JP2006294710A - 傾き補正方法、ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 - Google Patents

傾き補正方法、ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ワーク上で電極部とリードフレームをワイヤで電気的に接続する際に適用するに好適な傾き補正方法、ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置の提供。
【解決手段】コントローラー１１は供給された位置補正についての情報に基づき、ダイスの被ボンディング部がボンディングツール１３の直下に位置するようにＸＹθステージ８を移動させる。また供給された傾き補正についての情報に基づき、ボンディングツール１３のフェース１４とダイスの被ボンディング面とが平行になるよう傾き補正ステージ９を駆動させボンディングし、同様にＸＹθステージ８、傾き補正ステージ９を駆動させボンディングツール１３のフェース１４とリードフレームの被ボンディング部の被ボンディング面とが平行になるように傾き補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワーク上で電極部とリードフレームをワイヤで電気的に接続する際に適用するに好適な傾き補正方法、ワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置等に関するものである。
従来のワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置においては、被ボンディング面が傾いている場合、傾きの度合いによっては、ボンディングが不可能である。
そこで、ワイヤボンディングする際、リードフレームの先端面の傾きを検出し、検出結果に基づいてリードフレームの先端面とボンディングツールのフェースとが平行になるように、ボンディングツールの補正を行うワイヤボンディング方法が提供されている。（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−６７８１０号公報
しかし、これでは次のような不都合があった。
上記技術においては、一方の被ボンディング面（リードの先端面）の傾きを検出するのみであるため、他方（電極部）の被ボンディング面が傾いている場合には正確にボンディングすることができないという問題があった。
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解決できる技術を提供する点にある。
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出工程と、
リードフレームの被ボンディング面の前記基準面に対する傾きを検出するリード検出工程と、
前記各検出工程にて検出された前記各傾きに基づきワークの傾きを補正する補正工程とを備えたことを特徴とする傾き補正方法に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記各検出工程のうち少なくとも１つは、被ボンディング部の周辺の複数箇所の位置を検出することにより前記傾きを測定することを特徴とする請求項１に記載の傾き補正方法に存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記基準面は、ボンディングツールのフェースであることを特徴とする請求項１又は２に記載の傾き補正方法に存する。
請求項４記載の発明の要旨は、請求項１乃至３のいずれかに記載の傾き補正方法を備えたことを特徴とする画像処理による自動認識方法に存する。
請求項５記載の発明の要旨は、電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出工程と、
リードフレームの被ボンディング面の前記基準面に対する傾きを検出するリード検出工程とを備え、
前記電極部をボンディングする際に、前記電極部の被ボンディング面とボンディングツールのフェースとが平行になるようにワークを傾斜させ、
前記リードフレームをボンディングする際に、前記リードフレームの被ボンディング面と前記ボンディングツールのフェースとが平行になるように前記ワークを傾斜させる補正工程を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法に存する。
請求項６記載の発明の要旨は、前記電極部検出工程及び／又は前記リード検出工程は、被ボンディング部の周辺の複数箇所の位置を検出することにより前記傾きを測定することを特徴とする請求項５に記載のワイヤボンディング方法に存する。
請求項７記載の発明の要旨は、前記基準面は、ボンディングツールのフェースであることを特徴とする請求項５又は６に記載のワイヤボンディング方法に存する。
請求項８記載の発明の要旨は、電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出手段と、
リードフレームの被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出するリード検出手段と、
前記各検出手段にて検出された傾きに基づきワークの傾きを補正する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に存する。
請求項９記載の発明の要旨は、電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出手段と、
リードフレームの被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出するリード検出手段と、
前記各検出手段にて検出された傾きに基づきワークの傾きを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像処理による自動認識装置に存する。
請求項１０記載の発明の要旨は、請求項４乃至６のいずれかに記載のワイヤボンディング方法を用いて製造された半導体装置に存する。
本発明によれば、電極部及びリードフレームの両方の被ボンディング面の傾きを検出し、両方の傾きに基づきワークを制御するため、電極部及びリードフレームの両方が傾いている場合にも正確にボンディングすることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態にかかるボンディング装置は、図１に示されるように、変位計５と、画像処理を行う画像処理装置６と、変位演算処理装置７と、ＸＹθステージ８と、傾き補正ステージ９、ワーク１を支持する載物台１０と、コントローラー１１と、ボンディングアーム１２と、ボンディングツール１３とを備える。
ワーク１は、載物台１０に設置されており、載物台１０の移動及び傾斜に伴って、移動及び傾斜する。ワーク１の上面には、リードフレームやダイス等の回路部品が搭載されている。以下、このうち図２に示される１つのダイス２の電極３及びリードフレーム４の一部を被ボンディング部として説明する。
画像処理装置６は、ワーク１上に搭載されたダイス２やリードフレーム４等の被ボンディング部の画像を取得し、画像認識処理を行い、画像認識処理にて生成した情報を変位演算処理装置７に送信する。
変位計５は、例えばレーザー変位系や白色変位計５等であり、ダイス２及びリードフレーム４等の、例えば被ボンディング部の中心から１００μｍ程度の範囲での周辺複数箇所における高さを測定し、測定した情報を変位演算処理装置７に送信する。
変位演算処理装置７は、画像処理装置６及び変位計５からの画像情報や高さ（位置）情報を基に、ボンディングツール１３のフェース１４に対する被ボンディング面の傾きを計算する等の演算処理を行い、被ボンディング面の傾きや位置についての情報を生成する。また、被ボンディング面の傾きや位置についての情報に基づき、演算処理を行い、ボンディングツール１３のフェース１４と被ボンディング面とが平行になるようにＸＹθステージ８や傾き補正ステージ９を駆動させるための駆動信号を生成し、生成した駆動信号をコントローラに送信する。
コントローラー１１は、変位演算処理装置７にて生成された駆動信号に応じて傾き補正ステージ９を駆動する。また、コントローラー１１は、変位演算処理装置７にて生成された駆動信号や、装置に予め登録されたボンディング位置座標に応じてＸＹθステージ８を駆動する。
ＸＹθステージ８は、コントローラー１１により制御され、前後左右方向に移動及びθ方向に回転する。また、ＸＹθステージ８は、前後、左右方向の移動及び回転に伴い、その上面に取り付けられた傾き補正ステージ９を移動させる。
傾き補正ステージ９は、ＸＹθステージ８の上方に取り付けられＸＹθステージ８の移動に伴い移動及び回転する。また、コントローラー１１に制御されて傾斜する。また、傾き補正ステージ９は、移動、回転及び傾斜に伴い、その上面に取り付けられた載物台１０移動及び傾斜させる。
載物台１０は、傾き補正ステージ９の上方に取り付けられ、傾き補正ステージ９の移動及び傾斜に伴い移動、回転及び傾斜する。また、載物台１０は、その上に備えられたワーク１を移動及び傾斜させる。
ボンディングアーム１２は、細長い棒状を呈し、上記ＸＹθステージ８、傾き補正ステージ９、載物台１０及びワーク１の上方において水平に延びて位置している。ボンディングアーム１２はコントローラー１１に制御されて上下方向において可動に構成されている。また、先端においてボンディングツール１３を支持している。
ボンディングツール１３は、ボンディングアーム１２の先端において鉛直に延び、ボンディングアーム１２の上下動に伴って上下に移動する。ボンディングツール１３は略筒状を成し、その内部にはワイヤ１５が挿通されている。ボンディングツール１３の上方にはクランプ１６が設けられている。
クランプ１６は、２つの挟部材を備えており、コントローラに制御されて２つの挟部材を開閉することにより、ボンディングツール１３の上方のワイヤ１５を挟持し、または開放する。
次に本実施の形態にかかるボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法について説明する。ここでは、ダイス２とリードフレーム４をワイヤ１５によって電気的に接続する場合について説明する。
まず、ボンディング動作の前に行われるボンディング位置補正及び傾き補正についての情報生成動作について説明する。
図２に示すように、コントローラー１１は、装置に予め登録されたボンディング位置座標に応じて、ダイス２の電極３の被ボンディング部が画像処理装置６及び変位計５の直下に位置するように、ＸＹθステージ８を移動させる。このとき、ＸＹθステージ８の移動及び回転に伴い、上面に設置された傾き補正ステージ９及びその上面に設置されたワーク１が移動及び回転し、ワーク１に搭載されたダイス２の被ボンディング部が画像処理装置６及び変位計５の直下に配される。その後変位計５によりダイス２の被ボンディング部の周囲３カ所の高さ測定が行われるとともに、画像処理装置６によりダイス２の被ボンディング部周辺の画像認識処理が行われる。
ついで、図３に示すように、コントローラは装置に予め登録された被ボンディング位置座標に応じて、リードフレーム４の被ボンディング部が画像処理装置６及び変位計５の直下に位置するようにＸＹθステージ８を移動させる。リードフレーム４の被ボンディング部が画像処理装置６及び変位計５の直下に配されると、変位計５によりリードフレーム４の被ボンディング部の周辺３カ所の高さ測定が行われるとともに、画像処理装置６によりリードフレーム４の被ボンディング部の周辺の画像認識処理が行われる。
以上により認識された画像は、画像処理装置６において処理され、各被ボンディング部についての画像情報として変位演算処理装置７に供給される。また、測定された高さ情報も同様に変位演算処理装置７に供給される。ここで、変位演算処理装置７は、取得した画像情報、高さ情報及び装置に予め登録された被ボンディング位置座標等の情報に基づき演算処理を行い、位置補正及び傾き補正についての情報を生成する。生成された位置補正及び傾き補正についての情報は、コントローラに供給される。
次に、ボンディング動作について図に従って説明する。
コントローラー１１は供給された位置補正についての情報に基づき、ダイス２の被ボンディング部がボンディングツール１３の直下に位置するようにＸＹθステージ８を移動させる（図４）。またコントローラー１１は、供給された傾き補正についての情報に基づき、ボンディングツール１３のフェース１４とダイス２の被ボンディング部の被ボンディング面とが平行になるように傾き補正ステージ９を駆動させる。
ついで図５に示すように、ボンディングが行われる。ここでのボンディングはボールボンディングである。まず、コントローラー１１により、ボンディングアーム１２が下方向に移動する。これに伴いボンディングツール１３が下降し、クランプ１６によって挟持されているワイヤ１５の先端にボールを形成し、そのボールをボンディング部であるダイス２の被ボンディング部にボンディングする。このとき、クランプ１６は閉じており、ワイヤ１５を挟持している。
図６に示すように、ダイス２の被ボンディング部へのボンディング終了後、クランプ１６を開き、ボンディングをワイヤ１５を開放し、リードフレーム４の被ボンディング部がボンディングツール１３の直下に位置するようにＸＹθステージ８を移動させる。また、図７に示すように、ＸＹθステージ８の移動、回転とともに、傾き補正ステージ９を駆動させることによりボンディングツール１３のフェース１４とリードフレーム４の被ボンディング部の被ボンディング面とが平行になるように傾き補正を行う。このとき、クランプ１６が開きワイヤ１５が開放されているため、ワイヤ１５は、ワーク１が移動し、ダイス２の被ボンディング部がボンディングツール１３から離れるにしたがって、下方向に導出され、供給される。その後、図８に示すように、ワイヤ１５をリードフレーム４の被ボンディング部に押し付け、超音波振動を印可し、ワイヤ１５をリードフレーム４の被ボンディング部に接着する。ボンディング終了後クランプ１６が閉じ、ボンディングアーム１２が上昇することでワイヤ１５カットされる（図９）。
以上によりダイス２の被ボンディング部である電極３とリードフレーム４とが、ワイヤ１５により電気的に接続される。
上記した本実施の形態に係るワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置は、以下に掲げる効果を奏する。
ボンディングツール１３のフェース１４と被ボンディング面が平行になることで安定し、且つ信頼性の高いボンディングが得られる。
また、被ボンディング面の傾きが補正されることで、画像処理の精度も高まり、認識エラーの発生も回避可能となる。
すべての電極部を傾き補正の対象としたことにより、従来技術のようにリードに限定されることなく、リード以外の回路部品の電極にも適用できる。したがって、搭載部品に限定されず、あらゆるパッケージに対応することができる。
また、ワーク１の傾きを補正する構成により、特別なボンディングツール１３が不要であり、既存のボンディングツール１３を使用することができる。
本発明が上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。
上記実施形態において、ボールボンディングについて説明したが、ワーク１の傾きを補正する構成により、ボンディングツール１３になんの細工も施さず、既存のボンディングツール１３を使用することができる。したがって、ボールボンディングのみならず、例えばウエッジボンディング等にも適用可能である。
また、基準面はフェースとしたが、例えば水平面等他の面を基準としてもよい。
本発明にかかる傾き補正方法は、上記実施形態において説明したワイヤボンディング方法のみでなく、画像処理による自動認識方法への応用にも適用することができる。すなわち例えばダイス２等の傾きを補正することにより、正確な画像を得ることができ、認識エラーを回避することができるため、例えば、部品搭載のチップダイマウンター、フリップチップマウンター等で水平が求められる場合にも適用可能である。
本実施形態にかかるワイヤボンディング装置の構成図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図 本実施形態にかかるワイヤボンディング方法の説明図
符号の説明
１……ワーク
２……ダイス
３……電極
４……リードフレーム
５……変位計
６……画像処理装置
７……変位演算処理装置
８……ＸＹθステージ
９……傾き補正ステージ
１０……載物台
１１……コントローラー
１２……ボンディングアーム
１３……ボンディングツール
１４……フェース
１５……ワイヤ
１６……クランプ

Claims (10)

  1. 電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出工程と、
    リードフレームの被ボンディング面の前記基準面に対する傾きを検出するリード検出工程と、
    前記各検出工程にて検出された前記各傾きに基づきワークの傾きを補正する補正工程とを備えたことを特徴とする傾き補正方法。
  2. 前記各検出工程のうち少なくとも１つは、被ボンディング部の周辺の複数箇所の位置を検出することにより前記傾きを測定することを特徴とする請求項１に記載の傾き補正方法。
  3. 前記基準面は、ボンディングツールのフェースであることを特徴とする請求項１又は２に記載の傾き補正方法。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の傾き補正方法を備えたことを特徴とする画像処理による自動認識方法。
  5. 電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出工程と、
    リードフレームの被ボンディング面の前記基準面に対する傾きを検出するリード検出工程とを備え、
    前記電極部をボンディングする際に、前記電極部の被ボンディング面とボンディングツールのフェースとが平行になるようにワークを傾斜させ、
    前記リードフレームをボンディングする際に、前記リードフレームの被ボンディング面と前記ボンディングツールのフェースとが平行になるように前記ワークを傾斜させる補正工程を含むことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  6. 前記電極部検出工程及び／又は前記リード検出工程は、被ボンディング部の周辺の複数箇所の位置を検出することにより前記傾きを測定することを特徴とする請求項５に記載のワイヤボンディング方法。
  7. 前記基準面は、ボンディングツールのフェースであることを特徴とする請求項５又は６に記載のワイヤボンディング方法。
  8. 電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出手段と、
    リードフレームの被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出するリード検出手段と、
    前記各検出手段にて検出された傾きに基づきワークの傾きを補正する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。
  9. 電極部の被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出する電極部検出手段と、
    リードフレームの被ボンディング面の基準面に対する傾きを検出するリード検出手段と、
    前記各検出手段にて検出された傾きに基づきワークの傾きを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像処理による自動認識装置。
  10. 請求項４乃至６のいずれかに記載のワイヤボンディング方法を用いて製造された半導体装置。
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