JPS6369243A - マイクロ−ミニアチュア固体デバイスのワイヤボンドの引張り試験方法および装置 - Google Patents

マイクロ−ミニアチュア固体デバイスのワイヤボンドの引張り試験方法および装置

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JPS6369243A
JPS6369243A JP62218069A JP21806987A JPS6369243A JP S6369243 A JPS6369243 A JP S6369243A JP 62218069 A JP62218069 A JP 62218069A JP 21806987 A JP21806987 A JP 21806987A JP S6369243 A JPS6369243 A JP S6369243A
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force
wire
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ロイ・ヴィクター・ウィンクル
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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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】 本発明は、マイクロ−ミニアチュア固体テバイス例えは
集積回路またはハイブリッド回路のワイヤボンドの引張
り試験方法およびこの方法を実施するための装置に関す
るものである。このようなボンドは、固体デバイスの２
つのポンディングパッド間に延在してその両端がこの２
つのポンディングパッドに結合された導電性ワイヤより
成り、この場合ワイヤは、例えば２つのグイまたは１つ
の端子と１つのグイでもよいパッド間にループを形成す
る。こ５で「ワイヤボンド」という言葉は、ワイヤとこ
のワイヤの両端のボンドとより成るパッド間の全体相互
接続を含むものと解され度い。
これ等のボンドは公知の方法例えば超音波溶接によって
形成される。
張力が、ワイヤボンドが破損するかまたは所定値迄ひず
む迄、ワイヤループの両端の中間点においてこのループ
を該ループ両端のボンドを含む平面から離れる方向にワ
イヤルーズに加えられるようにしたワイヤボンドの引張
り試験の標準的な方法がある。力は、先づワイヤループ
を張り次いでこのループに張力を加えるために動き、加
えられた力を測定してこの力に相当する信号を供給する
ためのトランスジューサのような手段を有する装置によ
って加えられる。
この方法は、１９７８年９月発行の「アイ・イー・イー
・イー　トランザクションズ　オン　コンポーネンツ、
バイブリッツ、アンド　マニュファクチュアリング　テ
クノロジー（Ｌ巳、ε、Ｅ、Ｔｒａｎｓａ−ｃｔｉｏｎ
ｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ、　Ｈｙｂｒｉｄｓ、
　ａｎｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔ−ｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ）　　」のＶｏｌ、　ＣＨＭＴ−Ｌ　　Ｎｏ、
　３に発表されたジー・ジー・バーマン（Ｇ、Ｇ、　Ｈ
ａｒｎ＋ａｎ）およびシー・ニー・キャノン（Ｃ，Ａ、
　Ｃａｎｎｏｎ）両氏の論文中で論じられている。この
論文では、著者は：就中、その１つがループの高さであ
る引張り試験の幾何学上の変数を考處している。このル
ープの高さは、ループの両端間の張力が加えられる点に
よって影響され、更にループの長さすなわちルーブを形
成するワイヤの長さによっても影響されるｑ従来ワイヤ
ボンドに普通に使用されてきた金ワイヤの場合には、ル
ープの長さは、一連の同じワイヤボンドにおいては一方
のワイヤボンドから他方のワイヤボンド迄殆んど変らな
い。これは、主として金の展性とワイヤがポンディング
パッド間にループを形成するように置かれた時に当然予
測できるワイヤの挙動に帰するものである。経済上の理
由から貴金属のワイヤの代りに銅ワイヤを用いる傾向が
増え、銅ワイヤのクッション性（ｓｐｒｉｎｇ−ｉｎｅ
ｓｓ）がワイヤループの長さの変化を生じ易く、このた
め一連の引張り試験においてループの高さに変化を生じ
る。
本発明の目的は、ループの長さに帰因するループ高の変
化を掛酌した改良されたワイヤボンドの引張り試験方法
および装置を得ることにある。
本発明は、張力が、ワイヤボンドが破損するかまたは所
定値迄ひずむ迄、ワイヤループの両端の中間点において
このループを該ループ両端のボンドを含む平面から離れ
る方向にワイヤループに加えられ、この場合力は、先づ
ワイヤループを張り次いでこのループに張力を加えるよ
うに動く手段によって加えられ、加えられた力を測定し
てこの測定された力に相当する信号を供給する手段を有
するワイヤボンドの引張り試験方法において、力印加手
段の動きを、この力印加手段がワイヤループを張るため
に動いた距離したがって張られたループ高に相当するか
或はそれより求めることのできる信号を供給する手段に
よって測定し、この信号と測定された力に相当する信号
とを計算手段に加え、この計算手段で、前記の測定され
た力を、張られたループ高の所定値よりの変化に対して
補正することを特徴とするものである。
この場合、先づワイヤループを張り次いでワイヤループ
が所定迄ひずむか或は破損する迄ループに張力を加える
ために力印加手段が動いた全距離を測定し、計算手段で
、この全距離から、前記力印加手段がループを張った後
にワイヤボンドが前記の所定値迄ひずむかまた破損する
上動いた距離を差引くことにより、張られたループ高を
前記の測定より求めるようにするのが好ましい。
本発明はまは前記の方法を実施する装置をも供するもの
で、この装置は、先づワイヤループを張り次いでこのル
ープに張力を加えるための可動装置と、加えられた力を
測定し、この測定された力に相当する信号を供給する装
置とを有するマイクロ−ミニアチュア固体デバイスのワ
イヤボンドの引張り試験装置において、力印加装置の動
きを測定し、ワイヤループを張るために力印加装置が動
いた距離に相当するかまたはそれより求めることのでき
る信号を加える装置と、前記の２つの信号が供給され且
つ前記の測定された力を力印加装置がループを張るため
に動いた距離の変化に対して補正する計算装置を有する
ことを特徴とする。
この装置の好ましい一実施態様では、加えられた力を測
定する装置は力トランスジューサを有し、力印加装置の
動きを測定する装置は、先づワイヤループを張り次いで
ワイヤボンドが所定値迄ひずむかまたは破損する迄張力
を加えるために力印加装置が動いた全距離を測定してこ
れに相当する信号を供給するように配設された偏位トラ
ンスジューサを有し、前記の２つのトランスジューサよ
りの信号は計算装置に送られ、この計算装置は、前記の
全距離から、ループを張った後にワイヤボンドが所定の
値迄ひずむかまたは破損する迄力印加装置が動いた距離
を差引くようにプログラムされる。
更に、力印加装置が、モータにより可動な部材と、試験
装置の動作時ワイヤループと係合可能で、先づループと
係合してこれを張り次いで該ループに張力を加えるため
に前記の部材と一緒に動くように力トランスジューサを
経て該部材と連結された鈎とを有し、前記の力トランス
ジューサは、前記の部材と一緒に動くように該部材と連
結され且つこの部材に対して荷重下でたわみ可能な素子
と、この素子のたわみを測定して測定されたたわみに相
当する信号を計算装置に加えるひずみ計とを有し、前記
の鈎は前記の素子のたわみ可能な部分と連結された本発
明の実施態様においては、偏位トランスジューサは、前
記の部材がワイヤループを張って張力をこれに加えるた
めに動いた全距離を測定し、これに相当する信号を計算
装置に加えるように配設され、この計算装置は、前記の
測定より前記のたわみ可能な素子のたわみを差引くよう
にプログラムされる。
以下本発明を添付の図面を参照して実施例で説明する。
第１図は、基板Ｓ上に端子ＴおよびダイＤで夫々形成さ
れたポンディングパッドにボンドＢｔおよびＢｄにより
その端が連結されたワイヤＷより成るワイヤボンドを示
す。このワイヤは、ポンディングパッドの間でループＬ
を形成する。
図の装置ではボンドａｔとＢｄは垂直距離Ｈだけ異なる
レベルにありまた水平方向には距離ｄだけ離れている。
高い方のボンドＢｔと張力Ｆの印加点Ｐとの間の距離は
ｈで示され、これに対応する水平距離はｃｄで示されて
いる。張力Ｆは垂直線に対して角度φだけ傾斜され、ワ
イヤＷの両端間の点Ｐは、ワイヤＷとボンドＢｔおよび
Ｂｄとの間に夫々角Ｘとｙとが形成されるような位置に
ある。ボンドａｔとＢｄにおけるワイヤＷの力Ｆｗｔ　
とＦｗｄは次の式（１）と（２）で夫々与えられる。
若しボンドが同レベルにあり（Ｈ＝０）、張力がループ
の中心に（Ｃ＝１／２）真に垂直方向に（φ＝０）加え
られると、前記の式（１）と（２）はになる。
第２図、第３図および第４図に示した装置は、モータ装
置（図示せず）により下向きおよび上向き方向に動くよ
うに一端２で軸支された垂直荷重アーム１を有する。ロ
ッド３は荷重アームの他方の自由端より垂直に垂下し、
その下端に鈎４を有する。この鈎は調節可能な継手５に
よってロッドと連結され、この継手によってロッドに対
する鈎の位置がロッドの軸方向に調節される。ロッド３
の上端は、アーム１内のたわみ可能な片持ばりの自由端
６と連結される。ひずみ計（図示せず）がこのはりのた
わみを測定するために該はり上に設けられ、このはりと
ひずみ計とは公知のタイプのカトランスジ二−サを形成
する。以上述べた装置は公知のものであり、次のように
働らく。ワイヤボンド７が試験される。このワイヤボン
ドは、ボールボンド１２とウェッジボンド１３により夫
々基板１１上のグイパッド９と１０に端が連結されたワ
イヤ８より成る。第２図の荷重アーム１が下げられた位
置で、基板は、鈎４がワイヤボンド７のワイヤループの
中心の直ぐ下にあるように置かれる。次いで荷重アーム
１は、鈎をワイヤループに掛け、第３図に示すようにこ
のループを張るように持上げられる。荷重アームが更に
上方に動くとワイヤボンドにひずみが生じ、所定のひず
み値に達するか或はワイヤの切断かまたは第４図に示す
ように２つのボンドの弱い方（通常はウェッジボンドで
ある）から離れることによってワイヤボンドが破損する
に至る。はり６の荷重／たわみ特性は既知なので、アー
ム１によりワイヤルーズに加えられた張力の測定は、は
りのたわみを測定するひずみ計より得られる。ループの
長さはループの高さを決定するファクターであり、また
前に説明したように張られたループの高さを意味するル
ープ高はボンドにおけるワイヤの力を与える式の一要素
なので、ボンド１２と１３に加わる力はワイヤループの
長さに伴って変化する。既に前に述べたように、銅線が
用いられたワイヤボンドでは、ワイヤループの長さした
がって高さは予測し難くまた一連の引張り試験において
著しく変る可能性がある。この変化を補正するために、
第２，３および４図に示した本発明の実施例では、張ら
れたループ高は、各テストの間変位トランスジューサ１
４によって荷重アーム１の上向きの動きを測定し、この
トランスジューサよりの信号とはりおよび関係のひずみ
計で形成されたカトランスジコーサよりの信号とをこの
実施例ではコンピュータより成る計算装置１５に加える
ことによって確められる。このコンピュータ内で、ボン
ド１２と１３に実際に加えられた力の補正された測定を
得るために、荷重アームｌによってワイヤループに加え
られた測定諮れた力が所定値よりのループ高の変化に対
して補正される。
偏位トランスジューサはアーム１が開始位置く第２図）
からワイヤボンドが切れる時点く第４図）迄の全距離を
測定し、この測定から、コンビコータ１５内ではり６の
たわみが差引かれ、張られたループの高さの所要の測定
が与えられる。この高さは、選ばれた基準面より測定さ
れるが、この基準面は、各試験の開始時における鈎４の
位置で決められ、荷重アームが試験の開始のために下げ
られる位置を調節し或は継手５によりロッド３に対して
鈎を調節することにより変えることができる。
前記の基準面はボンド１２と１３を含む平面でもよく、
図の実施例ではこれ等のボンドは同じ高さにある。
より便利なのは、第２図に示すように、基板１１の上面
を基準面として用いることである。というのは、この場
合は、各試験後次の試験に対する荷重アーム１の開始位
置を決めるのにこのアームを単に鈎４が基板１１に接す
る名工げればよいからである。コンビコータは、ループ
高の測定に、鈎を形成するワイヤの断面直径を勘酌する
ようにプログラムすることができる。
偏位トランスジューサ１４は任意の都合のよい公知形式
のものにできる。この実施例では、偏位トランスジュー
サは、固定された垂直のスリーブ１７内の保護磁気シー
ルド内に配設された固定コイル（図示せず）と、逆直列
につながれた２つの２次巻線間の１つの１次巻線とを有
する線形可変差動変圧器より成る。この変圧器の可動鉄
心（図示せず）は垂直ロッド１６で支持され、この垂直
ロッドは、荷重アームと一緒に上下に動くように、その
下端が荷重アームの自由端またはその近くに連結されて
いる。可動鉄心はコイルの中空鉄心内を動き、１次巻線
が付勢されると、１次巻線より２次巻線に電圧を誘起す
る。コイル内の可動鉄心の位置は各２次巻線の電圧のレ
ベノペしたがって、零すなわち中央位置よりの可動鉄心
の偏位に比例した出力電圧を決める。
荷重アーム１の上向きの全部の動きを偏位トランスジュ
ーサで測定し、ワイヤボンドが前記のアームによってひ
すまされた該アームの運動部分を差引くことによって、
張られたループの高さを求める代りに、鈎４が開始位置
（第２図）から張られたループ（第３図）迄動かされた
距離を非接触センサ例えば光トランスジューサで測定し
、このセンサが鈎のこの動きに相当する信号をコンピュ
ータ１５に送るようにしてループの高さを得ることもで
きる。
以上銅線のワイヤボンドの引張り試験という特定のもの
について説明したが、本発明は、他の［オ料のワイヤボ
ンドに用いても有利である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を図解するための説明図、第２図は
試験の開始時における本発明装置の線図的斜視図、 第３図はワイヤボンドのループを張る動きの終りにおけ
る本発明装置の線図的斜視図、第４図はワイヤの端の一
方のボンドが離れた時点における本発明装置の線図的斜
視図である。 Ｂｄ、　Ｂｔ・・・ボンド　　　　Ｄ・・・グイＦ・・
・張力　　　　　　　Ｌ・・・ループＳ、１１・・・基
板　　　　　Ｔ・・・端子１・・・荷重アーム　　　　
３・・・ロッド４・・・鈎　　　　　　　　５・・・継
手６・・・片持ばり　　　　　７・・・ワイヤボンド訃
・・ワイヤ　　　　　　９，１０・・・ダイパッド１２
・・・ボールボンド　　　１３・・・ウェッジボンド１
４・・・偏位トランスジューサ １５・・・コンピュータ　　　１６・・・垂直ロッド１
７・・・スリーブ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、張力が、ワイヤボンドが破損するかまたは所定値迄
    ひずむ迄、ワイヤループの両端の中間点においてこのル
    ープを該ループ両端のボンドを含む平面から離れる方向
    にワイヤループに加えられ、この場合力は、先づワイヤ
    ループを張り次いでこのループに張力を加えるように動
    く手段によって加えられ、加えられた力を測定してこの
    測定された力に相当する信号を供給する手段を有するワ
    イヤボンドの引張り試験方法において、力印加手段の動
    きを、この力印加手段がワイヤループを張るために動い
    た距離したがって張られたループ高に相当するか或はそ
    れより求めることのできる信号を供給する手段によって
    測定し、この信号と測定された力に相当する信号とを計
    算手段に加え、この計算手段で、前記の測定された力を
    、張られたループ高の所定値よりの変化に対して補正す
    ることを特徴とするマイクロ−ミニアチュア固体デバイ
    スのワイヤボンドの引張り試験方法。 ２、先づワイヤループを張り次いでワイヤループが所定
    値迄ひずむか或は破損する迄ループに張力を加えるため
    に力印加手段が動いた全距離を測定し、計算手段で、こ
    の全距離から、前記力印加手段がループを張った後にワ
    イヤボンドが前記の所定値迄ひずむかまた破損する迄動
    いた距離を差引くことにより、張られたループ高を前記
    の測定より求める特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、先づワイヤループを張り次いでこのループに張力を
    加えるための可動装置と、加えられた力を測定し、この
    測定された力に相当する信号を供給する装置とを有する
    マイクロ−ミニアチュア固体デバイスのワイヤボンドの
    引張り試験装置において、力印加装置の動きを測定し、
    ワイヤループを張るために力印加装置が動いた距離に相
    当するかまたはそれより求めることのできる信号を加え
    る装置と、前記の２つの信号が供給され且つ前記の測定
    された力を力印加装置がループを張るために動いた距離
    の変化に対して補正する計算装置を有することを特徴と
    するマイクロ−ミニアチュア固体デバイスの引張り試験
    装置。 ４、加えられた力を測定する装置は力トランスジューサ
    を有し、力印加装置の動きを測定する装置は、先づワイ
    ヤループを張り次いでワイヤボンドが所定値迄ひずむか
    または破損する迄張力を加えるために力印加装置が動い
    た全距離を測定してこれに相当する信号を供給するよう
    に配設された偏位トランスジューサを有し、前記の２つ
    のトランスジューサよりの信号は計算装置に送られ、こ
    の計算装置は、前記の全距離から、ループを張った後に
    ワイヤボンドが所定の値迄ひずむかまたは破損する迄力
    印加装置が動いた距離を差引くようにプログラムされた
    特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、力印加装置は、モータにより可動な部材と、試験装
    置の動作時ワイヤループと係合可能で、先づループと係
    合してこれを張り次いで該ループに張力を加えるために
    前記の部材と一緒に動くように力トランスジューサを経
    て該部材と連結された鈎とを有し、前記の力トランスジ
    ューサは、前記の部材と一緒に動くように該部材と連結
    され且つこの部材に対して荷重下でたわみ可能な素子と
    、この素子のたわみを測定して測定されたたわみに相当
    する信号を計算装置に加えるひずみ計とを有し、前記の
    鈎は前記の素子のたわみ可能な部分と連結されたものに
    おいて、偏位トランスジューサは、前記の部材がワイヤ
    ループを張って張力をこれに加えるために動いた全距離
    を測定し、これに相当する信号を計算装置に加えるよう
    に配設され、この計算装置は、前記の測定より前記のた
    わみ可能な素子のたわみを差引くようにプログラムされ
    た特許請求の範囲第４項記載の装置。
JP62218069A 1986-09-05 1987-09-02 マイクロ−ミニアチュア固体デバイスのワイヤボンドの引張り試験方法および装置 Pending JPS6369243A (ja)

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JP (1) JPS6369243A (ja)
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