JP3897937B2 - ボンディング方法 - Google Patents
ボンディング方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3897937B2 JP3897937B2 JP25114799A JP25114799A JP3897937B2 JP 3897937 B2 JP3897937 B2 JP 3897937B2 JP 25114799 A JP25114799 A JP 25114799A JP 25114799 A JP25114799 A JP 25114799A JP 3897937 B2 JP3897937 B2 JP 3897937B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- value
- power
- ultrasonic
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリップチップなどの電子部品や電極接合用ワイヤに超音波振動を作用させて被接合面にボンディングするボンディング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子部品を基板の電極などの被接合面にボンディングする方法として、超音波圧接を用いる方法が知られている。この方法は、電子部品を被接合面に対して押圧しながら電子部品に超音波振動を与え、接合面を微小に振動させて摩擦を生じさせることにより接合面を密着させるものである。この方法に用いられるボンディングツールは、振動発生源である超音波振動子の振動を電子部品に伝達させる細長形状の棒体であるホーンを有しており、このホーンに備えられた圧着子によって電子部品に荷重と振動を作用させながら、電子部品を被接合面に圧着してボンディングするようになっている。超音波圧接において安定したボンディング品質を得るためには、電子部品に当接して振動を伝達する圧着子の振動を一定に保つことが必要である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところがボンディングツールには、全く同一設計に基づく同一品種のボンディングツールであっても、組立て時の部品相互の締め付け具合などの相違によってインピーダンスが異なり、振動特性に個体差を生じるという性質がある。すなわち、同一の駆動電圧によって振動子を駆動した場合でも、ボンディングツールの固有のインピーダンスのばらつきによって電子部品に実際に伝達される超音波振動の振幅は異なったものとなる。このため、ツール交換時に同一品種のボンディングツールと交換した場合にあっても、ボンディングツールの個体差によって振動特性が異なることから振幅が一定せず、ボンディング品質の安定が図れないという問題点があった。
【0004】
そこで本発明は、一定の振幅を確保ボンディング品質を安定させることができるボンディング方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のボンディング方法は、ボンディング対象物にボンディングツールによって荷重と超音波振動を作用させながら被接合面に圧着するボンディング方法であって、ボンディングツールが交換された後に、超音波振動子によって前記ボンディングツールに超音波振動を付与する際に超音波振動子によって消費される電力値を電力測定部によって測定する工程と、前記測定された電力値と駆動指令値との相関関係のデータを求めて電力測定値記憶部に記憶する工程と、ボンディング動作時に出力指令変換部が、前記電力測定値記憶部に記憶された相関関係のデータに基づいて、制御部から出力される出力指令値を所定の駆動電力が確保される駆動指令値に変換する工程と、前記駆動指令値を振動子駆動手段に出力することにより前記超音波振動子を所定電力値で駆動して前記ボンディングツー
ルに超音波振動を付与する工程とを有するようにした。
【0007】
本発明によれば、異なる個体のボンディングツールと交換した場合においても同一電力値によって超音波振動子を駆動して、ボンディングツールに付与される超音波振動の振幅を一定に保つことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の構成を示すブロック図、図2は同超音波ボンディング装置の電力測定処理を示すフロー図、図3は同電力値と駆動指令値との相関関係のデータを示すグラフ、図4は同超音波ボンディングにおける超音波振動の電力値およびボンディング荷電の変化を示すグラフである。
【0009】
まず図1を参照して超音波ボンディング装置の構成を説明する。図1において、ボンディングヘッド1の下端部にはボンディングツール2が装着されている。ボンディングツール2は水平方向に細長形状の棒体であり、中央部から下方に向って突設された圧着子2aによって、ボンディング対象物である半導体チップ3の上面に当接し、被接合面である基板4の上面に押圧する。ボンディングツール2の端部には超音波振動子5が装着されており、超音波振動子5を駆動することにより、圧着子2aを介して半導体チップ3には超音波振動が伝達される。
【0010】
ボンディングヘッド1は、シリンダなどのボンディングヘッド駆動手段6を備えており、ボンディングヘッド駆動手段6を駆動することにより、半導体チップ3はボンディングツール2によって基板4に対して押圧される。そして半導体チップ3を基板4に対して押圧した状態で超音波振動子5を駆動することにより、半導体チップ3は荷重と振動によって基板4に超音波圧接される。
【0011】
ここで超音波振動子5をボンディングツール2に装着して用いた場合の駆動特性について説明する。超音波振動子5は圧電素子を積層して構成されており、各圧電素子に交流電圧を印加することにより、振動を発生する。このとき、印加される電圧値が大きいほど、また流れる電流値が大きいほど、振幅が大きくなる。このような超音波振動子5をボンディングツール2に装着して用いた場合、同一品種、同一サイズのボンディングツールであれば、ボンディングツール2から圧着子2aを介してチップ3に伝達される超音波振動の振幅は、超音波振動子5によって消費される電力値によって決定される。したがって、半導体チップ3に伝達される超音波振動の振幅を一定に保つためには、超音波振動子5の消費電力を一定に保つことが必要である。
【0012】
図1において、超音波振動子5は出力トランス14を介して出力部13と接続されている。出力部13は発振部12および出力指令変換部18と接続されており、出力部13は発振部12から送られる発振波形を、出力指令変換部18から送られる駆動指令値(電圧値と対応したデジタル値)に基づいた大きさに増幅して出力トランス14へ出力する。発振部12は制御部20からのON/OFF指令に従い、周波数補正部10から入力される電圧に応じた周波数の発振波形を出力部13へ出力する。
【0013】
発振周波数設定部11は、制御部20によって予め設定された発振周波数に応じた電圧を周波数補正部10に出力する。周波数補正部10は位相比較部10aと加減演算部10bより構成される。位相比較部10aは出力トランス14の出力側の電圧と電流の位相差に応じた電圧を出力する。この電圧は、発振周波数設定部11から出力された電圧と加減演算され、演算結果は発振部12に対して出力される。これにより、ボンディングツール2の共振周波数との偏差が補正され、出力トランス14からの出力は、電圧・電流の位相差がない状態で超音波振動子5を駆動する。出力部13および出力トランス14は、駆動指令値に基づいて超音波振動子5を駆動する振動子駆動手段となっている。
【0014】
出力トランス14の出力側には電力測定部15が接続されており、電力測定部15は出力側の電流および電圧を検出することにより超音波振動子5の駆動によって消費される電力値を測定する。測定された電力値は、当該電力値と対応する駆動指令値と関連づけられた形で、すなわち電力値と駆動指令値との相関関係を示すデータとして電力測定値記憶部17に記憶される。電力測定値記憶部17は出力指令変換部18と接続されている。出力指令変換部18は制御部20から出力される出力指令値、すなわち超音波振動子5の駆動電力の大きさを指令する電力値を受け取り、前述の電力値と駆動指令値との相関関係のデータに基づいてこの電力値を対応する駆動指令値に変換する。変換された駆動指令値は出力部13に対して出力される。
【0015】
ここで、制御部20は出力部13に対して任意の駆動指令値を出力できるようになっており、所定の駆動指令値を出力したときの電力値を電力測定部15によって測定し、この測定結果から前述の電力値と駆動指令値との相関関係のデータを求めることができるようになっている。
【0016】
ボンディングヘッド駆動部22はボンディングヘッド駆動手段を駆動する。制御部20によってボンディングヘッド駆動部22を制御することにより、ボンディングヘッド駆動手段6の動作が制御される。また記憶部21には、ボンディング条件、すなわちボンディング荷重、ボンディング時間、振動子駆動電力などのデータが各ボンディングツール、および半導体チップの種類毎に記憶されている。そしてボンディング動作時にはこれらのデータが制御部20に読み出され、これらのデータに基づいてボンディング条件が設定される。
【0017】
次に図2、図3を参照して電力測定処理および電力と駆動指令値との相関関係のデータについて説明する。図2は電力測定部15によって行われる電力測定のフローを示すものである。ここでは、電圧の大きさに相当する駆動指令値を0〜255bitの間で変化させ、各駆動指令値に対応する電力値を求める測定処理が行われる。まず[駆動指令値]を0に設定する(ST1)。次に、[駆動指令値]に所定の測定ピッチを示す数値Hを加算した[駆動指令値]を出力する(ST2,ST3)。この後発振部12の発振をONにし(ST4)、この状態で電力測定部15により電力値を測定する(ST5)。
【0018】
この後発振部12の発振をOFFにし(ST6)、次いで[駆動指令値]+Hが所定測定範囲の上限である255より大きいか否かを判断する(ST7)。ここでNOならば、ST2に戻って同様の測定ステップを反復し、YESであれば所定の測定が完了したと判断して電力測定処理を終了する。
【0019】
この電力測定処理により、図3に示すように駆動指令値と実際に超音波振動子5の駆動に消費された電力との相関関係を示すグラフが求められる。図3中に示すグラフa,b,cは同一品種のボンディングツールについて、異なる3つの個体を対象として求められたものである。図3から判るように、同一品種のボンディングツールであっても、測定結果を示すグラフは必ずしも一致しない。すなわち各ボンディングツールによって振動伝達のインピーダンスが異なり、したがって振動特性が異なったものとなっている。
【0020】
このため同一振幅を得るために、同一電力値W1で超音波振動子5を駆動しようとすれば、ボンディングツールの個体によって駆動指令値をVa,Vb,Vcのように異なる値に設定しなければならない。このようなボンディングツールの個体差は、組み立て時の部品相互の締め付け具合の相違などによって発生するものである。
【0021】
この超音波ボンディング装置は上記のように構成されており、以下動作について説明する。図1において、ボンディングツール2の圧着子2aに半導体チップ3を保持させた状態で、半導体チップ3を基板4に対して押圧するとともに、超音波振動子5を駆動する。このとき、制御部20は記憶部21からボンディング条件のデータを読み出して所定のボンディング条件でボンディングが行われるよう制御する。
【0022】
例えば図4に示すようにボンディング工程の前半においては、より小さい電力値W1で超音波振動子5を駆動し、より大きな荷重F1で押圧する。そしてボンディング工程の後半では、より大きな電力値W2で超音波振動子5を駆動するとともに、小さい荷重F1で半導体チップ3を押圧する。
【0023】
このボンディング条件の切り換えにおいて、超音波振動子5の駆動条件については、前述の電力値と駆動指令値の相関関係のデータに基づいて駆動条件が切り換えられ、使用されるボンディングツール2の個体が異なる場合においても常に一定の駆動電力が確保されるように駆動指令値が設定される。これにより、ボンディングツールの個体差に起因する振動特性のばらつきを排除して、常に一定の振幅によって超音波ボンディングを行うことができ、ボンディング品質を安定させることが可能となる。
【0024】
なお本実施の形態では、半導体チップを基板に超音波振動によってボンディングする例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばワイヤを基板や半導体チップの電極にボンディングするワイヤボンディングを対象としたものであってもよい。この場合には、ワイヤを導くキャピラリツールに振動を伝達するホーン部材に装着された超音波振動子の駆動について本発明が適用される。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる個体のボンディングツールと交換した場合においても同一電力値によって超音波振動子を駆動して、ボンディングツールに付与される超音波振動の振幅を一定に保ってボンディング品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の一実施の形態の超音波ボンディング装置の電力測定処理を示すフロー図
【図3】本発明の一実施の形態の電力値と駆動指令値との相関関係のデータを示すグラフ
【図4】本発明の一実施の形態の超音波ボンディングにおける超音波振動の電力値およびボンディング荷電の変化を示すグラフ
【符号の説明】
2 ボンディングツール
3 半導体チップ
4 基板
5 超音波振動子
13 出力部
14 出力トランス
15 電力測定部
17 電力測定値記憶部
18 出力指令変換部
20 制御部
Claims (1)
- ボンディング対象物にボンディングツールによって荷重と超音波振動を作用させながら被接合面に圧着するボンディング方法であって、
ボンディングツールが交換された後に、超音波振動子によって前記ボンディングツールに超音波振動を付与する際に超音波振動子によって消費される電力値を電力測定部によって測定する工程と、
前記測定された電力値と駆動指令値との相関関係のデータを求めて電力測定値記憶部に記憶する工程と、
ボンディング動作時に出力指令変換部が、前記電力測定値記憶部に記憶された相関関係のデータに基づいて、制御部から出力される出力指令値を所定の駆動電力が確保される駆動指令値に変換する工程と、
前記駆動指令値を振動子駆動手段に出力することにより前記超音波振動子を所定電力値で駆動して前記ボンディングツールに超音波振動を付与する工程とを有することを特徴とするボンディング方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25114799A JP3897937B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | ボンディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25114799A JP3897937B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | ボンディング方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001077156A JP2001077156A (ja) | 2001-03-23 |
JP3897937B2 true JP3897937B2 (ja) | 2007-03-28 |
Family
ID=17218383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25114799A Expired - Fee Related JP3897937B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | ボンディング方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3897937B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5152159B2 (ja) * | 2009-11-23 | 2013-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | ツール検査方法、インバータ製造方法 |
JP2014175619A (ja) * | 2013-03-12 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | 超音波ボンディング装置 |
JP6637623B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2020-01-29 | 株式会社新川 | ワイヤボンディング装置 |
CN111479635B (zh) * | 2017-12-11 | 2022-06-17 | 必能信超声公司 | 智能超声波套件以及控制具有智能超声波套件的超声波系统的方法 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25114799A patent/JP3897937B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001077156A (ja) | 2001-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008500904A (ja) | 超音波発振器の振動振幅の測定及び/又は調整のための方法及び超音波溶接装置 | |
JP3897937B2 (ja) | ボンディング方法 | |
JPH0964081A (ja) | 半導体実装方法およびその装置 | |
JPH06216202A (ja) | ワイヤボンディング装置 | |
TW521358B (en) | A method of bonding wires | |
JPH0777229B2 (ja) | 超音波ワイヤボンディング装置 | |
WO2010113703A1 (ja) | ボンディング装置及びボンディングツール振巾測定方法ならびにボンディングツール振巾較正方法 | |
JP3613087B2 (ja) | 超音波振動子における異常検出装置及び異常検出方法 | |
CN110773409B (zh) | 用于校准超声键合机的方法 | |
JP3791424B2 (ja) | 超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法 | |
JP3531378B2 (ja) | ワイヤボンディング装置 | |
JP3772793B2 (ja) | 超音波ボンディング装置および超音波ボンディング方法 | |
JP2000036519A (ja) | バンプ接合装置及び方法、並びに半導体部品製造装置 | |
JP4350242B2 (ja) | 超音波振動発生装置及び方法、並びにバンプ接合装置 | |
JP3565063B2 (ja) | 電子部品の超音波圧着装置および超音波圧着方法 | |
JP2004167435A (ja) | ボンディング用超音波ホーン及びこれを備えたボンディング装置 | |
JP2976602B2 (ja) | ワイヤボンディング方法 | |
JP3149676B2 (ja) | 超音波ボンディング装置 | |
JPH10256320A (ja) | 半導体製造装置 | |
JP3189566B2 (ja) | ハンダ付状態の検査装置およびハンダ付状態の検査方法 | |
JP2977028B2 (ja) | 超音波ワイヤボンディング装置の振動状態監視方法及び装置 | |
JP3399679B2 (ja) | 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 | |
JP2002261129A (ja) | 超音波ボンディング装置及び超音波ボンディング方法 | |
JPH11356069A (ja) | 振動アクチュエータ駆動装置 | |
JPH08330366A (ja) | ワイヤボンディング装置およびその方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040423 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040525 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050620 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060801 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061220 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110105 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120105 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130105 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |