JP2019140346A - Wire bonding apparatus and wire bonding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関し、半導体装置等の組立工程において、金属ワイヤを超音波でボンディングするワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関する。 The present invention relates to a wire bonding apparatus and a wire bonding method, and more particularly to a wire bonding apparatus and a wire bonding method for bonding a metal wire with an ultrasonic wave in an assembly process of a semiconductor device or the like.
超音波ワイヤボンディング装置では、金属ワイヤをチャックしたボンディングツールによってワイヤをワークに押し付けて超音波振動を印加する。これにより、両者の接触面を覆う酸化膜を除去して新生面を露出させ、露出した面同士を直ちにコンタクトさせることによってワイヤとワークを固層接合させる。 In the ultrasonic wire bonding apparatus, ultrasonic vibration is applied by pressing a wire against a workpiece by a bonding tool that chucks a metal wire. As a result, the oxide film covering both contact surfaces is removed to expose the new surface, and the exposed surfaces are immediately brought into contact with each other so that the wire and the workpiece are solid-bonded.
ワイヤボンディングのボンディング品質を評価する一般的な手法として、ボンディング中またはボンディング後のサンプルに対する通電試験、または破壊試験がある。しかしながら、ＩＣの内部回路の構成によっては、通電試験を適用できない場合がある。また、せん断試験または引張試験等の破壊試験では、実際にボンディング不良が発生したワークを検出することが困難である。なぜなら、破壊試験では、サンプルを破壊してしまうため、ロットのいくつかのサンプルを抜き採って試験を行っているだけだからである。通電試験、または破壊試験以外の方法で、ボンディングの品質の良否を判定することができるワイヤボンディング装置が特許文献１に記載されている。
As a general method for evaluating the bonding quality of wire bonding, there is an energization test or a destructive test on a sample during or after bonding. However, the energization test may not be applicable depending on the configuration of the internal circuit of the IC. Further, in a destructive test such as a shear test or a tensile test, it is difficult to detect a workpiece in which a bonding defect has actually occurred. This is because in the destructive test, the sample is destroyed, so only a few samples in the lot are extracted and the test is performed.
特許文献１に記載されたワイヤボンディング装置は、レーザードップラー振動計によって、ボンディング中のボンディングツールの振動周波数を観測する。このボンディング装置は、ボンディング開始時から所定時間経過時の周波数の増加量を算出し、その算出した周波数の増加量と予め設定した閾値との比較によって、ボンディングの品質の良否を判定する。
The wire bonding apparatus described in
しかしながら、特許文献１に記載された装置では、レーザードップラー振動計の大きさおよび質量の制約のため、ボンディング装置上へレーザードップラー振動計を固定することが難しい。そのため、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時において、ボンディングの品質の良否を判定することができない。
However, in the apparatus described in
それゆえに、本発明の目的は、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができるワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus and a wire bonding method capable of determining whether bonding quality is good or not even during continuous operation in which a plurality of different bonding points exist in one workpiece. It is.
本発明のワイヤボンディング装置は、ボンディングワイヤをワークに圧着させるボンディングツールと、ボンディングツールを介してボンディングワイヤおよびワークに超音波振動を印加する超音波振動子と、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重、およびボンディング完了時のワークに伝達される荷重のうちの少なくとも１つを用いて、ボンディング完了後のボンディング品質を判定する制御部とを備える。 The wire bonding apparatus according to the present invention includes a bonding tool that crimps a bonding wire to a workpiece, an ultrasonic vibrator that applies ultrasonic vibrations to the bonding wire and the workpiece via the bonding tool, and an excitation of the bonding wire when bonding is completed. A control unit that determines bonding quality after completion of bonding using at least one of a load to be transferred and a load transmitted to the workpiece when bonding is completed.
本発明によれば、制御部が、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重、およびボンディング完了時のワークに伝達される荷重のうちの少なくとも１つを用いて、ボンディング完了後のボンディング品質を判定する。これによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質を判定することができる。 According to the present invention, the control unit controls the bonding quality after completion of bonding by using at least one of the load for exciting the bonding wire at the completion of bonding and the load transmitted to the workpiece at the completion of bonding. judge. As a result, the quality of bonding can be determined even during continuous operation in which a plurality of different bonding points exist in one workpiece.
本発明の実施形態であるワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当事者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明および添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 A wire bonding apparatus and a wire bonding method according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same or similar component in each figure. In addition, in order to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding of the parties, detailed descriptions of already well-known matters and duplicate descriptions for substantially the same configuration may be omitted. . Also, the contents of the following description and the accompanying drawings are not intended to limit the subject matter described in the claims.
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるワイヤボンディング装置１０１の構成を表わす図である。
FIG. 1 shows a configuration of
ワイヤボンディング装置１０１は、超音波振動子１と、ボンディングツール２と、ボンディングヘッド３と、ステージ５と、ヘッド側センサユニット８と、ステージ側センサユニット１０とを備える。
The
超音波振動子１は、ボンディングツール２およびボンディングヘッド３を介して、ワーク４およびボンディングワイヤ６に超音波振動を印加する。
The
ボンディングヘッド３には、ボンディングツール２が取り付けられる。ボンディングツール２は、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。ボンディングツール２は、超音波振動子１の縦の超音波振動を撓みの超音波振動へ変換し、超音波振動をボンディング材であるボンディングワイヤ６およびワーク４へ伝達する。
A
ステージ５には、被ボンディング材であるワーク４が載置される。
ボンディングワイヤ６は、アルミニウム線、金線あるいは銅線等で構成される。
On the
The bonding wire 6 is composed of an aluminum wire, a gold wire, a copper wire, or the like.
ヘッド側センサユニット８は、ボンディングヘッド３に取り付けられる。
図２は、ヘッド側センサユニット８の模式図である。
The head side sensor unit 8 is attached to the
FIG. 2 is a schematic diagram of the head-side sensor unit 8.
ヘッド側センサユニット８は、第１の３軸力検出素子７ａと、金属片９−１，９−２とを備える。
The head side sensor unit 8 includes a first triaxial
第１の３軸力検出素子７ａは、ボンディングツール２を介してボンディングワイヤ６を加振する超音波振動による荷重（以下、ボンディングワイヤを加振する荷重）を検出することができる。第１の３軸力検出素子７ａは、３組の水晶圧電素子を内蔵しており、３軸方向の荷重を測定することが可能である。第１の３軸力検出素子７ａは、ボンディングワイヤを加振する荷重に応じた電荷を出力する。
The first triaxial
第１の３軸力検出素子７ａの荷重検出面がステンレス、鉄、または銅等の金属片９−１，９−２で挟み込まれている。第１の３軸力検出素子７ａと金属片９−１，９−２とが一体構造になったヘッド側センサユニット８がボンディングヘッド３に取り付けられる。
The load detection surface of the first triaxial
ステージ５の下には、ステージ側センサユニット１０が設置される。
図３は、ステージ側センサユニット１０の模式図である。
A stage-
FIG. 3 is a schematic diagram of the stage
ステージ側センサユニット１０は、第２の３軸力検出素子７ｂと、金属片９−３，９−４とを備える。
The stage
第２の３軸力検出素子７ｂは、ボンディングツール２からボンディングワイヤ６を介してワーク４に伝達される荷重（以下、ワークに伝達される荷重）を検出する。第２の３軸力検出素子７ｂは、ワークに伝達される荷重に応じた電荷を出力する。
The second three-axis
第２の３軸力検出素子７ｂの荷重検出面がステンレス、鉄、または銅等の金属片９−３，９−４で挟み込まれている。第２の３軸力検出素子７ｂと金属片９−３，９−４とが一体構造になったステージ側センサユニット１０がステージ５に取り付けられる。
The load detection surface of the second triaxial
ステージ５内に設置されたステージ側センサユニット１０または第２の３軸力検出素子７ｂは、ワーク４の大きさ、ステージ５の大きさ、ボンディング領域に合わせて複数個設置することが可能である。
A plurality of stage
第１の３軸力検出素子７ａおよび第２の３軸力検出素子７ｂとして、圧電式荷重センサを用いることができる。圧電式荷重センサは、剛性および感度が高く、高速応答であるため、荷重を高精度で検出することができる。
Piezoelectric load sensors can be used as the first three-axis
ワイヤボンディング装置１０１は、さらに、第１のチャージアンプ１１ａと、第２のチャージアンプ１１ｂと、第１の電圧検出部１２ａと、第２の電圧検出部１２ｂと、制御部１３とを備える。
The
第１のチャージアンプ１１ａは、第１の３軸力検出素子７ａから出力された電荷を電圧値に変換する。第２のチャージアンプ１１ｂは、第２の３軸力検出素子７ｂから出力された電荷を電圧値に変換する。
The first charge amplifier 11a converts the charge output from the first three-axis
第１の電圧検出部１２ａは、第１のチャージアンプ１１ａからの出力電圧を検出する。第２の電圧検出部１２ｂは、第２のチャージアンプ１１ｂからの出力電圧を検出する。
The
制御部１３は、第１の電圧検出部１２ａおよび第２の電圧検出部１２ｂで得られた検出電圧を解析する。制御部１３は、解析結果を評価し、ボンディングの良否を判定する。制御部１３は、判定結果に応じて、超音波振動子１を制御する。
The
ボンディングワイヤ６をボンディングするとき（以下、ボンディング中）には、ボンディングワイヤ６をボンディングツール２によってワーク４に圧着させて、ボンディングワイヤ６に超音波振動を印加する。ボンディングワイヤ６に超音波振動による荷重が印加されることで、ボンディングワイヤ６とワーク４の接触面を覆う酸化膜が除去され、新生面が露出する。露出した面同士を直ちにコンタクトさせることによって両者が固層接合される。すなわち、ボンディングヘッド３で検出したボンディングワイヤ６を加振する荷重を、ボンディングワイヤ６を介して効率良くワーク４に伝達させることで良好なボンディングが達成される。
When bonding the bonding wire 6 (hereinafter, during bonding), the bonding wire 6 is pressed against the workpiece 4 by the
制御部１３は、ボンディング中において、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率とボンディング強度との相関関係を利用して、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を良否判定する。
The
ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率とは、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重をＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重で除算した値である。 The load transmission efficiency for exciting the bonding wire is a value obtained by dividing the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction by the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction.
図４は、ボンディング中のボンディングツール２を正面から見た図である。
図４において、ワーク４の面と平行であって、かつ超音波振動の方向と直交する方向をＸ軸方向１６、ワーク４の面と平行であって、かつ超音波振動の方向と同じ方向をＹ軸方向１７、ワーク４の面に対して垂直方向であって、ボンディングツール２による加圧方向をＺ軸方向１８とする。
FIG. 4 is a front view of the
In FIG. 4, the direction parallel to the surface of the workpiece 4 and orthogonal to the direction of ultrasonic vibration is the
図５は、第１の電圧検出部１２ａによって検出される電圧の波形の模式図である。
図５（ａ）において、第１の３軸力検出素子７ａ、第１のチャージアンプ１１ａ、および第１の電圧検出部１２ａによって検出されたＺ軸方向の荷重を表わす電圧波形１９が示されている。図５（ｂ）において、第１の３軸力検出素子７ａ、第１のチャージアンプ１１ａ、および第１の電圧検出部１２ａによって検出されたＹ軸方向の荷重を表わす電圧波形２２が示されている。図５（ｃ）において、第１の３軸力検出素子７ａ、第１のチャージアンプ１１ａ、および第１の電圧検出部１２ａによって検出されたＸ軸方向の荷重を表わす電圧波形２１が示されている。
FIG. 5 is a schematic diagram of a waveform of a voltage detected by the
FIG. 5A shows a
ボンディングツール２によりＺ軸方向にボンディング荷重が印加された後、Ｙ軸方向にボンディングワイヤを加振する荷重の印加が開始され、観測される。超音波振動と直交するＸ軸方向に、荷重は印加されず、検出されない。
After a bonding load is applied in the Z-axis direction by the
図６は、図５のａ部の拡大図である。
Ｙ軸方向の荷重の電圧波形２０の振幅は、超音波振動によって、ボンディングワイヤを加振する荷重の大きさを表わす。電圧波形２０の振動周波数が超音波振動の周波数を表している。
FIG. 6 is an enlarged view of part a in FIG.
The amplitude of the
制御部１３は、第１の３軸力検出素子７ａ、第１のチャージアンプ１１ａ、および第１の電圧検出部１２ａによって検出された電圧波形のうちＹ軸方向の荷重の電圧波形２０を取り込む。制御部１３は、Ｙ軸方向の荷重の電圧波形を時間区間に分割し、区間ごとに、電圧波形を高速フーリエ変換（以下ＦＦＴ解析）することによって、電圧波形を周波数成分に変換する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われる。分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
The
図７（ａ）は、図５のＹ軸方向の電圧波形２０をｂ部〜ｆ部の五つの区間に時間分割した図である。
FIG. 7A is a diagram in which the
図７（ｂ）は、ボンディング初期である区間ｂ部の電圧波形をＦＦＴ解析した結果を示す図である。図７（ｂ）のピークが見られる周波数が超音波振動子１の発振周波数２３を表わす。ここでは、このピークの強度の値をＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重２４と定義する。
FIG. 7B is a diagram showing the result of FFT analysis of the voltage waveform in the section b at the initial stage of bonding. The frequency at which the peak in FIG. 7B is seen represents the
同様の手法により、制御部１３は、第２の３軸力検出素子７ｂ、第２のチャージアンプ１１ｂ、および第２の電圧検出部１２ｂによって検出された電圧波形うち、Ｙ軸方向の波形のｂ部〜ｆ部を抜き出して、ＦＦＴ解析をすることによって、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重を求める。
By the same method, the
図８は、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の推移をボンディング開始からボンディング完了時までプロットした模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram in which the transition of the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction is plotted from the start of bonding to the completion of bonding.
図９は、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重の推移をボンディング開始からボンディング完了時までプロットした模式図である。なお、ボンディング完了時はボンディング工程において、接合を行う期間の終盤に相当する期間を指す。 FIG. 9 is a schematic diagram in which the transition of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction is plotted from the start of bonding to the completion of bonding. Note that when bonding is completed, it indicates a period corresponding to the end of the bonding period in the bonding process.
前述のように、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が一定である。これに対して、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重はボンディング初期からボンディング中期にかけて緩やかに上昇し、ボンディング後期になると飽和する。 As described above, the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction is constant. On the other hand, the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction rises gently from the initial stage of bonding to the middle stage of bonding, and saturates in the latter stage of bonding.
制御部１３は、第２の３軸力検出素子７ｂ、第２のチャージアンプ１１ｂ、および第２の電圧検出部１２ｂによって検出された電圧波形のうちＹ軸方向の荷重の電圧波形を取り込む。制御部１３は、Ｙ軸方向の荷重の電圧波形を時間区間に分割し、区間ごとに、電圧波形をＦＦＴ解析することによって、電圧波形を周波数成分に変換する。制御部１３は、ＦＦＴ解析後のピークの強度の値をＹ軸方向のワークに伝達される荷重２４とする。
The
図１０は、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化の波形を示す図である。 FIG. 10 is a diagram illustrating a waveform of a change over time in the transmission efficiency of a load for exciting the bonding wire.
ボンディングの進行に伴い、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が上昇する。本実施の形態では、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化を判定波形とする。 As the bonding progresses, the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire increases. In the present embodiment, the change over time in the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire is used as the determination waveform.
図１１は、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率とボンディング強度の関係を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire when bonding is completed and the bonding strength.
ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率とボンディング強度には正の相関があることから、判定波形をモニタリングすることによって、ボンディング強度の推移を把握することが可能となる。 Since there is a positive correlation between the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire when bonding is completed and the bonding strength, it is possible to grasp the transition of the bonding strength by monitoring the judgment waveform.
図１２は、正常時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化の波形と、不良発生時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化の波形を表わす図である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a waveform of a change in time of the transmission efficiency of a load for exciting a bonding wire at a normal time and a waveform of a change in time of a transmission efficiency of a load for exciting the bonding wire when a defect occurs.
図１２において、正常時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化の波形が実線で示され、不良発生時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化の波形が点線で示されている。 In FIG. 12, the waveform of the time change in the transmission efficiency of the load that vibrates the bonding wire in the normal state is indicated by a solid line, and the waveform of the time change in the transmission efficiency of the load that vibrates the bonding wire in the event of a failure is indicated by the dotted line. It is shown.
不良発生時には、ボンディングワイヤ６とワーク４の間のボンディングが不十分でボンディング強度が十分得られていないため、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の上昇が見られない。 When a defect occurs, bonding between the bonding wire 6 and the workpiece 4 is insufficient and sufficient bonding strength is not obtained, so that the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire is not increased.
制御部１３は、ボンディング完了時において、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率と、閾値ＴＨ１とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１以上のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１未満のときに、ボンディング品質を不良と判定する。ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率の下限を閾FF値ＴＨ１とすることができる。
When the bonding is completed, the
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図１３は、実施の形態１のワイヤボンディングの手順を表わすフローチャートである。
ステップＳ１０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
FIG. 13 is a flowchart showing the procedure of wire bonding according to the first embodiment.
In step S <b> 101, the
ステップＳ１０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 102, the
ステップＳ１０３において、制御部１３は、ボンディングヘッド３に取り付けられたヘッド側センサユニット８に含まれる第１の３軸力検出素子７ａによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ１を測定させる。
In step S103, the
ステップＳ１０４において、制御部１３は、ワーク４を載置するステージ５の下に設置されたステージ側センサユニット１０に含まれる第２の３軸力検出素子７ｂによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＹ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ２を測定させる。
In step S104, the
ステップＳ１０５において、制御部１３は、ボンディング完了時のＹ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ２をボンディング完了時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ１で除算することによって、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率Ｅを求める。
In step S105, the
ステップＳ１０６において、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率Ｅが閾値ＴＨ１以上のときに（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０７に進み、ボンディング完了時のボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率Ｅが閾値ＴＨ１未満のときに（Ｓ１０６：ＮＯ）、処理がステップＳ１０８に進む。 In step S106, when the transmission efficiency E of the load for exciting the bonding wire at the completion of bonding is equal to or greater than the threshold TH1 (S106: YES), the process proceeds to step S107, and the load for exciting the bonding wire at the completion of bonding. Is less than the threshold value TH1 (S106: NO), the process proceeds to step S108.
ステップＳ１０７において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S107, the
ステップＳ１０８において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S108, the
ステップＳ１０９において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S109, the
本実施の形態によれば、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。また、本実施の形態によれば、ボンディング状態を非破壊およびリアルタイムで高精度に検出することができる。 According to the present embodiment, by using the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire to determine the quality of the bonding quality after the bonding is completed, a plurality of different bonding points exist in one workpiece. Even during operation, the quality of bonding can be determined. Further, according to the present embodiment, the bonding state can be detected with high accuracy in a non-destructive manner and in real time.
実施の形態２．
本実施の形態では、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を判定波形としてボンディング不良を判定する。
In the present embodiment, a bonding failure is determined using a load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction as a determination waveform.
図１４は、正常時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化の波形と、不良発生時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化の波形を表わす図である。 FIG. 14 is a diagram illustrating a waveform of a time change of a load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction at normal time and a waveform of a time change of the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction at the time of occurrence of a defect. .
図１４において、正常時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化の波形が実線で示され、不良発生時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化の波形が点線で示されている。 In FIG. 14, the waveform of the time change of the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction at normal time is shown by a solid line, and the waveform of the time change of the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction at the time of failure is shown. Shown in dotted lines.
ワーク４の押さえ力が不十分のためワーク４のすべりまたは意図しない振動等の不具合が発生し、ボンディングワイヤ６を十分に加振できない場合、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が低下する。 When the work 4 is not sufficiently pressed down, problems such as slipping of the work 4 or unintentional vibration occur, and the bonding wire 6 cannot be vibrated sufficiently. The load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction is reduced. .
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重と、閾値ＴＨ２とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ２以上のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ２未満のときに、ボンディング品質を不良と判定する。Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのボンディングワイヤを加振する荷重の下限を閾値ＴＨ２とすることができる。
When the bonding is completed, the
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図１５は、実施の形態２のワイヤボンディングの手順を表わすフローチャートである。
ステップＳ２０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
FIG. 15 is a flowchart showing the procedure of wire bonding according to the second embodiment.
In step S <b> 201, the
ステップＳ２０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 202, the
ステップＳ２０３において、制御部１３は、ボンディングヘッド３に取り付けられたヘッド側センサユニット８に含まれる第１の３軸力検出素子７ａによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ１を測定させる。
In step S203, the
ステップＳ２０４において、ボンディング完了時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ１が閾値ＴＨ２以上のときに（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ２０５に進み、ボンディング完了時のＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ１が閾値ＴＨ２未満のときに（Ｓ２０４：ＮＯ）、処理がステップＳ２０６に進む。 In step S204, when the load W1 for exciting the bonding wire in the Y-axis direction upon completion of bonding is equal to or greater than the threshold value TH2 (S204: YES), the process proceeds to step S205, and the bonding wire in the Y-axis direction upon completion of bonding. When the load W1 for exciting the current is less than the threshold value TH2 (S204: NO), the process proceeds to step S206.
ステップＳ２０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S205, the
ステップＳ２０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S206, the
ステップＳ２０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S207, the
本実施の形態によれば、制御部が、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of bonding quality after completion of bonding by using a load that vibrates a bonding wire in the Y-axis direction. Even during continuous operation where dots are present, the quality of bonding can be determined.
実施の形態３．
本実施の形態では、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重を判定波形としてボンディング不良を判定する。
In the present embodiment, bonding failure is determined using a load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction as a determination waveform.
図１６は、正常時のＹ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化の波形と、不良発生時のＹ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化の波形を表わす図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating a waveform of the time change of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction at the normal time and a waveform of the time change of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction when the defect occurs.
図１６において、正常時のＹ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化の波形が実線で示され、不良発生時のＹ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化の波形が点線で示されている。 In FIG. 16, the waveform of the time change of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction at normal time is shown by a solid line, and the waveform of the time change of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction at the time of failure is shown by a dotted line It is shown.
ワーク４の押さえ力が不十分のためワーク４のすべりや意図しない振動が発生し、ボンディングワイヤ６を十分に加振できない場合、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重が低下する。 If the pressing force of the workpiece 4 is insufficient, the workpiece 4 slips or unintentionally vibrates, and if the bonding wire 6 cannot be vibrated sufficiently, the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction decreases.
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重と、閾値ＴＨ３とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ３以上のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ３未満のときに、ボンディング品質を不良と判定する。ワークに伝達される荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのＹ軸方向のワークに伝達される荷重の下限を閾値ＴＨ３とすることができる。
The
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図１７は、実施の形態３のワイヤボンディングの手順を表わすフローチャートである。
ステップＳ３０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
FIG. 17 is a flowchart showing the procedure of wire bonding according to the third embodiment.
In step S <b> 301, the
ステップＳ３０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 302, the
ステップＳ３０３において、制御部１３は、ワーク４を載置するステージ５の下に設置されたステージ側センサユニット１０に含まれる第２の３軸力検出素子７ｂによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＹ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ２を測定させる。
In step S <b> 303, the
ステップＳ３０４において、ボンディング完了時のＹ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ２が閾値ＴＨ３以上のときに（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ３０５に進み、ボンディング完了時のＹ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ２が閾値ＴＨ３未満のときに（Ｓ３０４：ＮＯ）、処理がステップＳ３０６に進む。 In step S304, when the load W2 for exciting the workpiece in the Y-axis direction at the completion of bonding is equal to or greater than the threshold value TH3 (S304: YES), the process proceeds to step S305, and the workpiece in the Y-axis direction at the completion of bonding is added. When the load W2 to be shaken is less than the threshold value TH3 (S304: NO), the process proceeds to step S306.
ステップＳ３０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S305, the
ステップＳ３０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S306, the
ステップＳ３０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S307, the
本実施の形態によれば、制御部が、Ｙ軸方向のワークを加振する荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of the bonding quality after the completion of bonding using a load that vibrates the workpiece in the Y-axis direction, so that a plurality of different bonding points can be included in one workpiece. Even during continuous operation where there is a defect, the quality of bonding can be determined.
実施の形態４．
ボンディング装置の制御パラメータには、超音波出力の大きさを表わす超音波振動子１への入力電圧（以下、超音波出力）がある。ボンディング時にこのパラメータを適切に制御することによって良好なボンディングを達成できる。
Embodiment 4 FIG.
As a control parameter of the bonding apparatus, there is an input voltage (hereinafter referred to as an ultrasonic output) to the
本実施の形態では、実施の形態１において解析した荷重が超音波振動子１への入力電圧によって変化することを用いて、ボンディング信頼性を向上させたボンディングを実行する。
In the present embodiment, bonding with improved bonding reliability is performed using the fact that the load analyzed in the first embodiment varies depending on the input voltage to the
図１８は、超音波出力とＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重との関係を示す図である。 FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the ultrasonic output and the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction.
図１８に示すように、超音波出力が高くなるほど、ボンディングツール２の振幅が大きくなるため、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が大きくなる。
As shown in FIG. 18, the higher the ultrasonic output is, the larger the amplitude of the
図１９は、超音波出力とＹ軸方向のワークに伝達される荷重との関係を示す図である。
図１９に示すように、超音波出力が高くなるにつれて、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重が大きくなる。超音波出力が一定値以上に高くなると一旦形成されたボンディング部が超音波振動により破壊されるため、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重の絶対値が飽和する。
FIG. 19 is a diagram illustrating the relationship between the ultrasonic output and the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction.
As shown in FIG. 19, as the ultrasonic output increases, the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction increases. When the ultrasonic output becomes higher than a certain value, the bonded portion once formed is destroyed by ultrasonic vibration, so that the absolute value of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction is saturated.
図２０は、超音波出力とボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率との関係を示す図である。 FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between the ultrasonic output and the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire.
図２０に示すように、超音波出力が高くなるにつれてボンディング部が形成されて、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が上昇する。超音波出力が一定値以上になるとボンディング部が破壊されるため、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が低下する。 As shown in FIG. 20, the bonding portion is formed as the ultrasonic output becomes higher, and the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire is increased. When the ultrasonic output becomes a certain value or more, the bonding portion is destroyed, so that the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire is lowered.
制御部１３は、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率がピークとなるときの超音波振動子１への入力電圧Ｖ１を記憶している。
The
制御部１３は、ボンディング開始時に、ボンディング中の超音波振動子１への入力電圧を記憶している、予め定められた値であるＶ１に設定する。制御部１３は、実施の形態１と同様に、ボンディング完了時において、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率と、閾値ＴＨ１とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１以上のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１未満のときに、ボンディング品質を不良と判定する。
At the start of bonding, the
図２１は、実施の形態４のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。
ステップＳ４００において、制御部１３は、超音波振動子１への入力電圧をＶ１に設定する。ここで、Ｖ１は、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率がピークとなるときの超音波振動子１への入力電圧である。
FIG. 21 is a flowchart showing a procedure of wire bonding according to the fourth embodiment.
In step S400, the
以下のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理は、実施の形態１の図１３のフローチャートと同様なので、説明を繰り返さない。 Since the processing of the following steps S101 to S109 is the same as that of the flowchart of FIG. 13 of the first embodiment, description thereof will not be repeated.
本実施の形態によれば、ボンディング信頼性を向上させたボンディングが可能となる。
実施の形態５．
ボンディング装置の制御パラメータには、ボンディング時にボンディングツール２でボンディングワイヤ６をＺ軸方向にワーク４に押し付ける荷重（以下、ボンディング荷重）がある。ボンディング時にこの制御パラメータを適切に制御することによって良好なボンディングを達成できる。
According to the present embodiment, bonding with improved bonding reliability is possible.
Control parameters of the bonding apparatus include a load (hereinafter referred to as a bonding load) for pressing the bonding wire 6 against the workpiece 4 in the Z-axis direction with the
本実施の形態では、実施の形態１において解析した判定波形がボンディング荷重によって変化することを用いて、ボンディングの信頼性を向上させたボンディングが可能となる。 In the present embodiment, bonding with improved bonding reliability is possible by using the fact that the determination waveform analyzed in the first embodiment changes depending on the bonding load.
図２２は、ボンディング荷重とＹ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重との関係を示す図である。 FIG. 22 is a diagram illustrating the relationship between the bonding load and the load for exciting the bonding wire in the Y-axis direction.
図２２に示すように、Ｙ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重３７は、ボンディング荷重によらず一定である。 As shown in FIG. 22, the load 37 for exciting the bonding wire in the Y-axis direction is constant regardless of the bonding load.
図２３は、ボンディング荷重とＹ軸方向のワークに伝達される荷重との関係を示す図である。 FIG. 23 is a diagram illustrating the relationship between the bonding load and the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction.
図２３に示すように、ボンディング荷重が大きくなるにつれてワークに伝達される荷重が大きくなる。ボンディング荷重が一定値以上に大きくなるとボンディング荷重によってボンディングワイヤ６の摺動が抑制されてしまうためボンディングされていない箇所が発生する。その結果、Ｙ軸方向のワークに伝達される荷重の絶対値が飽和する。 As shown in FIG. 23, the load transmitted to the workpiece increases as the bonding load increases. When the bonding load increases to a certain value or more, sliding of the bonding wire 6 is suppressed by the bonding load, and an unbonded portion is generated. As a result, the absolute value of the load transmitted to the workpiece in the Y-axis direction is saturated.
図２４は、ボンディング荷重とボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率との関係を示す図である。 FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the bonding load and the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire.
図２４に示すように、ボンディング荷重が大きくなるにつれてボンディングされている箇所が形成されて、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が上昇する。ボンディング荷重が一定値以上になるとボンディングワイヤ６の摺動が抑制されてボンディングされていない箇所が発生する。その結果、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が飽和する。 As shown in FIG. 24, as the bonding load increases, a bonded portion is formed, and the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire increases. When the bonding load becomes a certain value or more, sliding of the bonding wire 6 is suppressed, and an unbonded portion is generated. As a result, the transmission efficiency of the load for exciting the bonding wire is saturated.
制御部１３は、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が飽和するときのボンディング荷重のいずれかを記憶している。たとえば、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が飽和するときのボンディング荷重の下限Ｆ１が記憶されるものとしてもよい。
The
制御部１３は、ボンディング開始時に、ボンディング中のワークの面と垂直な方向のワークへの荷重を記憶している予め定められた値（たとえばＦ１）に設定する。制御部１３は、実施の形態１と同様に、ボンディング完了時において、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率と、閾値ＴＨ１とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１以上のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が閾値ＴＨ１未満のときに、ボンディング品質を不良と判定する。
At the start of bonding, the
図２５は、実施の形態５のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。
ステップＳ５００において、制御部１３は、ボンディング荷重をＦ１に設定する。ここで、Ｆ１は、ボンディングワイヤを加振する荷重の伝達効率が飽和するときのボンディング荷重の下限である。
FIG. 25 is a flowchart showing a procedure of wire bonding according to the fifth embodiment.
In step S500, the
以下のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理は、実施の形態１の図１３のフローチャートと同様なので、説明を繰り返さない。 Since the processing of the following steps S101 to S109 is the same as that of the flowchart of FIG. 13 of the first embodiment, description thereof will not be repeated.
本実施の形態によれば、ボンディング信頼性を向上させたボンディングが可能となる。
実施の形態６．
本実施の形態では、Ｘ軸方向の荷重を表わす波形を用いてワーク４の押さえ不足によるボンディング不良を検出する。
According to the present embodiment, bonding with improved bonding reliability is possible.
Embodiment 6 FIG.
In the present embodiment, a bonding failure due to insufficient pressing of the workpiece 4 is detected using a waveform representing a load in the X-axis direction.
ボンディングが正常時には、超音波振動方向と垂直方向であるＸ軸方向にはボンディングワイヤを加振する荷重、およびワークに伝達される荷重が検出されない。 When bonding is normal, the load for vibrating the bonding wire and the load transmitted to the workpiece are not detected in the X-axis direction which is perpendicular to the ultrasonic vibration direction.
図２６は、不良発生時のＸ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化の波形を表わす図である。 FIG. 26 is a diagram illustrating a waveform of a change over time of a load for exciting the bonding wire in the X-axis direction when a defect occurs.
図２６に示すように、ボンディング中のワーク４の押さえが不十分である場合には、超音波振動と垂直方向にワーク４が振動してしまうため、Ｘ軸方向にボンディングワイヤを加振する荷重が検出される。また、図示しないが、Ｘ軸方向にワークに伝達される荷重も検出される。 As shown in FIG. 26, when the work 4 is not sufficiently pressed during bonding, the work 4 vibrates in the direction perpendicular to the ultrasonic vibration, and therefore the load for exciting the bonding wire in the X-axis direction. Is detected. Although not shown, a load transmitted to the workpiece in the X-axis direction is also detected.
本実施の形態では、Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を判定波形とする。
制御部１３は、Ｘ軸方向の荷重を表わす波形を時間区間に分割した後、ＦＦＴ解析する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
In the present embodiment, a load for exciting the bonding wire in the X-axis direction is used as a determination waveform.
The
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重と、閾値ＴＨ４とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ４以下のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ４を超えるときに、ボンディング品質を不良と判定する。Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのＸ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の上限を閾値ＴＨ５とすることができる。
When the bonding is completed, the
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図２７は、実施の形態６のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。
ステップＳ６０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
FIG. 27 is a flowchart showing a wire bonding procedure according to the sixth embodiment.
In step S <b> 601, the
ステップＳ６０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 602, the
ステップＳ６０３において、制御部１３は、ボンディングヘッド３に取り付けられたヘッド側センサユニット８に含まれる第１の３軸力検出素子７ａによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＸ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ４を測定させる。
In step S603, the
ステップＳ６０４において、ボンディング完了時のＸ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ４が閾値ＴＨ４以下のときに（Ｓ６０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ６０５に進み、ボンディング完了時のＸ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ４が閾値ＴＨ４を超えるときに（Ｓ６０４：ＮＯ）、処理がステップＳ６０６に進む。 In step S604, when the load W4 for exciting the bonding wire in the X-axis direction at the time of bonding is equal to or less than the threshold value TH4 (S604: YES), the process proceeds to step S605, and the bonding wire in the X-axis direction at the time of completion of bonding. When the load W4 for exciting the pressure exceeds the threshold value TH4 (S604: NO), the process proceeds to step S606.
ステップＳ６０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S605, the
ステップＳ６０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S606, the
ステップＳ６０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S <b> 607, the
本実施の形態によれば、制御部が、Ｘ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of the bonding quality after completion of bonding using a load that vibrates the bonding wire in the X-axis direction, so that a plurality of different bondings can be performed in one workpiece. Even during continuous operation where dots are present, the quality of bonding can be determined.
実施の形態６の変形例．
本変形例では、Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重を判定波形とする。
Modified example of the sixth embodiment.
In this modification, the load transmitted to the workpiece in the X-axis direction is used as the determination waveform.
制御部１３は、Ｘ軸方向の荷重を表わす波形を時間区間に分割した後、ＦＦＴ解析する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
The
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重と、閾値ＴＨ５とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ５以下のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ５を超えるときに、ボンディング品質を不良と判定する。Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのＸ軸方向のワークに伝達される荷重の上限を閾値ＴＨ６とすることができる。
The
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図２８は、実施の形態６の変形例のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。 FIG. 28 is a flowchart illustrating a wire bonding procedure according to a modification of the sixth embodiment.
ステップＳ７０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
In step S <b> 701, the
ステップＳ７０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 702, the
ステップＳ７０３において、制御部１３は、ワーク４を載置するステージ５の下に設置されたステージ側センサユニット１０に含まれる第２の３軸力検出素子７ｂによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＸ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ５を測定させる。
In step S <b> 703, the
ステップＳ７０４において、ボンディング完了時のＸ軸方向のワークに伝達される荷重Ｗ５が閾値ＴＨ５以下のときに（Ｓ７０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ７０５に進み、ボンディング完了時のＸ軸方向のワークに伝達される荷重Ｗ５が閾値ＴＨ５を超えるときに（Ｓ７０４：ＮＯ）、処理がステップＳ７０６に進む。 In step S704, when the load W5 transmitted to the workpiece in the X-axis direction at the time of completion of bonding is equal to or less than the threshold value TH5 (S704: YES), the process proceeds to step S705 and is transmitted to the workpiece in the X-axis direction at the time of bonding completion. When the applied load W5 exceeds the threshold value TH5 (S704: NO), the process proceeds to step S706.
ステップＳ７０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S705, the
ステップＳ７０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S706, the
ステップＳ７０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S <b> 707, when the determination result is bad, the
本実施の形態によれば、制御部が、Ｘ軸方向のワークに伝達される荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of the bonding quality after the completion of bonding by using the load transmitted to the workpiece in the X-axis direction, thereby allowing a plurality of different bonding points in one workpiece. Even during continuous operation where there is a defect, the quality of bonding can be determined.
実施の形態７．
本実施の形態では、Ｚ軸方向の荷重を表わす波形を用いて、チップ割れ等によってワーク４が破壊することによるボンディング不良を検出する。
Embodiment 7 FIG.
In the present embodiment, using a waveform representing a load in the Z-axis direction, a bonding failure due to breakage of the workpiece 4 due to chip cracking or the like is detected.
Ｚ軸方向の荷重を表わす波形を時間区間に分割した後、ＦＦＴ解析する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。 After the waveform representing the load in the Z-axis direction is divided into time intervals, FFT analysis is performed. The FFT analysis is performed on a time interval set by an arbitrary time length and the number of divisions, and it is also possible to select and analyze an arbitrary time interval among the divided time intervals.
ボンディングが正常時には、ワーク４と垂直方向であるＺ軸方向にはボンディングワイヤを加振する荷重、およびワークに伝達される荷重が検出されない。 When the bonding is normal, the load for vibrating the bonding wire and the load transmitted to the workpiece are not detected in the Z-axis direction that is perpendicular to the workpiece 4.
ボンディング中にチップ割れ等のワーク４の破壊が発生した場合、ワーク４が振動してしまうため、Ｚ軸方向にボンディングワイヤを加振する荷重、およびワークに伝達される荷重が検出される。 When the work 4 such as chip cracking is broken during bonding, the work 4 vibrates, and thus a load for exciting the bonding wire in the Z-axis direction and a load transmitted to the work are detected.
本実施の形態では、Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を判定波形とする。
制御部１３は、Ｚ軸方向の荷重を表わす波形を時間区間に分割した後、ＦＦＴ解析する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
In the present embodiment, the load for exciting the bonding wire in the Z-axis direction is used as the determination waveform.
The
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重と、閾値ＴＨ６とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ６以下のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重が閾値ＴＨ６を超えるときに、ボンディング品質を不良と判定する。Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのＺ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重の上限限を閾値ＴＨ６とすることができる。
The
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図２９は、実施の形態７のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。
ステップＳ８０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
FIG. 29 is a flowchart illustrating a wire bonding procedure according to the seventh embodiment.
In step S <b> 801, the
ステップＳ８０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 802, the
ステップＳ８０３において、制御部１３は、ボンディングヘッド３に取り付けられたヘッド側センサユニット８に含まれる第１の３軸力検出素子７ａによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＺ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ６を測定させる。
In step S803, the
ステップＳ８０４において、ボンディング完了時のＺ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ６が閾値ＴＨ６以下のときに（Ｓ８０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ８０５に進み、ボンディング完了時のＺ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重Ｗ６が閾値ＴＨ６を超えるときに（Ｓ８０４：ＮＯ）、処理がステップＳ８０６に進む。 In step S804, when the load W6 for exciting the bonding wire in the Z-axis direction at the completion of bonding is equal to or less than the threshold value TH6 (S804: YES), the process proceeds to step S805, and the bonding wire in the Z-axis direction at the completion of bonding. When the load W6 for exciting the pressure exceeds the threshold value TH6 (S804: NO), the process proceeds to step S806.
ステップＳ８０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S805, the
ステップＳ８０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S806, the
ステップＳ８０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S807, when the determination result is bad, the
本実施の形態によれば、制御部が、Ｚ軸方向のボンディングワイヤを加振する荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of the bonding quality after completion of bonding by using a load that vibrates the bonding wire in the Z-axis direction. Even during continuous operation where dots are present, the quality of bonding can be determined.
実施の形態７の変形例．
本変形例では、Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重を判定波形とする。
Modified example of the seventh embodiment.
In this modification, the load transmitted to the workpiece in the Z-axis direction is used as the determination waveform.
制御部１３は、Ｚ軸方向の荷重を表わす波形を時間区間に分割した後、ＦＦＴ解析する。ＦＦＴ解析は任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
The
制御部１３は、ボンディング完了時において、Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重と、閾値ＴＨ７とを比較することによって、ボンディング品質の良否を判定する。制御部１３は、ボンディング完了時における、Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ７以下のときに、ボンディング品質を正常と判定する。制御部１３は、ボンディング完了時おける、Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重が閾値ＴＨ７を超えるときに、ボンディング品質を不良と判定する。Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重の時間変化とボンディング強度との関係をプル試験またはシェア試験等の各種信頼性試験により調査することによって、所望のボンディング強度が得られるときのＺ軸方向のワークに伝達される荷重の上限を閾値ＴＨ７とすることができる。
The
制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
When the determination result is bad, the
図３０は、実施の形態７の変形例のワイヤボンディングの手順を示すフローチャートである。 FIG. 30 is a flowchart illustrating a wire bonding procedure according to a modification of the seventh embodiment.
ステップＳ９０１において、制御部１３は、ボンディングツール２を制御して、ボンディングワイヤ６をワーク４に圧着させる。
In step S <b> 901, the
ステップＳ９０２において、制御部１３は、超音波振動子１を制御して、ボンディングヘッド３を介してボンディングツール２に超音波振動を印加させる。
In step S <b> 902, the
ステップＳ９０３において、制御部１３は、ワーク４を載置するステージ５の下に設置されたステージ側センサユニット１０に含まれる第２の３軸力検出素子７ｂによって、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング完了時のＺ軸方向のワークを加振する荷重Ｗ７を測定させる。
In step S903, the
ステップＳ９０４において、ボンディング完了時のＺ軸方向のワークに伝達される荷重Ｗ７が閾値ＴＨ７以下のときに（Ｓ９０４：ＹＥＳ）、処理がステップＳ９０５に進み、ボンディング完了時のＺ軸方向のワークに伝達される荷重Ｗ７が閾値ＴＨ７を超えるときに（Ｓ９０４：ＮＯ）、処理がステップＳ９０６に進む。 In step S904, when the load W7 transmitted to the workpiece in the Z-axis direction at the completion of bonding is equal to or less than the threshold value TH7 (S904: YES), the process proceeds to step S905 and is transmitted to the workpiece in the Z-axis direction at the completion of bonding. When the applied load W7 exceeds the threshold value TH7 (S904: NO), the process proceeds to step S906.
ステップＳ９０５において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を正常と判定する。
In step S905, the
ステップＳ９０６において、制御部１３は、ボンディングワイヤ６とワーク４とのボンディング品質を不良と判定する。
In step S906, the
ステップＳ９０７において、制御部１３は、判定結果が不良の場合、超音波振動子１へ停止を指示する信号を出力する。
In step S907, the
なお、上述した各実施の形態を組み合わせてボンディング品質の良否判定を行うことも可能であり、組み合わせることで高精度なボンディング判定を行うことができる。 It should be noted that it is possible to determine whether or not the bonding quality is good by combining the above-described embodiments, and it is possible to perform highly accurate bonding determination by combining them.
本実施の形態によれば、制御部が、Ｚ軸方向のワークに伝達される荷重を用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定することによって、一つのワーク内に複数の異なるボンディング点が存在する連続稼働時においても、ボンディングの品質の良否を判定することができる。 According to the present embodiment, the control unit determines the quality of the bonding quality after the completion of bonding using the load transmitted to the workpiece in the Z-axis direction, thereby allowing a plurality of different bonding points in one workpiece. Even during continuous operation where there is a defect, the quality of bonding can be determined.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１０１ ワイヤボンディング装置、１ 超音波振動子、２ ボンディングツール、３ ボンディングヘッド、４ ワーク、５ ステージ、６ ボンディングワイヤ、７ａ，７ｂ ３軸力検出素子、８ ヘッド側センサユニット、９−１〜９−４ 金属片、１０ ステージ側センサユニット、１１ａ，１１ｂ チャージアンプ、１２ａ，１２ｂ 電圧検出部、１３ 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ボンディングツールを介して前記ボンディングワイヤおよび前記ワークに超音波振動を印加する超音波振動子と、
ボンディング完了時の前記ボンディングワイヤを加振する荷重、およびボンディング完了時の前記ワークに伝達される荷重のうちの少なくとも１つを用いて、ボンディング完了後のボンディング品質を判定する制御部とを備えた、ワイヤボンディング装置。 A bonding tool that crimps the bonding wire to the workpiece;
An ultrasonic vibrator for applying ultrasonic vibration to the bonding wire and the workpiece via the bonding tool;
A control unit that determines bonding quality after completion of bonding using at least one of a load for exciting the bonding wire at the time of completion of bonding and a load transmitted to the workpiece at the time of completion of bonding. Wire bonding equipment.
ボンディング完了時の、前記ワークの面と平行であって、かつ前記超音波振動の方向と同じ方向において前記ワークに伝達される第２の荷重を測定する第２の力検出素子とを備え、
前記制御部は、前記第２の荷重を前記第１の荷重で除算した値が閾値以上のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記第２の荷重を前記第１の荷重で除算した値が前記閾値未満のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A first force detection element that measures a first load that vibrates the bonding wire in the same direction as the ultrasonic vibration when the bonding is completed, and parallel to the surface of the workpiece;
A second force detecting element for measuring a second load transmitted to the workpiece in the same direction as the ultrasonic vibration direction in parallel with the surface of the workpiece when bonding is completed;
When the value obtained by dividing the second load by the first load is equal to or greater than a threshold value, the control unit determines that the bonding quality after the completion of bonding is normal, and determines the second load as the first load. The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein when the value divided by the load is less than the threshold value, it is determined that the bonding quality after the completion of bonding is poor.
前記制御部は、前記荷重が閾値以上のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値未満のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detection element that measures a load that vibrates the bonding wire in the same direction as the ultrasonic vibration direction in parallel with the surface of the workpiece when bonding is completed;
The controller determines that the bonding quality after completion of bonding is normal when the load is equal to or greater than a threshold value, and determines that the bonding quality after completion of bonding is poor when the load is less than the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記荷重が閾値以上のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値未満のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detection element for measuring a load transmitted to the workpiece in the same direction as the ultrasonic vibration direction in parallel with the surface of the workpiece when bonding is completed;
The controller determines that the bonding quality after completion of bonding is normal when the load is equal to or greater than a threshold value, and determines that the bonding quality after completion of bonding is poor when the load is less than the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記荷重が閾値以下のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値を超えるときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detecting element that measures a load for exciting the bonding wire in a direction that is parallel to the surface of the workpiece and is orthogonal to the direction of the ultrasonic vibration when bonding is completed;
The control unit determines that the bonding quality after the completion of bonding is normal when the load is equal to or less than a threshold value, and determines that the bonding quality after the completion of bonding is poor when the load exceeds the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記荷重が閾値以下のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値を超えるときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detection element that measures a load transmitted to the workpiece in a direction that is parallel to the surface of the workpiece and is orthogonal to the direction of the ultrasonic vibration when bonding is completed;
The control unit determines that the bonding quality after the completion of bonding is normal when the load is equal to or less than a threshold value, and determines that the bonding quality after the completion of bonding is poor when the load exceeds the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記荷重が閾値以下のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値を超えるときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detection element for measuring a load for exciting the bonding wire in a direction perpendicular to the surface of the workpiece when bonding is completed;
The control unit determines that the bonding quality after the completion of bonding is normal when the load is equal to or less than a threshold value, and determines that the bonding quality after the completion of bonding is poor when the load exceeds the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記荷重が閾値以下のときに、ボンディング完了後のボンディング品質が正常であると判定し、前記荷重が前記閾値を超えるときに、ボンディング完了後のボンディング品質が不良であると判定する、請求項１記載のワイヤボンディング装置。 A force detection element for measuring a load transmitted to the workpiece in a direction perpendicular to the surface of the workpiece when bonding is completed;
The control unit determines that the bonding quality after the completion of bonding is normal when the load is equal to or less than a threshold value, and determines that the bonding quality after the completion of bonding is poor when the load exceeds the threshold value. The wire bonding apparatus according to claim 1.
前記ボンディングツールを介して前記ボンディングワイヤおよび前記ワークに超音波振動を印加するステップと、
ボンディング完了時の前記ボンディングワイヤを加振する荷重、およびボンディング完了時の前記ワークに伝達される荷重のうちの少なくとも１つを用いて、ボンディング完了後のボンディング品質の良否を判定するステップとを備えた、ワイヤボンディング方法。
A step of crimping a bonding wire to a workpiece by a bonding tool;
Applying ultrasonic vibrations to the bonding wire and the workpiece via the bonding tool;
Determining whether or not the bonding quality is good after completion of bonding using at least one of a load for exciting the bonding wire at the time of completion of bonding and a load transmitted to the workpiece at the time of completion of bonding. Wire bonding method.
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