WO2014077232A1 - ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for performing wire bonding using a capillary.
  • the wire bonding apparatus is used, for example, to connect a substrate lead and a semiconductor chip pad with a thin wire.
  • Wire bonding is performed as follows. That is, the wire is lowered toward the lead together with the wire bonding tool. First, descend at a high speed, then slow down as you approach the lead. This low speed descent is called a first search (1st search). Then, the wire is pressed against the lead at the tip of the tool, and the two are joined while applying ultrasonic vibration to form a first bond (1st bond). After the first bond, the tool is pulled up to extend the wire and move above the pad, forming an appropriate loop. Lower the tool when it is above the pad. Decrease at high speed at first, and slow down as you approach the pad.
  • This slow decrease is the second search (2nd search).
  • the wire is pressed against the pad at the tip of the tool, and the two are bonded while applying ultrasonic vibration to perform the second bond (2nd bond).
  • the tool is pulled up while stopping the movement of the wire with the wire clamper, and the wire is cut at the second bond point.
  • Appropriate heating may be performed during the first bond and the second bond.
  • the first bond may be performed on the pad and the second bond may be performed on the lead.
  • the wire bonding two bonds of the first bond and the second bond are performed, but the first bond and the second bond may not be normally performed.
  • the wire may be peeled off from the lead at the stage of loop formation where the first bond is insufficient and the second bond is transferred, and the wire may be cut during loop formation even if the first bond is normal. is there. If these phenomena are collectively referred to as non-stick, it is necessary to detect non-stick at an early stage. In the non-stick detection, a voltage is applied between the substrate side and the wire side of the tool, or a current is passed, and judgment is made based on whether the resistance component, diode component, and capacitance component between them are normal ( For example, Patent Documents 1 and 2).
  • a ball bonding method and a wedge bonding method are known as wire bonding methods.
  • a gold wire or the like that can form a FAB (Free Air Ball) by high voltage spark or the like is used, and as the tool, a capillary having a chamfer portion that is rotationally symmetric about the longitudinal axis is used.
  • an FAB is not formed using an aluminum wire or the like, and a wedge bonding tool having a wire guide and a pressing surface at the tip is used as a bonding tool instead of a capillary.
  • a wedge bonding tool having a wire guide and a pressing surface at the tip is used as a bonding tool instead of a capillary.
  • the wire is obliquely extended along the wire guide toward the pressing surface, and the side surface of the wire is pressed against the object to be bonded by the pressing surface for bonding. Therefore, the wire comes out from the pressing surface in the lateral direction at the tip of the tool, and the tip of the tool is not rotationally symmetric about the longitudinal axis (for example, Patent Document 3).
  • the tip of the wedge bonding tool is not rotationally symmetric, so depending on the pad and lead arrangement, the wire guide direction may not match the wire connection direction.
  • the bonding head that holds the tool is rotated (for example, Patent Document 4), or the bonding stage that holds the bonding object is rotated. Therefore, a method has been proposed in which a capillary whose tip is rotationally symmetric is used and the side surface of the wire is pressed by the tip of the capillary and joined (for example, Patent Document 5).
  • the wedge bonding method uses an aluminum wire that is less stretchable than a gold wire. Therefore, the wire may be cut in the middle of extending the wire toward the second bond point after the wire bonding is normally performed at the first bond point.
  • the non-bonding or cutting of the wire can be determined from the response by giving an electrical signal between the bonding object and the wire.
  • This non-bonding or cutting is performed at the first bond point or the second bond point because it is used to determine whether or not the bond has been formed normally after applying the ultrasonic energy and performing the bond forming process. Is called.
  • the wire when the wire is cut between the first bond point and the second bond point, it can be detected by determining non-bonding before the bonding process at the second bond point.
  • the capillary is lowered in order to perform the bonding process at the second bond point, the wire that is cut halfway and protrudes from the capillary is also lowered and comes into contact with the bonding object, so that the wire is bonded to the bonding object. It can happen that a wrong decision is made.
  • An object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus and a wire bonding method that can accurately determine the presence or absence of wire cutting between a first bond point and a second bond point.
  • a wire bonding apparatus includes a first bonding processing unit that bonds a bonding target and a wire at a first bonding point of wire bonding, and a predetermined continuous monitoring period after the first bonding processing. Whether a predetermined electrical signal is continuously applied between the wire held in the capillary and the bonding target, and the connection between the wire and the bonding target is changed based on the continuous response.
  • a non-delivery monitoring unit that monitors and judges the above.
  • the predetermined continuous monitoring period is a period in which the wire is extended from the first bond point to the second bond point of the wire bonding after the first bonding process. Is also suitable.
  • the non-bonding monitoring unit applies a predetermined electrical signal between the wire held by the capillary and the bonding target and the wire held by the capillary and the bonding target.
  • the capacitance value decreases after the first bonding process, it is determined that the wire has been cut from the bonding target, and then the capacitance value is recovered until the second bond point is reached. In some cases, it is also preferable to determine that the cut wire has come into contact with the bonding object.
  • the predetermined electrical signal is preferably an AC electrical signal or a DC pulse signal.
  • the non-sticking monitoring unit is also preferably configured to determine a decrease and recovery of the capacity value based on a differential value obtained by differentiating the acquired capacity value with respect to time.
  • the wire bonding at the first bond point and the second bond point is performed by a wedge bonding method.
  • the wire bonding method includes a first bonding process step for bonding a bonding target and a wire at a first bond point of wire bonding, and a first bond point after the first bonding process.
  • a predetermined electric signal is continuously applied between the wire held in the capillary and the bonding object, and the wire is held in the capillary.
  • the capacitance value is recovered by the time, it is determined that the wire that has been cut halfway has come into contact with the bonding target. And having a, the.
  • the predetermined electrical signal is preferably an AC electrical signal or a DC pulse signal.
  • the wire bonding apparatus includes a first bonding processing unit for bonding a first bonding object and a wire at a first bonding point of wire bonding, and a wire from the first bonding point to the second bonding point.
  • a loop forming processing unit that extends and forms a predetermined loop
  • a second bonding processing unit that joins the second bonding object and the wire at the second bond point, and before the first bonding processing.
  • a predetermined electric signal continuously between the wire held in the capillary and the first bonding object and the bonding stage holding the second bonding object for the entire period from the first to the second bonding.
  • a non-attachment monitoring unit that monitors and determines whether there is a change in the connection state of the wire based on the continuous response.
  • the non-bonding monitoring unit determines whether or not there is a change in the connection state of the wire based on a change in the capacitance value between the wire and the bonding stage or a change in the presence or absence of an electrical short circuit. It is also preferable to monitor and judge.
  • the non-bonding monitoring unit uses the stable value of the continuous response in the period before the first bonding process as the first reference value, and the wire at the first bonding point based on the first reference value. And determining whether or not there is a change in the connection state between the first bonding object and the stable value of the continuous response at the completion of the first bonding process as a second reference value, and forming a loop based on the second reference value Whether or not there is a change in the connection state of the wire during the period of time, and the stable value of the continuous response in the period of the loop forming process is set as the third reference value, and the second bonding point and the wire at the second bonding point based on the third reference value The presence or absence of a change in the connection state with the bonding object is determined, and the stable value of the continuous response at the completion of the second bonding process is used as the fourth reference value. To determine the presence or absence of a change in the wire connection state in the period from the second
  • the non-bonding monitoring unit applies a DC voltage signal having a voltage different from the ground voltage value by a predetermined voltage value to the wire as a predetermined electrical signal, with the bonding stage potential being the ground voltage value. It is also preferable to determine whether or not there is a change in the connection state of the wires by using the first reference value as a predetermined voltage value and the second to fourth reference values as ground voltage values.
  • the wire bonding at the first bond point and the second bond point is performed by a wedge bonding method or a ball bonding method.
  • a wire bonding method includes a first bonding process for bonding a first bonding object and a wire, and extending a wire from a first bond point to a second bond point to form a predetermined loop.
  • a loop forming process that moves while the second bonding point, a second bonding process that joins the second bonding object and the wire at the second bond point, and the entire process from before the first bonding process to after the second bonding process.
  • a predetermined electrical signal is continuously applied between the wire held in the capillary and the bonding stage holding the first bonding object and the second object, and based on the continuous response And a non-attachment monitoring step of monitoring and determining whether or not the wire connection state has changed.
  • FIG. 8 is a diagram showing that wire cutting has occurred after FIG. 7.
  • the object of wire bonding is described as a circuit board lead at the first bond point and a pad of a semiconductor chip at the second bond point.
  • the first bond point is a semiconductor.
  • a chip pad may be used
  • the second bond point may be a circuit board lead.
  • Both the first bond point and the second bond point may be used as pads of the semiconductor chip, and both the first bond point and the second bond point may be used as leads of the circuit board.
  • Pads and leads are examples of objects to which wires are bonded, and may be other than these.
  • the bonding target may be a general electronic component such as a resistor chip or a capacitor chip, in addition to a semiconductor chip, and the circuit board may be an epoxy resin substrate, a lead frame, or the like.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the wire bonding apparatus 10.
  • the wire bonding apparatus 10 is an apparatus that uses a capillary 28 as a wire bonding tool, an aluminum wire as a wire 30, and connects two bonding objects with the wire 30 by a wedge bonding method.
  • a semiconductor chip 6 and a circuit board 8 are shown as bonding objects.
  • the wedge bonding method refers to a bonding method that uses ultrasonic waves and pressure without forming a FAB at the wire tip.
  • the wire bonding apparatus 10 includes a bonding stage 14 held on a gantry 12, an XY stage 16, and a computer 60.
  • the bonding stage 14 is a bonding object holding base on which the semiconductor chip 6 and the circuit board 8 which are two bonding objects are mounted.
  • the bonding stage 14 is movable with respect to the gantry 12 when the circuit board 8 or the like is mounted or ejected, but is fixed to the gantry 12 during the bonding process.
  • a metal moving table can be used as the bonding stage 14.
  • the bonding stage 14 is connected to a reference potential such as the ground potential of the wire bonding apparatus 10.
  • the bonding stage 14 is connected to a ground side terminal of a non-sticking determination circuit 36 described later.
  • the semiconductor chip 6 is an electronic circuit in which transistors and the like are integrated on a silicon substrate. An input terminal and an output terminal as an electronic circuit are drawn out as a plurality of pads (not shown) on the upper surface of the semiconductor chip 6. Yes.
  • the lower surface of the semiconductor chip 6 is the back surface of the silicon substrate and serves as a ground electrode for an electronic circuit.
  • the circuit board 8 is obtained by patterning desired wiring on an epoxy resin substrate, and is disposed around a chip pad (not shown) for electrically and mechanically connecting and fixing the lower surface of the semiconductor chip 6. It has a plurality of leads (not shown), and an input terminal and an output terminal as a circuit board drawn from the chip pad or the plurality of leads. Wire bonding is performed by connecting the pads of the semiconductor chip 6 and the leads of the circuit board 8 with wires 30.
  • the wind clamper 50 provided on the bonding stage 14 is a flat plate member having an opening at the center, and is a member that holds the circuit board 8.
  • the wind clamper 50 is positioned so that the lead of the circuit board 8 on which wire bonding is performed and the semiconductor chip 6 are arranged in the opening at the center, and holds the circuit board 8 at the peripheral edge of the opening.
  • the circuit board 8 is fixed to the bonding stage 14.
  • the XY stage 16 is a moving table that mounts the bonding head 18 and moves the bonding head 18 to a desired position in the XY plane with respect to the gantry 12 and the bonding stage 14.
  • the XY plane is a plane parallel to the upper surface of the gantry 12.
  • the Y direction is a direction parallel to the longitudinal direction of the ultrasonic transducer 24 attached to a bonding arm (not shown) described later.
  • FIG. 1 shows the X direction, the Y direction, and the Z direction, which is a direction perpendicular to the XY plane.
  • the bonding head 18 is mounted on the XY stage 16 and is a moving mechanism that incorporates a Z motor 20 and moves the capillary 28 in the Z direction via the Z drive arm 22 and the ultrasonic transducer 24 by rotation control. is there.
  • a linear motor can be used as the Z motor 20.
  • the Z drive arm 22 is a member to which an ultrasonic transducer 24 and a wire clamper 32 are attached, and is rotatable around a rotation center provided in the bonding head 18 by rotation control of the Z motor 20.
  • the center of rotation provided in the bonding head 18 is not necessarily the output shaft of the Z motor 20, and the entire center of gravity including the Z drive arm 22, the ultrasonic transducer 24, and the wire clamper 32 is taken into consideration, and the rotational load is reduced. Set to position.
  • the ultrasonic transducer 24 is an elongated rod member having a root portion attached to the Z drive arm 22 and a capillary 28 through which the wire 30 is inserted at the tip portion.
  • An ultrasonic transducer 26 is attached to the ultrasonic transducer 24 and transmits ultrasonic energy generated by driving the ultrasonic transducer 26 to the capillary 28. Therefore, the ultrasonic transducer 24 is formed in a horn shape that tapers toward the distal end side so that the ultrasonic energy from the ultrasonic transducer 26 can be efficiently transmitted to the capillary 28.
  • a piezoelectric element is used as the ultrasonic transducer 26.
  • the capillary 28 is a bonding tool having a conical body with a flat tip surface and a through-hole through which the wire 30 can be inserted along the longitudinal direction.
  • a ceramic capillary used for ball bonding can be used as it is.
  • Capillaries used for ball bonding are provided with a corner shape called an appropriate chamfer on the tip surface side of the through hole so that the FAB can be easily held.
  • ball bonding is performed.
  • a flat surface called a face is provided on the lower surface of the through-hole of the capillary on the tip surface side. This face serves as a pressing surface when wedge bonding is performed in the wire bonding apparatus 10.
  • the tool for wedge bonding has a wire guide provided obliquely with respect to the longitudinal direction at the tip, and a pressing surface for pressing the side surface of the wire, it is not rotationally symmetric around the longitudinal axis of the tool, The wire protrudes laterally with directionality along the direction of the wire guide.
  • the direction of the wire guide may not match the wire connection direction.
  • the semiconductor chip 6 is mounted on the center portion of the circuit board 8, a plurality of pads are arranged so as to make a round along the peripheral portion of the semiconductor chip 6, and the circuit board 8 also extends along the outside of the semiconductor chip 6.
  • the connection direction of the wire connecting the lead and the pad differs depending on each of the plurality of wire bondings. In order to align the direction of the wire guide with the connecting direction of the wire, it is necessary to rotate the wedge bonding tool around the longitudinal axis or rotate the circuit board 8.
  • the connection direction of the wire connecting the pad and the lead may be different for each wire bonding. It is only necessary to perform a shaping process for slightly changing the direction of the wire 30 protruding from the tip of the capillary 28. For this reason, the capillary 28 is used for wedge bonding.
  • the wire 30 inserted through the capillary 28 is a thin aluminum wire.
  • the wire 30 is wound around a wire spool 33 provided at the tip of a wire holder extending from the bonding head 18, and is inserted from the wire spool 33 through the wire clamper 32 into a through hole in the center of the capillary 28, thereby leading the tip of the capillary 28. Stick out from.
  • a material of the wire 30 in addition to a pure aluminum thin wire, a thin wire appropriately mixed with silicon, magnesium or the like can be used.
  • the diameter of the wire 30 can be selected according to the bonding object. An example of the diameter of the wire 30 is 30 ⁇ m.
  • the wire clamper 32 is attached to the Z drive arm 22 and is a pair of sandwich plates arranged on both sides of the wire 30.
  • the wire clamper 32 is configured to freely move the wire 30 by opening between the opposite sandwich plates and to close between the opposite sandwich plates.
  • a wire pinching device for stopping the movement of the wire 30. Since the wire clamper 32 is attached to the Z drive arm 22, even if the capillary 28 moves in the XYZ directions, the wire 30 can be properly sandwiched.
  • the wire clamper 32 is opened and closed by the operation of a clamper opening / closing unit 34 using a piezoelectric element.
  • the non-sticking determination circuit 36 is a circuit that determines whether or not the connection between the bonding object and the wire 30 is appropriate at each stage of wire bonding.
  • the non-sticking determination circuit 36 applies a predetermined electrical signal between the bonding object and the wire 30 and determines whether or not the connection between the bonding object and the wire 30 is appropriate based on the response.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the non-stick determination circuit 36.
  • the wire bonding is appropriately performed at the first bond point 100, and then, after passing through the loop forming process, the process proceeds to the second wire bonding process, and the second wire bonding process is also the second.
  • FIG. 3 is a diagram showing that wire bonding has been properly performed at the bond point 102, and then the wire cutting process has been performed appropriately, and the wire 30 is in the cut state 104 at the second bond point 102. It is. Thus, the time when each processing step of wire bonding is normally performed is shown.
  • the non-sticking determination circuit 36 includes an applied power source 106 and a measurement unit 108, one terminal is connected to the bonding stage 14, and the other terminal is connected to the wire clamper 32 or the wire spool 33.
  • an impedance measurement circuit (not shown) inside the measurement unit 108 using the applied power source 106 as an AC voltage power source, the capacitance component between the wire 30 and the bonding stage 14 can be obtained.
  • a DC pulse power supply may be used in place of the applied power supply 106 instead of the AC voltage power supply.
  • the applied power source 106 is an AC voltage power source.
  • the capacitance component value between the wire clamper 32 and the bonding stage 14 is the capacitance value of the element of the wire bonding apparatus 10.
  • the total value of the capacitance value and the device capacitance value that is the capacitance value of the circuit board 8 or the semiconductor chip 6 is obtained.
  • the wire 30 and the circuit board 8 or the semiconductor chip 6 are in an electrically open state, so that the value of the capacitance component between the wire clamper 32 and the bonding stage 14 is reached. Is only the device capacity value.
  • the non-sticking determination circuit 36 can determine whether the connection between the wire 30 and the circuit board 8 or the semiconductor chip 6 that is the bonding target is in a connected state or an open state.
  • the non-sticking determination circuit 36 makes a determination as follows in each process step. After the first wire bonding process at the first bond point 100, the capacitance value between the wire clamper 32 or the wire spool 33 and the bonding stage 14 becomes the total value of the device capacitance value and the device capacitance value, so that the wire 30 And the circuit board 8 are determined to be in a connected state. Even when the capillary 28 descends toward the second bond point 102 and contacts the second bond point 102, the capacitance value between the wire clamper 32 and the bonding stage 14 is the sum of the device capacitance value and the device capacitance value. Thus, it is determined that the wire 30 and the circuit board 8 are in a connected state.
  • the distance between the wire clamper 32 and the bonding stage 14 becomes the total value of the device capacitance value and the device capacitance value. Is determined to be connected.
  • the capacitance value between the wire clamper 32 and the bonding stage 14 becomes the value of the device capacitance value, so that it is determined that the wire 30 and the semiconductor chip 6 are in a disconnected state.
  • the computer 60 controls the operation of each element of the wire bonding apparatus 10 as a whole.
  • the computer 60 includes a control unit 80 that is a CPU, various interface circuits, and a memory 82. These are connected to each other by an internal bus.
  • the various interface circuits are drive circuits or buffer circuits provided between the control unit 80, which is a CPU, and each element of the wire bonding apparatus 10.
  • the interface circuit is simply indicated as I / F.
  • Various interface circuits include an XY stage I / F 62 connected to the XY stage 16, a Z motor I / F 64 connected to the Z motor 20, an ultrasonic vibrator I / F 66 connected to the ultrasonic vibrator 26, and a clamper opening / closing.
  • a clamper opening / closing I / F 68 connected to the unit 34, and a non-sticking determination circuit I / F 70 connected to the non-sticking determination circuit 36.
  • the memory 82 is a storage device that stores various programs and various control data.
  • the various programs are a first bonding program 84 related to the first wire bonding process, a loop forming program 86 related to the loop forming process, a second bonding program 88 related to the second wire bonding process, and a non-continuous continuous monitoring program related to the continuous monitoring process by the non-sticking determination circuit 36.
  • 90 a cutting determination processing program 92 related to the determination processing of the midway cutting of the wire 30, an abnormal output processing program 94 related to an abnormal signal output indicating that the midway cutting of the wire 30 has occurred, and a control program 96 related to other control processing.
  • the control data 98 is data necessary for executing various programs and control programs.
  • FIG. 3 is a time chart showing the operation of each element in the wire bonding process.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the wire bonding method.
  • FIG. 5 is a time chart showing each signal related to non-contact monitoring between the first bond point and the second bond point in association with the movement of the capillary 28.
  • 6 to 9 are diagrams showing the state of the wire between the first bond point and the second bond point, respectively.
  • FIG. 3 is a time chart showing the operation state of each element from the first wire bonding process at the first bond point 100 to the second wire bonding process and the wire cutting at the second bond point 102 through the loop formation process. is there.
  • the horizontal axis in FIG. 3 is time.
  • the vertical axis in FIG. 3 indicates the height of the capillary 28, whether the Z motor 20 is operating or stopped, whether the XY stage 16 is operating or stopped, and the ultrasonic transducer in order from the upper side to the lower side.
  • Whether 26 is an operation state or a stop state, the magnitude of the pressing force pressing the capillary 28 downward, and whether the wire clamper 32 is closed or open are shown.
  • the height state of the capillary 28 changes when the Z motor 20 is operating, and does not change when the Z motor 20 is stopped.
  • the Z motor 20 is driven via the Z motor I / F 64 when the control unit 80 executes various programs. If there is, it is done by stopping the operation.
  • the capillary 28 changes its position in the XY plane by moving in the XY plane.
  • the movement of the capillary 28 in the XY plane is controlled by moving and driving the XY stage 16 via the XY stage I / F 62 when there is a movement command for the XY stage 16 when the control unit 80 executes various programs. When there is a command, this is done by stopping the movement drive.
  • ultrasonic energy is supplied from the ultrasonic transducer 26 to the capillary 28.
  • the ultrasonic energy supply from the ultrasonic transducer 26 is controlled by the ultrasonic wave via the ultrasonic transducer I / F 66 when an operation command for the ultrasonic transducer 26 is issued when the control unit 80 executes various programs. This is done by operating the vibrator 26 and stopping the operation when there is a stop command.
  • a predetermined pressing force is applied to the capillary 28 via the ultrasonic transducer 24.
  • the magnitude of the pressing force can be controlled as part of the drive control of the Z motor 20. That is, when the controller 80 executes various programs, if there is a pressing force change command, the pressing force is changed by driving control of the Z motor 20 via the Z motor I / F 64.
  • the wire clamper 32 is opened when the wire 30 is extended from the capillary 28, and the wire clamper 32 is closed when the extension of the wire 30 is stopped and clamped.
  • the wire clamper 32 opening / closing control causes the clamper opening / closing unit 34 to open the wire clamper 32 via the clamper opening / closing I / F 68 if there is an open operation command for the wire clamper 32.
  • a closing operation command it is performed by causing the clamper opening / closing unit 34 to close the wire clamper 32.
  • the period from the time t 0 to the time t 4 is the period of the first wire bonding process, and the controller 80 executes the first bonding program 84 during this period.
  • the XY stage 16 is driven to move and the capillary 28 is moved immediately above the first bond point.
  • the Z motor 20 is driven from time t 0 to time t 3 , whereby the capillary 28 continues to descend. Descent, until time to move t 1 is fast falling from time t 0 to just above the capillary 28 is in the first bonding point 100, during the time t 3 when in contact from the time t 1 to the lead capillary 28 of the circuit board 8 Slow. This low speed descent is called a first search (1st search).
  • the XY stage 16 and the Z motor 20 are both in a stopped state, and during this period, the ultrasonic vibrator 26 is operated to apply ultrasonic energy to the capillary 28.
  • the pressing force changes stepwise from the time t 1 to the time before and after the start of the operation of the ultrasonic transducer 26.
  • the wire 30 protruding from the tip of the capillary 28 is sandwiched between the tip of the capillary 28 and the lead of the circuit board 8 at the first bond point 100. Bonding between the wire 30 and the lead is performed by ultrasonic energy and pressing force.
  • the bonding stage 14 is heated and maintained at an appropriate processing temperature.
  • the period from the time t 4 to the time t 10 is the period of the loop forming process. At this time, the pressing force is restored. In this period, the control unit 80 executes the loop formation program 86. As shown in FIG. 3, only the Z motor 20 is driven from time t 4 to time t 5 , thereby raising the capillary 28 slightly. Between the time t 5 the time t 6, only the XY stage 16 is driven movement. This movement drive is performed as a reverse movement in which the capillary 28 is once returned from the first bond point 100 to the opposite side of the second bond point 102 in the XY plane.
  • the wire clamper 32 is opened, and the wire 30 can be extended from the tip of the capillary 28. Then, during the time t 10 from the time t 9, XY stage 16 is driven movement, Z motor 20 is driven. As a result, the capillary 28 is lowered while the wire 30 is extended toward the second bond point 102, and the loop is lowered downward.
  • the capillary 28 comes immediately above the second bond point 102.
  • the period from the time t 10 to the time t 13 is the period of the second wire bonding process at the second bond point 102.
  • the control unit 80 executes the second bonding program 88.
  • Lowering the capillary 28 is a fast falling from time t 9 the capillary 28 to the time t 10 to move immediately above the second bonding point 102, the time t 12 to the capillary 28 from the time t 10 is in contact with the pads of the semiconductor chip 6 During this period, the speed is low. This low speed drop is called a second search (2nd search).
  • the time t 13 is a also stopped XY stage 16 also Z motor 20, gives the ultrasonic transducer 26 is activated by ultrasonic energy during this period the capillary 28.
  • the pressing force changes stepwise from the time t 10 to the time before and after the start of the operation of the ultrasonic transducer 26.
  • the wire 30 protruding from the tip of the capillary 28 is sandwiched between the tip of the capillary 28 and the pad of the semiconductor chip 6 at the second bond point 102, Bonding between the wire 30 and the lead is performed by ultrasonic energy and pressing force.
  • the bonding stage 14 is heated and maintained at an appropriate processing temperature.
  • the wire cutting process is distinguished from the second wire bonding process, and the controller 80 can execute a dedicated wire cutting process program. Alternatively, this period may be included in the second wire bonding process, and the wire cutting process program may be included in the second bonding program 88.
  • the pressing force is restored. As shown in FIG. 3, it is driven only while Z motor 20 for time t 13 from the time t 14, whereby the capillary 28 is slightly increased. Between the time t 14 the time t 15 is wire clamper 32 is closed, XY stage 16 is driven movement, Z motor 20 is driven. This movement drive is performed on the assumption that the capillary 28 moves in the XY plane while rising. As a result, the wire 30 is cut at the second bond point 102.
  • the second wire bonding process and the wire cutting at the second bond point 102 are performed through the loop formation process from the first wire bonding process at the first bond point 100.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure from the first wire bonding process to the second wire bonding process in the procedure of the wire bonding method.
  • Each procedure is a process of each program stored in the memory 82 of the computer 60. Corresponds to the procedure.
  • a power supply or the like is turned on to the wire bonding apparatus 10
  • each component of the wire bonding apparatus 10 including the computer 60 is initialized.
  • the bonding stage 14 is pulled out once, and the circuit board 8 on which the semiconductor chip 6 as a bonding target is mounted is positioned and set on the bonding stage 14 and is pressed and fixed by the wind clamper 50.
  • the bonding stage 14 is returned to the initial position again.
  • the bonding stage 14 is heated to a predetermined temperature determined by the bonding conditions.
  • This bonding object setting step is automatically performed using an automatic transfer device for the circuit board 8.
  • the first bonding program 84 is executed by the control unit 80, and the first wire bonding process is performed at the first bond point 100 (S10).
  • the first bond point 100 is set on one lead of the circuit board 8.
  • the first bond point 100 is set using a positioning camera or the like not shown in FIG. Since the operation of each element in the first wire bonding process has been described with reference to FIG. 3, detailed description thereof will be omitted.
  • the wire 30 is sandwiched and pressed between the tip of the capillary 28 and the lead of the circuit board 8, and the capillary 28 is controlled by the ultrasonic vibration energy of the ultrasonic vibrator 26 and the drive control of the Z motor 20.
  • the wire 30 and the lead are bonded to each other by the pressing force and, if necessary, the heating temperature from the bonding stage 14. In this way, the first wire bonding process at the first bond point 100 is performed.
  • a loop forming process is performed (S12). This processing procedure is performed by the control unit 80 executing the loop formation program 86. That is, after the first wire bonding process is completed, the capillary 28 is lifted upward with the wire clamper 32 open, and then moved directly above the second bond point 102. The second bond point 102 is set on one pad of the semiconductor chip 6. During the movement of the capillary 28, the wire 30 is drawn out from the wire spool 33 and extended from the tip of the capillary 28 by a necessary wire length. Since the operation of each element in the loop forming process has been described with reference to FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted.
  • continuous non-delivery monitoring is performed (S14). This processing procedure is performed by the control unit 80 executing the non-delivery continuous monitoring program 90.
  • the non-stick continuous monitoring is performed by continuously operating the non-stick determination circuit 36 via the non-stick determination circuit I / F 70 according to a command from the control section 80, and the control section 80 continuously receives the result.
  • the continuous operation of the non-sticking determination circuit 36 continuously operates the AC voltage power source, which is the applied power source 106 described with reference to FIG. 2, during a predetermined continuous monitoring period.
  • an AC voltage signal is continuously applied between the wire 30 held by the capillary 28 and the bonding stage 14.
  • the measurement unit 108 described with reference to FIG. 2 acquires the capacitance value between the wire 30 held in the capillary 28 and the bonding stage 14 and sequentially calculates the value via the non-attachment determination circuit I / F 70.
  • the data is transmitted to the control unit 80.
  • Whether or not the wire is cut halfway is determined by continuous non-bonding monitoring (S16). This processing procedure is performed by the control unit 80 executing the cutting determination processing program 92.
  • FIG. 5 shows the temporal change of each signal in the non-attachment continuous monitoring in association with the operating state of the capillary 28.
  • the horizontal axis in FIG. 5 is time.
  • the vertical axis represents the operating state of the capillary 28, the non-sticking monitoring output which is the output of the measuring unit 108 of the non-sticking judgment circuit 36, the differential output obtained by differentiating the non-sticking monitoring output in order from the upper side to the lower side of the paper surface. This is the timing of non-delivery monitoring.
  • the time t 4 , t 7 , t 9 , t 12 on the horizontal axis is the same as that described in FIG. That is, the time t 4 is the timing at which the joining process at the first bond point 100 is completed and the loop forming process is started, the period during which the loop is formed at the highest position from time t 7 to time t 9 , and t 12 is This is the timing at which the capillary 28 descends and contacts the second bond point 102.
  • Times T 1 , T 2 , and T 3 are non-delivery monitoring timings in the prior art, as shown at the bottom of FIG.
  • just prior to time t 4 immediately after the time t 7, it is set to the timing after the t 12. This is merely an example, and non-delivery monitoring may be performed at other appropriate sampling timings.
  • the non-sticky determination circuit 36 continues to operate during a preset continuous monitoring period instead of the conventional sampling timing.
  • the continuous monitoring period is set to a period suitable for monitoring whether or not the wire 30 is cut between the first bond point and the second bond point after the first bonding process.
  • the entire period from the first bond point to the second bond point is set as the continuous monitoring period.
  • the continuous monitoring period may be between T 1 and T 3 used in the prior art.
  • T 1 and T 3 of the non-contact monitoring sampling timing of the prior art may be left as they are, and the continuous monitoring period may be from time t 7 when the capillary 28 is at the highest position to time t 12 when the capillary 28 is at the lowest position.
  • the non-sticking monitoring output is an output of the measurement unit 108 of the non-sticking determination circuit 36, and shows a temporal change in the capacitance value.
  • Figure 5 for example, to maintain a substantially capacitance value of the constant value from time C 0 of the capillary 28 is rising to the time C 1, suddenly capacitance value decreases with time C 1.
  • the capacitance value detected by the measurement unit 108 changes from “total value of device capacitance value and device capacitance value” to “device capacitance value”, and therefore it is determined that the wire 30 has been cut at time C 1. Can do.
  • the reduced capacity value is maintained from time C 1 to time C 2 , but the capacity value suddenly recovers to the original high value at time C 2 .
  • the wire 30 is cut in the middle of the loop. Can be judged. Further, when the capacitance value recovers until reaching the second bond point thereafter, it can be determined that the cut wire 30 hangs down and contacts the circuit board 8 or the semiconductor chip 6 that is the bonding target.
  • the capacitance value does not change at the same value at any of the times T1, T2, and T3.
  • the presence or absence of the midway cut of the wire 30 is determined by the change in the capacitance value.
  • the presence or absence of a change in the capacitance value can be detected by comparing the threshold capacitance value using the threshold capacitance value. Instead of this, it is possible to determine whether or not the wire 30 is cut halfway based on a differential value obtained by differentiating an electric signal indicating a capacitance value with respect to time.
  • the differential output in FIG. 5 is obtained by differentiating the non-delivery monitoring output with respect to time. When the capacitance value rapidly decreases, a negative pulse is output, and when the capacitance value increases and recovers rapidly, a positive pulse is output. Based on the presence or absence of this pulse output, it can be determined whether or not the wire 30 is cut halfway.
  • 6 to 9 are diagrams showing the state of the wire 30 at time t 4 , time C 0 , time C 1 , and time C 2 .
  • the capacitance value detected by the measurement unit 108 is “the total value of the device capacitance value and the device capacitance value”.
  • the capillary 28 has moved X1 from the first bond point 100 in the XY plane, and the height in the Z direction has risen to Z1 with respect to the upper surface of the circuit board 8.
  • the wire 30 is extended from the capillary 28 in a state where the wire 30 is bonded to the circuit board 8 at the first bond point 100.
  • the capacitance value detected by the measurement unit 108 is “the total value of the device capacitance value and the device capacitance value”.
  • the time C 1 shown in FIG. 8 is when the height of the capillary 28 in the Z direction reaches the maximum value Z2, the wire clamper 32 is closed, and the XY stage 16 moves from the first bond point 100 by the distance X2 in the XY plane. (See FIG. 3).
  • the wire 30 is in the cut state 104 between the first bond point 100 and the tip of the capillary 28.
  • the wire 30 extends from the capillary 28 toward the first bond point 100, and the cut portion is a tip portion 105.
  • the above-described state of the time C 1 at which cutting occurs is an example, and cutting may occur in other states as long as it is on the way from the first bond point 100 to the second bond point 102.
  • the capacitance value detected by the measurement unit 108 becomes “apparatus capacity value”, and the capacitance value rapidly decreases from “total value of apparatus capacity value and device capacity value”. According to the non-attachment continuous monitoring, it can be determined that the wire 30 has been cut in the middle of the loop by detecting a sudden drop in the capacitance value.
  • the time C 2 shown in FIG. 9 is a distance X3 from the first bond point 100 while the capillary 28 descends in the Z direction to the height of Z3 and moves in the XY plane, and the tip of the capillary 28 moves to the second bond point. It is when it came just above 102.
  • Z 3 is a value smaller than Z 2 in FIG. 8
  • X 3 is a value larger than X 2 in FIG.
  • the tip portion 105 of the wire 30 extending from the capillary 28 comes into contact with the circuit board 8 due to the lowering of the capillary 28.
  • the capacitance value detected by the measurement unit 108 rapidly increases to “the total value of the device capacitance value and the device capacitance value” and recovers.
  • the second wire bonding process is performed at the second bond point 102 (S18). ).
  • This processing procedure is performed by the control unit 80 executing the second bonding program 88.
  • the second bond point 102 is set on one pad of the semiconductor chip 6.
  • the second bond point 102 is set using a positioning camera or the like not shown in FIG. Since the operation of each element in the second wire bonding process has been described with reference to FIG. 3, detailed description thereof will be omitted.
  • the first bond point 100 can be used.
  • the presence or absence of wire cutting between the second bond points 102 can be accurately determined.
  • the predetermined continuous monitoring period is a period in which the wire is extended from the first bond point to the second bond point after the first bonding process, but the second bonding process is performed before the first bonding process. It is also possible to set a continuous monitoring period over the entire period until later.
  • the non-sticking monitoring unit continuously applies a predetermined electrical signal between the wire 30 held in the capillary 28 and the bonding stage 14. And the presence or absence of the change of the connection state of the wire 30 is monitored and judged with respect to the continuous response using an appropriate judgment threshold value.
  • Wire non-bonding at the first bond point is F1
  • wire halfway cutting during the loop formation period is F2
  • wire non-bonding at the second bond point is F3
  • the wire before the wire cutting process after the second bonding process Assuming that the middle cut is F4, an appropriate determination threshold is used for each of F1 to F4. In this way, F1 to F4 can be distinguished and monitored.
  • FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 6 to FIG. 9, and further expands the state shown in these, and the bonding of the wire 30 is performed for the entire period from before the first bonding process to after the second bonding.
  • FIG. Here, the first bonding process performed on the first bond point of the circuit board 8, the loop forming process after the first bonding process, and the second bonding performed on the second bond point of the semiconductor chip 6 after the loop forming process. After the process and the second bonding process, the wire 31 that has been performed without any problem up to the cutting process for cutting the wire 30 is shown.
  • F1 which is a wire non-bonding at the first bond point
  • F2 which is a wire cut in the loop formation period
  • F3 which is a wire non-bonding at the second bond point
  • F4 which is the midway cut of the wire before
  • the non-sticking determination circuit 36 shown in FIG. 10 has the same contents as those described with reference to FIG. 2 and includes an applied power source 106 that outputs a predetermined electric signal and a measurement unit 108 that measures a response to the predetermined electric signal.
  • an AC voltage signal or a DC voltage signal is used as the predetermined electrical signal.
  • This proper use can be determined by whether the semiconductor chip 6 and the circuit board 8 can be regarded as being connected to the bonding stage 14 only by an electrical resistance component.
  • a DC voltage signal can be used as a predetermined electrical signal.
  • an AC voltage signal is used as a predetermined electrical signal.
  • the measuring unit 108 measures a change in the capacitance value between the wire 30 via the wire clamper 32 and the bonding stage 14.
  • the capacitance value can be converted into a voltage value using an appropriate conversion circuit, and the change in the capacitance value can be measured by measuring the change in the converted voltage value.
  • the measurement unit 108 measures a change in the presence or absence of an electrical short circuit between the wire 30 via the wire clamper 32 and the bonding stage 14.
  • FIG. 11 is a diagram showing that F1 to F4 can be distinguished when an AC voltage signal is used as a predetermined electrical signal and a capacitance value between the wire 30 and the bonding stage 14 is measured as a continuous response. is there.
  • FIG. 11 includes six time charts (a) to (f). In all of these, the horizontal axis is time.
  • the vertical axis of (a) is the height position of the capillary, and the vertical axis of (b) to (f) is the capacitance value between the wire 30 and the bonding stage 14.
  • FIG. 11A corresponds to the uppermost drawing of FIG. Times t 3 , t 4 , t 12 , t 13 , and t 14 on the horizontal axis are the same as those described in FIG. That is, the period from time t 3 to t 4 is the period of the first bonding process, the period from t 12 to t 13 is the period of the second bonding process, and t 14 is the period of the wire clamper 32 after the second bonding process. This is the timing at which the wire 30 is cut by the operation.
  • FIG. 11B is a time chart showing the change over time of the capacitance value measured for a non-defective product in which all the processes were performed without any problem for the entire period from before the first bonding process to after the second bonding. is there.
  • the capacitance value is the device capacitance value between the wire 30 and the bonding stage 14 via the wire bonding apparatus 10.
  • the capacitance value of the circuit board 8 is added and measured.
  • the capacitance value included in the circuit board 8 shown as C L. Therefore, the measured value of the capacitance value during the period from time t 3 to time t 12 is (C M + C L ).
  • Wire 30 is cut by a cutting process at time t 14, when a state shown in FIG. 10, the wire 30 is not in contact at a distance from the semiconductor chip 6 on the circuit board 8, the measurement value of the capacitance value, again the device capacitance C M.
  • FIG. 11C is a time chart showing the change over time of the capacitance value when the non-bonding F1 occurs at the first bond point.
  • Non-delivery F1 occurs between times a period of the first bonding process t 3 and time t 4.
  • the wire 30 is not firmly connected to the circuit board 8, so that the capacitance value is smaller than the capacitance value (C M + C L ) at the time t 3 when it is a good product.
  • the capacitance value stably measured before t 3 can be used as a reference.
  • a value obtained by adding a predetermined measurement margin to the capacitance value C M before t 3 is set as a first reference value J1
  • the first reference value J1 is a determination threshold value for discriminating between non-defective products and F1.
  • the was J1 C M.
  • the measured capacitance value exceeds J1, it is judged as non-defective, and when it is less than J1, it is judged as F1.
  • the measured capacitance value is (C M + C L ), and in the example of F1, the measured capacitance value remains C M.
  • the process at the first bond point is normal, and the measured capacitance value becomes (C M + C L ) at time t 3.
  • the wire 30 is cut halfway F2 It is a time chart which shows the time change of the capacitance value when this occurs.
  • Half-way disconnection F2 occurs between times t 4 and time t 12.
  • the wire 30 is separated from the circuit board 8, so that the measured capacitance value is smaller than the capacitance value (C M + C L ) at time t 4 when the product is a non-defective product.
  • the capacitance value (C M + C L ) at t 4 is used as a reference, a value obtained by adding a predetermined measurement margin to (C M + C L ) is set as a second reference value J2, and the second reference value J2 is set as the second reference value J2. It is used as a judgment threshold for distinguishing between non-defective products and F2.
  • J2 (C M + C L ).
  • FIG. 11 (e) is a time chart showing the change over time of the capacitance value when the loop formation processing is normal but the non-attachment F3 occurs at the second bond point.
  • Non-delivery F3 occurs between time t 12 and time t 13.
  • the wire 30 is not firmly connected to the semiconductor chip 6, so that the capacitance value is smaller than the capacitance value (C M + C L + C P ) at time t 12 when the product is a good product. .
  • the capacitance value (C M + C L ) at t 4 is used as a reference, and a value obtained by adding a predetermined measurement margin to (C M + C L ) is set as a third reference value J3. It is used as a judgment threshold for distinguishing between non-defective products and F3.
  • An example of a non-defective product has a measured capacitance value (C M + C L + C P ), and an example of F3 has a measured capacitance value (C M + C L ).
  • FIG. 11 (f) shows that the process at the second bond point is normal, and the measured capacitance value becomes (C M + C L + C P ) at time t 12 , but before the subsequent wire cutting process, 6 is a time chart showing a change over time of a capacitance value when an intermediate cut F4 of the wire 30 occurs.
  • Half-way disconnection F4 occurs between time t 13 and time t 14.
  • the wire 30 is separated from the semiconductor chip 6, so that the measured capacitance value is smaller than the capacitance value (C M + C L + C P ) at the time t 13 when the product is good.
  • the capacitance value (C M + C L + C P ) at t 13 is used as a reference, and a value obtained by subtracting a predetermined measurement margin from (C M + C L + C P ) is set as a fourth reference value J4.
  • the reference value J4 is used as a judgment threshold value for distinguishing between non-defective products and F4.
  • J4 (C M + C L + C P ).
  • FIG. 12 is a diagram showing that F1 to F4 can be distinguished when a DC voltage signal is used as a predetermined electrical signal and a voltage value between the wire 30 and the bonding stage 14 is measured as a continuous response. is there.
  • FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 11 and includes six time charts (a) to (f). As in FIG. 11, in all of these, the horizontal axis is time. The vertical axis in (a) is the height position of the capillary, and the vertical axis in (b) to (f) is the voltage value between the wire 30 and the bonding stage 14.
  • FIG. 12A corresponds to the uppermost drawing of FIG. 3 as in FIG. 11A. Since the time t 3 , t 4 , t 12 , t 13 , and t 14 on the horizontal axis are the same as those in FIG. 11 and the same as the contents described in FIG. 3, detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 12B is a time chart showing a time change of a measured voltage value for a non-defective product in which all the processes are performed without any problem for the entire period from before the first bonding process to after the second bonding. is there.
  • FIG. 12C is a time chart showing a time change of the voltage value when the non-bonding F1 occurs at the first bond point.
  • Non-delivery F1 occurs between times a period of the first bonding process t 3 and time t 4.
  • the wire 30 is not firmly connected to the circuit board 8, so that there is no electrical short circuit between the wire 30 and the bonding stage 14. Therefore, the voltage value remains at the predetermined voltage value V 0 that is the voltage value at time t 3 when the product is non-defective.
  • a voltage value stably measured before t 3 can be used as a reference.
  • the wire 30 is cut halfway F2 It is a time chart which shows the time change of the voltage value when this occurs.
  • Half-way disconnection F2 occurs between times t 4 and time t 12.
  • the cut F2 occurs in the middle, the wire 30 is separated from the circuit board 8, so that there is no electrical short circuit between the wire 30 and the bonding stage 14, and the measured voltage value is the time t when the product is good.
  • J2 0 (V).
  • FIG. 12E is a time chart showing the time change of the voltage value when the loop formation processing is normal but the non-bonding F3 occurs at the second bond point.
  • Non-delivery F3 occurs between time t 12 and time t 13.
  • the wire 30 is not firmly connected to the semiconductor chip 6, so that there is no electrical short circuit between the wire 30 and the bonding stage 14. Therefore, the voltage value becomes the predetermined voltage value V 0 .
  • the wire bonding at the first bond point and the second bond point has been described as a wedge bonding method using a capillary, but this may be performed by a ball bonding method.
  • the present invention can be used in an apparatus and a method for performing wire bonding using a capillary.

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Abstract

　ワイヤボンディング装置１０は、ワイヤ３０を挿通するキャピラリ２８と、不着判定回路３６と、制御部８０を備える。不着判定回路３６は、キャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間に所定の交流電気信号を印加してキャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間の容量値を取得し、第１ボンディング処理の後で容量値が低下したときにボンディング対象物からワイヤが切断されたと判断し、その後第２ボンド点に至るまでに容量値が回復するときは、切断された前記ワイヤがボンディング対象物に垂れて接触したと判断する。

Description

ワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法
　本発明は、キャピラリを用いてワイヤボンディングを行う装置及び方法に関する。
　ワイヤボンディング装置は、例えば、基板のリードと半導体チップのパッドとの間を細線のワイヤで接続するために用いられる。ワイヤボンディングは、次のようにして行われる。すなわち、ワイヤボンディング用のツールと共にワイヤをリードに向かって下降させる。最初は高速で下降させ、リードに近づいたら低速にする。この低速下降は第１サーチ（１ｓｔサーチ）と呼ばれる。そして、ツール先端でワイヤをリードに押し付け、超音波振動を加えながら両者を接合させて第１ボンド（１ｓｔボンド）とする。第１ボンドの後はツールを引き上げてワイヤを延出し、適当なループを形成しながらパッドの上方に移動する。パッドの上方に来るとツールを下降させる。最初は高速で下降させ、パッドに近づいたら低速にする。この低速下降が第２サーチ（２ｎｄサーチ）である。そして、ツール先端でワイヤをパッドに押し付け、超音波振動を加えながら両者を接合させて第２ボンド（２ｎｄボンド）を行う。第２ボンドの後は、ワイヤクランパでワイヤの移動を止めながらツールを引き上げてワイヤを第２ボンド点のところで切断する。これを繰り返して、基板の複数のリードと半導体チップの複数のパッドとの間の接続が行われる。なお、第１ボンド、第２ボンドのときに、適当な加熱を行ってもよい。なお、パッドについて第１ボンドを行い、リードについて第２ボンドを行うものとしてもよい。
　このように、ワイヤボンディングにおいては第１ボンドと第２ボンドの２つの接合が行われるが、この第１ボンドや第２ボンドが正常に行われないことがある。また、第１ボンドが不十分で第２ボンドに移るループ形成の段階等でリードからワイヤが剥がれることがあり、また、第１ボンドが正常でもループ形成の途中でワイヤが切断されてしまうこともある。これらの現象をまとめて不着と呼ぶことにすると、不着検出を早期に行う必要がある。不着検出には、基板側とツールのワイヤ側との間に電圧を印加し、あるいは電流を流して、その間の抵抗成分、ダイオード成分、容量成分が正常か否かで判断することが行われる（例えば、特許文献１，２）。
　ところで、ワイヤボンディングの方式としては、ボールボンディング方式とウェッジボンディング方式が知られている。
　ボールボンディング方式は、高電圧スパーク等でＦＡＢ（Ｆｒｅｅ　Ａｉｒ　Ｂａｌｌ）を形成できる金線等を用い、ツールとしては、その長手方向軸の周りについて回転対称形のチャンファ部を先端に有するキャピラリを用いる。
　ウェッジボンディング方式は、アルミニウム線等を用いてＦＡＢを形成せず、ボンディング用のツールとしてキャピラリではなく、ワイヤガイドと押圧面を先端に有するウェッジボンディング用のツールを用いる。ウェッジボンディングでは、ツール先端において、ワイヤガイドに沿ってワイヤを斜めに押圧面側に出し、押圧面でワイヤ側面をボンディング対象物に押し付けてボンディングする。したがって、ツールの先端で押圧面からワイヤが横向きに出る形となり、ツールの先端はその長手方向軸の周りについて回転対称形になっていない（例えば、特許文献３）。
　ウェッジボンディング用のツールの先端は回転対称形になっていないので、パッド、リードの配置によっては、そのままではワイヤガイドの方向がワイヤの接続方向と合わないことが生じる。そのために、ツールを保持するボンディングヘッドを回転式にし（例えば、特許文献４）、あるいは、ボンディング対象物を保持するボンディングステージを回転することが行われる。そこで、先端が回転対称形であるキャピラリを用い、キャピラリ先端でワイヤ側面を押圧して接合する方法が提案されている（例えば特許文献５）。
特許第３３３５０４３号公報 特開２０００－３０６９４０号公報 特開昭５８－９３３２号公報 特開昭５５－７４１５号公報 米国特許出願公開第２００５／０１６７４７３号明細書
　ウェッジボンディング方式では、金線に比べて延伸性が小さいアルミニウムワイヤを用いる。そこで、第１ボンド点におけるワイヤボンディングが正常に行われた後で第２ボンド点に向かってワイヤを延出する途中でワイヤが切断することが生じ得る。ワイヤの不着や切断は、ボンディング対象物とワイヤとの間に電気信号を与えてその応答から判断できる。
　この不着や切断は、超音波エネルギを与えて接合形成処理を行った後で、接合が正常に形成されたか否かの判断に用いられるので、通常は第１ボンド点や第２ボンド点で行われる。上記のように、第１ボンド点と第２ボンド点の間でワイヤが切断されると第２ボンド点における接合処理の前に不着判断を行えば検出できる。ところが、第２ボンド点における接合処理を行うためにキャピラリを下降させるときに、途中切断してキャピラリから突き出ているワイヤも下降し、ボンディング対象物に接触すると、ワイヤがボンディング対象物と接合されていると誤った判断をすることが生じ得る。
　この誤判断のため、ワイヤが途中切断されていることを検出しないまま、第２ボンド点においてワイヤボンディングが行われると、不良品発生の原因となる。
　本発明の目的は、第１ボンド点から第２ボンド点の間のワイヤ切断の有無を的確に判断できるワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法を提供することである。
　本発明に係るワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディングの第１ボンド点において、ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理部と、第１ボンディング処理の後、所定の連続監視期間の間、キャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいてワイヤとボンディング対象物との間の接続が変化するか否かを監視し判断する不着監視部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、所定の連続的監視期間は、第１ボンディング処理の後、第１ボンド点からワイヤボンディングの第２ボンド点までワイヤを延出する期間であること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、不着監視部は、キャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間に所定の電気信号を印加してキャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間の容量値を取得し、第１ボンディング処理の後で容量値が低下したときにボンディング対象物からワイヤが切断されたと判断し、その後第２ボンド点に至るまでに容量値が回復するときは、切断されたワイヤがボンディング対象物に垂れて接触したと判断すること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、所定の電気信号とは、交流電気信号、直流パルス信号のいずれかであること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、不着監視部は、取得した容量値を時間について微分した微分値に基づいて、容量値についての低下と回復を判断すること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、第１ボンド点および第２ボンド点におけるワイヤボンディングは、ウェッジボンディング方式で行われること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング方法は、ワイヤボンディングの第１ボンド点において、ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理工程と、第１ボンディング処理の後、第１ボンド点からワイヤボンディングの第２ボンド点までワイヤを延出する期間の間、キャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間に所定の電気信号を連続的に印加してキャピラリに保持されているワイヤとボンディング対象物との間の容量値の変化を取得する連続監視工程と、第１ボンディング処理の後で容量値が低下したときにワイヤが途中切断されたと判断し、その後第２ボンド点に至るまでに容量値が回復するときは、途中切断されたワイヤがボンディング対象物に垂れて接触したと判断する途中切断判断工程と、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係るワイヤボンディング方法において、所定の電気信号とは、交流電気信号、直流パルス信号のいずれかであること、としても好適である。
　本発明に係るワイヤボンディング装置は、ワイヤボンディングの第１ボンド点において、第１ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理部と、第１ボンド点から第２ボンド点にワイヤを延出して所定のループを形成しながら移動するループ形成処理部と、第２ボンド点において、第２ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第２ボンディング処理部と、第１ボンディング処理の前から第２ボンディングの後までの全期間に渡って、キャピラリに保持されているワイヤと、第１ボンディング対象物と第２ボンディング対象物を保持するボンディングステージとの間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいてワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断する不着監視部と、を備える。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、不着監視部は、ワイヤとボンディングステージとの間の容量値の変化、または電気的短絡の有無の変化に基づいて、ワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断すること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、不着監視部は、第１ボンディング処理前の期間における連続的応答の安定値を第１基準値として、第１基準値に基づいて第１ボンディング点におけるワイヤと第１ボンディング対象物との間の接続状態の変化の有無を判断し、第１ボンディング処理完了時における連続的応答の安定値を第２基準値として、第２基準値に基づいてループ形成処理の期間におけるワイヤの接続状態の変化の有無を判断し、ループ形成処理の期間における連続的応答の安定値を第３基準値として、第３基準値に基づいて第２ボンディング点におけるワイヤと第２ボンディング対象物との間の接続状態の変化の有無を判断し、第２ボンディング処理完了時における連続的応答の安定値を第４基準値として、第４基準値に基づいて第２ボンド点からワイヤの切断処理完了までの期間におけるワイヤの接続状態の変化の有無を判断すること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、不着監視部は、ボンディングステージの電位を接地電圧値として接地電圧値よりも所定電圧値だけ異なる電圧を有する直流電圧信号を所定の電気信号としてワイヤに印加して、第１基準値を所定電圧値とし、第２基準値から第４基準値を接地電圧値として、ワイヤの接続状態の変化の有無を判断すること、としても好適である。
　また、本発明に係るワイヤボンディング装置において、第１ボンド点および第２ボンド点におけるワイヤボンディングは、ウェッジボンディング方式またはボールボンディング方式で行われること、としても好適である。
　本発明に係るワイヤボンディング方法は、第１ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理工程と、第１ボンド点から第２ボンド点にワイヤを延出して所定のループを形成しながら移動するループ形成処理工程と、第２ボンド点において、第２ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第２ボンディング処理工程と、第１ボンディング処理の前から第２ボンディングの後までの全期間に渡って、キャピラリに保持されているワイヤと、第１ボンディング対象物と第２対象物を保持するボンディングステージとの間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいてワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断する不着監視工程と、を有する。
　上記構成の少なくとも１つによれば、第１ボンド点から第２ボンド点の間のワイヤ切断の有無を的確に判断できる。
　上記構成の少なくとも１つによれば、第１ボンディング処理から第２ボンディングの後までの全期間に渡って、ワイヤの接続状態の変化を的確に判断できる。
本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置の構成図である。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置における不着判定回路を示す図である。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置の各要素の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置において、第１ボンド点から第２ボンド点の間におけるワイヤ切断の連続監視を示す図である。 図４における第１ボンディング処理を示す図である。 図６の後のループ形成処理においてワイヤが延出されることを示す図である。 図７の後でワイヤ切断が生じたことを示す図である。 図８の後で、キャピラリが下降して、切断されたワイヤがボンディング対象物に接触することを示す図である。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置において、第１ボンド点から第２ボンド点の後の全期間において生じ得るワイヤの不着、途中切断を示す図である。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置において、所定の電気信号として交流電気信号を用い、ワイヤの不着、途中切断が生じたときのキャピラリとボンディングステージとの間の容量値の変化を示す図である。 本発明の実施の形態のワイヤボンディング装置において、所定の電気信号として直流電圧信号を用い、ワイヤの不着、途中切断が生じたときのキャピラリとボンディングステージとの間の電圧値の変化を示す図である。
　以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。以下において、ワイヤボンディングの対象物として、第１ボンド点では回路基板のリード、第２ボンド点では半導体チップのパッドとして述べるが、これは説明のための例示であって、第１ボンド点を半導体チップのパッドとし、第２ボンド点を回路基板のリードとしてもよい。第１ボンド点と第２ボンド点をともに半導体チップのパッドとしてもよく、第１ボンド点と第２ボンド点をともに回路基板のリードとしてもよい。パッド、リードはワイヤが接合される対象物の例示であって、これ以外のものであってもよい。また、ボンディングの対象物としては、半導体チップの他、抵抗チップ、コンデンサチップ等の一般的な電子部品でもよく、回路基板としては、エポキシ樹脂基板等の他、リードフレーム等であってもよい。
　以下で述べる寸法、材質等は、説明のための例示であって、ワイヤボンディング装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。
　以下では、全ての図面において一または対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、ワイヤボンディング装置１０の構成図である。このワイヤボンディング装置１０は、ワイヤボンディング用のツールとしてキャピラリ２８を用い、ワイヤ３０としてアルミニウム線を用い、ウェッジボンディング方式で、２つのボンディング対象物をワイヤ３０で接続する装置である。図１では、ワイヤボンディング装置１０の構成要素ではないが、ボンディング対象物としての半導体チップ６と回路基板８が示されている。なお、本発明の実施の形態において、ウェッジボンディング方式とは、ワイヤ先端にＦＡＢを形成せず、超音波、圧力を用いて行うボンディング方式をいう。
　ワイヤボンディング装置１０は、架台１２に保持されるボンディングステージ１４と、ＸＹステージ１６と、コンピュータ６０を含んで構成される。
　ボンディングステージ１４は、２つのボンディング対象物である半導体チップ６と回路基板８とを搭載するボンディング対象物保持台である。ボンディングステージ１４は、回路基板８等を搭載または排出する際に、架台１２に対して移動可能であるが、ボンディング処理の間は架台１２に対し固定状態とされる。かかるボンディングステージ１４としては、金属製の移動テーブルを用いることができる。ボンディングステージ１４は、ワイヤボンディング装置１０の接地電位等の基準電位に接続される。ボンディングステージ１４は、後述する不着判定回路３６の接地側端子に接続される。半導体チップ６や回路基板８との間の絶縁が必要な場合には、ボンディングステージ１４の必要な部分に絶縁処理が設けられる。
　半導体チップ６は、シリコン基板にトランジスタ等を集積化して電子回路としたもので、電子回路としての入力端子と出力端子等が半導体チップ６の上面に複数のパッド（図示せず）として引き出されている。半導体チップ６の下面はシリコン基板の裏面で、電子回路の接地電極とされる。
　回路基板８は、エポキシ樹脂基板に所望の配線をパターニングしたもので、半導体チップ６の下面を電気的および機械的に接続して固定するチップパッド（図示せず）と、その周囲に配置される複数のリード（図示せず）と、チップパッドや複数のリードから引き出された回路基板としての入力端子と出力端子を有する。ワイヤボンディングは、半導体チップ６のパッドと、回路基板８のリードとの間をワイヤ３０で接続することで行われる。
　ボンディングステージ１４に設けられるウィンドクランパ５０は、中央部に開口を有する平板状の部材で、回路基板８を保持する部材である。ウィンドクランパ５０は、中央部の開口の中にワイヤボンディングが行われる回路基板８のリードと半導体チップ６とが配置されるように位置決めして、開口の周縁部で回路基板８を押さえることで、回路基板８をボンディングステージ１４に固定する。
　ＸＹステージ１６は、ボンディングヘッド１８を搭載し、架台１２およびボンディングステージ１４に対し、ボンディングヘッド１８をＸＹ平面内の所望の位置に移動させる移動台である。ＸＹ平面は、架台１２の上面と平行な平面である。Ｙ方向は、後述するボンディングアーム（図示せず）に取り付けられた超音波トランスデューサ２４の長手方向に平行な方向である。図１に、Ｘ方向、Ｙ方向と、ＸＹ平面に垂直な方向であるＺ方向を示した。
　ボンディングヘッド１８は、ＸＹステージ１６に固定されて搭載され、Ｚモータ２０を内蔵し、その回転制御によってＺ駆動アーム２２、超音波トランスデューサ２４を介して、キャピラリ２８をＺ方向に移動させる移動機構である。Ｚモータ２０としては、リニアモータを用いることができる。
　Ｚ駆動アーム２２は、超音波トランスデューサ２４と、ワイヤクランパ３２とが取り付けられ、Ｚモータ２０の回転制御によって、ボンディングヘッド１８に設けられる回転中心の周りに回転可能な部材である。ボンディングヘッド１８に設けられる回転中心は、必ずしもＺモータ２０の出力軸ではなく、Ｚ駆動アーム２２、超音波トランスデューサ２４、ワイヤクランパ３２を含めた全体の重心位置を考慮し、回転負荷が軽減される位置に設定される。
　超音波トランスデューサ２４は、根元部がＺ駆動アーム２２に取り付けられ、先端部にワイヤ３０を挿通するキャピラリ２８が取り付けられる細長い棒部材である。超音波トランスデューサ２４には超音波振動子２６が取り付けられ、超音波振動子２６を駆動することで発生する超音波エネルギをキャピラリ２８に伝達する。したがって、超音波トランスデューサ２４は、超音波振動子２６からの超音波エネルギを効率よくキャピラリ２８に伝達できるように、先端側に行くほど先細りとなるホーン形状に形成される。超音波振動子２６としては、圧電素子が用いられる。
　キャピラリ２８は、先端面が平らな円錐体で、ワイヤ３０を長手方向に沿って挿通させることができる貫通孔を中心部に有するボンディングツールである。かかるキャピラリ２８としては、ボールボンディングに用いられるセラミック製のキャピラリをそのまま用いることができる。ボールボンディングに用いられるキャピラリは、ＦＡＢを保持しやすいように、貫通孔の先端面側に適当なチャンファと呼ばれる隅部形状が設けられているが、本実施の形態のウェッジボンディング方式では、ボールボンディング用のキャピラリを用い、このキャピラリの貫通孔の先端面側の下面にフェイスと呼ばれる平面を備える。このフェイスが、ワイヤボンディング装置１０においてウェッジボンディングを行うときの押圧面となる。
　ウェッジボンディング用のツールは、先端部に、長手方向に対し斜めに設けられるワイヤガイドと、ワイヤの側面を押圧するための押圧面を有するので、ツールの長手方向軸の周りに回転対称でなく、ワイヤは、ワイヤガイドの方向に沿った方向性を有して横方向に突き出す。このようなウェッジボンディング用のツールを用いると、リード、パッドの配置によっては、そのままではワイヤガイドの方向がワイヤの接続方向と合わないことが生じる。
　例えば、回路基板８の中央部に半導体チップ６が搭載され、半導体チップ６の周辺部に沿って一周するように複数のパッドが配置され、回路基板８にも、半導体チップ６の外側に沿って一周するように複数のリードが設けられる場合には、リードとパッドとを結ぶワイヤの接続方向が複数のワイヤボンディングのそれぞれによって異なる。ワイヤガイドの方向をワイヤの接続方向に合わせるには、ウェッジボンディング用のツールを長手方向軸の周りに回転させるか、回路基板８を回転させる必要がある。
　これに対し、キャピラリ２８の先端面側のフェイスは、キャピラリ２８の長手方向軸の周りに回転対称の形状であるので、パッドとリードとを結ぶワイヤの接続方向が各ワイヤボンディングごとに異なっても、キャピラリ２８の先端から突き出るワイヤ３０の方向を少し変更する整形処理を行うだけで済む。このため、ウェッジボンディングにキャピラリ２８を用いる。
　キャピラリ２８に挿通されるワイヤ３０は、アルミニウムの細線である。ワイヤ３０は、ボンディングヘッド１８から延びるワイヤホルダの先端に設けられるワイヤスプール３３に巻回され、ワイヤスプール３３からワイヤクランパ３２を介してキャピラリ２８の中心部の貫通孔に挿通されて、キャピラリ２８の先端から突き出る。かかるワイヤ３０の材質としては、純アルミニウム細線の他に、シリコン、マグネシウム等を適当に混合させた細線等を用いることができる。ワイヤ３０の直径は、ボンディング対象物によって選択することができる。ワイヤ３０の直径の一例を挙げると、３０μｍである。
　ワイヤクランパ３２は、Ｚ駆動アーム２２に取り付けられ、ワイヤ３０の両側に配置される１組の挟み板で、向かい合う挟み板の間を開くことでワイヤ３０を自由移動状態とし、向かい合う挟み板の間を閉じることで、ワイヤ３０の移動を停止させるワイヤ挟み装置である。ワイヤクランパ３２は、Ｚ駆動アーム２２に取り付けられるので、キャピラリ２８がＸＹＺ方向に移動しても、ワイヤ３０を適切に挟むことができる。ワイヤクランパ３２の開閉は、圧電素子を用いたクランパ開閉部３４の作動によって行われる。
　不着判定回路３６は、ワイヤボンディングの各段階で、ボンディング対象物とワイヤ３０との間の接続が適切か否かを判定する回路である。不着判定回路３６は、ボンディング対象物とワイヤ３０との間に所定の電気信号を印加し、その応答に基づいて、ボンディング対象物とワイヤ３０との間の接続が適切か否かを判定する。
　図２は、不着判定回路３６の構成図である。ここでは、第１ボンド点１００において適切にワイヤボンディングが行われたことが確認され、その後、ループ形成処理工程を経て、第２ワイヤボンディング処理工程に移行し、第２ワイヤボンディング処理工程も第２ボンド点１０２において適切にワイヤボンディングが行われたことが確認され、次に、ワイヤ切断処理が適切に行われ、第２ボンド点１０２において、ワイヤ３０が切断状態１０４となっていることを示す図である。このようにワイヤボンディングの各処理工程が正常に行われるときが示されている。
　不着判定回路３６は、印加電源１０６と測定部１０８から構成され、一方端子はボンディングステージ１４に接続され、他方端子は、ワイヤクランパ３２またはワイヤスプール３３に接続される。印加電源１０６を交流電圧電源として、測定部１０８の内部に図示しないインピーダンス測定回路によりインピーダンス値を測定することにより、ワイヤ３０とボンディングステージ１４の間の容量成分が分かる。なお、印加電源１０６を交流電圧電源に代えて直流パルス電源を用いてもよい。以下では、印加電源１０６を交流電圧電源として説明を続ける。
　ワイヤ３０が回路基板８のリード、または半導体チップ６のパッドと接続状態のときは、ワイヤクランパ３２とボンディングステージ１４の間の容量成分の値は、ワイヤボンディング装置１０の要素の容量値である装置容量値と、回路基板８や半導体チップ６の容量値であるデバイス容量値の合計値になる。これに対しワイヤ３０が切断状態１０４のときは、ワイヤ３０と回路基板８または半導体チップ６との間が電気的に開放状態となるので、ワイヤクランパ３２とボンディングステージ１４の間の容量成分の値は、装置容量値だけになる。測定部１０８における容量成分の変化に基づいて、不着判定回路３６は、ワイヤ３０とボンディング対象物である回路基板８または半導体チップ６との間が接続状態か開放状態かを判定できる。
　図２に示されるようにワイヤボンディングの各処理工程が正常に行われるときには、不着判定回路３６は各処理工程で以下のように判定する。第１ボンド点１００における第１ワイヤボンディング処理の後では、ワイヤクランパ３２またはワイヤスプール３３とボンディングステージ１４との間の容量値が装置容量値とデバイス容量値の合計値となることで、ワイヤ３０と回路基板８との間が接続状態であると判定する。キャピラリ２８が第２ボンド点１０２に向かって下降し、第２ボンド点１０２に接触したときも、ワイヤクランパ３２とボンディングステージ１４との間の容量値が装置容量値とデバイス容量値の合計値となることで、ワイヤ３０と回路基板８との間が接続状態であると判定する。
　第２ボンド点１０２における第２ワイヤボンディング処理の後では、ワイヤクランパ３２とボンディングステージ１４との間が装置容量値とデバイス容量値の合計値となることで、ワイヤ３０と半導体チップ６との間が接続状態であると判定する。ワイヤ切断処理の後では、ワイヤクランパ３２とボンディングステージ１４との間の容量値が装置容量値の値となることで、ワイヤ３０と半導体チップ６との間が切断状態であると判定する。
　再び図１に戻り、コンピュータ６０は、ワイヤボンディング装置１０の各要素の動作を全体として制御する。コンピュータ６０は、ＣＰＵである制御部８０と、各種のインタフェース回路と、メモリ８２を含んで構成される。これらは互いに内部バスで接続される。
　各種インタフェース回路は、ＣＰＵである制御部８０とワイヤボンディング装置１０の各要素との間に設けられる駆動回路またはバッファ回路である。図１では、インタフェース回路を単にＩ／Ｆとして示した。各種インタフェース回路は、ＸＹステージ１６に接続されるＸＹステージＩ／Ｆ６２、Ｚモータ２０に接続されるＺモータＩ／Ｆ６４、超音波振動子２６に接続される超音波振動子Ｉ／Ｆ６６、クランパ開閉部３４に接続されるクランパ開閉Ｉ／Ｆ６８、不着判定回路３６に接続される不着判定回路Ｉ／Ｆ７０である。
　メモリ８２は、各種プログラムと、各種制御データを格納する記憶装置である。各種プログラムは、第１ワイヤボンディング処理に関する第１ボンディングプログラム８４、ループ形成処理に関するループ形成プログラム８６、第２ワイヤボンディング処理に関する第２ボンディングプログラム８８、不着判定回路３６による連続監視処理に関する不着連続監視プログラム９０、ワイヤ３０の途中切断の判定処理に関する切断判定処理プログラム９２、ワイヤ３０の途中切断が生じたことを示す異常信号出力に関する異常出力処理プログラム９４、その他の制御処理に関する制御プログラム９６である。制御データ９８は、各種プログラムや制御プログラムを実行するときに必要なデータ等である。
　上記構成の作用、特にコンピュータ６０の各機能について、図３以下を用いてさらに詳細に説明する。図３は、ワイヤボンディング処理における各要素の動作を示すタイムチャートである。図４は、ワイヤボンディング方法の手順を示すフローチャートである。図５は、第１ボンド点から第２ボンド点の間の不着監視に関する各信号をキャピラリ２８の動きと関連付けて示すタイムチャートである。図６から図９は、第１ボンド点から第２ボンド点の間のワイヤの状態をそれぞれ示す図である。
　図３は、第１ボンド点１００における第１ワイヤボンディング処理からループ形成処理を経て第２ボンド点１０２における第２ワイヤボンディング処理とワイヤ切断が行われるまでの各要素の動作状態を示すタイムチャートである。図３の横軸は時間である。図３の縦軸は、上段側から下段側に向かって順に、キャピラリ２８の高さ状態、Ｚモータ２０が動作状態か停止状態か、ＸＹステージ１６が動作状態か停止状態か、超音波振動子２６が動作状態か停止状態か、キャピラリ２８を下方に押し付ける押付力の大きさ、ワイヤクランパ３２が閉状態か開状態か、を示す。
　キャピラリ２８の高さ状態は、Ｚモータ２０が動作状態のときに変化し、Ｚモータ２０が停止状態のときは変化しない。Ｚモータ２０の動作と停止の制御は、制御部８０が各種プログラムを実行するときに、Ｚモータ２０の動作コマンドがあるとＺモータＩ／Ｆ６４を介してＺモータ２０を駆動し、停止コマンドがあるとその動作を停止することで行われる。キャピラリ２８は、高さ状態の変化の他に、ＸＹ平面内の移動によって、そのＸＹ平面内における位置状態が変化する。キャピラリ２８のＸＹ平面内の移動の制御は、制御部８０が各種プログラムを実行するときに、ＸＹステージ１６の移動コマンドがあるとＸＹステージＩ／Ｆ６２を介してＸＹステージ１６を移動駆動し、停止コマンドがあるとその移動駆動を停止することで行われる。
　キャピラリ２８が第１ボンド点１００と第２ボンド点１０２にいるときに、超音波振動子２６からキャピラリ２８に超音波エネルギが供給される。超音波振動子２６からの超音波エネルギ供給の制御は、制御部８０が各種プログラムを実行するときに、超音波振動子２６の作動コマンドがあると超音波振動子Ｉ／Ｆ６６を介して超音波振動子２６を作動させ、停止コマンドがあるとその作動を停止することで行われる。
　キャピラリ２８が第１ボンド点１００と第２ボンド点１０２にいるときに、超音波トランスデューサ２４を介してキャピラリ２８に所定の押付力が与えられる。押付力の大きさの制御は、Ｚモータ２０の駆動制御の一部として行うことができる。すなわち、制御部８０が各種プログラムを実行するときに、押付力変更コマンドがあるとＺモータＩ／Ｆ６４を介してＺモータ２０の駆動制御によって押付力の変更が行われる。
　ループ形成処理やワイヤ切断処理においては、キャピラリ２８からワイヤ３０を延出するときにワイヤクランパ３２が開き、ワイヤ３０の延出を止めてクランプするときにワイヤクランパ３２が閉じられる。ワイヤクランパ３２の開閉制御は、制御部８０が各種プログラムを実行するときに、ワイヤクランパ３２の開動作コマンドがあるとクランパ開閉Ｉ／Ｆ６８を介してクランパ開閉部３４にワイヤクランパ３２を開かせ、閉動作コマンドがあるとクランパ開閉部３４にワイヤクランパ３２を閉じさせることで行われる。
　図３において、時間ｔ0から時間ｔ4までが第１ワイヤボンディング処理工程の期間で、この期間では、制御部８０が第１ボンディングプログラム８４を実行する。図３に示されるように、時間ｔ0から時間ｔ1までの期間の間、ＸＹステージ１６が移動駆動されてキャピラリ２８が第１ボンド点の直上に移動される。Ｚモータ２０は時間ｔ0から時間ｔ3まで駆動され、これによってキャピラリ２８は下降を続ける。下降は、時間ｔ0からキャピラリ２８が第１ボンド点１００の直上に移動する時間ｔ1までが高速下降で、時間ｔ1からキャピラリ２８が回路基板８のリードに接触する時間ｔ3の間は低速とされる。この低速下降は第１サーチ（１ｓｔサーチ）と呼ばれる。
　時間ｔ3から時間ｔ4の間は、ＸＹステージ１６もＺモータ２０も停止状態で、この期間の間に超音波振動子２６が作動して超音波エネルギをキャピラリ２８に与える。押付力は、時間ｔ1から超音波振動子２６の作動開始前後の時間までの間に段階的に変化する。このようにして、時間ｔ3から時間ｔ4の間に、第１ボンド点１００において、キャピラリ２８の先端と回路基板８のリードとの間にキャピラリ２８の先端から突き出たワイヤ３０を挟んで、超音波エネルギと押付力で、ワイヤ３０とリードの間の接合を行う。この接合処理の間、ボンディングステージ１４は適当な処理温度に加熱維持されていることが好ましい。
　図３において、時間ｔ4から時間ｔ10までがループ形成処理工程の期間である。このときには、押付力は元に戻される。この期間では、制御部８０がループ形成プログラム８６を実行する。図３に示されるように、時間ｔ4から時間ｔ5の間Ｚモータ２０のみが駆動され、これによってキャピラリ２８が少し上昇する。時間ｔ5から時間ｔ6の間はＸＹステージ１６のみが移動駆動される。この移動駆動は、ＸＹ平面内で、第１ボンド点１００から第２ボンド点１０２の反対側にキャピラリ２８が一旦戻されるリバース移動として行われる。時間ｔ6から時間ｔ7の間はＺモータ２０のみが駆動されて、リバース移動された位置でキャピラリ２８が上昇する。そして、時間ｔ7から時間ｔ8の間その状態が維持される。この状態においてワイヤ３０のループが最高点となる。時間ｔ8から時間ｔ9の間にワイヤクランパ３２が閉じられた状態でＸＹステージ１６が少し移動駆動される。この移動駆動は、ＸＹ平面内で、リバース移動された位置から第２ボンド点１０２の方にキャピラリ２８を移動させるように行われる。これにより、ループが第２ボンド点１０２の側に引っ張られて、ループの最高点が所望の高さに調整される。
　時間ｔ9でワイヤクランパ３２が開かれ、ワイヤ３０がキャピラリ２８の先端から延出できる状態とされる。そして、時間ｔ9から時間ｔ10の間、ＸＹステージ１６が移動駆動され、Ｚモータ２０が駆動される。これにより、第２ボンド点１０２に向かってワイヤ３０が延出されながらキャピラリ２８が下降して、ループが下向きに下がってくる。
　時間ｔ10でキャピラリ２８は第２ボンド点１０２の直上に来る。時間ｔ10から時間ｔ13までが第２ボンド点１０２における第２ワイヤボンディング処理工程の期間である。この期間では、制御部８０が第２ボンディングプログラム８８を実行する。キャピラリ２８の下降は、時間ｔ9からキャピラリ２８が第２ボンド点１０２の直上に移動する時間ｔ10までが高速下降で、時間ｔ10からキャピラリ２８が半導体チップ６のパッドに接触する時間ｔ12の間は低速とされる。この低速下降は第２サーチ（２ｎｄサーチ）と呼ばれる。
　時間ｔ12から時間ｔ13の間は、ＸＹステージ１６もＺモータ２０も停止状態で、この期間の間に超音波振動子２６が作動して超音波エネルギをキャピラリ２８に与える。押付力は、時間ｔ10から超音波振動子２６の作動開始前後の時間までの間に段階的に変化する。このようにして、時間ｔ12から時間ｔ13の間に、第２ボンド点１０２において、キャピラリ２８の先端と半導体チップ６のパッドとの間にキャピラリ２８の先端から突き出たワイヤ３０を挟んで、超音波エネルギと押付力で、ワイヤ３０とリードの間の接合を行う。この接合処理の間、ボンディングステージ１４は適当な処理温度に加熱維持されていることが好ましい。
　図３において、時間ｔ13から時間ｔ15までがワイヤ切断処理工程の期間である。ワイヤ切断処理工程は、第２ワイヤボンディング処理と区別し、専用のワイヤ切断処理プログラムを制御部８０が実行するものとできる。あるいは、この期間を第２ワイヤボンディング処理工程に含め、第２ボンディングプログラム８８の中にワイヤ切断処理のプログラムを含めてもよい。
　ワイヤ切断処理工程では押付力は元に戻される。図３に示されるように、時間ｔ13から時間ｔ14の間Ｚモータ２０のみが駆動され、これによってキャピラリ２８が少し上昇する。時間ｔ14から時間ｔ15の間はワイヤクランパ３２が閉じられ、ＸＹステージ１６が移動駆動され、Ｚモータ２０が駆動される。この移動駆動は、キャピラリ２８が上昇しながらＸＹ平面内で移動するものとして行われる。これにより、ワイヤ３０は、第２ボンド点１０２において切断される。
　このようにして、第１ボンド点１００における第１ワイヤボンディング処理からループ形成処理を経て第２ボンド点１０２における第２ワイヤボンディング処理とワイヤ切断が行われる。
　上記構成の作用、特に制御部８０の不着連続監視とワイヤ３０の途中切断判定等の機能について、図４から図９を用いて、さらに詳細に説明する。図４は、ワイヤボンディング方法の手順のうち、第１ワイヤボンディング処理から第２ワイヤボンディング処理までの手順を抜き出して示すフローチャートで、各手順は、コンピュータ６０のメモリ８２に格納される各プログラムの処理手順に対応する。ワイヤボンディング装置１０に電源等が投入されると、コンピュータ６０を含むワイヤボンディング装置１０の各構成要素の初期化が行われる。
　次に、ボンディングステージ１４が一旦引き出され、ボンディング対象物である半導体チップ６が搭載された回路基板８がボンディングステージ１４上に位置決めセットされ、ウィンドクランパ５０によって押さえつけられて固定される。ボンディングステージ１４は再び初期状態の位置に戻される。なお、ボンディングステージ１４は、ボンディング条件で定められた所定の温度に加熱される。このボンディング対象物設定工程は、回路基板８の自動搬送装置を用いて自動的に行われる。
　次に、第１ボンディングプログラム８４が制御部８０によって実行され、第１ボンド点１００において第１ワイヤボンディング処理が行われる（Ｓ１０）。第１ボンド点１００は、回路基板８の１つのリード上に設定される。第１ボンド点１００の設定は、図１では図示されていない位置決めカメラ等を用いて行われる。第１ワイヤボンディング処理における各要素の動作については図３で述べたので、詳細な説明を省略する。
　第１ボンド点１００では、キャピラリ２８の先端部と回路基板８のリードとの間にワイヤ３０が挟み込んで押し付けられ、超音波振動子２６の超音波振動エネルギとＺモータ２０の駆動制御によるキャピラリ２８の押圧力と、必要に応じてはボンディングステージ１４からの加熱温度とによって、ワイヤ３０とリードとの間が接合される。このようにして、第１ボンド点１００における第１ワイヤボンディング処理が行われる。
　第１ワイヤボンディング処理が終了すると、ループ形成処理が行われる（Ｓ１２）。この処理手順は、制御部８０が、ループ形成プログラム８６を実行することで行われる。すなわち、第１ワイヤボンディング処理が終了した後、ワイヤクランパ３２を開いた状態でキャピラリ２８を上方に上昇させ、次に第２ボンド点１０２の直上に移動させる。第２ボンド点１０２は、半導体チップ６の１つのパッド上に設定される。キャピラリ２８の移動の間、ワイヤ３０は、ワイヤスプール３３から繰り出されて、キャピラリ２８の先端から必要なワイヤ長だけ延出される。ループ形成処理におけるにおける各要素の動作については図３で述べたので、詳細な説明を省略する。
　ループ形成処理の間、不着連続監視が行われる（Ｓ１４）。この処理手順は、制御部８０が、不着連続監視プログラム９０を実行することで行われる。不着連続監視は、制御部８０の指令で、不着判定回路Ｉ／Ｆ７０を介して不着判定回路３６を連続的に作動させ、その結果を制御部８０が連続的に受け取って行われる。
　不着判定回路３６の連続的作動は、図２で説明した印加電源１０６である交流電圧電源を予め定めた連続監視期間の間、連続的に作動させる。これによって、キャピラリ２８に保持されているワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に交流電圧信号が連続的に印加される。図２で説明した測定部１０８は、キャピラリ２８に保持されているワイヤ３０とボンディングステージ１４との間の容量値を取得して、その値を不着判定回路Ｉ／Ｆ７０を介して遂次的に制御部８０に伝送する。
　不着連続監視によって、ワイヤ途中切断か否かが判定される（Ｓ１６）。この処理手順は、制御部８０が切断判定処理プログラム９２を実行することで行われる。
　図５に、不着連続監視における各信号の時間的変化をキャピラリ２８の動作状態に関連付けて示した。図５の横軸は時間である。縦軸は、紙面の上段側から下段側に向かって順に、キャピラリ２８の動作状態、不着判定回路３６の測定部１０８の出力である不着監視出力、不着監視出力を微分した微分出力、従来技術における不着監視のタイミングである。
　横軸の時間ｔ4，ｔ7，ｔ9，ｔ12は、図３で説明したものと同じ内容である。すなわち、時間ｔ4は、第１ボンド点１００における接合処理が終了して、ループ形成処理が開始するタイミング、時間ｔ7から時間ｔ9の間は最高位置のループ形成となる期間、ｔ12はキャピラリ２８が下降して第２ボンド点１０２に接触したタイミングである。時間Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3は、図５の最下段に示されるように、従来技術における不着監視のタイミングである。ここでは、時間ｔ4の直前、時間ｔ7の直後、ｔ12の後のタイミングにそれぞれ設定される。これは例示であって、これ以外の適当なサンプリングタイミングで不着監視が行われることがある。
　図５の上から２段目の不着監視出力に示されるように、ここでは、従来技術のサンプリングタイミングではなく、予め設定された連続監視期間の間、不着判定回路３６が作動を続ける。連続的監視期間は、第１ボンディング処理の後、第１ボンド点から第２ボンド点までの間にワイヤ３０が切断されたか否かを監視するのに適した期間に設定される。ここでは、第１ボンド点から第２ボンド点までの間の全期間が連続監視期間と設定されている。これに代えて、例えば、従来技術で用いられるＴ1からＴ3の間を連続監視期間としてもよい。あるいは、従来技術の不着監視サンプリングタイミングのＴ1とＴ3はそのまま残し、キャピラリ２８が最高位置となる時間ｔ7からキャピラリ２８が最低位置となる時間ｔ12の間を連続監視期間としてもよい。
　不着監視出力は、不着判定回路３６の測定部１０８の出力で、容量値の時間的変化が示されている。図５では、例えばキャピラリ２８が上昇中の時間Ｃ0から時間Ｃ1までほぼ一定値の容量値を維持し、時間Ｃ1で急激に容量値が低下する。ワイヤ３０が切断すると、測定部１０８が検出する容量値が「装置容量値とデバイス容量値の合計値」から「装置容量値」となるので、時間Ｃ1でワイヤ３０が切断されたと判定することができる。時間Ｃ1から時間Ｃ2の間は低下した容量値が維持されているが、時間Ｃ2で急激に容量値が元の高い値に回復する。これは、「装置容量値」から「装置容量値とデバイス容量値の合計値」に回復したものと考えられ、ワイヤ３０の途中切断によってキャピラリ２８の先端から延びているワイヤ３０が、回路基板８または半導体チップ６に接触したと判定できる。
　このように、キャピラリ２８に保持されているワイヤ３０とボンディングステージ１４の間の容量値を取得し、第１ボンディング処理の後で容量値が低下したときにワイヤ３０がループの途中で切断されたと判定できる。また、その後第２ボンド点に至るまでに容量値が回復するときは、切断されたワイヤ３０がボンディング対象物である回路基板８または半導体チップ６に垂れて接触したと判定することができる。
　従来技術の不着監視のサンプリングタイミングでは、時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のいずれにおいても、容量値は同じ値で変化せず、したがって、ワイヤ３０の途中切断を検出できない。
　上記では、ワイヤ３０の途中切断の有無を容量値の変化で判定するものとした。容量値の変化の有無の検出は、閾値容量値を用いて、閾値容量値の比較で行うことができる。これに代えて、容量値を示す電気信号を時間について微分した微分値に基づいて、ワイヤ３０の途中切断の有無を判定するものとできる。図５の微分出力は、不着監視出力を時間について微分したもので、容量値が急激に低下するとマイナス方向のパルスが出力され、容量値が急激に上昇回復するとプラス方向のパルスが出力される。このパルス出力の有無に基づいてワイヤ３０の途中切断の有無を判定できる。
　図６から図９は、時間ｔ4，時間Ｃ0，時間Ｃ1，時間Ｃ2のそれぞれにおけるワイヤ３０の状態を示す図である。
　図６に示される時間ｔ4では、第１ボンド点１００において、キャピラリ２８の先端と回路基板８のリードとの間にキャピラリ２８の先端から突き出たワイヤ３０が挟まれている。したがって、測定部１０８において検出される容量値は、「装置容量値とデバイス容量値の合計値」となる。
　図７に示される時間Ｃ0では、キャピラリ２８が第１ボンド点１００からＸＹ平面内でＸ１移動し、Ｚ方向の高さが回路基板８の上面を基準としてＺ１まで上昇した状態である。ワイヤ３０は第１ボンド点１００で回路基板８に接合された状態で、キャピラリ２８からワイヤ３０が延出される。このときも、測定部１０８において検出される容量値は、「装置容量値とデバイス容量値の合計値」である。
　図８で示される時間Ｃ1は、キャピラリ２８のＺ方向の高さが最高値のＺ２となり、ワイヤクランパ３２が閉じてＸＹステージ１６が第１ボンド点１００からＸＹ平面内で距離Ｘ２移動したとき（図３参照）である。ここで、ワイヤ３０が、第１ボンド点１００とキャピラリ２８の先端の間で切断状態１０４となったことが示される。キャピラリ２８からワイヤ３０は第１ボンド点１００の方に延びていて、切断された部分は、先端部１０５となっている。なお、切断が生じる時間Ｃ1の上記の状態は例示であって、第１ボンド点１００から第２ボンド点１０２に向かう途中であれば、これ以外の状態で切断が生じるものとしてよい。
　このとき、測定部１０８において検出される容量値は、「装置容量値」となって、容量値が「装置容量値とデバイス容量値の合計値」から急激に低下する。不着連続監視によれば、容量値の急激な低下を検出することで、ワイヤ３０がループの途中で切断された、と判定できる。
　図９で示される時間Ｃ2は、キャピラリ２８がＺ方向にＺ３の高さまで下降しＸＹ平面で移動しながら、第１ボンド点１００から距離Ｘ３移動して、キャピラリ２８の先端が第２ボンド点１０２の直上に来たときである。Ｚ3は図８のＺ2よりも小さい値で、Ｘ3は図８のＸ2より大きい値である。このとき、キャピラリ２８の低下によって、キャピラリ２８から延びているワイヤ３０の先端部１０５が、回路基板８に接触する。このとき、測定部１０８において検出される容量値は、「装置容量値とデバイス容量値の合計値」に急激に上昇し回復する。不着連続監視によれば、容量値の急激な上昇回復を検出するとき、その前の時間Ｃ1における容量値の急激な低下検出と合わせ、これがワイヤ３０と第１ボンド点１００との間の接続が正常であることを示すのではなく、ワイヤ３０がループ途中で切断し、その先端部１０５が垂れてボンディング対象物に接触したことを示す、と判定できる。
　再び図４に戻り、Ｓ１４におけるワイヤ途中切断か否かの判定の結果、ワイヤ途中切断が生じていないと判定されると、次に第２ボンド点１０２において第２ワイヤボンディング処理が行われる（Ｓ１８）。この処理手順は、制御部８０が第２ボンディングプログラム８８を実行することで行われる。第２ボンド点１０２は、半導体チップ６の１つのパッド上に設定される。第２ボンド点１０２の設定は、図１では図示されていない位置決めカメラ等を用いて行われる。第２ワイヤボンディング処理における各要素の動作については図３で述べたので、詳細な説明を省略する。
　Ｓ１６におけるワイヤ途中切断か否かの判定の結果、ワイヤ途中切断が生じていると判定されると、異常信号が出力され（Ｓ２０）、ワイヤボンディング装置１０の動作が停止される（Ｓ２２）。この処理手順は、制御部８０が異常出力処理プログラム９４を実行することで行われる。
　このように、不着判定回路３６を連続作動させて連続的に不着監視を行うことで、キャピラリ２８によるウェッジボンディングに金線より展伸性が小さいアルミニウム線を用いても、第１ボンド点１００から第２ボンド点１０２の間のワイヤ切断の有無を的確に判断することができる。
　上記では、所定の連続的監視期間は、第１ボンディング処理の後、第１ボンド点から第２ボンド点までワイヤを延出する期間としたが、第１ボンディング処理の前から前記第２ボンディングの後までの全期間に渡って連続的監視期間を設定することもできる。
　この連続的監視期間において、不着監視部は、キャピラリ２８に保持されているワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に所定の電気信号を連続的に印加する。そして、その連続的応答に対し、適切な判断閾値を用いて、ワイヤ３０の接続状態の変化の有無を監視し判断する。
　第１ボンド点におけるワイヤの不着をＦ１とし、ループ形成期間におけるワイヤの途中切断をＦ２とし、第２ボンド点におけるワイヤの不着をＦ３とし、第２ボンディング処理の後のワイヤ切断処理の前におけるワイヤの途中切断をＦ４とすると、Ｆ１からＦ４に対して、それぞれ適切な判断閾値を用いる。このようにすることで、Ｆ１からＦ４を区別して監視できる。
　以下に、図１０から図１２を用いて、第１ボンディング処理の前から第２ボンディングの後までの全期間に渡って連続的監視を行い、Ｆ１からＦ４を区別することについて、詳細に説明する。
　図１０は、図６から図９に対応する図であるが、これらに示される状態をさらに拡張し、第１ボンディング処理の前から前記第２ボンディングの後までの全期間について、ワイヤ３０のボンディングの様子を示す図である。ここでは、回路基板８の第１ボンド点について行われる第１ボンディング処理、第１ボンディング処理の後のループ形成処理、ループ形成処理の後で半導体チップ６の第２ボンド点について行われる第２ボンディング処理、第２ボンディング処理の後で、ワイヤ３０を切断する切断処理まで、問題なく行われたワイヤ３１が示される。
　図１０において、第１ボンド点におけるワイヤの不着であるＦ１、ループ形成期間におけるワイヤの途中切断であるＦ２、第２ボンド点におけるワイヤの不着であるＦ３、第２ボンディング処理の後のワイヤ切断処理の前におけるワイヤの途中切断であるＦ４の生じる箇所をそれぞれ示した。
　図１０に示される不着判定回路３６は、図２で説明したものと同じ内容で、所定の電気信号を出力する印加電源１０６と、所定の電気信号に対する応答を測定する測定部１０８で構成される。ここで、所定の電気信号としては、交流電圧信号または直流電圧信号を用いる。
　この使い分けは、半導体チップ６と回路基板８が共にボンディングステージ１４と電気的抵抗成分のみで接続されているとみなせるかどうかで決めることができる。半導体チップ６と回路基板８が共にボンディングステージ１４と電気的抵抗成分のみで接続されているとみなせる場合には、直流電圧信号を所定の電気信号として用いることができる。半導体チップ６と回路基板８が共にボンディングステージ１４と電気的抵抗成分のみで接続されているとみなせず、容量成分を含む場合には、交流電圧信号を所定の電気信号として用いる。
　所定の電気信号として交流電圧信号を用いるときには、測定部１０８は、ワイヤクランパ３２を介するワイヤ３０と、ボンディングステージ１４との間の容量値の変化を測定する。容量値は適当な変換回路を用いて電圧値に変換し、変換された電圧値の変化の測定によって、容量値の変化を測定するものとできる。所定の電気信号として直流電圧信号を用いるときには、測定部１０８は、ワイヤクランパ３２を介するワイヤ３０と、ボンディングステージ１４との間の電気的短絡の有無の変化を測定する。
　電気的短絡の有無は次のように電圧値を測定して行われる。すなわち、ボンディングステージの電位を接地電圧値Ｖ＝０（Ｖ）として接地電圧値よりも所定電圧値Ｖ0だけ高い電圧を有する直流電圧信号を所定の電気信号とする。そして、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）のときは、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡が有るとし、測定された電圧値が所定電圧値Ｖ0のときは、電気的短絡が無いとする。
　図１１は、所定の電気信号として交流電圧信号を用い、その連続的応答として、ワイヤ３０と、ボンディングステージ１４との間の容量値を測定する場合に、Ｆ１からＦ４を区別できることを示す図である。図１１は、（ａ）から（ｆ）の６つのタイムチャートで構成される。これらのすべてにおいて、横軸は時間である。（ａ）の縦軸はキャピラリの高さ位置で、（ｂ）から（ｆ）の縦軸は、ワイヤ３０とボンディングステージ１４の間の容量値である。
　図１１（ａ）は、図３の最上段の図に対応する。横軸の時間ｔ3，ｔ4，ｔ12，ｔ13，ｔ14は、図３で説明した内容と同じである。すなわち、時間ｔ3からｔ4の期間が第１ボンディング処理の期間で、ｔ12からｔ13の期間が第２ボンディング処理の期間で、ｔ14は、第２ボンディング処理の後のワイヤクランパ３２の操作により、ワイヤ３０を切断するタイミングである。
　図１１（ｂ）は、第１ボンディング処理の前から前記第２ボンディングの後までの全期間について、全ての処理が問題なく行われた良品について測定された容量値の時間変化を示すタイムチャートである。
　図１１（ｂ）において、時間ｔ3まではワイヤ３０は回路基板８に接触していないので、容量値は、ワイヤボンディング装置１０を介したワイヤ３０とボンディングステージ１４の間の装置容量値となる。この装置容量値を図１１ではＣMとして示した。
　時間ｔ3でワイヤ３０が回路基板８に接触すると、回路基板８が有する容量値が加算されて測定される。回路基板８が有する容量値を図１１ではＣLとして示した。したがって、時間ｔ3以後、時間ｔ12までの期間の容量値の測定値は、（ＣM＋ＣL）となる。
　時間ｔ12でワイヤ３０が半導体チップ６に接触すると、半導体チップ６が有する容量値がさらに加算されて測定される。半導体チップ６が有する容量値を図１１ではＣPとして示した。したがって、時間ｔ12以後、時間ｔ14までの期間の容量値の測定値は、（ＣM＋ＣL＋ＣP）となる。
　時間ｔ14でワイヤ３０が切断処理によって切断され、図１０で示される状態になると、ワイヤ３０は回路基板８上の半導体チップ６から離間して接触していないので、容量値の測定値は、再び装置容量値ＣMとなる。
　図１１（ｃ）は、第１ボンド点において不着Ｆ１が生じたときの容量値の時間変化を示すタイムチャートである。不着Ｆ１は、第１ボンディング処理の期間である時間ｔ3と時間ｔ4の間で生じる。不着Ｆ１が生じると、ワイヤ３０は、回路基板８にしっかり接続されていないので、容量値は、良品のときの時間ｔ3における容量値の（ＣM＋ＣL）よりも小さな値となる。
　良品と不着Ｆ１とを区別するには、ｔ3以前で安定して測定された容量値を基準とすることができる。例えば、ｔ3以前の容量値ＣMを基準として、これに予め定めた測定余裕度を加えた値を第１基準値Ｊ１とし、この第１基準値Ｊ１を良品とＦ１との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１１（ｃ）では、Ｊ１＝ＣMとした。測定された容量値がＪ１を超えるときは良品、Ｊ１以下のときはＦ１と判断する。良品の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL）で、Ｆ１の一例は、測定された容量値がＣMのままである。
　図１１（ｄ）は、第１ボンド点における処理が正常で、時間ｔ3において、測定された容量値が（ＣM＋ＣL）となったが、ループ形成処理において、ワイヤ３０の途中切断Ｆ２が生じたときの容量値の時間変化を示すタイムチャートである。途中切断Ｆ２は、時間ｔ4と時間ｔ12の間で生じる。途中切断Ｆ２が生じると、ワイヤ３０は、回路基板８から離間するので、測定された容量値は、良品のときの時間ｔ4における容量値の（ＣM＋ＣL）よりも小さな値となる。
　良品と途中切断Ｆ２とを区別するには、ｔ4以後で安定して測定された容量値を基準とすることができる。例えば、ｔ4における容量値（ＣM＋ＣL）を基準とし、この（ＣM＋ＣL）に予め定めた測定余裕度を加えた値を第２基準値Ｊ２とし、この第２基準値Ｊ２を良品とＦ２との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１１（ｄ）では、Ｊ２＝（ＣM＋ＣL）とした。測定された容量値がＪ２のままのときは良品、Ｊ２未満のときはＦ２と判断する。良品の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL）で、Ｆ２の一例は、測定された容量値がＣMである。
　図１１（ｅ）は、ループ形成処理が正常であったが、第２ボンド点で不着Ｆ３が生じたときの容量値の時間変化を示すタイムチャートである。不着Ｆ３は、時間ｔ12と時間ｔ13の間で生じる。不着Ｆ３が生じると、ワイヤ３０は、半導体チップ６にしっかり接続されていないので、容量値は、良品のときの時間ｔ12における容量値の（ＣM＋ＣL＋ＣP）よりも小さな値となる。
　良品と不着Ｆ３とを区別するには、ｔ4以後で安定して測定された容量値を基準とすることができる。例えば、ｔ4における容量値（ＣM＋ＣL）を基準とし、この（ＣM＋ＣL）に予め定めた測定余裕度を加えた値を第３基準値Ｊ３とし、この第３基準値Ｊ３を良品とＦ３との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１１（ｅ）では、Ｊ３＝Ｊ２＝（ＣM＋ＣL）とした。測定された容量値がＪ３を超えれば良品、Ｊ３のままのときはＦ３と判断する。良品の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL＋ＣP）で、Ｆ３の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL）である。
　図１１（ｆ）は、第２ボンド点における処理が正常で、時間ｔ12において、測定された容量値が（ＣM＋ＣL＋ＣP）となったが、その後のワイヤ切断処理の前に、ワイヤ３０の途中切断Ｆ４が生じたときの容量値の時間変化を示すタイムチャートである。途中切断Ｆ４は、時間ｔ13と時間ｔ14の間で生じる。途中切断Ｆ４が生じると、ワイヤ３０は、半導体チップ６から離間するので、測定された容量値は、良品のときの時間ｔ13における容量値の（ＣM＋ＣL＋ＣP）よりも小さな値となる。
　良品と途中切断Ｆ４とを区別するには、ｔ13以前で安定して測定された容量値を基準とすることができる。例えば、ｔ13における容量値（ＣM＋ＣL＋ＣP）を基準とし、この（ＣM＋ＣL＋ＣP）に予め定めた測定余裕度を減算した値を第４基準値Ｊ４とし、この第４基準値Ｊ４を良品とＦ４との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１１（ｆ）では、Ｊ４＝（ＣM＋ＣL＋ＣP）とした。測定された容量値がＪ４のままのときは良品、Ｊ４未満のときはＦ４と判断する。良品の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL＋ＣP）で、Ｆ４の一例は、測定された容量値が（ＣM＋ＣL）である。
　このように、所定の電気信号に交流電圧信号を用いて、Ｆ１からＦ４のそれぞれに対応して第１基準値Ｊ１から第４基準値Ｊ４を判断基準とすることで、第１ボンド点における不着Ｆ１、ループ形成処理における途中切断Ｆ２、第ボンド点における不着Ｆ３、ワイヤ切断処理の前の途中切断Ｆ４を区別することができる。
　図１２は、所定の電気信号として直流電圧信号を用い、その連続的応答として、ワイヤ３０と、ボンディングステージ１４との間の電圧値を測定する場合に、Ｆ１からＦ４を区別できることを示す図である。図１２は、図１１に対応する図で、（ａ）から（ｆ）の６つのタイムチャートで構成される。図１１と同様に、これらのすべてにおいて、横軸は時間である。また、（ａ）の縦軸はキャピラリの高さ位置で、（ｂ）から（ｆ）の縦軸は、ワイヤ３０とボンディングステージ１４の間の電圧値である。
　図１２（ａ）は、図１１（ａ）と同様に、図３の最上段の図に対応する。横軸の時間ｔ3，ｔ4，ｔ12，ｔ13，ｔ14も、図１１と同様で、図３で説明した内容と同じであるので、詳細な説明を省略する。
　図１２（ｂ）は、第１ボンディング処理の前から第２ボンディングの後までの全期間について、全ての処理が問題なく行われた良品についての測定された電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。
　図１２（ｂ）において、時間ｔ3まではワイヤ３０は回路基板８に接触していないので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡がなく、測定される電圧値は、所定電圧値Ｖ0となる。
　時間ｔ3でワイヤ３０が回路基板８に接触すると、回路基板８を介してボンディングステージ１４とワイヤ３０との間に電気的短絡が生じる。これによって、測定される電圧値は、Ｖ＝０（Ｖ）となる。
　時間ｔ12でワイヤ３０が半導体チップ６に接触すると、半導体チップ６と回路基板８を介してボンディングステージ１４とワイヤ３０の間は電気的短絡状態のままで、測定される電圧値は、Ｖ＝０（Ｖ）のままである。時間ｔ14でワイヤ３０が切断処理によって切断され、図１０で示される状態になると、ワイヤ３０は回路基板８上の半導体チップ６から離間して接触していないので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡が無い状態となり、測定された電圧値は、再び所定電圧値Ｖ0となる。
　このように、所定の電気信号として直流電圧信号を用いるときは、良品の場合、時間ｔ3からｔ14の間の電圧値は、Ｖ＝０（Ｖ）となる。
　図１２（ｃ）は、第１ボンド点において不着Ｆ１が生じたときの電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。不着Ｆ１は、第１ボンディング処理の期間である時間ｔ3と時間ｔ4の間で生じる。不着Ｆ１が生じると、ワイヤ３０は、回路基板８にしっかり接続されていないので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡が無い。したがって、電圧値は、良品のときの時間ｔ3における電圧値である所定電圧値Ｖ0のままとなる。
　良品と不着Ｆ１とを区別するには、ｔ3以前で安定して測定された電圧値を基準とすることができる。例えば、ｔ3以前の電圧値である所定電圧値Ｖ0を基準として、これに予め定めた測定余裕度を加えた値を第１基準値Ｊ１とし、この第１基準値Ｊ１を良品とＦ１との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１２（ｃ）では、Ｊ１＝Ｖ0とした。測定された電圧値がＪ１未満であるときは良品、Ｊ１のままのときはＦ１と判断する。良品の一例は、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）で、Ｆ１の一例は、測定された電圧値がＶ0のままである。
　図１２（ｄ）は、第１ボンド点における処理が正常で、時間ｔ3において、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）となったが、ループ形成処理において、ワイヤ３０の途中切断Ｆ２が生じたときの電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。途中切断Ｆ２は、時間ｔ4と時間ｔ12の間で生じる。途中切断Ｆ２が生じると、ワイヤ３０は、回路基板８から離間するので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間の電気的短絡が無い状態となり、測定された電圧値は、良品のときの時間ｔ4における電圧値のＶ＝０（Ｖ）よりも大きな値となる。
　良品と途中切断Ｆ２とを区別するには、ｔ4以後で安定して測定された電圧値を基準とすることができる。例えば、ｔ4における電圧値Ｖ＝０（Ｖ）を基準とし、このＶ＝０（Ｖ）に予め定めた測定余裕度を加えた値を第２基準値Ｊ２とし、この第２基準値Ｊ２を良品とＦ２との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１２（ｄ）では、Ｊ２＝０（Ｖ）とした。測定された電圧値がＪ２のままのときは良品、Ｊ２を超えるのときはＦ２と判断する。良品の一例は、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）で、Ｆ２の一例は、測定された電圧値がＶ0である。
　図１２（ｅ）は、ループ形成処理が正常であったが、第２ボンド点で不着Ｆ３が生じたときの電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。不着Ｆ３は、時間ｔ12と時間ｔ13の間で生じる。不着Ｆ３が生じると、ワイヤ３０は、半導体チップ６にしっかり接続されていないので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡が無い。したがって、電圧値は、所定電圧値Ｖ0となる。
　良品と不着Ｆ３とを区別するには、ｔ4以後で安定して測定された電圧値を基準とすることができる。例えば、ｔ4における電圧値Ｖ＝Ｖ（Ｖ）を基準とし、このＶ＝０（Ｖ）に予め定めた測定余裕度を加えた値を第３基準値Ｊ３とし、この第３基準値Ｊ３を良品とＦ３との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１２（ｅ）では、Ｊ３＝Ｊ２＝０（Ｖ）とした。測定された電圧値がＪ３のままであれば良品、Ｊ３を超えるときはＦ３と判断する。良品の一例は、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）で、Ｆ３の一例は、測定された電圧値がＶ0である。
　図１２（ｆ）は、第２ボンド点における処理が正常で、時間ｔ12において、測定された電圧値はＶ＝０（Ｖ）のままであるが、その後のワイヤ切断処理の前に、ワイヤ３０の途中切断Ｆ４が生じたときの電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。途中切断Ｆ４は、時間ｔ13と時間ｔ14の間で生じる。途中切断Ｆ４が生じると、ワイヤ３０は、半導体チップ６から離間するので、ワイヤ３０とボンディングステージ１４との間に電気的短絡が無い状態となる。測定された電圧値は、良品のときの時間ｔ13における電圧値Ｖ＝０（Ｖ）よりも大きな値となる。
　良品と途中切断Ｆ４とを区別するには、ｔ13以前で安定して測定された電圧値を基準とすることができる。例えば、ｔ13における電圧値Ｖ＝０（Ｖ）を基準とし、このＶ＝０（Ｖ）に予め定めた測定余裕度を減算した値を第４基準値Ｊ４とし、この第４基準値Ｊ４を良品とＦ４との区別の判断閾値として用いる。説明を簡単にするため、図１２（ｆ）では、Ｊ４＝Ｊ３＝Ｊ２＝０（Ｖ）とした。測定された電圧値がＪ４のままのときは良品、Ｊ４を超えるときはＦ４と判断する。良品の一例は、測定された電圧値がＶ＝０（Ｖ）で、Ｆ４の一例は、測定された電圧値がＶ0である。
　このように、所定の電気信号に直流電圧信号を用いて、Ｆ１からＦ４のそれぞれに対応して第１基準値Ｊ１から第４基準値Ｊ４を判断基準とすることで、第１ボンド点における不着Ｆ１、ループ形成処理における途中切断Ｆ２、第ボンド点における不着Ｆ３、ワイヤ切断処理の前の途中切断Ｆ４を区別することができる。特に、Ｊ２＝Ｊ３＝Ｊ４＝０（Ｖ）とすることができ、測定判断が容易となる。
　上記では、第１ボンド点および第２ボンド点におけるワイヤボンディングは、キャピラリを用いたウェッジボンディング方式として説明したが、これをボールボンディング方式で行うものとしてもよい。
　本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲により規定されている本発明の技術的範囲ないし本質から逸脱することのない全ての変更及び修正を包含するものである。
　本発明は、キャピラリを用いてワイヤボンディングを行う装置及び方法に利用できる。
　６　半導体チップ、８　回路基板、１０　ワイヤボンディング装置、１２　架台、１４　ボンディングステージ、１６　ＸＹステージ、１８　ボンディングヘッド、２０　Ｚモータ、２２　Ｚ駆動アーム、２４　超音波トランスデューサ、２６　超音波振動子、２８　キャピラリ、３０，３１　ワイヤ、３２　ワイヤクランパ、３３　ワイヤスプール、３４　クランパ開閉部、３６　不着判定回路、５０　ウィンドクランパ、６０　コンピュータ、６２　ＸＹステージＩ／Ｆ、６４　ＺモータＩ／Ｆ、６６　超音波振動子Ｉ／Ｆ、６８　クランパ開閉Ｉ／Ｆ、７０　不着判定回路Ｉ／Ｆ、８０　制御部、８２　メモリ、８４　第１ボンディングプログラム、８６　ループ形成プログラム、８８　第２ボンディングプログラム、９０　不着連続監視プログラム、９２　切断判定処理プログラム、９４　異常出力処理プログラム、９６　制御プログラム、９８　制御データ、１００　第１ボンド点、１０２　第２ボンド点、１０４　切断状態、１０５　先端部、１０６　印加電源、１０８　測定部。

Claims (14)

  1. 　ワイヤボンディングの第１ボンド点において、ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理部と、
    　前記第１ボンディング処理の後、所定の連続監視期間の間、キャピラリに保持されている前記ワイヤと前記ボンディング対象物との間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいて前記ワイヤと前記ボンディング対象物との間の接続が変化するか否かを監視し判断する不着監視部と、
    　を備える、ワイヤボンディング装置。
  2. 　請求項１に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記所定の連続的監視期間は、
    　前記第１ボンディング処理の後、前記第１ボンド点から前記ワイヤボンディングの第２ボンド点まで前記ワイヤを延出する期間である、ワイヤボンディング装置。
  3. 　請求項２に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記不着監視部は、
    　前記キャピラリに保持されている前記ワイヤと前記ボンディング対象物との間に所定の電気信号を印加して前記キャピラリに保持されている前記ワイヤと前記ボンディング対象物との間の容量値を取得し、前記第１ボンディング処理の後で前記容量値が低下したときに前記ボンディング対象物から前記ワイヤが切断されたと判断し、その後前記第２ボンド点に至るまでに前記容量値が回復するときは、前記切断された前記ワイヤが前記ボンディング対象物に垂れて接触したと判断する、ワイヤボンディング装置。
  4. 　請求項３に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記所定の電気信号とは、交流電気信号、直流パルス信号のいずれかである、ワイヤボンディング装置。
  5. 　請求項３又は４に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記不着監視部は、
    　前記取得した前記容量値を時間について微分した微分値に基づいて、前記容量値についての低下と回復を判断する、ワイヤボンディング装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか１に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記第１ボンド点および前記第２ボンド点における前記ワイヤボンディングは、ウェッジボンディング方式で行われる、ワイヤボンディング装置。
  7. 　ワイヤボンディングの第１ボンド点において、ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理工程と、
    　前記第１ボンディング処理の後、前記第１ボンド点から前記ワイヤボンディングの第２ボンド点まで前記ワイヤを延出する期間の間、キャピラリに保持されている前記ワイヤとボンディング対象物との間に所定の電気信号を連続的に印加して前記キャピラリに保持されている前記ワイヤと前記ボンディング対象物との間の容量値の変化を取得する連続監視工程と、
    　前記第１ボンディング処理の後で前記容量値が低下したときに前記ワイヤが途中切断されたと判断し、その後前記第２ボンド点に至るまでに前記容量値が回復するときは、前記途中切断された前記ワイヤが前記ボンディング対象物に垂れて接触したと判断する途中切断判断工程と、
    　を有する、ワイヤボンディング方法。
  8. 　請求項７に記載のワイヤボンディング方法において、
    　前記所定の電気信号とは、交流電気信号、直流パルス信号のいずれかである、ワイヤボンディング方法。
  9. 　ワイヤボンディングの第１ボンド点において、第１ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理部と、
    　前記第１ボンド点から第２ボンド点に前記ワイヤを延出して所定のループを形成しながら移動するループ形成処理部と、
    　前記第２ボンド点において、第２ボンディング対象物と前記ワイヤとの間を接合する第２ボンディング処理部と、
    　前記第１ボンディング処理の前から前記第２ボンディングの後までの全期間に渡って、キャピラリに保持されている前記ワイヤと、前記第１ボンディング対象物と前記第２ボンディング対象物を保持するボンディングステージとの間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいて前記ワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断する不着監視部と、
    　を備える、ワイヤボンディング装置。
  10. 　請求項９に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記不着監視部は、
    　前記ワイヤと前記ボンディングステージとの間の容量値の変化、または電気的短絡の有無の変化に基づいて、前記ワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断する、ワイヤボンディング装置。
  11. 　請求項１０に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記不着監視部は、
    　前記第１ボンディング処理前の期間における前記連続的応答の安定値を第１基準値として、前記第１基準値に基づいて前記第１ボンディング点における前記ワイヤと前記第１ボンディング対象物との間の前記接続状態の変化の有無を判断し、
    　前記第１ボンディング処理完了時における前記連続的応答の安定値を第２基準値として、前記第２基準値に基づいて前記ループ形成処理の期間における前記ワイヤの前記接続状態の変化の有無を判断し、
    　前記ループ形成処理の期間における連続的応答の安定値を第３基準値として、前記第３基準値に基づいて前記第２ボンディング点における前記ワイヤと前記第２ボンディング対象物との間の前記接続状態の変化の有無を判断し、
    　前記第２ボンディング処理完了時における前記連続的応答の安定値を第４基準値として、前記第４基準値に基づいて前記第２ボンド点からワイヤの切断処理完了までの期間における前記ワイヤの前記接続状態の変化の有無を判断する、ワイヤボンディング装置。
  12. 　請求項１１に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記不着監視部は、
    　前記ボンディングステージの電位を接地電圧値として前記接地電圧値よりも所定電圧値だけ異なる電圧を有する直流電圧信号を前記所定の電気信号として前記ワイヤに印加して、前記第１基準値を前記所定電圧値とし、前記第２基準値から前記第４基準値を前記接地電圧値として、前記ワイヤの前記接続状態の変化の有無を判断する、ワイヤボンディング装置。
  13. 　請求項９に記載のワイヤボンディング装置において、
    　前記第１ボンド点および前記第２ボンド点におけるワイヤボンディングは、ウェッジボンディング方式またはボールボンディング方式で行われる、ワイヤボンディング装置。
  14. 　ワイヤボンディングの第１ボンド点において、第１ボンディング対象物とワイヤとの間を接合する第１ボンディング処理工程と、
    　前記第１ボンド点から第２ボンド点に前記ワイヤを延出して所定のループを形成しながら移動するループ形成処理工程と、
    　前記第２ボンド点において、第２ボンディング対象物と前記ワイヤとの間を接合する第２ボンディング処理工程と、
    　前記第１ボンディング処理の前から前記第２ボンディングの後までの全期間に渡って、キャピラリに保持されている前記ワイヤと、前記第１ボンディング対象物と前記第２ボンディング対象物を保持するボンディングステージとの間に所定の電気信号を連続的に印加し、その連続的応答に基づいて前記ワイヤの接続状態の変化の有無を監視し判断する不着監視工程と、
    　を有する、ワイヤボンディング方法。
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