JPH07106365A - ワイヤボンダのワイヤ尾部長さを監視する装置および方法 - Google Patents

ワイヤボンダのワイヤ尾部長さを監視する装置および方法

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JPH07106365A
JPH07106365A JP6059248A JP5924894A JPH07106365A JP H07106365 A JPH07106365 A JP H07106365A JP 6059248 A JP6059248 A JP 6059248A JP 5924894 A JP5924894 A JP 5924894A JP H07106365 A JPH07106365 A JP H07106365A
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JP
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wire
bond
length
tail
bonding tool
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James M Weaver
ジェームズ、マイケル、ウィーバー
Ehud Efrat
エハード、エフラト
Daniel J Muldoon
ダニエル、ジョウジフ、マルドゥーン
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Kiyuuritsuku & Sofuaa Investme
Kiyuuritsuku & Sofuaa Investments Inc
Kulicke and Soffa Investments Inc
Original Assignee
Kiyuuritsuku & Sofuaa Investme
Kiyuuritsuku & Sofuaa Investments Inc
Kulicke and Soffa Investments Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤボンダが第２ボンドを形成した後に、
ワイヤ尾部長さを監視し、正確に測定し、またボンディ
ング工具の縦軸線上の複数位置を監視、検知し、これに
基づいて尾部長さを算出し、また第２ボンド形成後、ワ
イヤ、関連パラメータを監視して、次の球状ボンド形成
のため手順を再開させ、あるいはボンダを停止させるこ
と。 【構成】 自動ワイヤボンダにおいて、ワイヤボンドモ
ニタリングシステム（ＷＢＭＳ）と回路を具備する、第
２ボンド１９形成後におけるワイヤ尾部１７長さの監視
装置。ボンディング工具１６の縦軸位置を検知して、第
２ボンド上のボンディング高さを決定し、同時にワイヤ
をこのボンドから切断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、ワイヤボンディングによる相互
接続の状態を監視するシステム、ことに適正な相互接続
をもたらすための球状ボンドに使用されるべきワイヤ尾
部の存在および長さを検知する監視システムに関するも
のである。
【０００２】
【従来技術】コンピュータ制御装置を使用する自動ワイ
ヤボンダは、本出願人に譲渡された米国特許４２６６７
１０号、同４２３９１４４号の各明細書に記載されてお
り、公知である。このような高速自動ボンダは、毎秒８
個所の完全なワイヤによる相互接続をなし得る。しかし
ながら、このような相互接続の形成に使用されるワイヤ
が不適当に切断され、かつ／もしくはボンディング工具
から不適正に給送されると、適当な長さのワイヤ尾部が
ボンディング工具の作業面下方に残されず、次の相互接
続のための適正な球状ボンドが形成され得ない。ウエッ
ジボンダも球状ボンダも、適正なボンド形成を継続する
ためには適正な長さのワイヤ尾部を必要とする。エレク
トロニックフレームオフ（ＥＦＯ）装置（無焔エレクト
ロニック装置）により形成される球状ボンドの寸法に影
響を及ぼすべきワイヤ尾部の不存在、著しく短いもしく
は著しく長いワイヤ尾部をもたらす可能性のある多くの
問題が存在する。
【０００３】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）は、ますま
す高密度となり、キャリヤないしパッケージの導線にボ
ンディング接続されるべき導電性パッド（電極）をます
ます多く使用するようになっている。さらに高密度とな
る結果、導電性パッドはさらに小さく、脆弱となり、従
ってＶＬＳＩはさらに高価になりつつある。自動ワイヤ
ボンダが、導電性パッドにワイヤを結合しようとして、
給送されるべきワイヤが存在せず、あるいはボンディン
グ工具作業面下に球状体が存在しない場合、ボンディン
グ工具はパッドと直接接触し、次のワイヤボンド相互接
続を形成しようとして、パッドおよび極めて高価なＶＬ
ＳＩデバイスを破損する。
【０００４】従って、ワイヤによる相互接続の第２ボン
ド形成後、自動ワイヤボンダにより形成されるボンディ
ングワイヤ尾部の長さ及び存在を監視し、ボンディング
工具がその作業面下に適正寸法の球状体が存在しないに
もかかわらず、次の第１球状ボンドを形成しようとする
ことを阻止するための装置、方法を提供することがいよ
いよ重大になりつつある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的な
いしこの分野において解決されるべき技術的課題は、ワ
イヤボンダの尾部長さを監視する新規な方法ないし装置
を提供することである。
【０００６】これはまた第２ボンド形成後に形成される
ワイヤ尾部の長さを正確に測定するめたの装置ないし方
法を提供することである。
【０００７】これはさらに第２ボンド形成後のボンディ
ング工具の複数縦軸位置を検知し、この各位置における
ワイヤ連続性を監視し、検知位置にもとづいてワイヤ尾
部長さを算出し得る装置、方法を提供することである。
【０００８】さらにこれはワイヤ状態と、ワイヤ相互接
続を形成するための準備として、ワイヤ尾部に容認され
得る球状体を形成するに必要な前提条件となるパラメー
タとを監視することである。
【０００９】これはまた適正な寸法の球状体の形成を監
視、検証するために金の球状体を形成している間に、ワ
イヤに流れる電流および時間を監視することである。
【００１０】さらにこれは、球状体形成作業再開のた
め、第２ボンドにおけるワイヤパラメータを監視するこ
とである。ワイヤ尾部における良好な球状体の形成が不
可能であることがパラメータにより示された場合には、
再開手続きが執られる。
【００１１】さらにこれは、第２ボンド形成後、ワイヤ
パラメータを監視して、良好な球状体形成ないし再スタ
ートのために充分な長さのワイヤ尾部が存在しない場合
に、自動ワイヤボンダを停止させることである。
【００１２】さらに他の目的ないし課題は、既存の自動
ワイヤボンダに受けいれられる新規な監視回路、監視方
法であって、これが既存であると新規であるとを問わず
自動ワイヤボンダにおいて、少なくともわずかな改変に
より使用可能である回路、方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、位置セ
ンサと、半導体デバイス上のワイヤボンディング工具の
正確な高さないしＺ軸位置を所定の時間間隔で検知し得
る中央処理装置（ＣＰＵ）を有する自動ワイヤボンダが
提供される。ワイヤ連続性センサとモニタがワイヤに接
続される。ボンディング工具のＺ軸位置は、最低のボン
ド位置、ワイヤランプ挾持位置およびワイヤ切断時のＺ
軸位置である。この最低ボンド位置とワイヤ切断時Ｚ軸
位置との差が、球状体形成に使用されるワイヤ尾部長さ
である。所定の閾値範囲内に良好な球状体形成を保証す
るワイヤ尾部が存在することを確認し、適正尾部不存在
時には半導体デバイスに対する傷害を回避するためにこ
の長さを測定するために論理回路が使用される。
【００１４】
【実施例】以下において添付図面を参照して本発明をさ
らに具体的に説明する。まず本発明の理解を容易にする
ため、図１２から図１４を参照して、細線ないしワイヤ
相互接続を完了し、第２ボンドにおいてワイヤ尾部を切
断する毛管ボンディング工具の運動について説明する。
半導体装置１０は電極パッド１１を有し、この上にはす
でに球状ボンド１２が形成されている。毛管ボンディン
グ工具１６は第１の球状ボンド１２上方に揚挙され、図
示の位置まで移動し、ここでワイヤ相互接続を形成する
一定長さのワイヤ１３をすでに繰出している。第２ボン
ドがリードフレーム１４上に形成される。このフレーム
１４上には、導電性をもたらし、これを保護し、また第
２ボンドにおける結合性を増大させるために被覆ないし
鍍金１５が施されている。毛管ボンディング工具１６
は、図１２においてその運動Ｘ軸の比較的低い位置に示
されており、ワイヤ１３はすでに圧潰され、リードフレ
ーム１４、１５に結合され、第２ボンド１９を形成し、
従って半導体装置１０とリードないしリードフレーム１
４との相互接続を果たしている。図１３において自動ワ
イヤボンダのワイヤクランプ（図示せず）が開放状態に
在り、毛管ボンディング工具１６がワイヤ尾部高さまで
揚挙されて、ワイヤが工具毛管から給送され、ワイヤク
ランプ閉鎖前、適当な長さのワイヤ尾部１７を形成して
いる。図１４において、ワイヤクランプは閉鎖されてか
らワイヤボンディング工具１６と共に揚挙され、ワイヤ
尾部１７を第２ボンド１９において切断させる。図１４
はワイヤ尾部１７にボンドが形成される時点におけるＥ
ＦＯ電極１８の相対的位置を略図的に示すものであっ
て、寸法割合は実際的ではない。自動ワイヤボンダのた
めの適当なワイヤ尾部長さないし高さおよびフレーム離
脱高さについては本出願人に譲渡された米国特許４２６
６７１０号および５１１１９８６号の明細書に詳述され
ている。
【００１５】図１はワイヤ尾部１７Ａが形成されたかさ
れない状態の、フレーム離脱位置まで揚挙された毛管ボ
ンディング工具１６を示している。この状態は、以下の
条件下において、すなわちボンディング工具１６の力
が、ワイヤ１３を第２ボンド１９において完全に切断す
る超音波装置に関連して充分に強力であり、ワイヤを切
断してワイヤ尾部１７Ａをボンディング工具の揚挙と同
時に立上がらせるに充分なワイヤのたるみがワイヤクラ
ンプ内に存在する場合に、容易に生起せしめられる。こ
の状態において、ワイヤ尾部１７Ａは、毛管ボンディン
グ工具１６内の凹陥部内に完全に引込まれており、これ
から延び出ることはない。ＥＰＯ電極１８が励起されて
も、通常、電孤は生起しない。しかしながら、ワイヤ尾
部１７Ａに鮮鋭な縁辺が存在する場合には、特別の電孤
が形成され得る。電孤が生起した場合にはボンドは適当
な球状に形成されない。ワイヤは毛管部分１６に極めて
近接しており、従って熱の低下をもたらし、適当な溶融
と球状形成を妨げるからである。部分的球状体が形成さ
れ、これが毛管に詰まる最悪事態が生起しかねない。従
来からの自動ワイヤボンダは、球状体の形成を検知して
ワイヤボンド相互接続を行うことを意図しているが、こ
れは何百ドルもする半導体装置１０のボンドパッド１１
を破壊するおそれがある。
【００１６】図２はフレーム離脱位置まで揚挙され、Ｅ
ＦＯ電極１８の励起により球状ボンドを形成するに充分
な長さの短いワイヤ尾部１７Ｂを有する毛管ボンディン
グ工具を示す。この状態においてワイヤ尾部１７Ｂは、
球状体ボンドを形成するに充分な長さであるが、この球
状体は、適当で信頼し得る相互接続をもたらすべき適当
な強度の第１球状ボンド１２を形成するには小さ過ぎ
る。この状態が検知されると、後に詳述されるように、
自動ワイヤボンダに指示して、不適当な寸法球状体を半
導体デバイスあるいはリードフレームの例外位置、さら
にワイヤボンダの例外位置に形成させる。不適当な寸法
の球状体によりボンド形成した後、適当なワイヤ尾部長
さを繰出し、これを使用して適当な寸法の球状体ボンド
１２を高コストの半導体デバイス１０上に形成し、その
後の常態的処理を続行するようになされる。図２に示さ
れる長さのワイヤ尾部１７Ｂが、上述した例外位置ボン
ドを形成させ、次いで適正長さのワイヤ尾部、適正寸法
の球状体を形成させ、特別の管理をすることなく、自動
ワイヤボンダがその自動モードで作業を続行し得るよう
にするために最適であることが見出された。
【００１７】上述した偽似ボンド形成と同様の態様で、
短か過ぎる図１のワイヤ尾部１７Ａの再繰出しを行わせ
得る。ボンディング処理位置もしくはその近傍において
パッド上に、複数個の金球状体を形成して置き、ワイヤ
を球状体直上で切断する。図１に示される状態が生じ、
適当な球状ボンド形成が不可能な場合、この短か過ぎる
ワンヤ尾部１７Ａを毛管からあるいは毛管内凹陥部から
繰出させて、パッド上の前記金球状体のいずれかと結合
させることができる。このようにして短い相互接続を形
成し、これにより適当な長さのワイヤ尾部１７Ｂの繰出
しが可能となり、これにより適当な寸法の第２ボンド１
２が形成され、自動ワイヤボンダは上述したように事後
の作業を続行することが可能となる。
【００１８】次いで図３は、まだ相互接続ワイヤ１３に
連接したままのワイヤ尾部１７Ｃを有する毛管ボンディ
ング工具を示している。この第２ボンドがリードフレー
ム１４、１５から引離されている状態は、「ノースティ
ックオンリード」として知られている。この状態が生起
すると、自動ワイヤボンダは停止されねばならない。相
互接続は行われておらず、さらにボンディング処理を続
行すれば、半導体デバイス１０の損傷をもたらすからで
ある。
【００１９】第２ボンドにおいて半導体デバイスがこの
ように不適当にボンディングされた場合の対処について
は若干の方法がある。自動ワイヤボンダは停止され、ワ
イヤを切断してワイヤボンダを稼働させ、半導体デバイ
スは処理ラインから脱され、再加工される。若干のデバ
イスは、適当に再加工できないので、この状態が生起す
ると、不適当なボンディングを行ったデバイスは自動ワ
イヤボンダから除去して処理を続行するほかはない。従
業員にはこの旨が通告され、これにつきさらにボンディ
ングが行われないようにする。さらに、ボンディング処
理を中止し、従業員に通告し、かつ／もしくは以下のい
ずれかの欠陥が検知された場合、補正処理が指示され
る。
【００２０】１．ワイヤ尾部の長さが不充分である、
２．ワイヤ尾部が長すぎる、３．ワイヤ尾部がリードフ
ィンガーの相互接続から分離されていない、４．ＥＦＯ
電極が励起されずワイヤに作用していない。
【００２１】次に図４はワイヤ尾部１７Ｄが未だ第２ボ
ンド１９に装着されたままで毛管ボンディング工具がフ
レーム離脱位置まで揚挙されている状態を示す。この状
態は、ワイヤクランプが毛管上でワイヤを適確に把持せ
ず、毛管およびワイヤクランプが閉じられ、フレーム離
脱位置に示されるワイヤ尾部位置まで揚挙された場合に
生ずる。ワイヤが滑って第２ボンドで切断されなかった
尾部１７Ｄが形成される。自動ワイヤボンダがその自動
ワイヤボンディング処理を続行することは可能である
が、この長過ぎるワイヤ尾部をもたらしたワイヤクラン
プは補正されねばならず、従って自動ワイヤボンダは直
ちに停止され、従業員は残された長いワイヤ尾部１７Ｄ
と自動ワイヤボンダのディスプレイにおけるモニタに留
意するのが望ましい。これにより従業員が、ワイヤクラ
ンプを調整し、若干のボンディング中止処理をなし、自
動ボンディング処理続行前に、ワイヤクランプが適当に
調整され、適当な作業状態に在ることを確認することが
可能ならしめられる。
【００２２】図５はワイヤ尾部の長さを監視し、テスト
するために使用される論理回路を示す。第２ボンド１９
は、リードフレーム１４の導電性被覆１５に形成されて
おり、相互接続ワイヤ１３が未だ残されている。毛管ボ
ンディング工具１６は、ワイヤ２１切断後のフレーム離
脱位置まで揚挙されており、適当な長さのワイヤ尾部１
７を残し、ＥＦＯ電極１８が誇張して図示されている。
ワイヤクランプ２２は、閉じた状態で示されているが、
導電性のワイヤ２１が導電電極に係合すれば、たとえ開
いた状態でも、ワイヤ２１を経て導線２３への連続電路
が形成される。導線２３はテスト継続の間常態的に開い
ているアナログスイッチ２４に接続される。継続テスト
のための電流、電圧はワイヤ２１を経てＤ、Ｃ、電源２
６により供与され、この電源はその陰極例が、アース帰
路３１に接続され、２個のレジスタ２７、２８により示
される分圧器に接続されている。レジスタ２７は検知回
路の応答時間を減少させるために使用されるコンデンサ
２９により分路されている。レジスタ２８における電圧
は、検知の継続あるいは非継続を検知するためのコンパ
レータを給送する隔離増巾器３２に供与される。検知さ
れた導線３３における出力は、検知回路３４に供与さ
れ、これは切断論理信号を導線３５を経てＺ軸プロセッ
サ３６に供与する。Ｚ軸プロセッサ３６には、ワイヤボ
ンダのモニタリングシステム回路（ＷＢＭＳ）３７とし
て示されるソフトウエアおよび／あるいはハードウエア
が設けられている。主ボンダプロセッサ３６が、第２ボ
ンド１９においてワイヤ２１が切断され、適当なワイヤ
尾部１７が残された事実を検知する、信号が導線３８を
経てＥＦＯ制御装置３９に供与され、これは適当なＥＦ
Ｏ電圧を電極１８にもたらし、電孤を生起させ、これに
よりワイヤ尾部は溶融されて、第１球状ボンド１２のた
めの球状体を形成する。Ｚ軸プロセッサ３６を含む自動
ワイヤボンダ実施例は、ボンディング工具のＺ軸運動駆
動装置４３に至る導線４２を有する。このＺ軸駆動装置
４３は、Ｚ位置エンコーダ４４に直接結合されており、
このエンコーダ４４はディジタル情報を、導線４５を経
てＺ軸プロセッサ３６に供与し、これによりプロセッサ
３６は、自動ワイヤボンダの論理操作の間のいずれの時
点においてもボンディング毛管１６の正確な位置を認識
する。
【００２３】次に図６は、導線３３における電圧波形４
６を示す。この図６に重ね合わせて、ワイヤクランプ２
２がワイヤボンダプロセッサ３６により閉じるように指
示される時点を示す波形４７が示されている。時間波形
４７が高くなって３ミリ秒以内に、通常、ワイヤクラン
プは閉じられる。ワイヤ２１がワイヤクランプに挾持さ
れ、ボンディング工具毛管１６が垂直軸線方向に揚挙さ
れた後、ワイヤ２１は時点４８で切断される。電圧は時
点４９に示されるアース基準電圧まで降下する。時点４
８でワイヤ切断が検知されると、主プロセッサ３６は図
示されていない導線に信号をもたらし、これはアナログ
スイッチ２４を閉じる。これは波形４６の時点４９で示
される。アナログスイッチ２４を閉じられると、正電圧
が帰路アース３１に接続されているアース帰路５１にも
たらされる。この帰路アース３１に供与される電圧は、
レジスタ２８に印加され、これがコンパレータ幅巾器３
２において検知される。この電圧は高レベル出力を導線
３３にもたらし、これはＥＦＯ制御装置３９がＥＦＯ電
極を励起する時点５２まで、高レベルを維持する。ＥＦ
Ｏ電極１８における電圧は、導線３３における電圧を、
電極１８により生起せしめられる電孤形成の間、低レベ
ル５０まで降下させる。この電圧は電孤が消減すると、
時点５３における高レベル基準まで再び上昇する。この
時点５２、５３における電圧変化は、ワイヤ監視システ
ムとワイヤを経て検知され、従って電極１８からの電孤
がワイヤ２１に到達し、ワイヤ２１以外のいずれかの遠
隔地点でアーク放電したのではないことが結論され、確
認され得る。
【００２４】図６に示され、ＷＢＭＳ論理３７を使用す
るプロセッサ３６に供与されるタイミングと情報から、
ワイヤ２２が閉じられ、ワイヤ２１が第２ボンド１９に
おいて、波形４６の時点４８、４９で実証される適当な
長さのワイヤ尾部を残して、切断されたことが結論され
得る。
【００２５】さらにまた、電極１８が励起されて電孤を
もたらし、これがワイヤ尾部１７に作用して球状体を形
成したことが、時点５２、５３間の形成された電孤の適
当な継続時間にかんがみて、球状体が形成されているワ
イヤ尾部端を物理的に検査する必要なく、結論され、確
認され得る。従って、図６は図１４、図５に示される適
当なワイヤ尾部条件に対応する。
【００２６】次に図７は、図５の導線３３においてもた
らされる波形５４を示す。ワイヤクランプ２２が閉じら
れたことを示す信号が波形４７で示されいてる。波形５
４は、図６における波形４８、４９を持っていないか、
これは尾部１７をもたらすようにワイヤ１３が第２ボン
ドで切断されていないことを示す。波形５４は終始高レ
ベルに在り、ボンディング工具１６はフレーム離脱位置
まで揚挙されているから、ワイヤが切断されるべき点に
おいて非切断状態が依然として継続していることを示
す。しかしながら、ＥＦＯ電極が波形５４の点５２、５
３により示されるように適当に励起されているのである
から、アナログスイッチ２４が閉じられた後もワイヤが
切断されなかったと結論することができる。切断されて
いれば、波形５４上に時点４８、４９で示される不連続
が生ずる筈であるからである。この状態は、作業員が関
与すべき、前述した「ノースティックオンリード」状態
を示す。
【００２７】次に図８は球状体が形成されていない波形
５５を示す。前述した信号４７は、ワイヤクランプ２２
が閉じられるべき時点を示すが、この時点で波形５５が
すでに時点５６で示されるように低電圧状態になってい
る。この状態は、ワイヤクランプが閉じるように指示さ
れる前に、時点４８が示すようにすでにワイヤが切断さ
れていることを意味する。プロセッサ３６は、波形５５
の時点４８でボンディング工具１６のＺ位置を検知して
おり、従ってワイヤ尾部が緊張装置によりボンデイグ工
具毛管中に巻取られていないならば、ワイヤ尾部長さは
適正に算出され得る。このような状態でワイヤ切断が検
知されると、ワイヤクランプ２２は直ちに指示を受けて
閉じ、ワイヤ尾部が毛管１６内に巻込まれないようにこ
れを挾持する。本発明の好ましい実施態様では、ワイヤ
クランプ機構がこのように作動されるだけでなく、緊張
装置が不作動化され、コンピュータ３６がワイヤ尾部の
充分な長さを検知すると、第２ボンドを形成するための
その後の通常の処理に入る。本図の波形５５は、ＥＦＯ
電極が時点５２、５３で励起されたと想定される時点で
電圧降下を示しており、従って球状体は存在しない。ワ
イヤ尾部が短いとすれば、前述した例外位置球状体に結
合させる。
【００２８】次の図９は短か過ぎるワイヤ尾部、従って
小さ過ぎる球状ボンドが形成された場合の波形５７を示
す。この波形５７は、ワイヤクランプが閉じられ得る前
に時点４８でワイヤ切断が行われている点で図８の波形
５５に類似するが、この場合には短いワイヤ尾部が形成
されている。通常は、プロセッサはサイクルを停止し、
ＥＦＯを励起しないようにする。しかしながら、短いワ
イヤ尾部から、適当な相互接続をもたらすには不適当な
過小球状ボンドが形成されることがある。時点５２、５
３に示されるようにＥＦＯ励起後、例外ボンド位置で過
小球状ボンドを形成させ、偽似相互接続を形成し、あら
ためて適正長さのワイヤ尾部を繰出させ、適正な球状ボ
ンド、従って適正な相互接続をもたらし、作業員の手を
わずらわすことなくその後の処理を自動的に続行するこ
とができる。この９図はの波形５８は、ワイヤ尾部が第
２ボンドに弱い力で付着され、従って毛管の移動による
ワイヤの緊張に対抗する力を持たないときに生ずる典型
的な状態であって、ボンダの準備中ないし調整中の状態
とは区別される状態である。
【００２９】次の図１０は時点４８において、ワイヤク
ランプ２２の完全な閉鎖前にワイヤが切断され、その直
後にワイヤクランプ信号４７がワイヤクランプを閉じよ
うとしている状態の波形５８を示している。このような
状態は、ワイヤクランプがギリギリのタイミングでしか
も過度に強く閉じる場合に生ずるものであって、ワイヤ
クランプの再調整を必要とする。時点５２、５３で示さ
れるように、たとえ短いワイヤ尾部で球状体が形成され
るにしても、この状態では作業員によるワイヤクランプ
の再調整を必要とし、従って自動ワイヤボンダは停止せ
しめられ、この状態の信号がボンダのモニタパネルに表
示される。
【００３０】次に図１１を参照しつつ、図１から図１０
による、種々の異なるワイヤ尾部状態に対応する第２ボ
ンド形成後の、本発明の好ましい実施態様において採ら
れるべきステップを説明する。ブロック５９は第２ボン
ド形成後のワイヤボンド監視操作の開始を意味する。こ
のブロック５９において、第２ボンドにおけるボンディ
ング工具の縦軸零高さＺO が記録されている。ＷＢＭＳ
論理は、ブロック６１において、アナログスイッチ２４
が開いているかを、またワイヤ切断が行われたかを検知
する。ワイヤクランプが閉じられる前にワイヤ切断が行
われた場合には、この信号がライン６２で検知され、何
等かの誤操作が生じたのであるからワイヤボンディング
処理停止が指示される（ブロック６３）。スイッチ２４
が開いていれば、センサがこれを検知する。ブロック６
４において、ワイヤクランプはワイヤ尾部高さで閉じら
れる。ワイヤクランプは閉鎖後、毛管ボンディング工具
１６が揚挙され、ワイヤを切断する（ブロック６５）
が、切断の検知はそのまま継続される（ブロック６
６）。ボンディング工具がワイヤを切断するに充分な高
さまで揚挙されてもなお切断が行われない場合には、こ
れはライン６７において検知され、ワイヤボンダ論理３
７は操作停止を指示される（ブロック６３）。切断が所
定の高さレベル範囲で行われると、ボンディング工具１
６のＺ軸高さが検知され、これによりマイクロプロセッ
サおよびコンピュータ論理３６、３７にワイヤ尾部長さ
の計算を行わせ（ブロック６８）、これは切断点ＺB マ
イナス元の第２ボンド高さＺO に等しい。尾部長さＬT
算出後、この長さの適当な球状体がワイヤ尾部で形成さ
れることを保証するプリセット閾値内であるか否かの判
断が可能となる（ブロック６９）。これが長過ぎるかあ
るいは短か過ぎると、この状態がライン７１で検知され
る。ボンディング尾部の存否がブロック７２で切断さ
れ、論理３７により例外地点ないし域外ボンディングを
行わせる（ブロック７３）。ここにおいて充分な長さの
新規尾部が形成されれば、これはライン７４を経て処理
を反覆し、操作がうまく行くかテストされる。ワイヤ尾
部長さがプリセット閾値内であることがライン７５で検
知されると、適当な球状体を形成するＥＦＯパラメータ
が、ブロック７６においてセットされ、次いで球状体形
成のためのＥＦＯ電極励起が、ブロック７７において行
われる。次いでＥＦＯ励起か否かが、後述するように、
ブロック７７において検知可能になされる。ＥＦＯ励起
であり、尾部長さが適正であり、その他諸条件が整え
ば、これはライン７９で検知され、ブロック８９におい
て、球状体形成および自動ワイヤボンダは次の相互接続
のための新たな第１ボンド形成準備が推定される。しか
しながら、ＥＦＯ非励起がライン８２で検知されれば、
ブロック８３において自動ワイヤボンダは停止される。
【００３１】以上、現存のワイヤボンダにも組込まれ、
もちろん新規のワイヤボンダに組込まれ得るワイヤボン
ディング論理系（ＷＢＭＳ）および回路を使用する、本
発明の好ましい実施態様を説明したが、これにより長年
にわたり存在し続け、高価な半導体デバイスの損傷を招
いたこの分野の技術的課題が解決され得ることが理解さ
れる筈である。
【図面の簡単な説明】
【図１】脱フレーム位置まで揚挙された、ワイヤ尾部を
持たない毛管ボンディング工具の略図である。
【図２】短いワイヤ尾部を有する、脱フレーム位置まで
揚挙された毛管ボンディング工具の略図である。
【図３】第２ボンドがリードフィンガーから離脱し、ワ
イヤ尾部が未だ相互接続ワイヤに結合された状態で、フ
レーム離脱位置まで揚挙された毛管ボンディング工具の
略図である。
【図４】 ワイヤ尾部が未だリードフィンガー上で相互
接続ワイヤに結合された状態で、フレーム離脱位置まで
揚挙された毛管ボンディング工具の略図である。
【図５】 ワイヤ尾部の長さを監視し、テストするため
に好ましい導電性論理回路の略図である。
【図６】 良好なワイヤ尾部が形成された場合に、図５
の論理回路により形成される電圧対時間の波形図であ
る。
【図７】 縦軸位置の適正な範囲においてワイヤ尾部が
切断されない場合に、図５の論理回路により形成される
電圧対時間の波形図である。
【図８】 ワイヤ尾部が充分な長さを持たない場合に、
図５の論理回路により形成される電圧対時間の波形図で
ある。
【図９】 ワイヤ尾部が短か過ぎ、しかもＥＦＯが球状
ボンドを形成しようとする場合に、図５の論理回路によ
り形成される電圧対時間の波形図である。
【図１０】 ワイヤクランプの不適当な挾持によりワイ
ヤ尾部が形成された場合に、図５の論理回路により形成
される電圧対時間の波形図である。
【図１１】 第２ボンド形成後、好ましい実施態様にお
いて行われるべき手順を示す論理ブロック図である。
【図１２】 第２ボンド位置に在る毛管ボンディング工
具を示す略図である。
【図１３】 第２ボンド上において望ましいワイヤ尾部
高さまで揚挙された毛管ボンディング工具を示す略図で
ある。
【図１４】 適当な長さのワイヤ尾部を有し、第２ボン
ド上において望ましいフレーム離脱位置まで揚挙された
ボンディング工具を示す略図である。
【符号の説明】
１０‥‥半導体デバイス １１‥‥（電極）パッド １２‥‥球状ボンド １３‥‥（相互接続）ワイヤ １４‥‥リードフレーム １５‥‥被覆ないし電鍍 １６‥‥毛管ボンディング工具 １７‥‥ワイヤ尾部 １８‥‥ＥＦＯ電極 １９‥‥第２ボンド ２１‥‥ワイヤ ２２‥‥ワイヤクランプ ２３‥‥導線 ２４‥‥アナログスイッチ ２６‥‥ＤＣ電源 ２７，２８‥‥レジスタ（分圧器） ２９‥‥コンデンサ ３１‥‥アース ３２‥‥増巾器 ３３‥‥導線 ３４‥‥切断検知回路 ３５‥‥導線 ３６‥‥ボンダプロセッサ ３７‥‥ＷＢＭＳ（ワイヤボンダモニタリングシステム
回路） ３８‥‥導線 ３９‥‥ＥＦＯ制御装置 ４３‥‥（ボンディング工具運動の縦軸）Ｚ軸駆動装置 ４４‥‥エンコーダ ４６‥‥（導線３３における）電圧波形 ４７‥‥（ワイヤクランプ２２の閉鎖指令時点を示す）
時間波形 ４８‥‥ワイヤ切断検知時点 ４９‥‥アース基準電圧までの電圧低下時点 ５０‥‥（電孤形成時）電圧低レベル ５１‥‥帰路アース ５２‥‥ＥＦＯ制御装置励起時点 ５３‥‥電孤消失時点 ５４‥‥（導線３３にかける）電圧波形 ５５‥‥（球状体非形成時の）電圧波形 ５６‥‥低電圧状態 ５７‥‥（短尾部で球状体形成時の）電圧波形 ５８‥‥（ワイヤクランプ完全閉鎖前におけるワイヤ切
断時の）電圧波形
フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ、マイケル、ウィーバー アメリカ合衆国、ペンシルヴェニア州、 19002、アンブラー、ウィロウ アヴェニ ュー、510 (72)発明者 エハード、エフラト アメリカ合衆国、ペンシルヴェニア州、 19044、ホーシャム、バレル ステイブ サークル、13 (72)発明者 ダニエル、ジョウジフ、マルドゥーン アメリカ合衆国、ペンシルヴェニア州、 19040、ハットボロ、ボネット レーン、 130

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第２ボンドにおけるボンディング工具の
    縦軸当初高さ位置ＺO を検知する手段、 ワイヤが上記第２ボンドから電気的に切断された時にお
    ける、上方に運動しているボンディング工具の高さ位置
    ＺB を検知する手段、 適正な長さのワイヤ尾部が形成されたか否かを決定する
    ための論理回路および上記論理回路に接続されている、
    球状ボンド形成のためのフレームオフ電子電極を監視、
    制御して適正長さのワイヤ尾部を形成するＥＦＯ監視装
    置を具備する、第２ボンド形成後に形成されるワイヤ尾
    部長さを監視する装置。
  2. 【請求項２】 上記論理回路が、ワイヤ尾部長さＬT を
    測定する手段を具備する、請求項（１）による装置。
  3. 【請求項３】 上記論理回路が、所定の尾部長さ閾値を
    設定するための入力を有するボンダプロセッサを具備す
    る、請求項（１）あるいは（２）による装置。
  4. 【請求項４】 上記論理回路が、実際の尾部長さＬT と
    上記尾部長さ閾値とを比較する手段を具備する、請求項
    （１）から（３）のいずれかによる装置。
  5. 【請求項５】 上記論理回路が、制御値を上記ＥＦＯ監
    視装置に設定し、ワイヤ尾部で球状ボンド形成を開始さ
    せるための手段を具備する、請求項（１）から（４）の
    いずれかによる装置。
  6. 【請求項６】 上記の適正な長さのワイヤが形成された
    か否かを決定する論理回路が、ワイヤと回路帰路の間に
    接続された継続センサ回路を具備する、請求項（１）か
    ら（５）のいずれかによる装置。
  7. 【請求項７】 上記継続センサ回路が、ワイヤと係合状
    態に維持された接触体に接続された直流電源を具備す
    る、請求項（６）による装置。
  8. 【請求項８】 上記継続センサ回路が、これを作動する
    ための常態的に開状態のスイッチを具備する、請求項
    （７）による装置。
  9. 【請求項９】 上記継続センサ回路が、ワイヤ切断を検
    知し、上記ＥＦＯ監視装置を作動して球状ボンドを形成
    する前に上記スイッチを閉じる手段を具備する、請求項
    （８）による装置。
  10. 【請求項１０】 さらに統計的なワイヤ尾部長さデータ
    を記録する手段を具備する、請求項（７）による装置。
  11. 【請求項１１】 上記論理回路が、第２ボンドがボンデ
    ィングされた半導体デバイスに接続しない場合を判断す
    る手段を具備する、請求項（１）による装置。
  12. 【請求項１２】 上記論理回路が、不適正な長さのワイ
    ヤ尾部形成の原因を判断する手段を具備する、請求項
    （１）による装置。
  13. 【請求項１３】 上記論理回路が、例外位置にボンディ
    ングし、次いで適正な大きさの球状ボンドを形成して、
    不適正な長さのワイヤ尾部を補正する、請求項（１２）
    による装置。
  14. 【請求項１４】 上記論理回路が、自動ワイヤボンディ
    ング処理を休止させ、半導体デバイスの損傷を防止する
    手段を具備する、請求項（１２）による装置。
  15. 【請求項１５】 ボンディング工具中のワイヤで第２ボ
    ンドを形成し、 ワイヤが未だ第２ボンドに付着している間に、ボンディ
    ング工具を所定の尾部長さ高さまで揚挙し、 上記ワイヤ尾部長さ高さにおいてワイヤを挾持し、 上記ワイヤ挾持後に上記ボンディング工具をフレーム離
    脱高さまで揚挙して、ワイヤを第２ボンドにおいて切断
    し、 第２ボンドにおけるボンディング工具のＺ軸高さと、ワ
    イヤ切断時のＺ軸高さを検知し、 ボンディング工具から延びているワイヤ尾部長さを決定
    し、かつワイヤ尾部長さが、これで球状ボンドを形成す
    るに適当な長さか否かを、球状ボンド形成前に決定する
    各工程を有する、ワイヤ相互接続のための第２ワイヤボ
    ンド形成後における、ワイヤ尾部形成を監視する方法。
  16. 【請求項１６】 さらに、ワイヤ尾部長さＬT を、所望
    の尾部長さと対比して、適正な球状ボンドを形成し得る
    か否かを決定する工程を有する、請求項（１５）による
    方法。
  17. 【請求項１７】 上記ワイヤ尾部端部の近傍においてフ
    レームオフエレクトロニック電圧を生起させて、このワ
    イヤ尾部端部に球状ボンドを形成する工程をさらに有す
    る、請求項（１６）による方法。
  18. 【請求項１８】 ワイヤ尾部長さＬT が適正な球状ボン
    ドを形成するには短か過ぎることを決定し、 一連の例外位置ボンディングを行って、これにより長さ
    ＬT の第２ワイヤ尾部をもたらし、 この新規尾部長さＬT を、所望の尾部長さと比較して、
    適正な球状ボンドが形成され得るか否かを決定する各工
    程をさらに有する、請求項（１７）による方法。
  19. 【請求項１９】 上記の適正な球状ボンドが形成され得
    るか否かを決定する工程が、半導体デバイスを損傷する
    前にその後のボンディング操作を中止しなければならな
    いか否かを決定する工程を有する、請求項（１５）によ
    る方法。
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