JP3908640B2 - ワイヤボンディング方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に示すように、ワイヤ1が巻回されたスプール2は、スプールホルダ3に取付けられ、スプールホルダ3は、スプールホルダ回転用モータ4によって回転させられる。ワイヤ1の一端は、絶縁材5で絶縁したワイヤガイド6及びクランパ7を経てキャピラリ8に挿通され、ワイヤ1の他端は、スプールホルダ3のアース端子9に接続されている。
【0003】
ワイヤ1にボール1aを形成させるために高電圧を印加する電気トーチ用電源15は、一方の入力線16が電気トーチ17に接続され、他方の帰路線18がスイッチ19の一方の接点19aに接続されている。スイッチ19の他方の接点19bは、スイッチ20の一方の接点20aに接続されている。スプールホルダ3のスプール軸21には、スリップリング22が装着され、クランパ7及びスリップリング22の接続線23、24は接続線25に接続され、接続線25はスイッチ20の接点20aに接続されている。
【0004】
スイッチ20の他方の接点20bには、ワイヤ導通チェック回路30が接続されている。ワイヤ導通チェック回路30は、接点20bに接続された検出器31及び抵抗32と、抵抗32に接続された直流電源33とからなっている。なお、この種のワイヤボンディング装置として、例えば特許第2617351号公報、特許第3041812号公報等が挙げられる。
【0005】
まず、ボンディング動作を図5及び図6を参照しながら説明する。スイッチ20はオフで、スイッチ19がオンとなり、電気トーチ用電源15より電気トーチ17とクランパ7を通したワイヤ1とに高電圧が印加され、図6(a)に示すように、キャピラリ8の下端より延在したワイヤ1の先端に電気トーチ17の放電によりボール1aが形成される。次に図6(b)に示すように、キャピラリ8が下降し、ボール1aは半導体素子のペレット35の第1ボンド点36にボンディングされる。次にキャピラリ8は上昇し、リード37の第2ボンド点38の上方に移動し、再び下降する。そして、図6(c)に示すように、第2ボンド点38にワイヤ1がボンディングされる。その後、キャピラリ8及びクランパ7が共に上昇し、この上昇途中でクランパ7が閉じ、図6(d)に示すように、第2ボンド点38の付け根よりワイヤ1はカット(ワイヤ切断39)される。
【0006】
次にワイヤ導通チェック回路30によるワイヤ導通チェックについて説明する。ワイヤ導通チェックの場合には、スイッチ20をオンにする。
【0007】
まず、ワイヤボンディング前の異常検出40が行なわれる。この検出は、ボール1aが形成されてキャピラリ8が下降する前にスイッチ20がオンとなり、直流電源33の電圧がワイヤ1に印加される。ボール1aが形成されている場合には、検出器31は印加電圧となる。ワイヤ1が前工程のワイヤ切断39でカットされていなかった場合には、検出器31は0Vとなる。
【0008】
次に第1ボンド異常検出41について説明する。第1ボンド点36のボンディング後から第2ボンド点38のボンディング間にスイッチ20がオンとなる。ワイヤ1が第1ボンド点36に接続されていると、直流電源33より抵抗32、スイッチ20、接続線24、スリップリング22を通ってワイヤ1に微小電流が流れ、検出器31にはほぼ0Vの電圧がかかる。ワイヤ1が第1ボンド点36に接続されていないと、ワイヤ1には電流が流れなく、検出器31に印加電圧がかかり、検出器31よりワイヤ接続不良信号31aが出力され、ボール1aが第1ボンド点36に接続されなかったことを表示し、装置を停止させる。
【0009】
第2ボンド異常検出42は、第2ボンド36終了後にキャピラリ8が上昇し、クランパ7が閉じてワイヤ切断39される前に、スイッチ20がオンとなる。これにより、前記第1ボンド異常検出41の場合と同様に、ワイヤ接続の良否が検出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ボール形成時の放電による電流は、電気トーチ用電源15より入力線16、電気トーチ17、ワイヤ1、クランパ7、接続線23、スイッチ19、帰路線18を通って電気トーチ用電源15に帰る。ところで、帰路線18が断線18aした場合には、放電時の電流の帰路が遮断されるので、ワイヤ1への放電は生じなく、ボール1aは形成されないはずである。しかし、固定式の電気トーチ17の電気トーチ用電源15は、例えば−3000Vと放電電圧が高く、ワイヤガイド6の絶縁材5を経由してアースに電流が流れ、ボール1aが形成されることがある。この電流は放電が終了すると流れる経路が無くなり、ワイヤ1及びワイヤ経路部に放電時の電荷が残る。この帯電した電荷は、次の工程の第1ボンド点36へのボンディングにより半導体素子に放電し、半導体素子にダメージを与える恐れがあった。
【0011】
帰路線18が断線18aした場合について更に詳細に説明する。電流は、放電電圧が−3000Vと高いため、絶縁材5があっても絶縁破壊が起こり放電されてしまうので導通する。導通回路は、アース10、ワイヤガイド6、絶縁材5、ワイヤ1、電気トーチ17を通るため、ボール1aを形成することがある。しかし、放電終了後、電圧が低下すると空気の絶縁破壊は起こらず、絶縁材5により絶縁される。そのため、電流は流れなくなり、ワイヤ1に残った電荷はワイヤ1、スプール2、スプールホルダ3、スプール軸21、スリップリング22、接続線23、24、25に帯電する。
【0012】
この状態で導通チェック回路30の経路が断線したり、その回路が破壊された場合には、装置は連続してボンディング動作を続けるため、ボンディング時にワイヤ1に帯電した帯電電圧でデバイス(半導体素子)を破壊したり、ストレスを加えたりする。
【0013】
また導通チェック回路30が正常に動作していても、前記したワイヤボンディング前の異常検出40は、直流電源33の電圧がワイヤ1に印加され、ボール1aが形成されたか否かを検出するものであり、断線18aを検出することはできなく、前記した現象や問題は生じる。なお、入力線16が断線した場合には、電気トーチ17からの放電が生じなく、前記したような問題は生じない。また接続線23、24の一方が断線しても、他方がアースされているので、やはり前記したような問題は生じない。
【0014】
本発明の第1の課題は、放電電流の帰路線の断線を検出することができ、半導体素子にダメージを与えないワイヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【0015】
本発明の第2の課題は、ワイヤ等が帯電しても該帯電を除去することができるワイヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記第1及び第2の課題を解決するための本発明の請求項1のワイヤボンディング方法は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、正常時の放電電流の経路線に流れる電流を検出し、ボール形成時に前記経路線に電流が流れない時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、装置を停止させると共に、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知し、かつワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することを特徴とする。
【0018】
上記第1の課題を解決するための本発明の請求項2のワイヤボンディング方法は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、ワイヤを切断するためのクランパとワイヤを巻回したスプール間に配設されてワイヤをクランパにガイドするワイヤガイドに流れる電流又はワイヤガイドに生じる電圧を検出し、電流又は電圧を検出した時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、異常表示させ装置を停止させることを特徴とする。
【0020】
上記第1及び第2の課題を解決するための本発明の請求項3のワイヤボンディング装置は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、正常時の放電電流の経路線に流れる電流を検出し、ボール形成時に前記経路線に電流が流れない時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、装置を停止させる検出回路と、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常検出とワイヤに帯電した電荷を流すワイヤ導通チェック回路とを設けたことを特徴とする。
【0021】
上記第1の課題を解決するための本発明の請求項4のワイヤボンディング装置は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、ワイヤを切断するためのクランパとワイヤを巻回したスプール間に配設されてワイヤをクランパにガイドするワイヤガイドに流れる電流又はワイヤガイドに生じる電圧を検出し、電流又は電圧を検出した時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、異常表示させ装置を停止させる検出回路を設けたことを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図1及び図2により説明する。なお、図4及び図5と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、正常時の放電電流の経路線である接続線25に電流の有無を検出する検出回路50を設けた。
【0023】
ボンディング動作は従来例と同様であるので、その説明は省略する。またワイヤボンディング前の異常検出40、第1ボンド異常検出41、第2ボンド異常検出42も従来例と同様であるので、その説明は省略する。
【0024】
ボンディング動作において、スイッチ19をオンにしてボール1aを形成した後、スイッチ20をオンにする。帰路線18が断線18aしていない場合には、ワイヤ1等は帯電していないので、ワイヤ1は図2(e)に示すように0Vである。帰路線18が断線18aした場合で、かつワイヤ導通チェック回路30が破損した場合には、ワイヤ1等は帯電しているので、ワイヤ1には図2(f)に示すようにマイナス高電圧の電荷が残る。そこで、キャピラリ8が下降して半導体素子の第1ボンド点36に、図6(b)に示すように接触すると、半導体素子に放電して0Vとなる。これにより、半導体素子にダメージを与える。
【0025】
本実施の形態においては、スイッチ19をオンにして電気トーチ17とワイヤ1の先端とで放電を行なわせた場合、帰路線18が断線18aしていない時、即ち図2(e)の時は、放電電流はワイヤ1、クランパ7、接続線23、25、スイッチ19、帰路線18を電気トーチ用電源15に流れる。即ち、検出回路50は、図2(h)に示すように、接続線25に流れる電流51を検出する。これにより、正常と判断される。
【0026】
帰路線18が断線18aしている時には、接続線25には電流51が流れないので、検出回路50は帰路線18が断線18aしていると判断し、帰路線18が断線18aしていることを表示し、装置を停止させる信号を出力する。これにより、ワイヤ1に帯電した電荷が半導体素子に放電することが防止され、半導体素子にダメージを与えることがない。
【0027】
また本実施の形態のようにワイヤ導通チェック回路30を設けると、〔従来の技術〕の項で説明したように、ワイヤボンディング前の異常検出40が行なわれるのみでなく、帰路線18の断線18aによりワイヤ1等に帯電した電荷は、抵抗32、直流電源33を通してアースに流れ、図2(g)に示すようになる。即ち、ワイヤ1等に帯電した電荷も除去される。
【0028】
図3は本発明のワイヤボンディング装置の他の実施の形態を示す。図3(a)は、ワイヤガイド6のアース線10に流れる電流を検出する検出器56を設けてなる。図3(b)は、ワイヤガイド6のアース線10に抵抗57を設け、この抵抗57に生じる電圧を検出器58で検出するものである。ワイヤガイド6の絶縁材5を経由してアース線10に電流が流れると、図3(a)の場合は検出器56が電流を検出し、図3(b)の場合は検出器58が電圧を検出する。このように、検出器が56、58の検出により、帰路線18が断線18aしたと判断し、装置を停止させる信号を出力する。
【0029】
なお、上記実施の形態においては、第1ボンド点36と第2ボンド点38間をワイヤで接続するワイヤボンドの場合について説明したが、ボールのみをボンディングしてバンプを形成するバンプボンドにも適用できることは言うまでもない。
【0030】
【発明の効果】
本発明は、正常時の放電電流の経路線に流れる電流を検出し、ボール形成時に前記経路線に電流が流れない時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、装置を停止させるので、ワイヤに帯電した電荷が半導体素子に放電することが防止され、半導体素子にダメージを与えることがない。
【0031】
また、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知するワイヤ導通チェック回路を設けると、ワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のワイヤボンディング装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図2】図1のタイミング図である。
【図3】本発明のワイヤボンディング装置の他の実施の形態を示す要部構成図である。
【図4】従来のワイヤボンディング装置を示す構成図である。
【図5】図4のタイミング図である。
【図6】ワイヤボンディング動作の説明図である。
【符号の説明】
1 ワイヤ
1a ボール
2 スプール
3 スプールホルダ
4 スプールホルダ回転用モータ
5 絶縁材
6 ワイヤガイド
7 クランパ
8 キャピラリ
15 電気トーチ用電源
16 入力線
17 電気トーチ
18 帰路線
18a 断線
19、20 スイッチ
21 スプール軸
22 スリップリング
23、24 接続線
30 ワイヤ導通チェック回路
31 検出器
32 抵抗
33 直流電源
35 ペレット
36 第1ボンド点
37 リード
38 第2ボンド点
39 ワイヤ切断
40 ワイヤボンディング前の異常検出
41 第1ボンド異常検出
42 第2ボンド異常検出
50、56、58 検出回路
Claims (4)
- 電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、正常時の放電電流の経路線に流れる電流を検出し、ボール形成時に前記経路線に電流が流れない時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、装置を停止させると共に、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知し、かつワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することを特徴とするワイヤボンディング方法。
- 電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、ワイヤを切断するためのクランパとワイヤを巻回したスプール間に配設されてワイヤをクランパにガイドするワイヤガイドに流れる電流又はワイヤガイドに生じる電圧を検出し、電流又は電圧を検出した時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、異常表示させ装置を停止させることを特徴とするワイヤボンディング方法。
- 電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、正常時の放電電流の経路線に流れる電流を検出し、ボール形成時に前記経路線に電流が流れない時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、装置を停止させる検出回路と、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常検出とワイヤに帯電した電荷を流すワイヤ導通チェック回路とを設けたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
- 電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、ワイヤを切断するためのクランパとワイヤを巻回したスプール間に配設されてワイヤをクランパにガイドするワイヤガイドに流れる電流又はワイヤガイドに生じる電圧を検出し、電流又は電圧を検出した時に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、異常表示させ装置を停止させる検出回路を設けたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
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