JP6664300B2 - Wire bonding quality determination device and wire bonding quality determination method - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤボンディング装置によって行われるワイヤボンディングの接合品質の良否を判定するワイヤボンディング良否判定装置およびワイヤボンディング良否判定方法に関するものである。 The present invention relates to a wire bonding good / bad determination device and a wire bonding good / bad determination method for determining the quality of wire bonding performed by a wire bonding apparatus.
従来の超音波を用いたワイヤボンディング装置では、ワイヤをチャックしたボンディングツールによって、ワイヤをワークに押し付けて超音波を印加する。これにより、ワイヤおよびワークの両者の接触面を覆う酸化膜が除去されて新生面が露出し、露出した両者の面同士が接触し、ワイヤとワークが固層接合する。 In a conventional wire bonding apparatus using ultrasonic waves, a bonding tool that chucks a wire presses the wire against a workpiece and applies ultrasonic waves. As a result, the oxide film covering the contact surfaces of both the wire and the work is removed, a new surface is exposed, the exposed surfaces are in contact with each other, and the wire and the work are solid-bonded.
従来のワイヤボンディングの接合品質の良否判定では、ワイヤボンディング後のサンプルに対して、通電試験を行ったり、引張試験(プル試験ともいう)、せん断試験(シェア試験ともいう)等の破壊試験を行ったりすることが一般的である。 In determining the quality of the bonding quality of the conventional wire bonding, a sample after the wire bonding is subjected to a current test or a destructive test such as a tensile test (also called a pull test) and a shear test (also called a shear test). Is common.
しかし、通電試験を行う手法では、ICの内部回路の構成によっては通電試験が不可能となる場合がある。また、引張試験、せん断試験等の破壊試験は、抜き取りの試験となるため、実際に接合不良が生じたときに、ワイヤボンディング装置を停止させる等の処理を行うことが困難である。さらに、接合不良発生の原因究明のためには、別途評価を実施する必要があり、評価には多くの時間と労力を要する。 However, in the method of performing the conduction test, the conduction test may not be possible depending on the configuration of the internal circuit of the IC. In addition, since destructive tests such as a tensile test and a shear test are extraction tests, it is difficult to perform a process such as stopping a wire bonding apparatus when a bonding defect actually occurs. Furthermore, it is necessary to carry out a separate evaluation in order to investigate the cause of the occurrence of the bonding failure, and the evaluation requires a lot of time and labor.
そこで、特許文献1に記載された従来技術では、レーザードップラー振動計によりボンディング中のツールの振動周波数を観測し、ボンディング開始時から所定時間経過時の周波数の増加量を算出し、その算出した周波数の増加量とあらかじめ設定した閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定する。
Therefore, in the related art described in
また、特許文献2に記載された従来技術では、ボンディングツール振動のためのトランスデューサ駆動電圧の周波数を観測し、所定時間経過後の周波数の増分と、あらかじめ設定した閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定する。
Further, in the conventional technique described in
このように、特許文献1、2に記載のいずれの従来技術においても、ボンディング基本周波数近傍の周波数に着目しており、周囲の他の低周波振動、雑音等の影響を受けずに、非破壊かつ、リアルタイムで高精度に接合品質の良否判定を行うことができる。
As described above, in each of the prior arts described in
しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
特許文献1に記載の従来技術では、レーザードップラー振動計の大きさおよび質量の制約のため、ワイヤボンディング装置上へ振動計を固定することが難しく、一つのワーク内に異なるボンディング点が複数あるような連続稼働時のボンディング装置に対応できないという問題がある。特許文献2に記載の従来技術では、ツール先端での振動状態変化をホーンと呼ばれる振動子の根元で行うため、接合状態の変化による振動状態の変化を捕えにくいという問題がある。
However, the prior art has the following problems.
In the prior art described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ボンディングの連続稼働に対応して接合品質の良否判定をリアルタイムに行うとともに、判定の信頼性が従来と比べて高いワイヤボンディング良否判定装置およびワイヤボンディング良否判定方法を得ることを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and performs real-time determination of bonding quality in response to continuous operation of bonding, and has higher reliability of determination than conventional wires. It is an object of the present invention to obtain a bonding quality determination device and a wire bonding quality determination method.
本発明におけるワイヤボンディング良否判定装置は、ワークを載置するステージ内に埋設され、ワークにボンディングワイヤを超音波接合するワイヤボンディングがボンディングツールによって行われるときに、ボンディングツールからワークに加わる3軸方向の荷重を検出する3軸力検出素子と、3軸力検出素子によって検出された3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する制御装置と、を備え、ワークの面と平行であり、ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、超音波振動方向をY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向と直交し、ワイヤボンディングが行われるときにボンディングツールがボンディングワイヤをワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、3軸方向の荷重は、X軸方向の荷重であるX方向荷重と、Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、制御装置は、3軸力検出素子によって検出されたY方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、Y方向荷重の周波数成分を求め、求めたY方向荷重の周波数成分に基づいて接合品質の良否を判定するものである。 The wire bonding pass / fail determination device according to the present invention is embedded in a stage on which a work is placed, and when the wire bonding for ultrasonically bonding the bonding wire to the work is performed by the bonding tool, a three-axis direction applied from the bonding tool to the work is provided. A three-axis force detection element for detecting the load of the three-axis force detection device, and a control device for determining whether the bonding quality of the wire bonding is good or bad from at least one of the loads in the three-axis direction detected by the three-axis force detection element. The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as the X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as the Y-axis direction, the X-axis direction and the Y-axis direction. When the wire bonding is performed, the bonding tool presses the bonding wire to the workpiece. When the attaching direction is the Z-axis direction, the loads in the three-axis directions are an X-direction load that is a load in the X-axis direction, a Y-direction load that is a load in the Y-axis direction, and a Z direction that is a load in the Z-axis direction. The control device determines the frequency component of the Y-direction load by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element. The quality of the joining quality is determined based on the frequency component of the Y-direction load .
本発明におけるワイヤボンディング良否判定方法は、ワークにボンディングワイヤを超音波接合するワイヤボンディングがボンディングツールによって行われるときに、3軸力検出素子を用いて、ボンディングツールからワークに加わる3軸方向の荷重を取得するステップと、取得した3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定するステップと、を備え、ステップは、制御装置によって実行され、ワークの面と平行であり、ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、超音波振動方向をY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向と直交し、ワイヤボンディングが行われるときにボンディングツールがボンディングワイヤをワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、3軸方向の荷重は、X軸方向の荷重であるX方向荷重と、Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、判定するステップは、3軸力検出素子によって検出されたY方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、Y方向荷重の周波数成分を求め、求めたY方向荷重の周波数成分に基づいて接合品質の良否を判定するものである。 The wire bonding quality determination method according to the present invention is characterized in that, when wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to a work is performed by the bonding tool, a triaxial load applied to the work from the bonding tool by using the triaxial force detecting element. And a step of judging the quality of the bonding quality of the wire bonding from at least one of the loads obtained in the three axial directions. The step is executed by the control device, and the step of And the direction perpendicular to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as the X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as the Y-axis direction, and the direction orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction. The bonding tool presses the bonding wire against the workpiece when bonding is performed When the direction is the Z-axis direction, the loads in the three-axis directions are an X-direction load which is a load in the X-axis direction, a Y-direction load which is a load in the Y-axis direction, and a Z-direction load which is a load in the Z-axis direction. In the determining step, the frequency component of the Y-direction load is obtained by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, and the frequency component of the Y-direction load is obtained. The quality of the joining quality is determined based on the frequency component of the Y-direction load .
本発明によれば、ボンディングの連続稼働に対応して接合品質の良否判定をリアルタイムに行うとともに、判定の信頼性が従来と比べて高いワイヤボンディング良否判定装置およびワイヤボンディング良否判定方法を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while performing the quality judgment of joining quality in real time corresponding to continuous operation | movement of bonding, it is possible to obtain a wire bonding quality determination device and a wire bonding quality determination method with higher reliability of the determination than before. it can.
本発明の実施形態におけるワイヤボンディング良否判定装置およびワイヤボンディング良否判定方法について図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当事者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明および実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明および添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。 A wire bonding pass / fail determination device and a wire bonding pass / fail determination method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals. In addition, in order to avoid the following description from being unnecessarily redundant and to facilitate understanding of parties, a detailed description of well-known matters and a redundant description of substantially the same configuration may be omitted. . Also, the following description and the contents of the accompanying drawings are not intended to limit the claimed subject matter.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1におけるワイヤボンディング良否判定装置102を示す構成図である。図2は、図1の振動子1の制御系を示すブロック図である。図3は、図1のボンディングツール2によってワイヤボンディングが行われているときにボンディングツール2を正面から見たときの模式図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a wire bonding pass / fail determination device 102 according to
図1において、ワイヤボンディング装置101は、振動子1およびボンディングツール2(以下、ツール2と略す)を備える。ワイヤボンディング装置101は、ワイヤボンディング良否判定装置102によって接合品質の良否が判定される対象である。ワイヤボンディング装置101は、例えば、半導体装置等の組立工程で用いられる。
In FIG. 1, a
振動子1は、超音波接合に必要な超音波振動を発生させる。ツール2は、振動子1の縦振動を撓み振動へ変換し、その振動を接合材としてのボンディングワイヤ5(以下、ワイヤ5と略す)に伝達することで、ステージ4に載置された被接合材としてのワーク3にワイヤ5を超音波接合するワイヤボンディングを行う。なお、ワイヤ5としては、例えば、アルミニウム線、金線、銅線等が挙げられる。
The
ワイヤボンディングでは、ツール2は、ワーク3にワイヤ5を押し付けた状態で、超音波振動を印加する。これにより、ワーク3およびワイヤ5の両者の接触面を覆う酸化膜が除去され、両者において新生面が露出する。さらに、露出した両者の面同士が接触し、ワイヤ5とワーク3が固層接合する。
In the wire bonding, the
ワイヤボンディング良否判定装置102は、ワーク3を載置するステージ4内に埋設された3軸力検出素子6と、制御装置103とを備える。
The wire bonding pass / fail determination device 102 includes a three-axis
3軸力検出素子6は、ワイヤボンディングがツール2によって行われるときに、ツール2からワーク3に加わる3軸方向の荷重を検出し、その検出結果を制御装置103に出力する。
When the wire bonding is performed by the
ここで、3軸方向は、ワーク3の面と平行であり、ツール2から伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向(以下では、X軸方向と呼ぶ)と、超音波振動方向(以下では、Y軸方向と呼ぶ)と、X軸方向およびY軸方向と直交し、ボンディングが行われるときにツール2がワイヤ5をワーク3に押し付ける方向(以下、Z軸方向と呼ぶ)とからなる。図3において、このような3軸方向として、X軸方向15、Y軸方向16およびZ軸方向17が図示されている。
Here, the three-axis directions are parallel to the surface of the
したがって、3軸力検出素子6によって検出される3軸方向の荷重は、X軸方向の荷重(以下、X方向荷重と呼ぶ)と、Y軸方向の荷重(以下、Y方向荷重と呼ぶ)と、Z軸方向の荷重(以下、Z方向荷重と呼ぶ)とからなる。
Therefore, the loads in the three-axis direction detected by the three-axis
このように、ワーク3の下のステージ4内に埋設した3軸力検出素子6によってボンディング中にワイヤ5を介してワーク3に伝わる荷重を3軸方向で計測している。
As described above, the load transmitted to the
なお、3軸力検出素子6として、例えば、圧電式の3軸荷重センサを用いることができる。圧電式の3軸荷重センサは、剛性および感度が高く、高速応答であるため、ワイヤ5を介してワーク3の下に印加される超音波振動を高精度に検出することができる。また、3軸力検出素子6は、ワーク3およびステージ4の大きさと、ボンディング領域に合わせて、複数個配置することが可能である。
As the triaxial
制御装置103は、3軸力検出素子6から出力された電荷を電圧に変換するチャージアンプ7と、チャージアンプ7によって変換された電圧を検出する電圧検出部8と、電圧検出部8によって検出された電圧を解析する解析部9と、解析部9による解析結果から、ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する判定部10とを有する。
The control device 103 detects the charge output from the triaxial
解析部9および判定部10は、例えば、メモリに記憶されたプログラムを実行するCPUと、システムLSI等の処理回路によって実現される。
The analysis unit 9 and the
次に、振動子1の制御系について、図2を参照しながら説明する。ここで、ワイヤボンディングでは、接合中のツール2の負荷状態が変化することによって、振動子1からツール2の先端にかけての振動系の共振周波数が変化する。振動子1が発生させる超音波振動の減衰を防ぎ、超音波のエネルギーをツール2からワイヤ5に効率良く伝えるため、振動子1の制御方式として、PLL(Phase Locked Loop)制御が用いられている。
Next, a control system of the
図2において、電圧印加装置11は、振動子1に駆動電圧を印加する。電圧検出装置12は、電圧印加装置11から振動子1に印加される駆動電圧を検出する。電流検出装置13は、振動子1から出力される電流を検出する。
In FIG. 2, a voltage applying device 11 applies a driving voltage to the
位相比較装置14は、電圧検出装置12によって検出された駆動電圧の位相と、電流検出装置13によって検出された電流の位相とを比較し、その位相差が一定となるように、振動子1の発振周波数がツール2の共振周波数を追尾するようにする。
The phase comparison device 14 compares the phase of the drive voltage detected by the voltage detection device 12 with the phase of the current detected by the current detection device 13, and adjusts the phase of the
ここで、ワイヤ5とワーク3に接合部が形成されると、ワイヤ5とワーク3が一体構造となるため、振動系の共振周波数が増加し、超音波の発振周波数も上昇する。一方、ワイヤ5とワーク3の接合が不十分の場合、ワーク3とワイヤ5の間には滑りが生じ、振動系の共振周波数の増加が生じないため、超音波の発振周波数の上昇は見られない。
Here, when a joint is formed between the
本実施の形態1では、このワイヤボンディング中の共振周波数の上昇と接合強度の推移との相関関係を利用して、ワイヤボンディングの接合品質の良否判定を行うように構成されている。 In the first embodiment, the quality of the wire bonding is determined using the correlation between the increase in the resonance frequency during the wire bonding and the transition of the bonding strength.
なお、以下の各図で示す実験データは、以下の既製品を用いて、実際に実験を行うことで得られた。すなわち、ワイヤボンディング装置101として、オーソダイン製の超音波ワイヤボンディング装置(3600plus)を用い、ワーク3として、銅板で作製されたフレームを用い、ワイヤ5として、田中電子工業社製のアルミワイヤ(TANW SOFT−2 ワイヤ径150μm)を用い、3軸力検出素子6として、キスラー社製の圧電素子(9017C)を用い、チャージアンプ7として、キスラー社製のチャージアンプ(5015A)を用いた。
The experimental data shown in the following figures was obtained by actually performing experiments using the following ready-made products. That is, an ultrasonic wire bonding apparatus (3600 plus) manufactured by Orthodyne is used as the
図4は、図1の電圧検出部8から出力される電圧の時間推移を示す図である。なお、電圧検出部8は、3軸力検出素子6によって検出される3軸方向の荷重、すなわち、X方向荷重、Y方向荷重およびZ方向荷重のそれぞれを、電圧の形式で出力する。
FIG. 4 is a diagram showing a time transition of the voltage output from the voltage detection unit 8 in FIG. The voltage detector 8 outputs the loads in the three axial directions detected by the three-axis
図4から分かるように、ワイヤ5を介してワーク3にZ方向荷重18が印加された後、Y軸方向にワイヤ5を介してワーク3に伝達される超音波振動に起因したY方向荷重19の印加が開始される。一方、X方向荷重20は、ワーク3に印加されない。
As can be seen from FIG. 4, after a Z-direction load 18 is applied to the
図5は、図4のa部の拡大図である。図5に示すように、Y方向荷重の時間軸波形(以下、Y方向波形21と呼ぶ)において、振幅は、Y方向荷重の大きさを表し、振動周波数は、超音波振動の周波数を表している。 FIG. 5 is an enlarged view of a part a of FIG. As shown in FIG. 5, in the time axis waveform of the Y-direction load (hereinafter referred to as Y-direction waveform 21), the amplitude represents the magnitude of the Y-direction load, and the vibration frequency represents the frequency of the ultrasonic vibration. I have.
解析部9は、電圧検出部8から出力されるY方向波形21に対して、周波数解析を行うことで、Y方向荷重の周波数成分を求める。具体的には、解析部9は、Y方向波形21を複数の時間区間に分割した後、高速フーリエ変換(以下、FFTと呼ぶ)によって周波数成分に変換する。 The analysis unit 9 obtains the frequency component of the Y-direction load by performing frequency analysis on the Y-direction waveform 21 output from the voltage detection unit 8. Specifically, the analysis unit 9 divides the Y-direction waveform 21 into a plurality of time sections, and then converts the Y-direction waveform 21 into frequency components by fast Fourier transform (hereinafter, referred to as FFT).
FFT解析は、任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、解析部9は、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。 The FFT analysis is performed on a time section set by an arbitrary time length and the number of divisions, and the analysis unit 9 can also select and analyze an arbitrary time section from the divided time sections. .
ここで、解析部9によるFFT解析について、図6および図7を参照しながら説明する。図6は、図4のY方向荷重の時間軸波形を示す図である。図7は、図6のb部の波形をFFT解析することで得られる周波数成分を示す図である。 Here, the FFT analysis by the analysis unit 9 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a diagram showing a time-axis waveform of the Y-direction load in FIG. FIG. 7 is a diagram showing frequency components obtained by performing FFT analysis on the waveform of the part b in FIG.
解析部9は、図6に示す波形を、一例としてb部からf部までの5つの区間に時間分割した後、各部の波形に対して、FET解析を行うことで、各部の波形の周波数成分を求める。 The analysis unit 9 time-divides the waveform shown in FIG. 6 into five sections from part b to part f as an example, and then performs FET analysis on the waveform of each part to obtain a frequency component of the waveform of each part. Ask for.
例えば、接合初期の時間区間に相当するb部の波形に対してFET解析が行われることで、図7に示すような、b部の波形の周波数成分、すなわち接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分が得られる。 For example, by performing the FET analysis on the waveform of the part b corresponding to the time section at the initial stage of the joining, the frequency component of the waveform of the part b as shown in FIG. A frequency component is obtained.
図7に示すように、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分において、ピークとなる周波数22の値は、ワイヤボンディング装置101の初期の発振周波数である60.79kHzである。以下、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分において、ピークとなる周波数22を、基本振動周波数と呼ぶ。基本振動周波数は、ツール2をワーク3に押し付けず、無負荷状態で超音波発振させた際の超音波振動の周波数と等しい。
As shown in FIG. 7, in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the initial stage of the joining, the value of the
図8は、図6のb部の波形をFFT解析することで得られる周波数成分と、図6のf分の波形をFET解析することで得られる周波数成分とを併せて示す図である。接合後期の時間区間に相当するf部の波形に対してFET解析が行われることで、図8に示すような、f部の波形の周波数成分、すなわち接合後期に対応するY方向荷重の周波数成分が得られる。 FIG. 8 is a diagram showing both the frequency component obtained by performing the FFT analysis on the waveform of the part b in FIG. 6 and the frequency component obtained by performing the FET analysis on the waveform for f in FIG. 6. By performing the FET analysis on the waveform of the portion f corresponding to the time section of the later stage of the joining, the frequency component of the waveform of the portion f, that is, the frequency component of the Y-direction load corresponding to the later stage of the joining, as shown in FIG. Is obtained.
図8に示すように、ワーク3とワイヤ5が接合することでツール2への負荷状態が変化することにより、接合後期では、振動周波数のピークが61.03kHzの高周波域にシフトする。すなわち、接合後期に対応するY方向荷重の周波数成分において、ピークとなる周波数23の値は、61.03kHzである。
As shown in FIG. 8, when the
なお、ここでいう接合後期とは、シェア試験等によりあらかじめ調査した接合強度の時間推移において、シェア強度の上昇が見られなくなる時間区間を意味する。以下、接合後期に対応するY方向荷重の周波数成分において、ピークとなる周波数23を、高振動周波数と呼ぶ。 In addition, the term “late stage of bonding” as used herein means a time section in which the increase in shear strength is not observed in the time transition of the bonding strength previously examined by a shear test or the like. Hereinafter, the peak frequency 23 in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the later stage of joining is referred to as a high vibration frequency.
図9は、図1のボンディングツール2によってワイヤボンディングが行われているときの、基本振動周波数のY方向荷重24および高振動周波数のY方向荷重25のそれぞれの時間推移を示す図である。図9に示すように、接合初期においては、周波数が基本振動周波数であるY方向荷重24が支配的である。接合初期から時間が経過して接合後期になると、周波数が高振動周波数であるY方向荷重25が支配的となる。
FIG. 9 is a diagram showing a time transition of each of the Y-direction load 24 at the fundamental vibration frequency and the Y-direction load 25 at the high vibration frequency when wire bonding is performed by the
解析部9は、3軸力検出素子6によって検出されたY方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことでY方向周波数成分を求める。判定部10は、解析部9によって求められたY方向荷重の周波数成分から、図10に示すような判定値を求める。
The analysis unit 9 obtains a Y-direction frequency component by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis
図10は、本発明の実施の形態1における基本振動周波数のY方向荷重および高振動周波数のY方向荷重の和に占める高振動周波数のY方向荷重の割合の時間推移を示す図である。以下、基本振動周波数のY方向荷重および高振動周波数のY方向荷重の和に占める高振動周波数のY方向荷重の割合を判定値と呼ぶ。 FIG. 10 is a diagram showing a time transition of the ratio of the Y-direction load at the high vibration frequency to the sum of the Y-direction load at the fundamental vibration frequency and the Y-direction load at the high vibration frequency in the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the ratio of the Y-direction load of the high vibration frequency to the sum of the Y-direction load of the basic vibration frequency and the Y-direction load of the high vibration frequency is referred to as a determination value.
図10では、このような判定値の具体例として、ワイヤボンディングが正常に行われたときに得られる判定値26を実線で図示し、ワイヤ5とワーク3の間に接合部が形成されない不良が発生したときに得られる判定値27を破線で図示し、ワイヤ5とワーク3の間の接合が不十分であり、十分な接合強度が得られていない不良が発生したときに得られる判定値28を一点鎖線で図示している。
In FIG. 10, as a specific example of such a determination value, a
図10に示すように、ワイヤ5とワーク3の間に接合部が形成されない不良が生じている場合、判定値27は、時間の経過に伴って上昇しない。また、ワイヤ5とワーク3の間の接合が不十分であり、接合強度が十分得られていない不良が生じている場合、判定値28は、時間の経過に伴って上昇するものの、判定値26と比べて、接合初期から接合後期にかけての値の上昇度が小さい。このように、ワイヤボンディングの接合品質に関わる不良が発生したか否かによって、接合初期から接合後期にかけての判定値の上昇度が変化し、特に、このような不良が発生せずにワイヤボンディングが正常に行われたときの判定値26の上昇度が最も大きい。
As shown in FIG. 10, when there is a defect in which a joint is not formed between the
したがって、接合品質が良好であるときの判定値を判定閾値としてあらかじめ設定しておき、その判定閾値と、判定値とを比較することで、接合品質の良否を判定することが可能となる。 Therefore, it is possible to determine in advance whether the bonding quality is good or bad by previously setting a determination value when the bonding quality is good as a determination threshold value and comparing the determination threshold value with the determination value.
そこで、本実施の形態1では、判定部10は、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数のY方向荷重と、接合後期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる高振動周波数のY方向荷重との和に対する高振動周波数のY方向荷重の割合である判定値と、あらかじめ設定された判定閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定するように構成されている。
Therefore, in the first embodiment, the
解析部9は、Y方向荷重の周波数成分を判定部10に出力する。判定部10は、解析部9から出力されたY方向荷重の周波数成分から、判定値を求め、その判定値と、判定閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定する。
The analysis unit 9 outputs the frequency component of the Y-direction load to the
なお、判定値と判定閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定する具体的な手法としては、さまざまな手法が考えられる。例えば、以下のような手法を採用すればよい。 In addition, various methods can be considered as a specific method of determining the quality of the joining quality by comparing the determination value with the determination threshold. For example, the following method may be adopted.
すなわち、あらかじめ、判定値の上昇度と接合強度との関係を、プル試験、シェア試験等の各種信頼性試験により調査し、その調査結果から、所望の接合強度が得られるときの判定値の上昇度を、判定閾値として、判定部10に設定する。判定部10は、求めた判定値の上昇度と、設定された判定閾値とを比較し、判定値の上昇度の方が大きい場合には、接合良好と判定し、判定閾値の方が大きい場合には、接合不良と判定する。
That is, the relationship between the degree of increase in the determination value and the bonding strength is investigated in advance by various reliability tests such as a pull test and a shear test, and from the inspection results, the increase in the determination value when a desired bonding strength is obtained. The degree is set in the
判定部10によって接合不良と判定された場合、判定部10は、振動子1へ装置停止信号を出力する。振動子1は、装置停止信号が入力されると、駆動を停止する。
When the
以上、本実施の形態1によれば、ワークを載置するステージ内に埋設されている3軸力検出素子によって検出されたY方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、Y方向荷重の周波数成分を求め、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数のY方向荷重と、接合後期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる高振動周波数のY方向荷重との和に対する高振動周波数のY方向荷重の割合である判定値と、あらかじめ設定された判定閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定するように構成されている。 As described above, according to the first embodiment, the frequency analysis is performed on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element embedded in the stage on which the work is placed, The frequency component of the Y-direction load is determined, and the Y-direction load of the basic vibration frequency that peaks in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the early stage of the welding and the high vibration that peaks in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the latter stage of the welding It is configured to judge the quality of the joining quality by comparing a judgment value which is a ratio of the Y-direction load of the high vibration frequency to the sum of the Y-direction load of the frequency and a predetermined judgment threshold value. .
このように、ワーク下ステージ内に埋設した3軸力検出素子によって、超音波による加振力の振動周波数を測定するため、ワーク内のボンディング点によらず、振動周波数の計測が可能であり、連続稼働時の接合品質の良否判定が可能である。また、ワイヤを介してワークに直接伝わる荷重を計測することで、ワイヤとワークの接合進行状態を直接的にモニタリングすることが可能となり、その結果、接合品質の良否を高精度に判定することができる。すなわち、ボンディングの連続稼働に対応して接合品質の良否判定をリアルタイムに行うとともに、判定の信頼性を従来と比べて高くすることができる。 As described above, the vibration frequency of the excitation force by the ultrasonic wave is measured by the triaxial force detecting element embedded in the work lower stage, so that the vibration frequency can be measured regardless of the bonding point in the work. It is possible to judge the quality of the joining quality during continuous operation. In addition, by measuring the load transmitted directly to the work via the wire, it is possible to directly monitor the progress of the joining between the wire and the work, and as a result, it is possible to determine the quality of the joining quality with high accuracy. it can. That is, it is possible to judge the quality of the bonding quality in real time corresponding to the continuous operation of the bonding, and to increase the reliability of the judgment as compared with the related art.
実施の形態2.
本発明の実施の形態2では、先の実施の形態1における判定値はワイヤ5とワーク3との接合の進行に伴って上昇し、接合が完了すると飽和して一定値になるという特性を利用して、接合品質の良否判定を行うように構成する場合について説明する。なお、本実施の形態2では、先の実施の形態1と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
The second embodiment of the present invention utilizes the characteristic that the determination value in the first embodiment increases with the progress of the joining between the
図11は、本発明の実施の形態2におけるシェア強度の時間推移29と、つぶれ幅の時間推移30を示す図である。図12は、図11のg部におけるワイヤボンディング後のワイヤ5の外観図である。なお、図11では、シェア強度の時間推移29を実線で図示し、つぶれ幅の時間推移30を破線で図示している。
FIG. 11 is a diagram showing a
図11に示すように、つぶれ幅は、接合時間が経過するにつれて増加するのに対して、シェア強度は、接合時間がある一定時間経過すると上昇が見られなくなる。また、図12に示すように、接合時間が適正時間よりも超過すると、ワイヤ5の側面に破壊部31が発生し、その結果、接合品質が低下する。
As shown in FIG. 11, the crushing width increases as the bonding time elapses, whereas the shear strength does not rise after a certain time has elapsed. In addition, as shown in FIG. 12, when the bonding time exceeds the appropriate time, a broken portion 31 is generated on the side surface of the
そこで、判定部10は、先の実施の形態1で説明した判定値が、判定閾値を超えてからの経過時間と、あらかじめ設定された時間閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定するように構成されている。
Therefore, the
具体的には、実施の形態1で定めた判定閾値を超えてからの経過時間と接合品質の関係をあらかじめプル試験、シェア試験等の各種信頼性試験により調査し、その調査結果から、判定閾値を超えてからの不良が生じない接合時間限界である時間閾値を設定する。判定部10は、求めた判定値の判定閾値を超えてからの経過時間と、時間閾値とを比較し、経過時間が時間閾値を超えている場合には、接合不良と判定し、そうでない場合には、接合良好と判定する。
Specifically, the relationship between the elapsed time after exceeding the judgment threshold value determined in the first embodiment and the joining quality is investigated in advance by various reliability tests such as a pull test, a shear test, and the like. Is set, which is a bonding time limit that does not cause a failure after exceeding the threshold value. The
判定部10によって接合不良と判定された場合、判定部10は、振動子1へ装置停止信号を出力する。振動子1は、装置停止信号が入力されると、駆動を停止する。
When the
また、本実施の形態2の構成によって判定可能な接合不良の種類は、上記のとおり、適切な接合時間を超過することによる接合不良である。したがって、本実施の形態2では、判定部10は、接合不良と判定すると、その接合不良の原因が適切な接合時間を超過することによるものであると推定することができ、接合不良の原因を特定することができる。
In addition, the type of bonding failure that can be determined by the configuration of the second embodiment is a bonding failure due to exceeding an appropriate bonding time, as described above. Therefore, in the second embodiment, when the determining
以上、本実施の形態2によれば、先の実施の形態1の構成に対して、判定値が、判定閾値を超えてからの経過時間と、あらかじめ設定された時間閾値とを比較することで、接合品質の良否を判定するように構成されている。 As described above, according to the second embodiment, in comparison with the configuration of the first embodiment, the elapsed time after the determination value exceeds the determination threshold is compared with a preset time threshold. It is configured to determine the quality of the joining quality.
これにより、先の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、接合不良の種類として、適切な接合時間を超過することによる接合不良を検出することができる。 Thereby, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, as a type of the bonding failure, a bonding failure due to exceeding an appropriate bonding time can be detected.
実施の形態3.
本発明の実施の形態3では、解析部9によって求められたY方向荷重の周波数成分において、基本振動周波数の整数倍以外の周波数ピークをモニタリングすることで接合品質の良否判定を行うように構成する場合について説明する。なお、本実施の形態3では、先の実施の形態1と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
In the third embodiment of the present invention, the quality of the joining quality is determined by monitoring frequency peaks other than an integral multiple of the fundamental vibration frequency in the frequency component of the Y-direction load obtained by the analysis unit 9. The case will be described. In the third embodiment, the description of the same points as in the first embodiment will be omitted, and the points different from the first embodiment will be mainly described.
図13は、本発明の実施の形態3における接合不良が発生した場合のY方向荷重の時間軸波形を、図6のb部の区間で、FET解析したときに得られる周波数成分を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing a frequency component obtained when the FET analysis is performed on the time axis waveform of the Y-direction load in the case where a bonding failure occurs in the third embodiment of the present invention in a section b of FIG. 6. is there.
図13において、基本振動周波数に起因したピーク32と、基本振動周波数の整数倍の周波数に起因したピーク33と、基本振動周波数の整数倍以外の周波数に起因したピーク34とがみられる。また、高荷重条件でボンディングした際には、ワイヤ5のつぶれが増大し、ツール2の先端がワーク3に干渉してしまうため、図13に示すようなピーク34が現れる。
In FIG. 13, a peak 32 due to the fundamental vibration frequency, a peak 33 due to a frequency that is an integral multiple of the fundamental vibration frequency, and a
そこで、判定部10は、基本振動周波数の整数倍以外の周波数のピーク34を、Y方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。
Therefore, the
具体的には、判定部10は、Y方向荷重の周波数成分において、ピーク34を検出した場合には、接合不良と判定し、そうでない場合には、接合良好と判定する。なお、プル試験、シェア試験等の各種信頼性試験によって調査することで、所望の接合強度となるピーク強度を閾値として設定する。そして、その閾値とピーク34の強度とを比較し、閾値の方が大きい場合には、ピーク34を検出していないと判断し、ピーク34の強度の方が大きい場合には、ピーク34を検出したと判断するようにしてもよい。
Specifically, when the
判定部10によって接合不良と判定された場合、判定部10は、振動子1へ装置停止信号を出力する。振動子1は、装置停止信号が入力されると、駆動を停止する。
When the
また、本実施の形態3の構成によって判定可能な接合不良の種類は、上記のとおり、高荷重条件に起因したつぶれ異常による接合不良である。したがって、本実施の形態3では、判定部10は、接合不良と判定すると、その接合不良の原因が高荷重条件に起因したつぶれ異常によるものであると推定することができ、接合不良の原因を特定することができる。
Further, the type of bonding failure that can be determined by the configuration of the third embodiment is, as described above, a bonding failure due to a collapse abnormality caused by a high load condition. Therefore, in the third embodiment, when the
なお、本実施の形態3で示す接合品質の良否判定手法は、時間分割した一つもしくは複数の任意の区間に対して行うことが可能である It should be noted that the method of judging the quality of the joint quality shown in the third embodiment can be performed on one or a plurality of time-divided arbitrary sections.
以上、本実施の形態3によれば、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数の整数倍以外の周波数のピークを、Y方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。 As described above, according to the third embodiment, whether a frequency peak other than an integral multiple of the fundamental vibration frequency that is a peak in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the initial stage of joining is detected in the frequency component of the Y-direction load? It is configured to judge whether the joining quality is good or not based on the judgment.
これにより、先の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、接合不良の種類として、高荷重条件に起因したつぶれ異常による接合不良を検出することができる。 Thus, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, as the type of the joining failure, the joining failure due to the crushing abnormality caused by the high load condition can be detected.
実施の形態4.
本発明の実施の形態4では、3軸力検出素子6によって検出されたX方向荷重の周波数成分を用いて、接合品質の良否判定を行うように構成する場合について説明する。なお、本実施の形態4では、先の実施の形態1と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
In the fourth embodiment of the present invention, a case will be described in which the quality of the joining quality is determined using the frequency component of the X-direction load detected by the triaxial
解析部9は、先の実施の形態1の構成に対して、3軸力検出素子6によって検出されたX方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、X方向荷重の周波数成分をさらに求める。FFT解析は、任意の時間長さ、分割数で設定した時間区間に対して行われ、解析部9は、分割された時間区間のうち任意の時間区間を選択して解析することも可能である。
The analysis unit 9 performs a frequency analysis on the time-axis waveform of the X-direction load detected by the three-axis
図14は、本発明の実施の形態4における接合不良が発生した場合のX方向荷重の時間軸波形を、図4のh部の区間で、FET解析したときに得られる周波数成分を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing a frequency component obtained when the FET analysis is performed on the time axis waveform of the X-direction load when a joint failure occurs in the fourth embodiment of the present invention in a section h of FIG. 4. is there.
ここで、接合品質が良好である場合、すなわち、ワイヤボンディングが正常に行われた場合、X軸方向では、荷重検出が見られず、X方向荷重の時間軸波形に対してFFT解析しても、明瞭な周波数のピークが見られない。これに対して、ワイヤボンディング中のワーク3の押さえが不十分である場合、X軸方向にワーク3が振動してしまうため、超音波振動がワイヤ5に効率良く伝達されず、その結果、接合不良が発生する。
Here, when the bonding quality is good, that is, when the wire bonding is performed normally, no load is detected in the X-axis direction, and the FFT analysis is performed on the time-axis waveform of the X-direction load. No clear frequency peak is seen. On the other hand, if the pressing of the
図14に示すように、ワーク3の振動による接合不良が発生した場合には、X方向荷重の周波数成分において、基本振動周波数の整数倍のピーク35が見られる。ピーク35は、接合品質が良好である場合には、見られない。
As shown in FIG. 14, when a joint failure due to the vibration of the
そこで、判定部10は、基本振動周波数の整数倍の周波数のピーク35を、X方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。
Therefore, the
具体的には、判定部10は、X方向荷重の周波数成分において、ピーク35を検出した場合には、接合不良と判定し、そうでない場合には、接合良好と判定する。なお、プル試験、シェア試験等の各種信頼性試験によって調査することで、所望の接合強度となるピーク強度を閾値として設定する。そして、その閾値とピーク35の強度とを比較し、閾値の方が大きい場合には、ピーク35を検出していないと判断し、ピーク35の強度の方が大きい場合には、ピーク35を検出したと判断するようにしてもよい。
Specifically, when the peak 35 is detected in the frequency component of the load in the X direction, the
判定部10によって接合不良と判定された場合、判定部10は、振動子1へ装置停止信号を出力する。振動子1は、装置停止信号が入力されると、駆動を停止する。
When the
また、本実施の形態4の構成によって判定可能な接合不良の種類は、上記のとおり、ワーク3の押さえが不十分であることに起因したワーク3の振動による接合不良である。したがって、本実施の形態4では、判定部10は、接合不良と判定すると、その接合不良の原因がワーク3の押さえが不十分であることに起因したワーク3の振動によるものであると推定することができ、接合不良の原因を特定することができる。
Further, the type of bonding failure that can be determined by the configuration of the fourth embodiment is, as described above, a bonding failure due to vibration of the
なお、本実施の形態4で示す接合品質の良否判定手法は、時間分割した一つもしくは複数の任意の区間に対してFFT解析を行い判定することが可能である。 Note that the method for determining the quality of the bonding quality described in the fourth embodiment can perform determination by performing FFT analysis on one or a plurality of time-divided arbitrary sections.
以上、本実施の形態4によれば、3軸力検出素子によって検出されたX方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、X方向荷重の周波数成分を求め、接合初期に対応するY方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数の整数倍の周波数のピークを、X方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。 As described above, according to the fourth embodiment, the frequency component of the X-direction load is determined by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the X-direction load detected by the three-axis force detection element, and the frequency component of the X-direction load is obtained. It is configured to determine the quality of the joining quality based on whether or not a peak of a frequency that is an integral multiple of the fundamental vibration frequency that becomes a peak in the corresponding Y-direction load frequency component is detected in the X-direction load frequency component. ing.
これにより、先の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、接合不良の種類として、ワークの押さえが不十分であることに起因したワークの振動による接合不良を検出することができる。 Accordingly, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, as a type of the bonding failure, the bonding failure due to the vibration of the workpiece due to the insufficient holding of the workpiece can be detected. .
実施の形態5.
本発明の実施の形態5では、3軸力検出素子6によって検出されたZ方向荷重を用いて、接合品質の良否判定を行うように構成する場合について説明する。なお、本実施の形態5では、先の実施の形態1と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
In a fifth embodiment of the present invention, a case will be described in which the quality of the joining quality is determined using the Z-direction load detected by the triaxial
図15は、本発明の実施の形態5における接合不良が発生していない場合のZ方向荷重の時間軸波形を示す図である。図16は、本発明の実施の形態5における接合不良が発生した場合のZ方向荷重の時間軸波形を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a time-axis waveform of the Z-direction load in the case where no joint failure occurs according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 16 is a diagram showing a time-axis waveform of a Z-direction load when a bonding failure occurs in the fifth embodiment of the present invention.
図16に示すように、チップ割れ等のワーク3の破損が生じた場合、Z方向荷重の時間軸波形において、ワーク3が破壊されることに起因するピーク36が見られる。なお、図16では、ピーク36が1個しか発生していないが、このピーク36は複数個発生する場合がある。一方、図15に示すように、ワーク3の破損が生じていない場合、ピーク36が見られない。
As shown in FIG. 16, when the
そこで、判定部10は、ワーク3が破壊されることに起因するピーク36を、Z方向荷重の時間軸波形において、検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。
Therefore, the
具体的には、判定部10は、Z方向荷重の時間軸波形において、ピーク36を検出した場合には、接合不良と判定し、そうでない場合には、接合良好と判定する。なお、プル試験、シェア試験等の各種信頼性試験によって調査することで、所望の接合強度となるピーク強度を閾値として設定する。そして、その閾値とピーク36の強度とを比較し、閾値の方が大きい場合には、ピーク36を検出していないと判断し、ピーク36の強度の方が大きい場合には、ピーク36を検出したと判断するようにしてもよい。
Specifically, when the peak 36 is detected in the time-axis waveform of the Z-direction load, the
判定部10によって接合不良と判定された場合、判定部10は、振動子1へ装置停止信号を出力する。振動子1は、装置停止信号が入力されると、駆動を停止する。
When the
また、本実施の形態5の構成によって判定可能な接合不良の種類は、上記のとおり、ワーク3の破損による接合不良である。したがって、本実施の形態5では、判定部10は、接合不良と判定すると、その接合不良の原因がワーク3の破損によるものであると推定することができ、接合不良の原因を特定することができる。
Further, the type of bonding failure that can be determined by the configuration of the fifth embodiment is a bonding failure due to breakage of the
以上、本実施の形態5によれば、3軸力検出素子によって検出されたZ方向荷重の時間軸波形において、ワークが破壊されることに起因するピークを検出したか否かによって、接合品質の良否を判定するように構成されている。 As described above, according to the fifth embodiment, in the time-axis waveform of the Z-direction load detected by the three-axis force detecting element, whether the peak due to the breakage of the work is detected or not is determined. It is configured to determine pass / fail.
これにより、先の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、さらに、接合不良の種類として、ワークの破損による接合不良を検出することができる。 Thus, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and further, as the type of the joining failure, the joining failure due to the breakage of the work can be detected.
なお、実施の形態1〜5について個別に説明してきたが、実施の形態1〜5のそれぞれで開示した構成例は、任意に組み合わせることが可能である。特許文献1、2に記載のいずれの従来技術も、Y軸方向、すなわち超音波振動方向の一方向のみの振動測定に留まるため、振動波形からのみでは、不良が発生した際の原因究明が困難な場合が存在する。これに対して、各実施の形態1〜5の構成例を適宜組み合わせることで、3軸方向のうちのどの方向の波形にどのような異常が生じているかを見ることができ、接合不良の発生時には、接合不良の原因推定を行うことが可能となる。
Although the first to fifth embodiments have been individually described, the configuration examples disclosed in the first to fifth embodiments can be arbitrarily combined. In each of the prior arts described in
以上の実施の形態1〜5の説明から分かるように、本願発明のワイヤボンディング良否判定装置およびワイヤボンディング良否判定方法は、3軸力検出素子によって検出された、3軸方向の荷重、すなわち、X方向荷重、Y方向荷重およびZ方向荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定するように構成されている。 As can be seen from the above description of the first to fifth embodiments, the wire bonding good / bad judgment device and the wire bonding good / bad judgment method of the present invention are based on the triaxial load detected by the triaxial force detecting element, that is, X. The connection quality of the wire bonding is determined based on at least one of the directional load, the Y-direction load, and the Z-direction load.
1 振動子、2 ボンディングツール、3 ワーク、4 ステージ、5 ボンディングワイヤ、6 3軸力検出素子、7 チャージアンプ、8 電圧検出部、9 解析部、10 判定部、11 電圧印加装置、12 電圧検出装置、13 電流検出装置、14 位相比較装置、15 X軸方向、16 Y軸方向、17 Z軸方向、18 Z方向荷重、19 Y方向荷重、20 X方向荷重、21 Y方向波形、22 周波数、23 周波数、24 Y方向荷重、25 Y方向荷重、26 判定値、27 判定値、28 判定値、29 時間推移、30 時間推移、31 破壊部、32 ピーク、33 ピーク、34 ピーク、35 ピーク、36 ピーク、101 ワイヤボンディング装置、102 ワイヤボンディング良否判定装置、103 制御装置。
REFERENCE SIGNS
Claims (7)
前記3軸力検出素子によって検出された前記3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、前記ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する制御装置と、
を備え、
前記ワークの面と平行であり、前記ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、前記超音波振動方向をY軸方向とし、前記X軸方向および前記Y軸方向と直交し、前記ワイヤボンディングが行われるときに前記ボンディングツールが前記ボンディングワイヤを前記ワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、
前記3軸方向の荷重は、前記X軸方向の荷重であるX方向荷重と、前記Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、前記Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、
前記制御装置は、前記3軸力検出素子によって検出された前記Y方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記Y方向荷重の周波数成分を求め、求めた前記Y方向荷重の周波数成分に基づいて前記接合品質の良否を判定する
ワイヤボンディング良否判定装置。 A three-axis sensor that is embedded in a stage on which a workpiece is mounted and detects a load in the three-axis direction applied to the workpiece from the bonding tool when wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to the workpiece is performed by the bonding tool. A force detecting element,
A control device that determines, from at least one load among the loads in the three-axis direction detected by the three-axis force detection element, whether bonding quality of the wire bonding is good or not;
With
The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as an X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the X-axis direction. When the direction orthogonal to the Y-axis direction and the bonding tool presses the bonding wire against the work when the wire bonding is performed is the Z-axis direction,
The load in the three-axis direction is constituted by an X-direction load that is the load in the X-axis direction, a Y-direction load that is the load in the Y-axis direction, and a Z-direction load that is the load in the Z-axis direction. Yes,
The control device obtains a frequency component of the Y-direction load by performing frequency analysis on a time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, and obtains the obtained Y-direction load. A wire bonding quality determination device for determining quality of the bonding quality based on the frequency component of the wire bonding.
前記3軸力検出素子によって検出された前記3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、前記ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する制御装置と、
を備え、
前記ワークの面と平行であり、前記ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、前記超音波振動方向をY軸方向とし、前記X軸方向および前記Y軸方向と直交し、前記ワイヤボンディングが行われるときに前記ボンディングツールが前記ボンディングワイヤを前記ワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、
前記3軸方向の荷重は、前記X軸方向の荷重であるX方向荷重と、前記Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、前記Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、
前記制御装置は、
前記3軸力検出素子によって検出された前記Y方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記Y方向荷重の周波数成分を求め、
接合初期に対応する前記Y方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数の前記Y方向荷重と、接合後期に対応する前記Y方向荷重の周波数成分においてピークとなる高振動周波数の前記Y方向荷重との和に対する前記高振動周波数の前記Y方向荷重の割合である判定値と、あらかじめ設定された判定閾値とを比較することで、前記接合品質の良否を判定する
ワイヤボンディング良否判定装置。 A three-axis sensor that is embedded in a stage on which a workpiece is mounted and detects a load in the three-axis direction applied to the workpiece from the bonding tool when wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to the workpiece is performed by the bonding tool. A force detecting element,
A control device that determines, from at least one load among the loads in the three-axis direction detected by the three-axis force detection element, whether bonding quality of the wire bonding is good or not;
With
The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as an X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the X-axis direction. When the direction orthogonal to the Y-axis direction and the bonding tool presses the bonding wire against the work when the wire bonding is performed is the Z-axis direction,
The load in the three-axis direction is constituted by an X-direction load that is the load in the X-axis direction, a Y-direction load that is the load in the Y-axis direction, and a Z-direction load that is the load in the Z-axis direction. Yes,
The control device includes:
By performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, the frequency component of the Y-direction load is obtained,
The Y-direction load of the fundamental vibration frequency that peaks in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the early stage of joining, and the Y-direction load of the high vibration frequency that peaks in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the late stage of the welding By comparing a judgment value which is a ratio of the Y-direction load of the high vibration frequency with respect to the sum of the above and a predetermined judgment threshold value, it is judged whether the joining quality is good or not.
Wire bonding pass / fail determination device .
前記判定値が、前記判定閾値を超えてからの経過時間と、あらかじめ設定された時間閾値とを比較することで、前記接合品質の良否を判定する
請求項2に記載のワイヤボンディング良否判定装置。 The control device includes:
The wire bonding quality determination device according to claim 2, wherein the quality of the bonding quality is determined by comparing an elapsed time after the determination value exceeds the determination threshold value with a preset time threshold value.
前記3軸力検出素子によって検出された前記3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、前記ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する制御装置と、
を備え、
前記ワークの面と平行であり、前記ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、前記超音波振動方向をY軸方向とし、前記X軸方向および前記Y軸方向と直交し、前記ワイヤボンディングが行われるときに前記ボンディングツールが前記ボンディングワイヤを前記ワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、
前記3軸方向の荷重は、前記X軸方向の荷重であるX方向荷重と、前記Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、前記Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、
前記制御装置は、
前記3軸力検出素子によって検出された前記Y方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記Y方向荷重の周波数成分を求め、
接合初期に対応する前記Y方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数の整数倍以外の周波数のピークを、前記Y方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、前記接合品質の良否を判定する
ワイヤボンディング良否判定装置。 A three-axis sensor that is embedded in a stage on which a workpiece is mounted and detects a load in the three-axis direction applied to the workpiece from the bonding tool when wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to the workpiece is performed by the bonding tool. A force detecting element,
A control device that determines, from at least one load among the loads in the three-axis direction detected by the three-axis force detection element, whether bonding quality of the wire bonding is good or not;
With
The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as an X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the X-axis direction. When the direction orthogonal to the Y-axis direction and the bonding tool presses the bonding wire against the work when the wire bonding is performed is the Z-axis direction,
The load in the three-axis direction is constituted by an X-direction load that is the load in the X-axis direction, a Y-direction load that is the load in the Y-axis direction, and a Z-direction load that is the load in the Z-axis direction. Yes,
The control device includes:
By performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, the frequency component of the Y-direction load is obtained,
The quality of the joining quality depends on whether or not a frequency peak other than an integral multiple of the fundamental vibration frequency, which is a peak in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the initial stage of the joining, is detected in the frequency component of the Y-direction load. Judge
Wire bonding pass / fail determination device .
前記3軸力検出素子によって検出された前記3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、前記ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定する制御装置と、
を備え、
前記ワークの面と平行であり、前記ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、前記超音波振動方向をY軸方向とし、前記X軸方向および前記Y軸方向と直交し、前記ワイヤボンディングが行われるときに前記ボンディングツールが前記ボンディングワイヤを前記ワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、
前記3軸方向の荷重は、前記X軸方向の荷重であるX方向荷重と、前記Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、前記Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、
前記制御装置は、
前記3軸力検出素子によって検出された前記Y方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記Y方向荷重の周波数成分を求め、
前記3軸力検出素子によって検出された前記X方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記X方向荷重の周波数成分を求め、
接合初期に対応する前記Y方向荷重の周波数成分においてピークとなる基本振動周波数の整数倍の周波数のピークを、前記X方向荷重の周波数成分において、検出したか否かによって、前記接合品質の良否を判定する
ワイヤボンディング良否判定装置。 A three-axis sensor that is embedded in a stage on which a workpiece is mounted and detects a load in the three-axis direction applied to the workpiece from the bonding tool when wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to the workpiece is performed by the bonding tool. A force detecting element,
A control device that determines, from at least one load among the loads in the three-axis direction detected by the three-axis force detection element, whether bonding quality of the wire bonding is good or not;
With
The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as an X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the X-axis direction. When the direction orthogonal to the Y-axis direction and the bonding tool presses the bonding wire against the work when the wire bonding is performed is the Z-axis direction,
The load in the three-axis direction is constituted by an X-direction load that is the load in the X-axis direction, a Y-direction load that is the load in the Y-axis direction, and a Z-direction load that is the load in the Z-axis direction. Yes,
The control device includes:
By performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, the frequency component of the Y-direction load is obtained,
The frequency component of the X-direction load is obtained by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the X-direction load detected by the three-axis force detection element,
The quality of the bonding quality is determined by whether or not a peak of an integral multiple of the fundamental vibration frequency, which is a peak in the frequency component of the Y-direction load corresponding to the initial stage of the bonding, is detected in the frequency component of the X-direction load. judge
Wire bonding pass / fail determination device .
前記3軸力検出素子によって検出された前記Z方向荷重の時間軸波形において、前記ワークが破壊されることに起因するピークを検出したか否かによって、前記接合品質の良否を判定する
請求項1から5のいずれか1項に記載のワイヤボンディング良否判定装置。 The control device includes:
The quality of the joining quality is determined based on whether a peak caused by the breakage of the work is detected in a time-axis waveform of the load in the Z direction detected by the triaxial force detection element. 6. The apparatus for determining the quality of wire bonding according to any one of claims 1 to 5.
取得した前記3軸方向の荷重のうちの少なくとも1つの荷重から、前記ワイヤボンディングの接合品質の良否を判定するステップと、
を備え、
前記ステップは、制御装置によって実行され、
前記ワークの面と平行であり、前記ボンディングツールから伝達される超音波の超音波振動方向と直交する方向をX軸方向とし、前記超音波振動方向をY軸方向とし、前記X軸方向および前記Y軸方向と直交し、前記ワイヤボンディングが行われるときに前記ボンディングツールが前記ボンディングワイヤを前記ワークに押し付ける方向をZ軸方向としたとき、
前記3軸方向の荷重は、前記X軸方向の荷重であるX方向荷重と、前記Y軸方向の荷重であるY方向荷重と、前記Z軸方向の荷重であるZ方向荷重とによって構成されており、
前記判定するステップは、前記3軸力検出素子によって検出された前記Y方向荷重の時間軸波形に対して、周波数解析を行うことで、前記Y方向荷重の周波数成分を求め、求めた前記Y方向荷重の周波数成分に基づいて前記接合品質の良否を判定する
ワイヤボンディング良否判定方法。 When wire bonding for ultrasonically bonding a bonding wire to a work is performed by a bonding tool, using a triaxial force detecting element to obtain a triaxial load applied to the work from the bonding tool;
Judging from the at least one load among the acquired loads in the three axial directions whether the bonding quality of the wire bonding is good or not;
With
The steps are performed by a control device,
The direction parallel to the surface of the workpiece and orthogonal to the ultrasonic vibration direction of the ultrasonic wave transmitted from the bonding tool is defined as an X-axis direction, the ultrasonic vibration direction is defined as a Y-axis direction, and the X-axis direction and the X-axis direction. When the direction orthogonal to the Y-axis direction and the bonding tool presses the bonding wire against the work when the wire bonding is performed is the Z-axis direction,
The load in the three-axis direction is constituted by an X-direction load that is the load in the X-axis direction, a Y-direction load that is the load in the Y-axis direction, and a Z-direction load that is the load in the Z-axis direction. Yes,
In the determining step, the frequency component of the Y-direction load is obtained by performing frequency analysis on the time-axis waveform of the Y-direction load detected by the three-axis force detection element, and the obtained Y direction load is obtained. A wire bonding quality determination method for determining quality of the bonding quality based on a frequency component of a load .
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