JP3335031B2 - ワイヤボンディング装置におけるボンディング不着検出方法及びボンディング不着検出装置 - Google Patents

ワイヤボンディング装置におけるボンディング不着検出方法及びボンディング不着検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの組立
工程に用いられるワイヤボンディング装置に係り、特に
ボンディング時におけるボンディング不着状態を検出す
る検出方法及び検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの組立工程に用いられる
ワイヤボンディング装置においては、金線又は銅、アル
ミニウムなどのワイヤを用いて第１ボンディング点とな
る半導体チップ上のパッド（電極）と、第２ボンディン
グ点となるリードとを接続するように成される。
【０００３】従来、この種のワイヤボンディング装置に
おいては、先ずボンディングツールとしてのキャピラリ
から突出したワイヤの先端と放電電極（電気トーチ）と
の間に高電圧を印加することにより放電を起こさせ、そ
の放電エネルギーによりワイヤの先端部を溶融してキャ
ピラリの先端にボールを形成するようにしている。
【０００４】そして図３（ａ）乃至（ｃ）に示すよう
に、キャピラリ２０の先端に形成されたボール２１ａ
を、第１ボンディング点である半導体チップ２２上のパ
ッドに対して所定のボンディング荷重を加えつつ、超音
波及び他の加熱手段を併用して加熱を行い、ワイヤ２１
を接続するように成される。
【０００５】そして図３（ｄ）乃至（ｅ）に示すように
ワイヤ２１をキャピラリ２０の先端から繰り出しつつ、
キャピラリ２０を所定のループコントロールに従って相
対移動せしめ、キャピラリ２０を第２ボンディング点で
あるリード２３の直上に位置させる。さらに（ｆ）に示
すようにキャピラリ２０に所定のボンディング荷重を加
えつつ第２ボンディング点に圧着し、超音波及び他の加
熱手段を併用して加熱を行い、第２ボンディング点に対
してワイヤ２１を接続するように成される。
【０００６】続いて（ｇ）に示すようにワイヤ２１をキ
ャピラリ２０の先端より所定のフィード量ｆだけ引き出
した状態でワイヤ２１を挿通するクランパ２４を閉じて
キャピラリ２０と共に上方に引き上げることにより、
（ｈ）に示すようにワイヤ２１は第２ボンディング点よ
り切断され、第１ボンディング点及び第２ボンディング
点との間にワイヤ２１の接続が完了する。
【０００７】以上のような工程によりワイヤボンディン
グがなされる。
【０００８】図４は従来のボンディング装置におけるボ
ンディング不着検出の一例を示したものである。なお図
４において、前記図３と同一の符号で示した箇所は同一
部分でありその説明は省略する。
【０００９】このボンディング不着検出は、第１ボンデ
ィング点としてのパッドと第２ボンディング点としての
リードとが接続された状態で直流電流を検出することに
よってワイヤ切れ等のボンディング不着を検出する。従
って、前記第１ボンディング点又は第２ボンディング点
に正常なボンディングが成された場合には、前記クラン
パ２４よりワイヤ２１を介して半導体チップ２２のパッ
ドとベース２２ａ間で直流閉回路が形成される。そして
電流検出器（図示せず）によって直流電流を検出するこ
とで、第１ボンディング点又は第２ボンディング点に正
常にボンディングが成されたものと判定し、直流電流が
流れない場合には、ワイヤ切れ等であると判定するよう
にしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来のボンディング不着検出では、ボンディングが成され
る半導体デバイスとして、例えばバイポーラタイプのも
のについては、前記のように直流電流が流れるか否かに
よりワイヤ切れ等の検出を行うことができるが、半導体
デバイスとして、例えばＳ−ＲＡＭに代表されるような
ＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor ）集積回路等の半
導体部品においては、直流の流通経路が形成されず、従
来のような直流による検出方法においては不着検出を行
うことができないという問題点を有している。
【００１１】本発明は前記した従来のものの問題点に鑑
みて成されたものであり、ＭＯＳ集積回路等のような容
量成分を有する半導体デバイスに対するものであっても
不着検出が可能な不着検出方法及び装置を提供すること
を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るワイヤボン
ディング装置におけるボンディング不着検出方法は、ボ
ンディングツールによって被ボンディング部品にワイヤ
をボンディングするボンディング装置において、ボンデ
ィングが成された半導体チップのパッドとベース間に前
記ワイヤを介して矩形波を印加させると共に、前記ワイ
ヤを介して半導体チップに流入する電流の微分出力を積
分して得られる出力レベルを判定することによって、ボ
ンディングの不着検出を行うようにしたものである。ま
た、本発明に係るワイヤボンディング装置におけるボン
ディング不着検出装置は、ボンディングツールによって
ボンディングが成された半導体チップのパッドとベース
間にワイヤを介して矩形波を印加させるための矩形波発
生手段と、前記矩形波発生手段からの矩形波電圧に基づ
く電流の微分出力を検出する微分出力検出手段と、この
微分出力検出手段による微分出力を積分する積分出力手
段と、この積分出力手段によって得られる出力のレベル
を弁別するレベル判定手段とを備え、前記レベル判定手
段による弁別出力により、ボンディングの不着状態を検
出するように構成したものである。
【００１３】
【作用】前記したボンディング不着検出方法及びその装
置においては、ボンディング用ワイヤを介して半導体チ
ップのパッドに対して矩形波信号を送り、この矩形波信
号に基づく微分電流を検出するように成される。そし
て、この微分電流による信号を積分してレベルを弁別す
ることにより、ボンディングの状態を検証するものであ
り、従って半導体チップが例えば容量性の素子であるＭ
ＯＳ集積回路であっても、ボンディングの不着状態を確
実に検出することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図１は本発明のボンディング不着検出装
置の実施例を示したものである。この図１における端子
Ａはクランパ２４に接続され、端子Ｂは半導体チップ２
２のベース２２ａに接続されるものである。
【００１５】図１において、タイマー回路５は、矩形波
発生手段としての矩形波発生回路１で発生させる矩形波
を一定時間発生させるようにするものであり、この矩形
波発生回路１は数ボルトの不着検出用電源を備えてい
る。この矩形波発生回路１の出力端は、定電流発生手段
としての定電流器２に接続されている。この定電流器２
は電気的にハイインピーダンスを有し、従って矩形波発
生回路１からの矩形波信号に基づいて閉回路に流れる電
流を、所定以下の微弱電流の値に保持させる。また定電
流器２の出力端は、微分出力検出手段としてのカレント
トランス３の一端に接続されており、カレントトランス
３の他端は、前記した端子Ａに接続されている。前記カ
レントトランス３は、電流路をＯ型の磁気コア３ａによ
って囲み、磁気コア３ａに対して誘導コイル３ｂを巻回
した電流・電圧変換器としての作用をする。
【００１６】なお、端子Ｂと前記矩形波発生回路１との
間には、閉回路の帰路を構成するリード線が接続されて
いる。
【００１７】また前記カレントトランス３におけるコイ
ル３ｂの出力は積分出力手段としての積分器４に供給さ
れるように成されており、この積分器４は、カレントト
ランス３からの微分出力信号を片側のみ積分する。この
片側のみ積分された出力信号はレベル判定手段としての
レベル判定器６に印加され、このレベル判定器６におい
てレベルが弁別される。
【００１８】ここで、前記端子Ａは、図４に示すクラン
パ２４及びボンディング用ワイヤ２１を介して第１ボン
ディンク点となる半導体チップ２２におけるパッドに接
続されており、また端子Ｂは半導体チップ２２における
ベース２２ａに接続されている。この端子Ｂは、ベース
２２ａの他ボンディングステージ等に接続されている場
合を含む。そして前記半導体チップ２２がＭＯＳタイプ
であった場合には、半導体チップ２２は等価的にコンデ
ンサＣとしての作用を呈することとなり、図１における
端子Ａ及びＢの間には、等価的にコンデンサＣが接続さ
れたことになる。
【００１９】図２はボンディングが成される半導体チッ
プがＭＯＳタイプのものである場合における前記図１に
示す各部の信号波形を示している。以下図２に示す信号
波形の説明と共に、図１に示した回路の作用を説明す
る。
【００２０】図２（ａ）は前記矩形波発生回路１からも
たらされる対称的な矩形波であり、この矩形波（ａ）は
定電流器２に供給されて、矩形波（ａ）に基づく回路の
電流が所定の値以下となるように制限される。ここで、
端子Ａ及びＢには、正常なボンディングが成された場合
には、前記したように等価的にコンデンサＣが接続され
た形に成されるため、端子Ａ，Ｂ間は矩形波によりチャ
ージ及びディスチャージが繰り返され、結果としてカレ
ントトランス３におけるコイル３ｂの出力は、図２
（ｂ）として示すような正負から成る微分波形となる。
【００２１】このカレントトランス３からの前記微分波
形（ｂ）は片側のみ積分されて図２（ｃ）に示すような
波形となる。この出力（ｃ）はレベル判定器６において
弁別され、図２（ｃ）に示すような十分なレベルの出力
が存在する場合には、第１ボンディング点は正常なボン
ディングが成された状態であると判定される。
【００２２】また第１ボンディング点が不着状態となっ
た場合には、図１における端子Ａ及びＢ間には、等価的
なコンデンサＣは接続されず、解放状態となる。従って
カレントトランス３からは微分波形は現れず、前記レベ
ル判定器６に対しての出力も発生しないため、レベル判
定器６においては、第１ボンディング点は不着状態であ
ると判定される。
【００２３】なお、本発明に係るボンディング不着検出
装置は、ボンディング装置に組み込まれて一体に構成さ
れてもよいことは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るワイヤボンディング装置におけるボンディング不着
検出方法及び不着検出装置によると、ボンディング用ワ
イヤを介して半導体チップの電極に対して一定時間・矩
形波信号を送り、この矩形波信号に基づく微分電流を検
出するように成される。そして、この微分電流による信
号を積分してレベルを弁別することにより、ボンディン
グの状態を判別するようにしており、従って半導体チッ
プが例えば容量性の素子である例えばＭＯＳ集積回路で
あっても、ボンディングの不着状態を確実に検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るボンディング不着検出装
置の一実施例を示したブロック図である。
【図２】図２は、図１における各部の信号波形を示した
波形図である。
【図３】図３は、ボンディングの工程を示した工程図で
ある。
【図４】図４は、従来のボンディング不着検出装置の一
例を示した構成図である。
【符号の説明】
１ 矩形波発生回路（矩形波発生手段） ２ 定電流器（定電流発生手段） ３ カレントトランス（微分出力検出手段） ４ 積分器（積分出力手段） ５ タイマー回路 ６ レベル判定器（レベル判定手段） ２０ キャピラリ（ボンディングツール） ２１ ワイヤ ２２ 半導体チップ ２３ リード ２４ クランパ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60 H01L 21/66

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ボンディングツールによって被ボンディ
    ング部品にワイヤをボンディングするボンディング装置
    において、ボンディングが成された半導体チップのパッ
    ドとベース間に前記ワイヤを介して矩形波を印加させる
    と共に、前記ワイヤを介して半導体チップに流入する電
    流の微分出力を積分して得られる出力レベルを判定する
    ことによって、ボンディングの不着検出を行うようにし
    たことを特徴とするワイヤボンディング装置におけるボ
    ンディング不着検出方法。
  2. 【請求項２】 ボンディングツールによってボンディン
    グが成された半導体チップのパッドとベース間にワイヤ
    を介して矩形波を印加させるための矩形波発生手段と、
    前記矩形波発生手段からの矩形波電圧に基づく電流の微
    分出力を検出する微分出力検出手段と、この微分出力検
    出手段による微分出力を積分する積分出力手段と、この
    積分出力手段によって得られる出力のレベルを弁別する
    レベル判定手段とを備え、前記レベル判定手段による弁
    別出力により、ボンディングの不着状態を検出するよう
    にしたことを特徴とするワイヤボンディング装置におけ
    るボンディング不着検出装置。 【０００１】
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