JP2012083246A - Joint inspection method - Google Patents

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貴也 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joint inspection method for inspecting the joint state of a joint of components in an easy and accurate manner.SOLUTION: A joint inspection method for inspecting the joint state of a joint 51 using ultrasonic waves includes the following steps of: adding vibration to a vibration adding device 55 disposed in the vicinity of the joint 51 that is an object to be inspected using ultrasound waves emitted from an ultrasound wave tool 21; detecting using detecting means 31 heat or sound generated on the joint 51 by the vibration caused by the ultrasound wave transmitted from the vibration adding device 55; and outputting the joint state based on the detection data obtained from the detection means 31.

Description

本発明は、部品接合部について接合状態を精度良く簡易に検査することができる接合検査方法に関する。   The present invention relates to a bonding inspection method capable of easily and accurately inspecting a bonding state of a component bonding portion.

例えば、半導体素子等を基板に実装した電子部品では、その半導体素子に対し超音波の振動エネルギーを利用して導体であるテープの接合が行われる。そうした場合、テープの接合検査を行う必要があるが、その検査方法として下記特許文献1に一例が開示されている。ここでは、プリント配線基板に実装を行う電子部品実装装置によって、接合中の状態の良否と、接合温度の良否との2つの判定を行う方法がとられている。そのため、電子部品実装装置には、予めバンプの許容温度や超音波インピーダンスとの関係を示す良品の波形データなどが格納されている。   For example, in an electronic component in which a semiconductor element or the like is mounted on a substrate, a tape that is a conductor is bonded to the semiconductor element using ultrasonic vibration energy. In such a case, it is necessary to inspect the bonding of the tape. An example of the inspection method is disclosed in Patent Document 1 below. Here, a method is employed in which an electronic component mounting apparatus that mounts on a printed wiring board performs two determinations, that is, whether the state during bonding is good and whether the bonding temperature is good. For this reason, non-defective waveform data indicating the relationship between the allowable temperature of the bumps and the ultrasonic impedance is stored in advance in the electronic component mounting apparatus.

超音波接合では、超音波発振器により超音波加振が与えられ、接合時の超音波インピーダンスとの関係などを示す接合波形データなどが得られる。各接合波形データは、ノイズ成分がフィルタリング処理によって除去され、予め格納されている良品波形データとの比較が行われ、その差の絶対値が予め設定されている許容値以上であれば、接合不良とみなされる。また、接合波形データが許容値を超えない場合でも、更に赤外線カメラで撮像された電子部品の画像処理によってバンプ温度が測定される。そして、バンプ温度が予め設定されている許容値以上であれば接合不良とみなされる。   In ultrasonic bonding, ultrasonic vibration is applied by an ultrasonic oscillator, and bonding waveform data indicating a relationship with ultrasonic impedance at the time of bonding and the like are obtained. For each joint waveform data, noise components are removed by filtering processing and compared with the good quality waveform data stored in advance. If the absolute value of the difference is greater than or equal to the preset tolerance, the joint failure Is considered. Even when the bonding waveform data does not exceed the allowable value, the bump temperature is further measured by image processing of the electronic component imaged by the infrared camera. If the bump temperature is equal to or higher than a preset allowable value, it is regarded as a bonding failure.

特開2001−94245号公報JP 2001-94245 A

こうした従来の接合検査方法は、直ちに接合不良と判断できないような数μm単位の空隙部などまでもが正確に見分けられるものではなかった。すなわち、接合時の波形データによる比較やバンプ温度の確認は、超音波加振による部材同士の擦れ合いによって接合が実行されていることを確認できるにとどまるものである。そこで、数μm単位の空隙などの非接合部でも検出可能な高度な検査方法が求められる。   Such conventional bonding inspection methods have not been able to accurately identify even a gap of several μm, which cannot be determined as a bonding defect immediately. That is, the comparison by the waveform data at the time of bonding and the confirmation of the bump temperature can only confirm that the bonding is performed by the friction of the members by ultrasonic vibration. Therefore, an advanced inspection method capable of detecting even a non-bonded portion such as a gap of several μm is required.

特に、インバータなどは小型化及び高性能化が求められているため、テープボンディングに関しても今以上に高度なレベルでの接合が必要になる。そうした場合、数μm単位の微小な非接合部の発生を把握する必要があるが、そうした接合部の空隙部などを正確に把握するには破壊試験を行うなど、現状では簡単には検査できない問題があるため、低コストで簡易な検査方法であることも求められている。   In particular, since inverters and the like are required to be smaller and have higher performance, tape bonding requires a higher level of bonding. In such a case, it is necessary to grasp the occurrence of a small non-joint part of several μm, but a problem that cannot be easily inspected at present, such as a destructive test, to accurately grasp the void part of such a joint part. Therefore, there is a demand for a simple inspection method at low cost.

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、部品接合部について接合状態を精度良く簡易に検査する接合検査方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a bonding inspection method for simply and accurately inspecting a bonding state of a component bonding portion in order to solve such a problem.

本発明の接合検査方法は、接合部の接合状態を超音波を使用して検査するためのものであり、検査対象となる接合部の近くに設定した加振位置を超音波ツールからの超音波によって加振し、その加振位置から伝わった超音波による振動によって前記接合部に生じる熱又は音を検出手段で検出し、前記検出手段によって得られた検出データに基づいて接合状態を出力するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の接合検査方法は、前記接合部を前記超音波ツールによって超音波接合した後に、当該超音波ツールを使用して前記加振位置を超音波によって加振させるようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、加振位置を加振する前記超音波ツールから発信される超音波の周波数を、連続的または段階的に変化させるようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、前記検出手段によって得られた検出データを、異なる周波数に応じて得られた検出データ毎に出力し、或いは異なる周波数に応じて得られた検出データを合成して出力させるようにすることが好ましい。
The bonding inspection method of the present invention is for inspecting the bonding state of a bonded portion using ultrasonic waves, and an excitation position set near the bonded portion to be inspected is obtained from an ultrasonic tool. The detection means detects heat or sound generated by the ultrasonic vibration transmitted from the excitation position, and outputs a bonding state based on the detection data obtained by the detection means. It is characterized by that.
Further, in the bonding inspection method of the present invention, it is preferable that after the bonding portion is ultrasonically bonded by the ultrasonic tool, the vibration position is vibrated by ultrasonic waves using the ultrasonic tool. .
In the bonding inspection method of the present invention, it is preferable that the frequency of the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic tool for exciting the vibration position is changed continuously or stepwise.
Further, the bonding inspection method of the present invention outputs the detection data obtained by the detection means for each detection data obtained according to different frequencies, or synthesizes the detection data obtained according to different frequencies. It is preferable to make it output.

また、本発明の接合検査方法は、前記接合部が複数ある場合に、当該複数の接合部を接合した後に、各接合部について検査を行うようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、前記接合部が複数ある場合に、当該複数の接合部を接合した後に、複数の前記検出手段によって各接合部の検査を行うようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、接合箇所が近接して複数存在する場合に、前記超音波ツールによって一の接合箇所を超音波接合している時に、当該一の接合箇所を前記加振位置としてその他の接合箇所で既に接合を終えた接合部について検査を行うようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、前記検出手段が赤外線カメラであり、その赤外線カメラで前記接合部の温度を測定させるようにすることが好ましい。
また、本発明の接合検査方法は、前記検出手段がAEセンサであり、そのAEセンサで前記接合部の音を測定させるようにすることが好ましい。
Further, in the bonding inspection method of the present invention, when there are a plurality of the bonding portions, it is preferable that the bonding portions are inspected after the bonding portions are bonded.
In the bonding inspection method of the present invention, when there are a plurality of the bonding portions, it is preferable that the bonding portions are inspected by the plurality of detection means after the bonding portions are bonded.
Further, in the bonding inspection method according to the present invention, when there are a plurality of bonding portions close to each other, when one bonding portion is ultrasonically bonded by the ultrasonic tool, the one bonding portion is moved to the excitation position. As mentioned above, it is preferable to inspect the joints that have already been joined at other joints.
In the bonding inspection method of the present invention, it is preferable that the detecting means is an infrared camera, and the temperature of the bonded portion is measured by the infrared camera.
In the bonding inspection method of the present invention, it is preferable that the detection means is an AE sensor, and the sound of the bonding portion is measured by the AE sensor.

本発明によれば、超音波ツールから与える超音波振動によって非接合部から発せられる熱や音を検出するようにしたので、数μm単位で生じる空隙部などでも検出することができ、しかも非破壊によって検査するためコストを押さえたものとすることができる。   According to the present invention, the heat and sound emitted from the non-joined portion are detected by the ultrasonic vibration applied from the ultrasonic tool, so that it is possible to detect even a void portion generated in units of several μm, and non-destructive Therefore, the cost can be reduced because of the inspection.

半導体装置にテープを配線する超音波接合機の一部を示した図である。It is the figure which showed a part of ultrasonic bonding machine which wires a tape to a semiconductor device. 半導体素子に複数のテープが基板との間に接続された状態を示した図である。It is the figure which showed the state in which the some tape was connected between the semiconductor elements and the board | substrate. 第1実施形態の接合検査方法を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the joining test | inspection method of 1st Embodiment. 第2実施形態の接合検査方法を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the joining test | inspection method of 2nd Embodiment. 周波数を変化させて超音波加振を行う場合の当該周波数をイメージした図である。It is the figure which imaged the said frequency in the case of performing ultrasonic vibration by changing a frequency.

次に、本発明に係る接合検査方法について、その一実施形態を以下に図面を参照しながら説明する。この接合検査方法は、接合に使用する超音波接合機を利用するものであるため、先ず超音波接合機における接合について簡単に説明する。図1は、半導体装置に対して導体であるテープを配線する超音波接合機の一部を示した図である。半導体装置10は、IGBT等の半導体素子11が実装されたものであり、その半導体素子11は絶縁基板12に半田13を介して接合され、更に基板15に半田14によって接合されている。   Next, an embodiment of the bonding inspection method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Since this bonding inspection method uses an ultrasonic bonding machine used for bonding, first, the bonding in the ultrasonic bonding machine will be briefly described. FIG. 1 is a view showing a part of an ultrasonic bonding machine for wiring a tape as a conductor to a semiconductor device. The semiconductor device 10 is mounted with a semiconductor element 11 such as an IGBT, and the semiconductor element 11 is bonded to an insulating substrate 12 via a solder 13 and further bonded to a substrate 15 by a solder 14.

超音波接合機は、半導体素子11にテープ25をボンディングする接合ヘッド部20が設けられている。接合ヘッド部20は、半導体素子11の配線用端子にテープ25を圧接させながら超音波加振を与える超音波ツール21が備えられ、その超音波ツール21を挟むようにしてガイド22とカッター23が配置されている。超音波接合機は、その本体24内に不図示のテープ供給装置が設けられ、ロール状に巻かれたテープ25がセットされ、一箇所のボンディングに必要な長さのテープ25が繰り出されるようになっている。   The ultrasonic bonding machine is provided with a bonding head unit 20 for bonding the tape 25 to the semiconductor element 11. The bonding head unit 20 includes an ultrasonic tool 21 that applies ultrasonic vibration while pressing the tape 25 to the wiring terminal of the semiconductor element 11, and the guide 22 and the cutter 23 are disposed so as to sandwich the ultrasonic tool 21. ing. The ultrasonic bonding machine is provided with a tape supply device (not shown) in the main body 24 so that the tape 25 wound in a roll shape is set and the tape 25 having a length necessary for bonding at one place is fed out. It has become.

接合ヘッド部20は、半導体装置10の位置に合わせて水平移動し、位置決めして下降する。それによって、繰り出されたテープ25が超音波ツール21により半導体素子11の配線用端子に押し当てられ、超音波ツール21がテープ25を押し付けた状態で超音波加振が与えられる。すると、被接合物の接合面間、すなわち半導体素子11の配線用端子とテープ25との接触面が高周波で摺動し、その摩擦熱によって溶融した溶接が行われる。   The bonding head unit 20 moves horizontally in accordance with the position of the semiconductor device 10 and is positioned and lowered. As a result, the fed tape 25 is pressed against the wiring terminal of the semiconductor element 11 by the ultrasonic tool 21, and ultrasonic vibration is applied with the ultrasonic tool 21 pressing the tape 25. Then, the welding surface between the bonding surfaces of the objects to be bonded, that is, the contact surface between the wiring terminal of the semiconductor element 11 and the tape 25 slides at a high frequency, and welding which is melted by the frictional heat is performed.

半導体装置1は、例えば図2に示すように、半導体素子11に複数のテープ25(25a,25b,25c)が基板18との間に接続され、両者が電気的に接続される。従って、3本のテープ25a,25b,25cは、各々の接合部が順に超音波ツール21によって押さえ付けられ、超音波加振が与えられて接合が行われる。   In the semiconductor device 1, for example, as shown in FIG. 2, a plurality of tapes 25 (25 a, 25 b, 25 c) are connected to the semiconductor element 11 between the substrate 18 and both are electrically connected. Accordingly, the three tapes 25a, 25b, and 25c are joined by the ultrasonic tool 21 being pressed by the respective joining portions in order and subjected to ultrasonic vibration.

次に、こうして超音波接合した部品接合部の接合検査方法について説明する。図3は、第1実施形態の接合検査方法を概念的に示した図である。この接合検査方法では、超音波接合に使用した超音波接合機の他、接合部の温度を検出するための赤外線カメラ31および、その赤外線カメラ31によって得られた検出データに基づいて画像処理を行う演算装置32が使用される。赤外線カメラ31は、検査箇所となる接合部の温度測定が行えるように、不図示の移動手段によって水平移動できるよう構成されている。   Next, a description will be given of a method for inspecting the joining of the component joints thus ultrasonically joined. FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating the bonding inspection method according to the first embodiment. In this bonding inspection method, in addition to the ultrasonic bonding machine used for ultrasonic bonding, an infrared camera 31 for detecting the temperature of the bonded portion and image processing based on detection data obtained by the infrared camera 31 are performed. An arithmetic unit 32 is used. The infrared camera 31 is configured to be horizontally movable by a moving means (not shown) so that the temperature of the joint portion to be inspected can be measured.

本実施形態の接合検査方法は、検査対象部である接合部51とは別の箇所に超音波加振を行い、間接的に受ける超音波振動エネルギによって空隙部52や不完全接合部53(図面には細鎖線で表現している)といった非接合部に起きる発熱を検出するものである。そこで、前述したように超音波接合を終えた後の超音波ツール21が、接合部51の近傍に設定された加振位置55に配置される。加振位置55は、被接合物のうち接合部51に超音波エネルギが伝わるように、超音波ツール21からの圧力を受ける半導体素子11側に設けられている。   In the bonding inspection method of the present embodiment, ultrasonic vibration is applied to a portion different from the bonding portion 51 that is the inspection target portion, and the gap portion 52 and the incomplete bonding portion 53 (drawing) are generated by ultrasonic vibration energy received indirectly. Is expressed by a thin chain line). Therefore, as described above, the ultrasonic tool 21 after the ultrasonic bonding is finished is disposed at the excitation position 55 set in the vicinity of the bonding portion 51. The vibration position 55 is provided on the semiconductor element 11 side that receives pressure from the ultrasonic tool 21 so that ultrasonic energy is transmitted to the bonding portion 51 of the object to be bonded.

加振位置55では、半導体素子11とは非接触の超音波ツール21から超音波が発信される。半導体素子11に与えられた超音波は、その超音波振動エネルギが加振位置55から接合部51へと伝わる。接合部51では、空隙部52や不完全接合部53が生じていると、伝わった振動によってテープ25と半導体素子11が擦れ合って発熱する。一方で、テープ25と半導体素子11とが十分に接合している接合箇所54では両者が一体となっているため発熱は起きない。   At the vibration position 55, ultrasonic waves are transmitted from the ultrasonic tool 21 that is not in contact with the semiconductor element 11. The ultrasonic vibration energy applied to the semiconductor element 11 is transmitted from the excitation position 55 to the joint 51. In the joint portion 51, when the gap portion 52 and the incomplete joint portion 53 are generated, the tape 25 and the semiconductor element 11 rub against each other due to the transmitted vibration and generate heat. On the other hand, since heat is not generated at the joining portion 54 where the tape 25 and the semiconductor element 11 are sufficiently joined, heat is not generated.

赤外線カメラ31では、こうした接合部51に生じる各箇所の温度が測定され、その検出データが演算装置32へと送られる。演算装置32では、温度の検出データに基づいて接合部51の温度分布画像が作成され、モニタに表示される。空隙部52や不完全接合部53が生じている箇所では、発熱して温度が高くなった状態が色分けによって表示され、接合していない部分や、その大きさが確認できる。   In the infrared camera 31, the temperature at each location generated in the joint 51 is measured, and the detected data is sent to the arithmetic device 32. The arithmetic device 32 creates a temperature distribution image of the joint 51 based on the temperature detection data and displays it on the monitor. At the place where the gap 52 and the incompletely joined part 53 are generated, the state where the temperature is increased due to heat generation is displayed by color coding, and the part that is not joined and its size can be confirmed.

例えば、図2に示す3本のテープ25a,25b,25cは、それぞれ複数箇所が接合されているが、そのうち半導体素子21との接合部51(51a,51b,51c)のみをとりあげて、その検査手順について説明する。先ず3本のテープ25a,25b,25cについて超音波接合が行われる。その後に接合部51a,51b,51cの各近傍に超音波ツール21から超音波が与えられ、それぞれについて赤外線カメラ31による温度測定が行われる。すなわち、本実施形態は、超音波接合工程に接合検査を組み込んだ接合検査方法を提案するものであるが、超音波接合と接合検査とを区別して行うよう方法を一案とする。   For example, the three tapes 25a, 25b, and 25c shown in FIG. 2 are joined at a plurality of locations, but only the joint 51 (51a, 51b, 51c) with the semiconductor element 21 is picked up and tested. The procedure will be described. First, ultrasonic bonding is performed on the three tapes 25a, 25b, and 25c. Thereafter, ultrasonic waves are applied from the ultrasonic tool 21 to the vicinity of the joint portions 51a, 51b, and 51c, and temperature measurement is performed by the infrared camera 31 for each. In other words, the present embodiment proposes a bonding inspection method in which bonding inspection is incorporated in the ultrasonic bonding process, but a method is proposed in which ultrasonic bonding and bonding inspection are performed separately.

一方、他には、接合部51a,51b,51cのように接合箇所が接近していれば、超音波接合と接合検査とを同時に行うこともできる。つまり、接合部51a,51b,51cの順で超音波接合が行われたとした場合、接合部51bを超音波接合するために超音波ツール21から与えられた超音波エネルギが、既に接合された隣の接合部51aにも伝わり、振動を生じさせる。このとき赤外線カメラ31は接合後の接合部51a上に設置され、接合検査が行われる。   On the other hand, ultrasonic bonding and bonding inspection can be performed at the same time as long as the bonding locations are close as in the bonding portions 51a, 51b, and 51c. That is, when the ultrasonic bonding is performed in the order of the bonding portions 51a, 51b, and 51c, the ultrasonic energy applied from the ultrasonic tool 21 for ultrasonic bonding of the bonding portion 51b is adjacent to the bonded portions. Is also transmitted to the joint portion 51a, causing vibration. At this time, the infrared camera 31 is installed on the joined portion 51a after joining and a joining inspection is performed.

本実施形態の接合検査方法によれば、超音波ツール21から与える超音波振動によって数μm単位で生じる接合部の空隙部52や不完全接合部53なども検出することができるようになった。しかも、超音波ツール21によってテープ25を半導体素子11に接合した後に、同じ超音波ツール21を使用して連続して行うため、接合検査が簡易になりコストを抑えることもできる。特に、他の箇所の接合時に、そこから伝わる超音波振動を利用して先に行った他の接合部を接合検査するようにすれば、更に作業効率を上げることができる。   According to the bonding inspection method of the present embodiment, it is possible to detect the gap portion 52 and the incompletely bonded portion 53 of the bonding portion generated in units of several μm by the ultrasonic vibration applied from the ultrasonic tool 21. Moreover, since the tape 25 is bonded to the semiconductor element 11 by the ultrasonic tool 21 and then continuously performed using the same ultrasonic tool 21, the bonding inspection can be simplified and the cost can be reduced. In particular, when other parts are jointly inspected by using ultrasonic vibration transmitted from other parts when joining other parts, the working efficiency can be further improved.

(第2実施形態)
続いて、図4は、第2実施形態の接合検査方法を概念的に示した図である。この接合検査方法では、超音波接合に使用した超音波接合機の他、接合部に発生する音の信号(AE信号)を検出するためのアコースティックエミッションセンサ(以下、「AEセンサ」とする)33および、そのAEセンサ33から得られたAE信号に基づいてデータ処理を行う演算装置32が使用される。本実施形態の接合検査では、非常に狭い領域で発生するAE信号を受信する必要があるため、AEセンサ33には円錐形状の振動伝達治具34が一体に形成されている。振動伝達治具34には、結晶粒子が微細で音響減衰の少ない材質が使用される。
(Second Embodiment)
Next, FIG. 4 is a diagram conceptually showing the bonding inspection method of the second embodiment. In this bonding inspection method, in addition to the ultrasonic bonding machine used for ultrasonic bonding, an acoustic emission sensor (hereinafter referred to as “AE sensor”) 33 for detecting a sound signal (AE signal) generated at the bonded portion. And the arithmetic unit 32 which performs data processing based on the AE signal obtained from the AE sensor 33 is used. In the joining inspection of this embodiment, since it is necessary to receive an AE signal generated in a very narrow region, a conical vibration transmitting jig 34 is integrally formed on the AE sensor 33. The vibration transmitting jig 34 is made of a material having fine crystal particles and little acoustic attenuation.

また、振動伝達治具34が接合部51に対して非接触であると、空気層によってAEセンサ33へ伝達されるAE信号の減衰が大きい。そこで、振動伝達治具34の先端には、シリコンゴムや樹脂シートなどからなるドライカプラント35が取り付けられている。これによって、受信するAE信号の減衰を抑える他、AEセンサ33を当てる半導体素子11へのダメージを軽減させ、且つ複数箇所の接合部51に対して繰り返し接着させることが可能になる。AEセンサ33は、所定の接合部51にドライカプラント35を当てることができるように、不図示の移動手段によって支持されている。なお、ドライカプラント35は、その効果を必要としない場合には必ず取り付けなくはならないものではない。   When the vibration transmitting jig 34 is not in contact with the joint 51, the AE signal transmitted to the AE sensor 33 by the air layer is greatly attenuated. Therefore, a dryer plant 35 made of silicon rubber or a resin sheet is attached to the tip of the vibration transmitting jig 34. As a result, the attenuation of the received AE signal can be suppressed, the damage to the semiconductor element 11 to which the AE sensor 33 is applied can be reduced, and it can be repeatedly adhered to the joints 51 at a plurality of locations. The AE sensor 33 is supported by moving means (not shown) so that the dryer plant 35 can be applied to the predetermined joint 51. Note that the dryer plant 35 is not necessarily attached when the effect is not required.

そこで、本実施形態でも、接合部51とは別の加振位置55に超音波ツール21が配置され、超音波が発信されることにより、接合部51に対して超音波振動エネルギが間接的に与えられる。接合部51は、与えられた超音波によって振動し、そこから発生するAE信号がAEセンサ33に受信される。接合部51に空隙部52や不完全接合部53などが存在する場合には、接合箇所54では発生しないAE信号が得られる。演算装置32ではAE信号の波形がモニタに表示され、予め格納されている空隙部52などの非接合や正常な接合によって生じるAE信号の波形との比較によって接合状態の判定が示される。   Therefore, also in the present embodiment, the ultrasonic tool 21 is disposed at the vibration position 55 different from the joint portion 51 and ultrasonic waves are transmitted, so that the ultrasonic vibration energy is indirectly transmitted to the joint portion 51. Given. The joint 51 is vibrated by a given ultrasonic wave, and an AE signal generated therefrom is received by the AE sensor 33. When the gap portion 52, the incompletely joined portion 53, or the like exists in the joint portion 51, an AE signal that does not occur at the joint portion 54 is obtained. In the arithmetic unit 32, the waveform of the AE signal is displayed on the monitor, and the judgment of the joining state is shown by comparison with the waveform of the AE signal generated by non-joining or normal joining such as the gap 52 stored in advance.

この接合検査方法でも、図2に示すものを検査対象とした場合、その手順として、3本のテープ25について超音波接合を行った後に、各接合部51a,51b,51cの接合検査を行ってもよく、或いは一つの接合部51bに対する超音波接合と他の接合部51aに対する接合検査とを同時に行ってもよい。   Also in this bonding inspection method, when the object shown in FIG. 2 is an inspection object, as a procedure thereof, after performing ultrasonic bonding on the three tapes 25, bonding inspection of the bonding portions 51a, 51b, and 51c is performed. Alternatively, ultrasonic bonding with respect to one bonding portion 51b and bonding inspection with respect to another bonding portion 51a may be performed simultaneously.

よって、本実施形態によれば、超音波ツール21から与える超音波振動により数μm単位で生じる接合部の空隙部52や不完全接合部53なども検出することができる。しかも、超音波ツール21によってテープ25を半導体素子11に接合した後に、同じ超音波ツール21を使用して連続して行うため、接合検査が簡易になりコストを抑えることもできる。特に、他の箇所の接合時に、そこから伝わる超音波振動を利用して先に行った他の接合部を接合検査するようにすれば、更に作業効率を上げることができる。   Therefore, according to the present embodiment, it is also possible to detect the gap portion 52 and the incompletely bonded portion 53 of the bonded portion generated in units of several μm by the ultrasonic vibration applied from the ultrasonic tool 21. Moreover, since the tape 25 is bonded to the semiconductor element 11 by the ultrasonic tool 21 and then continuously performed using the same ultrasonic tool 21, the bonding inspection can be simplified and the cost can be reduced. In particular, when other parts are jointly inspected by using ultrasonic vibration transmitted from other parts when joining other parts, the working efficiency can be further improved.

続いて、第1及び第2実施形態の接合検査方法を実行する場合に、超音波ツール21から出力する超音波の周波数を変化させることについて説明する。ここで、図5は、周波数を変化させて超音波加振を行う場合の当該周波数をイメージした図である。超音波周波数(波長)を変化させた場合、空隙部52や不完全接合部53の違い、或いは非接合部の大きさの違いなどによって熱や音を発生させることができる。そこで、前記第1及第2実施形態では、超音波周波数を変化させて接合検査を行うことが有効である。その際、超音波周波数を、図5(a)に示すように連続的に変化させる場合と、図5(b)に示すように段階的に変化させる場合とがある。   Next, changing the frequency of the ultrasonic wave output from the ultrasonic tool 21 when executing the bonding inspection method according to the first and second embodiments will be described. Here, FIG. 5 is a diagram illustrating the frequency when the ultrasonic vibration is performed by changing the frequency. When the ultrasonic frequency (wavelength) is changed, heat or sound can be generated due to the difference in the gap 52 or the incompletely bonded portion 53 or the size of the non-bonded portion. Therefore, in the first and second embodiments, it is effective to perform the joining inspection by changing the ultrasonic frequency. At that time, there are a case where the ultrasonic frequency is continuously changed as shown in FIG. 5A and a case where the ultrasonic frequency is changed stepwise as shown in FIG.

図5(a)に示すように超音波周波数を連続的に変化させる場合は、短時間で複数周波数による接合検査が可能であるが、各周波数の分析が難しく例えば赤外線画像の分離が困難になる。一方、図5(b)に示すように超音波周波数を段階的に変化させる場合には、周波数変化が多くなるほど接合検査に時間がかかるが、検出データの分離が容易になる。従って、それぞれにメリット・デメリットがあるため、状況に応じて何れかを選択するようにすればよい。   When the ultrasonic frequency is continuously changed as shown in FIG. 5 (a), it is possible to perform a joint inspection with a plurality of frequencies in a short time, but it is difficult to analyze each frequency, for example, it is difficult to separate infrared images. . On the other hand, when the ultrasonic frequency is changed stepwise as shown in FIG. 5 (b), it takes time for the joint inspection as the frequency change increases, but detection data can be easily separated. Accordingly, since each has advantages and disadvantages, any one may be selected according to the situation.

接合部51の非接合部としては、空隙部52や不完全接合部53が考えられるが、例えば40kHzの比較的高めの周波数では不完全接合部53が加振され、擦れによる発熱や音を発生させる。一方、空隙52では、例えば10kHzの比較的低め周波数で加振され、擦れによる発熱や音を発生させる。そこで、例えば10〜100kHzの間で連続的に、或いは段階的に周波数を変化させて検査を行う。   As the non-joint part of the joint part 51, the gap part 52 and the incomplete joint part 53 can be considered. For example, the imperfect joint part 53 is vibrated at a relatively high frequency of 40 kHz, and generates heat and sound due to rubbing. Let On the other hand, the air gap 52 is vibrated at a relatively low frequency of 10 kHz, for example, and generates heat and noise due to rubbing. Therefore, for example, the inspection is performed by changing the frequency continuously or stepwise between 10 to 100 kHz.

これにより、変化する周波数に対応して空隙部52と不完全接合部53との区別や、非接合部分の大きさなどによって異なる検査データを取得することができる。例えば、赤外センサ33で温度測定を行う第1実施形態では、周波数が変化することにより、接合部51に存在する非接合箇所が順に発熱する。図5(b)に示す断続的な場合には周波数毎の温度データを取得し、図5(a)に示す連続的な場合には一定の周波数領域で区切った温度データを取得する。   Thereby, it is possible to acquire different inspection data depending on the distinction between the gap portion 52 and the incompletely joined portion 53 and the size of the non-joined portion corresponding to the changing frequency. For example, in 1st Embodiment which measures temperature with the infrared sensor 33, the non-joining location which exists in the junction part 51 heat | fever-generates one by one because a frequency changes. In the intermittent case shown in FIG. 5B, temperature data for each frequency is acquired, and in the continuous case shown in FIG. 5A, temperature data divided in a certain frequency region is acquired.

そして、演算装置32では、接合部51の温度分布画面がモニタに表示されるが、その際、各温度データ毎に温度分布画像を作成すれば、非接合部の状態毎に分けた検査結果を得ることができる。一方、各温度データを合成すれば、一つの検査結果を得ることができるが、その際、温度データ毎に発熱箇所の表示を色分けなどすることにより、非接合部の状態を区別した検査結果を出力する。AEセンサ33を使用する第2実施形態でも、周波数を変化させた場合には、同じように検査データ毎、或いは合成した検査結果を出力するようにしてもよい。   And in the arithmetic unit 32, the temperature distribution screen of the joint part 51 is displayed on the monitor. At this time, if a temperature distribution image is created for each temperature data, the inspection results divided for each state of the non-joint part are displayed. Obtainable. On the other hand, if each temperature data is synthesized, one inspection result can be obtained. At that time, the inspection result that distinguishes the state of the non-joined portion is displayed by color-coding the display of the heat generation point for each temperature data. Output. Also in the second embodiment using the AE sensor 33, when the frequency is changed, the inspection data may be output for each inspection data or the combined inspection result.

以上、本発明に係る接合検査方法について実施形態を説明したが、本発明はこれ限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
前記実施形態では、赤外線センサ31やAEセンサ33で一箇所を検査する場合について説明したが、複数の接合部51が近い場合には、一つの加振位置55からの加振によって一度に複数の接合部51を検査するようにしてもよい。例えば、図2に示す接合部51a,51b,51cに対して各々に赤外線センサ31やAEセンサ33を配置し、一度に検査することも可能である。
As mentioned above, although embodiment was described about the joining test | inspection method concerning this invention, this invention is not limited to this, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
In the above-described embodiment, the case where one place is inspected by the infrared sensor 31 or the AE sensor 33 has been described. You may make it test | inspect the junction part 51. FIG. For example, it is possible to arrange the infrared sensor 31 and the AE sensor 33 for each of the joint portions 51a, 51b, and 51c shown in FIG.

10 半導体装置
11 半導体素子
21 超音波ツール
25 テープ
31 赤外線カメラ
32 演算装置
33 AEセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11 Semiconductor element 21 Ultrasonic tool 25 Tape 31 Infrared camera 32 Arithmetic device 33 AE sensor

Claims (9)

接合部の接合状態を超音波を使用して検査するための接合検査方法において、
検査対象となる接合部の近くに設定した加振位置を超音波ツールからの超音波によって加振し、
その加振位置から伝わった超音波による振動によって前記接合部に生じる熱又は音を検出手段で検出し、
前記検出手段によって得られた検出データに基づいて接合状態を出力するようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joint inspection method for inspecting the joint state of the joint using ultrasonic waves,
The vibration position set near the joint to be inspected is vibrated with ultrasonic waves from an ultrasonic tool,
The detection means detects the heat or sound generated in the joint by vibration caused by ultrasonic waves transmitted from the excitation position,
A bonding inspection method characterized in that a bonding state is output based on detection data obtained by the detection means.
請求項1に記載する接合検査方法において、
前記接合部を前記超音波ツールによって超音波接合した後に、当該超音波ツールを使用して前記加振位置を超音波によって加振するようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to claim 1,
A joining inspection method, wherein after the joining portion is ultrasonically joined by the ultrasonic tool, the vibration position is vibrated by an ultrasonic wave using the ultrasonic tool.
請求項1又は請求項2に記載する接合検査方法において、
加振位置を加振する前記超音波ツールから発信される超音波の周波数を、連続的または段階的に変化させるようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to claim 1 or claim 2,
A bonding inspection method characterized in that the frequency of an ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic tool that vibrates an excitation position is changed continuously or stepwise.
請求項3に記載する接合検査方法において、
前記検出手段によって得られた検出データを、異なる周波数に応じて得られた検出データ毎に出力し、或いは異なる周波数に応じて得られた検出データを合成して出力するようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to claim 3,
The detection data obtained by the detection means is output for each detection data obtained according to different frequencies, or the detection data obtained according to different frequencies is synthesized and output. Bonding inspection method.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載する接合検査方法において、
前記接合部が複数ある場合に、当該複数の接合部を接合した後に、各接合部について検査を行うようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to any one of claims 1 to 4,
A joining inspection method, wherein, when there are a plurality of the joining portions, the joining portions are inspected after joining the joining portions.
請求項5に記載する接合検査方法において、
前記接合部が複数ある場合に、当該複数の接合部を接合した後に、複数の前記検出手段によって各接合部の検査を行うようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to claim 5,
A joining inspection method characterized in that, when there are a plurality of joining portions, each joining portion is inspected by the plurality of detection means after joining the joining portions.
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載する接合検査方法において、
接合箇所が近接して複数存在する場合に、前記超音波ツールによって一の接合箇所を超音波接合している時に、当該一の接合箇所を前記加振位置としてその他の接合箇所で既に接合を終えた接合部について検査を行うようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to any one of claims 1 to 4,
When there are a plurality of joints in the vicinity, when one joint is ultrasonically joined by the ultrasonic tool, the joint is already finished at the other joint using the one joint as the excitation position. A bonding inspection method characterized in that an inspection is performed on a bonded portion.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載する接合検査方法において、
前記検出手段が赤外線カメラであり、その赤外線カメラで前記接合部の温度を測定するようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to any one of claims 1 to 7,
The joint inspection method, wherein the detection means is an infrared camera, and the temperature of the joint is measured by the infrared camera.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載する接合検査方法において、
前記検出手段がAEセンサであり、そのAEセンサで前記接合部の音を測定するようにしたことを特徴とする接合検査方法。
In the joining inspection method according to any one of claims 1 to 7,
The joint inspection method, wherein the detection means is an AE sensor, and the sound of the joint is measured by the AE sensor.
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