JP2752890B2 - ワイヤボンディング装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップに金属細
線を接続するワイヤボンディング装置に関し、特にボン
ディング荷重が正常か否かを検査する機能をもつワイヤ
ボンディング装置に関する。
線を接続するワイヤボンディング装置に関し、特にボン
ディング荷重が正常か否かを検査する機能をもつワイヤ
ボンディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップのボンディングパッ
ドとケースのリード部とをワイヤボンディング装置で接
続する場合は、予じめケースに載置された半導体チップ
をワイヤボンディング装置のステージに位置決め固定
し、ワイヤボンディングツールに所定の荷重および速度
と超音波振動をもたせ下降させ、金属細線であるボンデ
ィングワイヤを半導体チップのボンディングパッドに衝
撃力と超音波エネルギーを与え接続していた。
ドとケースのリード部とをワイヤボンディング装置で接
続する場合は、予じめケースに載置された半導体チップ
をワイヤボンディング装置のステージに位置決め固定
し、ワイヤボンディングツールに所定の荷重および速度
と超音波振動をもたせ下降させ、金属細線であるボンデ
ィングワイヤを半導体チップのボンディングパッドに衝
撃力と超音波エネルギーを与え接続していた。
【０００３】図４は半導体チップにボンディングワイヤ
が接続された状態を示す図である。しかしながら、この
ボンディングワイヤの半導体チップへの接続時に、図４
に示すように、ケース１６側の接続には問題とならない
ものの、しばしば、半導体チップ１０には亀裂１１が生
ずる問題があった。しかも、この亀裂の問題はボンディ
ングツール２に与える動的条件を適切に設定した後にも
かかわらず起きていた。このため、動的条件設定後もボ
ンディングツールに与える荷重および速度ならびに超音
波エネルギーの良否を定期的に検査する必要があった。
が接続された状態を示す図である。しかしながら、この
ボンディングワイヤの半導体チップへの接続時に、図４
に示すように、ケース１６側の接続には問題とならない
ものの、しばしば、半導体チップ１０には亀裂１１が生
ずる問題があった。しかも、この亀裂の問題はボンディ
ングツール２に与える動的条件を適切に設定した後にも
かかわらず起きていた。このため、動的条件設定後もボ
ンディングツールに与える荷重および速度ならびに超音
波エネルギーの良否を定期的に検査する必要があった。
【０００４】図５は従来のワイヤボンディング装置の一
例における構成を示す図である。そこで、従来のワイヤ
ボンディング装置は、図５に示すように、本体から伸び
るアーム１のボンディングツール２の衝撃力を測定する
衝撃センサ５をステージ４に載置し、この衝撃センサ５
の出力を入力しオッシロスコープ７に衝撃波を描かせる
衝撃力測定器６を設けていた。
例における構成を示す図である。そこで、従来のワイヤ
ボンディング装置は、図５に示すように、本体から伸び
るアーム１のボンディングツール２の衝撃力を測定する
衝撃センサ５をステージ４に載置し、この衝撃センサ５
の出力を入力しオッシロスコープ７に衝撃波を描かせる
衝撃力測定器６を設けていた。
【０００５】そして、ボンディングツール２に与える荷
重および下降速度と超音波発振制御部９による超音波エ
ネルギーの設定によりボンディングツール２の動的条件
を設定し、この衝撃力測定装置６で定期的にボンディン
グツール２の衝撃力によって得られる衝撃波を観察し適
切な条件であるか否かで半導体チップの亀裂防止管理を
行なっていた。
重および下降速度と超音波発振制御部９による超音波エ
ネルギーの設定によりボンディングツール２の動的条件
を設定し、この衝撃力測定装置６で定期的にボンディン
グツール２の衝撃力によって得られる衝撃波を観察し適
切な条件であるか否かで半導体チップの亀裂防止管理を
行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のワイヤボンディング装置では、定期的に衝撃力
をチェックしているにもかかわらず、定期チェックする
間に半導体チップに亀裂が生じ多量の不良品を大量発生
させることがある。また、その原因が何んであるか見極
るにしても時間がかかり多大な工数を浪費する。さら
に、修理調整している間装置は装置が停止しているの
で、装置の稼働率が低下するという問題も含んでいる。
た従来のワイヤボンディング装置では、定期的に衝撃力
をチェックしているにもかかわらず、定期チェックする
間に半導体チップに亀裂が生じ多量の不良品を大量発生
させることがある。また、その原因が何んであるか見極
るにしても時間がかかり多大な工数を浪費する。さら
に、修理調整している間装置は装置が停止しているの
で、装置の稼働率が低下するという問題も含んでいる。
【０００７】従って、本発明の目的は、原因を事前に検
知し亀裂の発生を防止し無駄な調整工数を無くすととも
に稼働率の高いワイヤボンディング装置を提供すること
である。
知し亀裂の発生を防止し無駄な調整工数を無くすととも
に稼働率の高いワイヤボンディング装置を提供すること
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ステー
ジに配置された衝撃センサと、この衝撃センサをボンデ
ィングツールで叩くときに生ずる衝撃を検出し衝撃波を
出力する衝撃波出力部と、基準衝撃波を予じめ記憶し該
衝撃波出力部から出力する前記衝撃波と該基準衝撃波と
を比較し波形の違いを出力する比較検出部と、荷重およ
び超音波条件を設定する超音波荷重設定部および超音波
発振制御部と、所定回数のボンディングを行なった後前
記ボンディングツールの前記衝撃センサの叩くことによ
り得られる衝撃波と前記基準衝撃波と比較し違いがあり
かつ前記荷重および超音波条件の設定値にずれが無けれ
ば、前記荷重および超音波条件を許容範囲内で設定し直
し再度前記衝撃センサを叩き得られる衝撃波と前記基準
衝撃波と比較し違いがあるとき警報を発生させる判定手
段とを備えるワイヤボンディング装置である。
ジに配置された衝撃センサと、この衝撃センサをボンデ
ィングツールで叩くときに生ずる衝撃を検出し衝撃波を
出力する衝撃波出力部と、基準衝撃波を予じめ記憶し該
衝撃波出力部から出力する前記衝撃波と該基準衝撃波と
を比較し波形の違いを出力する比較検出部と、荷重およ
び超音波条件を設定する超音波荷重設定部および超音波
発振制御部と、所定回数のボンディングを行なった後前
記ボンディングツールの前記衝撃センサの叩くことによ
り得られる衝撃波と前記基準衝撃波と比較し違いがあり
かつ前記荷重および超音波条件の設定値にずれが無けれ
ば、前記荷重および超音波条件を許容範囲内で設定し直
し再度前記衝撃センサを叩き得られる衝撃波と前記基準
衝撃波と比較し違いがあるとき警報を発生させる判定手
段とを備えるワイヤボンディング装置である。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１０】図１は本発明のワイヤボンディング装置の
一実施例における構成を示す図である。このワイヤボン
ディング装置は、図１に示すように、ステージ４ａに配
置される衝撃センサ５からの衝撃信号を入力し衝撃波を
出力する衝撃波出力部１２と、基準の衝撃波を予じめ記
憶し衝撃波出力部１２から出力する衝撃波と比較し波形
の違いを判定しアラーム部１５を動作させる信号を出力
するとともにボンディングツールの荷重および超音波印
加条件の変更を指令する比較検出部１３と、この比較検
出部１３の指令を入力し超音波発振制御部９および荷重
印加部を制御する荷重・超音波設定部１４とを備えてい
る。
一実施例における構成を示す図である。このワイヤボン
ディング装置は、図１に示すように、ステージ４ａに配
置される衝撃センサ５からの衝撃信号を入力し衝撃波を
出力する衝撃波出力部１２と、基準の衝撃波を予じめ記
憶し衝撃波出力部１２から出力する衝撃波と比較し波形
の違いを判定しアラーム部１５を動作させる信号を出力
するとともにボンディングツールの荷重および超音波印
加条件の変更を指令する比較検出部１３と、この比較検
出部１３の指令を入力し超音波発振制御部９および荷重
印加部を制御する荷重・超音波設定部１４とを備えてい
る。
【００１１】図２は図１のワイヤボンディング装置の動
作を説明するためのフローチャート、図３（ａ）および
（ｂ）は衝撃波の波形を説明するための波形図およびグ
ラフである。次に、このワイヤボンディング装置の動作
について図１、図２および図３を参照して説明する。ま
ず、図３（ａ）に示す最も良い条件の基準波形の衝撃力
ピーク値（例えば、３０ｇｆ以下）と衝撃減衰時間（例
えば、４５ｍｓｅｃ以下）を図１に示す比較検出部１３
に記憶させる。次に、この基準波形に対応するボンディ
ングアーム２の荷重・超音波付加条件を設定し、図２の
ステップＡでボンディング作業を開始する。
作を説明するためのフローチャート、図３（ａ）および
（ｂ）は衝撃波の波形を説明するための波形図およびグ
ラフである。次に、このワイヤボンディング装置の動作
について図１、図２および図３を参照して説明する。ま
ず、図３（ａ）に示す最も良い条件の基準波形の衝撃力
ピーク値（例えば、３０ｇｆ以下）と衝撃減衰時間（例
えば、４５ｍｓｅｃ以下）を図１に示す比較検出部１３
に記憶させる。次に、この基準波形に対応するボンディ
ングアーム２の荷重・超音波付加条件を設定し、図２の
ステップＡでボンディング作業を開始する。
【００１２】次に、所定回数の作業に達すると、ステッ
プＢでステージ４が移動し、ボンディングアーム２の直
下に衝撃センサ５が位置決めされる。次に、ステップＣ
でボンディングアーム２が下降し衝撃センサ５を叩く、
これにより衝撃センサ５は信号を発生し衝撃波出力部１
２に入力する。次に、衝撃波出力部１２は衝撃波を出力
し比較検出部１３に入力する。次に、ステップＤで比較
検出部１３は予じめ記憶された基準波形と入力した衝撃
波とを比較する。もし、波形に差異が無ければ、ステッ
プＡに戻りボンディング作業を続行する。
プＢでステージ４が移動し、ボンディングアーム２の直
下に衝撃センサ５が位置決めされる。次に、ステップＣ
でボンディングアーム２が下降し衝撃センサ５を叩く、
これにより衝撃センサ５は信号を発生し衝撃波出力部１
２に入力する。次に、衝撃波出力部１２は衝撃波を出力
し比較検出部１３に入力する。次に、ステップＤで比較
検出部１３は予じめ記憶された基準波形と入力した衝撃
波とを比較する。もし、波形に差異が無ければ、ステッ
プＡに戻りボンディング作業を続行する。
【００１３】また、ステップＤで差異があるときは、ス
テップＥで、荷重設定部および超音波発振制御部９の荷
重および超音波条件の設定値を検出し、所定の条件とず
れがないかを検出し、ずれがあれば自動的に設定し直
す。また、ずれがなければ、図３（ｂ）に示す相関条件
の範囲内で荷重条件および超音波条件を自動的に設定し
直す。次に、ステップＦでボンディングアーム２で衝撃
センサ５を叩く、ステップＧで出力された波形と基準波
形と比較し差異があるか否かを判定する。
テップＥで、荷重設定部および超音波発振制御部９の荷
重および超音波条件の設定値を検出し、所定の条件とず
れがないかを検出し、ずれがあれば自動的に設定し直
す。また、ずれがなければ、図３（ｂ）に示す相関条件
の範囲内で荷重条件および超音波条件を自動的に設定し
直す。次に、ステップＦでボンディングアーム２で衝撃
センサ５を叩く、ステップＧで出力された波形と基準波
形と比較し差異があるか否かを判定する。
【００１４】ここで、違いが無ければ、ステップＡに戻
りボンディング作業を行なう。もし違いがあれば、ステ
ップＨでアラーム部１５により警報を発するとともに装
置を停止する。
りボンディング作業を行なう。もし違いがあれば、ステ
ップＨでアラーム部１５により警報を発するとともに装
置を停止する。
【００１５】ここで、この動作における補促説明をする
と、従来、半導体チップの亀裂の発生は、検出される衝
撃波のピーク値と減衰値は、図３（ａ）に示す基準波形
のピーク値が大きく減衰値が長いときに発生している。
しかしながら、ボンディングツール等の連結部の機械的
な緩みあるいは摩耗などが生ずると、衝撃力の伝達が不
安定になり、ボンディング毎に衝撃力がばらつき、場合
によっては大きな衝撃力が加わり亀裂を起すことが考え
られた。このことを考慮して、まず、接続性能が最も優
れた衝撃エネルギー値を求め、このときに発生する衝撃
波形を基準の波形とし、機械的緩みや摩耗のないとき
に、基準の波形からどの程度の範囲内に違いがあれば、
亀裂を起すことなく接続できるか実験してみて求めてみ
た。その結果、図３（ｂ）に示す衝撃力を決定する荷重
および超音波条件の相関条件範囲内だけに設定を留めれ
ば良いことが判明した。このような実験結果と知見によ
り、ボンディング作業途中においても、ボンディングツ
ールの衝撃力による発生する衝撃波の波形をチェックす
ることにより、最初に設定されたボンディング条件が、
単に条件を補正するだけで適切な条件に設定できるもの
かあるいは修理しない限り修復できないものであるかを
見極めたことである。
と、従来、半導体チップの亀裂の発生は、検出される衝
撃波のピーク値と減衰値は、図３（ａ）に示す基準波形
のピーク値が大きく減衰値が長いときに発生している。
しかしながら、ボンディングツール等の連結部の機械的
な緩みあるいは摩耗などが生ずると、衝撃力の伝達が不
安定になり、ボンディング毎に衝撃力がばらつき、場合
によっては大きな衝撃力が加わり亀裂を起すことが考え
られた。このことを考慮して、まず、接続性能が最も優
れた衝撃エネルギー値を求め、このときに発生する衝撃
波形を基準の波形とし、機械的緩みや摩耗のないとき
に、基準の波形からどの程度の範囲内に違いがあれば、
亀裂を起すことなく接続できるか実験してみて求めてみ
た。その結果、図３（ｂ）に示す衝撃力を決定する荷重
および超音波条件の相関条件範囲内だけに設定を留めれ
ば良いことが判明した。このような実験結果と知見によ
り、ボンディング作業途中においても、ボンディングツ
ールの衝撃力による発生する衝撃波の波形をチェックす
ることにより、最初に設定されたボンディング条件が、
単に条件を補正するだけで適切な条件に設定できるもの
かあるいは修理しない限り修復できないものであるかを
見極めたことである。
【００１６】なお、条件設定の補正を必要としないで、
単に、ボンディングアームの機械的緩みあるいはボンデ
ィングツールの摩耗のみをチェックするだけなら、複数
回衝撃センサを叩き、それらの波形にばらつきが有るか
否か見て判定することができる。
単に、ボンディングアームの機械的緩みあるいはボンデ
ィングツールの摩耗のみをチェックするだけなら、複数
回衝撃センサを叩き、それらの波形にばらつきが有るか
否か見て判定することができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、衝撃セン
サをボンディングツールで叩くときに生ずる衝撃を検出
し衝撃波を出力する衝撃波出力部と、基準衝撃波を予じ
め記憶し該衝撃波出力部から出力する前記衝撃波と該基
準衝撃波とを比較し波形の違いを出力しその違いにより
警報を発するかあるいはボンディング荷重および超音波
の条件を補正する比較検出部とを設け、最初の打撃によ
って前記衝撃波出力部が出力する衝撃波の波形と該基準
波形の波形の違いが有るとき、前記ボンディングツール
の打撃エネルギーを変えて該衝撃センサへの次の打撃で
得られる衝撃波と該基準波形との違いが有るときに警報
を発することによって、ボンディングアームおよびボン
ディングツール等の機械的緩みおよび摩耗等によるボン
ディング条件の変動かあるいは単に条件設定のずれによ
る変動かを極めて短時間で見極めることが出来る。
サをボンディングツールで叩くときに生ずる衝撃を検出
し衝撃波を出力する衝撃波出力部と、基準衝撃波を予じ
め記憶し該衝撃波出力部から出力する前記衝撃波と該基
準衝撃波とを比較し波形の違いを出力しその違いにより
警報を発するかあるいはボンディング荷重および超音波
の条件を補正する比較検出部とを設け、最初の打撃によ
って前記衝撃波出力部が出力する衝撃波の波形と該基準
波形の波形の違いが有るとき、前記ボンディングツール
の打撃エネルギーを変えて該衝撃センサへの次の打撃で
得られる衝撃波と該基準波形との違いが有るときに警報
を発することによって、ボンディングアームおよびボン
ディングツール等の機械的緩みおよび摩耗等によるボン
ディング条件の変動かあるいは単に条件設定のずれによ
る変動かを極めて短時間で見極めることが出来る。
【００１８】従って、条件変動の原因を事前に検知して
半導体チップの亀裂の発生を防止することが出来る効果
がある。また、条件出しに工数を費やすことが無くなる
ので、装置の稼働率をより高めることが出来るという効
果もある。
半導体チップの亀裂の発生を防止することが出来る効果
がある。また、条件出しに工数を費やすことが無くなる
ので、装置の稼働率をより高めることが出来るという効
果もある。
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の一実施例に
おける構成を示す図である。
おける構成を示す図である。
【図２】図１のワイヤボンディング装置の動作を説明す
るためのフローチャートである。
るためのフローチャートである。
【図３】衝撃波の波形を説明するための波形図およびグ
ラフである。
ラフである。
【図４】半導体チップにボンディングワイヤが接続され
た状態を示す図である。
た状態を示す図である。
【図５】従来のワイヤボンディング装置の一例における
構成を示す図である。
構成を示す図である。
１ ボンディングアーム ２ ボンディングツール ４、４ａ ステージ ５ 衝撃センサ ６ 衝撃力測定器 ７ オッシロスコープ ９ 超音波発振制御部 １２ 衝撃波出力部 １３ 比較検出部 １４ 荷重・超音波設定部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−164233（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−112436（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/607 H01L 21/60 301
Claims (1)
- 【請求項１】 ステージに配置された衝撃センサと、こ
の衝撃センサをボンディングツールで叩くときに生ずる
衝撃を検出し衝撃波を出力する衝撃波出力部と、基準衝
撃波を予じめ記憶し該衝撃波出力部から出力する前記衝
撃波と該基準衝撃波とを比較し波形の違いを出力する比
較検出部と、荷重および超音波条件を設定する超音波荷
重設定部および超音波発振制御部と、所定回数のボンデ
ィングを行なった後前記ボンディングツールの前記衝撃
センサの叩くことにより得られる衝撃波と前記基準衝撃
波と比較し違いがありかつ前記荷重および超音波条件の
設定値にずれが無ければ、前記荷重および超音波条件を
許容範囲内で設定し直し再度前記衝撃センサを叩き得ら
れる衝撃波と前記基準衝撃波と比較し違いがあるとき警
報を発生させる判定手段とを備えることを特徴とするワ
イヤボンディング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21936193A JP2752890B2 (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | ワイヤボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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