JPS6353940A - 半導体装置の自動ワイヤボンデイング方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の自動ワイヤボンディング方法
に関し、さらに詳しくは、半導体素子の各電極とリード
フレーム基板の各リード端子相互間におけるボンディン
グワイヤ４ｎ　Ｆ’ｅでのボンディング位置座標データ
の入力あるいは登録手段を改良した半導体装置の自動ワ
イヤボンディング方法に係るものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造時にあっては、半導体回路を構成する
半導体素子の各電極と、外部引出し端子であるリードフ
レーム基板の各リード端子とを、ボンディングワイヤに
より相πに接続する。いわゆるワイヤボンディング工程
が不可欠であり、この工程での接続操作は、自動ワイヤ
ボンディング装置により自動的に行なわれる。

従来における一般的なこの種の自動ワイヤボンディング
装置の概要構成を第５図に示し、またセルフティーチン
グによる各電極と各外部リード端子のボンディング位置
座標データの入力あるいは０録の態様を第６図に示す。

すなわち９まず、第５図の装置構成において、一般的な
自動ワイヤボンディング装置は、ボンディング操作部Ａ
とボンディング制御部Ｂとに大別される。

こ−で、前記ボンディング操作部Ａは、ヒートブロック
３上にあって、被処理半導体素子（半導体ペレット）１
．およびこの半導体素子ｌをグイポンドしたリードフレ
ーム基板２を載置支持するワーク・載置台４と、Ｘ−Ｙ
テーブル５上にあって、ボンディングワイヤ８を繰り出
すギヤピラリチップ７を、ワーク載置台４の」二方に通
出させたボンディングヘッド６とを有すると共に、前記
ワーク載置台ｌの上方には、同ワークｉ！置台ｌ上に搬
入載置される前記半導体素子ｌおよびリードフレーム基
板２の態様を、電子光学的にパターン検知するためのＩ
ＴＶカメラ９を配置させである。

そして、このボンディング操作部Ａでは、後述するよう
にポンディンゲル制御部Ｂからの制御信号によって、　
Ｘ−Ｙテーブル５による二次元平面での位置移動制御と
、キャピラリチップ７の上下移動制御とにより、所期の
ワイヤボンディング相互接続を自動的に行なうようにし
ている。

また、前記ボンディング制御部Ｂは、前記ｒＴＶカメラ
９に接続された位置検出装置（パターン認識装置）１１
．およびそのモニタＴＶ１２と、位置検出装置１１に接
続されたコンピュータからなるボンディング制御装置１
３．およびその電気チェスマン１４と、ボンディング制
御装置１３に接続され、かつ前記Ｘ−Ｙテーブル５．お
よびキャピラリチップ７のそれぞれ移動制御をなすボン
ディング駆動制御装置１５とによって構成される。

つまり、−層具体的には、最初にＩＴＶカメラ８によっ
て、ワーク載置台ｌ上に搬入載置され、かつヒートブロ
ック３により加熱状態におかれた相７ｒ、接続前の半導
体素子１およびリードフレーム基板２のビデオ画像を撮
像し、その二次元平面での撮像パターン信号を、次の位
置検出装置１１に出力する。

ついで、この位置検出装置１１では、入力された撮像パ
ターン信号により、リードフレームノ、（板２に対する
半導体素子ｌのパターン認識をなすと共に、これを予め
内部に設定されている）、（準パターンと比較して、そ
の誤差データ信号をボンディング制御装コ１３に出力す
る。

さらに、このボンディング制御装置１３においては、入
力された誤差データ信号により、内部に登録されている
各ボンディング位置座標データを所定通りに補正した上
で、次のボンディング駆動制御装窮１５に、そのときの
駆動ＩＪＩ　ｇｇデータ信吟を出力し、このボンディン
グ駆動制御装置１５からの制御出力により、　　Ｘ−Ｙ
テーブル５．およびキャピラリチップ７を移動制御して
、ワイヤボンディング相互接続を自動的に行なうのであ
る。

しかして、前記ボンディング位置座標データ。

換言すると、基準となる半導体素子１の各電極の中心座
標値と、これらの各電極に対応するリードフレーム基板
２の各外部リード端子のボンディング位置座標値とは、
現蒔点でコンピュータにとって簡単な機能である９人手
による現物合せのティーチング方式、一般的にはセルフ
ティーチングと呼ばれる手段によって、入力あるいは登
録するようにしている。

こ−で、このセルフティーチングシこよって入力される
。各電極および各外部リード端子それぞれの位置座標値
は、第６図（ａ）、（ｂ）に示す通りである。

すなわち、この第６図（ａ）において、符号１は被処理
半導体素子の現物、ｐｌ、ｐ２．・・・・・・Ｐｎはこ
の半導体素子ｌの各電極、２１は同半導体素子ｌをグイ
ポンドする前記リードフレーム基板２のグイポンド部、
２２は半導体素子１の各電極に対応する同」ニリードフ
レーム基板２の各インナーリード部の現物である。また
、（Ｐｌ、Ｌｌ）、（Ｐ２．Ｌ２）、−・−・・（Ｐｎ
、Ｌｎ）はそれぞれにワイヤ接続される各電極と各イン
ナーリード部のステッチを表わしており、その位置座標
データは、前記Ｘ−Ｙテーブル６丘に設定された原点０
をもとにして決定される。

また、第６図（ｂ）のモデルにおいて、位置座標データ
テーブルＴの（γ、ＩＬ）は、（Ｐｌ、Ｌｌ）から（Ｐ
　、Ｌ　）までの位置座標データを入力して登録さｎ せた前記ボンディング制御装置１３のメモリ内部を示し
、その単位はＸ−Ｙテーブル５の移動量（クロックパル
ス数）である。

そして、これらのボンディング位置座標データは、すべ
て半導体素子１とリードフレームノ、（板２の現物を対
象にして、人手により直接入力して登録させるのである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記したように従来方法においては、ボンディング位置
座標データを人手によって直接入力させるようにしてい
るため、必ずしも正確なボンディング位置座標データを
入力させることができず、入力する人の技能などに対応
して、そのボンディングの位置精度が一方的に決定され
て了−うちのであり、このように位置精度を決定する要
因に人為的なものが加えられることから、ワイヤポンド
終了後の半製品が信頼性に欠けること−なり、従って、
この半製品を−々検査する必要を生じ、その検査自体に
人手がか覧るばかりか、結果的にみて半導体装置の信頼
性向上を図り得ないと云う問題点があった。

この発明方法は、従来のこのような問題点を解消するた
めになされたもので、その目的とするところは、人手に
よる位置座標データの入力を廃止すると共に、所定通り
に定められた一定の位置座標データ（固定データ）によ
って、所期通りの正確で位置精度の安定したボンディン
グ接続を行ない得る。この種の半導体装置の自動ワイヤ
ボンディング方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
の自動ワイヤボンディング方法は、半導体素子の各電極
と、リードフレーム基板の各外部リード端子との相互を
、ボンディングワイヤにより自動的に接続する場合にあ
って、各電極の中心位置座標データを、半導体素子のパ
ターン設計図面により、また各外部リード端子のボンデ
ィング位置座標データを、リードフレームノ、（板のパ
ターン設計図面により、それぞれに作成してボンディン
グ制御系に入力させるようにし、これらの各相互接続の
ボンディング位置座標データを基準にして、ワイヤボン
ディング接続を行なうようにしたものである。

〔作　　　用〕

すなわち、この発明方法においては、半導体素子とリー
ドフレームノ、（板とのパターン設計［図面によって、
最も位置精度の高い座標データを得て、ボンディング制
御系に入力させるために、現実に即した実ボンディング
位置座標データを）、（べらにして、より一層信頼性に
優れたボンディング＋ｉ作を行ない得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係る半導体装置の自動ワイヤボンディ
ング方法の実施例につき、第１図ないし第４図を参照し
て詳細に説明する。

第１図（ａ）は一実施例によるボンディング位置座標デ
ータの入力を説明するための、半導体素子およびこの半
導体素子をグイポンドしたリードフレーム基板のパター
ン設計図面を示している。

すなわち、この第１図（ａ）において、符号１は被処理
半導体素子のパターン設計図面であり、２１はこの半導
体素子ｌをグイポンドしたリードフレーム基板２のグイ
ポンド部、２２は半導体素子１の各電極に対応する同上
リードフレーム基板２の各インナーリード部のパターン
設計図面である。

また、（Ｐ、、Ｌ、）、、（Ｐ、Ｌ２）、・・・・・・
（Ｐｎ、Ｌｎ）はそれぞれにワイヤ接続される各電極と
各ステツチを表わしていて、その位置座標は、任意に設
定された原点０　すなわち０１＝　（０，０）をもとに
して決定されＩ　。

ており、こ−では、この原点ＯＩをリードフレーム基板
２のグイポンド部２１の中心にとるようにしている。

また、第１図（ｂ）は同実施例によるボンディング位置
座標データを記憶させた前記ボンディング制御器１３内
のメモリ内部を示すモデルであり、位置座標データテー
ブルＴの（ＩＰ、ＩＬ）は、　（Ｐｌ、Ｌｌ）■ から（Ｐ　、Ｌ　）までの同上位置座標データ、　Ｐ　
は　　ｎ この場合、Ｐと半導体素子ｌの熱１彰張率α、それにボ
ンディング時の素子１の温度しによって求めた実ボンデ
ィング時の位置座標データ、すなわちｌｐ’　＝　１ｐ
（１＋αｔ）である。そして、この位置座標データテー
ブルＴ１における単位は、ルーなどの長さで表現され、
これを前記Ｘ−Ｙテーブル５が所定ｒｔｉ位（１パルス
）当り移動する分解ｆヲで除したパルス表現に変換して
用いる。

つまり、第２図の位置座標データテーブルＴ、。

が、第１図（ｂ）のデータテーブルＴｔによって（りた
パルス単位（無中位）の位置座標データである。

すなわち。

Ｌ′（ルｍ） ＴＬ　　（ｐｕｌｓｅ）＝□ Ｘ−Ｙテーブル分解能（鉢Ｉｍ） である。

また、第３図（ａ）は、現物としての半導体素子１とリ
ードフレーム基板２とのＸ−Ｙテーブル座標系でのモデ
ルを表わしており、実ボンディングを行なうためには、
前記したパターン設計図面の原点０□に対応する現物原
点ＯＲ１のＸ−Ｙテーブル座標系での位置座標を求めて
、前記データテーブルＴ１を同上原点０３、の分だけ！
方向とｙ方向とに平行移動することで、ボンディング位
ご座標の入力あるいは登録をなして実行し得る。すなわ
ち。

プ＝　　ＩＰ０＋　０ＲＩ Ｌ’　＝ｃ　＋　ＱＲＩ である。こ−では、実際上、リードフレーム基板２上で
のグイポンド部２１における対角線の各コーナーＲ１と
Ｒ２とから、このグイポンド部２１の中心座標ＯＲ１を
求めて実行する。

しかして、この実施例方法でのボンディング時の動作は
、適宜１手動または自動により、位置合せ用の電極Ｐお
よびＲ３の各中心位置と、同様に位置合せ用のステッチ
ＬおよびＬ３の各中心位置とをそれぞれに検出し、これ
らの各ボンディング位置座標データと、先に登録されて
いるデータテーブルＴＲ□の登録データとによって、半
導体素子ｌとリードフレーム基板２の位置補正演算を実
行した後、ボンディング操作させればよく、これにより
て所期通りの１確で位置精度の安定したボンディング接
続を行ない得るのである。

なお、この場合、各インナーリード部２２での位置座標
データについては、相互接続後のボンディングワイヤ８
のループ状態を良くするために、これを最適位置に補正
して用いるようにすることが望ましい。

次に、第４図は現物が複数である場合の一実施例である
。

この場合、複数の現物が、同一品種の２１１の半導体素
子１とリードフレームノ、（板２であれば、それぞれの
パターン設計図面のボンディング位置座標データから、
それぞれの原点ＯＲ１と０，２の位置座標を、各グイポ
ンド部２１での各コーナーＲ１，Ｒ２とＲ３，Ｒ４の座
標により求めることで、それぞれの入力（登録）テーブ
ルＴＲ□と”Ｒ２を得て、前記したようにボンディング
操作を実行できる。また、同様にして、相互に異なる品
種の２組の半導体素子１とリードフレーム基板２である
ときにも、それぞれのパターン設計図面のボンディング
位置座標データから、それぞれの入力（登録）テーブル
得て、こ＼でもボンディング操作を実行できるのである
。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、半導体素子の各
電極と、リードフレーム基板の各外部リード端子との相
芽を、ボンディングワイヤにより自動的に接続する場合
、各電極の中心位置座標データを、半導体素子のパター
ン設計図面により、また各外部リード端子のボンディン
グ位置座標データを、リードフレーム基板のパターン設
計図面により、それぞれに作成してボンディング制御系
に入力させるようにし、これらの各相互接続のボンディ
ング位置座標データを基準にして、ワイヤボンディング
接続を行なうようにしたから、パターン設計図面から得
られるところの、最も正確で位置精度の高いボンディン
グ位置座標データをもとにし、併せて、各電極座標がボ
ンディング温度で熱膨張する点をも考慮して、現実に即
した実ボンディング位首座標データの入力（登録）をな
すことができ、この実ボンディング位首座標データを基
準にしたボンディング操作を行ない得て、常時、安定し
た位置精度の信頼性に優れたボンディングが可能となり
、従来必要とされていた人手によるボンディング位置座
標データの入力ないしは登録を廃１ヒでき、かつ、ボン
ディング位置精度の検査などの作業負担を格段に軽減で
きて、作業能率、生産性および製造歩留りなどをより一
層向上し得るなどの優れた特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明に係る半導体装置の自動
ワイヤボンディング方法の一実施例を示し、第１図（ａ
）、（ｂ）はこの一実施例による半導体素子とリードフ
レーム基板のパターン設計図面。 および同ボンディング位置座標データテーブルのそれぞ
れ説明図、第２図は第１図（ｂ）のデータテーブルによ
って得た実ボンディング位置座標データテーブルの説明
図、第３図（ａ）、（ｂ）は同上半導体素子とリードフ
レーム基板のＸ−Ｙテーブル座標系での現物モデル、お
よび同ボンディング位置座標データテーブルのそれぞれ
説明図、第４図（ａ）。 （ｂ）は同上複数の現物がある場合に一実施例による半
導体素子とリードフレーム基板のパターン設計図面、お
よび同ボンディング位置座標データテーブルのそれぞれ
説明図であり、また第５図は一般的な自動ワイヤボンデ
ィング装置の概要を模式的に示す構成説明図、第６図（
ａ）、（ｂ）は従来例による半導体素子とリードフレー
ム基板のＸ−Ｙテーブル座標系での現物モデル、および
同ボンディング位置座標データテーブルのそれぞれ説明
図である。 １．２・・・・半導体素子、リードフレーム基板、４・
・・・ワーク載置台、５・・・・Ｘ−Ｙテーブル、６・
・・・ボンディングヘー、ド、７・・・・キャピラリチ
ップ、８・・・・ボンディングワイヤ、９・・・・　Ｉ
ＴＶカメラ、１１・・・・位置検出装置、１３・・・・
ボンディング制御装置、１５・・・・ボンディング駆動
制御装置。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図 第２図 第３図 第４図 第６図 牛ｙ 特許庁長官殿　　　　　　　　　　　　　　　　ｉ−１
，＋２１発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 イ主　所　　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３
号名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守
哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５
．目　Ｉ　　゛ ５、補正の対象 （１）明細書の益Ｂ）の詳細な説明の欄（２）図面 ６、補正の内容 （１）明細書の第８頁３行の「了う」を「しまう」と補
正する。 （２）同第１１頁６．７行の「Ｐはこの場合、」を「２
はこの場合、」と補正する。 （３）同第１１頁１３行の「（１パルス）」を「（ｌク
ロックパルス）」と補正する。 （４）同第１４頁８行の「テーブル得て」を「テーブル
を得て」と補正する。 （５）第１図（ａ）を添付図面の通り補正する。 以　　　上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子の各電極と、リードフレーム基板の各
   外部リード端子との相互を、ボンディングワイヤにより
   自動的に接続するワイヤボンディング方法において、前
   記各電極の中心位置座標データを、半導体素子のパター
   ン設計図面により、また前記各外部リード端子のボンデ
   ィング位置座標データを、リードフレーム基板のパター
   ン設計図面によりそれぞれに作成してボンディング制御
   系に入力させるようにし、これらの各相互接続の位置座
   標データを基準にして、ワイヤボンディング接続を行な
   うことを特徴とする半導体装置の自動ワイヤボンディン
   グ方法。
2. （２）半導体素子での各電極の中心位置座標データを、
   加熱状態にあるワーク載置台上に載置された半導体素子
   の熱膨張後の値に補正して用いることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の半導体装置の自動ワイヤボン
   ディング方法。
3. （３）リードフレーム基板の各外部リード端子のボンデ
   ィング位置座標データを、各相互接続後のボンディング
   ワイヤのワイヤループ形状が最適となる位置に補正して
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   半導体装置の自動ワイヤボンディング方法。