JP3637653B2 - ボンディングワイヤーの配線順序決定装置および配線順序決定方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームのインナーリード部と電子部材のパッド部とを接続するボンディングワイヤーの配線順序を決定する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置等の製造において、リードフレームに半導体素子等の電子部材を実装した後は、そのリードフレームのインナーリード部と電子部材のパッド部とをボンディングワイヤーで配線するワイヤーボンドが行われる。
【０００３】
ワイヤーボンドを行うワイヤーボンディング装置には、金線等から成るボンディングワイヤーを保持するためのキャピラリが設けられており、インナーリード側とパッド側との接続点間を移動させてボンディングワイヤーを引き回し、配線を行っている。
【０００４】
このため、複数のボンディングワイヤーを接続する場合には、ワイヤーボンディング装置のキャピラリが、既に配線を行ったボンディングワイヤーと接触しないようにする必要がある。従来では、複数のボンディングワイヤーを配線するにあたり一定方向（電子部材の辺に沿った一定方向）で行い、ある段階で逆の方向に沿った配線を行うようにしてキャピラリとボンディングワイヤーとの接触を回避する方法がとられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術では、ボンディングワイヤーの配線順序をある段階で逆方向にする場合にどの段階で逆方向へ移行するかを定量的に判定するのが困難であった。つまり、実際に電子部材に対し複数のボンディングワイヤーの配線を行い、経験的にある段階から配線順序を逆方向にしてみてキャピラリが配線済のボンディングワイヤーと接触するか否かを目視によって判定し、接触していないようであれば良いとしている。
【０００６】
このような経験的な判断では、ボンディングワイヤーの配線順序が安定しないとともに、キャピラリの無駄な移動によってタイムロスを招く原因となる。また、電子部材におけるパッド部の間隔が狭くなるにつれて目視による接触判定が困難となり、大きなマージンが必要となる問題が生じている。
【０００７】
よって、本発明は効率の良いボンディングワイヤーの配線順序を決定できるボンディングワイヤーの配線順序決定装置および配線順序決定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために成されたボンディングワイヤーの配線順序決定装置および配線順序決定方法である。すなわち、本発明の装置は、リードフレームにおけるインナーリード部と電子部材のパッド部とを接続する複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定するものであり、複数のボンディングワイヤーの接続点座標と配線情報とを入力する入力手段と、この接続点座標と配線情報とに基づき、所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと、前記所定のパッド部と隣接するパッド部にボンディングワイヤーを引き回すキャピラリとが接触するか否かを判定する接触判定として、前記隣接するパッド部の位置と、前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーとの位置関係が、キャピラリにとって前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触する可能性を有するか否かを判定する第１の判定を行い、この第１の判定によって接触の可能性を有すると判定された場合に、前記隣接するパッド部の位置でキャピラリが前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触するか否かを判定する第２の判定を行うことで前記隣接するパッド部へのボンディングワイヤーの配線可否を算出し、該配線可否に基づいて複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定する配線順序決定手段とを備えている。
【０００９】
また、本発明の方法は、予め設定されている複数のボンディングワイヤーの接続点座標と配線情報とに基づき、所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと、前記所定のパッド部と隣接するパッド部にボンディングワイヤーを引き回すキャピラリとが接触するか否かを判定する接触判定として、前記隣接するパッド部の位置と、前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーとの位置関係が、キャピラリにとって前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触する可能性を有するか否かを判定する第１の判定を行い、この第１の判定によって接触の可能性を有すると判定された場合に、前記隣接するパッド部の位置でキャピラリが前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触するか否かを判定する第２の判定を行うことで前記隣接するパッド部へのボンディングワイヤーの配線可否を算出し、次いで、その配線可否の結果に基づいて複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定するものである。
【００１０】
このような本発明では、複数のボンディングワイヤーの接続点座標と配線情報とに基づき、所定のボンディングワイヤーが配線されていると仮定した場合における隣接するボンディングワイヤーの配線可否、すなわち配線済と仮定された所定のボンディングワイヤーに対してキャピラリが接触するか否かを幾何的に計算することができる。これによって、ボンディングワイヤーの配線順序をどのようにすればボンディングワイヤーとキャピラリとが接触しないかを定量的に判定することができるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のボンディングワイヤーの配線順序決定装置および配線順序決定方法における実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の配線順序決定装置１の構成を説明するブロック図である。図１に示す配線順序決定装置１は、主としてワイヤーボンディング装置内に組み込まれているもので、ボンディングワイヤー３０の配線順序を決定するために必要な配線データを入力する配線データ入力部２と、与えられた配線データに基づいて配線順序を算出する配線順序編集部３と、算出した配線順序に基づいてキャピラリ４０を移動させる配線指示部４とから構成されている。
【００１２】
この配線データ入力部２からは、ボンディングワイヤー３０の配線順序を決定するために必要となる配線データとして、ボンド点座標（ｘ，ｙ）、キャピラリコーンアングルθ、キャピラリｔ寸法、ワイヤー高さｈ、ワイヤー径φ、接触マージンＭが入力される。この他、ワイヤーボンディング装置自体に設定されているキャピラリ４０の振動振幅Ａも配線データとして利用される。
【００１３】
なお、ボンド点座標（ｘ，ｙ）とは、電子部材１０の各パッド部１１側のボンド点Ｂ1 と、リードフレーム２０の各インナーリード部２１側のボンド点Ｂ2 との座標値であり、使用するリードフレーム２０や電子部材１０のパッド部１１の配置によって決められている位置である。
【００１４】
配線順序編集部３は、配線データ入力部２から配線データを得て、所定のボンディングワイヤー３０が配線されていると仮定した場合における隣接するボンディングワイヤーの配線可否、すなわち配線済のボンディングワイヤーに対して隣のボンディングワイヤーの配線をしようとした場合に、配線済のボンディングワイヤーとキャピラリ４０とが接触しないかどうかの判定（以下、接触判定という。）を行い、この接触判定から各ボンディングワイヤー３０の配線順序を決定する処理を行っている。
【００１５】
配線指示部４は、配線順序編集部３で決定した配線順序に従いキャピラリ４０の移動指示を行う。具体的には配線順序編集部３から配線順序に対応したボンド点座標（ｘ，ｙ）の並びデータを得て、ボンド点座標（ｘ，ｙ）の並び順にキャピラリ４０を移動させる。これによって、配線順序編集部３で決定した順番通りにボンディングワイヤー３０の配線が行われることになる。
【００１６】
図１に示す配線順序決定装置１はワイヤーボンディング装置内に組み込まれたものであが、このうちの配線データ入力部２および配線順序編集部３をワイヤーボンディング装置以外の例えばワークステーション内において構成してもよい。図２はこれらをワークステーション内で構成した場合の処理の流れを示す図である。
【００１７】
すなわち、ワークステーション内に配線データ入力部２および配線順序編集部３を構成する場合には、その配線データ入力部２にて図２に示すワイヤリング設計データ５０の入力およびステップＳ１の配線パラメータ設定処理を行い、次にステップＳ２に示す熱膨張補正を行い、次いで配線順序編集部３にて図２のステップＳ３に示す配線順序編集処理を行う。
【００１８】
ここでワイヤリング設計データ５０としては、図１に示す電子部材１０の各パッド部１１側のボンド点Ｂ1 の座標値と、使用するリードフレーム２０の各インナーリード部２１側のボンド点Ｂ2 の座標値とが読み込まれる。またステップＳ１の配線パラメータ設定処理では、図１に示す配線データ入力部２にて入力を行うキャピラリコーンアングルθ、キャピラリｔ寸法、ワイヤー高さｈ、ワイヤー径φ、接触マージンＭ、さらにキャピラリ４０の振動振幅Ａ等が入力される。
【００１９】
また、ワークステーションでは、金線等から成るボンディングワイヤー３０（図１参照）の熱による膨張を考慮して図２のステップＳ２の熱膨張補正処理を行いボンド点座標（ｘ，ｙ）の補正を行っている。さらにステップＳ３の配線順序編集で算出されたボンド点座標（ｘ，ｙ）はステップＳ４に示すフォーマット変換処理によってワイヤーボンディング装置の配線指示部４（図１参照）が解釈できるワイヤーボンディング装置用データ６０に変換されることになる。
【００２０】
次に、配線順序編集部３（図１参照）および配線順序編集処理（図２に示すステップＳ３）で行われる本実施形態の配線順序決定方法を説明する。配線順序決定方法は、接触判定処理、付番処理、最短パスの選択処理の３つの処理から構成される。
【００２１】
すなわち、接触判定処理では、配線済と仮定した所定のボンディングワイヤーに対して隣のボンディングワイヤーを配線する際にキャピラリが配線済のボンディングワイヤーと接触するか否かの判定を、入力された配線データに基づいて幾何的に算出する。
【００２２】
また、付番処理では、算出した接触判定の結果に基づいてボンディングワイヤーをどのような順序で配線すれば良いか（配線済のボンディングワイヤーとキャピラリとが接触しないで済むか）のワイヤリングオーダーを所定の手順によって決定する。
【００２３】
さらに、最短パスの選択処理では、付番処理における手順が複数ある場合に、各々の手順での配線順序によるキャピラリの総移動距離（パス）を算出し、そのパスが最短となる方の配線順序を選択する。
【００２４】
以下、各処理の順に説明を行う。先ず、接触判定処理では、予めキャピラリと配線済のボンディングワイヤーとが接触するか否かを判定するための基準距離（Ｌ）を設定しておく。この基準距離（Ｌ）はキャピラリと配線済のボンディングワイヤーとが接触しないための最低限の距離であり、入力された配線データのうちの図１に示すキャピラリコーンアングルθ、キャピラリｔ寸法、ワイヤー高さｈ、ワイヤー径φ、接触マージンＭおよびワイヤーボンディング装置に設定されたキャピラリ４０の振動振幅Ａから数１を用いて算出される。
【００２５】
【数１】
Ｌ＝（ｔ／２）＋ｈ・ｔａｎ（θ／２）＋（φ／２）＋（Ａ／２）＋Ｍ
【００２６】
なお、接触マージンＭはキャピラリ４０（図１参照）の機械的な移動誤差を考慮した値であり、「０」にしてもよい。また、図３は各パラメータに対応した寸法を説明する図である。すなわち、キャピラリコーンアングルθはキャピラリ４０の広がり角度、キャピラリｔ寸法はキャピラリ４０の底面４１（側面視底辺）における中心から端部までの距離、ワイヤー高さｈはボンディングワイヤー３０のアーチ高さ、ワイヤー径φはボンディングワイヤー３０の直径を示している。また、図３に示す距離ｄは、数１に示すｈ・ｔａｎ（θ／２）で表される。
【００２７】
入力された配線データに基づきこのような基準距離（Ｌ）を設定した後は、この基準距離（Ｌ）に基づく接触判定を行う。接触判定としては第１の判定としてパッド部の位置と隣接するボンディングワイヤーとの位置関係が、キャピラリにとって接触の可能性がある位置関係か否かの判定を行い、この第１の判定で接触の可能性のある位置関係となった場合に第２の判定としてパッド部から隣接するボンディングワイヤーに下ろした平面視垂線（以下、単に垂線という。）の距離が基準距離（Ｌ）以下となっているか否かを判定する。
【００２８】
図４は配線順序決定の具体例を説明する図であり、これに基づき上記第１の判定および第２の判定を説明する。なお、図４には、リードフレーム２０に４つのインナーリード部２１ａ〜２１ｄがあり、電子部材１０には４つのパッド部１１ａ〜１１ｄがあり、各々を４本のボンディングワイヤー３０ａ〜３０ｄによって配線する例が示されている。
【００２９】
例えば、ボンディングワイヤー３０ｂが既に配線されていると仮定した場合の隣接するボンディングワイヤー３０ａ、３０ｃの接触判定を考える。この場合には、ボンディングワイヤー３０ｂを底辺、隣接するボンディングワイヤー３０ａ、３０ｃのパッド部１１ａ、１１ｃを頂点とした三角形Ｔ1 、Ｔ2 （図中斜線部参照）を想定し、各三角形Ｔ1 、Ｔ2 におけるパッド部１１ｂでの角度α1 、α2 が鋭角であるか鈍角であるかによって上記第１の判定を行う。
【００３０】
これを幾何的に説明すると、パッド部１１ａとパッド部１１ｂとの距離（またはパッド部１１ｃとパッド部１１ｂとの距離）をａ、ボンディングワイヤー３０ｂの平面視の長さをｂ、パッド部１１ａ（またはパッド部１１ｃ）からインナーリード部２１ｂのボンド点までの距離をｃとした場合、数２を満たす場合には角度α1 （またはα2 ）が直角以上（鈍角）であって、パッド部１１ａ（またはパッド部１１ｃ）はボンディングワイヤー３０ｂに対して接触の可能性がない位置関係にあると判定する。
【００３１】
【数２】
ａ2 ＋ｂ2 ≦ｃ2
【００３２】
一方、数３を満たす場合には角度α1 （またはα2 ）が鋭角であって、パッド部１１ａ（またはパッド部１１ｃ）はボンディングワイヤー３０ｂに対して接触の可能性のある位置関係にあると判定する。
【００３３】
【数３】
ａ2 ＋ｂ2 ＞ｃ2
【００３４】
図４に示す例では、ボンディングワイヤー３０ｂを底辺、パッド部１１ｃを頂点とした三角形Ｔ2 が数３を満たすため、パッド部１１ｃはボンディングワイヤー３０ｂに対して接触の可能性のある位置関係にあると判定される。
【００３５】
次に、この数３を満たす三角形Ｔ2 を用いて上記第２の判定を行う。第２の判定では、三角形Ｔ2 の頂点であるパッド部１１ｃからボンディングワイヤー３０ｂに対して垂線（Ｌc ）を下ろし、この長さが基準距離（Ｌ）より大きいか否かの判定を行う。ここで垂線（Ｌc ）の長さはヘロンの公式を用いて数４のようになる。
【００３６】
【数４】
Ｌc の長さ＝（２√（ｓ（ｓ−ａ）（ｓ−ｂ）（ｓ−ｃ）））／ｂ
ここでｓは、ｓ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／２である。
【００３７】
第２の判定では、数４を用いて算出した垂線（Ｌc ）の長さと予め設定してある基準距離（Ｌ）とを比較し、垂線（Ｌc ）の長さが基準距離（Ｌ）以下となる場合には、ボンディングワイヤー１１ｃの配線を行おうとした場合にパッド部１１ｃの位置で既に配線されたボンディングワイヤー３０ｂとキャピラリ４０とが接触を起こす「接触あり」の判定を行う。
【００３８】
一方、垂線（Ｌc ）の長さが基準距離（Ｌ）より大きい場合には、ボンディングワイヤー３０ｃの配線を行おうとした場合に、既に配線されたボンディングワイヤー３０ｂとキャピラリ４０とが接触を起こすことはない「接触なし」の判定を行う。
【００３９】
このような第１の判定および第２の判定から成る接触判定処理をボンディングワイヤーに対する各パッド部に対して行うことで、隣合うボンディングワイヤーの間でどちらを先に配線する必要があるか、またはどちらでも配線可能であるかが分かることになる。
【００４０】
次に、この接触判定処理の結果に基づき付番処理を行う。以下では第１の付番処理と第２の付番処理との２通りの処理を説明する。先ず第１の付番処理では、「接触なし」と判定されたパッド部または接触の対象となるボンディングワイヤーが配線済（先に配線された）となった順にワイヤリングオーダーを付けていく。
【００４１】
例えば、図４においてボンディングワイヤー３０ｂに対してパッド部１１ｃが「接触あり」と判定され、ボンディングワイヤー３０ｃに対してパッド部１１ｂが「接触なし」と判定されている場合には、ボンディングワイヤー３０ｂを配線する前にボンディングワイヤー３０ｃを配線する必要がある。そこで、先ずボンディングワイヤー３０ｂを除く手前（図中上）からボンディングワイヤー３０ａ、次にボンディングワイヤー３０ｃの順にワイヤリングオーダーを付ける。
【００４２】
次に、ボンディングワイヤー３０ｃが配線済となったことでボンディングワイヤー３０ｂの配線を行い、最後にボンディングワイヤー３０ｄの配線を行うようワイヤリングオーダーを付ける。
【００４３】
また、第２の付番処理では、「接触なし」と判定されたパッド部の接続を行うボンディングワイヤーを先に配線し、最後に「接触あり」と判定されたパッド部の接続を行うボンディングワイヤーの順にワイヤリングオーダーを付ける。
【００４４】
例えば、先と同様の例においては、先ずボンディングワイヤー３０ｂを除く手前（図中上）から「接触なし」と判定されたパッド部に接続するボンディングワイヤー３０ａ、３０ｃ、３０ｄの順にワイヤリングオーダーを付け、最後にボンディングワイヤー３０ｂを配線するようワイヤリングオーダーを付ける。
【００４５】
このような付番処理を行った後は、最短パスの選択処理を行う。すなわち、上記２通りのワイヤリングオーダーのうち、各々の場合におけるキャピラリの総移動距離（パス）を算出し、パスの最短となる方のワイヤリングオーダーを選択する。
【００４６】
配線順序編集部３（図１参照）および配線順序編集処理（図２に示すステップＳ３）では、このような接触判定処理を全てのボンディングワイヤーに対して行い、これに基づき付番処理および最短パスの選択処理を行うことで、キャピラリと既に配線済のボンディングワイヤーとが接触することのない、またキャピラリを無駄に移動させることのない配線順序を定量的に決定できるようになる。
【００４７】
決められた配線順序は、その配線順序に対応したボンド点座標（ｘ，ｙ）の並びデータとなって図１に示す配線指示部４へ渡される。そして、このボンド点座標（ｘ，ｙ）の並び順にキャピラリ４０を移動させることにより、配線順序編集部３および配線順序編集処理（図２に示すステップＳ３）で決定した順番通りの配線が行われるようになる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のボンディングワイヤーの配線順序決定装置および配線順序決定方法によれば次のような効果がある。すなわち、キャピラリと既に配線済のボンディングワイヤーとの接触判定を定量的に行うことができるため、例えば、パッド部の間隔が狭くなって目視では確認できないような接触判定も正確に行うことが可能となる。さらに、キャピラリの総移動距離を最短にすることができ、タクトタイムを大幅に短縮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線順序決定装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】配線順序決定方法の処理の流れを説明する図である。
【図３】各種の寸法を説明する図である。
【図４】具体例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 配線順序決定装置
２ 配線データ入力部
３ 配線順序編集部
４ 配線指示部
１０ 電子部材
１１ パッド部
２０ リードフレーム
２１ インナーリード部
３０ ボンディングワイヤー
４０ キャピラリ

Claims (6)

  1. リードフレームにおけるインナーリード部と電子部材のパッド部とを接続する複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定する装置であって、
    前記複数のボンディングワイヤーの接続点座標と配線情報とを入力する入力手段と、
    前記接続点座標と前記配線情報とに基づき、所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと、前記所定のパッド部と隣接するパッド部にボンディングワイヤーを引き回すキャピラリとが接触するか否かを判定する接触判定として、前記隣接するパッド部の位置と、前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーとの位置関係が、前記キャピラリにとって前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触する可能性を有するか否かを判定する第１の判定を行い、この第１の判定によって接触の可能性を有すると判定された場合に、前記隣接するパッド部の位置で前記キャピラリが前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触するか否かを判定する第２の判定を行うことで前記隣接するパッド部へのボンディングワイヤーの配線可否を算出し、該配線可否に基づいて前記複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定する配線順序決定手段と
    を備えていることを特徴とするボンディングワイヤーの配線順序決定装置。
  2. 前記第１の判定は、前記キャピラリと前記所定のボンディングワイヤーとが接触する可能性があるか否かを判定するために幾何的な計算に基づいて行う
    ことを特徴とする請求項１記載のボンディングワイヤーの配線順序決定装置。
  3. 前記第２の判定は、前記パッド部から隣接するボンディングワイヤーに下ろした垂線の距離を、予め設定された基準距離と比較することによって行う
    ことを特徴とする請求項２記載のボンディングワイヤーの配線順序決定装置。
  4. リードフレームにおけるインナーリード部と電子部材のパッド部とを接続する複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定する方法であって、
    予め設定されている前記複数のボンディングワイヤーの接続点座標と配線情報とに基づき、所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと、前記所定のパッド部と隣接するパッド部にボンディングワイヤーを引き回すキャピラリとが接触するか否かを判定する接触判定として、前記隣接するパッド部の位置と、前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーとの位置関係が、前記キャピラリにとって前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触する可能性を有するか否かを判定する第１の判定を行い、この第１の判定によって接触の可能性を有すると判定された場合に、前記隣接するパッド部の位置で前記キャピラリが前記所定のパッド部に配線されていると仮定したボンディングワイヤーと接触するか否かを判定する第２の判定を行うことで前記隣接するパッド部へのボンディングワイヤーの配線可否を算出し、
    次いで、前記配線可否の結果に基づいて前記複数のボンディングワイヤーの配線順序を決定する
    ことを特徴とするボンディングワイヤーの配線順序決定方法。
  5. 前記第１の判定は、前記キャピラリと前記所定のボンディングワイヤーとが接触する可能性があるか否かを判定するために幾何的な計算に基づいて行う
    ことを特徴とする請求項４記載のボンディングワイヤーの配線順序決定方法。
  6. 前記第２の判定は、前記パッド部から隣接するボンディングワイヤーに下ろした垂線の距離を、予め設定された基準距離と比較することによって行う
    ことを特徴とする請求項４記載のボンディングワイヤーの配線順序決定方法。
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