JP2535599B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術(第6図、第7図) 発明が解決しようとする課題(第8図) 課題を解決するための手段 作用 実施例 請求項記載の説明 (第1図、第2図、第3図) 請求項記載の説明(第4図) 請求項記載の説明(第5図) 発明の効果 〔概 要〕 平面配置された複数のボンド点を有する被配線物に対
して、配線用のワイヤを先端に導出させたボンディング
ツールを押下して各ボンド点にワイヤをボンディング
し、且つこれをボンド点の配置が共通である複数の被配
線物に対して順次繰り返すワイヤボンディングの方法に
関し、 作業中に発生する種々の異常をその作業中に検出し得
るようにすることを目的とし、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点に
おけるボンディングツールの押下方向の位置なるツール
高さHを個々のボンディングの際に検出し記憶するよう
にして、は、各ボンド点毎に、ツール高さHに対する
基準値H0を予め設定して、ツール高さHと基準値H0との
差ΔHを求め、差ΔHが所定の許容値を越えた場合はそ
の際のボンディングを異常と認識する、は、で正常
と認識されたボンディングの際に得られたツール高さH
から更新用の基準値H0を求め、に適用する基準値H0
随時に更新する、は、個々の被配線物に対して、適宜
な複数のボンド点におけるツール高さHのレンジRを求
め、レンジRが所定の許容値を越えた場合はその被配線
物を異常と認識する、の〜を利用して異常を検出す
るように構成する。
又、上記により個々のボンディングが正常と認識
された場合でも、により被配線物全体のレンジRが許
容値を越える場合、あるいは逆にレンジRが正常でもボ
ンディングの異常が含まれる場合には被配線物のボンデ
ィングが異常であると認識するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、平面配置された複数のボンド点を有する被
配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボ
ンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボン
ディングし、且つこのボンディングを同種の複数の被配
線物に対して順次繰り返すワイヤボンディングの方法に
関する。
上記ワイヤボンディングは、量産する半導体装置の組
立において、回路導出用とする複数のリードを具えてそ
の傍に半導体チップを搭載したものを上記被配線物とな
し、その半導体チップとリードとの間をワイヤで配線す
る際に適用される。被配線物の具体例としては、半導体
チップを搭載したリードフレームの1半導体装置分、半
導体チップを搭載したセラミックパッケージ、半導体チ
ップを搭載したサーディップパッケージなどがある。
そしてこのワイヤボンディングでは、不良品を次工程
に送らないようにすることが肝要であり、作業中に発生
する種々の異常をその作業中に検出し得るようにするこ
とが望まれる。
〔従来の技術〕
第6図(a)(b)は被配線物とその配線の例を示す
要平面図である。
同図において、1は回路導出用となるリード、2はチ
ップステージ、3は回路が形成されてステージ2上に搭
載された半導体チップ、4はボンディングによりリード
1と半導体チップ3との間を接続する配線用のワイヤ、
である。被配線物には一般に(a)の形態のものが多い
が、(b)に示すようにステージ2上にターミナルチッ
プ5を搭載してこれにワイヤ4をボンディングするもの
もある。
この被配線物に対するワイヤ4のボンディングは、第
7図の側面図に示すようにして行う。
即ち、概略的には、内部の貫通孔を通して下部先端に
ワイヤ4を導出させたボンディングツール6が、押下に
よりワイヤ4をリード1または半導体チップ3のボンド
点に押圧してそのボンド点にワイヤ4をボンディングす
る。その際、リード1及び半導体チップ3を適宜の温度
に加熱しておき、場合によってはツール6に横方向の超
音波振動を付加する。前者を熱圧着ボンディング、後者
を熱圧超音波併用ボンディングと称する。
そしてツール6は、配線の始端となる第1ボンド点
(通常は半導体チップ3のボンド点)にワイヤ4の先端
部をボンディングし、続いてワイヤ4の先端部をボンデ
ィングし、続いてワイヤ4を繰り出しながら第2ボンド
点に(通常はリード1のボンド点)に移動して第2ボン
ド点にワイヤ4の途中をボンディングし、更にワイヤ4
共に上方に移動してワイヤ4を第2ボンド点の傍で切断
する。この作業により第1ボンド点と第2ボンド点の間
が配線される。切断されてツール6側にあるワイヤ4の
先端部はツール6の先端部に位置するので、引続き次の
第1をボンド点へのボンディングに移ることができる。
そしてこのボンディングは、一つの被配線物に所要数の
配線を施してから次の被配線物に移る。
上記の作業において、ツール6がワイヤ4をボンド点
に押圧するところの詳細は次のようである。
即ち、第1ボンド点へのボンディングの際には、ツー
ル6からでているワイヤ4の先端部を加熱により球状の
ボール4aにして、安定な押圧ができるようにしておく。
そして、ツール6の降下途上でボール4aがボンド点を押
圧し始めた点を検出し、その点から一定量を押下してボ
ンディングする。また第2ボンド点へのボンディングの
際には、ツール6から繰り出されているワイヤ4の側面
がボンド点を押圧し始めた点を検出し、その点から一定
量を押下してする。不図示であるが、第1ボンド点で
は、ワイヤ4の先端部をツール6の先端面に沿わせて、
ボール4aの形成なしにボンディングする場合もある。
このことにより、被配線物におけるボンド点の配置が
正常で且つツール6へのワイヤ4の供給が維持されれ
ば、次工程に送られるものは常に良品となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら現実は、第8図(a)〜(h)の側面図
に示すような種々の異常が発生する。なお図は簡略化の
ため半導体チップ3側またはリード1側のみで示してあ
る。
(a)は、ワイヤ4の供給が途絶えた際に発生する異
常であり(空打ちと称する)、半導体チップ3やリード
1を傷つける。従来のワイヤボンディング装置(ワイヤ
ボンダ)では、ワイヤの供給を監視する機構を具えてい
るものの、操作ミスによりこの異常を防止できない場合
がある。
(b)は、一旦配線された被配線物が恰も未配線のも
のとして再度ボンディングされて発生する異常である
(二重配線と称する)。
(c)は、半導体チップ3がボンド点まで欠けている
場合に発生する異常である。
(d)は、ステージ2に対する固着が悪くて半導体チ
ップ3がずれてしまった場合に発生する異常である。
(e)は、リーダ1が横方向にずれてボンド点が所定
の位置にない場合に発生する異常である。
(f)は、ターミナルチップ5が剥がれなどにより無
くなっている場合に発生する異常である。
(g)は、先に述べたワイヤ押圧開始点を検出する機
構が誤動作した場合に発生する異常であり、図示のよう
にワイヤ4がボンディングされないか、または不図示で
あるが半導体チップ3やリード1を傷つける。
(h)は、リード1相互間の高さばらつきの大きさが
その規格値を越えている場合で、ボンディングそのもの
が正常であっても製品として不良となる異常である。図
は大きくずれたリード1のみを示してある。
そしてこれらの異常が発生したにもかかわらずボンデ
ィング作業が継続された場合には、不良品が他の良品に
混入して次工程に送られてしまう。このことは後工程で
無駄な作業を行うことになり経済的なロスを引き起こ
す。そしてこの不良品混入を抑えるための従来の方策
は、ボンディング後に主として目視による検査を行うこ
とであった。
そこで本発明は、平面配置された複数のボンド点を有
する被配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出さ
せたボンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤ
をボンディングし、且つこのボンディングをボンド点の
配置か共通である複数の被配線物に対して順次繰り返す
ワイヤボンディングの方法において、作業中に発生する
上述の異常をその作業中に検出し得るようにすることを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、平面配置された複数のボンド点を有する
被配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させた
ボンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボ
ンディングし、且つこのボンディングをボンド点の配置
が共通である複数の被配線物に対して順次繰り返すワイ
ヤボンディングの方法において、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点
におけるボンディングツールの押下方向の位置をツール
の高さHとなし、個々のボンド点におけるツール高さH
をそのボンディングの際に検出し記憶するようにして、
各ボンド点毎に、ツール高さHに対する基準値H0を予め
設定して、ツール高さHと基準値H0との差ΔHを求め、
差ΔHが所定の許容値を越えた場合はその際のボンディ
ングを異常と認識することにより、ボンディングの異常
を検出するワイヤボンディング方法、及び、 上記において、正常と認識されたボンディングに
ついて得られたツール高さHから更新用の基準値H0を求
め、に適用する基準値H0を随時に更新するワイヤボン
ディング方法、及び、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点
におけるボンディングツールの押下方向の位置をツール
高さHとなし、個々のボンド点におけるツール高さHを
そのボンディングの際に検出し記憶するようにして、個
々の被配線物に対して、適宜な複数のボンド点における
ツール高さHのレンジRを求め、レンジRが所定の許容
値を越えた場合はその被配線物を異常と認識することに
より、被配線物の異常を検出するワイヤボンディング方
法、及び、 上記に記載の方法によって被配線物に対して各ボ
ンド点毎にツール高さHと基準値H0との差ΔHを求め、
さらに上記に記載の方法によって該被配線物に対して
ツール高さHのレンジRを求め、上記の差ΔHもしくは
上記のレンジRのいずれかが、それぞれの所定の許容値
を越えた場合は該被配線物を異常と認識することによ
り、被配線物の異常を検出するワイヤボンディング方
法、及び、 上記において、ツール高さHと基準値H0との差Δ
Hから正常と認識されたボンディングについて得られた
ツール高さHから更新用の基準値H0を求め、適用する基
準値H0を随時に更新するワイヤボンディング方法、 によって解決される。
〔作 用〕
ボンディングされた被配線物が良品となるためにはボ
ンディング前の被配線物が良品でなければならない。こ
のことは、ボンディングされる際の被配線物の個々のボ
ンド点の位置と高さが被配線物間で揃っていることを意
味する。そしてその場合は被配線物間でボンド点毎に上
記のツール高さHも揃うことになる。
然もツール高さHは、従来からのワイヤ押圧開始点検
出に用いる機構を利用することにより、容易に検出する
ことができる。
従って上記において基準値H0を適宜に設定すれば、
差ΔHは、正常の場合に0に近い値となり、第8図
(a)〜(g)に示す異常が発生した場合に絶対値が大
きくなる。このことから上記異常の発生をボンディング
の作業中に検出することができる。
そして上記は、における望ましい基準値H0にドリ
フト的な変動がある場合にその変動分を補正するもの
で、の機能をより効果的にさせる。
また上記は、レンジRがリード1相互間の高さばら
つきの大きさを示し得るので、第8図(h)に示す異常
を作業中に検出することを可能にさせる。
又、上記により個々のボンディングが正常と認識
された場合でも、により被配線物全体のレンジRが許
容値を越える場合、あるいは逆にレンジRが正常でもΔ
Hによるボンディングの異常が含まれる場合にもに
よって被配線物のボンディングが異常であると認識する
ことが可能である。
そしてこれらの異常を検出した際にアラームを出し作
業を停止すれば次工程に不良品を送ることが防止され
る。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について第1図〜第5図を用いて
説明する。第1図(a)(b)はツール高さH、基準値
H0及び差ΔHを説明する側面図、第2図は差ΔHによる
異常検出の実施例を説明する許容値図、第3図は差ΔH
による異常検出の他の実施例を説明する許容値図、第4
図は基準値H0更新の実施例を説明する作業流れ図、第5
図はレンジRによる異常検出の実施例を説明する展開
図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物を示す。
第1図において、(a)は半導体チップ3側を例にと
りボンディングが正常の場合を示し、(b)は同じくボ
ンディングが第8図(a)に示す異常の場合を示してあ
る。
ツール高さHは、個々のボンディングの際のボンディ
ングツール6の押下がその先を押圧する時点におけるツ
ール6の押下方向の位置を示す寸法値である。そのツー
ル6側の標点は、ツール6の任意の位置にとることがで
きるが、ここではツール6の先端にとって示してある。
従ってツール高さHは、個々のボンド点毎に得られる
ものであり、然も個々のボンディングの作業中に検出さ
れる。この検出は、従来からのワイヤ押圧開始点検出に
用いる機構を利用することにより、容易に行うことがで
きる。そして検出したツール高さHは、基本的なデータ
となるものでありメモリに記憶して後述の比較などに使
用する。
基準値H0は、ボンディングが正常に行われた際のツー
ル高さHを代表する基準となる寸法値であり、被配線物
の各ボンド点毎に後述のようにして設定する。
差ΔHは、ツール高さHと基準値H0の比較即ちΔH=
H−H0で規定されてツール高さHの変動を示し、正の場
合と負の場合がある。
(a)に示すようにボンディングが正常な場合には、
差ΔHが0に近い値となるが、(b)に示すように異常
が発生した場合には差ΔHの絶対値が大きくなる。
そこで、差ΔHに対する許容値を適宜に設定すれば、
第8図(a)〜(b)に示す異常の発生を検出すること
ができる。然もツール高さHを検出し記憶した後即座に
差ΔHを算出することにより、異常発生の検出は次のボ
ンディングの前に行うことができる。
そしてこの検出は、ボンディングを同種の複数の被配
線物に対して順次繰り返す場合に異常発生のアラームを
出し作業を停止することにより、第8図(a)〜(g)
の異常による不良品を次工程に送ることを防止させる。
作業は、異常に対する対策処理を施した後継続すること
ができる。
この検出を行う場合、先ず基準値H0の設定が必要であ
る。それは最初の数個例えば1〜4個程度の被配線物に
対してボンディングを行って個々のボンド点におけるツ
ール高さHを検出し、個々のボンディングが正常である
ことを目視などにより確認した上で被配線物のボンド点
毎にツール高さHの平均値を算出し、この平均値をそれ
ぞれのボンド点の基準値H0とする。
以上が先に述べたによる検出の概要である。
上記検出の実施例では上記許容値を第2図に示すよう
に設定してある。
第2図において、T1は正となった差ΔHに対する許容
値、T2は負となった差ΔHに対する許容値である(ここ
では許容値T1、T2を何れも正の値とする)。そして、差
ΔHが正の場合は、 ΔH≦T1 の場合を正常、 ΔH>T1 の場合を異常、 と認識し、差ΔHが負の場合は、 と認識する。許容値T1及びT2は、正常と認識したものの
中に異常のものが混入しないようにすることが肝要であ
り、これを勘案しながら過去のボンディングの実績に基
づいて設定する。
また上記検出の他の実施例では許容値を第3図に示す
ように設定してある。
第3図において、T1及びT3(T3>T1)は正となった差
ΔHに対する許容値、T2及びT4(T4>T2)は負となった
差ΔHに対する許容値である(ここでは許容値T1〜T4
何れも正の値とする)。そして、差ΔHが正の場合は、 ΔH≦T1 の場合を正常、 T3≧ΔH>T1 の場合を準異常、 ΔH>T3 の場合を異常、 と認識し、差ΔHが負の場合は、 と認識する。
そして、準異常が発生した場合には、とりあえずボン
ディングを継続し、適宜に設定した条件の範囲内で再発
した際に異常と認識する。その条件は、例えば、第6図
における半導体チップ3側とリード1側とを区別して、
何れかの側で再発が先発の準異常から4個所のボンディ
ングの範囲内で発生した際に異常とする、といった具合
のもである。
先の実施例のように正常と異常の二つに区分した際に
は、正常認識の中に異常のものが含まれないように許容
値T1、T2が厳しく設定されるため、正常であったにもか
かわらず異常と認識されて作業の中断頻度が高くなり、
作業能率の低下を招く場合がある。
本実施例は、この不都合を緩和させるために上記準異
常の領域を設定したものであり、次工程に送るものの中
に不良品を混入させる恐れがあるが、基準値T1〜T4及び
上記条件の設定を適宜にすることによりその不良品の混
入が極めて微笑になり、製品(半導体装置)の組立を総
合的な見地から経済的に有利にさせることができる。
次に、先に述べたである基準値H0の更新の実施例を
説明する。
第4図において、A1、A2、〜は個々の被配線物を示
し、各ボンド点が先に述べたに従って正常・異常の認
識をされながら、A1、A2、〜の順にボンディングが進め
られ、全てのボンド点が正常であるものとする。
そして、A1〜A3の被配線物で検出したツール高さHの
全データから、被配線物のボンド点毎にツール高さHの
平均値を算出してその平均値を更新用の基準値H0(図で
は他の基準値と区別できるようにH0(1)で示す)とな
し、これをA7以降の被配線物に適用する。即ち、A6以前
の被配線物に適用した基準値H0(例えば初期に求めた基
準値H0)を上記更新用の基準値H0に切り替えて基準値H0
を更新する。同様にしてA4〜A6の被配線物から次の更新
用の基準値H0(図ではH0(2)で示す)を求め、これを
A10以降の被配線物に適用する。以下同様にして基準値H
0の更新を繰り返す。
ボンディングに異常が発生して作業を中断した場合に
は、その被配線物の分を除外して更新を継続するか、ま
たは作業再開時から上記手順を繰り返す。
このようにした基準値H0の更新を行えば、における
望ましい基準値H0にドリフト的な変動があってもその変
動分を補正することができるので、の機能をより効果
的にさせる。なお、更新用の基準値H0を求めるための被
配線物の数、及び基準値H0の切り替えの時期は、何れも
任意に設定して良い。
次に、先に述べたであるレンジRによる異常検出の
実施例を説明する。
この実施例は、第6図におけるリード1相互間の高さ
ばらつきに大きさの規格があり、その規格値を越えた不
良(第8図(h)に示す異常)を検出するものである。
第5図において、同図は、第6図における半導体チッ
プ3の周囲に配列する複数のリード1を横並びに展開し
て、一つの被配線物のリード1相互間の高さばらつきが
判るように示してある。
これらのリード1にボンディングした場合には、ツー
ル高さHのレンジRが即上記高さばらつきの大きさを示
し、そのレンジRは、最大ツール高さをHmax、最小ツー
ル高さをHminとして、R=Hmax−Hminで算出できる。従
って、一つの被配線物のボンディングを終了したところ
でレンジRを算出し、上記高さばらつきの大きさに対す
る規格値と比較すれば、次の被配線物に対するボンディ
ングに入る前に第8図(h)に示す異常を検出すること
ができる。
異常が検出された際に作業を中止し該当する被配線物
を除去してから作業を継続すれば、当該不良品を次工程
に送ることが防止される。
このは、実施例の場合ばかりではなく、レンジRの
規格が被配線物のボンド点の中の任意の範囲のものを対
象にしている場合にも適用できる。
さらにレンジRは実施例においては主として第8図
(h)に示すようなリード1相互間のバラツキによるも
のであるため、ΔHによる判定のみではボンディングが
正常であってもレンジRによる異常は認識できず、又こ
れと逆な場合も可能性があり、これらの場合に被配線物
の異常に関する評価を誤るおそれがある。このため、上
記のΔHによる認識とレンジRによる認識を組合せた
によって、被配線物の完全な検査が可能となる。
以上の説明から明らかなように本発明の方法によれ
ば、により要すればこれにを付加することにより第
8図(a)〜(g)に示す異常を、またにより第8図
(h)に示す異常を、全て作業中に検出することができ
るので、被配線物の種類に応じて、、との組合
せ、、との組合せ、ととの組合せの何れか
適宜に選択することにより、次工程へ送るものの中に不
良品が混入して生ずる製品組立上の経済的なロスを低減
させることが可能になる。
〔発明の効果〕
以上の説明したように本発明の構成によれば、平面配
置された複数のボンド点を有する被配線物に対して、配
線用のワイヤを先端に導出させたボンディングツールを
押下して各ボンド点にワイヤをボンディングし、且つこ
のボンディングを同種の複数の被配線物に対して順次繰
り返すワイヤボンディングの方法において、作業中に発
生する種々の異常をその作業中に検出し得るようにな
り、次工程へ送るものの中に不良品が混入して生ずる製
品組立上の経済的なロスを低減させることを可能にさせ
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)はツール高さH、基準値H0及び差Δ
Hを説明する側面図、 第2図は差ΔHによる異常検出の実施例を説明する許容
値図、 第3図は差ΔHによる異常検出の他の実施例を説明する
許容値図、 第4図は基準値H0更新の実施例を説明する作業流れ図、 第5図はレンジRによる異常検出の実施例を説明する展
開図、 第6図(a)(b)は被配線物とその配線の例を示す要
部平面図、 第7図はワイヤのボンディングを説明する側面図、 第8図(a)〜(h)はボンディングの異常を説明する
側面図、 である。 図において、 1はリード、 3は半導体チップ、 4はワイヤ、 4aはボール、 6はボンディングツール、 A1、A2、〜は被配線物、 Hはツール高さ、 H0、H0(1)、H0(2)、〜は基準値、 ΔHは差、 Rはレンジ、 である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平面配置された複数のボンド点を有する被
    配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボ
    ンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボン
    ディングし、且つこのボンディングをボンド点の配置が
    共通である複数の被配線物に対して順次繰り返すワイヤ
    ボンディングの方法において、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点にお
    けるボンディングツールの押下方向の位置をツールの高
    さHとなし、個々のボンド点におけるツール高さHをそ
    のボンディングの際に検出し記憶するようにして、 各ボンド点毎に、ツール高さHに対する基準値H0を予め
    設定して、ツール高さHと基準値H0との差ΔHを求め、
    差ΔHが所定の許容値を越えた場合はその際のボンディ
    ングを異常と認識することにより、ボンディングの異常
    を検出することを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、正常と認識されたボン
    ディングについて得られたツール高さHから更新用の基
    準値H0を求め、適用する基準値H0を随時に更新すること
    を特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項3】平面配置された複数のボンド点を有する被
    配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボ
    ンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボン
    ディングし、且つこのボンディングをボンド点の配置が
    共通である複数の被配線物に対して順次繰り返すワイヤ
    ボンディングの方法において、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点にお
    けるボンディングツールの押下方向の位置をツール高さ
    Hとなし、個々のボンド点におけるツール高さHをその
    ボンディングの際に検出し記憶するようにして、 個々の被配線物に対して、適宜な複数のボンド点におけ
    るツール高さHのレンジRを求め、レンジRが所定の許
    容値を越えた場合はその被配線物を異常と認識すること
    により、被配線物の異常を検出することを特徴とするワ
    イヤボンディング方法。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の方法によって被配線物に
    対して各ボンド点毎にツール高さHと基準値H0との差Δ
    Hを求め、さらに請求項3に記載の方法によって該被配
    線物に対してツール高さHのレンジRを求め、上記の差
    ΔHもしくは上記のレンジRのいずれかが、それぞれの
    所定の許容値を越えた場合は該被配線物を異常と認識す
    ることにより、被配線物の異常を検出することを特徴と
    するワイヤボンディング方法。
  5. 【請求項5】請求項4において、正常と認識されたボン
    ディングについて得られたツール高さHから更新用の基
    準値H0を求め、適用する基準値H0を随時に更新すること
    を特徴とするワイヤボンディング方法。
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