zu halten. Die in dem Vorverstärker 8 verstärkten Signale werden dann zur Unterdrückung von Fremdgeräuschen in dem Frequenzfilter 9, welches beispielsweise Frequenzen zwischen 300 kHz und 1 MEz durchläßt, gefiltert. Nach dem Ausfiltern von störenden Fremdgeräuschen werden die Signale dann in dem Hauptverstärker 10 verstärkt und dem Diskriminator 11 zugeleitet. Ueber den Diskriminator 11 wird eine Ansprechschwelle, bei welcher mit Sicherheit eine Schädigung der integrierten Schaltung vorliegt, festgelegt. Auf diese Weise gelangen zu der Registriereinrichtung 12 nur Signale, welche eine Schädigung der integrierten Schaltung anzeigen. Im Fall einer Schädigung wird von der Registriereinrichtung 12 ein Signal 120 ausgegeben, welches die kontaktierte integrierte Schaltung als Ausschuß kennzeichnet. Das Signal 120 kann beispielsweise für eine akustische oder optische Anzeige benutzt werden. Es ist auch möglich, über das Signal 120 eine Einrichtung auszunösen, welche die integrierte Schaltung durch einen Farbtupfer als Ausschuß markiert.Figure 1 shows a section of an integrated circuit with a silicon layer 1, for example 200 μm thick, which is n- or p-doped can be, an overlying t 1 / µm thick silicon dioxide layer 2 and two for example consisting of aluminum connection pads 3 and 4, respectively. The connection pads 3 and 4, which for example have a thickness of 1.2 to 1.4 / µm and a diameter of 5 to 6 µm are made by nail head thermocompression electrically conductively connected with fine gold wires 5, as shown in the drawing for the connection pad 4 is shown. When contacting the integrated circuit crystal breakouts or the formation of a crack R can occur. Such Damage can be caused, for example, by stresses in the silicon layer 1 too high pressure when making contact or caused by too high a temperature will. If the crack R arises during the contacting process, then the one caused by this becomes Sound emission by an undamped piezoelectric probe 7, which indirectly via the work table 6 to the integrated Circuit coupled is recorded. The sound emission is evaluated for quality control then via a preamplifier 8, a frequency filter 9, a main amplifier 10, a discriminator 11 and a registration device 12. The one connected to the probe 7 Preamplifier 8 is used by the distance between the test object and the To keep signal losses caused by the measuring station as low as possible. The one in the preamp 8 amplified signals are then used to suppress extraneous noise in the frequency filter 9, which passes frequencies between 300 kHz and 1 MEz, for example. After filtering out disturbing extraneous noises, the signals are then in the Main amplifier 10 amplified and fed to the discriminator 11. About the discriminator 11 is a response threshold at which damage to the integrated Circuit is present, fixed. In this way you get to the registration device 12 only signals which indicate damage to the integrated circuit. In the case a signal 120 is output by the registration device 12, which identifies the contacted integrated circuit as scrap. The signal 120 can be used, for example, for an acoustic or optical display. It is also possible to trigger a device via the signal 120, which the integrated circuit marked by a spot of color as scrap.
Figur 2 zeigt die von einem Oszillographen aufgenommene Schallemission, wie sie bei der Bildung des in Figur 1 dargestellten Risses R auftritt. Über der Abszisse ist der zeitliche Verlauf t der Schallemission und über der Ordinate die von einem Schallaufnehmer gelieferte und verstärkte Spannung U aufgetragen. Bei der Bildung eines Risses erfolgt ein starker Ausschlag, welcher dann in gedämpften Schwingungen abklingt. Bei einem Kristallausbruch ergibt sich ein ähnlicher zeitlicher Verlauf der Schallemission.Figure 2 shows the sound emission recorded by an oscilloscope, as occurs when the crack R shown in FIG. 1 is formed. Above the The abscissa is the time profile t of the sound emission and the ordinate is the The voltage U supplied and amplified by a sound sensor is applied. at the formation of a crack takes place in a strong rash, which then in muffled Vibrations subsides. In the case of a crystal eruption, there is a similar temporal one Course of the sound emission.
Figur 3 zeigt eine erste Ausfffhrungsform einer Vorrichtung zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen. Auf einem aus Metall bestehenden Arbeitstisch 13 wird ein Systemträgerband 14 positioniert, auf welchem mehrere integrierte Schaltungen 15 angeordnet sind. Die Kontaktierung der integrierten Schaltungen 15 erfolgt über einen Bondkopf 16 durch Thermokompression nach dem Nagelkopfverfahren. Damit tdie integrierten Schaltungen 15 die für die Thermokompression erforderliche Arbeitstemperatur erhalten, wird der Arbeitstisch 13 über eine darunter angeordnete Heizeinrichtung 17 aufgeheizt. Der Bondkopf 16 besteht aus einer vertikal verschiebbaren Kapillare 160, in wischer ein dünner Golddraht 161 geführt ist. Dieser Golddraht 161 wird vor dem Kontaktiervorgang durch eine Wasserstoffltzze abgeschmolzen, so daß er ein kugelförmiges Ende erhält. Zum Kontaktieren wird die aus Hartmetall oder Glas bestehende Düse 160 auf den gewünschten Kontaktfleck der zu kontaktierenden integrierten Schaltung 15 abgesenkt und das kugelförmige Ende des Golddrahtes 161 angedrückt, so daß es sich flach verformt und einen nagelkopfförmigen Querschnitt erhält. Danach wird die Kapillare 160 auf das entsprechende innere Anschlußbein des Systemträgerbandes 14 aufgesetzt, so daß der Golddraht 161 mit diesem verbunden wird. Anschließend wird die Kapillare 160 abgehoben und der Golddraht 161 unter gleichzeitiger Bildung der Goldkugel für die nächste Kontaktierung abgeschmolzen.FIG. 3 shows a first embodiment of a device for contacting of integrated circuits. On a work table made of metal 13 is a leadframe 14 is positioned on which several integrated circuits 15 are arranged. The integrated circuits 15 are contacted via a bond head 16 by thermocompression according to the nail head method. So that Integrated circuits 15 the working temperature required for the thermocompression The work table 13 is obtained via a heating device arranged below it 17 heated up. The bondhead 16 consists of a vertically displaceable capillary 160, in wiper a thin gold wire 161 is guided. This gold wire 161 becomes melted off before the contacting process by a hydrogen spray, so that it is a spherical end. The one made of hard metal or glass is used for contacting Nozzle 160 on the desired contact pad of the integrated circuit to be contacted 15 lowered and the spherical end of the gold wire 161 pressed so that it deforms flat and has a nail head-shaped cross-section. After that, will the capillary 160 on the corresponding inner connection leg of the system carrier tape 14 placed so that the gold wire 161 is connected to this. Afterward the capillary 160 is lifted off and the gold wire 161 is simultaneously formed the gold ball melted for the next contact.
Treten bei der Kontaktierung der integrierten Schaltung 15 Schädigungen auf, so wird die hierdurch hervorgerufene Schallemission durch einen an die Unterseite des Arbeitstisches 13 angebrachten Schallaufnehmer 18 erfaßt und zur Qualitätskontrolle ausgewertet. Der Schallaufnehmer kann auch direkt auf dem Systemträgerband 14 positioniert werden, wie es durch die strichpunktierte Linie 180 angedeutet ist.If contact is made with the integrated circuit 15, damage occurs on, the sound emission caused by this is transmitted to the underside of the work table 13 attached sound transducer 18 detected and for quality control evaluated. The sound pick-up can also be positioned directly on the system carrier tape 14 as indicated by the dash-dotted line 180.
Figur 4 zeigt eine zweite AusfUhrungsform einer Vorrichtung zum Kontaktieren von integrierten Schaltungen. Diese Vorrichtung umfaßt einen Arbeitstisch 19, Heizelemente 20 zur Beheizung des Arbeitstisches 19 und einen Bondkopf 21. Auf dem Arbeitstisch 19 wird ein Systemträger 22 mit einer zu kontaktierenden integrierten Schaltung 23 positioniert, so daß durch Absenken der Kapillare 210 des Bondkopfes 21 die Kontaktierung eines Golddrahtes 211 vorgenommen werden kann. Unmittelbar unterhalb des Bereiches, in welchem die Kontaktierungen vorgenommen werden, ist an die Unterseite des Arbeitstisches 19 ein Schallaufnehmer 24 angebracht, welcher eine durch Schädigungen hervorgerufene Schallemission erfaßt. Diese Anordnung des Schallaufnehmers 24, bei welcher weniger störende Fremdgeräusche auftreten, wird durch eine entsprechende Ausbildung und Anordnung der Heizelemente 20 ermöglicht.FIG. 4 shows a second embodiment of a device for contacting of integrated circuits. This device includes a work table 19, heating elements 20 for heating the work table 19 and a bondhead 21. Auf the work table 19 is a system carrier 22 with an integrated to be contacted Circuit 23 positioned so that by lowering the capillary 210 of the bondhead 21 the contacting of a gold wire 211 can be made. Direct is below the area in which the contacts are made attached to the underside of the work table 19, a sound sensor 24, which a sound emission caused by damage is detected. This arrangement of the Sound pick-up 24, in which less disturbing extraneous noises occur, is made possible by a corresponding design and arrangement of the heating elements 20.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde die Kontaktierung der integrierten Schaltungen stets durch Thermokompression nach dem Nagelkopfverfahren vorgenommen. Eine Sohallemissbnsanalyse zum Erkennen von Schädigungen der integrierten Schaltungen kann Jedoch auch bei anderen Kontaktierverfahren, wie beispielsweise dem Ultraschall-Schweißen, vorgenommen werden.In the exemplary embodiments described above, the contact was made of the integrated circuits always by thermocompression using the nail head method performed. An analysis of soil defects to identify damage to the integrated However, circuits can also be used in other contacting methods, such as, for example ultrasonic welding.
7 Patentansprüche 4 Figuren Leerseite7 claims 4 figures Blank page
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772741224 DE2741224A1 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | Contacting of integrated circuits - uses circuit emitted sound for quality check, evacuated by piezoelectric sensor as sound receiver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772741224 DE2741224A1 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | Contacting of integrated circuits - uses circuit emitted sound for quality check, evacuated by piezoelectric sensor as sound receiver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2741224A1 true DE2741224A1 (en) | 1979-03-22 |
Family
ID=6018858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772741224 Withdrawn DE2741224A1 (en) | 1977-09-13 | 1977-09-13 | Contacting of integrated circuits - uses circuit emitted sound for quality check, evacuated by piezoelectric sensor as sound receiver |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2741224A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0178565A1 (en) * | 1984-10-10 | 1986-04-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Monitoring of bonding steps by analysis of emitted sound waves |
-
1977
- 1977-09-13 DE DE19772741224 patent/DE2741224A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0178565A1 (en) * | 1984-10-10 | 1986-04-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Monitoring of bonding steps by analysis of emitted sound waves |
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