JP2000003928A - ワイヤボンディングの良否判別方法 - Google Patents

ワイヤボンディングの良否判別方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属線１０によるワイヤボンディングにおい
て、金属線１０を半導体チップ３又はリード端子２ｂ等
のボンディング部に対してボンディングするに際して、
前記ボンディング部がその加熱支持盤１から浮き上がっ
ていることに起因して発生するボンディング不良を迅速
に判別する。 【手段】 金属線１０をボンディング部に対してワーク
タッチしたときにおける前記ボンディング部の高さ位置
と、ボンディングを完了したときにおける前記ボンディ
ング部の高さ位置とを検出し、この差がボンディング不
良が多発するときの浮き上がり高さを越えているか否か
を比較する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の製造に
際し、半導体チップ等と、リードフレームにおける各種
のリード端子又は基板における各種の配線パターン等と
の間を、細い金属線にて電気的に接続すると言うワイヤ
ボンディングにおいて、前記金属線の前記半導体チップ
等のボンディング部に対するボンディングの良否を判別
するための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、リードフレームに搭載した半導
体チップと、前記リードフレームにおけるリード端子と
の間をワイヤボンディングする際しては、従来から良く
知られているように、半導体チップを搭載したリードフ
レームを加熱支持盤の上面に載せて加熱・支持する一
方、ボンディングツールにて支持した金属線の先端に、
放電等にてボール部を形成したのち、このボール部を、
前記ボンディングツールの下降動にて前記半導体チップ
に対して所定のボンディング荷重でワークタッチ（接触
・押圧）し、このワークタッチを維持した状態で、前記
ボンディングツールに適宜時間にわたって超音波振動を
付与することにより、半導体チップにボンディング（こ
れをファーストボンディングと称する）し、次いで、前
記ボンディングツールが金属線を支持した状態で、上昇
動しながらリード端子の箇所に移動したのち下降動する
ことにより、金属線の途中を、リード端子に対して所定
のボンディング荷重でワークタッチ（接触・押圧）し、
このワークタッチを維持した状態で、前記ボンディング
ツールに適宜時間にわたって超音波振動を付与すること
により、リード端子にボンディング（これをセカンドボ
ンディングと称する）し、そして、前記ボンディングツ
ールが上昇動の途中で金属線を引き千切りながら前記ボ
ール部を形成する状態に戻ると言うボールボンディング
方式によるワイヤボンディング方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このワイヤボンディン
グにおいて、半導体チップに対するボール部のボンディ
ング、及びリード端子に対する金属線のボンディング
は、所定のボンディング荷重でのワークタッチを維持し
た状態で、前記金属線又はこれに形成したボール部と半
導体チップ又はリード端子等のボンディング部との接触
箇所を超音波振動による共振の状態にすることによって
行うものであるから、これらの金属線又はボール部のボ
ンディング部に対するボンディングを確実に行うことが
できるようにするためには、ボンディングに超音波振動
を付与したとき、前記金属線又はこれに形成したボール
部と半導体チップ又はリード端子等のボンディング部と
の接触箇所を所定の共振の状態にしなければならない。
【０００４】しかし、前記リードフレームのうち半導体
チップを搭載するアイランド部、及びこのリードフレー
ムにおける各リード端子は、リードフレームを加熱支持
盤の上面に載せたときにおいて、当該リードフレームに
おける歪み等のために加熱支持盤の上面から浮き上がっ
ている場合があり、この場合には、前記金属線又はこれ
に形成したボール部と半導体チップ又はリード端子等の
ボンディング部との接触箇所における超音波振動による
共振状態が所定の共振状態よりも低くなるから、ボンデ
ィング不良が発生することになる。
【０００５】そして、前記リードフレームのうち半導体
チップを搭載するアイランド部及び各リード端子におけ
る加熱支持盤からの浮き上がりの有無、つまり、前記ボ
ンディング部における加熱支持盤からの浮き上がりの有
無は、外観からは容易に識別することができないから、
金属線のボンディング不良が、不測に、しかも、大量に
発生すると言う問題があった。
【０００６】本発明は、ワイヤボンディングに際して、
加熱支持板からの浮き上がりに起因するボンディング不
良を即座に判別できるようにした方法を提供することを
技術的課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の方法は、「金属線又はこれに形成したボ
ール部をボンディングツールにて半導体チップ又はリー
ド端子等のボンディング部に対して所定のボンディング
荷重でワークタッチしたときにおける前記ボンディング
部の高さ位置と、前記金属線又はボール部のボンディン
グを完了したときにおける前記ボンディング部の高さ位
置との差を演算し、その差が或る値を越えているか否か
を比較することを特徴とする。」ものである。
【０００８】
【発明の作用・効果】金属線又はこれに形成したボール
部を、ボンディングツールの下降動にて半導体チップ又
はリード端子等のボンディング部に対して所定のボンデ
ィング荷重でワークタッチし、このワークタッチを維持
した状態で、前記ボンディングツールに適宜時間にわた
って超音波振動を付与した場合において、前記半導体チ
ップ又はリード端子等のボンディング部が、これらを支
持する加熱支持盤から浮き上がっているときには、この
ボンディング部が、当該ボンディング部に対して金属線
をワーチタッチしたときの高さ位置から前記浮き上がり
の高さだけ次第に押し下げられることになる。
【０００９】一方、ボンディング不良が発生するときに
おける前記浮き上がり高さは、実験等によって予め判っ
ているから、前記したように、金属線又はこれに形成し
たボール部をボンディングツールにて半導体チップ又は
リード端子等のボンディング部に対して所定のボンディ
ング荷重でワークタッチしたときにおける前記ボンディ
ング部の高さ位置と、前記金属線又はボール部のボンデ
ィング部に対するボンディングを完了したときにおける
前記ボンディング部の高さ位置との差を演算し、その差
が或る値を越えているか否かを比較し、この或る値を、
ボンディング不良が多発するときの浮き上がり高さに設
定することにより、前記金属線又はこれに形成したボー
ル部のボンディング部に対するボンディングの良否を、
そのボンディングの都度、即座に判別することができる
のである。
【００１０】従って、本発明によると、ワイヤボンディ
ングにおいて、外観からでは容易に認識することができ
ない浮き上がりに起因する金属線のボンディング不良
が、不測に、且つ、大量に発生することを未然に防止で
きる効果を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１〜図４の図面について説明する。この図において、符
号１は加熱支持盤を示し、この加熱支持盤１の上面に
は、上面に半導体チップ３を搭載したアイランド部２ａ
と複数本のリード端子２ｂとを有するリードフレーム２
が載せられている。
【００１２】符号４は、ワイヤボンディング装置を示
し、このワイヤボンディング装置４は、駆動手段５ａに
て横方向に往復動される往復台５に、先端部にボンディ
ングツール７を基端部に超音波発振器６ａを各々備えた
ホーン６を、駆動手段８にて上下動するように設けたも
のに構成され、更に、このワイヤボンディング装置４
は、中央制御回路９にて以下に述べるように制御され
て、前記リードフレーム２におけるアイランド部２ａに
搭載した半導体チップ３とリードフレーム２におけるリ
ード端子（図示せず）２ｂとの間を、金又はアルミニウ
ム等の細い金属線１０にてワイヤボンディングするので
ある。
【００１３】すなわち、ボンディングツール７にて支持
した金属線１０の先端に、放電等にてボール部１０ａを
形成したのち、このボール部１０ａを、前記ボンディン
グツール７の下降動にて、図２に示すＡ点において、前
記半導体チップ３に対して所定のボンディング荷重でワ
ークタッチ（接触・押圧）し、このワークタッチを維持
した状態で、前記ボンディングツール７に適宜時間Ｔ１
にわたって超音波振動を付与することにより、半導体チ
ップ３にボンディング（これをファーストボンディング
と称する）したのち、図２に示すＢ点において、前記ボ
ンディングツール７が、金属線１０をクランプすること
なく上昇動する。
【００１４】次いで、前記ボンディングツール７が金属
線１０を支持した状態で、リードフレーム２における任
意の一つのリード端子２ｂの箇所に移動したのち下降動
することにより、金属線１０の途中を、図３に示すＣ点
において、前記リード端子２ｂに対して所定のボンディ
ング荷重でワークタッチ（接触・押圧）し、このワーク
タッチを維持した状態で、前記ボンディングツール７に
適宜時間Ｔ２にわたって超音波振動を付与することによ
り、リード端子２ｂにボンディング（これをセカンドボ
ンディングと称する）したのち、図３に示すＤ点におい
て、前記ボンディングツール７が、金属線１０を上昇動
し、その上昇動の途中で金属線１０をクランプすること
で金属線１０を引き千切り、そして、前記ボール部１０
ａを形成する状態に戻るのである。
【００１５】このワイヤボンディングにおいて、前記リ
ードフレーム２に加熱支持盤１からの浮き上がりが存在
すると、前記ファーストボンディングに際して、前記半
導体チップ３が、図２に二点鎖線で示すように、前記浮
き上がり高さと略同じ高さＷだけ押し下げられ、また、
前記セカンドボンディングに際して、前記リード端子２
ｂが、図３に二点鎖線で示すように、前記浮き上がり高
さと略同じ高さＷだけ押し下げられるから、前記ボール
部１０ａと半導体チップ３との接触箇所、及び、前記金
属線１０と前記リード端子１ｂとの接触箇所の各々にお
ける超音波振動による共振状態が所定の共振状態よりも
低くなるから、ボンディング不良が発生することにな
る。
【００１６】そこで、本発明では、前記ワイヤボンディ
ング装置４に、そのホーン６の高さ位置を検出する高さ
センサー１１を設けて、この高さセンサー１１の信号を
前記中央制御回路９に入力することにより、前記中央制
御回路９にて、前記図２にＡ点で示すワークタッチのと
きにおける前記半導体チップ３の高さ位置Ｈ０と、前記
図２にＢ点で示すボンディングを完了したときにおける
前記半導体チップ３の高さ位置Ｈ１とを検出し、その高
さ位置の差Ｓ、つまりＨ０−Ｈ１＝Ｓの演算を行い、そ
の差Ｓが、或る値を越えているか否かを比較するのであ
る。
【００１７】すなわち、半導体チップ３に対するファー
ストボンディングに際して、図４に示すフローチャトの
ように、図２にＡ点で示すワークタッチであるとき、そ
のときにおける前記半導体チップ３の高さ位置Ｈ０を、
前記高さセンサー１１にて検出し、次いで、図２にＢ点
で示すボンディングの完了であるとき、そのときにおけ
る前記半導体チップ３の高さ位置Ｈ１を、前記高さセン
サー１１にて検出したのち、Ｈ０−Ｈ１の演算を行った
のち、Ｈ０−Ｈ１＞Ｓであるか否かを比較する。
【００１８】この場合において、前記ホーン６に対する
高さセンサー１１によって半導体チップ３の高さ位置を
検出することに代えて、半導体チップ３の高さ位置を、
前記ホーン６に取付けたボンディングツール７に対する
高さセンサーにて検出するとか、或いは、当該半導体チ
ップ３に対する高さセンサーによって直接的に検出する
ようにしても良いのである。
【００１９】ところで、ボンディング不良が発生すると
きにおける前記浮き上がり高さは、実験等によって予め
判っている。例えば、本発明者に実験によると、金属線
１０にボール部１０ａを形成し、このボール部１０ａを
半導体チップ３に対してボンディングする場合、加熱支
持盤１からの浮き上がり高さが、金属線１０の線径の５
０パーセントを越えると、ボンディング不良が多発する
のであった。
【００２０】そこで、前記Ｓを、ボンディング不良が多
発するときの浮き上がり高さに設定し、Ｈ０−Ｈ１が前
記Ｓを越えていないときには、そのままワイヤボンディ
ング作業を継続するが、Ｈ０−Ｈ１が前記Ｓを越えてい
るときには、アラームによる警報を発すると同時にワイ
ヤボンディング作業を中止するか、又は、ワイヤボンデ
ィング作業を中止することなくアラームによる警報を発
するか、或いは、アラームによる警報を発することなく
ワイヤボンディング作業を中止するのであり、これによ
り、前記半導体チップ３に対するファーストボンディン
グにおいて、外観からでは容易に認識することができな
い浮き上がりに起因する金属線のボンディング不良が、
不測に、且つ、大量に発生することを未然に防止できる
のである。
【００２１】また、前記リードフレーム２における各リ
ード端子２ｂに対する金属線１０のセカンドボンディン
グに際しても、前記と同様に構成することにより、セカ
ンドボンディングにおいて、外観からでは容易に認識す
ることができない浮き上がりに起因する金属線のボンデ
ィング不良が、不測に、且つ、大量に発生することを未
然に防止できるのである。
【００２２】なお、本発明は、前記した実施の形態のよ
うに、リードフレームに搭載した半導体チップとリード
フレームにおける各リード端子との間のワイヤボンディ
ングに限らず、プリント基板に搭載した半導体チップと
プリント基板における配線パターンとの間のワイヤボン
ディング、又はプリント基板における各配線パターン相
互間のワイヤボンディング等のその他のワイヤボンディ
ングにも適用できることは言うまでもなく、また、本発
明は、前記したボールボンディング方式によるワイヤボ
ンディングに限らず、ステッチボンディング方式による
ワイヤボンディングにも適用できるのであり、更にま
た、本発明は、前記ファーストボンディング及びセカン
ドボンディングのうちいずれか一方のみにも適用できる
ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】半導体チップに対するファーストボンディング
においてボンディングツールと時間との関係を示す図で
ある。
【図３】リード端子に対するセカンドボンディングにお
いてボンディングツールと時間との関係を示す図であ
る。
【図４】制御のフローを示す図である。
【符号の説明】
１ 加熱支持盤 ２ リードフレーム ２ａ アイランド部 ２ｂ リード端子 ３ 半導体チップ ４ ワイヤボンディング装置 ６ ホーン ７ ボンディングツール ９ 中央制御回路 １０ 金属線 １０ａ ボール部 １１ 高さセンサー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属線又はこれに形成したボール部をボン
    ディングツールにて半導体チップ又はリード端子等のボ
    ンディング部に対して所定のボンディング荷重でワーク
    タッチしたときにおける前記ボンディング部の高さ位置
    と、前記金属線又はボール部のボンディングを完了した
    ときにおける前記ボンディング部の高さ位置との差を演
    算し、その差が或る値を越えているか否かを比較するこ
    とを特徴とするワイヤボンディングの良否判別方法。
JP16705098A 1998-06-15 1998-06-15 ワイヤボンディングの良否判別方法 Expired - Lifetime JP3527637B2 (ja)

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