JPH06275674A - ワイヤボンダ - Google Patents

ワイヤボンダ

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JPH06275674A
JPH06275674A JP5065401A JP6540193A JPH06275674A JP H06275674 A JPH06275674 A JP H06275674A JP 5065401 A JP5065401 A JP 5065401A JP 6540193 A JP6540193 A JP 6540193A JP H06275674 A JPH06275674 A JP H06275674A
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JP
Japan
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temperature
substrate
bonding
temperature sensor
wire
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Withdrawn
Application number
JP5065401A
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English (en)
Inventor
Joshi Narui
譲司 成井
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Denso Ten Ltd
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Denso Ten Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/74Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
    • H01L24/78Apparatus for connecting with wire connectors
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
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    • H01L2924/1016Shape being a cuboid
    • H01L2924/10161Shape being a cuboid with a rectangular active surface

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤボンダに関し、温度に関しては常に最
適稼働条件が満足されるようにすることを目的とする。 【構成】 被接合体15が搭載された基板16を加熱す
るヒートプレート11と、基板温度をモニタする温度セ
ンサ14と、モニタした温度に見合う条件で動作するボ
ンディング手段13とを有し、温度センサ14は基板1
6とほぼ同一の温度特性を有するダミー基板17に付着
されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンダに関する。
例えばICチップを搭載する半導体電子部品の製造にお
いては、多数のリード相互間を高速かつ確実に接続する
ためにワイヤボンダが使用されている。このボンディン
グの手法には種々あるが、超音波併用熱圧着方式は代表
的な手法である。
【0002】この場合、ワイヤボンダの稼働条件の1つ
として、ワイヤの接合部分における「温度」は極めて重
要である。もし、その温度が最適稼働条件に合わない
と、被接合部分において所望の接合力が得られないから
である。
【0003】
【従来の技術】本発明の前提をなす従来のワイヤボンダ
は、後に図面で説明するように、ワイヤボンディングす
べき被接合体が搭載された基板を加熱するヒートプレー
トと、前記基板の温度をモニタする温度センサを有する
温度モニタ部と、前記温度センサによりモニタされた温
度を稼働条件の1つとして前記のワイヤボンディングを
行うボンディング手段とから主として構成される。
【0004】ここに本発明の主たる対象である前記温度
センサは、従来、前記ヒートプレートに直接付着せしめ
られて前記基板の温度をモニタしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のワイヤボン
ダには次の問題がある。 (1)前記被接合体自身の温度が、実際には、最適な稼
働条件を満たす温度に到達していないにもかかわらず、
すなわち十分加熱されていないにもかかわらず、前記ヒ
ートプレートに直接付着せしめられた前記温度センサが
その最適な稼働条件を満たす温度を表示したため、その
被接合体が十分加熱されないままボンディングが開始さ
れてしまうことがある、という問題である。これは当
然、接合力の不足という事態を招く。
【0006】上記の第1の問題は、前記基板が前記ヒー
トプレート上を一定方向に次々と搬送されるときに、そ
の搬送タクト(間欠的に基板の送り出しを行う時間間
隔)が予め定めた所定の搬送タクトよりも短くなったと
きに生ずる。通常、そのヒートプレートの搬送方向前段
には、基板を前もって予熱するためのプリヒートブロッ
クが置かれるが、上記のように搬送タクトが予め定めた
所定の搬送タクトよりも短くなると、基板に対する予熱
時間が短くなり、結局、被接合体が十分加熱されないま
まボンディングが開始されてしまうことになる。搬送タ
クトが短くなる要因は種々あるが、例えば、基板上に搭
載され該基板上のリードとワイヤボンディングされる複
数のICチップ(通常、生産効率を上げるため、基板上
にはICチップが複数、例えば8個搭載される)の中に
不良品の数が多く含まれているとその分ワイヤボンディ
ング工程は早く終了し、当該基板は予定よりも早く搬送
されることになるから、その次に待機している基板に対
しては十分な予熱時間が与えられないことになる。
【0007】(2)上記の第1の問題を解消するため、
ディレイタイマを設けるという対策を講じることも行わ
れる。つまり、不十分な予熱時間を統計的に算出し、そ
の不足時間を全ての基板に一律に加えて各基板が十分に
予熱されるようにするものである。しかしながらこのデ
ィレイタイマを設ける手法によると、こんどは、十分に
予熱されている基板についてみると、そのディレイ時間
を無駄に費やすことになり、全体としては生産効率が低
下する、という第2の問題が生ずる。
【0008】したがって本発明は上記の問題点に鑑み、
各基板の実際の温度を常に忠実にモニタできるように
し、少なくとも温度に関しては常に最適稼働条件を満足
しながらボンディングを実行可能なワイヤボンダを提供
することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理を図
解的に表す斜視図である。本図において、ワイヤボンダ
10は、ヒートプレート11と、温度モニタ部12と、
ボンディング手段13を主要な構成要素とし、特に本発
明を特徴づける部分は、ダミー基板17として示され
る。
【0010】ヒートプレート11は、ワイヤボンディン
グすべき被接合体15が搭載された基板16を加熱す
る。ここに被接合体15とは、ワイヤボンディングの対
象となる、例えば、ICチップのリードおよび基板16
上のリードを総称したものを意味する。温度モニタ部1
2は、基板16の温度をモニタする温度センサ14を有
する。この温度センサは、例えば、熱電対から構成され
る。
【0011】ボンディング手段13は、温度センサ14
によりモニタされた温度を稼働条件の1つとしてワイヤ
ボンディングを行う。図中、19はボンディング用のホ
ーンを表す。温度センサ14によりモニタされた温度が
所定の設定温度(例えば、163℃)の10度以内に入
っていれば、ボンディング手段13はボンディングを開
始する。
【0012】本発明の特徴をなすダミー基板17は、基
板16とほぼ同一の温度特性を有しており、このダミー
基板17に温度センサ14が付着せしめられる。さらに
このダミー基板17は、ワイヤボンディング時に基板1
6に接触せしめられる。図中18は、ダミー基板17
を、ワイヤボンディング時に基板16に接触せしめるた
めの押さえ棒である。なお、図中の太い矢印Tは各基板
16の搬送方向を示し、ヒートプレート11の搬送方向
前段には既述のプリヒートブロック21が置かれる。
【0013】
【作用】ダミー基板17は基板16とほぼ同一の温度特
性を有する。すなわち、基板16が周囲の環境によって
温度変動するとき、ダミー基板17もその環境の下でそ
の温度変動に極めて近似した温度変動を示す。図1にお
いて、中央の基板16をホーン19の直下に迎え入れる
までは、押さえ棒18は若干上方に退避しており、この
押さえ棒18に支持されたダミー基板17の温度はヒー
トプレート11の温度に比べると低くなっている。しか
し、その基板16がホーン19の直下に搬送されヒート
プレート11による加熱が開始されるとき、押さえ棒1
8が下方に下降してそのダミー基板17が基板16に接
し、ダミー基板17は基板16と同様の傾斜をもって温
度上昇する。したがって、このダミー基板17に付着せ
しめられる温度センサ14が示す温度は、温度上昇する
基板16の温度変動をかなりの高精度でモニタしている
ことになる。
【0014】1つの基板についてのボンディングを完了
すると、次の基板が来るまで押さえ棒18が上方に退避
する。このとき温度センサ14は低い周囲の空気にさら
されるが、ダミー基板17に付着されているので、その
熱容量により急激に温度センサ14の温度が下降するこ
とはない。もし、温度センサ14の温度が下がり過ぎる
と、次に来る基板のモニタをするときに、温度上昇の立
上りに遅れを生じ、正確なモニタが行えない。
【0015】このように基板16とほぼ同一の温度特性
を呈するダミー基板17は、該基板16と同一の材質で
形成されるのが実用的である。仮に、基板16がセラミ
ック製であれば、ダミー基板17もセラミック製とすれ
ばよい。図2は本発明の作用を説明するための特性図で
ある。本図の縦軸は温度センサが示す温度、横軸は経過
時間である。また、図中の一点鎖線のカーブは従来の、
ヒートプレート11に直接付着せしめられた温度センサ
の特性を表し、実線のカーブは本発明による、ダミー基
板17に付着せしめられた温度センサ14の特性を示
す。
【0016】まず時刻t0で基板16がホーン19の直
下に置かれたとする。このとき、従来の温度センサはヒ
ートプレート11に直接付着せしめられており、今到来
した基板16に接してヒートプレート11の温度が一旦
下降するので、これに伴い温度センサの温度も一旦下降
する。図中、一点鎖線の落ち込みがこれを表す。しか
し、ヒートプレート11は素早く元の温度に回復し、従
来の温度センサの温度は時刻t1にて最適稼働条件に見
合う設定温度TPに到達する。したがって従来は時刻t
1でワイヤボンディングが開始する。しかし、このとき
ヒートプレート11の温度、すなわち従来の温度センサ
の温度と、基板16の実際の温度との間にはかなりのズ
レがあり、基板16の実際の温度は、ヒートプレート1
1の温度、すなわち温度センサの温度より低い。この結
果、従来は被接合部15における接合力の不足を招い
た。
【0017】ところが、本発明に基づく温度センサ14
が示す温度は基板16の実際の温度を忠実に表すと共に
その上昇傾向も基板16の上昇傾向に極めて近い。実際
に基板16が設定温度TPに到達するのは実は、図中の
時刻t1ではなく時刻t2であるが、本発明の温度セン
サ14を用いれば、その時刻t2を精度よく割り出せ
る。かくして、本発明の温度センサ14によれば、各基
板毎に精度よくボンディング開始時刻(t2)をボンデ
ィング手段13に指示できることになる。
【0018】
【実施例】図3は本発明の一実施例を表す平面図、図4
は本発明の一実施例を表す側面図である。図3はワイヤ
ボンダ10を上から見た図であり、部材22と24以外
の部材は既に図1において説明したとおりである。部材
22と24は、基板16を一方の側と他方の側でそれぞ
れ押さえる基板押さえであり、基板押さえ24の一部に
切り欠きを入れて押さえ棒18を配置している。押さえ
棒18の開放端側には、温度センサ14を付着させたダ
ミー基板17が固定されている。
【0019】図4は図3に描いた搬送方向Tに対し逆の
向きから見た図に相当し、部材23と25が新たに示さ
れる部材である。これらはそれぞれ基板押し板および基
板ストッパーである。図5はダミー基板17と温度セン
サ14の一例を示す平面図であり、温度センサには熱電
対を用いている。
【0020】図6は温度モニタ部の前面パネルの一例を
示す正面図である。図中、上側の温度表示は、温度セン
サ14によりモニタした基板温度(℃)であり、下側の
表示は、稼働条件として設定している最適温度である。
基板温度とその設定最適温度との差が例えば10℃以内
であると、ボンディングが開始される。次に被接合体1
5の接合力について考察する。
【0021】図7は基板の温度と接合力の一般的な関係
を示すグラフである。本図中の設定値とは、図6の下の
段に例示した163℃のことである。図に見るとおり、
接合力はある温度に達すると急激に増大し始めさらに高
い温度でその傾向は鈍化する。通常は上記の設定値近傍
で適切な接合力を得るようにしている。ところでその適
切な接合力は温度以外のパラメータを変えることによっ
ても得られる。すなわち、時間の要素を変えるのであ
る。図中のWは設定値の温度に対し基板温度が低くても
(例えば設定値よりAあるいはB℃低いとき)、ボンデ
ィング時間を伸ばせば、適切な接合力を得ることができ
る。
【0022】図7の特性があることは分かっていても、
基板温度を正確にモニタできなかったため、従来はこれ
をうまく利用できなかった。ところが、先に説明した本
発明に基づくダミー基板付きの温度センサ14の利用に
より基板温度を正確にモニタすることが可能になった。
そこで、補正マップなるものを導入し、設定値の温度に
達していなくとも適切な接合力が得られるようにする。
【0023】図8は本発明に基づく補正マップの一例を
示す図である。設定値の温度における、パワー(例え
ば超音波の駆動電力)、設定されたボンディングの時
間およびホーン19の荷重がそれぞれX.YおよびZ
であるとすると、かつ、パワーXと荷重Zは変えないも
のとすると、その設定温度よりA℃低いとき、また、B
℃低いときのボンディング時間を、予め計算によりある
いは実測により、それぞれY+aおよびY+bに設定し
た補正マップ31が得られる。かくして、温度モニタ部
12より得た温度のもとで最適な稼働条件を、補正マッ
プ31から提供する。
【0024】図9は本発明に基づくボンディング手段の
構成例を示す図である。図8に示した補正マップ31は
本図中ROMとして構成される。このROMと中央処理
装置(CPU)32はボンディング手段13内の頭脳に
当たる演算部30を構成する。中央処理装置(CPU)
32は、温度モニタ部12からモニタした基板温度を検
出し、ROM内の補正マップ31を参照して当該温度の
もとで最適な稼働条件を設定する。その設定にしたがっ
てコントローラ41が制御され最終的に前述のホーン1
9を駆動する。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、い
ずれの基板についても常に安定した接合力をもってボン
ディングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を図解的に表す斜視図である。
【図2】本発明の作用を説明するための特性図である。
【図3】本発明の一実施例を表す平面図である。
【図4】本発明の一実施例を表す側面図である。
【図5】ダミー基板と温度センサの一例を示す平面図で
ある。
【図6】温度モニタ部の前面パネルの一例を示す正面図
である。
【図7】基板の温度と接合力の一般的な関係を示すグラ
フである。
【図8】本発明に基づく補正マップの一例を示す図であ
る。
【図9】本発明に基づくボンディング手段の構成例を示
す図である。
【符号の説明】
10…ワイヤボンダ 11…ヒートプレート 12…温度モニタ部 13…ボンディング手段 14…温度センサ 15…被接合体 16…基板 17…ダミー基板 30…演算部 31…補正マップ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤボンディングすべき被接合体(1
    5)が搭載された基板(16)を加熱するヒートプレー
    ト(11)と、 前記基板(16)の温度をモニタする温度センサ(1
    4)を有する温度モニタ部(12)と、 前記温度センサ(14)によりモニタされた温度を稼働
    条件の1つとして前記のワイヤボンディングを行うボン
    ディング手段(13)とからなるワイヤボンダにおい
    て、 前記基板(16)とほぼ同一の温度特性を有し前記温度
    センサ(14)が付着せしめられると共に前記ワイヤボ
    ンディング時に前記基板(16)に接触せしめられるダ
    ミー基板(17)を設けることを特徴とするワイヤボン
    ダ。
  2. 【請求項2】 前記ダミー基板(17)が前記基板(1
    6)と同一材質で形成される請求項1に記載のワイヤボ
    ンダ。
  3. 【請求項3】 前記ボンディング手段(13)は、前記
    基板(16)の温度変動に応じた最適な前記稼働条件を
    提供する補正マップ(31)を参照して前記温度モニタ
    部(12)より得た前記温度のもとで最適な該稼働条件
    を設定する演算部(30)を含む請求項1に記載のワイ
    ヤボンダ。
JP5065401A 1993-03-24 1993-03-24 ワイヤボンダ Withdrawn JPH06275674A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5065401A JPH06275674A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 ワイヤボンダ

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JP5065401A JPH06275674A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 ワイヤボンダ

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ID=13285960

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JP5065401A Withdrawn JPH06275674A (ja) 1993-03-24 1993-03-24 ワイヤボンダ

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JP (1) JPH06275674A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6676289B2 (en) * 2000-08-22 2004-01-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Temperature measuring method in pattern drawing apparatus
JP2004218814A (ja) * 2003-01-17 2004-08-05 Nsk Ltd 軸受装置

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US6676289B2 (en) * 2000-08-22 2004-01-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Temperature measuring method in pattern drawing apparatus
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Effective date: 20000530