ボンディング装置
【課題】ボンディング装置において、接合マシン部の容量成分を精度よく補償し、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を精度よく測定することである。
【解決手段】ワイヤボンディング装置１０は、対象デバイス４にワイヤを接合するための機構部分である接合マシン部２０と、対象デバイス４とワイヤとの間の接続状態を測定する測定部５０と、装置全体の動作を制御する制御部４０を含んで構成される。測定部５０のＡＣ−Ｃ測定回路６０は、ＡＣ電源６２、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分と略等価な容量を作り出す等価容量回路６４と、ボンディング後の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとる差動回路６８、増幅回路７０、整流回路７２、Ａ／Ｄ変換回路７４、および接続状態を判定する判定部８０、出力部９０を含んで構成される。
【解決手段】ワイヤボンディング装置１０は、対象デバイス４にワイヤを接合するための機構部分である接合マシン部２０と、対象デバイス４とワイヤとの間の接続状態を測定する測定部５０と、装置全体の動作を制御する制御部４０を含んで構成される。測定部５０のＡＣ−Ｃ測定回路６０は、ＡＣ電源６２、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分と略等価な容量を作り出す等価容量回路６４と、ボンディング後の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとる差動回路６８、増幅回路７０、整流回路７２、Ａ／Ｄ変換回路７４、および接続状態を判定する判定部８０、出力部９０を含んで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボンディング装置に係り、特に、対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の組立工程に用いられるワイヤボンディング装置では、例えばボンディングステージに保持された半導体チップのボンディングパッドに、細い金線等のワイヤがキャピラリにより運ばれてボンディングされる。ボンディングされたワイヤは延長されて、回路基板等のボンディングリードにおいてまたボンディングが行われ、これによって半導体チップのボンディングパッドと回路基板のボンディングリードとの間の接続が行われる。ワイヤと、ボンディングパッドあるいはボンディングリードとの間のボンディングがうまくいかないと、いわゆる不着と呼ばれる接続不良が起こる。
【０００３】
ワイヤボンディングにおいて、通常ボンディングステージは金属で、その上に被ボンディング対象物が保持される。例えば、被ボンディング対象物がトランジスタやダイオードを含む半導体チップの場合には、ワイヤは半導体チップの電極に接続され、その電極と半導体チップの裏面との間は半導体チップの特性に応じた抵抗成分を有する。したがって、不着を検出するために、ワイヤから半導体チップに対し適当な直流電流を入力し、流れる電流値を測定して電気的に接続不良を判定することが行われる。
【０００４】
また、特許文献１には、キャピラリを保持するボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路を、交流信号発生器からの交流信号を受ける交流ブリッジ回路の一辺に含むように構成し、交流ブリッジ回路の平衡又は不平衡を検出することでワイヤと被ボンディング部品との間の不着を検出することが開示される。この方法によれば、容量成分の被ボンディング部品についても不着を検出できる。ここで交流ブリッジ回路は、固定容量と可変抵抗と固定抵抗を３辺の要素とし、残る一辺をボンディングアーム側とボンディングステージとの間のインピーダンスとしている。そして、ワイヤと被ボンディング部品との間を接続しない状態で可変抵抗を調整し、交流ブリッジの初期平衡をとることが述べられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤボンディングの対象として、ボンディングステージとの間に電気的導通がないものはかなりある。例えば、チップをダイボンディングによって搭載したガラスエポキシ回路基板は、基板自体が絶縁体である。したがって、その上のチップは、絶縁体を介してボンディングステージによって保持されていることになる。また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）の基板もガラスエポキシやセラミックを材料とする。このような場合、例えチップの裏面とボンディングパッドとの間が容量成分を含まないとしても、ボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路は、直流的に導通がない。
【０００７】
このような場合は、特許文献１に述べられるように、交流信号を用いて測定を行うのが好ましい。しかし、この方式において交流信号で測定するのは、対象デバイスにワイヤを接合する機構、これを接合マシン部と呼ぶことにすると、接合マシン部の容量成分と、絶縁基板と対象デバイスとを含んだデバイス側容量とを合わせたものである。したがって、接合マシン部の容量成分が大きいと、ワイヤの着／不着による変化分が埋もれてしまい、検出が困難となる。
【０００８】
特許文献１では、接合マシン部の容量成分である、ボンディング装置のボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路の容量成分を、可変抵抗の調整で補償しようとしている。勿論、この方法でも原理的に交流ブリッジの平衡をとることは可能であるが、現実にボンディング装置のボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路の容量成分を補償しているわけではないので、容量成分の微小変化によって付着を検出することが困難なことがある。
【０００９】
本発明の目的は、接合マシン部の容量成分を精度よく補償し、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を精度よく測定することが可能なボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るボンディング装置は、対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置において、測定部は、ステージとの間に導通を有しない対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するため接合マシン部の容量成分を補償する等価回路であって、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路と、等価容量回路と、接合マシン部とにそれぞれ交流信号を供給する交流信号源と、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較する容量比較回路と、容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、等価容量回路は、複数の容量素子と、複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するスイッチ切替回路と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、スイッチ切替回路は、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るボンディング装置において、各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有することが好ましい。
【００１４】
また、判定部は、容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化して出力する平均化処理手段を有することが好ましい。
【００１５】
また、判定部は、平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にしてワイヤと対象デバイスとの間の接触状態を判定する判定処理手段を有することが好ましい。
【００１６】
また、判定処理手段は、ワイヤと対象デバイスとの間の接合作業の繰り返しに応じ、閾値を更新することが好ましい。また、判定処理手段は、対象デバイスの種類によって異なる閾値を設定することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係るボンディング装置において、等価回路は、複数の容量素子と、複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成する回路であって、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるスイッチ切り替え回路と、を有し、判定処理手段は、スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定することが好ましい。
【００１８】
また、判定処理手段は、対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定することが好ましい。また、判定処理手段は、ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定することがこのましい。また、判定処理手段は、ワイヤのテール長さの適不適を判定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係るボンディング装置において、測定部は、さらに、ステージとの間に導通を有する対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するために接合マシン部に直流信号を供給する直流信号源と、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部の抵抗成分を測定する抵抗成分測定回路と、を備え、電位測定回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係るボンディング装置において、測定部は、容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替える測定切替回路を備えることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係るボンディング装置において、接合マシン部は、ワイヤの先端を丸めるトーチを有し、マシン容量成分には、トーチの容量成分を含み、さらに、トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、測定部は、接合マシン部の容量成分を補償する等価回路として、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路を有し、交流信号を用いて、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較し、その容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する。したがって、接合マシン部の容量成分を精度よく補償し、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を精度よく測定することができる。
【００２３】
また、等価容量回路は、複数の容量素子を複数のスイッチ素子のオン・オフの制御により、各容量素子の接続方法を変更し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するので、電子的に接合マシン部の容量成分を精度よく補償できる。
【００２４】
また、スイッチ切替回路は、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるので、自動的に接合マシン部の容量成分を精度よく補償できる。
【００２５】
また、各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有するとしたので、接合マシン部の容量成分に比べ十分に小さい合わせこみ精度で補償できる。
【００２６】
また、容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化処理するので、交流信号である容量比較回路の出力の変動を少なくし、接続状態の判定を安定して行うことができる。
【００２７】
また、接続状態の判定は、平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にするので、安定した基準による判定を行うことができる。
【００２８】
また、閾値は更新されるので、接続作業の経時変化に追従した接続状態判定を行うことができる。また、対象デバイスの種類によって閾値を変えて設定するので、対象デバイスの特性に合わせた接続状態判定を行うことができる。
【００２９】
また、スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定するので、マシン容量を補償した後に残された、接続に関わる容量変化に基づいて接続状態判定が行われ、マシン容量に左右されずに精度よい接続状態判定を行うことができる。
【００３０】
また、接続状態の判定処理は、対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定するので、例えば、異物等の存在で接続がそもそも不能なものを判定できる。また、ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定するので、接続が正常かどうか判定できる。また、ワイヤのテール長さの適不適を判定するので、接続の後、ワイヤが正常に切断されたかどうかを判定できる。ここで、テール長さとは、ワイヤボンディングのセカンドボンディングが終わった後、キャピラリを若干上げてワイヤを切断するが、そのときにキャピラリの先にテール状に残る長さのことである。このテール長さが不適であると、次のファーストボンディングにおけるワイヤの先端のボール状部分が不適当になる。
【００３１】
また、さらに、直流信号により接合マシン部の抵抗成分を測定するので、対象デバイスがステージと導通する対象デバイスの抵抗成分を利用して接続状態を測定できるときには、より簡単な方法で接続状態を判定できる。
【００３２】
また、容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替えることができるので、対象デバイスの状態に応じて、適切な測定方法を選択できる。
【００３３】
また、トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えるので、トーチに高圧電源が接続されるときに測定部はトーチから分離され、高圧電源により測定部の損傷を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ボンディング装置として、ボンディングリードが配線されたガラスエポキシ回路基板にチップが搭載され、金ワイヤを用いてチップのボンディングパッドにファーストボンディングを行い、ボンディングリードにセカンドボンディングを行って、チップと回路基板との間を相互接続するワイヤボンディング装置を説明する。この他に、ファーストボンドだけ行う、いわゆるバンプ形成ボンディング装置であってもよい。
【００３５】
また、ボンディング対象は、チップが搭載されたガラスエポキシ回路基板に限られず、ステージと電気的導通を有しない対象デバイスであればよい。例えば、セラミック基板の上にチップが搭載され、セラミック基板上のボンディングリードとチップのボンディングパッドにワイヤがボンディングされるものでもよい。また、ステージと導通を有しない対象デバイスは、絶縁基板とチップの組み合わせ以外のものであってもよく、例えば、絶縁基板と電子部品の組み合わせ、絶縁基板とその上の単なる配線パターンの組み合わせ等であってもよい。また、ワイヤは金線以外のものでもよく、例えばワイヤボンディング用のアルミニウム線、銅線等であってもよい。これらの場合、ファーストボンディングの際にワイヤの先端を丸めることの必要がなければ、トーチの設備部分を省略してもよい。
【００３６】
図１は、ワイヤボンディング装置１０の構成図である。ここでは、ワイヤボンディング装置１０の構成要素ではないが、ボンディングの対象である対象デバイス４として、ガラスエポキシ回路基板６とその上に搭載されたチップ８とが図示されている。ガラスエポキシ回路基板６にはボンディングリードが設けられ、チップ８にはボンディングパッドが設けられる。チップ８は、例えば半導体ＬＳＩである。ワイヤボンディング装置１０は、対象デバイス４にワイヤを接合するための機構部分である接合マシン部２０と、対象デバイス４とワイヤとの間の接続状態を測定する測定部５０と、装置全体の動作を制御する制御部４０と、それ以外の要素である超音波装置４２、トーチ電源４４、トーチ４６を含んで構成される。
【００３７】
超音波装置４２は、ボンディングのための超音波エネルギの発生装置で、その超音波エネルギは、ボンディング作業の際に、図示されていないボンディングアームを介し、キャピラリ３０に伝達される。
【００３８】
トーチ電源４４、及びトーチ４６は、ファーストボンディングの直前にワイヤ２４の先端を溶融してボール状に形成する機能を有し、具体的には、高圧電源であるトーチ電源４４の一方極性側がトーチ４６に、他方極性側がワイヤ２４に接続され、トーチ４６とワイヤ２４の先端とを適当な空間距離だけ離して、その間に高圧を印加し、放電等によりワイヤ２４の先端を溶融させてボール状の形状を形成する。このボール状形状のワイヤ先端が、ファーストボンディングの際、対象デバイス４に押し付けられ、超音波エネルギが供給されてボンディングが行われることになる。
【００３９】
トーチ電源４４の他方極性側は、直接ワイヤ２４に接続されず、一旦コネクタ３３を介し、測定部５０に接続され、後述のトーチ切替回路５４の制御の下で、測定が行われないときに限り、ワイヤ２４と接続される。このようにすることで、高圧信号が測定部５０の測定回路に侵入することを防止できる。
【００４０】
接合マシン部２０は、対象デバイス４を保持するステージ２２と、ワイヤ２４を巻きつけてあるスプール２６と、ワイヤ２４を挟みあるいは開放してその移動を制御するワイヤクランパ２８と、ワイヤ２４を挿通し、超音波装置４２からワイヤボンディングのための超音波エネルギの供給を受けるキャピラリ３０とを含んで構成される。ステージ２２は金属で構成され、接地に接続される。ステージ２２はまた、ワイヤボンディングのために対象デバイス４を加熱するヒータを内蔵してもよい。スプール２６、ワイヤクランパ２８、トーチ４６は、測定部５０とのインタフェースであるコネクタ３３に適当な導体線で接続される。
【００４１】
このような構成において、コネクタ３２の各端子は、スプール２６、ワイヤクランパ２８等の、対象デバイス４にワイヤボンディングするための機構について、接地電位であるステージ２２を基準にしたインピーダンスを測定するときの端子となる。したがって、コネクタ３２に、インピーダンスを測定できる測定器を接続し、ワイヤ２４を対象デバイス４に接続する前と後とでその変化を測定することで、接続状態の判定を行うことができる。上記の要素以外に、対象デバイス４とワイヤ２４の接続に関し、インピーダンス成分となるものがあるときは、それらをさらにコネクタ３２に接続することができる。たとえば、キャピラリ３０をコネクタ３２に接続することもできる。
【００４２】
測定部５０は、接合マシン部２０のインピーダンスを測定する回路で、特に、ワイヤボンディング前後の容量の変化を測定して、接続状態の判定を行う機能を有する。そのために、接合マシン部２０の元々固有に有しているマシン容量を補償する機能を有する。また、付加機能として、ワイヤボンディング前後の抵抗の変化による接続状態の判定を行うことが便利なときにはそれに切り替える機能、トーチ４６に供給されるトーチ電源４４の高圧から測定回路を保護する機能等を有する。
【００４３】
測定部５０は、接合マシン部２０及びトーチ電源４４とのインタフェース回路で、コネクタ３２，３３を含み、適当な保護回路等で構成することができるマシンＩ／Ｆ（５２）と、マシンＩ／Ｆ（５２）の接続先を、トーチ電源４４又は測定切替回路５６に切り替えるトーチ切替回路５４と、測定切替回路５６側に切り替えたときに、その先の接続先をＤＣ−Ｒ測定回路５８又はＡＣ−Ｃ測定回路６０に切り替える測定切替回路５６と、ＤＣ−Ｒ測定回路５８、ＡＣ−Ｃ測定回路６０を含んで構成される。
【００４４】
トーチ切替回路５４は、トーチ電源４４からの高圧信号が測定回路に回りこまないように、トーチ作業を行うときは、コネクタ３３のトーチ電源４４用端子を測定回路側から遮断する機能を有するスイッチ回路である。
【００４５】
図２は、トーチ切替回路５４の具体的構成を示す回路図である。スイッチ素子としては、高圧の回り込みを防ぐため、光によってＭＯＳトランジスタをオン・オフさせることができる素子を用いている。勿論、他の適当なスイッチング素子を用いることができる。図２の構成においては、測定を行っていないときをノーマリとして２つのスイッチ素子が、ノーマリ・オンと、ノーマリ・オフに設定されている。この２つのスイッチ素子に、トーチ電源４４用端子、スプール２６用端子及びワイヤクランパ用端子、測定切替回路５６側端子を適切に接続することで、ノーマリの非測定時に、トーチ電源４４用端子と、スプール２６用端子及びワイヤクランパ用端子との間を接続し、測定時にはこれらの間の接続を遮断し、スプール２６用端子及びワイヤクランパ２８用端子すなわちコネクタ３２の各端子を、測定切替回路５６側端子に接続することができる。
【００４６】
測定切替回路５６は、上記のように、ワイヤボンディング前後の抵抗の変化による接続状態の判定を行うことが便利なときにはそれに切り替える機能を有する回路である。具体的には、トーチ切替回路５４によって、測定時においては、コネクタ３２の各端子が測定切替回路５６の入力側に接続され、これを、対象デバイス４の特性により、制御部４０の指示あるいはユーザの指定を経由した制御部４０の指示に従い、ＤＣ−Ｒ測定回路５８又はＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力する。出力切り替えには、図２で説明したようなスイッチ素子を用いることができる。
【００４７】
測定切替回路５６の切り替えは、対象デバイス４がステージ２２に保持されたときに、ステージ２２との間に導通を有するか、有しないかで決定することができる。後者の場合にはＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力するように切り替える。前者の場合は、ＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力してもよいが、ＤＣ−Ｒ測定回路５８に出力するように切り替える方が簡単な測定となり、好ましいことが多い。
【００４８】
ＤＣ−Ｒ測定回路５８は、対象デバイス４に直流（ＤＣ）信号を供給し、その抵抗（Ｒ）成分の変化を測定して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態の判定を行うための回路である。抵抗成分の変化は、コネクタ３２に直流信号を加え、そのときのコネクタ３２における電位又はそこに流れる電流を測定することで検出できる。ワイヤ２４が対象デバイス４に接続されていないときは、コネクタ３２は接地電位のステージ２２に対し開放端となり、ワイヤ２４が対象デバイス４に接続されているときは、コネクタ３２からワイヤ２４、対象デバイス４を介し接地電位のステージ２２の電流が流れる。したがって、コネクタ３２の電位又はそこに流れる電流を測定することで、容易にワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態を検出できる。
【００４９】
図３は、ＤＣ−Ｒ測定回路の具体的構成を示す回路図である。コネクタ３２には図示されていない直流電源からＤＣが印加され、そのときのコネクタ３２に流れる電流が抵抗素子、増幅器等で検出されて、測定部５０の出力部９０に、例えば表示される。直流電源から供給されるＤＣ信号としては、＋１Ｖを用いることができ、好ましくは極性を変更して−１Ｖも供給可能とすることがよい。
【００５０】
ＡＣ−Ｃ測定回路６０は、対象デバイス４に交流（ＡＣ）信号を供給し、その容量（Ｃ）成分の変化を測定して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態の判定を行うための回路である。ＡＣ−Ｃ測定回路６０は、ＡＣ電源６２、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分と略等価な容量を作り出す等価容量回路６４と、ボンディング後の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとる差動回路６８、その差動信号を増幅する増幅回路７０、増幅後の信号を整流する整流回路７２、整流回路７２の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７４、およびディジタル信号を処理して接続状態を判定する判定部８０、判定部８０の結果を出力する出力部９０を含んで構成される。
【００５１】
ＡＣ電源６２は、容量成分を検出するために等価容量回路６４、および接合マシン部２０に交流信号を供給する機能を有する。具体的には、４．１ｋＨｚのデューティが５０％の±１Ｖの矩形波信号が出力され、等価容量回路６４の出力端子、及び測定切替回路５６、トーチ切替回路５４、マシンＩ／Ｆ（５２）を介して接合マシン部２０のコネクタ３２にそれぞれ供給される。
【００５２】
等価容量回路６４は、ボンディング前のマシン容量成分、すなわち対象デバイス４にワイヤ２４が接触していないときの接合マシン部２０の容量成分であるマシン容量成分と略等価の容量を作り出し、保持する回路である。ここで、マシン容量成分とは、接合マシン部２０側に供給されるＡＣ電源６２の出力と差動回路６８の入力を結ぶ線と、接地との間の容量である。具体的には、ＡＣ電源６２の出力と差動回路６８の入力を結ぶ線は、測定切替回路５６、トーチ切替回路５４、マシンＩ／Ｆ（５２）、コネクタ３２を介してスプール２６、ワイヤクランパ２８に至るので、マシン容量成分とは、これらの経路を含んだ接合マシン部２０の、接地に対する容量である。等価容量回路６４は、複数の容量とこれらを相互に接続あるいは開放するための複数のスイッチで構成される部分６５と、この複数のスイッチのオン・オフを制御して、所望の容量値にするスイッチ切替回路６６とで構成される。
【００５３】
図４は、等価容量回路６４及び差動回路６８、増幅回路７０周辺の具体的構成を示す回路図である。等価容量回路６４の複数の容量・複数のスイッチの部分６５は、図４に示すように互いに容量値が異なる３つの容量７６と、その３つの容量をさまざまな組み合わせで並列接続するための３つのスイッチ７８とで構成される。３つの容量の容量は、２倍ずつ異なる値のものが好ましい。図４の例では、１０ｐＦ、２０ｐＦ、４０ｐＦに選ばれている。なお、小型電子部品であるコンデンサの容量値は、規格等で標準化されていることが多いので、実際には、これらの値に最も近い容量値の部品を用いてもよい。例えば、１０ｐＦ、２２ｐＦ、３９ｐＦのものを用いてもよい。容量の３つのスイッチ７８は、図２で説明した光によってＭＯＳトランジスタをオン・オフさせることができる素子を用いているが、特に、寄生容量の少ないスイッチング素子を用いることが好ましい。上記の例で、３つの容量の最小値が１０ｐＦのときは、その２％以上５０％以下の寄生容量のスイッチング素子を用いることが好ましい。こうすることで、寄生容量の影響を少なくして、より正確な組み合わせ容量を生成することができる。このような素子として、たとえば、松下電工社の型式ＡＱＹ２２１Ｎ２Ｓ（商品名ホトモスリレー）等を用いることができる。
【００５４】
スイッチ切替回路６６は、３つのスイッチ７８を適切にオン又はオフさせて、３つの容量７６の接続関係を変更することで、全体の容量の値を所望の値に設定する機能を有する回路である。図４ではその一部が図示され、３つの制御端子によって、それぞれ１０ｐＦ，２０ｐＦ，４０ｐＦを並列接続で付加できるようになっている。すなわち、１０ｐＦ用制御端子をＯＮにすることで、全体容量は１０ｐＦとなり、１０ｐＦ用制御端子と２０ｐＦ用制御端子を共にＯＮにすることで、全体容量は３０ｐＦとなり、１０ｐＦ用制御端子、２０ｐＦ用制御端子、４０ｐＦ用制御端子を全部ＯＮにすることで、全体容量は７０ｐＦとなる。このように、３つの制御端子の状態の組み合わせの選択により、０ｐＦ、１０ｐＦ、２０ｐＦ、３０ｐＦ、４０ｐＦ、５０ｐＦ、６０ｐＦ、７０ｐＦの８種類の容量を設定できる。例えば、マシン容量成分の値が６０ｐＦであるとすると、２０ｐＦ用制御端子と４０ｐＦ用制御端子を共にＯＮにすればよい。
【００５５】
差動回路６８は、実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとって出力する機能を有する回路で、ボンディング作業においては、そのボンディングの際の実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分が出力される。かかる差動回路６８として、一般的な差動増幅回路に適切に設定された回路素子を接続するものを用いることができる。
【００５６】
差動出力を得るために、接合マシン部２０にＡＣ電源６２より交流信号を印加し、そのときの応答を差動回路６８の一方側の入力端子に供給し、同様に等価容量回路６４にＡＣ電源６２より交流信号を印加し、そのときの応答を差動回路６８の他方側の入力端子に供給する。具体的には、図４に示すように、コネクタ３２にＡＣ電源６２を接続するとともに、コネクタ３２を差動回路６８の一方側の入力端子に接続する。また、等価容量回路６４の出力端子にＡＣ電源６２を接続するとともに、その出力端子を差動回路６８の他方側の入力端子に接続する。なお、等価容量回路６４の出力端子とＡＣ電源との間に適当な保護回路を設けて、過大信号が等価容量回路６４に印加されることを防止することが好ましい。
【００５７】
増幅回路７０は、このようにして得られた、等価容量回路６４の容量成分による信号と、実際の接合マシン部２０の容量成分による信号との差分信号を適当に増幅するための回路である。かかる増幅回路７０は、一般的な作動増幅器を用いて構成することができる。
【００５８】
整流回路７２は、増幅後の交流信号が、プラスマイナスの符号を有するように現れるものを、マイナス側の成分を整流しプラス側の信号とする機能を有する回路である。
【００５９】
図５は、差動回路６８、増幅回路７０、整流回路７２のそれぞれにおける信号波形の変化の様子を模式的に示す図である。図５（ａ）は、差動回路６８の２つの入力波形をそれぞれ実線及び破線で示したものである。上記のようにＡＣ電源６２から供給される交流信号が４．１ｋＨｚのときは、この２つの信号もほぼ同じ周期、すなわちほぼ４．１ｋＨｚで繰り返す。（ｂ）は差動回路６８の出力波形で、（ａ）における２つの信号の差分が表されている。（ｃ）は増幅回路７０の出力波形で、差動信号が増幅されている。（ｄ）は整流回路７２の出力波形で、（ｃ）の基準電位に対しプラスマイナスに振れる信号を、プラス側に整流する様子が示される。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換回路７４は、整流後の信号を、ディジタル信号に変換する機能を有する回路で、この出力を用いることで、以後の判定部８０の処理がソフトウェアによるディジタル演算で行うことができ、高速で、かつ精度よく判定を行うことができる。かかるＡ／Ｄ変換回路７４は、公知のＡ／Ｄ変換ＩＣ等を用いることができる。
【００６１】
判定部８０は、Ａ／Ｄ変換回路７４によりディジタル化した信号を処理して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態を判定する機能を有する。この機能は、サンプリング・平均化処理８２と、しきい値設定・更新処理８４と、接続不能・着付着・テール適不適判定処理を含む。これらの処理はコンピュータ上でソフトウェアを実行することで実現できる。コンピュータは、測定部５０に設けてもよく、制御部４０がコンピュータで構成されるときは、そのコンピュータを用いることとしてもよい。ソフトウェアの実行は、対応する接続状態判定プログラムを用いて実現することができる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００６２】
サンプリング・平均化処理８２は、Ａ／Ｄ変換回路７４の出力を平均化して、ノイズを減らす機能を有する処理である。平均化処理は、まずＡ／Ｄ変換回路７４の出力を適当なサンプリングレートでサンプリングし、つぎに各サンプリング時における各データをに任意に定めた期間の間で加算し、これをその期間の間のサンプリング数で除算して行うことができる。平均化の際、適当な重み付けを行ってもよい。サンプリングの１例をあげると、上記の例で、Ａ／Ｄ変換回路７４の出力の周期が１／（４．１ｋＨｚ）＝０．２４４ｍｓｅｃとして、サンプリングレートを１２μｓｅｃ、平均化のための期間を１ｍｓｅｃと定めることができる。もちろんこれ以外のサンプリング条件を定めることができる。
【００６３】
次の処理の説明の前に、このサンプリング・平均化処理８２のデータを用いた等価容量回路６４の合わせこみについて述べる。サンプリング・平均化処理８２によって得られた平均化データは、実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分を反映したデータで、しかも増幅し、ディジタル化し、平均化してあるので、かなり感度がよく、安定して信頼できるデータと考えられる。このデータを用いて、スイッチ切替回路６６を制御することで、等価容量回路６４の容量値を、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値に自動的に正確にあわせこむことができる。
【００６４】
すなわち、接合マシン部２０を、ボンディング前の状態とし、接合マシン部２０のコネクタ３２と、等価容量回路６４の出力端子にＡＣ電源６２から交流信号を供給し、そのときのサンプリング・平均化処理８２の出力を見る。もし、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値が、等価容量回路６４の容量値と同じであれば、サンプリング・平均化処理８２の出力はゼロになる。同じでなければ、その差異に応じたデータ値が出力される。したがって、サンプリング・平均化処理８２の出力に応じて、スイッチ切替回路６６の制御を行えば、その差異を少なくし、理想的にはゼロにできる。実際に差異を短時間で完全にゼロにすることは困難であるので、サンプリング・平均化処理８２の出力をゼロに近づけるようにスイッチ切替回路６６の制御を行い、その出力が最小となるところでスイッチ切替回路６６の制御状態を固定すればよい。このように、サンプリング・平均化処理８２の出力をスイッチ切替回路６６にフィードバックして、等価容量回路６４の容量値を、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値と略同じ値に、自動的にあわせこむことができる。なお、スイッチ切替回路６６にフィードバックする信号は、サンプリング・平均化処理８２の出力に限られず、差動回路６８以降の信号であれば他の信号を用いることもできる。
【００６５】
再び図１の判定部８０に戻り、しきい値設定・更新処理８４は、サンプリング・平均化処理８２の出力を判定するのに用いる閾値を設定し、ボンディング作業の進展に応じてその閾値を更新する処理である。接続状態の判定に用いる閾値は２種類設定される。第１の閾値は、接続不能かどうかを判定するためのもので、第２の閾値は、接続が可能であるときに、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続が着状態か不着状態か判定するためのものである。第２の閾値は、ワイヤ２４が対象デバイス４に接続された後に切断されたときに、テールとして残る長さが適当であるか不適当であるかを判定するための閾値としても用いられる。もちろんテール適・不適判定のための閾値を第３の閾値として設定することもできる。閾値の更新は、第２の閾値について行われる。
【００６６】
図６は、２つの閾値の設定と、第２の閾値の更新の方法を説明する図である。ここで説明する方法は、実際にはコンピュータ上でソフトウェアによりデータ処理を実行することで実現できる。図６の各図は、横軸は時間で、縦軸はサンプリング・平均化処理８２の出力値を示し、例えば電圧値に換算した値を用いることができる。図６（ａ）は、上記のように等価容量回路６４の合わせこみを行って、サンプリング・平均化処理８２の出力値を最小にした状態である。このように、実際にはサンプリング・平均化処理８２の出力値はゼロにはならず、オフセット１００を示す。以下の説明のため、例としてオフセット１００は、１０００ｍＶであるとする。
【００６７】
図６（ｂ）は第１の閾値の設定を説明する図である。第１の閾値１０２は、オフセット１００より、ある程度の余裕Δを持たせて設定される。余裕Δの値は、測定誤差等を考慮し、実験あるいは経験によって定めることができる。余裕Δは、ワイヤボンディング装置１０によって異なる値となってもよい。例えば上記のオフセット１００の例で、余裕Δを１５０ｍＶとすることができる。したがって、サンプリング・平均化処理８２の出力値が１１５０ｍＶ以下のときは、接続不能と判定される。接続不能の原因は、たとえば異物がワイヤ２４と対象デバイス４との間に介在する場合等である。
【００６８】
図６（ｃ）は、第２の閾値の設定を説明する図である。第１の閾値１０２が設定されたら、ワイヤ２４を対象デバイス４に接触させ、サンプリング・平均化処理８２の出力値を測定点として図６（ｃ）にプロットする。なお、ワイヤ２４を対象デバイス４に強く押し付け、あるいは超音波エネルギを与えて実際に接合を形成した場合と、単に接触させた場合とは、ほとんどサンプリング・平均化処理８２の出力値が変化しないことが多い。以下の説明では、実際のボンディング作業の代わりに接触を用いて説明する。図６（ｃ）における測定点１０４は、第１の閾値１０２以下の出力であるので、上記のように接続不能である。接続不能のデータを除外してゆき、測定点１０６は第１の閾値１０２以上で接続可能である。このときの出力値とオフセット１００との差をＸとすると、第２の閾値１０８は、（オフセット１００）＋αＸのところに設定される。αは、任意に定める割合（％）である。図６の例ではα＝０．５としてある。一例として測定点１０６の出力値を２０００ｍＶとすれば、Ｘ＝１０００ｍＶとなり、第２の閾値１０８は、１５００ｍＶとなる。以後、１５００ｍＶ以下の測定点は、不着と判定される。
【００６９】
図６（ｄ）は、第２の閾値１０８の更新の様子を説明する図である。上記のように第１の閾値１０２が１１５０ｍＶ、第２の閾値１０８が１５００ｍＶと設定されると、以後のボンディング作業における接続状態の判定は、この閾値１０２，１０８を基準に進められるが、測定点が増えてゆき、第２の閾値１０８以下の測定点１１０が現れると、そこで、この新しい測定点１１０を用いて第２の閾値が更新される。すなわち、図６（ｄ）において、測定点１０５は接続不能、複数の測定点１０７は、図６（ｃ）で設定した第２の閾値１０８以上である接続が「着」状態であるが、測定点１１０は、図６（ｃ）で設定した第２の閾値１０８を下回ったとする。このときの出力値とオフセット１００との差をＹとすると、更新される第２の閾値１１０は、（オフセット１００）＋αＹのところに設定される。いま、測定点１１０の出力値を１４００ｍＶとすれば、Ｙ＝２００ｍＶとなり、更新後の第２の閾値１１０は、１２００ｍＶとなる。以後、１２００ｍＶが第２の閾値１０９として用いられる。以下同様に、第２の閾値を下回る測定点が現れるたびに第２の閾値が更新される。
【００７０】
このように閾値をボンディング作業の進展に従って更新してゆくことで、継時変化等の影響を少なくして、接続状態の判定を確実に行うことができる。また、一旦閾値を上記のようにして更新を含めて設定がなされると、以後において、同じワイヤボンディング装置１０を用いて同種類の対象デバイス４についてボンディングを行うときに、同じ閾値を用いてもよい。一方、対象デバイス４が異なるときは、閾値の設定を異なるものとすることが好ましい。また、１つの対象デバイス４の中に複数の異なる接続個所があるときは、その条件により、接続個所ごとに閾値を異なるものとしてもよい。
【００７１】
図７は、１つの対象デバイス４について複数の接続個所があり、それらが同種の条件であるときに、同種であるが別の個体の対象デバイス４に同じ閾値を設定する様子を示す図である。この場合の閾値の設定は、最初に測定された対象デバイス４についての複数の測定点のデータから行われ、その設定値が固定されて以後の同種であるが別の個体の対象デバイス４の閾値として用いられる。すなわち、上記のようにオフセット１２０によって第１の閾値１２２が設定されるが、第２の閾値１２６は更新が行われるので、結局、図７に示すように、最初に測定された対象デバイス４における複数の測定点のうち、もっともオフセット１２０に近い値を示す測定点１２４によって設定される。この測定点１２４の出力値とオフセット１２０との差をＡとすれば、第２の閾値１２６は、上記の例でα＝０．５を用いると、（オフセット１２０）＋Ａ／２ である。次に同種であるが別の個体の対象デバイス４のボンディングを行うときは、改めてしきい値設定・更新処理８４を行うことなく、この第１の閾値１２２、第２の閾値１２６を固定値として用いることができる。
【００７２】
図８は、１つの対象デバイス４について複数の接続個所があり、それらが同種の条件であるときに、同種であるが別の個体の対象デバイス４に、第２の閾値として、出力値に固定の係数αを乗じたものを次の測定点の第２の閾値として用いる例を示すものである。図８は、図７と異なり、最初に測定された対象デバイス４についての複数の測定点のデータから係数αを設定し、その後の同種であるが別の個体の対象デバイス４についての測定点の様子を示す図で、各測定点に、それぞれ係数αによって定められる第２の閾値のレベルが示されている。
【００７３】
このように、同種の複数の対象デバイス４に繰り返しボンディングを行うときは、以前に多数の測定点に基づいて設定された閾値の値をそのまま用いることとすることができる。
【００７４】
再び図１に戻り、判定部８０の接続不能・着不着・テール適不適判定処理は、閾値を用いて、サンプリング・平均化処理８２の出力値を判定し、接続状態を次の３つについて判定を行うものである。すなわち、第１の閾値を用いて、接続不能か可能か、第２の閾値を用いて着状態か不着状態か、また、テールの長さが適か不適か、について判定する。判定結果は出力部９０により外部に表示される。接続不能か可能かの判定は、上記のように、サンプリング・平均化処理８２の出力値が第１の閾値より小さいか大きいかで行われる。着状態か不着状態かの判定と、テールの長さが適か不適かの判定とは、第２の閾値の取り扱いが異なるので、その様子を次に説明する。
【００７５】
図９は、着状態か不着状態かによって容量がどのように異なるかを、図１０は、テールの長さが適か不適かによって容量がどのように異なるかを、それぞれ模式的に説明する図である。図１と同様の要素については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７６】
図９において、（ａ）は、ワイヤ２４がチップ８に正常に接続された「着」状態で、（ｂ）は、ワイヤ２４がチップ８から外れており正常に接続が行われていない「不着」状態である。このとき、接合マシン部２０の容量成分であるステージ２２とコネクタ３２との間の容量の大きさを比べると、ワイヤ２４は導体であるので、ワイヤ２４の下端とステージ２２との間の距離が小さいほど容量が大きい。すなわち、「着」状態の方が「不着」状態より容量値が大きくなる。換言すれば、サンプリング・平均化処理８２の出力値は、「着」状態の方が「不着」状態より大きい値となる。なお、図９はファーストボンディングについて示したが、セカンドボンディングにおいても同様な結果となる。
【００７７】
図１０は、ボンディングリード９に正常なセカンドボンディングがされたあと、ワイヤ２４がテール２５を残して切断される前の様子を示すもので、（ａ）は、ワイヤ２４が正常な長さに保持され、テール２５の長さが「適」状態である。このあと、ワイヤクランパ２８が閉じて、所望のテール２５の長さを残してワイヤが切断される。このように、テール２５の長さが「適」のときは、テール２５はボンディングリード９に接続されており、容量は大きい。（ｂ）は、ワイヤ２４が正常な長さに保持される前に切断された場合で、テールの長さが「不適」状態である。この場合にはテール２５はボンディングリード９に接続されていないので、容量は小さい。このように、接合マシン部２０の容量成分であるステージ２２とコネクタ３２との間の容量の大きさを比べると、「適」状態の方が「不適」状態より容量値が大きくなる。換言すれば、サンプリング・平均化処理８２の出力値は、「適」状態の方が「不適」状態より大きい値となる。「着」、「不着」のときの容量の閾値と、「適」、「不適」の容量の閾値とは、必ずしも同じにならなくてもよい。
【００７８】
このようにして、サンプリング・平均化処理８２の出力値と、第１の閾値、第２の閾値との大小を比較することで、接続状態の判定が、接続不能か可能か、着状態か不着状態か、テールが適状態か不適状態か、についてそれぞれ判定を行うことができる。これら３種の判定をすべて行うこととしてもよく、これらの中で省略できるものは省略するものとしてもよい。
【００７９】
次に、上記構成の作用を、ワイヤボンディングの作業手順に従って説明する。図１１は、ステージ２２の上にガラスエポキシ回路基板６が保持され、ガラスエポキシ回路基板６の上には、チップ８とボンディングリード９が設けられ、このチップ８の図示されていないボンディングパッドとボンディングリード９との間をワイヤ２４で接続する工程を順に示す図である。図１と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１１（ａ）は、チップ８に対しファーストボンディングを行う直前の状態を示す図である。ワイヤ２４の先端はトーチ電源４４、トーチ４６を用いてボール状に丸められていることは上記のとおりである。このボール状の先端を有するワイヤ２４をキャピラリ３０の下降によってチップ８に向かって引き下げる。このときワイヤクランパ２８は開放のままで、ワイヤ２４はキャピラリ３０の下降に従い、図示されていないスプール２６より繰り延ばされる。このときまで、すなわちワイヤ２４がチップ８に接触するまでに、測定部５０の等価容量回路６４の容量値は、接合マシン部２０の容量成分の値に合わせこまれる。そして、さらに、第１の閾値が設定される。また、第２の閾値も、すでに同種のボンディング結果から設定されているものとする。
【００８１】
図１１（ｂ）は、ワイヤ２４がチップ８のボンディングパッドに接触したときを示す図である。このときに接合マシン部２０の容量値は、ボンディング前に比べ変化するので、測定部５０はこれを合わせこまれた等価容量回路６４の容量値と比較し、差分を出力し、増幅、整流、Ａ／Ｄ変換の後、サンプリング・平均化処理を行い、その出力を第１の閾値と比較し、図６で説明した方法で、接続不能か可能か判定する。
【００８２】
接続可能と判定されると、次に第２の閾値を用いて、図９で説明した方法で、着不着が判定される。接続が「着」状態であると判定されると、次の工程に進む。接続状態が「不着」状態であると判定された場合、あるいはそれ以前に接続不能と判定されると、その結果は、適当なディスプレイ又は知らせランプ等で出力される。ワイヤボンディング装置１０の稼動を停止させるものとしてもよい。作業員は、その出力をみて、適切な処置をとることができる。
【００８３】
図１１（ｃ）は、ファーストボンディングの接続状態が「着」状態と判定された場合に引き続き行われる状態を示す図である。図１１（ｂ）において「着」状態と判定されると、あるいはそれに先立って、キャピラリ３０に超音波エネルギが供給されて、ボンディングが行われる。そして、キャピラリ３０は、予め定められた移動軌跡に従いボンディングリード９の方向に移動する。このときも、測定部５０は、着・不着を継続して監視している。キャピラリ３０の移動に伴って不着状態となるときは、その結果が出力され、作業員が適切な処置を行うことができる。
【００８４】
図１１（ｄ）は、セカンドボンディングを行うために、ワイヤ２４がボンディングリード９に接触した状態を示す図である。このときも、図９で説明した方法に従って、着・不着が判定される。判定の結果が出力されることも同様である。
【００８５】
図１１（ｅ）は、セカンドボンディングの接続状態が「着」状態と判定された場合に引き続き行われる状態を示す図である。図１１（ｄ）において「着」状態と判定されると、あるいはそれに先立って、キャピラリ３０に超音波エネルギが供給されて、ボンディングが行われる。そして、キャピラリ３０は、上方に向けて上昇する。このときも、測定部５０は、着・不着を継続して監視していることは上記と同様である
【００８６】
図１１（ｆ）は、キャピラリ３０がテール切断のため任意に定められた高さまで上昇したときに、ワイヤクランパ２８が閉じ、キャピラリ３０の動きに伴ってワイヤ２４が切断される直前の状態を示す図である。テール切断のための高さは、例えば３００μｍ程度と定めることができる。こののち、図１０で説明した方法に従って、テール長さの適・不適が判定される。その結果が出力されるのは上記と同様である。
【００８７】
このようにして、対象デバイス４とワイヤ２４との間の接続状態は、ワイヤボンディングの一連の工程を通してリアルタイムで測定され、その結果もリアルタイムで出力される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるワイヤボンディング装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるトーチ切替回路の具体的構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係る実施の形態におけるＤＣ−Ｒ測定回路の具体的構成を示す回路図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、等価容量回路及び差動回路、増幅回路周辺の具体的構成を示す回路図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、差動回路、増幅回路、整流回路のそれぞれにおける信号波形の変化の様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、２つの閾値の設定と、第２の閾値の更新の方法を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、同種の複数の対象デバイスに繰り返しボンディングを行うときの閾値設定の例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、同種の複数の対象デバイスに繰り返しボンディングを行うときの閾値設定の別の例を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、着状態か不着状態かによって容量がどのように異なるかを模式的に説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、テールの長さが適か不適かによって容量がどのように異なるかを模式的に説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態における接続状態の判定を行う様子を、ワイヤボンディングの作業手順に従って説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
４ 対象デバイス、６ ガラスエポキシ回路基板、８ チップ、９ ボンディングリード、１０ ワイヤボンディング装置、２０ 接合マシン部、２２ ステージ、２４ ワイヤ、２５ テール、２６ スプール、２８ ワイヤクランパ、３０ キャピラリ、３２，３３ コネクタ、４０ 制御部、４２ 超音波装置、４４ トーチ電源、４６ トーチ、５０ 測定部、５２ マシンＩ／Ｆ、５４ トーチ切替回路、５６ 測定切替回路、５８ ＤＣ−Ｒ測定回路、６０ ＡＣ−Ｃ測定回路、６２ ＡＣ電源、６４ 等価容量回路、６５ 複数容量・複数スイッチ部分、６６ スイッチ切替回路、６８ 差動回路、７０ 増幅回路、７２ 整流回路、７４ Ａ／Ｄ変換回路、７６ 容量、７８ スイッチ、８０ 判定部、８２ サンプリング・平均化処理、８４ しきい値設定・更新処理、９０ 出力部、１００，１２０ オフセット、１０２，１０８，１０９，１２２，１２６ 閾値、１０４，１０５，１０６，１０７，１１０，１２４ 測定点。
【技術分野】
【０００１】
本発明はボンディング装置に係り、特に、対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の組立工程に用いられるワイヤボンディング装置では、例えばボンディングステージに保持された半導体チップのボンディングパッドに、細い金線等のワイヤがキャピラリにより運ばれてボンディングされる。ボンディングされたワイヤは延長されて、回路基板等のボンディングリードにおいてまたボンディングが行われ、これによって半導体チップのボンディングパッドと回路基板のボンディングリードとの間の接続が行われる。ワイヤと、ボンディングパッドあるいはボンディングリードとの間のボンディングがうまくいかないと、いわゆる不着と呼ばれる接続不良が起こる。
【０００３】
ワイヤボンディングにおいて、通常ボンディングステージは金属で、その上に被ボンディング対象物が保持される。例えば、被ボンディング対象物がトランジスタやダイオードを含む半導体チップの場合には、ワイヤは半導体チップの電極に接続され、その電極と半導体チップの裏面との間は半導体チップの特性に応じた抵抗成分を有する。したがって、不着を検出するために、ワイヤから半導体チップに対し適当な直流電流を入力し、流れる電流値を測定して電気的に接続不良を判定することが行われる。
【０００４】
また、特許文献１には、キャピラリを保持するボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路を、交流信号発生器からの交流信号を受ける交流ブリッジ回路の一辺に含むように構成し、交流ブリッジ回路の平衡又は不平衡を検出することでワイヤと被ボンディング部品との間の不着を検出することが開示される。この方法によれば、容量成分の被ボンディング部品についても不着を検出できる。ここで交流ブリッジ回路は、固定容量と可変抵抗と固定抵抗を３辺の要素とし、残る一辺をボンディングアーム側とボンディングステージとの間のインピーダンスとしている。そして、ワイヤと被ボンディング部品との間を接続しない状態で可変抵抗を調整し、交流ブリッジの初期平衡をとることが述べられている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１３７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワイヤボンディングの対象として、ボンディングステージとの間に電気的導通がないものはかなりある。例えば、チップをダイボンディングによって搭載したガラスエポキシ回路基板は、基板自体が絶縁体である。したがって、その上のチップは、絶縁体を介してボンディングステージによって保持されていることになる。また、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）の基板もガラスエポキシやセラミックを材料とする。このような場合、例えチップの裏面とボンディングパッドとの間が容量成分を含まないとしても、ボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路は、直流的に導通がない。
【０００７】
このような場合は、特許文献１に述べられるように、交流信号を用いて測定を行うのが好ましい。しかし、この方式において交流信号で測定するのは、対象デバイスにワイヤを接合する機構、これを接合マシン部と呼ぶことにすると、接合マシン部の容量成分と、絶縁基板と対象デバイスとを含んだデバイス側容量とを合わせたものである。したがって、接合マシン部の容量成分が大きいと、ワイヤの着／不着による変化分が埋もれてしまい、検出が困難となる。
【０００８】
特許文献１では、接合マシン部の容量成分である、ボンディング装置のボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路の容量成分を、可変抵抗の調整で補償しようとしている。勿論、この方法でも原理的に交流ブリッジの平衡をとることは可能であるが、現実にボンディング装置のボンディングアーム側からボンディングステージに至る電気経路の容量成分を補償しているわけではないので、容量成分の微小変化によって付着を検出することが困難なことがある。
【０００９】
本発明の目的は、接合マシン部の容量成分を精度よく補償し、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を精度よく測定することが可能なボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るボンディング装置は、対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置において、測定部は、ステージとの間に導通を有しない対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するため接合マシン部の容量成分を補償する等価回路であって、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路と、等価容量回路と、接合マシン部とにそれぞれ交流信号を供給する交流信号源と、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較する容量比較回路と、容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、等価容量回路は、複数の容量素子と、複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するスイッチ切替回路と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、スイッチ切替回路は、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るボンディング装置において、各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有することが好ましい。
【００１４】
また、判定部は、容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化して出力する平均化処理手段を有することが好ましい。
【００１５】
また、判定部は、平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にしてワイヤと対象デバイスとの間の接触状態を判定する判定処理手段を有することが好ましい。
【００１６】
また、判定処理手段は、ワイヤと対象デバイスとの間の接合作業の繰り返しに応じ、閾値を更新することが好ましい。また、判定処理手段は、対象デバイスの種類によって異なる閾値を設定することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係るボンディング装置において、等価回路は、複数の容量素子と、複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成する回路であって、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるスイッチ切り替え回路と、を有し、判定処理手段は、スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定することが好ましい。
【００１８】
また、判定処理手段は、対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定することが好ましい。また、判定処理手段は、ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定することがこのましい。また、判定処理手段は、ワイヤのテール長さの適不適を判定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係るボンディング装置において、測定部は、さらに、ステージとの間に導通を有する対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するために接合マシン部に直流信号を供給する直流信号源と、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部の抵抗成分を測定する抵抗成分測定回路と、を備え、電位測定回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定することが好ましい。
【００２０】
また、本発明に係るボンディング装置において、測定部は、容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替える測定切替回路を備えることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係るボンディング装置において、接合マシン部は、ワイヤの先端を丸めるトーチを有し、マシン容量成分には、トーチの容量成分を含み、さらに、トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記構成により、測定部は、接合マシン部の容量成分を補償する等価回路として、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路を有し、交流信号を用いて、対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較し、その容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する。したがって、接合マシン部の容量成分を精度よく補償し、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を精度よく測定することができる。
【００２３】
また、等価容量回路は、複数の容量素子を複数のスイッチ素子のオン・オフの制御により、各容量素子の接続方法を変更し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するので、電子的に接合マシン部の容量成分を精度よく補償できる。
【００２４】
また、スイッチ切替回路は、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるので、自動的に接合マシン部の容量成分を精度よく補償できる。
【００２５】
また、各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有するとしたので、接合マシン部の容量成分に比べ十分に小さい合わせこみ精度で補償できる。
【００２６】
また、容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化処理するので、交流信号である容量比較回路の出力の変動を少なくし、接続状態の判定を安定して行うことができる。
【００２７】
また、接続状態の判定は、平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にするので、安定した基準による判定を行うことができる。
【００２８】
また、閾値は更新されるので、接続作業の経時変化に追従した接続状態判定を行うことができる。また、対象デバイスの種類によって閾値を変えて設定するので、対象デバイスの特性に合わせた接続状態判定を行うことができる。
【００２９】
また、スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定するので、マシン容量を補償した後に残された、接続に関わる容量変化に基づいて接続状態判定が行われ、マシン容量に左右されずに精度よい接続状態判定を行うことができる。
【００３０】
また、接続状態の判定処理は、対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定するので、例えば、異物等の存在で接続がそもそも不能なものを判定できる。また、ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定するので、接続が正常かどうか判定できる。また、ワイヤのテール長さの適不適を判定するので、接続の後、ワイヤが正常に切断されたかどうかを判定できる。ここで、テール長さとは、ワイヤボンディングのセカンドボンディングが終わった後、キャピラリを若干上げてワイヤを切断するが、そのときにキャピラリの先にテール状に残る長さのことである。このテール長さが不適であると、次のファーストボンディングにおけるワイヤの先端のボール状部分が不適当になる。
【００３１】
また、さらに、直流信号により接合マシン部の抵抗成分を測定するので、対象デバイスがステージと導通する対象デバイスの抵抗成分を利用して接続状態を測定できるときには、より簡単な方法で接続状態を判定できる。
【００３２】
また、容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替えることができるので、対象デバイスの状態に応じて、適切な測定方法を選択できる。
【００３３】
また、トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えるので、トーチに高圧電源が接続されるときに測定部はトーチから分離され、高圧電源により測定部の損傷を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、ボンディング装置として、ボンディングリードが配線されたガラスエポキシ回路基板にチップが搭載され、金ワイヤを用いてチップのボンディングパッドにファーストボンディングを行い、ボンディングリードにセカンドボンディングを行って、チップと回路基板との間を相互接続するワイヤボンディング装置を説明する。この他に、ファーストボンドだけ行う、いわゆるバンプ形成ボンディング装置であってもよい。
【００３５】
また、ボンディング対象は、チップが搭載されたガラスエポキシ回路基板に限られず、ステージと電気的導通を有しない対象デバイスであればよい。例えば、セラミック基板の上にチップが搭載され、セラミック基板上のボンディングリードとチップのボンディングパッドにワイヤがボンディングされるものでもよい。また、ステージと導通を有しない対象デバイスは、絶縁基板とチップの組み合わせ以外のものであってもよく、例えば、絶縁基板と電子部品の組み合わせ、絶縁基板とその上の単なる配線パターンの組み合わせ等であってもよい。また、ワイヤは金線以外のものでもよく、例えばワイヤボンディング用のアルミニウム線、銅線等であってもよい。これらの場合、ファーストボンディングの際にワイヤの先端を丸めることの必要がなければ、トーチの設備部分を省略してもよい。
【００３６】
図１は、ワイヤボンディング装置１０の構成図である。ここでは、ワイヤボンディング装置１０の構成要素ではないが、ボンディングの対象である対象デバイス４として、ガラスエポキシ回路基板６とその上に搭載されたチップ８とが図示されている。ガラスエポキシ回路基板６にはボンディングリードが設けられ、チップ８にはボンディングパッドが設けられる。チップ８は、例えば半導体ＬＳＩである。ワイヤボンディング装置１０は、対象デバイス４にワイヤを接合するための機構部分である接合マシン部２０と、対象デバイス４とワイヤとの間の接続状態を測定する測定部５０と、装置全体の動作を制御する制御部４０と、それ以外の要素である超音波装置４２、トーチ電源４４、トーチ４６を含んで構成される。
【００３７】
超音波装置４２は、ボンディングのための超音波エネルギの発生装置で、その超音波エネルギは、ボンディング作業の際に、図示されていないボンディングアームを介し、キャピラリ３０に伝達される。
【００３８】
トーチ電源４４、及びトーチ４６は、ファーストボンディングの直前にワイヤ２４の先端を溶融してボール状に形成する機能を有し、具体的には、高圧電源であるトーチ電源４４の一方極性側がトーチ４６に、他方極性側がワイヤ２４に接続され、トーチ４６とワイヤ２４の先端とを適当な空間距離だけ離して、その間に高圧を印加し、放電等によりワイヤ２４の先端を溶融させてボール状の形状を形成する。このボール状形状のワイヤ先端が、ファーストボンディングの際、対象デバイス４に押し付けられ、超音波エネルギが供給されてボンディングが行われることになる。
【００３９】
トーチ電源４４の他方極性側は、直接ワイヤ２４に接続されず、一旦コネクタ３３を介し、測定部５０に接続され、後述のトーチ切替回路５４の制御の下で、測定が行われないときに限り、ワイヤ２４と接続される。このようにすることで、高圧信号が測定部５０の測定回路に侵入することを防止できる。
【００４０】
接合マシン部２０は、対象デバイス４を保持するステージ２２と、ワイヤ２４を巻きつけてあるスプール２６と、ワイヤ２４を挟みあるいは開放してその移動を制御するワイヤクランパ２８と、ワイヤ２４を挿通し、超音波装置４２からワイヤボンディングのための超音波エネルギの供給を受けるキャピラリ３０とを含んで構成される。ステージ２２は金属で構成され、接地に接続される。ステージ２２はまた、ワイヤボンディングのために対象デバイス４を加熱するヒータを内蔵してもよい。スプール２６、ワイヤクランパ２８、トーチ４６は、測定部５０とのインタフェースであるコネクタ３３に適当な導体線で接続される。
【００４１】
このような構成において、コネクタ３２の各端子は、スプール２６、ワイヤクランパ２８等の、対象デバイス４にワイヤボンディングするための機構について、接地電位であるステージ２２を基準にしたインピーダンスを測定するときの端子となる。したがって、コネクタ３２に、インピーダンスを測定できる測定器を接続し、ワイヤ２４を対象デバイス４に接続する前と後とでその変化を測定することで、接続状態の判定を行うことができる。上記の要素以外に、対象デバイス４とワイヤ２４の接続に関し、インピーダンス成分となるものがあるときは、それらをさらにコネクタ３２に接続することができる。たとえば、キャピラリ３０をコネクタ３２に接続することもできる。
【００４２】
測定部５０は、接合マシン部２０のインピーダンスを測定する回路で、特に、ワイヤボンディング前後の容量の変化を測定して、接続状態の判定を行う機能を有する。そのために、接合マシン部２０の元々固有に有しているマシン容量を補償する機能を有する。また、付加機能として、ワイヤボンディング前後の抵抗の変化による接続状態の判定を行うことが便利なときにはそれに切り替える機能、トーチ４６に供給されるトーチ電源４４の高圧から測定回路を保護する機能等を有する。
【００４３】
測定部５０は、接合マシン部２０及びトーチ電源４４とのインタフェース回路で、コネクタ３２，３３を含み、適当な保護回路等で構成することができるマシンＩ／Ｆ（５２）と、マシンＩ／Ｆ（５２）の接続先を、トーチ電源４４又は測定切替回路５６に切り替えるトーチ切替回路５４と、測定切替回路５６側に切り替えたときに、その先の接続先をＤＣ−Ｒ測定回路５８又はＡＣ−Ｃ測定回路６０に切り替える測定切替回路５６と、ＤＣ−Ｒ測定回路５８、ＡＣ−Ｃ測定回路６０を含んで構成される。
【００４４】
トーチ切替回路５４は、トーチ電源４４からの高圧信号が測定回路に回りこまないように、トーチ作業を行うときは、コネクタ３３のトーチ電源４４用端子を測定回路側から遮断する機能を有するスイッチ回路である。
【００４５】
図２は、トーチ切替回路５４の具体的構成を示す回路図である。スイッチ素子としては、高圧の回り込みを防ぐため、光によってＭＯＳトランジスタをオン・オフさせることができる素子を用いている。勿論、他の適当なスイッチング素子を用いることができる。図２の構成においては、測定を行っていないときをノーマリとして２つのスイッチ素子が、ノーマリ・オンと、ノーマリ・オフに設定されている。この２つのスイッチ素子に、トーチ電源４４用端子、スプール２６用端子及びワイヤクランパ用端子、測定切替回路５６側端子を適切に接続することで、ノーマリの非測定時に、トーチ電源４４用端子と、スプール２６用端子及びワイヤクランパ用端子との間を接続し、測定時にはこれらの間の接続を遮断し、スプール２６用端子及びワイヤクランパ２８用端子すなわちコネクタ３２の各端子を、測定切替回路５６側端子に接続することができる。
【００４６】
測定切替回路５６は、上記のように、ワイヤボンディング前後の抵抗の変化による接続状態の判定を行うことが便利なときにはそれに切り替える機能を有する回路である。具体的には、トーチ切替回路５４によって、測定時においては、コネクタ３２の各端子が測定切替回路５６の入力側に接続され、これを、対象デバイス４の特性により、制御部４０の指示あるいはユーザの指定を経由した制御部４０の指示に従い、ＤＣ−Ｒ測定回路５８又はＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力する。出力切り替えには、図２で説明したようなスイッチ素子を用いることができる。
【００４７】
測定切替回路５６の切り替えは、対象デバイス４がステージ２２に保持されたときに、ステージ２２との間に導通を有するか、有しないかで決定することができる。後者の場合にはＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力するように切り替える。前者の場合は、ＡＣ−Ｃ測定回路６０に出力してもよいが、ＤＣ−Ｒ測定回路５８に出力するように切り替える方が簡単な測定となり、好ましいことが多い。
【００４８】
ＤＣ−Ｒ測定回路５８は、対象デバイス４に直流（ＤＣ）信号を供給し、その抵抗（Ｒ）成分の変化を測定して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態の判定を行うための回路である。抵抗成分の変化は、コネクタ３２に直流信号を加え、そのときのコネクタ３２における電位又はそこに流れる電流を測定することで検出できる。ワイヤ２４が対象デバイス４に接続されていないときは、コネクタ３２は接地電位のステージ２２に対し開放端となり、ワイヤ２４が対象デバイス４に接続されているときは、コネクタ３２からワイヤ２４、対象デバイス４を介し接地電位のステージ２２の電流が流れる。したがって、コネクタ３２の電位又はそこに流れる電流を測定することで、容易にワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態を検出できる。
【００４９】
図３は、ＤＣ−Ｒ測定回路の具体的構成を示す回路図である。コネクタ３２には図示されていない直流電源からＤＣが印加され、そのときのコネクタ３２に流れる電流が抵抗素子、増幅器等で検出されて、測定部５０の出力部９０に、例えば表示される。直流電源から供給されるＤＣ信号としては、＋１Ｖを用いることができ、好ましくは極性を変更して−１Ｖも供給可能とすることがよい。
【００５０】
ＡＣ−Ｃ測定回路６０は、対象デバイス４に交流（ＡＣ）信号を供給し、その容量（Ｃ）成分の変化を測定して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態の判定を行うための回路である。ＡＣ−Ｃ測定回路６０は、ＡＣ電源６２、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分と略等価な容量を作り出す等価容量回路６４と、ボンディング後の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとる差動回路６８、その差動信号を増幅する増幅回路７０、増幅後の信号を整流する整流回路７２、整流回路７２の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路７４、およびディジタル信号を処理して接続状態を判定する判定部８０、判定部８０の結果を出力する出力部９０を含んで構成される。
【００５１】
ＡＣ電源６２は、容量成分を検出するために等価容量回路６４、および接合マシン部２０に交流信号を供給する機能を有する。具体的には、４．１ｋＨｚのデューティが５０％の±１Ｖの矩形波信号が出力され、等価容量回路６４の出力端子、及び測定切替回路５６、トーチ切替回路５４、マシンＩ／Ｆ（５２）を介して接合マシン部２０のコネクタ３２にそれぞれ供給される。
【００５２】
等価容量回路６４は、ボンディング前のマシン容量成分、すなわち対象デバイス４にワイヤ２４が接触していないときの接合マシン部２０の容量成分であるマシン容量成分と略等価の容量を作り出し、保持する回路である。ここで、マシン容量成分とは、接合マシン部２０側に供給されるＡＣ電源６２の出力と差動回路６８の入力を結ぶ線と、接地との間の容量である。具体的には、ＡＣ電源６２の出力と差動回路６８の入力を結ぶ線は、測定切替回路５６、トーチ切替回路５４、マシンＩ／Ｆ（５２）、コネクタ３２を介してスプール２６、ワイヤクランパ２８に至るので、マシン容量成分とは、これらの経路を含んだ接合マシン部２０の、接地に対する容量である。等価容量回路６４は、複数の容量とこれらを相互に接続あるいは開放するための複数のスイッチで構成される部分６５と、この複数のスイッチのオン・オフを制御して、所望の容量値にするスイッチ切替回路６６とで構成される。
【００５３】
図４は、等価容量回路６４及び差動回路６８、増幅回路７０周辺の具体的構成を示す回路図である。等価容量回路６４の複数の容量・複数のスイッチの部分６５は、図４に示すように互いに容量値が異なる３つの容量７６と、その３つの容量をさまざまな組み合わせで並列接続するための３つのスイッチ７８とで構成される。３つの容量の容量は、２倍ずつ異なる値のものが好ましい。図４の例では、１０ｐＦ、２０ｐＦ、４０ｐＦに選ばれている。なお、小型電子部品であるコンデンサの容量値は、規格等で標準化されていることが多いので、実際には、これらの値に最も近い容量値の部品を用いてもよい。例えば、１０ｐＦ、２２ｐＦ、３９ｐＦのものを用いてもよい。容量の３つのスイッチ７８は、図２で説明した光によってＭＯＳトランジスタをオン・オフさせることができる素子を用いているが、特に、寄生容量の少ないスイッチング素子を用いることが好ましい。上記の例で、３つの容量の最小値が１０ｐＦのときは、その２％以上５０％以下の寄生容量のスイッチング素子を用いることが好ましい。こうすることで、寄生容量の影響を少なくして、より正確な組み合わせ容量を生成することができる。このような素子として、たとえば、松下電工社の型式ＡＱＹ２２１Ｎ２Ｓ（商品名ホトモスリレー）等を用いることができる。
【００５４】
スイッチ切替回路６６は、３つのスイッチ７８を適切にオン又はオフさせて、３つの容量７６の接続関係を変更することで、全体の容量の値を所望の値に設定する機能を有する回路である。図４ではその一部が図示され、３つの制御端子によって、それぞれ１０ｐＦ，２０ｐＦ，４０ｐＦを並列接続で付加できるようになっている。すなわち、１０ｐＦ用制御端子をＯＮにすることで、全体容量は１０ｐＦとなり、１０ｐＦ用制御端子と２０ｐＦ用制御端子を共にＯＮにすることで、全体容量は３０ｐＦとなり、１０ｐＦ用制御端子、２０ｐＦ用制御端子、４０ｐＦ用制御端子を全部ＯＮにすることで、全体容量は７０ｐＦとなる。このように、３つの制御端子の状態の組み合わせの選択により、０ｐＦ、１０ｐＦ、２０ｐＦ、３０ｐＦ、４０ｐＦ、５０ｐＦ、６０ｐＦ、７０ｐＦの８種類の容量を設定できる。例えば、マシン容量成分の値が６０ｐＦであるとすると、２０ｐＦ用制御端子と４０ｐＦ用制御端子を共にＯＮにすればよい。
【００５５】
差動回路６８は、実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分をとって出力する機能を有する回路で、ボンディング作業においては、そのボンディングの際の実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分が出力される。かかる差動回路６８として、一般的な差動増幅回路に適切に設定された回路素子を接続するものを用いることができる。
【００５６】
差動出力を得るために、接合マシン部２０にＡＣ電源６２より交流信号を印加し、そのときの応答を差動回路６８の一方側の入力端子に供給し、同様に等価容量回路６４にＡＣ電源６２より交流信号を印加し、そのときの応答を差動回路６８の他方側の入力端子に供給する。具体的には、図４に示すように、コネクタ３２にＡＣ電源６２を接続するとともに、コネクタ３２を差動回路６８の一方側の入力端子に接続する。また、等価容量回路６４の出力端子にＡＣ電源６２を接続するとともに、その出力端子を差動回路６８の他方側の入力端子に接続する。なお、等価容量回路６４の出力端子とＡＣ電源との間に適当な保護回路を設けて、過大信号が等価容量回路６４に印加されることを防止することが好ましい。
【００５７】
増幅回路７０は、このようにして得られた、等価容量回路６４の容量成分による信号と、実際の接合マシン部２０の容量成分による信号との差分信号を適当に増幅するための回路である。かかる増幅回路７０は、一般的な作動増幅器を用いて構成することができる。
【００５８】
整流回路７２は、増幅後の交流信号が、プラスマイナスの符号を有するように現れるものを、マイナス側の成分を整流しプラス側の信号とする機能を有する回路である。
【００５９】
図５は、差動回路６８、増幅回路７０、整流回路７２のそれぞれにおける信号波形の変化の様子を模式的に示す図である。図５（ａ）は、差動回路６８の２つの入力波形をそれぞれ実線及び破線で示したものである。上記のようにＡＣ電源６２から供給される交流信号が４．１ｋＨｚのときは、この２つの信号もほぼ同じ周期、すなわちほぼ４．１ｋＨｚで繰り返す。（ｂ）は差動回路６８の出力波形で、（ａ）における２つの信号の差分が表されている。（ｃ）は増幅回路７０の出力波形で、差動信号が増幅されている。（ｄ）は整流回路７２の出力波形で、（ｃ）の基準電位に対しプラスマイナスに振れる信号を、プラス側に整流する様子が示される。
【００６０】
Ａ／Ｄ変換回路７４は、整流後の信号を、ディジタル信号に変換する機能を有する回路で、この出力を用いることで、以後の判定部８０の処理がソフトウェアによるディジタル演算で行うことができ、高速で、かつ精度よく判定を行うことができる。かかるＡ／Ｄ変換回路７４は、公知のＡ／Ｄ変換ＩＣ等を用いることができる。
【００６１】
判定部８０は、Ａ／Ｄ変換回路７４によりディジタル化した信号を処理して、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続状態を判定する機能を有する。この機能は、サンプリング・平均化処理８２と、しきい値設定・更新処理８４と、接続不能・着付着・テール適不適判定処理を含む。これらの処理はコンピュータ上でソフトウェアを実行することで実現できる。コンピュータは、測定部５０に設けてもよく、制御部４０がコンピュータで構成されるときは、そのコンピュータを用いることとしてもよい。ソフトウェアの実行は、対応する接続状態判定プログラムを用いて実現することができる。これらの機能の一部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００６２】
サンプリング・平均化処理８２は、Ａ／Ｄ変換回路７４の出力を平均化して、ノイズを減らす機能を有する処理である。平均化処理は、まずＡ／Ｄ変換回路７４の出力を適当なサンプリングレートでサンプリングし、つぎに各サンプリング時における各データをに任意に定めた期間の間で加算し、これをその期間の間のサンプリング数で除算して行うことができる。平均化の際、適当な重み付けを行ってもよい。サンプリングの１例をあげると、上記の例で、Ａ／Ｄ変換回路７４の出力の周期が１／（４．１ｋＨｚ）＝０．２４４ｍｓｅｃとして、サンプリングレートを１２μｓｅｃ、平均化のための期間を１ｍｓｅｃと定めることができる。もちろんこれ以外のサンプリング条件を定めることができる。
【００６３】
次の処理の説明の前に、このサンプリング・平均化処理８２のデータを用いた等価容量回路６４の合わせこみについて述べる。サンプリング・平均化処理８２によって得られた平均化データは、実際の接合マシン部２０の容量と等価容量回路６４の容量との差分を反映したデータで、しかも増幅し、ディジタル化し、平均化してあるので、かなり感度がよく、安定して信頼できるデータと考えられる。このデータを用いて、スイッチ切替回路６６を制御することで、等価容量回路６４の容量値を、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値に自動的に正確にあわせこむことができる。
【００６４】
すなわち、接合マシン部２０を、ボンディング前の状態とし、接合マシン部２０のコネクタ３２と、等価容量回路６４の出力端子にＡＣ電源６２から交流信号を供給し、そのときのサンプリング・平均化処理８２の出力を見る。もし、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値が、等価容量回路６４の容量値と同じであれば、サンプリング・平均化処理８２の出力はゼロになる。同じでなければ、その差異に応じたデータ値が出力される。したがって、サンプリング・平均化処理８２の出力に応じて、スイッチ切替回路６６の制御を行えば、その差異を少なくし、理想的にはゼロにできる。実際に差異を短時間で完全にゼロにすることは困難であるので、サンプリング・平均化処理８２の出力をゼロに近づけるようにスイッチ切替回路６６の制御を行い、その出力が最小となるところでスイッチ切替回路６６の制御状態を固定すればよい。このように、サンプリング・平均化処理８２の出力をスイッチ切替回路６６にフィードバックして、等価容量回路６４の容量値を、ボンディング前の接合マシン部２０の容量成分の値と略同じ値に、自動的にあわせこむことができる。なお、スイッチ切替回路６６にフィードバックする信号は、サンプリング・平均化処理８２の出力に限られず、差動回路６８以降の信号であれば他の信号を用いることもできる。
【００６５】
再び図１の判定部８０に戻り、しきい値設定・更新処理８４は、サンプリング・平均化処理８２の出力を判定するのに用いる閾値を設定し、ボンディング作業の進展に応じてその閾値を更新する処理である。接続状態の判定に用いる閾値は２種類設定される。第１の閾値は、接続不能かどうかを判定するためのもので、第２の閾値は、接続が可能であるときに、ワイヤ２４と対象デバイス４との間の接続が着状態か不着状態か判定するためのものである。第２の閾値は、ワイヤ２４が対象デバイス４に接続された後に切断されたときに、テールとして残る長さが適当であるか不適当であるかを判定するための閾値としても用いられる。もちろんテール適・不適判定のための閾値を第３の閾値として設定することもできる。閾値の更新は、第２の閾値について行われる。
【００６６】
図６は、２つの閾値の設定と、第２の閾値の更新の方法を説明する図である。ここで説明する方法は、実際にはコンピュータ上でソフトウェアによりデータ処理を実行することで実現できる。図６の各図は、横軸は時間で、縦軸はサンプリング・平均化処理８２の出力値を示し、例えば電圧値に換算した値を用いることができる。図６（ａ）は、上記のように等価容量回路６４の合わせこみを行って、サンプリング・平均化処理８２の出力値を最小にした状態である。このように、実際にはサンプリング・平均化処理８２の出力値はゼロにはならず、オフセット１００を示す。以下の説明のため、例としてオフセット１００は、１０００ｍＶであるとする。
【００６７】
図６（ｂ）は第１の閾値の設定を説明する図である。第１の閾値１０２は、オフセット１００より、ある程度の余裕Δを持たせて設定される。余裕Δの値は、測定誤差等を考慮し、実験あるいは経験によって定めることができる。余裕Δは、ワイヤボンディング装置１０によって異なる値となってもよい。例えば上記のオフセット１００の例で、余裕Δを１５０ｍＶとすることができる。したがって、サンプリング・平均化処理８２の出力値が１１５０ｍＶ以下のときは、接続不能と判定される。接続不能の原因は、たとえば異物がワイヤ２４と対象デバイス４との間に介在する場合等である。
【００６８】
図６（ｃ）は、第２の閾値の設定を説明する図である。第１の閾値１０２が設定されたら、ワイヤ２４を対象デバイス４に接触させ、サンプリング・平均化処理８２の出力値を測定点として図６（ｃ）にプロットする。なお、ワイヤ２４を対象デバイス４に強く押し付け、あるいは超音波エネルギを与えて実際に接合を形成した場合と、単に接触させた場合とは、ほとんどサンプリング・平均化処理８２の出力値が変化しないことが多い。以下の説明では、実際のボンディング作業の代わりに接触を用いて説明する。図６（ｃ）における測定点１０４は、第１の閾値１０２以下の出力であるので、上記のように接続不能である。接続不能のデータを除外してゆき、測定点１０６は第１の閾値１０２以上で接続可能である。このときの出力値とオフセット１００との差をＸとすると、第２の閾値１０８は、（オフセット１００）＋αＸのところに設定される。αは、任意に定める割合（％）である。図６の例ではα＝０．５としてある。一例として測定点１０６の出力値を２０００ｍＶとすれば、Ｘ＝１０００ｍＶとなり、第２の閾値１０８は、１５００ｍＶとなる。以後、１５００ｍＶ以下の測定点は、不着と判定される。
【００６９】
図６（ｄ）は、第２の閾値１０８の更新の様子を説明する図である。上記のように第１の閾値１０２が１１５０ｍＶ、第２の閾値１０８が１５００ｍＶと設定されると、以後のボンディング作業における接続状態の判定は、この閾値１０２，１０８を基準に進められるが、測定点が増えてゆき、第２の閾値１０８以下の測定点１１０が現れると、そこで、この新しい測定点１１０を用いて第２の閾値が更新される。すなわち、図６（ｄ）において、測定点１０５は接続不能、複数の測定点１０７は、図６（ｃ）で設定した第２の閾値１０８以上である接続が「着」状態であるが、測定点１１０は、図６（ｃ）で設定した第２の閾値１０８を下回ったとする。このときの出力値とオフセット１００との差をＹとすると、更新される第２の閾値１１０は、（オフセット１００）＋αＹのところに設定される。いま、測定点１１０の出力値を１４００ｍＶとすれば、Ｙ＝２００ｍＶとなり、更新後の第２の閾値１１０は、１２００ｍＶとなる。以後、１２００ｍＶが第２の閾値１０９として用いられる。以下同様に、第２の閾値を下回る測定点が現れるたびに第２の閾値が更新される。
【００７０】
このように閾値をボンディング作業の進展に従って更新してゆくことで、継時変化等の影響を少なくして、接続状態の判定を確実に行うことができる。また、一旦閾値を上記のようにして更新を含めて設定がなされると、以後において、同じワイヤボンディング装置１０を用いて同種類の対象デバイス４についてボンディングを行うときに、同じ閾値を用いてもよい。一方、対象デバイス４が異なるときは、閾値の設定を異なるものとすることが好ましい。また、１つの対象デバイス４の中に複数の異なる接続個所があるときは、その条件により、接続個所ごとに閾値を異なるものとしてもよい。
【００７１】
図７は、１つの対象デバイス４について複数の接続個所があり、それらが同種の条件であるときに、同種であるが別の個体の対象デバイス４に同じ閾値を設定する様子を示す図である。この場合の閾値の設定は、最初に測定された対象デバイス４についての複数の測定点のデータから行われ、その設定値が固定されて以後の同種であるが別の個体の対象デバイス４の閾値として用いられる。すなわち、上記のようにオフセット１２０によって第１の閾値１２２が設定されるが、第２の閾値１２６は更新が行われるので、結局、図７に示すように、最初に測定された対象デバイス４における複数の測定点のうち、もっともオフセット１２０に近い値を示す測定点１２４によって設定される。この測定点１２４の出力値とオフセット１２０との差をＡとすれば、第２の閾値１２６は、上記の例でα＝０．５を用いると、（オフセット１２０）＋Ａ／２ である。次に同種であるが別の個体の対象デバイス４のボンディングを行うときは、改めてしきい値設定・更新処理８４を行うことなく、この第１の閾値１２２、第２の閾値１２６を固定値として用いることができる。
【００７２】
図８は、１つの対象デバイス４について複数の接続個所があり、それらが同種の条件であるときに、同種であるが別の個体の対象デバイス４に、第２の閾値として、出力値に固定の係数αを乗じたものを次の測定点の第２の閾値として用いる例を示すものである。図８は、図７と異なり、最初に測定された対象デバイス４についての複数の測定点のデータから係数αを設定し、その後の同種であるが別の個体の対象デバイス４についての測定点の様子を示す図で、各測定点に、それぞれ係数αによって定められる第２の閾値のレベルが示されている。
【００７３】
このように、同種の複数の対象デバイス４に繰り返しボンディングを行うときは、以前に多数の測定点に基づいて設定された閾値の値をそのまま用いることとすることができる。
【００７４】
再び図１に戻り、判定部８０の接続不能・着不着・テール適不適判定処理は、閾値を用いて、サンプリング・平均化処理８２の出力値を判定し、接続状態を次の３つについて判定を行うものである。すなわち、第１の閾値を用いて、接続不能か可能か、第２の閾値を用いて着状態か不着状態か、また、テールの長さが適か不適か、について判定する。判定結果は出力部９０により外部に表示される。接続不能か可能かの判定は、上記のように、サンプリング・平均化処理８２の出力値が第１の閾値より小さいか大きいかで行われる。着状態か不着状態かの判定と、テールの長さが適か不適かの判定とは、第２の閾値の取り扱いが異なるので、その様子を次に説明する。
【００７５】
図９は、着状態か不着状態かによって容量がどのように異なるかを、図１０は、テールの長さが適か不適かによって容量がどのように異なるかを、それぞれ模式的に説明する図である。図１と同様の要素については同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７６】
図９において、（ａ）は、ワイヤ２４がチップ８に正常に接続された「着」状態で、（ｂ）は、ワイヤ２４がチップ８から外れており正常に接続が行われていない「不着」状態である。このとき、接合マシン部２０の容量成分であるステージ２２とコネクタ３２との間の容量の大きさを比べると、ワイヤ２４は導体であるので、ワイヤ２４の下端とステージ２２との間の距離が小さいほど容量が大きい。すなわち、「着」状態の方が「不着」状態より容量値が大きくなる。換言すれば、サンプリング・平均化処理８２の出力値は、「着」状態の方が「不着」状態より大きい値となる。なお、図９はファーストボンディングについて示したが、セカンドボンディングにおいても同様な結果となる。
【００７７】
図１０は、ボンディングリード９に正常なセカンドボンディングがされたあと、ワイヤ２４がテール２５を残して切断される前の様子を示すもので、（ａ）は、ワイヤ２４が正常な長さに保持され、テール２５の長さが「適」状態である。このあと、ワイヤクランパ２８が閉じて、所望のテール２５の長さを残してワイヤが切断される。このように、テール２５の長さが「適」のときは、テール２５はボンディングリード９に接続されており、容量は大きい。（ｂ）は、ワイヤ２４が正常な長さに保持される前に切断された場合で、テールの長さが「不適」状態である。この場合にはテール２５はボンディングリード９に接続されていないので、容量は小さい。このように、接合マシン部２０の容量成分であるステージ２２とコネクタ３２との間の容量の大きさを比べると、「適」状態の方が「不適」状態より容量値が大きくなる。換言すれば、サンプリング・平均化処理８２の出力値は、「適」状態の方が「不適」状態より大きい値となる。「着」、「不着」のときの容量の閾値と、「適」、「不適」の容量の閾値とは、必ずしも同じにならなくてもよい。
【００７８】
このようにして、サンプリング・平均化処理８２の出力値と、第１の閾値、第２の閾値との大小を比較することで、接続状態の判定が、接続不能か可能か、着状態か不着状態か、テールが適状態か不適状態か、についてそれぞれ判定を行うことができる。これら３種の判定をすべて行うこととしてもよく、これらの中で省略できるものは省略するものとしてもよい。
【００７９】
次に、上記構成の作用を、ワイヤボンディングの作業手順に従って説明する。図１１は、ステージ２２の上にガラスエポキシ回路基板６が保持され、ガラスエポキシ回路基板６の上には、チップ８とボンディングリード９が設けられ、このチップ８の図示されていないボンディングパッドとボンディングリード９との間をワイヤ２４で接続する工程を順に示す図である。図１と同様の要素については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１１（ａ）は、チップ８に対しファーストボンディングを行う直前の状態を示す図である。ワイヤ２４の先端はトーチ電源４４、トーチ４６を用いてボール状に丸められていることは上記のとおりである。このボール状の先端を有するワイヤ２４をキャピラリ３０の下降によってチップ８に向かって引き下げる。このときワイヤクランパ２８は開放のままで、ワイヤ２４はキャピラリ３０の下降に従い、図示されていないスプール２６より繰り延ばされる。このときまで、すなわちワイヤ２４がチップ８に接触するまでに、測定部５０の等価容量回路６４の容量値は、接合マシン部２０の容量成分の値に合わせこまれる。そして、さらに、第１の閾値が設定される。また、第２の閾値も、すでに同種のボンディング結果から設定されているものとする。
【００８１】
図１１（ｂ）は、ワイヤ２４がチップ８のボンディングパッドに接触したときを示す図である。このときに接合マシン部２０の容量値は、ボンディング前に比べ変化するので、測定部５０はこれを合わせこまれた等価容量回路６４の容量値と比較し、差分を出力し、増幅、整流、Ａ／Ｄ変換の後、サンプリング・平均化処理を行い、その出力を第１の閾値と比較し、図６で説明した方法で、接続不能か可能か判定する。
【００８２】
接続可能と判定されると、次に第２の閾値を用いて、図９で説明した方法で、着不着が判定される。接続が「着」状態であると判定されると、次の工程に進む。接続状態が「不着」状態であると判定された場合、あるいはそれ以前に接続不能と判定されると、その結果は、適当なディスプレイ又は知らせランプ等で出力される。ワイヤボンディング装置１０の稼動を停止させるものとしてもよい。作業員は、その出力をみて、適切な処置をとることができる。
【００８３】
図１１（ｃ）は、ファーストボンディングの接続状態が「着」状態と判定された場合に引き続き行われる状態を示す図である。図１１（ｂ）において「着」状態と判定されると、あるいはそれに先立って、キャピラリ３０に超音波エネルギが供給されて、ボンディングが行われる。そして、キャピラリ３０は、予め定められた移動軌跡に従いボンディングリード９の方向に移動する。このときも、測定部５０は、着・不着を継続して監視している。キャピラリ３０の移動に伴って不着状態となるときは、その結果が出力され、作業員が適切な処置を行うことができる。
【００８４】
図１１（ｄ）は、セカンドボンディングを行うために、ワイヤ２４がボンディングリード９に接触した状態を示す図である。このときも、図９で説明した方法に従って、着・不着が判定される。判定の結果が出力されることも同様である。
【００８５】
図１１（ｅ）は、セカンドボンディングの接続状態が「着」状態と判定された場合に引き続き行われる状態を示す図である。図１１（ｄ）において「着」状態と判定されると、あるいはそれに先立って、キャピラリ３０に超音波エネルギが供給されて、ボンディングが行われる。そして、キャピラリ３０は、上方に向けて上昇する。このときも、測定部５０は、着・不着を継続して監視していることは上記と同様である
【００８６】
図１１（ｆ）は、キャピラリ３０がテール切断のため任意に定められた高さまで上昇したときに、ワイヤクランパ２８が閉じ、キャピラリ３０の動きに伴ってワイヤ２４が切断される直前の状態を示す図である。テール切断のための高さは、例えば３００μｍ程度と定めることができる。こののち、図１０で説明した方法に従って、テール長さの適・不適が判定される。その結果が出力されるのは上記と同様である。
【００８７】
このようにして、対象デバイス４とワイヤ２４との間の接続状態は、ワイヤボンディングの一連の工程を通してリアルタイムで測定され、その結果もリアルタイムで出力される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるワイヤボンディング装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるトーチ切替回路の具体的構成を示す回路図である。
【図３】本発明に係る実施の形態におけるＤＣ−Ｒ測定回路の具体的構成を示す回路図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、等価容量回路及び差動回路、増幅回路周辺の具体的構成を示す回路図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、差動回路、増幅回路、整流回路のそれぞれにおける信号波形の変化の様子を模式的に示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、２つの閾値の設定と、第２の閾値の更新の方法を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、同種の複数の対象デバイスに繰り返しボンディングを行うときの閾値設定の例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、同種の複数の対象デバイスに繰り返しボンディングを行うときの閾値設定の別の例を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、着状態か不着状態かによって容量がどのように異なるかを模式的に説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、テールの長さが適か不適かによって容量がどのように異なるかを模式的に説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態における接続状態の判定を行う様子を、ワイヤボンディングの作業手順に従って説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
４ 対象デバイス、６ ガラスエポキシ回路基板、８ チップ、９ ボンディングリード、１０ ワイヤボンディング装置、２０ 接合マシン部、２２ ステージ、２４ ワイヤ、２５ テール、２６ スプール、２８ ワイヤクランパ、３０ キャピラリ、３２，３３ コネクタ、４０ 制御部、４２ 超音波装置、４４ トーチ電源、４６ トーチ、５０ 測定部、５２ マシンＩ／Ｆ、５４ トーチ切替回路、５６ 測定切替回路、５８ ＤＣ−Ｒ測定回路、６０ ＡＣ−Ｃ測定回路、６２ ＡＣ電源、６４ 等価容量回路、６５ 複数容量・複数スイッチ部分、６６ スイッチ切替回路、６８ 差動回路、７０ 増幅回路、７２ 整流回路、７４ Ａ／Ｄ変換回路、７６ 容量、７８ スイッチ、８０ 判定部、８２ サンプリング・平均化処理、８４ しきい値設定・更新処理、９０ 出力部、１００，１２０ オフセット、１０２，１０８，１０９，１２２，１２６ 閾値、１０４，１０５，１０６，１０７，１１０，１２４ 測定点。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置において、
測定部は、
ステージとの間に導通を有しない対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するため接合マシン部の容量成分を補償する等価回路であって、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路と、
等価容量回路と、接合マシン部とにそれぞれ交流信号を供給する交流信号源と、
対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較する容量比較回路と、
容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する判定部と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置において、
等価容量回路は、
複数の容量素子と、
複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、
各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するスイッチ切替回路と、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボンディング装置において、
スイッチ切替回路は、
ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のボンディング装置において、
各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、
各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のボンディング装置において、
判定部は、
容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化して出力する平均化処理手段を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のボンディング装置において、
判定部は、
平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にしてワイヤと対象デバイスとの間の接触状態を判定する判定処理手段を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤと対象デバイスとの間の接合作業の繰り返しに応じ、閾値を更新することを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
対象デバイスの種類によって異なる閾値を設定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項６に記載のボンディング装置において、
等価回路は、
複数の容量素子と、
複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、
各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成する回路であって、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるスイッチ切り替え回路と、
を有し、
判定処理手段は、
スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１０】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１２】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤのテール長さの適不適を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のボンディング装置において、
測定部は、さらに、
ステージとの間に導通を有する対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するために接合マシン部に直流信号を供給する直流信号源と、
対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部の抵抗成分を測定する抵抗成分測定回路と、
を備え、電位測定回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のボンディング装置において、
測定部は、
容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替える測定切替回路を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１５】
請求項１又は請求項１３に記載のボンディング装置において、
接合マシン部は、ワイヤの先端を丸めるトーチを有し、
マシン容量成分には、トーチの容量成分を含み、さらに、
トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１】
対象デバイスを保持し接地に接続されるステージと、対象デバイスにワイヤを接合する接合マシン部と、対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定する測定部と、を含むボンディング装置において、
測定部は、
ステージとの間に導通を有しない対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するため接合マシン部の容量成分を補償する等価回路であって、対象デバイスにワイヤが接触していないときの接合マシン部とステージとの間のマシン容量成分と略等価の容量を有する等価容量回路と、
等価容量回路と、接合マシン部とにそれぞれ交流信号を供給する交流信号源と、
対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部のインピーダンスと、等価容量回路のインピーダンスとを比較する容量比較回路と、
容量比較回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定する判定部と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置において、
等価容量回路は、
複数の容量素子と、
複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、
各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成するスイッチ切替回路と、
を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボンディング装置において、
スイッチ切替回路は、
ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のボンディング装置において、
各容量素子はそれぞれ、マシン容量成分の値の２％以上５０％以下の容量値を有し、
各スイッチ素子はそれぞれ、最小の容量素子における容量値の２％以上５０％以下の容量値を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のボンディング装置において、
判定部は、
容量比較回路の出力を任意のサンプリング期間で平均化して出力する平均化処理手段を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のボンディング装置において、
判定部は、
平均化出力に対し任意に設定した閾値を基準にしてワイヤと対象デバイスとの間の接触状態を判定する判定処理手段を有することを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤと対象デバイスとの間の接合作業の繰り返しに応じ、閾値を更新することを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
対象デバイスの種類によって異なる閾値を設定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項６に記載のボンディング装置において、
等価回路は、
複数の容量素子と、
複数の容量素子を相互に接続し、接続の仕方によって互いに異なる複数の容量値を生成する複数のスイッチ素子と、
各スイッチ素子のオン・オフを制御し、マシン容量成分の略等価の容量値を生成する回路であって、ワイヤが対象デバイスに接触していないときの容量比較回路の出力が最小となるように各スイッチ素子を切り替えるスイッチ切り替え回路と、
を有し、
判定処理手段は、
スイッチ切り替え回路によって最小にした容量比較回路の出力に対応する値を閾値に設定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１０】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
対象デバイスの着不着の検出が可能であるか否かを判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤと、対象デバイスとの間の着不着を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１２】
請求項６に記載のボンディング装置において、
判定処理手段は、
ワイヤのテール長さの適不適を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１３】
請求項１に記載のボンディング装置において、
測定部は、さらに、
ステージとの間に導通を有する対象デバイスとワイヤとの間の接続状態を測定するために接合マシン部に直流信号を供給する直流信号源と、
対象デバイスにワイヤを接合したときの接合マシン部の抵抗成分を測定する抵抗成分測定回路と、
を備え、電位測定回路の出力に基づき、ワイヤと対象デバイスとの間の接続状態を判定することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載のボンディング装置において、
測定部は、
容量比較回路による接続状態測定と、抵抗成分測定回路による接続状態測定とを切り替える測定切替回路を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１５】
請求項１又は請求項１３に記載のボンディング装置において、
接合マシン部は、ワイヤの先端を丸めるトーチを有し、
マシン容量成分には、トーチの容量成分を含み、さらに、
トーチとの接続先を、測定部又はトーチに接続される高圧電源に切り替えるトーチ切替回路を備えることを特徴とするボンディング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１８６０８７（Ｐ２００６−１８６０８７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７７５４１（Ｐ２００４−３７７５４１）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１４６７２２）株式会社新川 (128)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１４６７２２）株式会社新川 (128)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]