JP4098274B2 - Wire bonding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤボンディング装置に係わり、特に、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能なワイヤボンディング装置に関する。 The present invention relates to a wire bonding apparatus, and more particularly, to a wire bonding apparatus that can detect non-sticking even for a device having a mixture of AC / DC characteristics.
ワイヤボンディング装置は、金線、アルミニウムなどからなるワイヤを用いて第1ボンディング点となる半導体チップ上の電極と、第2ボンディング点となるリードとを接続するものである。 The wire bonding apparatus connects an electrode on a semiconductor chip serving as a first bonding point and a lead serving as a second bonding point using a wire made of gold wire, aluminum, or the like.
二次元方向に移動可能なXYテーブル上に搭載されたボンディングヘッドのリニアモータ若しくはモータ軸に連結したカムなどによりボンディングアームが上下に揺動され、このボンディングアームの超音波ホーンの先端に取り付けられたキャピラリからワイヤが送り出され、このワイヤの先端と放電電極との間に高電圧を印加することにより放電を起こさせる。その放電エネルギーによってワイヤの先端を溶融させてワイヤの先端にボールを形成する。そしてキャピラリの先端に保持されたボールを第1ボンディング点である半導体チップの電極にボンディングアームの揺動による機械的な加圧力により押し付けつつ、超音波及び加熱手段を併用して熱圧着を行い、第1ボンディング点に対してワイヤを接続する。 The bonding arm was swung up and down by a linear motor of a bonding head mounted on an XY table movable in two dimensions or a cam connected to a motor shaft, and attached to the tip of the ultrasonic horn of this bonding arm. A wire is sent out from the capillary, and discharge is caused by applying a high voltage between the tip of the wire and the discharge electrode. The tip of the wire is melted by the discharge energy to form a ball at the tip of the wire. Then, while pressing the ball held at the tip of the capillary against the electrode of the semiconductor chip that is the first bonding point by mechanical pressure by swinging the bonding arm, thermocompression bonding is performed using both ultrasonic and heating means, A wire is connected to the first bonding point.
図9(a)乃至(d)は、上記ワイヤボンディング装置によるワイヤボンディングを行う工程を説明する図である。
図9(a)及び(b)に示すように、キャピラリ2の先端に送り出されたワイヤ1の先端と放電電極4との間で放電を一定の時間起こさせ、ワイヤ1の先端を溶融してボール20を形成し、キャピラリ2の先端で保持してキャピラリ2を第1ボンディング点15なる半導体チップ13の電極12の直上に位置させる。
FIGS. 9A to 9D are diagrams for explaining a process of performing wire bonding by the wire bonding apparatus.
As shown in FIGS. 9A and 9B, a discharge is caused between the tip of the
次に、図9(c)に示すように、キャピラリ2を下降させてボール20を電極12に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ2の先端に対して前記ボンディングアームの超音波ホーンを介して超音波振動を印加する。これにより、電極にワイヤ1を接続する。
次いで、図9(d)に示すようにキャピラリ2を所定のループコントロールに従って上昇させ、第2ボンディング点16となるリード14方向に移動させる。
Next, as shown in FIG. 9C, the
Next, as shown in FIG. 9 (d), the
次に、キャピラリ2を下降させワイヤ1をリード14に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ2の先端に対して超音波ホーンを介して超音波振動を印加してリード14に対しワイヤ1を接続する。この後、キャピラリ2を上昇させてあらかじめ設定されたキャピラリ2の上昇位置でワイヤカットクランプ3を閉じ、リード14上のワイヤをカットして一回のボンディング作業が完了する。
Next, the
従来のワイヤボンディング装置は、半導体チップ13の電極12にボール20を押しつぶしてボンディングが行われた状態で、ボンディングが確実に成されたか否か、すなわちワイヤが不着状態であるか否かを不着検出装置によって判断している。この不着検出装置は、次のような手順で不着検出が行われる。
The conventional wire bonding apparatus detects whether or not bonding has been performed reliably, that is, whether or not the wire is in a non-attached state, in a state where the
図10は、従来の不着検出方法を示すフローチャートである。
ボンディング前に検出区間・開始位置、検出しきい値を一括で設定する(ST1,ST2)。なお、検出区間、開始位置、検出しきい値をワイヤ毎に設定することはできない。
FIG. 10 is a flowchart showing a conventional non-stick detection method.
Before the bonding, the detection section / start position and detection threshold are set in a batch (ST1, ST2). Note that the detection section, start position, and detection threshold cannot be set for each wire.
次いで、半導体チップの電極とリードとをワイヤによって接続するワイヤボンディングを行う(ST3)。そして、ワイヤが半導体チップの電極に確実にボンディングされたか否かの不着検出を行う(ST4)。このとき、ワイヤが不着であると判断した場合、ワイヤボンディング装置を停止するなどのエラー処理が行われる。また、ワイヤが確実にボンディングされたと判断した場合、次のワイヤボンディングを行い、同様に不着検出を行う(ST3,ST4)。すべてのワイヤボンディングが行われたらワイヤボンディング作業を終了する(ST5)。 Next, wire bonding for connecting the electrodes of the semiconductor chip and the leads with wires is performed (ST3). Then, non-sticking detection is performed as to whether or not the wire is securely bonded to the electrode of the semiconductor chip (ST4). At this time, if it is determined that the wire is not attached, error processing such as stopping the wire bonding apparatus is performed. If it is determined that the wire has been securely bonded, the next wire bonding is performed and non-stick detection is similarly performed (ST3, ST4). When all wire bonding is performed, the wire bonding operation is finished (ST5).
次に、上記不着検出方法を実施する不着検出装置について説明する。
図11は、従来のワイヤボンディング装置のDC専用不着検出装置を示すブロック図である。DC専用不着検出装置は、DC特性を有する半導体チップ専用の不着検出を行うものである。
DC専用不着検出装置は、DC用不着検出基板44及びボンディングCPU基板18を有している。ボンディングCPU基板18はI/Oポート32を備えている。DC用不着検出基板44は、I/Oポート33、CPU30、A/Dコンバータ35、増幅器(AMP)37、直流発生器45及び抵抗46を備えている。
Next, a non-stick detection device that implements the non-stick detection method will be described.
FIG. 11 is a block diagram showing a DC-only non-stick detection device of a conventional wire bonding apparatus. The DC non-stick detection device performs non-stick detection dedicated to a semiconductor chip having DC characteristics.
The DC non-stick detection device has a DC
出力部38は、図9に示すワイヤボンディング装置のワイヤ1に接続されている。また、接地電位(GND)39は、半導体チップ13が載置されたボンディングステージに出力部38を介して接続されている。
The
DC専用不着検出装置を用いて不着検出を行う場合、ワイヤボンディング時に直流発生器45から抵抗46、出力部38、ワイヤ1を介して半導体チップ13の電極12に電圧が印加される。そして、半導体チップ13の電極12からワイヤ1を介して検出信号が増幅器37に入力され、増幅器37から出力された出力信号がA/Dコンバータ35によってAD変換されCPU30に入力される。このCPU30において、検出された信号がしきい値内であれば正常にボンディングされたと判断され、検出信号がしきい値から外れていれば異常ボンディング(即ち不着)であると判断される。そして、正常ボンディングであるか不着であるかの信号がI/Oポート33,32を介してボンディングCPU基板32に入力され、不着検出が行われる。
When non-stick detection is performed using a DC non-stick detector, a voltage is applied from the
図12は、従来のワイヤボンディング装置のAC専用不着検出装置の具体的な構成を示す回路図である(特許文献1参照)。AC専用不着検出装置は、AC特性を有する半導体チップ専用の不着検出を行うものである。
ワイヤスプール21より繰り出されたワイヤ1は、ワイヤ1の保持、解放が可能なワイヤカットクランプ3の保持面の間を通り、ワイヤカットクランプ3の直下に位置するキャピラリ2を挿通している。ワイヤスプール21のワイヤの端であるスプールワイヤ端22と、フレームとしてのリードフレーム11を載置する基準電位点であるボンディングステージ17との間には交流ブリッジ回路5が接続されている。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a specific configuration of a conventional AC non-stick detection device of a wire bonding apparatus (see Patent Document 1). The AC non-stick detection device performs non-stick detection dedicated to a semiconductor chip having AC characteristics.
The
この交流ブリッジ回路5は交流発生器5aを備え、前記交流発生器5aは所定の周波数で発振する正弦波発振回路を内蔵している。交流ブリッジ回路5は、交流発生器5aと、交流発生器5aからの出力信号を受ける可変抵抗器R1とコンデンサC1からなる第1直列回路5c1、交流発生器5からの交流信号を受ける固定抵抗R2と、スプールワイヤ端22から基準電位点であるボンディングステージ17に至る電気経路を含む第2直列回路5c2とで閉ループを形成している。
The
また、前記可変抵抗R1と、コンデンサC1との間の第1接続点Xは、差動増幅器6の一方の入力端に接続され、前記固定抵抗R2と前記スプールワイヤ端22との間の第2接続点Yが、前記差動増幅器6の他方の入力端に接続されている。
前記固定抵抗R2とスプールワイヤ端22との間には、同軸ケーブル5bが外来ノイズの影響を避けるために接続されている。従って、同軸ケーブル5bの芯線と外被との間で発生する同軸ケーブル5bの静電容量C2が生じ、静電容量C2が等価的に固定抵抗R2とボンディングステージ17との間に接続されることになる。
A first connection point X between the variable resistor R1 and the capacitor C1 is connected to one input end of the
A
差動増幅器6は、演算増幅器A1、演算増幅器A2、抵抗R3、抵抗R4、抵抗R5より構成される。この差動増幅器6は、前記第1接続点X、第2接続点Yから両入力端に供給される信号入力の差成分を検出して出力するものであり、前記差動増幅器6の出力端には、コンデンサC及びトランス7の一次側入力端子が直列に接続されている。
The
トランス7の二次側出力端子は、絶対値変換器8に接続されており、絶対値変換器8は、トランス7より出力さる正極性及び負極性の交流電圧を正極性の絶対値電圧に変換するものである。そして絶対値変換器8の出力端には第1レベル弁別器9が接続され、第1レベル弁別器9の出力はボンディング判定器26に入力され不着状態を検出するようにしている。
The secondary output terminal of the
また、交流ブリッジ回路5の第2接続点Yに接続された差動増幅器6の演算増幅器A1の出力端子には、ローパスフィルタ23が接続されている。ローパスフィルタ23の出力は、第2レベル弁別器24に入力される。第2レベル弁別器24は、ローパスフィルタ23の出力信号を前もって設定された基準の信号レベルと比較し、ローパスフィルタ23の出力信号が基準の信号レベル以上であれば論理値“0”の信号を論理積器25に出力し、ローパスフィルタ23の出力信号が基準の信号レベル以下であれば論理値“1”の信号を論理積器25に出力する。
A low-
ボンディング検出切替器27は第1ボンディング(チップボンディング)時に論理値“1”の信号を出力し、第2ボンディング(リードボンディング)時に論理値“0”の信号を論理積器25に出力する。論理積器25は、ボンディング検出切替器27の出力信号と第2レベル弁別器24の出力との論理積(AND演算)を行い、第1ボンディング(チップボンディング)時には、論理値“1”又は“0”をボンディング判定器26に出力し、第2ボンディング(リードボンディング)時には、常に論理値“0”をボンディング判定器26に出力する。
The bonding
ボンディング判定器26は、第1ボンディング点としての半導体チップ13上の電極12又は第2ボンディング点としてのリードフレーム11のリード14にボンディング接続したとき、不着検出タイミング、すなわちボンディング装置からの指令により不着検出モードでの検出を行う状態で論理積器25からの出力信号を読みとり、不着検出を行う設定となっている。
When the
ところで、上記従来のワイヤボンディング装置において不着検出を行う場合、DC特性を有する半導体チップにはDC専用不着検出装置を用い、AC特性を有する半導体チップにはAC専用不着検出装置を用いるため、AC/DC特性の混在しているデバイスの不着検出が出来なかった。また、上記従来のワイヤボンディング装置では、検出区間・開始位置、検出しきい値、ACの場合の発振周波数などのパラメータ設定項目をワイヤ毎に設定することができないため、対応可能なデバイスに制限があった。 By the way, when non-stick detection is performed in the conventional wire bonding apparatus, a DC-specific non-stick detector is used for a semiconductor chip having DC characteristics, and an AC-specific non-stick detector is used for a semiconductor chip having AC characteristics. It was not possible to detect non-delivery of devices with mixed DC characteristics. Further, in the above conventional wire bonding apparatus, parameter setting items such as the detection section / start position, detection threshold value, oscillation frequency in the case of AC cannot be set for each wire, and thus there is a limit to devices that can be handled. there were.
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能なワイヤボンディング装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、不着検出時のパラメータ設定項目をワイヤ毎に設定できるワイヤボンディング装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus capable of detecting non-sticking even to a device having a mixture of AC / DC characteristics. . Another object of the present invention is to provide a wire bonding apparatus capable of setting parameter setting items for each wire at the time of non-stick detection.
上記課題を解決するため、本発明に係るワイヤボンディング装置は、半導体チップの電極とリードフレームのリードをワイヤによって接続するワイヤボンディング装置又は半導体チップのパッドにバンプをボンディングするワイヤボンディング装置において、
ワイヤ又はバンプにAC方式の出力波形を印加するAC印加手段と、
ワイヤ又はバンプにDC方式の出力波形を印加するDC印加手段と、
前記AC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するか、前記DC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するかを切り換える切換手段と、
前記ワイヤ又はバンプからAC方式又はDC方式の応答波形を検出する検出手段と、
前記応答波形を検出しきい値と比較し、前記検出しきい値の範囲内であればワイヤ又はバンプが確実にボンディング接続されたと判定し、前記検出しきい値の範囲外であればワイヤ又はバンプが不着であると判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a wire bonding apparatus according to the present invention is a wire bonding apparatus that connects electrodes of a semiconductor chip and leads of a lead frame by wires, or a wire bonding apparatus that bonds bumps to pads of a semiconductor chip.
AC applying means for applying an AC output waveform to the wire or bump;
DC application means for applying a DC output waveform to the wire or bump;
Switching means for switching between applying the AC output waveform to the wire or bump or applying the DC output waveform to the wire or bump;
Detection means for detecting an AC or DC response waveform from the wire or bump;
The response waveform is compared with a detection threshold, and if it is within the range of the detection threshold, it is determined that the wire or bump is securely bonded, and if it is outside the range of the detection threshold, the wire or bump is determined. Determining means for determining that is non-delivery,
It is characterized by comprising.
上記ワイヤボンディング装置によれば、切換手段によってAC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するか、DC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するかを切り換えることにより、ワイヤ毎にAC方式又はDC方式の応答波形を検出することができる。従って、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能となる。 According to the above-described wire bonding apparatus, the switching unit switches between applying an AC output waveform to the wire or the bump, or applying a DC output waveform to the wire or the bump, so that the AC method or the DC is applied to each wire. The response waveform of the system can be detected. Therefore, non-stick detection can be performed even for a device having a mixture of AC / DC characteristics.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置においては、前記AC印加手段又は前記DC印加手段によりAC方式又はDC方式の出力波形を印加する際のパラメータ設定項目を、前記ワイヤ毎又は前記バンプ毎にソフトウエア制御により設定することも可能である。 In the wire bonding apparatus according to the present invention, the parameter setting items for applying an AC or DC output waveform by the AC applying means or the DC applying means are set for each wire or bump. It is also possible to set by control.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置においては、前記AC印加手段はCPU、D/Aコンバータ及びAC用抵抗を有し、前記DC印加手段はCPU、D/Aコンバータ及びDC用抵抗を有し、前記切換手段がAC/DC切換スイッチであり、前記検出手段は増幅器、A/Dコンバータ及びCPUを有し、前記判定手段はCPUを有していることも可能である。 Further, in the wire bonding apparatus according to the present invention, the AC applying unit has a CPU, a D / A converter, and an AC resistor, and the DC applying unit has a CPU, a D / A converter, and a DC resistor, The switching means may be an AC / DC changeover switch, the detection means may include an amplifier, an A / D converter and a CPU, and the determination means may include a CPU.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置においては、前記AC印加手段又は前記DC印加手段によりAC方式又はDC方式の出力波形をワイヤ毎又はバンプ毎に前記切換手段により切り換えながら印加し、前記検出手段によりAC方式又はDC方式の応答波形を検出し、前記判定手段によりボンディング接続されたか不着であるかを判定することをソフトウエア制御により行うことも可能である。 In the wire bonding apparatus according to the present invention, the AC application means or the DC application means applies an AC or DC output waveform while switching the switching means for each wire or bump, and the detection means It is also possible to perform software control to detect an AC or DC response waveform and determine whether the bonding means is bonded or not by the determination means.
また、本発明に係るワイヤボンディング装置においては、前記AC印加手段によりAC方式の出力波形を不着状態のワイヤ又はバンプに印加し、前記検出手段により不着状態のAC方式の応答波形を検出し、前記切換手段により切り換えて前記DC印加手段によりDC方式の出力波形を不着状態のワイヤ又はバンプに印加し、前記検出手段により不着状態のDC方式の応答波形を検出し、前記AC印加手段によりAC方式の出力波形をボンディング接続した状態のワイヤ又はバンプに印加し、前記検出手段によりボンディング接続状態のAC方式の応答波形を検出し、前記切換手段により切り換えて前記DC印加手段によりDC方式の出力波形をボンディング接続状態のワイヤ又はバンプに印加し、前記検出手段によりボンディング接続状態のDC方式の応答波形を検出し、前記不着状態のAC方式の応答波形と前記ボンディング状態のAC方式の応答波形の差を演算すると共に、前記不着状態のDC方式の応答波形と前記ボンディング状態のDC方式の応答波形の差を演算し、両者のうち差の大きい方を検出モードとして設定し、前記検出モードとして設定されたAC方式又はDC方式の検出しきい値を前記ボンディング状態のAC方式の応答波形又は前記ボンディング状態のDC方式の応答波形から設定することをソフトウエア制御により自動で行うことも可能である。 In the wire bonding apparatus according to the present invention, the AC applying waveform is applied to the non-attached wire or bump by the AC applying means, and the non-attached AC method response waveform is detected by the detecting means, The switching means switches the DC output waveform to the non-attached wire or bump by the DC applying means, the non-attached DC response waveform is detected by the detecting means, and the AC applying means detects the AC-type response waveform. The output waveform is applied to the wire or bump in the bonding connection state, the response waveform of the AC connection state in the bonding connection state is detected by the detection means, the switching is performed by the switching means, and the DC output waveform is bonded by the DC application means. Applied to the wire or bump in the connected state, and bonded by the detection means A DC response waveform is detected, a difference between the non-attached AC response waveform and the bonding AC response waveform is calculated, and the non-attached DC response waveform and the bonding DC are calculated. The difference between the response waveforms of the method is calculated, the larger of the two is set as the detection mode, and the AC method or DC method detection threshold set as the detection mode is the response of the AC method in the bonding state. Setting from the waveform or the response waveform of the DC system in the bonding state can be automatically performed by software control.
以上説明したように本発明によれば、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能なワイヤボンディング装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、不着検出時のパラメータ設定項目をワイヤ毎に設定できるワイヤボンディング装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a wire bonding apparatus capable of detecting non-bonding even for a device having a mixture of AC / DC characteristics. In addition, according to another aspect of the present invention, it is possible to provide a wire bonding apparatus that can set parameter setting items for each wire at the time of non-stick detection.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による不着検出装置を備えたワイヤボンディング装置を模式的に示すブロック図である。図2は、図1に示す不着検出基板とワイヤボンディング装置との配線による接続関係を概略的に示す図である。なお、従来のワイヤボンディング装置と同一の構造及び機能を有する部分については要部のみを説明し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態による不着検出装置は、検出区間・開始位置、AC/DC方式、出力電圧、検出on/off、ACの場合の発振周波数、検出しきい値などのパラメータ設定項目について、ワイヤ毎に設定できるものである。従って、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能となる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a wire bonding apparatus provided with a non-stick detection device according to
The non-stick detection device according to the present embodiment is configured for each wire with respect to parameter setting items such as detection section / start position, AC / DC system, output voltage, detection on / off, oscillation frequency in the case of AC, and detection threshold. It can be set. Therefore, non-stick detection can be performed even for a device having a mixture of AC / DC characteristics.
図1に示すように、不着検出装置は、AC/DC不着検出基板10、ボンディングCPU基板18及びメインCPU基板19を有している。メインCPU基板19はCPU28を備えており、このCPU28はキーボード31に接続されている。検出区間・開始位置、AC/DC方式、出力電圧、検出on/off、ACの場合の発振周波数、検出しきい値などのワイヤ毎のパラメータをキーボード31によって入力することができる。
As shown in FIG. 1, the non-stick detection device includes an AC / DC
ボンディングCPU基板18はI/Oポート32及びCPU29を備えており、CPU29はCPU28に接続されている。
AC/DC用不着検出基板10は、I/Oポート33、CPU30、A/Dコンバータ35、増幅器(AMP)37、メモリ34、D/Aコンバータ36、AC/DC切換スイッチ49、AC用抵抗40及びDC用抵抗41を備えている。
The
The AC / DC
I/Oポート33の入力側はCPU30に接続されており、I/Oポート33の出力側はI/Oポート32に接続されている。また、CPU30はA/Dコンバータ35に接続されており、A/Dコンバータ35は増幅器(AMP)37に接続されている。CPU30はD/Aコンバータ36に接続されており、D/Aコンバータ36はAC/DC切換スイッチ49に接続されている。CPU30はAC/DC切換スイッチ49に接続されており、CPU30から送られるコントロール信号によってAC/DC切換スイッチ49をコントロールするようになっている。また、CPU30はメモリ34に接続されている。
The input side of the I /
AC/DC切換スイッチ49はAC用抵抗40及びDC用抵抗41それぞれに接続できるようになっており、AC/DC切換スイッチ49によってD/Aコンバータ36をAC用抵抗40に接続するか、DC用抵抗に接続するかを制御することができる。
The AC /
出力部38は、図2に示すワイヤ(金線)1に接続されている。また、接地電位(GND)39は、半導体チップ13が載置されたボンディングステージに出力部を介して接続されている。
The
図3は、図1に示す不着検出装置によって不着検出を行う流れを示すフローチャートである。以下、上記不着検出装置によって不着検出を行う方法について図1乃至図3を参照しつつ説明する。
まず、半導体チップとリードとを接続するボンディングを行う前に、半導体チップ13におけるワイヤ毎について、検出区間・開始位置、AC/DC方式、出力電圧、検出on/off、ACの場合の発振周波数、検出しきい値などのパラメータ設定項目をキーボード31から入力する。これにより、メインCPU基板19のCPU28にパラメータ設定項目が入力される。
FIG. 3 is a flowchart showing the flow of non-stick detection by the non-stick detection device shown in FIG. Hereinafter, a method for performing non-stick detection by the non-stick detection device will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
First, before performing bonding for connecting the semiconductor chip and the lead, for each wire in the
次いで、ソフトウエア制御により前記パラメータ設定項目がボンディングCPU基板18のCPU29からI/Oポート32,33を通してAC/DC不着検出基板10のCPU30に通知され、メモリ34に格納される。すなわち、検出区間・開始位置設定がボンディングCPU基板18のCPU29からI/Oポート32,33を通してAC/DC不着検出基板10のCPU30に通知され(ST11)、AC/DC方式設定がボンディングCPU基板18のCPU29からI/Oポート32,33を通してAC/DC不着検出基板10のCPU30に通知され(ST12)、ACの場合の発振周波数がボンディングCPU基板18のCPU29からI/Oポート32,33を通してAC/DC不着検出基板10のCPU30に通知され(ST13)、検出しきい値がボンディングCPU基板18のCPU29からI/Oポート32,33を通してAC/DC不着検出基板10のCPU30に通知され(ST14)、これらのパラメータ設定項目がメモリ34に格納される。
Next, the parameter setting items are notified from the
次いで、1ワイヤボンディングを行う(ST15)。具体的には、ワイヤ(金線)1の先端を溶融してボールを形成し、キャピラリ2の先端で保持してキャピラリ2を第1ボンディング点である半導体チップ13の電極12の直上に位置させ、キャピラリ2を下降させてボールを電極12に押し付けて加圧すると同時にキャピラリ2の先端に対してボンディングアームの超音波ホーンを介して超音波振動を印加する。これにより、電極にワイヤ1を接続する。
Next, one-wire bonding is performed (ST15). Specifically, the tip of the wire (gold wire) 1 is melted to form a ball and held at the tip of the
上記のワイヤボンディング時に不着検出を行う(ST16)。不着検出方式にはAC方式とDC方式の2種類がある。
まず前者のAC方式について図4を参照しつつ説明する。AC/DC不着検出基板10のCPU30からコントロール信号がAC/DC切換スイッチ49に送られ、D/Aコンバータ36がAC用抵抗40に接続された状態となり、ソフトウエア制御によりCPU30内部で演算されD/Aコンバータ36、AC用抵抗40を介してSin信号(例えば図4に示すような加振波形42)が出力部38から出力され、この加振波形42がワイヤ1を通して半導体チップ13の電極12に印加される。ワイヤが電極12に確実にボンディング接続されると加振波形に比べて減衰した応答波形(検出波形)43が増幅器(AMP)37、A/Dコンバータ35を通して検出される。加振するSin信号の周期に合わせて、応答波形43の保存と加算を行う。例えば、1周期を4分割し、1周期中に4回のサンプリングを行う。応答波形43の1周期のうち最大値Vi[2]と最小値Vi[0]を測定し、この測定値を検出しきい値と比較し、検出しきい値の範囲内であれば着(ボンディング接続されたこと)と判断し、検出しきい値の範囲外であれば不着と判断する。この着/不着の結果は、I/Oポートを介してボンディングCPU基板18のCPU29に通知される。ワイヤが不着であると通知された場合、ワイヤボンディング装置を停止するなどのエラー処理が行われる。また、ワイヤが着(確実にボンディングされた)と通知された場合、次のワイヤボンディングを行う。
Non-bonding detection is performed during the wire bonding (ST16). There are two types of non-stick detection methods: an AC method and a DC method.
First, the former AC method will be described with reference to FIG. A control signal is sent from the
後者のDC方式について図5を参照しつつ説明する。
AC/DC不着検出基板10のCPU30からコントロール信号がAC/DC切換スイッチ49に送られ、D/Aコンバータ36がDC用抵抗40に接続された状態となり、ソフトウエア制御によりCPU30内部で演算されD/Aコンバータ36、DC用抵抗40を介して一定値の信号(例えば図5に示すような出力波形47)が出力部38から出力され、この出力波形47がワイヤ1を通して半導体チップ13の電極12に印加される。ワイヤが電極12に確実にボンディング接続されると出力波形に比べて減衰した検出波形(応答信号)48が増幅器(AMP)37、A/Dコンバータ35を通して検出される。出力する信号に合わせて、応答信号の加算を行う。例えば、所定期間を9分割し、その期間中に9回のサンプリングを行う。検出波形48の所定期間のうち最大値と最小値を測定し、この測定値を検出しきい値と比較し、検出しきい値の範囲内であれば着(ボンディング接続されたこと)と判断し、検出しきい値の範囲外であれば不着と判断する。この着/不着の結果は、I/Oポートを介してボンディングCPU基板18のCPU29に通知される。ワイヤが不着であると通知された場合、ワイヤボンディング装置を停止するなどのエラー処理が行われる。また、ワイヤが着(確実にボンディングされた)と通知された場合、次のワイヤボンディングを行う。
The latter DC system will be described with reference to FIG.
A control signal is sent from the
ワイヤが確実にボンディングされたと判断した場合、次のワイヤボンディングについてのパラメータ設定項目の設定をソフトウエア制御により行い(ST11〜ST14)、ワイヤボンディングを行い(ST15)、AC方式又はDC方式の不着検出を行う(ST16)。所定のワイヤ数まで繰り返し、.すべてのワイヤボンディングが行われたらワイヤボンディング作業を終了する(ST17)。 When it is determined that the wire is securely bonded, parameter setting items for the next wire bonding are set by software control (ST11 to ST14), wire bonding is performed (ST15), and AC method or DC method non-detection is detected. (ST16). Repeat until the predetermined number of wires. When all wire bonding is performed, the wire bonding operation is finished (ST17).
上述したワイヤボンディング及び不着検出は、図9に示す第1ボンディング点15である半導体チップの電極へのワイヤボンディングについて説明しているが、図9に示す第2ボンディング点16であるリードへのワイヤボンディングについても上述した不着検出方法とほぼ同様に不着検出することが可能であり、またワイヤ1の先端を溶融してボールを形成し、このボールを半導体チップの電極又はパッドにバンプとして接続する場合についても上述した不着検出方法とほぼ同様に不着検出することが可能である。但し、第2ボンディング点及びバンプについて不着検出する場合、第2ボンディング点及びバンプそれぞれに対応させた出力信号(出力波形)及び検出しきい値を用いることが好ましい。
In the above-described wire bonding and non-bonding detection, the wire bonding to the electrode of the semiconductor chip, which is the
図6は、AC方式の不着検出方法の他の例として平均検出方法を説明する図である。
電圧+レベルと電圧−レベルのしきい値を設定し、このしきい値と検出波形を比較する。検出波形のピークの平均値を求め、この平均値が電圧+レベルと電圧−レベルのしきい値の範囲内であれば着(確実にボンディング接続されたこと)と判定し、平均値がしきい値の範囲外であれば不着と判定する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an average detection method as another example of the AC non-stick detection method.
Voltage + level and voltage-level threshold values are set, and this threshold value is compared with the detected waveform. The average value of the peaks of the detected waveform is obtained. If this average value is within the range of the voltage + level and voltage-level threshold values, it is determined that the wear has been made (bonding has been securely made), and the average value is the threshold. If it is out of the value range, it is determined as non-delivery.
図7は、AC方式の不着検出方法の他の例として割合検出方法を説明する図である。
電圧+レベルと電圧−レベルを決めることでOK範囲を設定し、このOK範囲を外れた場合をNG範囲と設定し、このOK範囲と検出波形を比較した場合、検出波形のうちOK範囲内に入っている割合をしきい値として設定する。そして、検出波形のうちOK範囲内に入っている割合がしきい値の範囲内であれば着(確実にボンディング接続されたこと)と判定し、前記割合がしきい値の範囲外であれば不着と判定する。このような割合検出の場合、平均検出では比較的に検出が困難な検出電圧レベルの過渡状態についての検出が可能となる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a ratio detection method as another example of the AC non-stick detection method.
The OK range is set by determining the voltage + level and the voltage-level, the case where the OK range is deviated is set as the NG range, and when this OK range and the detected waveform are compared, the detected waveform is within the OK range. Set the percentage that is included as the threshold. If the percentage of the detected waveform that falls within the OK range is within the threshold range, it is determined that the wear has been made (securely connected), and if the percentage is outside the threshold range, Judge as non-delivery. In such a ratio detection, it is possible to detect a transient state of a detection voltage level that is relatively difficult to detect by average detection.
上記実施の形態1によれば、検出区間・開始位置、AC/DC方式、ACの場合の周波数、検出しきい値などのパラメータ設定項目についてワイヤ毎に設定できるため、AC/DC特性の混在しているデバイスに対しても不着検出が可能となる。つまり、従来の不着検出装置に比べて不着検出機能の向上を図ることができる。また、不着検出時のパラメータ設定項目をワイヤ毎に設定できるため、AC特性がワイヤ毎に変化するデバイスにも不着検出が可能となり、対応可能なデバイスを増やすことができる。また、不着検出機能の向上を図ることができるため、半導体チップの電極の不良を検出することが可能となる。 According to the first embodiment, parameter setting items such as the detection section / start position, the AC / DC system, the frequency in the case of AC, and the detection threshold can be set for each wire, so that AC / DC characteristics are mixed. It is possible to detect non-delivery with respect to a device that is currently on. That is, the non-stick detection function can be improved as compared with the conventional non-stick detection device. Further, since parameter setting items at the time of non-stick detection can be set for each wire, non-stick detection can be performed even for devices whose AC characteristics change for each wire, and the number of devices that can be handled can be increased. In addition, since the non-stick detection function can be improved, it is possible to detect a defect in the electrode of the semiconductor chip.
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2によるワイヤボンディング装置における不着検出装置を説明する図である。この不着検出装置は、不着検出を行うためのパラメータ設定項目(AC方式又はDC方式、検出しきい値としての電圧レベル等)をソフトウエア制御により自動的に設定する機能を備えている。なお、この機能以外の部分については、実施の形態1によるワイヤボンディング装置及び不着検出装置とほぼ同様であるので、同様の部分の説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 8 is a diagram for explaining a non-stick detection device in the wire bonding apparatus according to the second embodiment of the present invention. This non-stick detection device has a function of automatically setting parameter setting items (AC method or DC method, voltage level as a detection threshold value, etc.) for performing non-stick detection by software control. Since parts other than this function are substantially the same as those of the wire bonding apparatus and non-sticking detection apparatus according to the first embodiment, description of the same parts is omitted.
図8は、ワイヤボンディングを行う際のワイヤの先端の動きを模式的に示している。[1]の区間は、ワイヤの先端が図9に示す第1ボンディング点15に到達する前のオープン状態の区間である。[2]の区間は、ワイヤの先端が第1ボンディング点15に接続されたボンディング着状態の区間である。([2])の区間は、図9に示す第2ボンディング点16にワイヤの先端が接続されたボンディング着状態の区間である。[3]の区間及び[4]の区間は、第2ボンディング点にワイヤボンディングされ、リード上のワイヤがカットされた後のオープン状態の区間である。
FIG. 8 schematically shows the movement of the tip of the wire when wire bonding is performed. The section [1] is an open section before the tip of the wire reaches the
実施の形態1では、不着検出を行うためのパラメータ設定項目をキーボードから入力しているが、実施の形態2では、不着検出を行うためのパラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定する。 In the first embodiment, parameter setting items for performing non-stick detection are input from the keyboard. In the second embodiment, parameter setting items for performing non-stick detection are automatically set by software control.
1番目の半導体チップに対して電極及びリードにワイヤボンディングを行いながら、次のような測定及び演算をソフトウエア制御により行い、パラメータ設定項目を自動的に設定する。
まず第1ボンディング点である半導体チップの電極にワイヤを接続する前の[1]の区間で、AC方式の出力波形(加振波形)をワイヤに印加する。即ち、図1に示すAC/DC不着検出基板10のCPU30からコントロール信号がAC/DC切換スイッチ49に送られ、D/Aコンバータ36がAC用抵抗40に接続された状態となり、ソフトウエア制御によりCPU30内部で演算されD/Aコンバータ36、AC用抵抗40を介してAC方式の出力波形がワイヤに印加される。ワイヤが半導体チップの電極にボンディング接続されていないオープン状態であるため、出力波形に比べて減衰しない応答波形(ACオープン時波形)が増幅器(AMP)37、A/Dコンバータ35を通して検出される。
While wire bonding is performed on the electrodes and leads of the first semiconductor chip, the following measurement and calculation are performed by software control, and parameter setting items are automatically set.
First, an AC output waveform (excitation waveform) is applied to the wire in the section [1] before the wire is connected to the electrode of the semiconductor chip as the first bonding point. That is, a control signal is sent from the
[1]の区間では、上記のACオープンの応答波形を検出するのに加えて、DCオープンの応答波形を検出する。即ち、図1に示すAC/DC不着検出基板10のCPU30からコントロール信号がAC/DC切換スイッチ49に送られ、D/Aコンバータ36がDC用抵抗40に接続された状態となり、ソフトウエア制御によりCPU30内部で演算されD/Aコンバータ36、DC用抵抗40を介して出力波形がワイヤに印加される。ワイヤが半導体チップの電極にボンディング接続されていないオープン状態であるため、出力波形に比べて減衰しない応答波形(DCオープン時波形)が増幅器(AMP)37、A/Dコンバータ35を通して検出される。
In the section [1], in addition to detecting the AC open response waveform, a DC open response waveform is detected. That is, a control signal is sent from the
次に、ワイヤの先端が第1ボンディング点に接続されたボンディング着状態の[2]の区間で、[1]の区間の場合と同様の方法でAC方式の出力波形(加振波形)をワイヤに印加する。このときはワイヤが電極にボンディング接続されているため、出力波形に比べて減衰した応答波形(AC検出波形)が検出される。 Next, in the section [2] in the bonded state where the tip of the wire is connected to the first bonding point, the output waveform (excitation waveform) of the AC method is wired in the same manner as in the section [1]. Apply to. At this time, since the wire is bonded to the electrode, a response waveform (AC detection waveform) attenuated compared to the output waveform is detected.
[2]の区間では、上記の応答波形を検出するのに加えて、DC検出の応答波形を検出する。即ち、[1]の区間の場合と同様の方法でDC方式の出力波形をワイヤに印加する。このときはワイヤが電極にボンディング接続されているため、出力波形に比べて減衰した応答波形(DC検出波形)が検出される。 In the section [2], in addition to detecting the above response waveform, a DC detection response waveform is detected. That is, a DC output waveform is applied to the wire in the same manner as in the section [1]. At this time, since the wire is bonded to the electrode, a response waveform (DC detection waveform) attenuated compared to the output waveform is detected.
次に、第2ボンディング点にワイヤの先端が接続されたボンディング着状態の([2])の区間で、[2]の区間の場合と同様の方法でAC方式の出力波形(加振波形)をワイヤに印加する。このときはワイヤがリードにボンディング接続されているため、出力波形に比べて減衰した応答波形(AC検出波形)が検出される。 Next, the output waveform (excitation waveform) of the AC system in the same manner as in the section [2] in the section ([2]) with the wire tip connected to the second bonding point Is applied to the wire. At this time, since the wire is bonded to the lead, a response waveform (AC detection waveform) attenuated compared to the output waveform is detected.
([2])の区間では、上記の応答波形を検出するのに加えて、DC検出の応答波形を検出する。即ち、[2]の区間の場合と同様の方法でDC方式の出力波形をワイヤに印加する。このときはワイヤがリードにボンディング接続されているため、出力波形に比べて減衰した応答波形(DC検出波形)が検出される。 In the section ([2]), in addition to detecting the above response waveform, a DC detection response waveform is detected. That is, a DC output waveform is applied to the wire in the same manner as in the section [2]. At this time, since the wire is bonded to the lead, a response waveform (DC detection waveform) attenuated compared to the output waveform is detected.
次に、リード上のワイヤがカットされた後のオープン状態の[3]の区間で、ACオープン時波形とAC検出波形の差を演算すると共に、DCオープン時波形とDC検出波形の差を演算する。両者のうち差の大きい方を検出モードとして設定する。つまり、ACオープン時波形とAC検出波形の差の方が大きい場合はAC方式を検出モードとして設定し、DCオープン時波形とDC検出波形の差の方が大きい場合はDC方式を検出モードとして設定する。これは、[2]の区間の検出モードと([2])の区間の検出モードの両方について行う。 Next, the difference between the AC open waveform and the AC detection waveform is calculated and the difference between the DC open waveform and the DC detection waveform is calculated in the section [3] in the open state after the wire on the lead is cut. To do. The larger of the two is set as the detection mode. In other words, when the difference between the AC open waveform and the AC detection waveform is larger, the AC method is set as the detection mode, and when the difference between the DC open waveform and the DC detection waveform is larger, the DC method is set as the detection mode. To do. This is performed for both the detection mode in the section [2] and the detection mode in the section ([2]).
次に、リード上のワイヤがカットされた後のオープン状態の[4]の区間で、[3]の区間において設定された検出モードのオープン時波形と検出波形の差から検出波形に+αをした値を電圧レベル(検出しきい値)として設定する。これは、[2]の区間の検出モードと([2])の区間の検出モードの両方について行う。 Next, in the section [4] in the open state after the wire on the lead is cut, + α was added to the detected waveform from the difference between the open waveform and the detected waveform in the detection mode set in the section [3]. Set the value as the voltage level (detection threshold). This is performed for both the detection mode in the section [2] and the detection mode in the section ([2]).
上記のような検出しきい値の設定を、半導体チップの全ての第1ボンディング点及びリードの全ての第2ボンディング点について行う。このようにして不着検出を行うためのパラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定する。 The detection threshold values as described above are set for all first bonding points of the semiconductor chip and all second bonding points of the leads. In this way, parameter setting items for detecting non-stickiness are automatically set by software control.
2番目の半導体チップからは、パラメータ設定項目をキーボードから入力した後の実施の形態1の方法で不着検出を行いながらワイヤボンディング装置によってワイヤボンディングを行う。 From the second semiconductor chip, wire bonding is performed by the wire bonding apparatus while non-sticking detection is performed by the method of the first embodiment after inputting the parameter setting items from the keyboard.
上記実施の形態2においては実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
さらに、上記実施の形態2では、不着検出を行うためのパラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定できるため、オペレータがキーボードからパラメータ設定項目を入力する必要がなくなる。
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
Furthermore, in the second embodiment, parameter setting items for performing non-delivery detection can be automatically set by software control, so that it is not necessary for the operator to input parameter setting items from the keyboard.
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、実施の形態1と実施の形態2を組み合わせたワイヤボンディング装置として実施することも可能である。つまり、パラメータ設定項目をキーボードから入力するモードと、パラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定するモードの両方を備えたワイヤボンディング装置であって、モードを切り替えることによって両方のモードを実施可能なワイヤボンディング装置である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, it can be implemented as a wire bonding apparatus in which the first embodiment and the second embodiment are combined. In other words, it is a wire bonding device that has both a mode for inputting parameter setting items from the keyboard and a mode for automatically setting parameter setting items by software control. Both modes can be implemented by switching modes. Wire bonding apparatus.
また、上記実施の形態2では、半導体チップの電極とリードをワイヤでボンディング接続する際のパラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定することについて説明しているが、半導体チップの電極又はパッドにバンプを接続する際のパラメータ設定項目をソフトウエア制御により自動的に設定することに本発明を適用することも可能である。この場合は、([2])の区間を除いた方法、即ち実施の形態2における[1]、[2]、[3]及び[4]それぞれの区間で行うことを実施すればよい。 In the second embodiment, the parameter setting items when the electrodes and leads of the semiconductor chip are bonded with wires are automatically set by software control. It is also possible to apply the present invention to automatically setting parameter setting items when connecting bumps to the board by software control. In this case, the method excluding the section ([2]), that is, performing in the sections [1], [2], [3] and [4] in the second embodiment may be performed.
1…ワイヤ、2…キャピラリ、3…ワイヤカットクランプ、4…放電電極、5…交流ブリッジ回路、5a…交流発生器、5b…同軸ケーブル、5c1…第1直列回路、5c2…第2直列回路、X…第1接続点、Y…第2接続点、6…差動増幅器、7…トランス、8…絶対値変換器、9…第1レベル弁別器、10…AC/DC不着検出基板、11…リードフレーム、12…半導体チップの電極、13…半導体チップ、14…リード、15…第1ボンディング点、16…第2ボンディング点、17…ボンディングステージ、18…ボンディングCPU基板、19…メインCPU基板、20…ボール、21…ワイヤスプール、22…スプールワイヤ端、23…ローパスフィルタ、24…第2レベル弁別器、25…論理積器、26…ボンディング判定器、27…ボンディング検出切替器、28,29,30…CPU、31…キーボード、32,33…I/Oポート、34…メモリ、35…A/Dコンバータ、36…D/Aコンバータ、37…増幅器(AMP)、38…出力部、39…接地電位(GND)、40…AC用抵抗、41…DC用抵抗、42…加振波形、43…応答波形(検出波形)、44…DC用不着検出基板、45…直流発生器、46…抵抗、47…出力波形、48…検出波形(応答信号)、49…AC/DC切換スイッチ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
ワイヤ又はバンプにAC方式の出力波形を印加するAC印加手段と、
ワイヤ又はバンプにDC方式の出力波形を印加するDC印加手段と、
前記AC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するか、前記DC方式の出力波形をワイヤ又はバンプに印加するかを切り換える切換手段と、
前記ワイヤ又はバンプからAC方式又はDC方式の応答波形を検出する検出手段と、
前記応答波形を検出しきい値と比較し、前記検出しきい値の範囲内であればワイヤ又はバンプが確実にボンディング接続されたと判定し、前記検出しきい値の範囲外であればワイヤ又はバンプが不着であると判定する判定手段と、
を具備し、
前記AC印加手段又は前記DC印加手段によりAC方式又はDC方式の出力波形を印加する際のパラメータ設定項目を、前記ワイヤ毎又は前記バンプ毎にソフトウエア制御により設定することを特徴とするワイヤボンディング装置。 In a wire bonding apparatus that connects electrodes of a semiconductor chip and leads of a lead frame by wires or a wire bonding apparatus that bonds bumps to pads of a semiconductor chip,
AC applying means for applying an AC output waveform to the wire or bump;
DC application means for applying a DC output waveform to the wire or bump;
Switching means for switching between applying the AC output waveform to the wire or bump or applying the DC output waveform to the wire or bump;
Detection means for detecting an AC or DC response waveform from the wire or bump;
The response waveform is compared with a detection threshold, and if it is within the range of the detection threshold, it is determined that the wire or bump is securely bonded, and if it is outside the range of the detection threshold, the wire or bump is determined. Determining means for determining that is non-delivery,
Equipped with,
A wire bonding apparatus characterized in that parameter setting items for applying an AC or DC output waveform by the AC applying means or the DC applying means are set by software control for each wire or for each bump. .
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