JPH118262A - ワイヤボンダ - Google Patents

ワイヤボンダ

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JPH118262A
JPH118262A JP9176341A JP17634197A JPH118262A JP H118262 A JPH118262 A JP H118262A JP 9176341 A JP9176341 A JP 9176341A JP 17634197 A JP17634197 A JP 17634197A JP H118262 A JPH118262 A JP H118262A
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JP
Japan
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wire
wedge
voltage
bonding
capillary
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JP9176341A
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English (en)
Inventor
Kenya Bando
賢也 坂東
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Nidec Tosok Corp
Original Assignee
Nidec Tosok Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤボンダにおいて、ウェッジ側のボンデ
ィング不良に起因して不良品が多発することを未然に防
止する。 【解決手段】 ボンディング作業時に、検査用の電圧を
ワイヤに印加しておき、セカンドボンディングを行った
後(S5)、ワイヤとリードフレーム間の電圧を測定す
る(S6)。測定値が正常な場合の電圧と一致しない場
合には(S7でNO)、ワイヤがリードフレームから剥
がれたり又は切れたりしたと判断し、ボンディング作業
を停止させる(S14)。また、ワイヤクランプを閉作
動させた後(S8)、ワイヤとリードフレーム間の電圧
を測定し(S9)、測定値が正常な場合の電圧と一致し
ない場合には(S10でNO)、ワイヤクランプが閉じ
た後にワイヤがリードフレームから剥がれたと判断し、
ボンディング作業を停止させる(S14)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
に際してワイヤボンディングを行うワイヤボンダに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、トランジスターやIC等の半導体
装置の製造に際して、チップの電極部とリードフレーム
やステム上の導体等のウェッジとの間を金線等のワイヤ
で接続するにはワイヤボンダが用いられている。図4
(a〜j)にワイヤボンダによるワイヤのボンディング
手順を示す。
【0003】すなわち、ワイヤボンダの図示しないボン
ディングアームの先端部にはキャピラリー51とワイヤ
クランプ52が設けられており、キャピラリー51に
は、リールから引き出されるとともにワイヤクランプ5
2を通過したワイヤ53が挿通されている。ボンディン
グに際しては、所定位置にあるキャピラリー51がワイ
ヤクランプ52が開作動後に降下を開始した後、その先
端がワイヤ53の先端部に形成されているボール53a
に当接する(a)。やがてキャピラリー51がチップ5
4の電極部に到達すると、超音波により前記ボール53
aが熱溶解されることによりファーストボンディングが
行われる(b)。次に、キャピラリー51が一旦上昇す
るとともに(c)、ウェッジ(リードフレームやステム
上の導体)55側に移動した後(d)、キャピラリー5
1が再度降下するとともに、ワイヤ53が超音波により
熱溶解されることによりセンカドボンディングが行われ
る(e)。
【0004】引き続きキャピラリー51が再び上昇を開
始した後(f)、それが所定の高さに達して、キャピラ
リー51の先端から延び出たワイヤ53に一定のテール
長Lが確保されると、ワイヤクランプ52が閉作動しワ
イヤ53の先端が緊締され(g)、キャピラリー51の
上昇に伴い切断される(h)。そして、キャピラリー5
1が更に所定の位置まで上昇すると、トーチ56がワイ
ヤ53の先端部に移動し(i)、この間でスパークされ
ることによりワイヤ53の先端部が溶解されボール53
aが形成される(j)。以後、前述した動作が繰り返し
行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤボンダにおいては、例えば、ワイヤ53がウェッ
ジ55に正規にボンディングされなかったり、ワイヤク
ランプ52が閉じる以前に、ワイヤ53がウェッジ55
から剥がれたり又は切れたりした場合、或いはワイヤク
ランプ52が閉じた後にワイヤ53がウェッジ55から
剥がれたりした場合、それを検知することができず、次
のチップへのボンディング作業に支障が生じ、その結
果、不良品の多数発生と市場への流出という問題があっ
た。
【0006】本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、ウェッジ側のボンディング不良に起因
して不良品の多発と市場への流出を未然に防止すること
ができるワイヤボンダを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に請求項1の発明にあっては、ワイヤをチップとウェッ
ジとにボンディングする一方、ウェッジ側へボンディン
グしたワイヤを、前記キャピラリーを所定量上昇させた
後ワイヤクランプを閉じることにより引張し、前記ウェ
ッジから切断するボンディング作業を行うワイヤボンダ
において、前記ワイヤと前記ウェッジとの電気的な接続
状態を検出手段と、この検出手段により検出された接続
状態が、正常時の接続状態と一致するか否かを判別する
判別手段と、この判別手段によって、前記検出手段によ
り取得された接続状態が正常時の接続状態と一致しない
と判別されたとき、ボンディング作業を停止させる制御
手段とを備えたものとした。
【0008】かかる構成において、ボンディング作業時
には、判別手段により、検出手段によって検出されたワ
イヤとウェッジとの電気的な接続状態が、正常時の接続
状態と一致するか否かが判別される。ここで、検出され
た接続状態が正常時の接続状態と一致しないと判別手段
が判別した場合、例えば、ワイヤがウェッジに正規にボ
ンディングされなかったり、ワイヤクランプが閉じる以
前に、ワイヤがウェッジから剥がれたり又は切れたりし
た場合、或いはワイヤクランプが閉じた後にワイヤがウ
ェッジから剥がれたりした場合には、制御手段によりボ
ンディング作業が停止される。
【0009】また、請求項2の発明にあっては、ワイヤ
をチップとウェッジとにボンディングする一方、ウェッ
ジ側へボンディングしたワイヤを、前記キャピラリーを
所定量上昇させた後ワイヤクランプを閉じることにより
引張し、前記ウェッジから切断するボンディング作業を
行うワイヤボンダにおいて、前記ワイヤに検査用の電圧
を印加するための電圧印加手段と、前記ワイヤと前記ウ
ェッジとの間の電圧を測定する測定手段と、この測定手
段の測定値が、正常時の電圧と一致するか否かを判別す
る判別手段と、この判別手段によって前記測定手段の測
定値が正常時の電圧と一致しないと判別されたとき、ボ
ンディング作業を停止させる制御手段とを備えたものと
した。
【0010】かかる構成においては、ボンディング作業
時には、電圧印加手段によりワイヤに検査用の電圧が印
加される一方、ワイヤとウェッジとの間の電圧が測定手
段により測定される。また、判別手段により、ワイヤと
ウェッジとの間の電圧の測定値が正常時の測定値と一致
するか否かが判別され、測定値が正常時の電圧と一致し
ないと判別されるた場合、例えば、ワイヤがウェッジに
正規にボンディングされなかったり、ワイヤクランプが
閉じる以前に、ワイヤがウェッジから剥がれたり又は切
れたりした場合、或いはワイヤクランプが閉じた後にワ
イヤがウェッジから剥がれたりした場合には、制御手段
によりボンディング作業が停止される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
にしたがって説明する。図1は、本発明にかかるワイヤ
ボンダの概略構成を示すブロック図であって、このワイ
ヤボンダは、搬送路上のリードフレーム1にダイボンデ
ィングされたチップ2の電極部と、リードフレーム1の
ウェッジ3とを金線(ワイヤ)4により接続するもので
あり、回動自在に支持されたボンディングアーム5を有
している。ボンディングアーム5には、その先端にキャ
ピラリー6が設けられるとともに、その上方には、ソレ
ノイド7により開閉作動するワイヤクランプ8が設けら
れている。ボンディングアーム5は、その基端側に、Z
軸モータ9の回転力をカム10によって伝達されること
により上下に揺動し、これによりキャピラリー6が昇降
するようになっている。ワイヤクランプ8の上方には、
金線4が巻き取られているリール11が回転自在に支持
されており、リール11から引き出された金線4の先端
側が、ワイヤクランプ8を通過するとともにキャピラリ
ー6に挿通されている。
【0012】一方、ワイヤボンダは、その動作を制御す
るためのCPU12と、CPU12の制御プログラム及
び各種パラメータが格納されたROM13、CPU12
の動作に伴い各種データを記憶するRAM14、及び図
示しないA/D変換器及びD/A変換器等を含む入出力
装置を備えている。CPU12は、ROM13に格納さ
れた制御プログラムに従い動作することにより、本発明
の検出手段、測定手段、判別手段、制御手段として機能
する。また、CPU12には、図示しない入出力装置を
介して、金線4の先端にボールを形成するためのトーチ
15と、前記ソレノイド7を駆動するためのドライバ1
6と、アーム駆動部17とが接続されている。アーム駆
動部17には、前記Z軸モータ9と、ボンディングアー
ム5を含むヘッド部をX軸方向に動作させるためのX軸
モータ18、及びY軸方向に動作させるためのY軸モー
タ19を駆動するための各ドライバ20,21,22が
それぞれ接続されており、アーム駆動部16は、CPU
12の命令に従って各モータ9,18,19の動作を制
御する。
【0013】また、CPU12には前記入出力装置を介
してリレー23のコイル24が接続されている。リレー
23は、第1の固定端子25と第2の固定端子26と可
動端子27とを有しており、第1の固定端子25は、プ
ラス極がアースされている第1の検査用電源28のマイ
ナス極に接続されており、第2の固定端子26は、マイ
ナス極がアースされている第2の検査用電源29のプラ
ス極に接続されている。可動端子27は抵抗30を介し
て前記リール11すなわち金線4に接続されている。リ
レー23は本発明の電圧印加手段であって、CPU12
によって動作を制御され、金線4に検査用の電圧(本実
施の形態では2.5V)を印加するとともに、必要に応
じてその極性を切換える。また、搬送路上のリードフレ
ーム1が搬送路を介してアースされる一方、前記入出力
装置がアースされ、かつリレー23、抵抗30、リール
11を介して金線4に接続されることにより、CPU1
2は金線4とリードフレーム1との間の電圧を測定でき
るようになっている。
【0014】次に、以上の構成からなる本実施の形態に
おける動作を説明する。なお、ボンディング作業時に伴
う基本的な作業手順については、従来技術で図4を以て
説明した従来のワイヤボンダと同様である。以下、具体
的な動作を、リードフレーム1にダイボンディングされ
たチップ2の表面がカソード側であるワークを対象とす
る動作モードが設定されている時の動作を例にとり、図
2のフローチャートに従い説明する。
【0015】すなわち、ワイヤボンダは、ボンディング
作業に先立ち、金線4に前記第2の検査用電源29によ
り順バイアス電圧をかけるとともに、キャピラリー6を
降下させてファーストボンディングを行う(S1)。次
に、ボンディングアーム5を駆動しキャピラリー6をウ
ェッジ3の上方に移動させるとともに、ウェッジ3に降
下を開始し(S2)、ウェッジ3に着地前ボンディング
アーム5の下降スピードを低速に切り替える所で、前記
リレー23を動作させ、金線4に印加するバイアス電圧
の供給源を前記第1の検査用電源28に切換え、金線4
に逆バイアス電圧をかける(S3)。そして、キャピラ
リー6をウェッジ3へ着地させた後(S4)、ボンディ
ングアーム5、より具体的にはキャピラリー6が取り付
けられている超音波ホーンによりキャピラリー6を超音
波発振し、これによりセカンドボンディングを行う(S
5)。
【0016】引き続き、キャピラリー6を上昇させると
ともに、その上昇途中で金線4とリードフレーム1間の
電圧を測定し(S6)、その測定値が、ROM13に予
め記憶されている正常な場合の電圧、つまりゼロボルト
であるか否かを判別する(S7)。この判別の結果がY
ESであれば、正常であると判断し、その後、キャピラ
リー6が所定位置まで上昇した時点でワイヤクランプ8
を閉作動させる(S8)。また、これと同時に、前記リ
レー23を動作させ、金線4に印加するバイアス電圧の
供給源を前記第2の検査用電源29に戻し、再び金線4
に順バイアス電圧をかける。続いて、再び金線4とリー
ドフレーム1間の電圧を測定し(S9)、その測定値
が、ROM13に予め記憶されている正常な場合の電
圧、つまり金線4に供給された順バイアス電圧と同一で
あるか否かを判別する(S10)。ここでの判別結果も
YESであれば、正常であると判断しキャピラリー6を
ホームポジションまでさらに上昇させ、ウェッジ3にボ
ンディングした金線4を引張させることにより、ウェッ
ジ3から金線4を切断するとともに、キャピラリー6の
先端部にテールを確保する(S11)。引き続き、トー
チ15をスパークさせて金線4の先端にボールを作った
後(S12)、次のワークに移動するとともに(S1
3)、前述した動作を繰り返す。
【0017】ここで、前述したように、ステップS7及
びステップS10の判別結果が共にYESであって、ボ
ンディング作業が正常に行われた場合、金線4とリード
フレーム1間の電圧は図3(a)に示したように変化す
る。すなわち、当初キャピラリー6がホームポジション
にある時点においては、両者間の電圧は、供給された順
バイアス電圧と同一であり、その後ファーストボンディ
ングに際してキャピラリー6(金線4の先端に形成され
たボール)がチップ2に着地することによりゼロボルト
近くまで低下する。次にキャピラリー6がウェッジ3に
下降し、下降スピードが低速に切り替わった後、両者間
の電圧は第1の検査用電源28から供給された逆バイア
ス電圧と同一となり、キャピラリー6がウェッジ3に着
地した時点でゼロボルトとなる。そして、ワイヤクラン
プ8が閉じられ金線4が切断される時点で、再び第2の
検査用電源29から供給された順バイアス電圧と同一と
なる。
【0018】一方、金線4とリードフレーム1間の電圧
は、例えば、セカンドボンディングを行ったとき、金線
4がウェッジ3に正規にボンディングされなかったり、
ワイヤクランプが閉じる以前に、ワイヤがウェッジから
剥がれたり又は切れたりした場合においては、図3
(b)に示したように変化する。すなわち、キャピラリ
ー6がウェッジ3に着地した時点で一旦ゼロボルトとな
った電圧は、セカンドボンディング後において、再び逆
バイアス電圧と同一となる。そして、前述した動作中に
かかる事態が発生すると、前記ステップS7の判別結果
がNOとなり、これに応じてワイヤボンダは、エラー表
示を行った後(S14)、停止する。
【0019】また、これとは別に、セカンドボンディン
グが終了し、ワイヤクランプ8が閉じた後に金線4がウ
ェッジから剥がれた場合、金線4とリードフレーム1間
の電圧は図3(c)に示したように変化する。すなわ
ち、キャピラリー6がウェッジ3に着地した時点で一旦
ゼロボルトとなった電圧が、ワイヤクランプ8が閉じら
れた時点で、再び第2の検査用電源29から供給された
順バイアス電圧と同一とならず、ファーストボンディン
グに際してキャピラリー6がチップ2に着地した時点と
同一の電圧(ゼロボルト近く)となる。そして、前述し
た動作中にかかる事態が発生すると、前記ステップS1
0の判別結果がNOとなり、これに応じてワイヤボンダ
は、エラー表示を行った後(S14)、全ての動作を停
止する。
【0020】したがって、本実施の形態においては、ウ
ェッジ側のボンディング時に発生が予想されるボンディ
ング不良を検知することができ、また、それを検出した
ときにはボンディング動作を停止することから、ウェッ
ジ側のボンディング不良に起因して不良品が多発するこ
とを未然に防止し、及び不良品が市場に流出することを
防止することができる。その結果、不良品の発生率を低
下させることができる。
【0021】また、以上の説明においては、リードフレ
ーム1にダイボンディングされたチップ2の表面がカソ
ード側であるワークを対象とする動作モードが設定され
ている時の動作を例に説明したが、これとは別に、本実
施の形態においては、チップ2の表面がアノード側であ
るワークを対象とする他の動作モードを有しており、フ
ローチャートには示さないが、かかる動作モードが設定
されているときには、前記リレー23を介して金線4に
供給する電圧の極性を、前述した動作モードと反転させ
るとともに、それに応じた判断を前述したステップS6
及びS9において行うことにより、チップ2の表面がア
ノード側であるワークに対しても、ボンディング不良が
検知し、それを検知したときにはボンディング動作を停
止するようになっている。
【0022】なお、本実施の形態とは異なり、ファース
トボンディングが終了してから、キャピラリー6がウェ
ッジ3へ向けての降下を開始後、低速に切り替わった所
で、金線4とリードフレーム1間の電圧を測定させ、そ
の測定値がゼロボルト近くまで低下していない場合にお
いては(但しチップ2の表面がカソード側であると
き)、金線4がチップ2から剥がれたり、又は金線が途
中で切断されたとして、ボンディング動作を停止させる
ようにしてもよい。その場合には、更に不良品の発生率
を低下させることができる。
【0023】また、本実施の形態においては、金線4に
常時検査用のバイアス電圧をかける場合を示したが、金
線4とウェッジ3との間の電圧を測定する時点で随時バ
イアス電圧をかけるようにしても構わない。また、金線
4とウェッジ3との間の電圧を測定する以外にも、例え
ば金線4とウェッジ3との間の抵抗値を測定するといっ
た他の手法により両者間の電気的な接続状態を検出し、
その検出結果に基づきボンディング不良を検知させるよ
うにしてもよい。
【0024】また、本実施の形態では、金線4とウェッ
ジ3との間の電圧を測定することによりボンディング不
良を検知するため、前述したように、リードフレームに
対するボンディング作業に対応することができる。な
お、ウェッジ3がチップ2と電気的に接続されていない
ような、リードフレーム以外の他のワークに用いるワイ
ヤボンダについては、ワイヤクランプ8が閉じた後にお
ける金線4とウェッジ3との導通の有無を検出すること
により、ワイヤクランプ8が閉じた後に金線4がウェッ
ジから剥がれた状態を検知することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように請求項1のワイヤボ
ンダにおいては、ボンディング作業に際して、ワイヤと
ウェッジとの電気的な接続状態を検出し、検出した接続
状態が正常時の接続状態と一致しないときには、ボンデ
ィング作業を停止するようにした。よって、ウェッジ側
のボンディング不良に起因して不良品が多発することを
未然に防止することが可能となり、その結果、不良品の
発生率を低下させることができるとともに、不良品が市
場に流出することを防止することができる。
【0026】また、請求項2のワイヤボンダにおいて
は、ボンディング作業に際して、ワイヤに検査用の電圧
を印加する一方、ワイヤとウェッジとの間の電圧を測定
し、その測定値が正常時の電圧と一致しないときには、
ボンディング作業を停止するようにした。よって、ウェ
ッジ側のボンディング不良を検知するとともに、ボンデ
ィング作業を停止させることにより、不良品の発生率を
低下させることができる。しかも、ワイヤとウェッジと
の間の電圧に基づきボンディング不良を検知するため、
ウェッジとチップとが電気的に接続状態にあるワーク、
例えばリードフレームに対するボンディング作業に対応
することができる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すワイヤボンダの概
略構成を示すブロック図である。
【図2】同実施の形態における動作を示すフローチャー
トである。
【図3】ボンディング作業時における金線とウェッジと
の間における電圧の変化を示すタイミングチャートであ
って、(a)は正常時、(b)及び(c)は異常時を示
すものである。
【図4】従来の一般的なワイヤボンダによるワイヤのボ
ンディング手順を示す工程図である。
【符号の説明】
1 リードフレーム 2 チップ 3 ウェッジ 4 金線(ワイヤ) 6 キャピラリー 8 ワイヤクランプ8 12 CPU 13 ROM 14 RAM

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤをチップとウェッジとにボンディ
    ングする一方、ウェッジ側へボンディングしたワイヤ
    を、前記キャピラリーを所定量上昇させた後ワイヤクラ
    ンプを閉じることにより引張し、前記ウェッジから切断
    するボンディング作業を行うワイヤボンダにおいて、 前記ワイヤと前記ウェッジとの電気的な接続状態を検出
    手段と、 この検出手段により検出された接続状態が、正常時の接
    続状態と一致するか否かを判別する判別手段と、 この判別手段によって、前記検出手段により取得された
    接続状態が正常時の接続状態と一致しないと判別された
    とき、ボンディング作業を停止させる制御手段とを備え
    たことを特徴とするワイヤボンダ。
  2. 【請求項2】 ワイヤをチップとウェッジとにボンディ
    ングする一方、ウェッジ側へボンディングしたワイヤ
    を、前記キャピラリーを所定量上昇させた後ワイヤクラ
    ンプを閉じることにより引張し、前記ウェッジから切断
    するボンディング作業を行うワイヤボンダにおいて、 前記ワイヤに検査用の電圧を印加するための電圧印加手
    段と、 前記ワイヤと前記ウェッジとの間の電圧を測定する測定
    手段と、 この測定手段の測定値が、正常時の電圧と一致するか否
    かを判別する判別手段と、 この判別手段によって前記測定手段の測定値が正常時の
    電圧と一致しないと判別されたとき、ボンディング作業
    を停止させる制御手段とを備えたことを特徴とするワイ
    ヤボンダ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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