JP3567644B2 - ワイヤボンダーの座標検出順序決定装置 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンダーの座標検出順序決定装置に関するものであり、更に詳しくはワイヤボンダーにセットされる半導体チップおよびリード端子の位置を確定させてワイヤボンディングする場合の半導体チップおよびリード端子の座標検出順序を決定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子(以降、半導体チップとリード端子とをワイヤボンディングしたものを称する)の製造工程では、リードフレームに半導体チップをマウントした後、半導体チップ上の電極パッドとリードフレームのインナーリードの端子とが金線やアルミニウム線等のボンディングワイヤで接続される。この配線作業を行なうワイヤボンダー(専用装置のほか他の装置に組み込まれた兼用装置を含む)においては、その作業テーブル上におおまかにセットされるリードフレームのリード端子に設けた検出点と、リードフレーム上の半導体チップに設けた検出点との座標を座標検出用カメラが順に移動して座標検出し、予め設定された検出点の座標値と比較して、半導体チップおよびリード端子の位置、回転状態を認識し、ワイヤボンディングを実施するボンド点の座標値に修正をかけることが行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
座標検出用カメラとワイヤボンディングが行なわれるワイヤ保持部とはワイヤボンダーのボンディングヘッドに取り付けられているが、そのボンディングヘッドの移動距離を短くしワイヤボンディングを効率よく実施するための、上記の座標検出用カメラによるリード端子の単数または複数の検出点、および半導体チップの単数または複数の検出点の検出順序、リード端子またはこれと対になる半導体チップ上の電極パッドの中からボンディングを開始させるべき先頭ボンド点や配線順序は、製造される半導体素子の品種によって異なり、上記の各項目は熟練した作業者によって決定されている。
【0004】
しかし、ワイヤボンディングの効率を支配する要因は上述のように多く複雑であり人為的ミスを発生しやすいこと、またボンディングヘッドの移動距離の算出においても座標検出用カメラとワイヤ保持部との間隔が考慮されていないことなどのために、ボンディングヘッドの移動距離を不必要に増大させる場合があり、ワイヤボンディング工程のタクトタイムを長時間化し、その生産性を低下させている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、座標検出用カメラによるリード端子の検出点および半導体チップの検出点の座標検出順序によるボンディングヘッドの移動および最終の座標検出位置からボンディングを開始する先頭ボンド点までのボンディングヘッドの移動の移動距離を算出する手段と、座標検出順序を組み替える手段と、ボンディングヘッドの移動距離が最も短くなるように座標検出順序を決定する手段とを備えた座標検出順序決定装置によって、ボンディングヘッドの移動距離を最短化させ、ワイヤボンディングの効率を向上させるようにしている。これによって、従来は熟練者の手で決定された座標検出順序により、時として発生することのあったボンディングヘッドの無駄な動きが解消される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるワイヤボンダーの座標検出順序決定装置について、以下、図面を参照し具体的に説明する。
【0007】
図1は座標検出対象の一例としての半導体チップおよびリード端子の要部を示す平面図である。図1において、半導体チップ1の四辺の周縁部にはそれぞれ複数の電極パッド4が配列されており、4か所のコーナー部のうちの2か所には画像認識による座標検出用カメラの検出点となるコーナーセル2が設けられている。また、半導体チップ1の四辺の周辺部には電極パッド4に対となる複数のリード端子3が配置されており、その中で半導体チップ1のコーナーセル2に最も近いリード端子3には同じく画像認識による座標検出用カメラの検出点となる突起部6が設けられている。すなわち、リード端子3の検出点として突起部6が2か所、半導体チップ1の検出点としてコーナーセル2が2か所の計4か所に検出点が設けられている。また、半導体チップ1の四辺の周縁部の電極パッド4の列において、各列の両端の電極パッド4、換言すれば、半導体チップ1のコーナー部の近傍に存在する計8個の電極パッド4がワイヤボンディングの開始される先頭ボンド点の候補、すなわち、先頭ボンド点候補5となる。
【0008】
ワイヤボンダーではワイヤボンディングに先立って、ボンディングヘッドに取り付けられた座標検出用カメラが上記の4か所の検出点を順に移動して、作業テーブル上に置かれたリードフレームのリード端子3とリードフレームにマウントされた半導体チップ1との位置、回転状態を認識し、次いでワイヤ保持部が半導体チップ1上の各電極パッド4と、これに対となる各リード端子3とをワイヤボンディングしていくが、図2はそのボンディングヘッド20を示し、図2のAは平面図、図2のBは側面図である。図2に示すように、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22とは間隔Dをあけて取り付けられている。そして一般的には、この間隔Dは半導体チップ1の一辺の長さdよりは若干大きく、D>dのように設定される。また、ボンディングヘッド20は座標検出時には座標検出用カメラ21を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部22を主体として移動するようになっている。
【0009】
図3は座標検出用カメラ21が図1に示すリード端子3の検出点である突起部6、半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の何れかを第1検出点として順に移動してそれらの座標を検出し、最終の検出位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5の何れかへ至るまでのボンディングヘッド20の移動距離を最も短くするための座標検出順序決定装置10の機能構成を示すブロック図である。すなわち、座標検出順序決定装置10は、既知の情報を入力しておくデバイス情報入力部11、予め設定される座標検出順序を組み替える検出順序操作部12、座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離を算出する移動距離算出部13、移動距離が最も短くなるように座標検出順序および先頭ボンド点を決定する検出順序決定部14、ワイヤボンディングの順序すなわち配線の順序を決定する配線順序決定部15、および先頭ボンド点となるべき候補を抽出し選定する先頭ボンド点候補選定部16から構成されている。
【0010】
デバイス情報入力部11は予め設定する座標検出順序、リード端子13の検出点である突起部6および半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の座標値、電極パッド4の座標値(例えば中心点の座標値であり、そのほかコーナーの座標値など種々の座標値が採用される)、ボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dなどが入力される。これらのデバイス情報は記憶媒体、例えばフロッピーディスク等に格納して提供され、その記憶情報はフロッピーディスクドライブ等で読み取られて入力される。
【0011】
検出順序操作部12は検出点である2か所の突起部6、2か所のコーナーセル2をそれぞれ検出の開始点、すなわち第1検出点として座標検出する場合の検出順序を順次設定する。すなわち、4か所の検出点の順列の数(4の階乗の値)に相当する検出順序を順次設定する。
【0012】
移動距離算出部13はデバイス情報入力部11から得られる予め設定された座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離、および検出順序操作部12で設定される座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離を後述するように算出する。この移動距離には座標検出用カメラ21が最終検出点にある位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5まで移動する距離も含まれる。移動距離の算出に際しては、デバイス情報入力部11から得られる各検出点の座標、およびボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dが使用される。
【0013】
検出順序決定部14はデバイス情報入力部11から得られる予め設定された座標検出順序に従って検出する場合と、検出順序操作部12で順次設定される座標検出順序に従って検出する場合とについて、移動距離算出部13で算出されるボンディングヘッド20の移動距離が最も短くなるように座標検出順序と先頭ボンド点とを決定する。
【0014】
配線順序決定部15は検出順序決定部14で決定される先頭ボンド点、すなわち、座標検出後に最初にワイヤボンディングされる電極パッド4を起点として、当該電極パッド4が含まれる電極パッド4の列から順に他の電極パッド4の列にワイヤボンディングが行なわれるように配線順序を決定する。
【0015】
先頭ボンド点候補選定部16はワイヤボンディングを開始する先頭ボンド点の候補として各電極パッド4の列の両端の計8個の電極パッド4を取り出す。
【0016】
次ぎに、上記の座標検出順序決定装置10の作用、すなわち処理手順について、図4のフローチャートを参照し説明する。
【0017】
(ステップ1)予め設定される座標検出順序、リード端子3の検出点である突起部6の座標値、半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の座標値、電極パッド4の座標値、ボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dなどがデバイス情報入力部11へ入力される。
【0018】
(ステップ2)先頭ボンド点候補選定部16において半導体チップ1の周縁部の各電極パッド4の列の両端に位置する計8個の電極パッド4を先頭ボンド点候補5として選び、それらの座標値を取り出す。
【0019】
(ステップ3)予め設定された座標検出順序に基づいて座標検出用カメラ21が検出の開始点から全ての検出点を順に移動して最終の検出点にある位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5まで移動する場合のボンディングヘッド20の移動距離が移動距離算出部13において算出される。
【0020】
この算出について、図5、図6を参照して具体的に説明する。図5に示す半導体チップ1とリード端子3について、座標検出用カメラ21がリード端子3の検出点P3、半導体チップ1の検出点P1およびP2、次いでリード端子3の検出点P4をこの順に検出した後、検出点P4が属するリード端子3と対をなす電極パッド4を先頭ボンド点P5としてワイヤボンディングを開始すると仮定した場合の、図2に示したボンディングヘッド20の移動の軌跡を図6に示す。前述したように、ボンディングヘッド20は座標検出時には座標検出用カメラ21を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部22を主体として移動する。すなわち、ボンディングヘッド20は座標検出用カメラ21が主体となって検出点P3からP1、P2を経由してP4に至ると、その位置からはワイヤ保持部22が主体となって先頭ボンド点P5へ移動するようになっている。その時の座標検出用カメラ21の移動の軌跡を細線で示し、ワイヤ保持部22の移動の軌跡を破線で示した。なお、従来はボンディングヘッド20の移動距離を求めるに際して、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dを考慮せず、ボンディングヘッド20がP3からP1、P2、P4を経てP5へ移動するとしていた。換言すれば、座標検出用カメラ21がP4から、白抜き矢印で示すように、P5へ移動するような移動距離の算出が行なわれており、実際の移動距離とは異なる値が使用されていたことになる。
【0021】
本実施の形態の移動距離算出部13では、同様にボンディングヘッド20の移動を座標検出用カメラ21の移動として算出するが、P5の座標を図5において、Y軸の負方向に距離Dだけ移動させた地点P5’にあるものとして補正しボンディングヘッド20の移動距離を算出するようにしている。
【0022】
(ステップ4)予め設定された座標検出順序による場合の(ステップ3)によるボンディングヘッド20の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定し、検出順序操作部12で順次設定される座標検出順序による場合のボンディングヘッド20の移動距離との長短を比較判定し、検出順序操作部12で設定される座標検出順序による移動距離の方が長い場合には(ステップ6)へ進み、短い場合には(ステップ5)へ進む。
【0023】
(ステップ5)予め設定された座標検出順序よりも検出順序操作部12で設定された座標検出順序の方がボンディングヘッド20の移動距離が短いと(ステップ4)において判定された場合、その検出順序による短い移動距離を最短移動距離量として仮決定し、最短移動距離の書き換えを行なう。
【0024】
(ステップ6)ボンディングヘッド20の移動距離が最短であると仮決定されている検出順序に対して、可能な検出順序によるボンディングヘッド20の移動距離の比較が完了するまでは、(ステップ7)へ進むように判断され、すべての検出順序の比較の完了が確認されると(ステップ8)へ進む。
【0025】
(ステップ7)座標検出は何れの検出点から開始してもよいので検出順序は検出点の数の階乗の値だけ存在し、先頭ボンド点候補も各電極パッド4の列の両端、すなわち計8点存在するが、これらの組み合わせの全てが検出順序操作部12によって順次設定されて(ステップ3)から(ステップ5)の処理が繰り返され移動距離の算出と長短の比較が行なわれる。
【0026】
なお、電極パッド4の列の両端の電極パッド4を先頭ボンド点候補とする以外に、全ての電極パッド4を先頭ボンド点候補としてボンディングヘッド20の移動距離を最短にする検出順序を決定してもよいが、前述したように一般にボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dと半導体チップ1の一辺の幅dとの間には、D>dの関係があるので、電極パッド4の列の両端の計8個の電極パッド4を先頭ボンド点候補として算出すれば確実に最短の移動距離を求めることが可能である。また、電極パッド4の列の中ほどからワイヤボンディングを開始すると、一つの電極パッド4の列から次ぎの電極パッド4の列への移動が1回増えるので結果的にボンディングヘッド20の移動距離の増加を招くことになる。従って、本実施の形態においては、電極パッド4の列の両端の電極パッド4を先頭ボンド点候補としている。
【0027】
(ステップ8)仮決定されている最短移動距離に対して、他の全ての検出順序の移動距離の比較が完了し、(ステップ6)においてボンディングヘッド20の移動距離が最も短くなる座標検出順序と先頭ボンド点とが決定されると、その先頭ボンド点を起点とし、その先頭ボンド点が含まれる電極パッド4の列から他の電極パッド4の列へ順にワイヤボンディングが行なわれるように、配線順序決定部15にて配線順序を決定して一連の処理が終了する。
【0028】
すなわち、本実施の形態による座標検出決定装置10は、先頭ボンド点候補選定部16において全ての先頭ボンド点候補の抽出選定を行ない、検出順序操作部12において可能なあらゆる座標検出順序を順次設定し、移動距離算出部13では座標検出用カメラ21が全ての検出点を移動し、かつ座標検出を完了した位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点へ移動するボンディングヘッド20の移動距離を算出し、検出順序決定部14において当該移動距離が最短となる検出順序と先頭ボンド点を決定し、配線順序決定部15において電極パッド4とリード端子3との間のワイヤボンディングが先頭ボンド点の含まれる電極パッドの列から順に他の電極パッドの列へ行われるように配線順序を決定するようになっているので、従来のように、熟練した作業者の技量に頼ることなく、ボンディングヘッド20の移動距離を最短にする座標検出順序、およびそれに続く先頭ボンド点と配線順序を決定することができる。その結果、ボンディングヘッド20の移動が合理化され移動距離が短くなる分だけワイヤボンディングのタクトタイムが短縮される。
【0029】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【0030】
例えば、本実施の形態においては、図1に示したように、半導体チップ1の四辺の周縁部に電極パッド4が各1列に形成されている場合を取り上げたが、集積度が向上した半導体チップであって、電極パッド列が各2列以上で構成されるような場合にも、本発明の座標検出順序決定装置は適用され得る。
【0031】
また本実施の形態においては、予め座標検出順序を設定し、その場合のボンディングヘッド20の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定する例を説明したが、検出順序操作部12で順次設定される検出順序のなかには予め設定される検出順序も含まれるので、検出順序を予め設定せず、検出順序操作部12で最初に設定される検出順序による移動距離を先ず最短移動距離と仮決定するようにしてもよい。
【0032】
また本実施の形態においては、本発明の座標検出順序決定装置10内に先頭ボンド点候補選定部16を一体的に組み込んだが、先頭ボンド点を固定しておき、その条件下にボンディングヘッド20の移動距離が最短となるような検出順序を決定する座標検出順序決定装置としてもよい。 すなわち、先頭ボンド点候補選定部16を省略し得る。
【0033】
また本実施の形態においては、座標検出順序決定装置10内に配線順序決定部15を一体的に組み込んだが、電極パッド4とリード端子3との配列は比較的単純であるから、配線順序の決定は人手で行なってデバイス情報入力部11に入力するようにしてもよい。すなわち、配線順序決定部15を省略し得る。
【0034】
また本実施の形態においては、座標検出点をリード端子3に2か所の突起部6と半導体チップ1に2か所のコーナーセル2と、計4か所に設けたが、例えば、リード端子3に2か所と半導体チップ1に1か所のように検出点の数は簡略にしてもよく、また必要に応じ増やしてもよい。
【0035】
また本実施の形態においては、ボンディングヘッド20の移動距離の算出に際しては、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dを考慮した補正を行い座標検出用カメラ21の移動として求めたが、座標検出用カメラ21の移動とワイヤ保持部22の移動とをそれぞれに求めて加算するようにしてもよい。
【0036】
また本実施の形態においては、先頭ボンド点を電極パッド4の中から決定する例を説明したが、先頭ボンド点をリード端子3の中から求めるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、次ぎに述べるような効果を奏する。
【0038】
半導体素子の製造のためのワイヤボンディングに際し、ボンディングヘッドの無駄な動きを避けるために、ワイヤボンダーにセットされる半導体チップとリード端子の位置、回転状態を認識するための座標検出順序を従来は熟練した作業者が決定していたが、本発明の座標検出順序決定装置は可能な検出順序を全て比較してボンディングヘッドが最短の移動距離を取るようにしたので、座標検出順序と配線順序が迅速かつ適切に決定され、ワイヤボンディング工程のタクトタイムが削減される。また、このことによって人為的ミスが解消されると共に工数が削減され、ワイヤボンディング工程の生産性を大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】座標検出対象の一例としての半導体チップとリード端子との要部を示す平面図である。
【図2】ワイヤボンダーのボンディングヘッドを示し、Aは平面図、Bは側面図である。
【図3】座標検出順序決定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図4】座標検出順序決定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】座標検出順序の一例における座標の検出点と先頭ボンド点を示す平面図である。
【図6】図5に示す例において、ボンディングヘッドの移動の軌跡を示す平面図である。
【符号の説明】
1……半導体チップ、2……コーナーセル、3……リード端子、4……電極パッド、5……先頭ボンド点候補、6……突起部、10……座標検出順序決定装置、11……デバイス情報入力部、12……検出順序操作部、13……移動距離算出部、14……検出順序決定部、15……配線順序決定部、16……先頭ボンド点候補選定部、21……座標検出用カメラ、22……ワイヤ保持部、P1、P2……半導体チップの検出点、P3、P4……リード端子の検出点、P5……先頭ボンド点。
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンダーの座標検出順序決定装置に関するものであり、更に詳しくはワイヤボンダーにセットされる半導体チップおよびリード端子の位置を確定させてワイヤボンディングする場合の半導体チップおよびリード端子の座標検出順序を決定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子(以降、半導体チップとリード端子とをワイヤボンディングしたものを称する)の製造工程では、リードフレームに半導体チップをマウントした後、半導体チップ上の電極パッドとリードフレームのインナーリードの端子とが金線やアルミニウム線等のボンディングワイヤで接続される。この配線作業を行なうワイヤボンダー(専用装置のほか他の装置に組み込まれた兼用装置を含む)においては、その作業テーブル上におおまかにセットされるリードフレームのリード端子に設けた検出点と、リードフレーム上の半導体チップに設けた検出点との座標を座標検出用カメラが順に移動して座標検出し、予め設定された検出点の座標値と比較して、半導体チップおよびリード端子の位置、回転状態を認識し、ワイヤボンディングを実施するボンド点の座標値に修正をかけることが行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
座標検出用カメラとワイヤボンディングが行なわれるワイヤ保持部とはワイヤボンダーのボンディングヘッドに取り付けられているが、そのボンディングヘッドの移動距離を短くしワイヤボンディングを効率よく実施するための、上記の座標検出用カメラによるリード端子の単数または複数の検出点、および半導体チップの単数または複数の検出点の検出順序、リード端子またはこれと対になる半導体チップ上の電極パッドの中からボンディングを開始させるべき先頭ボンド点や配線順序は、製造される半導体素子の品種によって異なり、上記の各項目は熟練した作業者によって決定されている。
【0004】
しかし、ワイヤボンディングの効率を支配する要因は上述のように多く複雑であり人為的ミスを発生しやすいこと、またボンディングヘッドの移動距離の算出においても座標検出用カメラとワイヤ保持部との間隔が考慮されていないことなどのために、ボンディングヘッドの移動距離を不必要に増大させる場合があり、ワイヤボンディング工程のタクトタイムを長時間化し、その生産性を低下させている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、座標検出用カメラによるリード端子の検出点および半導体チップの検出点の座標検出順序によるボンディングヘッドの移動および最終の座標検出位置からボンディングを開始する先頭ボンド点までのボンディングヘッドの移動の移動距離を算出する手段と、座標検出順序を組み替える手段と、ボンディングヘッドの移動距離が最も短くなるように座標検出順序を決定する手段とを備えた座標検出順序決定装置によって、ボンディングヘッドの移動距離を最短化させ、ワイヤボンディングの効率を向上させるようにしている。これによって、従来は熟練者の手で決定された座標検出順序により、時として発生することのあったボンディングヘッドの無駄な動きが解消される。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるワイヤボンダーの座標検出順序決定装置について、以下、図面を参照し具体的に説明する。
【0007】
図1は座標検出対象の一例としての半導体チップおよびリード端子の要部を示す平面図である。図1において、半導体チップ1の四辺の周縁部にはそれぞれ複数の電極パッド4が配列されており、4か所のコーナー部のうちの2か所には画像認識による座標検出用カメラの検出点となるコーナーセル2が設けられている。また、半導体チップ1の四辺の周辺部には電極パッド4に対となる複数のリード端子3が配置されており、その中で半導体チップ1のコーナーセル2に最も近いリード端子3には同じく画像認識による座標検出用カメラの検出点となる突起部6が設けられている。すなわち、リード端子3の検出点として突起部6が2か所、半導体チップ1の検出点としてコーナーセル2が2か所の計4か所に検出点が設けられている。また、半導体チップ1の四辺の周縁部の電極パッド4の列において、各列の両端の電極パッド4、換言すれば、半導体チップ1のコーナー部の近傍に存在する計8個の電極パッド4がワイヤボンディングの開始される先頭ボンド点の候補、すなわち、先頭ボンド点候補5となる。
【0008】
ワイヤボンダーではワイヤボンディングに先立って、ボンディングヘッドに取り付けられた座標検出用カメラが上記の4か所の検出点を順に移動して、作業テーブル上に置かれたリードフレームのリード端子3とリードフレームにマウントされた半導体チップ1との位置、回転状態を認識し、次いでワイヤ保持部が半導体チップ1上の各電極パッド4と、これに対となる各リード端子3とをワイヤボンディングしていくが、図2はそのボンディングヘッド20を示し、図2のAは平面図、図2のBは側面図である。図2に示すように、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22とは間隔Dをあけて取り付けられている。そして一般的には、この間隔Dは半導体チップ1の一辺の長さdよりは若干大きく、D>dのように設定される。また、ボンディングヘッド20は座標検出時には座標検出用カメラ21を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部22を主体として移動するようになっている。
【0009】
図3は座標検出用カメラ21が図1に示すリード端子3の検出点である突起部6、半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の何れかを第1検出点として順に移動してそれらの座標を検出し、最終の検出位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5の何れかへ至るまでのボンディングヘッド20の移動距離を最も短くするための座標検出順序決定装置10の機能構成を示すブロック図である。すなわち、座標検出順序決定装置10は、既知の情報を入力しておくデバイス情報入力部11、予め設定される座標検出順序を組み替える検出順序操作部12、座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離を算出する移動距離算出部13、移動距離が最も短くなるように座標検出順序および先頭ボンド点を決定する検出順序決定部14、ワイヤボンディングの順序すなわち配線の順序を決定する配線順序決定部15、および先頭ボンド点となるべき候補を抽出し選定する先頭ボンド点候補選定部16から構成されている。
【0010】
デバイス情報入力部11は予め設定する座標検出順序、リード端子13の検出点である突起部6および半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の座標値、電極パッド4の座標値(例えば中心点の座標値であり、そのほかコーナーの座標値など種々の座標値が採用される)、ボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dなどが入力される。これらのデバイス情報は記憶媒体、例えばフロッピーディスク等に格納して提供され、その記憶情報はフロッピーディスクドライブ等で読み取られて入力される。
【0011】
検出順序操作部12は検出点である2か所の突起部6、2か所のコーナーセル2をそれぞれ検出の開始点、すなわち第1検出点として座標検出する場合の検出順序を順次設定する。すなわち、4か所の検出点の順列の数(4の階乗の値)に相当する検出順序を順次設定する。
【0012】
移動距離算出部13はデバイス情報入力部11から得られる予め設定された座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離、および検出順序操作部12で設定される座標検出順序に従ってボンディングヘッド20が移動する場合の移動距離を後述するように算出する。この移動距離には座標検出用カメラ21が最終検出点にある位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5まで移動する距離も含まれる。移動距離の算出に際しては、デバイス情報入力部11から得られる各検出点の座標、およびボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dが使用される。
【0013】
検出順序決定部14はデバイス情報入力部11から得られる予め設定された座標検出順序に従って検出する場合と、検出順序操作部12で順次設定される座標検出順序に従って検出する場合とについて、移動距離算出部13で算出されるボンディングヘッド20の移動距離が最も短くなるように座標検出順序と先頭ボンド点とを決定する。
【0014】
配線順序決定部15は検出順序決定部14で決定される先頭ボンド点、すなわち、座標検出後に最初にワイヤボンディングされる電極パッド4を起点として、当該電極パッド4が含まれる電極パッド4の列から順に他の電極パッド4の列にワイヤボンディングが行なわれるように配線順序を決定する。
【0015】
先頭ボンド点候補選定部16はワイヤボンディングを開始する先頭ボンド点の候補として各電極パッド4の列の両端の計8個の電極パッド4を取り出す。
【0016】
次ぎに、上記の座標検出順序決定装置10の作用、すなわち処理手順について、図4のフローチャートを参照し説明する。
【0017】
(ステップ1)予め設定される座標検出順序、リード端子3の検出点である突起部6の座標値、半導体チップ1の検出点であるコーナーセル2の座標値、電極パッド4の座標値、ボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dなどがデバイス情報入力部11へ入力される。
【0018】
(ステップ2)先頭ボンド点候補選定部16において半導体チップ1の周縁部の各電極パッド4の列の両端に位置する計8個の電極パッド4を先頭ボンド点候補5として選び、それらの座標値を取り出す。
【0019】
(ステップ3)予め設定された座標検出順序に基づいて座標検出用カメラ21が検出の開始点から全ての検出点を順に移動して最終の検出点にある位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点候補5まで移動する場合のボンディングヘッド20の移動距離が移動距離算出部13において算出される。
【0020】
この算出について、図5、図6を参照して具体的に説明する。図5に示す半導体チップ1とリード端子3について、座標検出用カメラ21がリード端子3の検出点P3、半導体チップ1の検出点P1およびP2、次いでリード端子3の検出点P4をこの順に検出した後、検出点P4が属するリード端子3と対をなす電極パッド4を先頭ボンド点P5としてワイヤボンディングを開始すると仮定した場合の、図2に示したボンディングヘッド20の移動の軌跡を図6に示す。前述したように、ボンディングヘッド20は座標検出時には座標検出用カメラ21を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部22を主体として移動する。すなわち、ボンディングヘッド20は座標検出用カメラ21が主体となって検出点P3からP1、P2を経由してP4に至ると、その位置からはワイヤ保持部22が主体となって先頭ボンド点P5へ移動するようになっている。その時の座標検出用カメラ21の移動の軌跡を細線で示し、ワイヤ保持部22の移動の軌跡を破線で示した。なお、従来はボンディングヘッド20の移動距離を求めるに際して、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dを考慮せず、ボンディングヘッド20がP3からP1、P2、P4を経てP5へ移動するとしていた。換言すれば、座標検出用カメラ21がP4から、白抜き矢印で示すように、P5へ移動するような移動距離の算出が行なわれており、実際の移動距離とは異なる値が使用されていたことになる。
【0021】
本実施の形態の移動距離算出部13では、同様にボンディングヘッド20の移動を座標検出用カメラ21の移動として算出するが、P5の座標を図5において、Y軸の負方向に距離Dだけ移動させた地点P5’にあるものとして補正しボンディングヘッド20の移動距離を算出するようにしている。
【0022】
(ステップ4)予め設定された座標検出順序による場合の(ステップ3)によるボンディングヘッド20の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定し、検出順序操作部12で順次設定される座標検出順序による場合のボンディングヘッド20の移動距離との長短を比較判定し、検出順序操作部12で設定される座標検出順序による移動距離の方が長い場合には(ステップ6)へ進み、短い場合には(ステップ5)へ進む。
【0023】
(ステップ5)予め設定された座標検出順序よりも検出順序操作部12で設定された座標検出順序の方がボンディングヘッド20の移動距離が短いと(ステップ4)において判定された場合、その検出順序による短い移動距離を最短移動距離量として仮決定し、最短移動距離の書き換えを行なう。
【0024】
(ステップ6)ボンディングヘッド20の移動距離が最短であると仮決定されている検出順序に対して、可能な検出順序によるボンディングヘッド20の移動距離の比較が完了するまでは、(ステップ7)へ進むように判断され、すべての検出順序の比較の完了が確認されると(ステップ8)へ進む。
【0025】
(ステップ7)座標検出は何れの検出点から開始してもよいので検出順序は検出点の数の階乗の値だけ存在し、先頭ボンド点候補も各電極パッド4の列の両端、すなわち計8点存在するが、これらの組み合わせの全てが検出順序操作部12によって順次設定されて(ステップ3)から(ステップ5)の処理が繰り返され移動距離の算出と長短の比較が行なわれる。
【0026】
なお、電極パッド4の列の両端の電極パッド4を先頭ボンド点候補とする以外に、全ての電極パッド4を先頭ボンド点候補としてボンディングヘッド20の移動距離を最短にする検出順序を決定してもよいが、前述したように一般にボンディングヘッド20における座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dと半導体チップ1の一辺の幅dとの間には、D>dの関係があるので、電極パッド4の列の両端の計8個の電極パッド4を先頭ボンド点候補として算出すれば確実に最短の移動距離を求めることが可能である。また、電極パッド4の列の中ほどからワイヤボンディングを開始すると、一つの電極パッド4の列から次ぎの電極パッド4の列への移動が1回増えるので結果的にボンディングヘッド20の移動距離の増加を招くことになる。従って、本実施の形態においては、電極パッド4の列の両端の電極パッド4を先頭ボンド点候補としている。
【0027】
(ステップ8)仮決定されている最短移動距離に対して、他の全ての検出順序の移動距離の比較が完了し、(ステップ6)においてボンディングヘッド20の移動距離が最も短くなる座標検出順序と先頭ボンド点とが決定されると、その先頭ボンド点を起点とし、その先頭ボンド点が含まれる電極パッド4の列から他の電極パッド4の列へ順にワイヤボンディングが行なわれるように、配線順序決定部15にて配線順序を決定して一連の処理が終了する。
【0028】
すなわち、本実施の形態による座標検出決定装置10は、先頭ボンド点候補選定部16において全ての先頭ボンド点候補の抽出選定を行ない、検出順序操作部12において可能なあらゆる座標検出順序を順次設定し、移動距離算出部13では座標検出用カメラ21が全ての検出点を移動し、かつ座標検出を完了した位置からワイヤ保持部22が先頭ボンド点へ移動するボンディングヘッド20の移動距離を算出し、検出順序決定部14において当該移動距離が最短となる検出順序と先頭ボンド点を決定し、配線順序決定部15において電極パッド4とリード端子3との間のワイヤボンディングが先頭ボンド点の含まれる電極パッドの列から順に他の電極パッドの列へ行われるように配線順序を決定するようになっているので、従来のように、熟練した作業者の技量に頼ることなく、ボンディングヘッド20の移動距離を最短にする座標検出順序、およびそれに続く先頭ボンド点と配線順序を決定することができる。その結果、ボンディングヘッド20の移動が合理化され移動距離が短くなる分だけワイヤボンディングのタクトタイムが短縮される。
【0029】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【0030】
例えば、本実施の形態においては、図1に示したように、半導体チップ1の四辺の周縁部に電極パッド4が各1列に形成されている場合を取り上げたが、集積度が向上した半導体チップであって、電極パッド列が各2列以上で構成されるような場合にも、本発明の座標検出順序決定装置は適用され得る。
【0031】
また本実施の形態においては、予め座標検出順序を設定し、その場合のボンディングヘッド20の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定する例を説明したが、検出順序操作部12で順次設定される検出順序のなかには予め設定される検出順序も含まれるので、検出順序を予め設定せず、検出順序操作部12で最初に設定される検出順序による移動距離を先ず最短移動距離と仮決定するようにしてもよい。
【0032】
また本実施の形態においては、本発明の座標検出順序決定装置10内に先頭ボンド点候補選定部16を一体的に組み込んだが、先頭ボンド点を固定しておき、その条件下にボンディングヘッド20の移動距離が最短となるような検出順序を決定する座標検出順序決定装置としてもよい。 すなわち、先頭ボンド点候補選定部16を省略し得る。
【0033】
また本実施の形態においては、座標検出順序決定装置10内に配線順序決定部15を一体的に組み込んだが、電極パッド4とリード端子3との配列は比較的単純であるから、配線順序の決定は人手で行なってデバイス情報入力部11に入力するようにしてもよい。すなわち、配線順序決定部15を省略し得る。
【0034】
また本実施の形態においては、座標検出点をリード端子3に2か所の突起部6と半導体チップ1に2か所のコーナーセル2と、計4か所に設けたが、例えば、リード端子3に2か所と半導体チップ1に1か所のように検出点の数は簡略にしてもよく、また必要に応じ増やしてもよい。
【0035】
また本実施の形態においては、ボンディングヘッド20の移動距離の算出に際しては、座標検出用カメラ21とワイヤ保持部22との間隔Dを考慮した補正を行い座標検出用カメラ21の移動として求めたが、座標検出用カメラ21の移動とワイヤ保持部22の移動とをそれぞれに求めて加算するようにしてもよい。
【0036】
また本実施の形態においては、先頭ボンド点を電極パッド4の中から決定する例を説明したが、先頭ボンド点をリード端子3の中から求めるようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、次ぎに述べるような効果を奏する。
【0038】
半導体素子の製造のためのワイヤボンディングに際し、ボンディングヘッドの無駄な動きを避けるために、ワイヤボンダーにセットされる半導体チップとリード端子の位置、回転状態を認識するための座標検出順序を従来は熟練した作業者が決定していたが、本発明の座標検出順序決定装置は可能な検出順序を全て比較してボンディングヘッドが最短の移動距離を取るようにしたので、座標検出順序と配線順序が迅速かつ適切に決定され、ワイヤボンディング工程のタクトタイムが削減される。また、このことによって人為的ミスが解消されると共に工数が削減され、ワイヤボンディング工程の生産性を大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図1】座標検出対象の一例としての半導体チップとリード端子との要部を示す平面図である。
【図2】ワイヤボンダーのボンディングヘッドを示し、Aは平面図、Bは側面図である。
【図3】座標検出順序決定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図4】座標検出順序決定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】座標検出順序の一例における座標の検出点と先頭ボンド点を示す平面図である。
【図6】図5に示す例において、ボンディングヘッドの移動の軌跡を示す平面図である。
【符号の説明】
1……半導体チップ、2……コーナーセル、3……リード端子、4……電極パッド、5……先頭ボンド点候補、6……突起部、10……座標検出順序決定装置、11……デバイス情報入力部、12……検出順序操作部、13……移動距離算出部、14……検出順序決定部、15……配線順序決定部、16……先頭ボンド点候補選定部、21……座標検出用カメラ、22……ワイヤ保持部、P1、P2……半導体チップの検出点、P3、P4……リード端子の検出点、P5……先頭ボンド点。
Claims (2)
- ワイヤボンダーにセットされる半導体チップおよび該半導体チップを外部へ接続するためのリード端子の位置を確定させてワイヤボンディングするに際しての、
ボンディングヘッドにワイヤ保持部と一定の間隔をあけて共に取り付けられる座標検出用カメラが前記半導体チップ上の単数または複数の検出点と前記リード端子上の単数または複数の検出点とを順に移動して座標検出した後、前記半導体チップ上の電極パッドと前記リード端子との間のワイヤボンディングを開始するべく、前記ワイヤ保持部が前記電極パッドまたは前記リード端子から選ばれる先頭ボンド点へ移動するまでの前記ボンディングヘッドの移動距離を最短にするための座標検出順序決定装置であって、
先に設定される座標検出順序(1)とは異なる全ての座標検出順序(2)を順次設定する検出順序操作手段と、
前記先に設定される座標検出順序(1)に従って検出を行なう場合の前記ボンディングヘッドの移動距離(1)と、前記検出順序操作手段で設定される座標検出順序(2)に従って検出を行なう場合の前記ボンディングヘッドの移動距離(2)とを算出する移動距離算出手段と、
該移動距離算出手段によって算出される前記座標検出順序(1)に従う場合の前記移動距離(1)と前記座標検出順序(2)に従う場合の前記移動距離(2)とを比較して、移動距離が最も短くなるように座標検出順序を決定する検出順序決定手段と、
から構成されている
ことを特徴とするワイヤボンダーの座標検出順序決定装置。 - 前記先頭ボンド点となるべき単数または複数の先頭ボンド点候補を前記電極パッドまたは前記リード端子のなかから予め設定する先頭ボンド点候補選定手段と、
前記半導体チップ上の周縁部に配列される複数の前記電極パッドの列、または対として該電極パッドの列に対向して配置される複数の前記リード端子のうち、前記先頭ボンド点と同一の列に属する前記電極パッドの列、または前記リード端子の列から順にワイヤボンディングが行われるように配線順序を決定する配線順序決定手段と
のうちの少なくとも何れか一方の手段を具備している
ことを特徴とする請求項1に記載のワイヤボンダーの座標検出順序決定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25306796A JP3567644B2 (ja) | 1996-09-25 | 1996-09-25 | ワイヤボンダーの座標検出順序決定装置 |
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