JP5972153B2

JP5972153B2 - ワイヤボンディング装置

Info

Publication number: JP5972153B2
Application number: JP2012254909A
Authority: JP
Inventors: 正俊河野
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: JP2014103286A

Description

本発明はワイヤボンディング装置、特に半導体素子の電極とリードフレーム、パッケージ等の電極とを金属ワイヤにより電気的に接続する装置の構成に関する。

従来から、ワイヤボンディング装置（ワイヤボンダー）を用い、半導体素子とリードフレーム等の電極同士を接続することが行われており、このワイヤボンダーは、金属ワイヤを供給するキャピラリがアーム等で保持され、このアームの駆動によりキャピラリを上下動させることにより、半導体素子の電極とリードフレーム等の基板の電極とをワイヤにて接続する。

このようなワイヤボンダーにおいては、ワイヤボンディング時にワイヤの（金属）ボールが半導体素子等に接触する際の速度が製品の品質と生産性を決定する大きな要因となるため、キャピラリの下降速度をアーム等の駆動部で調整し、ボールが電極に掛ける荷重が精密に管理される。

しかし、このワイヤボンダーでは、アーム等の駆動部の駆動状態が構成部品の劣化等で変動することもあり、これによって、電極への金属ワイヤの接合状態にばらつきが生じたり、電極部にクラックが生じたりするという不都合がある。そのため、従来の下記特許文献１では、キャピラリが移動して当接できる位置にボンディングチェック用ステージを配置すると共に、このボンディングチェック用ステージの裏面に歪みセンサを配置し、このボンディングチェック用ステージにボンディングを行ったときの衝撃荷重を上記歪みセンサにて検知し、ワイヤボンダーの状態をチェックし、較正することが行われている。

特開平７−２６３４８１号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、新たにボンディングチェック用ステージを配置し、このボンディングチェック用ステージの裏面に設けた歪みセンサで衝撃荷重を検知する構成では、その構造及び機構が複雑になるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造及び機構を複雑にすることなく、簡単に被ボンディング物に掛かる荷重を検出し、較正することができるワイヤボンディング装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、ヒートブロック上の被ボンディング物にワイヤボンディングを施すワイヤボンディング装置において、上記ヒートブロックを装置本体に対し着脱自在にすると共に、このヒートブロックと略同一の形状及び大きさの本体を有し、その本体の上面に歪みゲージ部を取り付けた荷重測定部を設け、上記装置本体のヒートブロックの取外し位置に、上記歪みゲージを有する荷重測定部を着脱自在に配置可能とし、この荷重測定部からの出力に基づいて被ボンディング物に掛かる荷重を較正することを特徴とする。

上記の構成によれば、荷重測定部として、ヒートブロックと略同一の形状、大きさの本体の上面に、歪みゲージ部を有するものを設け、この荷重測定部を、ヒートブロックを取り外したその位置に取り付け、その後、キャピラリにより歪みゲージ部に対しボンディング動作をすることで、被ボンディング物（半導体素子及び基板）に掛かる荷重が測定される。この測定データは、制御部へ送られ、これによって荷重の較正（キャリブレーション）が実行される。

本発明のワイヤボンディング装置によれば、構造及び機構を複雑にすることなく、簡単に被ボンディング物に掛かる荷重を検出し、キャリブレーションを良好に行うことができるという効果がある。即ち、キャピラリの接着時の荷重を定量的に管理することができ、品質と生産性のバランスがとれた適切な条件を設定でき、高品質で低価格な製品の製造が可能になる。

本発明の実施例に係るワイヤボンディング装置の較正時の構成を示す側面図である。実施例のワイヤボンディング装置の較正時における荷重測定部の取付けの様子を示し、図（Ａ）は荷重測定部の側面図、図（Ｂ）はヒートブロックの側面図、図（Ｃ）はワイヤボンディング装置本体の側面図である。実施例のワイヤボンディング装置のワイヤボンディング時の構成を示す側面図である。実施例での検出荷重と適正荷重を示すグラフ図である。

図１乃至図３には、本発明の実施例に係るワイヤボンディング装置の構成が示されており、ワイヤボンディング時では、図２，図３に示されるように、装置本体（又は支持体）１０の所定の凹部位置に、被ボンディング物を加熱するためのヒータ１１を有するヒートブロック１２が着脱自在に取り付けられている。このヒートブロック１２は、コネクタ（プラグ及びレセプタクル等）１３ａ，１３ｂを介して電源（及び制御部）に接続される。

また、このヒートブロック１２の上側に、被ボンディング物である半導体素子１５及び基板（リードフレーム等）１６が保持部材１７で保持・固定される。更に、金属ワイヤを供給するキャピラリ１８がアーム１９に支持され、このアーム１９の駆動で動作するキャピラリ１８によって半導体素子１５と基板１６のワイヤボンディングが行われる。

一方、図１，図２に示されるように、実施例では、上記ヒートブロック１２と略同一の形状及び大きさの荷重測定部２０が装置本体１０に対し着脱自在に設けられ、この荷重測定部２０の本体上面に、歪みゲージ部（例えばロードセル）２１が取り付けられる。即ち、この荷重測定部２０は、ヒートブロック１２が配置された凹部位置に嵌合配置される。即ち、ヒートブロック１２と同一位置に位置決め配置される。そして、上記歪みゲージ部２１の検出信号は、コネクタ１３ｃ（荷重測定部側），１３ａを介して制御部へ出力される。

実施例は以上の構成からなり、較正時には、図２に示されるように、図（Ｂ）のヒートブロック１２を図（Ｃ）の装置本体１０から取り外し、その取外し位置（ヒートブロック配置と同一の位置）に、図（Ａ）の荷重測定部２０を、コネクタ１３ｃ，１３ａの接続を介して取り付ける。この後、図１のように、キャピラリ１８をアーム１９で下降させ、歪みゲージ部２１へ当接させれば、ワイヤボンディング時の衝撃荷重が測定・検出されることになり、この検出値が制御部へ供給されることで、実際のワイヤボンディング時の荷重が適正な値に設定される。

図４には、検出荷重と適正荷重の一例が示されており、実施例では、図４のＨｂように検出される衝撃荷重を、品質が維持できるレベルまで下げるため、ボンディング速度を調整することになる。

また、上記較正時に使用される上記キャピラリ１８としては、金属ワイヤの通し穴がないものを使用することが好ましい。これは、キャピラリ１８の破損を防止するためである。

上記実施例では、ヒートブロック１２及び荷重測定部２０の着脱時にコネクタ１３ａ〜１３ｃを用いて電源部及び制御部への接続を同時に行なっているが、このコネクタ１３ａ〜１３ｃを設けず、ヒートブロック１２及び荷重測定部２０の着脱とは別に、他の構成の電源線及び制御線を用いて双方の接続を行うようにしてもよい。

また、装置本体１０の嵌合凹部にヒートブロック１２及び荷重測定部２０を載置することで、これらを着脱自在にしたが、支持体に吊り下げたり、引っ掛けたりするような取付け・配置でもよく、この取付け・配置では、各種の固定手段を用いて、ヒートブロック１２及び荷重測定部２０を装置本体１０にしっかりと固定するようにしてもよい。

１０…装置本体、１１…ヒータ、
１２…ヒートブロック、
１３ａ〜１３ｃ…コネクタ、
１５…半導体素子、１６…基板、
１８…キャピラリ、１９…アーム、
２０…荷重測定部、２１…歪みゲージ部。

Claims

ヒートブロック上の被ボンディング物にワイヤボンディングを施すワイヤボンディング装置において、
上記ヒートブロックを装置本体に対し着脱自在にすると共に、
このヒートブロックと略同一の形状及び大きさの本体を有し、その本体の上面に歪みゲージ部を取り付けた荷重測定部を設け、
上記装置本体のヒートブロックの取外し位置に、上記歪みゲージを有する荷重測定部を着脱自在に配置可能とし、
この荷重測定部からの出力に基づいて被ボンディング物に掛かる荷重を較正することを特徴とするワイヤボンディング装置。