JPH0265146A - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第６図、第７図） 発明が解決しようとする課題（第８図）課題を解決する
ための手段 作用 実施例 請求項記載■の説明 （第１図、第２図、第３図） 請求項記載■の説明（第４図） 請求項記載■の説明（第５図） 発明の効果 〔概　要〕 平面配置された複数のボンド点を有する被配線物に対し
て、配線用のワイヤを先端に導出させたボンディングツ
ールを押下して各ボンド点にワイヤをボンディングし、
且つこれをボンド点の配置が共通である複数の被配線物
に対して順次繰り返すワイヤボンディングの方法に関し
、 作業中に発生する種々の異常をその作業中に検出し得る
ようにすることを目的とし、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点にお
けるボンディングツールの押下方向の位置なるツール高
さＨを個々のボンディングの際に検出し記憶するように
して、■は、各ボンド点毎に、ツール高さＨに対する基
準値Ｈ８を予め設定して、ツール高さＨと基準値Ｈｏと
の差ΔＨを求め、差Δ１１が所定の許容値を越えた場合
はその際のボンディングを異常と認識する、■は、■で
正常と認識されたボンディングの際に得られたツール高
さＨから更新用の基準値ＨＯを求め、■に適用する基準
値Ｈ８を随時に更新する、■は、個々の被配線物に対し
て、適宜な複数のボンド点におけるツール高さＨのレン
ジＲを求め、レンジＲが所定の許容値を越えた場合はそ
の被配線物を異常と認識する、の■〜■を利用して異常
を検出するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、平面配置された複数のボンド点を有する被配
線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボン
ディングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボンデ
ィングし、且つこのボンディングを同種の複数の被配線
物に対して順次繰り返すワイヤボンディングの方法に関
する。

上記ワイヤボンディングは、量産する半導体装置の組立
において、回路導出用とする複数のり−ドを具えてその
傍に半導体チップを搭載したものを上記被配線物となし
、その半導体チップとリードとの間をワイヤで配線する
際に適用される。被配線物の具体例としては、半導体チ
ップを搭載したリードフレームの１半導体装置分、半導
体チップを搭載したセラミックパッケージ、半導体チッ
プを搭載したサーディソプパソケージなどがある。

そしてこのワイヤボンディングでは、不良品を次工程に
送らないようにすることが肝要であり、作業中に発生す
る種々の異常をその作業中に検出し得るようにすること
が望まれる。

Ｃ従来の技術〕 第６図（ａ）　（ｂ）は被配線物とその配線の例を示す
要部平面図である。

同図において、１は回路導出用となるリード、２はチッ
プステージ、３は回路が形成されてステージ２上に搭載
された半導体チップ、４はボンディングによりリード１
と半導体チップ３との間を接続する配線用のワイヤ、で
ある。被配線物には一般に（ａｌの形態のものが多いが
、（ｂ）に示すようにステージ２上にターミナルチップ
５を搭載してこれにワイヤ４をボンディングするものも
ある。

この被配線物に対するワイヤ４のボンディングは、第７
図の側面図に示すようにして行う。

即ち、概略的には、内部の貫通孔を通して下部先端にワ
イヤ４を４出させたボンディングツール６が、押下によ
りワイヤ４をリード１または半導体チップ３のボンド点
に押圧してそのボンド点にワイヤ４をボンディングする
。その際、リード１及び半導体チップ３を適宜の温度に
加熱しておき、場合によってはツール６に横方向の超音
波振動を付加する。前者を熱圧着ボンディング、後者を
熱圧着超音波併用ボンディングと称する。

そしてツール６は、配線の始端となる第１ボンド点（通
常は半導体チップ３のボンド点）にワイヤ４の先端部を
ボンディングし、続いてワイヤ４を繰り出しながら第２
ボンド点（通常はり一ド１のボンド点）に移動して第２
ボンド点にワイヤ４の途中をボンディングし、更にワイ
ヤ４と共に上方に移動してワイヤ４を第２ボンド点の傍
で切断する。この作業により第１ボンド点と第２ボンド
点との間が配線される。切断されてツール６側にあるワ
イヤ４の先端部はツール６の先端部に位置するので、引
続き次の第１ボンド点へのボンディングに移ることがで
きる。そしてこのボンディングは、一つの被配線物に所
要数の配線を施してから次の被配線物に移る。

一ヒ記の作業において、ツール６がワイヤ４をボンド点
に押圧するところの詳細は次のようである。

即ち、第１ボンド点へのボンディングの際には、ツール
６から出ているワイヤ４の先端部を加熱により球状のボ
ール４ａにして、安定な押圧ができるようにしておく。

そして、ツール６の降下途上でボール４ａがボンド点を
押圧し始めた点を検出し、その点から一定量を押下して
ボンディングする。

また第２ボンド点へのボンディングの際には、ツール６
から繰り出されているワイヤ４の側面がボンド点を押圧
し始めた点を検出し、その点から一定量を押下してボン
ディングする。不図示であるが、第１ボンド点では、ワ
イヤ４の先端部をツール６の先端面に沿わせて、ボール
４ａの形成なしにボンディングする場合もある。

このことにより、被配線物におけるボンド点の配置が正
常で且つツール６へのワイヤ４の供給が維持されれば、
次工程に送られるものは常に良品となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら現実は、第８図（ａ）〜（ｈｌの側面図に
示すような種々の異常が発生する。なお図は簡略化のた
め半導体チップ３側またはり−ド１側のみで示しである
。

（ａ）は、ワイヤ４の供給が途絶えた際に発生する異常
であり　（空打ちと称する）、半導体チップ３やリード
１を傷つける。従来のワイヤボンディング装置（ワイヤ
ボンダ）では、ワイヤの供給を監視する機構を具えてい
るものの、操作ミスによりこの異常を防止できない場合
がある。

（ｂｌは、−旦配線された被配線物が恰も未配線のもの
として再度ボンディングされて発生する異常である（二
重配線と称する）。

（Ｃ）は、半導体チップ３がボンド点まで欠けている場
合に発生する異常である。

（ｄ）は、ステージ２に対する固着が悪くて半導体チッ
プ３がずれてしまった場合に発生する異常である。

（ｅ）は、リード１が横方向にずれてボンド点が所定の
位置にない場合に発生する異常である。

（「）は、ターミナルチップ５が剥がれなどにより無く
なっている場合に発生する異常である。

（ｇｌは、先に述べたワイヤ押圧開始点を検出する機構
が誤動作した場合に発生する異常であり、図示のように
ワイヤ４がボンディングされないか、または不図示であ
るが半導体チップ３やリード１を傷つける。

（ｈｌは、リード１相互間の高さばらつきの大きさがそ
の規格値を越えている場合で、ボンディングそのものが
正常であっても製品として不良となる異常である。図は
大きくずれたり一ド１のみを示しである。

そしてこれらの異常が発生したにもかかわらずボンディ
ング作業が！！続された場合には、不良品が他の良品に
混入して次工程に送られてしまう。

このことは後工程で無駄な作業を行うことになり経済的
なロスを引き起こす。そしてこの不良品混入を抑えるた
めの従来の方策は、ボンディング後に主として目視によ
る検査を行うことであった。

そこで本発明は、平面配置された複数のボンド点を有す
る被配線物に対して、配線用のワイヤを先端に導出させ
たボンディングツールを押下して各ボンド点にワイヤを
ボンディングし、且つこのボンディングをボンド点の配
置か共通である複数の被配線物に対して順次繰り返すワ
イヤボンディングの方法において、作業中に発生する上
述の異常をその作業中に検出し得るようにすることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ボンディングツールの押下がその先を押圧
する時点におけるボンディングツールの押下方向の位置
をツール高さＨとなし、個々のボンド点におけるツール
高さＨをそのボンディングの際に検出し記憶するように
して、 ■　各ボンド点毎に、ツール高さＨに対する基準値Ｈ８
を予め設定して、ツール高さＨと基準値ＨＯとの差ΔＨ
を求め、差ΔＨが所定の許容値を越えた場合はその際の
ボンディングを異常と認識する、 ■　■で正常と認識されたボンディングの際に得られた
ツール高さＨから更新用の基準値Ｉ］。を求め、■に適
用する基準値ＨＯを随時に更新する、■　個々の被配線
物に対して、適宜な複数のボンド点におけるツール高さ
ＨのレンジＲを求め、レンジＲが所定の許容値を越えた
場合はその被配線物を異常と認識する、 における■、■と■の組合せ、■、■と■の組合せ、■
と■と■の組合せの何れかにより、異常を検出する本発
明のワイヤボンディング方法によって解決される。

〔作　用〕

ボンディングされた被配線物が良品となるためにはボン
ディング前の被配線物が良品でなければならない。この
ことは、ボンディングされる際の被配線物の個々のボン
ド点の位置と高さが被配線物間で揃っていることを意味
する。そしてその場合は被配線物間でボンド点毎に上記
のツール高さ１１も揃うことになる。

然もツール高さ１４は、従来からのワイヤ押圧開始点検
出に用いる機構を利用することにより、容易に検出する
ことができる。

従って上記■において基準値Ｈ６を適宜に設定すれば、
差ΔＨは、正常の場合にＯに近い値となり、第８図（ａ
ｌ〜ｆｇ）に示す異常が発生した場合に絶対値が大きく
なる。このことから上記異常の発生をボンディングの作
業中に検出することができる。

そして上記■は、■における望ましい基準値ＨＯにドリ
フト的な変動がある場合にその変動分を補正するもので
、■の機能をより効果的にさせる。

また上記■は、レンジＲがリード１相互間の高さばらつ
きの大きさを示し得るので、第８図（ｈｌに示す異常を
作業中に検出することを可能にさせる。

そしてこれらの異常を検出した際にアラームを出し作業
を停止すれば次工程に不良品を送ることが防止される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について第１図〜第５図を用いて説
明する。第１図（ａｌ　（ｂｌはツール高さＨ，５準値
Ｈ８及び差ΔＨを説明する側面図、第２図は差ΔＩ］に
よる異常検出の実施例を説明する許容値図、第３図は差
ΔＨによる異常検出の他の実施例を説明する許容値図、
第４図は基準値Ｈ８更新の実施例を説明する作業流れ図
、第５図はレンジＲによる異常検出の実施例を説明する
展開図、であり、全図を通じ同一符号は同一対象物を示
す。

第１図において、（ａ）は半導体チップ３側を例にとリ
ボンディングが正常の場合を示し、（ｂ）は同じくボン
ディングが第８図（ａｌに示す異常の場合を示しである
。

ツール高さＨは、個々のボンディングの際のボンディン
グツール６の押下がその先を押圧する時点におけるツー
ル６の押下方向の位置を示す寸法値である。そのツール
６側の標点は、ツール６の任意の位置にとることができ
るが、ここではツール６の先端にとって示しである。

従ってツール高さＨは、個々のボンド点毎に得られるも
のであり、然も個々のボンディングの作業中に検出され
る。この検出は、従来からのワイヤ押圧開始点検出に用
いる機構を利用することにより、容易に行うことができ
る。そして検出したツール高さＨは、基本的なデータと
なるものでありメモリに記憶して後述の比較などに使用
する。

基準値Ｈ８は、ボンディングが正常に行われた際のツー
ル高さＨを代表する基準となる寸法値であり、被配線物
の各ボンド点毎に後述のようにして設定する。

差ΔＨは、ツール高さＨと基準値Ｈ８の比較即ち　ΔＨ
＝　Ｈ−Ｈ８で規定されてツール高さＨの変動を示し、
正の場合と負の場合がある。

（ａ）に示すようにボンディングが正常な場合には、差
ΔＨがＯに近い値となるが、（ｂ）に示すように異常が
発生した場合には差ΔＨの絶対値が大きくなる。

そこで、差ΔＨに対する許容値を適宜に設定すれば、第
８図（ａ）〜（ｇｌに示す異常の発生を検出することが
できる。然もツール高さＨを検出し記憶した後即座に差
ΔＨを算出することにより、異常発生の検出は次のボン
ディングの前に行うことができる。

そしてこの検出は、ボンディングを同種の複数の被配線
物に対して順次繰り返す場合に異常発生のアラームを出
し作業を停止することにより、第８図（ａｌ〜（ｇ）の
異常による不良品を次工程に送ることを防止させる。作
業は、異常に対する対策処理を施した後継続することが
できる。

この検出を行う場合、先ず基準値Ｈ，の設定が必要であ
る。それは最初の数個例えば１〜４個程度の被配線物に
対してボンディングを行って個々のボンド点におけるツ
ール高さＩ］を検出し、個々のボンディングが正常であ
ることを目視などにより確認した上で被配線物のボンド
点毎にツール高さ１１の平均値を算出し、この平均値を
それぞれのボンド点の基準値Ｈ８とする。

以上が先に述べた■による検出の概要である。

上記検出の実施例では上記許容値を第２図に示すように
設定しである。

第２図において、Ｔ１は正となった差ΔＨに対する許容
値、Ｔ２は負となった差ΔＨに対する許容値である（こ
こでは許容値Ｔ１、Ｔ２を何れも正の値とする）。そし
て、差ΔＨが正の場合は、ΔＩ（≦Ｔ１　の場合を正常
、 ΔＨＡＴ、　　の場合を異常、 と認識し、差ΔトＩが負の場合は、 ボンディングの実績に基づいて設定する。

また上記検出の他の実施例では許容値を第３図に示すよ
うに設定しである。

第３図において、Ｔ１及びＴ３　　（Ｔ３　＞ＴＩ　）
は正となった差ΔＨに対する許容値、Ｔ２及びＴａ　　
（Ｔａ　＞Ｔｚ　）は負となった差ΔＨに対する許容値
である（ここでは許容値Ｔ、ｘ’ｒ４を何れも正の値と
する）。そして、差ΔＩ］が正の場合は、ΔＨ≦Ｔ１　
の場合を正常、 Ｔ３≧ΔＨ＞　Ｔ　、　　の場合を準異常、ΔＨ＞”ｌ
’３　　の場合を異常、 と認識し、差ΔＨが負の場合は、 したものの中に異常のものが混入しないようにすること
が肝要であり、これを勘案しながら過去のそして、準異
常が発生した場合には、とりあえずボンディングをｍ続
し、適宜に設定した条件の範囲内で再発した際に異常と
認識する。その条件は、例えば、第６図における半導体
チップ３側とリード１側とを区別して、何れかの側で再
発が先発の準異常から４個所のボンディングの範囲内で
発生した際に異常とする、といった具合のものである。

先の実施例のように正常と異常の二つに区分した際には
、正常認識の中に異常のものが含まれないように許容値
’ｒ、　、’ｒ２が厳しく設定されるため、正常であっ
たにもかかわらず異常と認識されて作業の中断頻度が高
くなり、作業能率の低下を招く場合がある。

本実施例は、この不都合を緩和させるために上記準異常
の領域を設定したものであり、次工程に送るものの中に
不良品を混入させる恐れがあるが、基準値Ｔ１〜Ｔ４及
び上記条件の設定を適宜にすることによりその不良品の
混入が極めて微少になり、製品（半導体装置）の組立を
総合的な見地から経済的に存利にさせることができる。

次に、先に述べた■である基準値Ｈ８の更新の実施例を
説明する。

第４図において、Ａ１、Ａ２、〜は個々の被配線物を示
し、各ボンド点が先に述べた■に従って正常・異常の認
識をされながら、Ａ１、Ａ２、〜の順にボンディングが
進められ、全てのボンド点が正常であるものとする。

そして、Ａ１−Ａ３の被配線物で検出したツール高さＨ
の全データから、被配線物のボンド点毎にツール高さＨ
の平均値を算出してその平均値を更新用の基準値Ｈ８（
図では他の基準値と区別できるようにＨ，（１１で示す
）となし、これをＡ７以降の被配線物に適用する。即ち
、Ａ６以前の被配線物に適用した基準値Ｈａ（例えば初
期に求めた基準値Ｈ８）を上記更新用の基準値Ｈｏに切
り替えて基準値Ｈ８を更新する。同様にしてＡ４〜Ａ６
の被配線物から次の更新用の基準値Ｈａ（図ではＨ８（
２）で示す）を求め、これをＡＩＯ以降の被配線物に適
用する。以下同様にして基ｔｐ値Ｈ，の更新を繰り返す
。

ボンディングに異常が発生して作業を中断した場合には
、その被配線物の分を除外して更新を継続するか、また
は作業再開時から上記手順を繰り返す。

このようにした基準値Ｈ８の更新を行えば、■における
望ましい基準値Ｈｏにドリフト的な変動があってもその
変動分を補正することができるので、■の機能をより効
果的にさせる。なお、更新用の基準値Ｈｏを求めるため
の被配線物の数、及び基準値Ｈ８の切り替えの時期は、
何れも任意に設定して良い。

次に、先に述べた■であるレンジＲによる異常検出の実
施例を説明する。

この実施例は、第６図におけるリード１相互間の高さば
らつきに大きさの規格があり、その規格値を越えた不良
（第８図（ｈ）に示す異常）を検出するものである。

第５図において、同図は、第６図における半導体チップ
３の周囲に配列する複数のリード１を横並びに展開して
、一つの被配線物のリード１相互間の高さばらつきが判
るように示しである。

これらのり−ド１にボンディングした場合には、ツール
高さＨのレンジＲが即上記高さばらつきの大きさを示し
、そのレンジＲは、最大ツール高さをＨｍａｘ　、最小
ツール高さをＨｍｉｎとして、Ｒ＝　Ｈｍａｘ　−Ｈｍ
ｉｎ　　で算出できる。従って、一つの被配線物のボン
ディングを終了したところでレンジＲを算出し、上記高
さばらつきの大きさに対する規格値と比較すれば、次の
被配線物に対するボンディングに入る前に第８図（ｈ）
に示す異常を検出することができる。

異常が検出された際に作業を中止し該当する被配線物を
除去してから作業を′ｍ続すれば、当該不良品を次工程
に送ることが防止される。

この■は、実施例の場合ばかりではなく、レンジＲの規
格が被配線物のボンド点の中の任意の範囲のものを対象
にしている場合にも適用できる。

以上の説明から明らかなように本発明の方法によれば、
■により要ずればこれに■を付加することにより第８図
（ａ）〜（ｇｌに示す異常を、また■により第８図（ｈ
ｌに示す異常を、全て作業中に検出することができるの
で、被配線物の種類に応じて、■、■と■の組合せ、■
、■と■の組合せ、■と■と■の組合せの何れか適宜に
選択することにより、次工程へ送るものの中に不良品が
混入して生ずる製品組立上の経済的なロスを低減させる
ことが可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、平面配置さ
れた複数のボンド点を有する被配線物に対して、配線用
のワイヤを先端に４出させたボンディングツールを押下
して各ボンド点にワイヤをボンディングし、且つこのボ
ンディングを同種の複数の被配線物に対して順次繰り返
すワイヤボンディングの方法において、作業中に発生す
る種々の異常をその作業中に検出し得るようになり、次
工程へ送るものの中に不良品が混入して生ずる製品組立
上の経済的なロスを低減させることを可能にさせる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）はツール高さＨ１基準値Ｈ，及び
差ΔＨを説明する側面図、 第２図は差ΔＨによる異常検出の実施例を説明する許容
値図、 第３図は差ΔＨによる異常検出の他の実施例を説明する
許容値図、 第４図は基準値Ｈ８更新の実施例を説明する作業流れ図
、 第６図（ａ）　（ｂ）は被配線物とその配線の例を示す
要部平面図、 第７図はワイヤのボンディングを説明する側面図、 第８図（ａ）〜（ｈｌはボンディングの異常を説明する
側面図、 である。 図において、 １はリード、 ３は半導体チップ、 ４はワイヤ、 ４ａはポール、 ６はボンディングツール、 Ａ１、Ａ２、〜は被配線物、 Ｉ］はツール高さ、 Ｈｏ、Ｈ，（１１、Ｈ，（２１、〜は基準値、ΔＨは差
、 Ｒはレンジ、 である。 説明芽ろ僧・ｊ面図 第　ｊ　図 ７ｔΔＨ［１ようｐ８綬巳／１案胞分り８１死明オろ言
子噂儂間第　２１２］ 第　３　図 ＩｆＴ用１４（ｉＨｏの算出区府 差巨享イ直Ｈｏ更辛咋の突方巳９惺言地朗壬ろイ丁業Ｉ
Ｌ札国第 図 ィ皮角ｊ泉才つと　チｎ白′ｌｔ県ｔダリΣ寸ンす学名
ｐ＝ＨｔｂＥ２］第　６　図 ＬンジＲによろ巽宗槽出ｎ突そ例を１１肘ろ展開ｍ第 図 ワイヤｎホ゛ンテ゛イン７８地口灯ろ側面間第　７　　
図 トリ ト′ ２　キ傷イ木今ツフ゛　　４ どンヂイン２め署宇− 纂　δ 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）平面配置された複数のボンド点を有する被配線物
   に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボンディ
   ングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボンディン
   グし、且つこのボンディングをボンド点の配置が共通で
   ある複数の被配線物に対して順次繰り返すワイヤボンデ
   ィングの方法において、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点にお
   けるボンディングツールの押下方向の位置をツール高さ
   Ｈとなし、個々のボンド点におけるツール高さＨをその
   ボンディングの際に検出し記憶するようにして、 各ボンド点毎に、ツール高さＨに対する基準値Ｈ＿０を
   予め設定して、ツール高さＨと基準値Ｈ＿０との差ΔＨ
   を求め、差ΔＨが所定の許容値を越えた場合はその際の
   ボンディングを異常と認識することにより、異常を検出
   することを特徴とするワイヤボンディング方法。
2. （２）請求項１において、正常と認識されたボンディン
   グの際に得られたツール高さＨから更新用の基準値Ｈ＿
   ０を求め、適用する基準値Ｈ＿０を随時に更新すること
   を特徴とするワイヤボンディング方法。
3. （３）平面配置された複数のボンド点を有する被配線物
   に対して、配線用のワイヤを先端に導出させたボンディ
   ングツールを押下して各ボンド点にワイヤをボンディン
   グし、且つこのボンディングをボンド点の配置が共通で
   ある複数の被配線物に対して順次繰り返すワイヤボンデ
   ィングの方法において、 ボンディングツールの押下がその先を押圧する時点にお
   けるボンディングツールの押下方向の位置をツール高さ
   Ｈとなし、個々のボンド点におけるツール高さＨをその
   ボンディングの際に検出し記憶するようにして、 個々の被配線物に対して、適宜な複数のボンド点におけ
   るツール高さＨのレンジＲを求め、レンジＲが所定の許
   容値を越えた場合はその被配線物を異常と認識すること
   により、異常を検出することを特徴とするワイヤボンデ
   ィング方法。
4. （４）請求項１と請求項３とを組み合わせたことを特徴
   とするワイヤボンディング方法。
5. （５）請求項２と請求項３とを組み合わせたことを特徴
   とするワイヤボンディング方法。