JP4644294B2 - Bonding apparatus and bonding method - Google Patents
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Description
本発明は、ボンディング装置の構造及びそのボンディング装置によるボンディング方法に関する。 The present invention relates to a structure of a bonding apparatus and a bonding method using the bonding apparatus.
半導体の製造工程において、回路基板に取り付けられた半導体チップの電極であるパッドと回路基板の電極であるリードとをワイヤで接続するワイヤボンディングが行われる。ワイヤボンディングにおいては、キャピラリなどのボンディングツールによってワイヤを半導体チップのパッドとリードとに接合してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法の他に、キャピラリによってワイヤをパッドの上に押し付けてバンプを形成し、そのバンプを介してパッドとリードとの間をワイヤで接続する方法がある。ワイヤでパッドとリードとの間を接続するにはワイヤボンディング装置が用いられ、パッドの上にバンプを形成するにはバンプボンディング装置が用いられる。 In a semiconductor manufacturing process, wire bonding is performed in which pads, which are electrodes of a semiconductor chip attached to a circuit board, and leads, which are electrodes of the circuit board, are connected by wires. In wire bonding, in addition to a method of bonding a wire to a pad and a lead of a semiconductor chip with a bonding tool such as a capillary and connecting the pad and the lead with a wire, the wire is pressed onto the pad with a capillary. There is a method in which a bump is formed and a pad and a lead are connected by a wire through the bump. A wire bonding apparatus is used to connect the pad and the lead with a wire, and a bump bonding apparatus is used to form a bump on the pad.
これらの装置は半導体チップの表面の画像を撮像するカメラを備えている。カメラはキャピラリからXまたはY方向あるいはXYの両方向に一定の距離だけオフセットしてボンディングヘッドに取りつけられている。ボンディングの際には、半導体チップの取り付けけられた基板をボンディングステージの上に吸着固定した後、カメラによって半導体チップ表面の特徴的な回路パターン等の画像を取得し、その取得した画像から半導体チップの位置及び、半導体チップの上に配置されているパッドの位置を取得する。そして、オフセット量だけボンディングヘッドを移動させ、キャピラリをパッドの位置に合わせてボンディングを行うものが多い。この構造のボンディング装置では、ボンディングを行っている間、カメラはキャピラリから離れた位置にあってボンディングの状態を撮像することが出来ないので、半導体チップの複数のパッドへのボンディングが終了した後、カメラを各パッドの上に移動させてボンディングの状態を確認したり、例えば特許文献1の図1に記載されているように、キャピラリの先端を監視する別のカメラを設けたりしていた。 These devices include a camera that captures an image of the surface of the semiconductor chip. The camera is attached to the bonding head offset from the capillary by a certain distance in both the X or Y direction or the XY direction. At the time of bonding, the substrate on which the semiconductor chip is mounted is sucked and fixed onto the bonding stage, and then an image such as a characteristic circuit pattern on the surface of the semiconductor chip is obtained by a camera, and the semiconductor chip is obtained from the obtained image. And the positions of the pads arranged on the semiconductor chip. In many cases, bonding is performed by moving the bonding head by an offset amount and aligning the capillary with the position of the pad. In the bonding apparatus of this structure, since the camera is located away from the capillary and cannot capture the bonding state during bonding, after bonding to the plurality of pads of the semiconductor chip is completed, For example, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, another camera for monitoring the tip of the capillary is provided by moving the camera onto each pad to check the bonding state.
しかし、複数のパッドへのボンディングが終わってからボンディングの状態を確認する方法では、ボンディングの不良が発生した場合の検出が遅くなり、製品の手直しに時間が掛かったり、不良品が多くなったりする場合があるという問題があった。また、別途監視用カメラを設ける場合は視野を広くする必要から高倍率の画像を取得することが出来ず、精度良くボンディング状態を監視することが出来ないという問題があった。そこで、位置合わせ用のカメラでボンディングの途中でもキャピラリの先端の位置や、キャピラリ先端に形成されるボールの大きさ、形状を監視する方法が提案されている。 However, the method of checking the bonding state after bonding to multiple pads slows down the detection when a bonding failure occurs, and it takes time to rework the product or increases the number of defective products. There was a problem that there was a case. Further, when a separate monitoring camera is provided, there is a problem that a high-magnification image cannot be acquired because the field of view needs to be widened, and the bonding state cannot be monitored accurately. In view of this, a method for monitoring the position of the tip of the capillary and the size and shape of the ball formed at the tip of the capillary even during bonding with a positioning camera has been proposed.
例えば、特許文献1には、ボンディングの際には位置合わせ用のカメラと半導体チップとの間にカメラの光軸をキャピラリの先端の方に屈折させるプリズムと焦点位置を調整するレンズとを挿入し、キャピラリ先端付近の画像を取得してボンディング状態を監視する方法が提案されている。また、特許文献2には、位置合わせ用のカメラの下側に可動式のミラーあるいはプリズムと機械式のシャッタを組み合わせた光路切り替え手段を設け、ボンディングを行う際には光路切り替え手段によってキャピラリ先端からの光がカメラに入るように光路を切り替えてキャピラリ先端付近の画像を取得し、その状態を監視する方法が提案されている。 For example, in Patent Document 1, a prism that refracts the optical axis of the camera toward the tip of the capillary and a lens that adjusts the focal position are inserted between the alignment camera and the semiconductor chip during bonding. A method for monitoring the bonding state by acquiring an image near the tip of the capillary has been proposed. Further, in Patent Document 2, an optical path switching unit combining a movable mirror or prism and a mechanical shutter is provided on the lower side of an alignment camera. A method has been proposed in which the optical path is switched so that the light enters the camera, an image near the tip of the capillary is acquired, and the state is monitored.
しかし、特許文献1,2に記載された従来技術のボンディング装置では、機械的にプリズムやレンズを移動させたり、ミラーの位置を移動させたりするので、光路を切り替える際に振動が発生し、検出画像の精度が低下する上、耐久性があまり高くないという問題があった。そして、ボンディング装置が高速化すると、この問題はより大きな問題となった。 However, the conventional bonding apparatuses described in Patent Documents 1 and 2 mechanically move the prism or lens, or move the position of the mirror. There are problems that the accuracy of the image is lowered and the durability is not so high. And this problem became a bigger problem when the bonding apparatus speeded up.
本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することを目的とする。 An object of the present invention is to accurately monitor a bonding state during bonding by a simple method in a bonding apparatus.
本発明のボンディング装置は、ボンディングヘッドと、ボンディングツールと、撮像装置と、第1の光源と、第2の光源と、光学部材と、第1の光源と第2の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、ボンディングヘッドはXY方向に移動するよう構成され、ボンディングツールは、ボンディングヘッドに取り付けられ、Z方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、撮像装置は、ボンディングツールからX方向及び/又はY方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像するように構成され、第1の光源は、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明するように構成され、第2の光源は、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、光学部材は、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導くように構成され、制御部は、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをXY方向に移動させ、第2の光源を消灯して第1の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをXY方向に移動させ、第1の光源を消灯して第2の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、を含んで構成されることを特徴とする。 The bonding apparatus of the present invention turns on and off the bonding head, the bonding tool, the imaging device, the first light source, the second light source, the optical member, the first light source, and the second light source. The bonding head is configured to move in the XY direction, and the bonding tool is attached to the bonding head and is driven in the Z direction to insert an initial ball formed at the tip of the wire into the semiconductor chip. The imaging device is configured to bond to each of the plurality of pads, and the imaging device is configured to be offset from the bonding tool in the X direction and / or the Y direction and attached to the bonding head, and to capture an image of the semiconductor chip. The light source is attached to the imaging device and configured to illuminate a specific area of the semiconductor chip. The light source is attached to a bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool, and is configured to illuminate one pad on which the bonding tool comes, and the optical member is attached to the imaging device, The controller is configured to guide the light from the one pad to the imaging device, and the control unit moves the bonding head in the XY directions so that the specific area of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, and turns off the second light source Then, the first light source is turned on, an image of a specific region of the semiconductor chip is acquired by the imaging device, and a pad position detecting means for detecting the position of each pad of the semiconductor chip based on the image, and a bonding tool is provided for each pad. The bonding head is moved in the X and Y directions so that it comes to the top, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. And a pad image acquiring unit that sequentially bonds each initial ball to each one pad by a tool and sequentially acquires images of the one pad according to the bonding by an imaging device. .
本発明のボンディング装置において、撮像装置は、半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、第1の光源から放射された光は、半導体チップから撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って半導体チップの特定領域を照明し、第2の光源と光学部材とは、それぞれボンディングツールの斜め上方に配置され、第2の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから光学部材に向う光軸とが同一面内にあってボンディングツールのZ方向の移動面に対して対称となるよう配置されていること、としても好適である。 In the bonding apparatus of the present invention, the imaging device is arranged to image the surface of the semiconductor chip from vertically above, and the light emitted from the first light source is at least partially in the imaging optical path from the semiconductor chip to the imaging device. The specific region of the semiconductor chip is illuminated through the coaxial illumination optical path, and the second light source and the optical member are respectively disposed obliquely above the bonding tool, and an optical axis directed from the second light source toward the one pad that the optical axis toward the optical member from the one pad is disposed so as to be referred-to the mobile plane in the Z direction there are bonding tool in the same plane, it is also preferable.
本発明のボンディング装置において、制御部は、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、を有すること、としても好適であるし、ボンディングツールによって各パッドに各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第1の光源を消灯し、第2の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、を有することとしても好適である。 In the bonding apparatus according to the present invention, when the initial ball is sequentially bonded to each pad by the bonding tool, the control unit is configured to each one pad of each initial ball based on each acquired image of the one pad. It is also preferable to have non-stick detection means for detecting non-stick to the pad. In the case where each initial ball is sequentially bonded to each pad by a bonding tool, each initial ball is bonded to each one pad. Immediately before the first light source is turned off and the second light source is turned on, an image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad is obtained, and each initial ball is obtained based on each image. It is also preferable to have a ball eccentricity detecting means for detecting the eccentricity of the ball.
本発明のボンディング装置において、第1の光源から半導体チップの特定領域を経て撮像装置に至る第1の光路と、第2の光源から前記一のパッドを経て撮像装置に至る第2の光路と、第1の光路を遮断する第1のシャッタと、第2の光路を遮断する第2のシャッタと、を備え、制御部は、半導体チップの特定領域の画像を撮像する場合には、第2のシャッタを閉として第1のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には第1のシャッタを閉として第2のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えること、としても好適である。 In the bonding apparatus of the present invention, a first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging apparatus, a second optical path from the second light source to the imaging apparatus through the one pad, A first shutter that blocks the first optical path, and a second shutter that blocks the second optical path, and the controller is configured to output the second shutter when capturing an image of a specific area of the semiconductor chip. It is also preferable to include shutter switching means for closing the shutter and opening the first shutter and capturing the image of the one pad and closing the first shutter and opening the second shutter. is there.
本発明のボンディング方法は、半導体チップの複数のパッドへのボンディング方法であって、XY方向に移動するボンディングヘッドと、ボンディングヘッドに取り付けられ、各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、ボンディングツールからX方向及び/又はY方向にオフセットされてボンディングヘッドに取り付けられ、半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、撮像装置に取り付けられ、半導体チップの特定領域を照明する第1の光源と、ボンディングツールに対して撮像装置と反対側のボンディングヘッドに取り付けられ、その上にボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第2の光源と、撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、撮像装置の視野に半導体チップの特定領域が入るようにボンディングヘッドをXY方向に移動させ、第2の光源を消灯し、第1の光源を点灯させて撮像装置によって半導体チップの特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて半導体チップの各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをXY方向に移動させ、第1の光源を消灯し、第2の光源を点灯させた状態でボンディングツールによって前記各一のパッドに各イニシャルボールを順次ボンディングし、撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、を有することを特徴とする。 The bonding method of the present invention is a bonding method to a plurality of pads of a semiconductor chip, which is attached to the bonding head that moves in the XY directions, and is moved and inserted over each pad of each semiconductor chip. A bonding tool for bonding an initial ball formed at the tip of each wire to each pad of the semiconductor chip, and an offset of the bonding tool in the X direction and / or Y direction to be attached to the bonding head to take an image of the semiconductor chip A common imaging device, a first light source that is attached to the imaging device and illuminates a specific area of the semiconductor chip, and a bonding head that is attached to the bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool. No. to illuminate one pad coming And a step of preparing a bonding apparatus including an optical member that is attached to the imaging apparatus and guides light from the one pad to the imaging apparatus, so that a specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging apparatus The bonding head is moved in the X and Y directions, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and an image of a specific area of the semiconductor chip is acquired by the imaging device. Based on the image, each pad of the semiconductor chip is After the pad position detecting step for detecting the position and the pad position detecting step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is placed on each pad, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. Each initial ball is sequentially bonded to each one of the pads by a bonding tool in a lit state, and according to the bonding by an imaging device. A pad image acquisition step of sequentially acquiring images of the one pad, and a non-stick detection step of performing non-stick detection of each initial ball on the one pad based on the acquired images of the one pad. It is characterized by having.
本発明のボンディング方法において、パッド位置検出工程の後、ボンディングツールが各パッドの上に来るようにボンディングヘッドをXY方向に移動させ、各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、第1の光源を消灯し、第2の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上のボンディングツールと各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有すること、としても好適である。 In the bonding method of the present invention, after the pad position detection step, the bonding head is moved in the XY direction so that the bonding tool is placed on each pad, and immediately before each initial ball is bonded to each one pad, With the first light source turned off and the second light source turned on, an image of the bonding tool and each initial ball directly above each one pad is obtained, and the eccentricity of each initial ball is determined based on each image. It is also preferable to have a ball eccentricity detecting step for detecting.
本発明は、ボンディング装置において、簡便な方法でボンディング中にボンディング状態を精度良く監視することができるという効果を奏する。 The present invention provides an effect that a bonding state can be accurately monitored during bonding by a simple method in a bonding apparatus.
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置10は、X軸モータ18とY軸モータ19とによってXY方向に自在に移動するXYテーブル11と、XYテーブル11によってXY方向に自在に移動するボンディングヘッド12と、キャピラリ14が先端に取り付けられた超音波トランスデューサ28と、超音波トランスデューサ28のフランジ部29が固定されるボンディングアーム13と、ボンディングヘッド12に取り付けられ、ボンディングアーム13をZ軸方向に駆動するZ軸モータ20と、ボンディングヘッド12に取り付けられた撮像装置であるカメラ16と、カメラ16に取り付けられた第1の光源31と、半導体チップ23の電極であるパッドを照明する第2の光源32と、半導体チップ23のパッドからの光をカメラ16に導く光学部材33と、半導体チップ23が取り付けられたリードフレーム22を吸着固定するボンディングステージ26と、を備えている。図1において、リードフレーム22の送り方向がX方向、リードフレーム22の表面に沿ってX方向に直角方向がY方向、リードフレーム22の面あるいは半導体チップ23の表面に垂直な上下方向がZ方向で、X方向、Y方向、Z方向は互いに直角である。また、カメラ16は半導体チップ23に向うカメラ光軸17が半導体チップ23に対して垂直となるように取り付けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
ボンディングアーム13先端の超音波トランスデューサ28に取り付けられたキャピラリ14は先端が細くなった円錐形であり、その中心にはワイヤ27が挿通される孔が設けられている。ワイヤ27の先端には図示しない電気トーチ等によってイニシャルボール25が形成される。超音波トランスデューサ28に取り付けられたキャピラリ14の先端は、Z軸モータ20とボンディングアーム13によってリードフレーム22またはリードフレーム22に取り付けられた半導体チップ23に対して接離方向に動作する。また、キャピラリ14はボンディングアーム13に固定された超音波トランスデューサ28後端に取りつけられた超音波振動子によってY方向に振動する。キャピラリ中心軸15は、キャピラリ14の先端が半導体チップ23又はリードフレーム22表面に対して垂直に接する様に配置されている。
The capillary 14 attached to the
図2は図1に示したワイヤボンディング装置10の光学系を取り出して模式的に記載したものであり、半導体チップ23に向う鏡筒16dのから撮像素子16aに向うカメラ光軸17とカメラ16の鏡筒16dは直線として記載してある。図2に示すように、カメラ16は鏡筒16dと、鏡筒16dの中に取り付けられたレンズ16eやハーフミラー16b,16cなどによって構成される光学系と光学系によって結像した画像を電気信号に変換するCCD或いはCMOS等の撮像素子16aとを含んでおり、光学系の中心軸であるカメラ光軸17は撮像素子16aの中心を通る線で、取得画像の中心位置を通る線である。カメラ光軸17は撮像する半導体チップ23あるいはリードフレーム22の表面に対して垂直になるように配置されている。カメラ16の鏡筒16dの外側には第1の光源31が取り付けられている。第1の光源は発光ダイオードを用いたものであり、第1の光源31から放射された光は、鏡筒16d内のハーフミラー16bによってその光路が半導体チップ23からカメラ16への撮像光路となるカメラ光軸17と同軸の照明光路17aを通って半導体チップ23の表面を照明するよう構成されている。
FIG. 2 schematically shows the optical system of the
図1に示すように、キャピラリ中心軸15とカメラ光軸17とはいずれも半導体チップ23あるいはリードフレーム22の表面に垂直となるように配置されているので、キャピラリ中心軸15とカメラ光軸17とは略平行となっている。そして、図1に示すように、カメラ光軸17は、キャピラリ中心軸15からからX方向オフセット量Xw、Y方向オフセット量Ywだけ離れて配置されている。キャピラリ14はボンディングアーム13を介してボンディングヘッド12に取り付けられており、カメラ16はボンディングヘッド12に固定されているので、キャピラリ中心軸15とカメラ光軸17とは常にX方向オフセット量Xw、Y方向オフセット量Ywを含むオフセット量Wだけ離れてXY方向に同時に移動する。
As shown in FIG. 1, since the
図1に示すように、第2の光源32は取りつけアームによってボンディングヘッド12に取り付けられている。第2の光源32は第1の光源31と同様、発光ダイオードを用いたものである。図2に示すように、第2の光源32はキャピラリ14の斜め上方で、キャピラリ14に対してX方向にカメラ16と反対側となるように配置されている。また、カメラ16に取り付けられている光学部材33も、キャピラリ14の斜め上方に配置されている。そして、キャピラリ中心軸15がボンディングしようとするパッド241の上に来た際には、第2の光源32からパッド241に向かう光軸34とパッド241から光学部材33に向う光軸34とが同一面内にあってキャピラリ中心軸15に対して対称となるよう配置されている。キャピラリ中心軸15と各光軸34,35との角度はそれぞれθ1となっている。
As shown in FIG. 1, the second
図2に示すように、光学部材33は、ボンディングしようとするパッド241からの光の方向を変更してカメラ16の鏡筒16dに向わせるミラー36と、焦点の調整を行うレンズ37とが取り付けられている。レンズ37は、パッド241の表面にピントが合うように選択されている。第2の光源32から放射された光は光軸34に沿ってパッド241に進み、パッド241の表面で反射して光軸35に沿って光学部材33のレンズ37に入り、レンズ37を通った後、ミラー36によってカメラ16の鏡筒16dの方向に向かう。そして、カメラ16の鏡筒16dの内部に設けられたハーフミラー16cによって撮像素子16aに向うよう構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、ワイヤボンディング装置10のXYテーブル11を駆動するX軸モータ18、Y軸モータ19、ボンディングアーム13を駆動するZ軸モータ20、第1の光源31、第2の光源32、カメラ16はそれぞれ制御部60のX軸モータ駆動インターフェース65、Y軸モータ駆動インターフェース66、Z軸モータ駆動インターフェース67、第1の光源駆動インターフェース62、第2の光源駆動インターフェース63、カメラ駆動インターフェース64に接続されている。各インターフェース62〜67はデータバス68を介して信号処理を行うCPU61に接続されている。また、制御部60のCPU61には、データバス68を介して動作プログラムやデータを記憶するメモリ70が接続されている。メモリ70には、後で説明するワイヤボンディング装置10のボンディング動作の制御を行うボンディング制御部プログラム71と、その制御用データであるボンディング制御用データ72と、各パッド24の位置を検出するパッド位置検出プログラム73と、カメラ16によって各パッド24の画像を取得するパッド画像取得プログラム74と、イニシャルボールの不着検出を行う不着検出プログラム75と、イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出プログラム76と、第1のシャッタと第2のシャッタの開閉を切り替えるシャッタ切り替えプログラム77とが格納されている。以上説明したように、制御部60は内部に信号処理を行うCPU61とメモリ70とを含むコンピュータである。
As shown in FIG. 1, an
図3から図7を参照しながら、以上のように構成されたワイヤボンディング装置10の動作について説明する。図3のステップS101に示すように、制御部60は図4に示す半導体チップ23の複数のパッド24の位置検出を行うパッド位置検出工程を開始する。図4に示すように、半導体チップ23は、その中央に電子回路が形成されている回路領域23aが配置され、この回路領域23aの外側に回路領域23aと接続されている電極である複数のパッド24が配置されている。回路領域23aは単純なパターンの領域と回路パターンが特徴的な特定領域23d,23eを含んでいる。
The operation of the
図5に示すように、制御部60は、第1の光源31を点灯させ、第2の光源32を消灯させる。第1の光源31から放射された光は、鏡筒16d内のハーフミラー16bによってその光路が半導体チップ23からカメラ光軸17と同軸の照明光路17aを通って半導体チップ23の表面を半導体チップ23の垂直上方から照明する。このとき第2の光源32は消灯されているので、第2の光源32から光学部材33を通ってカメラ16に入る光はなく、カメラ16の撮像素子16aには第1の光源31によって照明される半導体チップ23の表面の画像のみが入力される。
As shown in FIG. 5, the
図4に示すように、制御部60は、ボンディングヘッド12をXY方向に移動させ、カメラ光軸17の位置をカメラ16の視野41の中に半導体チップ23の特定領域23dと半導体チップ23の一つの角23bとが含まれる様に位置を調整する。そして、制御部60はメモリに格納している特定領域23dのパターンとカメラ16の撮像素子16aによって取得した画像の中の特定領域23dのパターンとを比較し、視野41の中の特定領域23dの位置から半導体チップ23の特定領域23dの位置を取得する。また、制御部60は取得した画像の特定領域23dと角23bとの距離から半導体チップ23の一つの角23bの位置を取得する。次に、制御部60は先に位置を取得した角23bと対角にある角23cの近傍の特定領域23eと角23cとが視野42に含まれるようにボンディングヘッド12を移動させてカメラ光軸17の位置を調整する。そして、そして、制御部60はメモリに格納している特定領域23eのパターンとカメラ16の撮像素子16aによって取得した画像の中の特定領域23eのパターンとを比較し、視野42の中の特定領域23eの位置から半導体チップ23の特定領域23eの位置を取得し、取得した画像の特定領域23eと角23cとの距離から角23bの対角である角23cの位置を取得する。制御部60は角23bと角23cの位置から半導体チップ23のXY方向の位置、X及びY軸に対する傾きを計算し、メモリに格納している半導体チップ23の各パッド24の配置データに基づいて各パッド24のそれぞれの位置を計算してメモリに格納する(パッド位置検出工程)。
As shown in FIG. 4, the
図3のステップS102及び図2に示すように、制御部60は、ボンディングヘッド12によって図3のステップS101で検出した各パッド24の内のボンディングしようとするパッド241の上にキャピラリ14を移動させる。ボンディングしようとするパッド241の上にキャピラリ14が移動すると、図2に示す様に、キャピラリ中心軸15はボンディングしようとするパッド241の略中央に位置し、キャピラリ14はパッド241から少し離れた上方に位置し、キャピラリ14に挿通されたワイヤ27の先端はイニシャルボール25に成形され、キャピラリ14の先端に保持されている。キャピラリ中心軸15がパッド241の上に移動すると、カメラ16はカメラ光軸17がキャピラリ中心軸15とからオフセット量Wだけ離れた位置に移動し、カメラ光軸17は半導体チップ23から外れた位置となっている。なお、図2はXZ面でのワイヤボンディング装置10を示しているので、キャピラリ中心軸15とカメラ光軸17との距離はX方向オフセット量Xwとなっている。
As shown in step S102 of FIG. 3 and FIG. 2, the
図2に示すように、制御部60は、第1の光源31を消灯し、第2の光源32を点灯する。すると、第1の光源31から放射された光によって照明されていた半導体チップ23の表面が照明されなくなるので、その部分からカメラ光軸17に沿って撮像素子16aに入射する光がなくなる。一方、第2の光源32が点灯されると、第2の光源32から放射された光は、パッド241に向かって光軸34に沿って斜め下に向かって進み、キャピラリ中心軸15と角度θ1を持ってパッド241に当たる。パッド241の表面は鏡面状となっているのでパッド241に当たった光はパッド241の表面で反射し、キャピラリ中心軸15と角度θ1の光軸35に沿って斜め上方に向かって進んで、光学部材33に入る。このように、第1の光源31を消灯し、第2の光源32を点灯することで第2の光源32によって照明されている領域の画像のみをカメラ16の撮像素子16aに入力することができる。
As shown in FIG. 2, the
光学部材33に入った光は、レンズ37を通った後、ミラー36によってカメラ16の鏡筒16dに方向を変換される。そして、カメラ16の鏡筒16dに取り付けられたハーフミラー16cによってカメラ光軸17の方向に方向が変換され、カメラ光軸17に沿ってレンズ16eを経て撮像素子16aに入る。
The light that has entered the
第2の光源32から放射された光は、パッド241の表面だけでなく、その周辺部分にも到達するが、半導体チップ23のパッド241及び各パッド24の周辺部分は、パッド24,241の表面のように鏡面状となってないので、パッド24,241よりも反射する光が少なく、カメラ16の視野では図7に示す様にパッド241の表面が白く映りそれ以外の部分は黒く映る。
The light emitted from the second
キャピラリ14をボンディングしようとするパッド241の上に移動したら、制御部60は図3のステップS103に示すようにボンディングを開始する。制御部60は図2に示した状態から図1に示すZ方向モータを駆動してキャピラリ14を降下させキャピラリ14の先端に保持されているイニシャルボール25をパッド241に向かって押しつける。また、図示しない超音波振動子によってキャピラリ14の先端をY方向に振動させてイニシャルボール25をパッド241に圧着する。この際、半導体チップ23はボンディングステージ26によって所定の温度に加熱されている。
When the capillary 14 is moved onto the
図6に示すように、キャピラリ14によってイニシャルボール25をパッド241の上に押しつけると、イニシャルボール25は押しつけ力によって半球状の圧着ボール25aとなってパッド241に圧着される。そして、制御部60は、図1に示すZ方向モータを駆動してキャピラリ14を上昇させる。ワイヤ27の一端に形成されていたイニシャルボール25は圧着ボール25aとなってパッド241の表面に圧着されているので、キャピラリ14を上昇させると圧着ボール25aからキャピラリ14に向かってワイヤ27が伸びていく。
As shown in FIG. 6, when the
図3のステップS104に示すように、ボンディングが終わったら、カメラ16の撮像素子16aによってボンディングされたパッド241の画像を取得するパッド画像取得工程を開始する。カメラ16の視野43には図7(a)に示すように、ボンディングしたパッド241とすでにボンディングを終了している隣接するパッド240と、次にボンディングするパッド242の3つのパッドの画像が含まれている。先に説明した様に、各パッド240,241,242の各表面は白く映り、半導体チップ23の各パッド240,241,242以外の部分は黒くなる。つまり黒い背景の中に白いパッドか浮き出るような画像となる。また、パッド241にボンディングされている圧着ボール25a及び圧着ボールから伸びるワイヤ27は、第2の光源32から撮像素子16aまでの光路をさえぎるので、視野43の中には黒い影として現れる。このため、視野43では、パッド240,241の圧着ボール25aの位置する部分とワイヤ27の伸びる部分とが白いパッド241の画像の上に黒い画像として現れる(パッド画像取得工程)。
As shown in step S <b> 104 of FIG. 3, when bonding is completed, a pad image acquisition process for acquiring an image of the
パッドの画像を取得したら、制御部60は、図3のステップS105に示すように、不着検出工程を開始する。制御部60は、取得した図7(a)に示すような画像の中から、ボンディングしたパッド241の表面に圧着ボール25a、ワイヤ27と見られる画像があるかどうかを判断する。この判断は、制御部60のメモリに圧着ボール25a、ワイヤ27の基準画像を格納しておき、その基準画像と取得画像を比較してもよいし、各画像を二値化処理し、処理後の画像を比較するようにしてもよいし、パターンマッチングによって比較してもよい。そして、所定の基準を満足する場合には、圧着ボール25a、ワイヤ27がパッド241の上に存在していると判断し、イニシャルボール25はパッド241に圧着され、不着となっていないと判断する(不着検出工程)。
If the image of a pad is acquired, the
イニシャルボール25が良好にパッド241に圧着されている場合には、図3のステップS106に示すように、制御部60は、半導体チップ23のすべてのパッド24へのボンディングが終了したかを判断する。そして、すべてのパッド24へのボンディングが終了したらボンディングを停止して次の半導体チップ23のパッド24のボンディングに移行する。また。半導体チップ23のすべてのパッド24へのボンディングが終了していない場合には、図3に示すステップS102に戻って、次にボンディングするパッド24の上にキャピラリ14を移動させ、ボンディングとイニシャルボール25の不着検出を続けていく。
When the
一方、イニシャルボール25が良好に圧着されていない場合には、図7(b)に示すように、視野44にはパッド241の上には圧着ボール25a、ワイヤ27を示す黒い画像がなくなる。制御部60はこの画像と先に説明した基準画像とを比較して、所定の基準以上の差異がある場合には、イニシャルボール25の不着が発生しているものと判断する。そして、制御部60は図3のステップS107に示すように、不着発生のアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置10を停止させたりする。
On the other hand, when the
以上説明した実施形態は、第2の光源32を点灯させて第1の光源を消灯するという機械的な動作を含まない簡便な動作によって、ボンディング中にボンディングしたパッド241の表面の画像を取得し、イニシャルボール25の不着発生の有無を監視することができる。このため、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール25の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置10を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。
The embodiment described above acquires an image of the surface of the
また、本実施形態では、ボンディングを行う毎にパッド241の画像を取得してイニシャルボール25の不着検出を行うこととして説明したが、カメラ16の視野に複数のパッド24を含めることができる場合には、複数のパッド24へのボンディングか終了した後、複数のパッド24の画像を一括して取得して複数のパッド24へのイニシャルボール25の不着検出を行うようにしてもよい。また、幾つかの検査対象となっているパッド24についてのみイニシャルボール25の不着検出を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, it has been described that the image of the
本実施形態ではイニシャルボール25の不着検出を行うこととして説明したが、図3のステップS104で取得した画像からパッド241の外辺と圧着ボール25aの外周との隙間寸法を検出してパッド241の中心に対する圧着ボール25bの偏り量を検出し、圧着ボール25bがパッド241の中心から所定以上偏った位置に有る場合には、ボンディング不良としてイニシャルボール25の不着と同様の処理をすることとしても良い。
In the present embodiment, the non-stick detection of the
図8から図10を参照して図1から図7を参照して説明した実施形態のワイヤボンディング装置10の他の動作について説明する。図1から図7を参照して説明した部分と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
Other operations of the
図8のステップS201に示すように、制御部60はカメラ16の視野の中に図4に示した半導体チップ23の特定領域23dあるいは23eが含まれる位置にボンディングヘッド12を移動し、先に説明した実施形態の動作と同様に第1の光源31を点灯し、第2の光源32を消灯して半導体チップ23の各パッド24の位置を検出する。そして、図8のステップS202及び図2に示す様に、キャピラリ14をボンディングしようとするパッド241の上に移動する。制御部60は第1の光源31を消灯し、第2の光源32を点灯してボンディングしようとするパッド241を照明する。
As shown in step S201 of FIG. 8, the
図8のステップS203に示すように、制御部60は、ボンディング動作を開始し、図1に示すZ軸モータ20を駆動して、キャピラリ14の降下を開始する。そして、図9に示すように、キャピラリ14の先端がパッド241の表面の直上まで降下した際に、図8のステップS204に示すように、イニシャルボール25がパッド241に接する直前のイニシャルボール25とキャピラリ14の先端とパッド241との画像を取得する。先に説明したように、キャピラリ14、イニシャルボール25ともに第2の光源32から放射される光をさえぎるので、図10(a)に示すようにカメラ16の視野47にはそれぞれ黒い影あるいは画像として現れる。また、イニシャルボール25がパッド241の直上にある状態でキャピラリ14とイニシャルボール25の画像を取得するので、パッド241の表面にピントが合うように選択させている光学部材33の中に入っているレンズ37や、ミラー36の角度を調整することなく精度のよいキャピラリ14、イニシャルボール25の画像を取得することができる。
As shown in step S <b> 203 of FIG. 8, the
制御部60は、図8のステップS205に示すように、イニシャルボールの偏芯検出工程を開始する。制御部60は、取得した図10(a)に示すような画像の中から、キャピラリ14とキャピラリ14の先端から伸びているイニシャルボール25の画像を認識し、制御部60のメモリに格納されたキャピラリ14からイニシャルボール25が延出したイニシャルボール25の基準画像とを比較し、イニシャルボール25中心とキャピラリ中心軸15との偏芯量を検出する(ボール偏芯検出工程)。
As shown in step S205 in FIG. 8, the
そして、その偏芯量がボンディング不良を発生させないような所定の基準以内であれば、イニシャルボール25の偏芯はないものと判断する。そして、図8のステップS206に示すように、ボンディングを継続し、イニシャルボール25をパッド241にボンディングする。そして、パッド241に圧着ボール25aが形成され、キャピラリ14が上昇したら、図8のステップS207に示すように、ボンディングしたパッド241の画像を取得し、図7(a)、図7(b)に示したようなパッド241と圧着ボール25aとワイヤ27とを含む画像を取得し、図8のステップS208に示すように、イニシャルボール25の不着検出を行う。そして、イニシャルボール25の不着がない場合には、図8のステップS209に示すように、すべてのパッド24にボンディングしたかどうかを判断し、すべてのパッド24にボンディングしていない場合には、図8のステップS203に戻って次にボンディングするパッド24の上にキャピラリ14を移動させる。そして、すべてのパッド24へのボンディングが終了したらワイヤボンディング装置を停止する。
If the amount of eccentricity is within a predetermined standard that does not cause bonding failure, it is determined that the
一方、取得した画像が図10(b)に示す視野48のような画像で、イニシャルボール25がキャピラリ14のキャピラリ中心軸15から傾いており、キャピラリ中心軸15とイニシャルボール25の中心との間の偏芯量dが所定の基準を超えている場合には、イニシャルボール25の偏芯があるものと判断する。そして、図8のステップS210に示すように、アラームを発報したり、ワイヤボンディング装置10を停止させたりする。また、図8のステップS208でイニシャルボール25の不着が検出された場合も同様にアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置10を停止させたりする。
On the other hand, the acquired image is an image like the
以上説明した実施形態は、先に説明した実施形態と同様の効果に加えて、ボンディングする前にイニシャルボール25の偏芯を検出し、イニシャルボール25の偏芯により発生するボンディング不良を早い段階で検出することができるので、ボンディング不良の発生を抑制することができるという効果を奏する。
In the embodiment described above, in addition to the same effects as those of the above-described embodiment, the eccentricity of the
図11を参照しながら本発明をバンプボンディング装置に適用した場合について説明する。バンプボンディング装置は先に説明したワイヤボンディング装置と同様の構造で、キャピラリ14によってイニシャルボール25をボンディングしようとするパッド241の表面に圧着した後、ワイヤ27を切断してパッド241の上にバンプ25cを形成するものである。バンプ25cの形状は圧着ボール25aと同様の形状であってもよいし、その目的に応じていろいろな形状とすることができる。
A case where the present invention is applied to a bump bonding apparatus will be described with reference to FIG. The bump bonding apparatus has the same structure as the wire bonding apparatus described above, and after the
このようにしてイニシャルボール25を圧着させてバンプ25cを形成する際も、圧着ボール25aを形成した場合と同様、第2の光源32を点灯させ、第1の光源を消灯してパッド241周辺の画像を取得すると、図11に示す視野45の画像のように、パッド241は白く、バンプ25cとパッド241の周辺の半導体チップ23の表面は黒い画像となる。このように白いパッド241の画像の上に黒いバンプ25cの画像が現れるので、黒いバンプ25cの画像の有無を判断することによってバンプ25cの有無を判断できる。図11(b)に示す視野46の画像のように、パッド241の表面にバンプ25c黒い画像がない場合にはイニシャルボール25の不着が発生したと判断する。先に説明した実施形態と同様、イニシャルボール25の不着が発生した場合には、制御部60はアラームを発報したり、バンプボンディング装置を停止されたりする。
In this way, when the
本発明をバンプボンディング装置に適用した場合には、本発明をワイヤボンディング装置に適用した場合と同様の効果を奏する。 When the present invention is applied to a bump bonding apparatus, the same effects as when the present invention is applied to a wire bonding apparatus are obtained.
図12を参照しながら本発明の他の実施形態について説明する。図1から図7を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付してその説明は省略する。 Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Parts similar to those of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図12に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置10は、カメラ16の鏡筒16dに2つの液晶式の第1、第2のシャッタ51,52を備えている。第1のシャッタ51はカメラ16の先端に設けられており、第2のシャッタ52は、光学部材33とカメラ16との間の光路を遮断する位置に設けられている。第1のシャッタ51は、第1の光源から放射された光の照明光路17aのカメラ16と半導体チップ23との間であって第2の光源32からカメラ光軸17に至る光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。また、第2のシャッタ52は、第2の光源32からの光がパッド241、レンズ37、ミラー36を経て鏡筒16dのハーフミラー16cによってカメラ光軸17の方向に変更される光路の間であって第1の光源31からの照明光路17a、カメラ光軸17に沿った撮像光路を妨げない位置であれば上記以外の位置に配置してもよい。各シャッタ51,52はそれぞれ制御部60に接続され、制御部60によって開閉される。
As shown in FIG. 12, the
本実施形態の動作は、図3、図8を参照して説明した実施形態の動作と同様で、制御部60は、図3のステップS101、図8のステップS201に示すように、パッド24の位置を検出する際に第1の光源1を点灯させ第2の光源32を消灯させる場合には、第1のシャッタ51を開として第2のシャッタ52を閉とし、図3のステップS104、図8のステップS207に示すパッド241の画像を取得する際及び図8のステップS204に示すキャピラリ14とイニシャルボール25との画像を取得する際に第2の光源32を点灯させて第1の光源31を消灯する場合には、第2のシャッタを開として第1のシャッタを閉とする(シャッタ切り替え工程)。なお、第1の光源31と第2の光源32は消灯させずに点灯させたままシャツターの切り替えを行ってもよい。
The operation of this embodiment is the same as that of the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 8, and the
本実施形態は、第1の光源31、第2の光源32を例えばハロゲンランプ等のように点灯、消灯に時間がかかるものを適用した場合、ワイヤボンディング装置10の速度に合わせて第1の光源31からの光と第2の光源からの光とを切り替えることができるという効果を奏する。
In the present embodiment, when the
図13を参照しながら、他の実施形態のワイヤボンディング装置10について説明する。図1から図12を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。
A
図13に示すように、本実施形態のワイヤボンディング装置10は、カメラ16の鏡筒16dが直線状に配置され、カメラ16はカメラ光軸17が半導体チップ23に対して垂直となるようにボンディングへッド12に取り付けられている。また、キャピラリ14はボンディングアーム13の先端に取り付けられており、キャピラリ14はボンディングアーム13の後端に取りつけられた超音波振動子によってY方向に振動する。図13に示すように、ワイヤボンディング装置10のXYテーブル11を駆動するX軸モータ18、Y軸モータ19、ボンディングアーム13を駆動するZ軸モータ20、カメラ16、第1の光源31、第2の光源32はそれぞれ制御部60に接続されている。制御部60は、図1に示したように内部に信号処理を行うCPU61と動作プログラムやデータを記憶するメモリ70とを含むコンピュータであり、その内部の構成は図1に記載した構成と同様である。
As shown in FIG. 13, in the
図13に示したワイヤボンディング装置10は先に図1から図12を参照して説明した実施形態と同様のボンディング動作、パッド位置検出動作、パッド画像取得動作、不着検出動作、ボール偏芯検出動作を行うことができ、先に説明した実施形態と同様、機械的な動作を含まない簡便な動作によって、イニシャルボール25の不着発生の有無を監視することができ、高精度の検出画像によって精度よく不着の発生を監視することができる。また、機械的な可動部分がないのでワイヤボンディング装置が高速となっても精度のよい画像を取得することができると共に、十分な耐久性を備えることができる。さらに、イニシャルボール25の不着が発生した場合に、すぐにアラームを発報したり、ワイヤボンディング装置10を停止させたりして、不良品の発生を抑制することができ、効率的にボンディングを行うことができる。
The
以上本発明の実施形態につて説明したが、本発明は、ワイヤボンディング装置、バンプボンディング装置のみならず、パッド上にワイヤ等を接続する他のボンディング装置にも適用することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be applied not only to wire bonding apparatuses and bump bonding apparatuses but also to other bonding apparatuses that connect wires or the like on pads.
10 ワイヤボンディング装置、11 XYテーブル、12 ボンディングヘッド、13 ボンディングアーム、14 キャピラリ、15 キャピラリ中心軸、16 カメラ、16a 撮像素子、16b,16c ハーフミラー、16d 鏡筒、16e,37 レンズ、17 カメラ光軸、17a 照明光路、18 X軸モータ、19 Y軸モータ、20 Z軸モータ、22 リードフレーム、23 半導体チップ、23a 回路領域、23b,23c 角、23d,23e 特定領域、24,240,241,242 パッド、25 イニシャルボール、25a 圧着ボール、25c バンプ、26 ボンディングステージ、27 ワイヤ、31 第1の光源、32 第2の光源、33 光学部材、34,35 光軸、36 ミラー、41〜48 視野、51 第1のシャッタ、52 第2のシャッタ、60 制御部、61 CPU、62 第1の光源駆動インターフェース、63 第2の光源駆動インターフェース、64 カメラ駆動インターフェース、65 X軸モータ駆動インターフェース、66 Y軸モータ駆動インターフェース、67 Z軸駆動モータインターフェース、68 データバス、70 メモリ、71 ボンディング制御プログラム、72 ボンディング制御データ、73 パッド位置検出プログラム、74 パッド画像取得プログラム、75 不着検出プログラム、76 ボール偏芯検出プログラム、77 シャッタ切り替えプログラム、d 偏芯量、W オフセット量、Xw 方向オフセット量、Yw 方向オフセット量、θ1 角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wire bonding apparatus, 11 XY table, 12 Bonding head, 13 Bonding arm, 14 Capillary, 15 Capillary central axis, 16 Camera, 16a Image sensor, 16b, 16c Half mirror, 16d Lens barrel, 16e, 37 Lens, 17 Camera light Axis, 17a Illumination light path, 18 X-axis motor, 19 Y-axis motor, 20 Z-axis motor, 22 Lead frame, 23 Semiconductor chip, 23a Circuit area, 23b, 23c Square, 23d, 23e Specific area, 24, 240, 241, 242 Pad, 25 Initial ball, 25a Crimp ball, 25c Bump, 26 Bonding stage, 27 Wire, 31 First light source, 32 Second light source, 33 Optical member, 34, 35 Optical axis, 36 Mirror, 41 to 48 Field of view 51 First shutter 52 Second Shutter, 60 control unit, 61 CPU, 62 first light source drive interface, 63 second light source drive interface, 64 camera drive interface, 65 X axis motor drive interface, 66 Y axis motor drive interface, 67 Z axis drive motor interface 68 data bus, 70 memory, 71 bonding control program, 72 bonding control data, 73 pad position detection program, 74 pad image acquisition program, 75 non-stick detection program, 76 ball eccentricity detection program, 77 shutter switching program, d eccentricity Amount, W offset amount, Xw direction offset amount, Yw direction offset amount, θ 1 angle.
Claims (8)
ボンディングヘッドと、
ボンディングツールと、
撮像装置と、
第1の光源と、
第2の光源と、
光学部材と、
前記第1の光源と前記第2の光源の点灯、消灯を行う制御部とを含み、
前記ボンディングヘッドはXY方向に移動するよう構成され、
前記ボンディングツールは、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、Z方向に駆動されて挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを半導体チップの複数のパッドにそれぞれボンディングするよう構成され、
前記撮像装置は、前記ボンディングツールからX方向及び/又はY方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像するように構成され、
前記第1の光源は、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明するように構成され、
前記第2の光源は、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明するように構成され、
前記光学部材は、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導くように構成され、
前記制御部は、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをXY方向に移動させ、前記第2の光源を消灯して前記第1の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出手段と、
前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをXY方向に移動させ、前記第1の光源を消灯して前記第2の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得手段と、
を含んで構成されるボンディング装置。 A bonding device,
A bonding head;
A bonding tool,
An imaging device;
A first light source;
A second light source;
An optical member;
A controller that turns on and off the first light source and the second light source,
The bonding head is configured to move in the XY direction,
The bonding tool is attached to the bonding head and configured to bond an initial ball formed at a tip of a wire driven and inserted in the Z direction to a plurality of pads of a semiconductor chip,
The imaging device is configured to be offset from the bonding tool in the X direction and / or Y direction and attached to the bonding head, and to capture an image of the semiconductor chip,
The first light source is attached to the imaging device and configured to illuminate a specific area of the semiconductor chip,
The second light source is attached to the bonding head on the opposite side of the imaging device with respect to the bonding tool, and is configured to illuminate a pad on which the bonding tool comes.
The optical member is attached to the imaging device, and is configured to guide light from the one pad to the imaging device,
The controller is
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and the imaging device Pad position detecting means for acquiring an image of the specific area of the semiconductor chip and detecting the position of each pad of the semiconductor chip based on the image;
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the bonding tool is placed on the pads, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. Pad images acquisition means for sequentially bonding the respective initial balls to the pads and sequentially acquiring images of the one pad according to the bonding by the imaging device;
A bonding apparatus comprising the above.
前記撮像装置は、前記半導体チップの表面を垂直上方から撮像するよう配置され、
前記第1の光源から放射された光は、前記半導体チップから前記撮像装置への撮像光路と少なくとも一部が同軸の照明光路を通って前記半導体チップの前記特定領域を照明し、
前記第2の光源と前記光学部材とは、それぞれ前記ボンディングツールの斜め上方に配置され、前記第2の光源から前記一のパッドに向かう光軸と前記一のパッドから前記光学部材に向う光軸とが同一面内にあって前記ボンディングツールのZ方向の移動面に対して対称となるよう配置されているボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 1,
The imaging device is arranged to image the surface of the semiconductor chip from vertically above,
The light emitted from the first light source illuminates the specific region of the semiconductor chip through an illumination optical path at least partially coaxial with an imaging optical path from the semiconductor chip to the imaging device,
The second light source and the optical member are disposed obliquely above the bonding tool, respectively, and an optical axis from the second light source toward the one pad and an optical axis from the one pad toward the optical member. DOO is a bonding apparatus which is disposed so as to be symmetrical with respect to the moving surface in the Z direction of the bonding tool be in the same plane.
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出手段、
を有するボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 2,
The controller is
In the case where the initial balls are sequentially bonded to the pads by the bonding tool, non-attachment is performed for detecting non-stickiness of the initial balls to the one pads based on the acquired images of the one pads. Detection means,
A bonding apparatus.
前記制御部は、
前記ボンディングツールによって前記各パッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングする場合には、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第1の光源を消灯し、前記第2の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出手段、
を有するボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 3,
The controller is
When the initial balls are sequentially bonded to the pads by the bonding tool, the first light source is turned off immediately before the initial balls are bonded to the one pad, and the second light source is turned off. Ball eccentricity detecting means for acquiring an image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad in a state where a light source is turned on, and detecting eccentricity of each initial ball based on each image;
A bonding apparatus.
前記第1の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第1の光路と、
前記第2の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第2の光路と、
前記第1の光路を遮断する第1のシャッタと、
前記第2の光路を遮断する第2のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第2のシャッタを閉として前記第1のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第1のシャッタを閉として前記第2のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 1,
A first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging device;
A second optical path from the second light source through the one pad to the imaging device;
A first shutter that blocks the first optical path;
A second shutter that blocks the second optical path,
The controller is
When taking an image of the specific area of the semiconductor chip, the second shutter is closed and the first shutter is opened, and when taking an image of the one pad, the first shutter is opened. A bonding apparatus comprising shutter switching means for closing the second shutter and opening the second shutter.
前記第1の光源から前記半導体チップの前記特定領域を経て前記撮像装置に至る第1の光路と、
前記第2の光源から前記一のパッドを経て前記撮像装置に至る第2の光路と、
前記第1の光路を遮断する第1のシャッタと、
前記第2の光路を遮断する第2のシャッタと、を備え、
前記制御部は、
前記半導体チップの前記特定領域の画像を撮像する場合には、前記第2のシャッタを閉として前記第1のシャッタを開とし、前記一のパッドの画像を撮像する場合には前記第1のシャッタを閉として前記第2のシャッタを開とするシャッタ切り替え手段を備えるボンディング装置。 The bonding apparatus according to claim 2,
A first optical path from the first light source through the specific region of the semiconductor chip to the imaging device;
A second optical path from the second light source through the one pad to the imaging device;
A first shutter that blocks the first optical path;
A second shutter that blocks the second optical path,
The controller is
When taking an image of the specific area of the semiconductor chip, the second shutter is closed and the first shutter is opened, and when taking an image of the one pad, the first shutter is opened. A bonding apparatus comprising shutter switching means for closing the second shutter and opening the second shutter.
XY方向に移動するボンディングヘッドと、前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記各半導体チップの各パッドの上に移動し、挿通されたワイヤの先端に形成されたイニシャルボールを前記半導体チップの前記各パッドにそれぞれボンディングするボンディングツールと、前記ボンディングツールからX方向及び/又はY方向にオフセットされて前記ボンディングヘッドに取り付けられ、前記半導体チップの画像を撮像する共通の撮像装置と、前記撮像装置に取り付けられ、前記半導体チップの特定領域を照明する第1の光源と、前記ボンディングツールに対して前記撮像装置と反対側の前記ボンディングヘッドに取り付けられ、その上に前記ボンディングツールが来ている一のパッドを照明する第2の光源と、前記撮像装置に取り付けられ、前記一のパッドからの光を前記撮像装置に導く光学部材と、を含むボンディング装置を準備する工程と、
前記撮像装置の視野に前記半導体チップの前記特定領域が入るように前記ボンディングヘッドをXY方向に移動させ、前記第2の光源を消灯し、前記第1の光源を点灯させて前記撮像装置によって前記半導体チップの前記特定領域の画像を取得し、その画像に基づいて前記半導体チップの前記各パッドの位置を検出するパッド位置検出工程と、
パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをXY方向に移動させ、前記第1の光源を消灯し、前記第2の光源を点灯させた状態で前記ボンディングツールによって前記各一のパッドに前記各イニシャルボールを順次ボンディングし、前記撮像装置によってボンディングに応じて前記一のパッドの画像を順次取得するパッド画像取得工程と、
取得した各前記一のパッドの各画像に基づいて前記各イニシャルボールの各前記一のパッドへの不着検出を行う不着検出工程と、
を有するボンディング方法。 A method for bonding a semiconductor chip to a plurality of pads,
A bonding head that moves in the XY direction, and is attached to the bonding head, moves onto each pad of each semiconductor chip, and an initial ball formed at the tip of the inserted wire is applied to each pad of the semiconductor chip. A bonding tool for bonding each, an offset in the X direction and / or Y direction from the bonding tool and attached to the bonding head, and a common imaging device for taking an image of the semiconductor chip, and attached to the imaging device, A first light source that illuminates a specific area of the semiconductor chip, and a pad that is attached to the bonding head opposite to the imaging device with respect to the bonding tool and on which the bonding tool comes A second light source that attaches to the imaging device Is a step of preparing a bonding apparatus comprising an optical member for guiding light from the one pad on the imaging device,
The bonding head is moved in the X and Y directions so that the specific region of the semiconductor chip enters the field of view of the imaging device, the second light source is turned off, the first light source is turned on, and the imaging device performs the above operation. A pad position detecting step of acquiring an image of the specific area of the semiconductor chip and detecting a position of each pad of the semiconductor chip based on the image;
After the pad position detection step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is on each pad, the first light source is turned off, and the second light source is turned on. A pad image acquisition step of sequentially bonding each initial ball to each one pad by the bonding tool, and sequentially acquiring images of the one pad according to bonding by the imaging device;
Non-attachment detection step of detecting non-attachment of each initial ball to each of the one pads based on each acquired image of the one pad;
A bonding method comprising:
前記パッド位置検出工程の後、前記ボンディングツールが前記各パッドの上に来るように前記ボンディングヘッドをXY方向に移動させ、前記各イニシャルボールが前記各一のパッドにボンディングされる直前に、前記第1の光源を消灯し、前記第2の光源を点灯させた状態で前記各一のパッド直上の前記ボンディングツールと前記各イニシャルボールの画像を取得し、その各画像に基づいて前記各イニシャルボールの偏芯を検出するボール偏芯検出工程を有するボンディング方法。
The bonding method according to claim 7,
After the pad position detecting step, the bonding head is moved in the XY directions so that the bonding tool is placed on each pad, and immediately before each initial ball is bonded to each one pad, An image of the bonding tool and each initial ball immediately above each one pad is acquired in a state where the light source of 1 is turned off and the second light source is turned on, and the initial ball of each initial ball is acquired based on the image. A bonding method including a ball eccentricity detecting step for detecting eccentricity.
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