ワイヤボンディング装置、これを用いたワイヤボンディング方法
【課題】自動でワイヤの不着原因を特定する。
【解決手段】ワイヤボンディング装置１は、接続端子上の所定のボンディング位置でキャピラリのＺ軸移動速度を検出し、キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、移動機構によるキャピラリのＺ軸移動を制御し、Ｚ軸制御基板がしきい値以下になったときからのＺ軸位置の変位量をキャピラリのＺ軸位置の経時変化から算出し、ワイヤと接続端子との間の通電状態からワイヤの不着を検出し、不着検出部がワイヤの不着を検出したときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定し、補正／判定部が不着検出部によりワイヤの不着が検出されたときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲を超えていると判定したとき、しきい値および超音波の発振出力量のいずれかを補正する。
【解決手段】ワイヤボンディング装置１は、接続端子上の所定のボンディング位置でキャピラリのＺ軸移動速度を検出し、キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、移動機構によるキャピラリのＺ軸移動を制御し、Ｚ軸制御基板がしきい値以下になったときからのＺ軸位置の変位量をキャピラリのＺ軸位置の経時変化から算出し、ワイヤと接続端子との間の通電状態からワイヤの不着を検出し、不着検出部がワイヤの不着を検出したときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定し、補正／判定部が不着検出部によりワイヤの不着が検出されたときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲を超えていると判定したとき、しきい値および超音波の発振出力量のいずれかを補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置、これを用いたワイヤボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤボンディング装置としては、例えば特許文献１および２に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のワイヤボンディング装置は、パッド（接続端子）とワイヤとの間の不着を電気的手法により検出する手段と光学的手法により検出する手段とを備える。電気的手法により不着が検出され、かつ、光学的手法により不着が検出されたとき、光学的手法により検出されたワイヤ先端形状に基づいて、ワイヤ先端に所定の形状のボールを再形成して、パッドに再ボンディングを行う。
【０００４】
特許文献２に記載のワイヤボンディング装置は、ボンディングツール（キャピラリ）と、このボンディングツールの一端を支持し、ボンディングツールに超音波振動を付与する超音波ホーンと、ボンディングツールの振動を計測して、ボンディングツールの振動の節の位置を算出する振動測定手段とを具備する。このワイヤボンディング装置は、節の位置に基づいてボンディング動作を続行又は停止する制御を行う。
【０００５】
図５を用いて、従来のボンディング装置による電気的手法による不着検出を説明する。接続端子へのボンディングが成功すると、ワイヤと接続端子との間が通電状態になる。したがって検出した電圧が判定レベルの電圧より大きい場合は（Ｓ９０１Ｙ）、装置を連続稼働させてボンディング処理の実行を継続する（Ｓ９０２）。一方、ワイヤが接続端子に不着しなかったときは、接続端子とワイヤとの間が導通しない。そのため、検出電圧が判定レベルの電圧よりも小さい場合（Ｓ９０１Ｎ）、不着と判定され、装置が自動停止等してエラー処理が実行される（Ｓ９０３）。そして、作業者によって装置が調整され装置リカバリーが行われる（Ｓ９０４）。
【特許文献１】特開２００７−１８０３４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献記載の従来技術では、ボンディング不着の有無は検出できるものの、不着の原因を特定することができなかった。そのため、不着が検出されるたびに装置を止めて不着原因を特定しなければならない場合があった。すると、装置調整に時間がかかり製造工程におけるスループットが低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ワイヤが挿通されているキャピラリと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動する移動機構と、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与する超音波印加部と、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記移動機構による前記キャピラリのＺ軸移動を制御する移動制御部と、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するＺ軸位置検出部と、
前記移動制御部が前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出する演算部と、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として記憶する記憶部と、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出する電気的不着検出部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内か否かを判定する判定部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正する補正部と、
を備えるワイヤボンディング装置
が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、ワイヤをキャピラリに挿通させるステップと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動するステップと、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与するステップと、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記キャピラリのＺ軸移動を制御するステップと、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するステップと、
前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出するステップと、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として取得するステップと、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出するステップと、
前記通電状態から前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定するステップと、
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正するステップと、
を含むワイヤボンディング方法
が提供される。
【０００９】
この発明によれば、移動制御部によりキャピラリのＺ軸移動が制御されているときのキャピラリのＺ軸位置を検出するとともに、ワイヤとワークとの間の通電状態からワイヤの不着を検出する。そして、検出されたキャピラリのＺ軸位置の経時変化からＺ軸位置の変位量を算出し、算出された変位量が基準変位量の所定範囲内にあるか否かを判定する。これにより、ワイヤとワークとの間の通電状態だけでなく、ワーク上でワイヤ先端等が溶融されることによるキャピラリの沈み込みの有無を検出することができる。したがって、キャピラリの沈み込みが検出されなかったときは、ワイヤ先端に超音波溶融が発生していないと判断することができ、補正部が超音波の発振出力量を変更することにより、キャピラリに適度な超音波振動を付与してワイヤ先端に超音波溶融を発生させることができる。また、補正部が、Ｚ軸移動速度のしきい値を変更することにより、ワイヤをワーク上にうまく接触させることもできる。よって、電気的手法によりワイヤ不着を検出した場合においても、装置が自動補正を行うことで迅速に不着トラブルをリカバリーし、製造工程におけるスループットの低下を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ワイヤ不着を精度よく検出してワイヤ不着の原因を検出することができる。したがって、作業者の技量に依存しないで迅速に装置調整を実行することができ、製造工程におけるスループットの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施の形態のワイヤボンディング装置１を示す。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤが挿通されているキャピラリ１０１と、キャピラリ１０１をＸＹＺ方向に移動する移動機構１０２と、超音波の発振出力を印加する超音波発振部１１０と、キャピラリに超音波振動を付与する超音波ホーン１０３と、を有する。ワイヤボンディング装置１は、超音波振動によってワイヤを接続端子１０４にボンディングする。超音波発振部１１０と超音波ホーン１０３とが超音波印加部を構成している。
【００１３】
また、ワイヤボンディング装置１は、Ｚ軸制御基板（移動制御部）１１３と、Ｚエンコーダ（Ｚ軸位置検出部）１０５と、演算部１０６と、記憶部１０７と、電気的不着検出部１０８（図１中では、「不着検出部」）と、判定／補正部１０９と、を備える。Ｚ軸制御基板１１３は、接続端子１０４上の所定のボンディング位置でキャピラリ１０１のＺ軸移動速度を検出し、キャピラリ１０１のＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、移動機構１０２によるキャピラリのＺ軸移動を制御する。Ｚエンコーダ１０５は、前記ボンディング位置においてキャピラリ１０１のＺ軸位置を検出する。演算部１０６は、Ｚ軸制御基板１１３がしきい値以下になったときからのＺ軸位置の変位量をキャピラリ１０１のＺ軸位置の経時変化から算出する。記憶部１０７は、ワイヤが接続端子１０４にボンディングされたときの変位量を基準変位量として記憶する。電気的不着検出部１０８は、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態からワイヤの不着を検出する。判定／補正部１０９は、電気的不着検出部１０８がワイヤの不着を検出したときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、電気的不着検出部１０８によりワイヤの不着が検出されたときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲を超えていると判定したとき、しきい値および超音波の発振出力量のいずれかを補正する。
【００１４】
以下、ワイヤボンディング装置１について詳細に説明する。
【００１５】
ワイヤボンディング装置１は、超音波振動、圧力、熱を加えて、ワイヤ又はワイヤ先端に形成された被接合部材（金属ボール）と接続端子１０４とを接合する超音波併用熱圧着方式を採用する。ワイヤボンディング装置１は、半導体装置の組立工程で用いられる。
【００１６】
具体的には、ワイヤボンディング装置１は、半導体チップ１１とリードフレーム１２との間をワイヤで接続するワイヤボンディング工程で用いられる。このワイヤボンディング工程によって、図２で示すように、半導体チップ１１の接続端子１０４とインナーリード１３のリード端子１４との間がワイヤ１６で接続される。半導体チップ１１には、接続端子１０４が形成されている。図１で示す半導体装置１０の一部が図２で示すワーク１５を構成している。
【００１７】
ワイヤ１６はたとえば金ワイヤを用いることができる。キャピラリ１０１に挿通されたワイヤ先端には金属ボール等の被接合部材が形成されていてもよい。
【００１８】
図１にもどり、ワイヤボンディング装置１は、超音波制御部１１１を備えている。超音波制御部１１１の制御の下、超音波発振部１１０が超音波ホーン１０３に超音波の発振出力を印加し、発振出力された超音波は超音波ホーン１０３を伝達する。こうすることで超音波ホーン１０３からキャピラリ１０１に超音波振動が付与される。
【００１９】
また、ワイヤボンディング装置１は、ヒータブロック１１２を備えている。ヒータブロック１１２は、半導体装置１０を搭載する。半導体装置１０は、基板（図示せず）と基板に搭載された半導体チップ１１とから構成されている。基板にはリードフレーム１２が形成されている。また、半導体チップ１１には接続端子１０４が形成され、リードフレーム１２にはリード端子１４が形成されている。したがって、半導体装置１０がヒータブロック１１２に搭載されることで接続端子１０４およびリード端子１４に所定の熱を加えることができる。
【００２０】
ここで、電気的不着検出部１０８は、後述の電気的手法によりワイヤの不着を検出する。すなわち、ワイヤに電流を流し、ワイヤと接続端子１０４との間に電流を検出した場合に、ワイヤが接続端子１０４と良好に接合されていると判断する。一方、ワイヤに電流を流しても、電流が検出されないときは、不着と判断する。ワイヤと接続端子１０４との通電状態は、たとえば、基準となる接地電位と接続端子１０４にかかる電位とを比較することでその差分を電圧として検出することができる。
【００２１】
記憶部１０７には、超音波の印加状態とＺ軸実軌道とを時間軸で対応づけたチャートが記憶される。超音波の印加状態として、超音波発振部１１０が発振した発振出力量および超音波の出力タイミングが超音波制御部１１１によって記憶部１０７に記憶される。また、Ｚ軸実軌道として、Ｚエンコーダ１０５が検出したＺ位置検出がＺ軸制御基板１１３によって記憶部１０７に記憶される。
【００２２】
図４は、記憶部１０７に記憶されるチャート（モニタリングデータ）を例示したものである。波形Ｉは、Ｚエンコーダ１０５によって検出されるＺ軸位置の経時変化を示す。また、波形ＩＩは、超音波発振部１１０から出力される超音波振動の発振出力量の経時変化を示す。図４では、横軸が時間軸を示している。以下、図４を用いてキャピラリ１０１のＺ軸移動およびワイヤボンディングについて説明する。
【００２３】
ワイヤボンディングの一連の動作は、移動機構１０２によりキャピラリ１０１を移動し、ワイヤを接続端子１０４に接触させることから始まる。移動機構１０２は、接続端子１０４上の所定のＸＹ位置までキャピラリ１０１を移動させると、キャピラリ１０１をＺ軸方向に下動する。そして、ワイヤと接続端子１０４とが接触することで徐々に下動速度が低下し、下動速度が所定のしきい値に達したとき、キャピラリ１０１はａ１で示すＺ軸位置で保持される。なお、このしきい値はあらかじめＺ軸制御基板１１３に設定されている。
【００２４】
ついで、下動速度がしきい値以下になったことに応じて、Ｚ軸制御基板１１３が移動機構１０２のＺ軸移動を一定の速度にすることで、キャピラリ１０１と接続端子１０４との間には一定の荷重がかけられる。そして、超音波発振部１１０から超音波が発振出力される。図４で示す例では、超音波振動の出力はｔ１のタイミングで開始され、所定期間（Ｔ）超音波振動が出力されている。なお、超音波振動を付与する期間（Ｔ）はあらかじめ記憶部１０７に記憶されている。
【００２５】
出力された超音波振動は、超音波ホーン１０３を伝達することでキャピラリ１０１に付与される。そうすると、ワイヤ先端又はワイヤ先端に形成された金属ボールの被接合部材が変形し、キャピラリ１０１のＺ軸位置が徐々に下動する。Ｚエンコーダ１０５はこのＺ軸位置を経時的に検出し、Ｚ軸制御基板１１３を介して記憶部１０７で蓄積する。こうすることで、波形Ｉで示すチャートを得ることができる。図４の例では、キャピラリ１０１のＺ軸位置はａ１からａ２に変化している。
【００２６】
その後、所定期間（Ｔ）の経過後に、超音波発振部１１０は、ｔ２のタイミングで超音波発振の出力を停止する。ついで、移動機構１０２によりＸＹＺ方向にキャピラリ１０１をリード端子１４に移動し、リード端子１４にワイヤがボンディングされることで接続端子１０４とリード端子１４とが接続されることとなる。
【００２７】
ここで、演算部１０６は、一連のワイヤボンディング動作において作成されたチャートからＺ軸位置の変位量（Ａ）および超音波の発振出力量（Ｂ）を算出することができる。Ｚ軸位置の変位量（Ａ）は換言すると、ワイヤ先端等の超音波変形によるキャピラリ１０１の沈み込み量ということができる。図４において、Ｚ軸位置の変位量（Ａ）は、キャピラリ１０１の下動速度がしきい値に達したとき（ａ１）と所定期間（Ｔ）経過後のＺ軸位置（ａ２）との差分から算出することができる。また、超音波の発振出力量（Ｂ）は、超音波が印加されていないベース状態の電位（ｂ１）と超音波発振されプラトーに達したときの印加電位（ｂ２）との差分から算定することができる。演算部１０６は、算出したＺ軸位置の変位量や発振出力量を記憶部１０７に記憶することもできる。
【００２８】
つづいてワイヤボンディング装置１を用いたワイヤボンディング方法について説明する。図３は、ワイヤボンディング装置１を用いたワイヤボンディング方法を説明するフローチャートである。
【００２９】
まず、初期状態としてのＺ軸実軌道及び超音波印加状態の登録を受け付け、記憶部１０７に記憶する（Ｓ１０１）。具体的には、たとえば、図４で示すような、良好にワイヤボンディングされているときのチャートを初期状態のシステム情報として登録する。このとき、演算部１０６はＺ軸位置の変位量（Ａ）を基準変位量として算出し、記憶部１０７に記憶する。また、演算部１０６は、超音波の発振出力量（Ｂ）を基準出力量として算出し、記憶部１０７に記憶する。
【００３０】
ついで、移動機構１０２によりキャピラリ１０１をワーク上の所定のＸＹ軸位置に移動させ、Ｚエンコーダ１０５および超音波発振部１１０によりＺ軸実軌道及び超音波印加状態の自動モニタリングを開始する（Ｓ１０２）。ワイヤと接続端子１０４とが接触し、Ｚ軸移動が所定のしきい値以下になったときＺ軸制御基板１１３が移動機構１０２の移動速度を一定にして、キャピラリ１０１と接続端子１０４との間に一定の荷重をかける。装置が正常に運転されているときは超音波発振部１１０から所定期間の超音波が出力され、キャピラリ１０１に超音波が付与される。超音波の出力が停止した後、移動機構１０２が再稼働して、キャピラリ１０１を接続端子１０４の位置からＸＹＺ方向に移動させる。
【００３１】
次に、電気的不着検出部１０８がワイヤに電流を流し、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態を検出する（Ｓ１０３）。このとき、たとえば、基準となる接地電位と接続端子１０４にかかる電位とを比較することでその差分を電圧として検出することができる。検出された電圧が判定基準となる電圧より大きい場合（Ｓ１０４Ｙ）は、ボンディングが良好に行われたと判断することができる。この場合、移動機構１０２はキャピラリ１０１をリード端子１４上に移動し、リード端子１４上でボンディングが行われる。その後、ワイヤボンディング装置１が連続稼働して（Ｓ１０５）、半導体装置１０のすべての接続端子１０４およびリード端子１４についてワイヤボンディングが行われる。
【００３２】
一方、検出された電圧があらかじめ設定された判定レベル電圧以下である場合（Ｓ１０４Ｎ）は、ワイヤと接続端子１０４との間に電流が流れていないことになる。これにより、ワイヤが接続端子１０４にボンディングされていないことを検出することができる。このようにして、電気的不着検出部１０８は、ワイヤ不着を電気的手法により検出すると、記憶部１０７に不着検出情報を送出する。記憶部１０７は、不着検出情報を電気的不着検出部１０８から受け付けて、自動モニタリングの結果を演算部１０６に送出する。そして、演算部１０６は、受け付けた自動モニタリングの結果から、Ｚ軸位置の変位量（実測変位量）を算出する。
【００３３】
その後、判定／補正部１０９は、記憶部１０７を参照し、算出された実測変位量と記憶された基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１０７）。所定範囲とは、あらかじめ記憶部１０７に登録された数値範囲である。算出された実測変位量と記憶された基準変位量との差分が所定範囲に満たないと判断される場合（Ｓ１０７Ｎ）、ワイヤ先端等に適量の超音波がかかっておらず、ワイヤ先端等が適度に溶融しなかったため、キャピラリ１０１のＺ軸方向への沈み込みが充分に起こらなかったと判断される。
【００３４】
この場合、演算部１０６は、超音波印加波形から超音波の発振出力量を算出し、算出された発振出力量と基準出力量とを比較してその差分を検出する。そして、判定／補正部１０９は、検出された差分から、基準出力量と同程度の超音波発振がキャピラリ１０１に付与されているか否かを判定する（Ｓ１０８）。
【００３５】
たとえば、モニタリング結果から算定された発振出力量と基準出力量との差分が所定範囲に満たないと判定される場合（Ｓ１０８Ｎ）において、発振出力量が基準出力量に満たないとき、判定／補正部１０９は、超音波制御部１１１に対して超音波発振部１１０に発振出力を強くするように自動補正を行う（Ｓ１０９）。こうすることで、キャピラリ１０１に付加される超音波振動を増加させることができる。一方、発振出力量が基準出力量を超えているとき、判定／補正部１０９は、超音波発振部１１０からの超音波の発振出力を弱めるように自動補正を行う（Ｓ１０９）。こうすることで、キャピラリ１０１に付加される超音波振動を減少させることができる。
【００３６】
また、モニタリング結果から算定された発振出力量が基準出力量の所定範囲に満たすと判定される場合（Ｓ１０８Ｙ）、ワイヤと接続端子１０４とが適切に接触していないことが考えられる。そこで、判定／補正部１０９は、Ｚ軸制御基板１１３にあらかじめ設定されている下動速度のしきい値を低くしたり高くしたりする（Ｓ１１０）。こうすることで、ワイヤ先端又はワイヤ先端に形成された金属ボールと接続端子１０４とを適切に接触させることができる。また、ワイヤ先端に金属ボールが形成されているときは、キャピラリ１０１が下降しすぎて金属ボールが過度につぶれてしまうことも防止することができる。
【００３７】
以上のように、判定／補正部１０９によりＺ軸制御基板１１３および超音波制御部１１１について自動補正が行われた後、接続端子１０４上で再びボンディング操作が実行される（Ｓ１１１）。
【００３８】
ところで、判定／補正部１０９が、実測変位量が基準変位量を満たすと判断した場合（Ｓ１０７Ｙ）は、不測のエラーが発生していると考えられる。不測のエラーには、種々のものが想定されるが、半導体装置１０などワイヤボンディング装置１以外に原因があると考えられる。そこで、ワイヤボンディング装置１は、モニタ等にエラー表示をしたりアラームを発呼するなどしてエラー処理を実行し（Ｓ１１２）、作業者による装置調整が行われる（Ｓ１１３）。そして、リカバリー後に再ボンディング操作が実行される（Ｓ１１１）。
【００３９】
次に、ワイヤボンディング装置１の作用および効果について図１を用いつつ説明する。ワイヤボンディング装置１によれば、Ｚ軸制御基板１１３によりキャピラリ１０１のＺ軸移動が制御されているときの接続端子１０４上の所定のボンディング位置でキャピラリ１０１のＺ軸位置の経時変化を検出し、電気的手法によりワイヤの不着が検出されたときのキャピラリ１０１のＺ軸位置の変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する。これにより、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態だけでなく、ワイヤ先端等の超音波溶融の有無を検出することができ、ワイヤ不着を精度よく検出することができる。
【００４０】
また、ワイヤボンディング装置１では、判定／補正部１０９が不着原因であるＺ軸位置変位および超音波の印加状態を判断することができる。そして、記憶部１０７があらかじめＺ軸位置の変位量および超音波の印加タイミングや発振出力量をあらかじめ記憶しておくことで、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態を検出するだけでなく、Ｚエンコーダ１０５が検出するキャピラリ１０１のＺ軸位置データおよび超音波発振部１１０からの超音波発振出力データを利用することで、判定／補正部１０９が超音波溶融を検出し、ワイヤ不着の要因を特定することができる。また、判定／補正部１０９は初期状態の超音波の発振出力量を基準として正確な補正係数を導き、発振出力を強めたり弱めたりして適量の超音波振動をキャピラリ１０１に付与することができる。
【００４１】
また、判定／補正部１０９は、キャピラリ１０１の沈み込みは検出されていないが、初期状態と同程度の超音波を出力していると判断した場合は、ワイヤと接続端子１０４とが接触されていないことが不着の原因と特定することができる。したがって、Ｚ軸制御基板１１３における下動速度の検出タイミングを制御することでワイヤと接続端子１０４とを適度に接触させることができる。
【００４２】
このように、ワイヤボンディング装置１によれば、不着の原因を自動で特定し、ボンディング装置内で容易に自動補正をすることができる。そのため、作業者の技量に依存しないで装置調整を実行し、ワイヤ不着から装置を容易にリカバリーすることができる。また、装置内で自動補正させることで、いちいち装置を止めずに容易にリカバリーすることができる。したがって、装置の停止による製造工程におけるスループットの低下を抑制することが可能となる。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態に係るワイヤボンディング装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係るワイヤボンディング装置の構成の一部を示す模式図である。
【図３】実施の形態に係るワイヤボンディング方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係るモニタリングデータの一例である。
【図５】従来のワイヤボンディング方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１ ワイヤボンディング装置
１０ 半導体装置
１１ 半導体チップ
１２ リードフレーム
１３ インナーリード
１４ リード端子
１５ ワーク
１６ ワイヤ
１０１ キャピラリ
１０２ 移動機構
１０３ 超音波ホーン
１０４ 接続端子
１０５ Ｚエンコーダ
１０６ 演算部
１０７ 記憶部
１０８ 電気的不着検出部
１０９ 判定／補正部
１１０ 超音波発振部
１１１ 超音波制御部
１１２ ヒータブロック
１１３ Ｚ軸制御基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤボンディング装置、これを用いたワイヤボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤボンディング装置としては、例えば特許文献１および２に記載されたものがある。
【０００３】
特許文献１に記載のワイヤボンディング装置は、パッド（接続端子）とワイヤとの間の不着を電気的手法により検出する手段と光学的手法により検出する手段とを備える。電気的手法により不着が検出され、かつ、光学的手法により不着が検出されたとき、光学的手法により検出されたワイヤ先端形状に基づいて、ワイヤ先端に所定の形状のボールを再形成して、パッドに再ボンディングを行う。
【０００４】
特許文献２に記載のワイヤボンディング装置は、ボンディングツール（キャピラリ）と、このボンディングツールの一端を支持し、ボンディングツールに超音波振動を付与する超音波ホーンと、ボンディングツールの振動を計測して、ボンディングツールの振動の節の位置を算出する振動測定手段とを具備する。このワイヤボンディング装置は、節の位置に基づいてボンディング動作を続行又は停止する制御を行う。
【０００５】
図５を用いて、従来のボンディング装置による電気的手法による不着検出を説明する。接続端子へのボンディングが成功すると、ワイヤと接続端子との間が通電状態になる。したがって検出した電圧が判定レベルの電圧より大きい場合は（Ｓ９０１Ｙ）、装置を連続稼働させてボンディング処理の実行を継続する（Ｓ９０２）。一方、ワイヤが接続端子に不着しなかったときは、接続端子とワイヤとの間が導通しない。そのため、検出電圧が判定レベルの電圧よりも小さい場合（Ｓ９０１Ｎ）、不着と判定され、装置が自動停止等してエラー処理が実行される（Ｓ９０３）。そして、作業者によって装置が調整され装置リカバリーが行われる（Ｓ９０４）。
【特許文献１】特開２００７−１８０３４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記文献記載の従来技術では、ボンディング不着の有無は検出できるものの、不着の原因を特定することができなかった。そのため、不着が検出されるたびに装置を止めて不着原因を特定しなければならない場合があった。すると、装置調整に時間がかかり製造工程におけるスループットが低下するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ワイヤが挿通されているキャピラリと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動する移動機構と、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与する超音波印加部と、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記移動機構による前記キャピラリのＺ軸移動を制御する移動制御部と、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するＺ軸位置検出部と、
前記移動制御部が前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出する演算部と、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として記憶する記憶部と、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出する電気的不着検出部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内か否かを判定する判定部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正する補正部と、
を備えるワイヤボンディング装置
が提供される。
【０００８】
また、本発明によれば、ワイヤをキャピラリに挿通させるステップと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動するステップと、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与するステップと、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記キャピラリのＺ軸移動を制御するステップと、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するステップと、
前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出するステップと、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として取得するステップと、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出するステップと、
前記通電状態から前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定するステップと、
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正するステップと、
を含むワイヤボンディング方法
が提供される。
【０００９】
この発明によれば、移動制御部によりキャピラリのＺ軸移動が制御されているときのキャピラリのＺ軸位置を検出するとともに、ワイヤとワークとの間の通電状態からワイヤの不着を検出する。そして、検出されたキャピラリのＺ軸位置の経時変化からＺ軸位置の変位量を算出し、算出された変位量が基準変位量の所定範囲内にあるか否かを判定する。これにより、ワイヤとワークとの間の通電状態だけでなく、ワーク上でワイヤ先端等が溶融されることによるキャピラリの沈み込みの有無を検出することができる。したがって、キャピラリの沈み込みが検出されなかったときは、ワイヤ先端に超音波溶融が発生していないと判断することができ、補正部が超音波の発振出力量を変更することにより、キャピラリに適度な超音波振動を付与してワイヤ先端に超音波溶融を発生させることができる。また、補正部が、Ｚ軸移動速度のしきい値を変更することにより、ワイヤをワーク上にうまく接触させることもできる。よって、電気的手法によりワイヤ不着を検出した場合においても、装置が自動補正を行うことで迅速に不着トラブルをリカバリーし、製造工程におけるスループットの低下を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ワイヤ不着を精度よく検出してワイヤ不着の原因を検出することができる。したがって、作業者の技量に依存しないで迅速に装置調整を実行することができ、製造工程におけるスループットの低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施の形態のワイヤボンディング装置１を示す。ワイヤボンディング装置１は、ワイヤが挿通されているキャピラリ１０１と、キャピラリ１０１をＸＹＺ方向に移動する移動機構１０２と、超音波の発振出力を印加する超音波発振部１１０と、キャピラリに超音波振動を付与する超音波ホーン１０３と、を有する。ワイヤボンディング装置１は、超音波振動によってワイヤを接続端子１０４にボンディングする。超音波発振部１１０と超音波ホーン１０３とが超音波印加部を構成している。
【００１３】
また、ワイヤボンディング装置１は、Ｚ軸制御基板（移動制御部）１１３と、Ｚエンコーダ（Ｚ軸位置検出部）１０５と、演算部１０６と、記憶部１０７と、電気的不着検出部１０８（図１中では、「不着検出部」）と、判定／補正部１０９と、を備える。Ｚ軸制御基板１１３は、接続端子１０４上の所定のボンディング位置でキャピラリ１０１のＺ軸移動速度を検出し、キャピラリ１０１のＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、移動機構１０２によるキャピラリのＺ軸移動を制御する。Ｚエンコーダ１０５は、前記ボンディング位置においてキャピラリ１０１のＺ軸位置を検出する。演算部１０６は、Ｚ軸制御基板１１３がしきい値以下になったときからのＺ軸位置の変位量をキャピラリ１０１のＺ軸位置の経時変化から算出する。記憶部１０７は、ワイヤが接続端子１０４にボンディングされたときの変位量を基準変位量として記憶する。電気的不着検出部１０８は、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態からワイヤの不着を検出する。判定／補正部１０９は、電気的不着検出部１０８がワイヤの不着を検出したときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する。そして、電気的不着検出部１０８によりワイヤの不着が検出されたときの変位量と基準変位量との差分が所定範囲を超えていると判定したとき、しきい値および超音波の発振出力量のいずれかを補正する。
【００１４】
以下、ワイヤボンディング装置１について詳細に説明する。
【００１５】
ワイヤボンディング装置１は、超音波振動、圧力、熱を加えて、ワイヤ又はワイヤ先端に形成された被接合部材（金属ボール）と接続端子１０４とを接合する超音波併用熱圧着方式を採用する。ワイヤボンディング装置１は、半導体装置の組立工程で用いられる。
【００１６】
具体的には、ワイヤボンディング装置１は、半導体チップ１１とリードフレーム１２との間をワイヤで接続するワイヤボンディング工程で用いられる。このワイヤボンディング工程によって、図２で示すように、半導体チップ１１の接続端子１０４とインナーリード１３のリード端子１４との間がワイヤ１６で接続される。半導体チップ１１には、接続端子１０４が形成されている。図１で示す半導体装置１０の一部が図２で示すワーク１５を構成している。
【００１７】
ワイヤ１６はたとえば金ワイヤを用いることができる。キャピラリ１０１に挿通されたワイヤ先端には金属ボール等の被接合部材が形成されていてもよい。
【００１８】
図１にもどり、ワイヤボンディング装置１は、超音波制御部１１１を備えている。超音波制御部１１１の制御の下、超音波発振部１１０が超音波ホーン１０３に超音波の発振出力を印加し、発振出力された超音波は超音波ホーン１０３を伝達する。こうすることで超音波ホーン１０３からキャピラリ１０１に超音波振動が付与される。
【００１９】
また、ワイヤボンディング装置１は、ヒータブロック１１２を備えている。ヒータブロック１１２は、半導体装置１０を搭載する。半導体装置１０は、基板（図示せず）と基板に搭載された半導体チップ１１とから構成されている。基板にはリードフレーム１２が形成されている。また、半導体チップ１１には接続端子１０４が形成され、リードフレーム１２にはリード端子１４が形成されている。したがって、半導体装置１０がヒータブロック１１２に搭載されることで接続端子１０４およびリード端子１４に所定の熱を加えることができる。
【００２０】
ここで、電気的不着検出部１０８は、後述の電気的手法によりワイヤの不着を検出する。すなわち、ワイヤに電流を流し、ワイヤと接続端子１０４との間に電流を検出した場合に、ワイヤが接続端子１０４と良好に接合されていると判断する。一方、ワイヤに電流を流しても、電流が検出されないときは、不着と判断する。ワイヤと接続端子１０４との通電状態は、たとえば、基準となる接地電位と接続端子１０４にかかる電位とを比較することでその差分を電圧として検出することができる。
【００２１】
記憶部１０７には、超音波の印加状態とＺ軸実軌道とを時間軸で対応づけたチャートが記憶される。超音波の印加状態として、超音波発振部１１０が発振した発振出力量および超音波の出力タイミングが超音波制御部１１１によって記憶部１０７に記憶される。また、Ｚ軸実軌道として、Ｚエンコーダ１０５が検出したＺ位置検出がＺ軸制御基板１１３によって記憶部１０７に記憶される。
【００２２】
図４は、記憶部１０７に記憶されるチャート（モニタリングデータ）を例示したものである。波形Ｉは、Ｚエンコーダ１０５によって検出されるＺ軸位置の経時変化を示す。また、波形ＩＩは、超音波発振部１１０から出力される超音波振動の発振出力量の経時変化を示す。図４では、横軸が時間軸を示している。以下、図４を用いてキャピラリ１０１のＺ軸移動およびワイヤボンディングについて説明する。
【００２３】
ワイヤボンディングの一連の動作は、移動機構１０２によりキャピラリ１０１を移動し、ワイヤを接続端子１０４に接触させることから始まる。移動機構１０２は、接続端子１０４上の所定のＸＹ位置までキャピラリ１０１を移動させると、キャピラリ１０１をＺ軸方向に下動する。そして、ワイヤと接続端子１０４とが接触することで徐々に下動速度が低下し、下動速度が所定のしきい値に達したとき、キャピラリ１０１はａ１で示すＺ軸位置で保持される。なお、このしきい値はあらかじめＺ軸制御基板１１３に設定されている。
【００２４】
ついで、下動速度がしきい値以下になったことに応じて、Ｚ軸制御基板１１３が移動機構１０２のＺ軸移動を一定の速度にすることで、キャピラリ１０１と接続端子１０４との間には一定の荷重がかけられる。そして、超音波発振部１１０から超音波が発振出力される。図４で示す例では、超音波振動の出力はｔ１のタイミングで開始され、所定期間（Ｔ）超音波振動が出力されている。なお、超音波振動を付与する期間（Ｔ）はあらかじめ記憶部１０７に記憶されている。
【００２５】
出力された超音波振動は、超音波ホーン１０３を伝達することでキャピラリ１０１に付与される。そうすると、ワイヤ先端又はワイヤ先端に形成された金属ボールの被接合部材が変形し、キャピラリ１０１のＺ軸位置が徐々に下動する。Ｚエンコーダ１０５はこのＺ軸位置を経時的に検出し、Ｚ軸制御基板１１３を介して記憶部１０７で蓄積する。こうすることで、波形Ｉで示すチャートを得ることができる。図４の例では、キャピラリ１０１のＺ軸位置はａ１からａ２に変化している。
【００２６】
その後、所定期間（Ｔ）の経過後に、超音波発振部１１０は、ｔ２のタイミングで超音波発振の出力を停止する。ついで、移動機構１０２によりＸＹＺ方向にキャピラリ１０１をリード端子１４に移動し、リード端子１４にワイヤがボンディングされることで接続端子１０４とリード端子１４とが接続されることとなる。
【００２７】
ここで、演算部１０６は、一連のワイヤボンディング動作において作成されたチャートからＺ軸位置の変位量（Ａ）および超音波の発振出力量（Ｂ）を算出することができる。Ｚ軸位置の変位量（Ａ）は換言すると、ワイヤ先端等の超音波変形によるキャピラリ１０１の沈み込み量ということができる。図４において、Ｚ軸位置の変位量（Ａ）は、キャピラリ１０１の下動速度がしきい値に達したとき（ａ１）と所定期間（Ｔ）経過後のＺ軸位置（ａ２）との差分から算出することができる。また、超音波の発振出力量（Ｂ）は、超音波が印加されていないベース状態の電位（ｂ１）と超音波発振されプラトーに達したときの印加電位（ｂ２）との差分から算定することができる。演算部１０６は、算出したＺ軸位置の変位量や発振出力量を記憶部１０７に記憶することもできる。
【００２８】
つづいてワイヤボンディング装置１を用いたワイヤボンディング方法について説明する。図３は、ワイヤボンディング装置１を用いたワイヤボンディング方法を説明するフローチャートである。
【００２９】
まず、初期状態としてのＺ軸実軌道及び超音波印加状態の登録を受け付け、記憶部１０７に記憶する（Ｓ１０１）。具体的には、たとえば、図４で示すような、良好にワイヤボンディングされているときのチャートを初期状態のシステム情報として登録する。このとき、演算部１０６はＺ軸位置の変位量（Ａ）を基準変位量として算出し、記憶部１０７に記憶する。また、演算部１０６は、超音波の発振出力量（Ｂ）を基準出力量として算出し、記憶部１０７に記憶する。
【００３０】
ついで、移動機構１０２によりキャピラリ１０１をワーク上の所定のＸＹ軸位置に移動させ、Ｚエンコーダ１０５および超音波発振部１１０によりＺ軸実軌道及び超音波印加状態の自動モニタリングを開始する（Ｓ１０２）。ワイヤと接続端子１０４とが接触し、Ｚ軸移動が所定のしきい値以下になったときＺ軸制御基板１１３が移動機構１０２の移動速度を一定にして、キャピラリ１０１と接続端子１０４との間に一定の荷重をかける。装置が正常に運転されているときは超音波発振部１１０から所定期間の超音波が出力され、キャピラリ１０１に超音波が付与される。超音波の出力が停止した後、移動機構１０２が再稼働して、キャピラリ１０１を接続端子１０４の位置からＸＹＺ方向に移動させる。
【００３１】
次に、電気的不着検出部１０８がワイヤに電流を流し、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態を検出する（Ｓ１０３）。このとき、たとえば、基準となる接地電位と接続端子１０４にかかる電位とを比較することでその差分を電圧として検出することができる。検出された電圧が判定基準となる電圧より大きい場合（Ｓ１０４Ｙ）は、ボンディングが良好に行われたと判断することができる。この場合、移動機構１０２はキャピラリ１０１をリード端子１４上に移動し、リード端子１４上でボンディングが行われる。その後、ワイヤボンディング装置１が連続稼働して（Ｓ１０５）、半導体装置１０のすべての接続端子１０４およびリード端子１４についてワイヤボンディングが行われる。
【００３２】
一方、検出された電圧があらかじめ設定された判定レベル電圧以下である場合（Ｓ１０４Ｎ）は、ワイヤと接続端子１０４との間に電流が流れていないことになる。これにより、ワイヤが接続端子１０４にボンディングされていないことを検出することができる。このようにして、電気的不着検出部１０８は、ワイヤ不着を電気的手法により検出すると、記憶部１０７に不着検出情報を送出する。記憶部１０７は、不着検出情報を電気的不着検出部１０８から受け付けて、自動モニタリングの結果を演算部１０６に送出する。そして、演算部１０６は、受け付けた自動モニタリングの結果から、Ｚ軸位置の変位量（実測変位量）を算出する。
【００３３】
その後、判定／補正部１０９は、記憶部１０７を参照し、算出された実測変位量と記憶された基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する（Ｓ１０７）。所定範囲とは、あらかじめ記憶部１０７に登録された数値範囲である。算出された実測変位量と記憶された基準変位量との差分が所定範囲に満たないと判断される場合（Ｓ１０７Ｎ）、ワイヤ先端等に適量の超音波がかかっておらず、ワイヤ先端等が適度に溶融しなかったため、キャピラリ１０１のＺ軸方向への沈み込みが充分に起こらなかったと判断される。
【００３４】
この場合、演算部１０６は、超音波印加波形から超音波の発振出力量を算出し、算出された発振出力量と基準出力量とを比較してその差分を検出する。そして、判定／補正部１０９は、検出された差分から、基準出力量と同程度の超音波発振がキャピラリ１０１に付与されているか否かを判定する（Ｓ１０８）。
【００３５】
たとえば、モニタリング結果から算定された発振出力量と基準出力量との差分が所定範囲に満たないと判定される場合（Ｓ１０８Ｎ）において、発振出力量が基準出力量に満たないとき、判定／補正部１０９は、超音波制御部１１１に対して超音波発振部１１０に発振出力を強くするように自動補正を行う（Ｓ１０９）。こうすることで、キャピラリ１０１に付加される超音波振動を増加させることができる。一方、発振出力量が基準出力量を超えているとき、判定／補正部１０９は、超音波発振部１１０からの超音波の発振出力を弱めるように自動補正を行う（Ｓ１０９）。こうすることで、キャピラリ１０１に付加される超音波振動を減少させることができる。
【００３６】
また、モニタリング結果から算定された発振出力量が基準出力量の所定範囲に満たすと判定される場合（Ｓ１０８Ｙ）、ワイヤと接続端子１０４とが適切に接触していないことが考えられる。そこで、判定／補正部１０９は、Ｚ軸制御基板１１３にあらかじめ設定されている下動速度のしきい値を低くしたり高くしたりする（Ｓ１１０）。こうすることで、ワイヤ先端又はワイヤ先端に形成された金属ボールと接続端子１０４とを適切に接触させることができる。また、ワイヤ先端に金属ボールが形成されているときは、キャピラリ１０１が下降しすぎて金属ボールが過度につぶれてしまうことも防止することができる。
【００３７】
以上のように、判定／補正部１０９によりＺ軸制御基板１１３および超音波制御部１１１について自動補正が行われた後、接続端子１０４上で再びボンディング操作が実行される（Ｓ１１１）。
【００３８】
ところで、判定／補正部１０９が、実測変位量が基準変位量を満たすと判断した場合（Ｓ１０７Ｙ）は、不測のエラーが発生していると考えられる。不測のエラーには、種々のものが想定されるが、半導体装置１０などワイヤボンディング装置１以外に原因があると考えられる。そこで、ワイヤボンディング装置１は、モニタ等にエラー表示をしたりアラームを発呼するなどしてエラー処理を実行し（Ｓ１１２）、作業者による装置調整が行われる（Ｓ１１３）。そして、リカバリー後に再ボンディング操作が実行される（Ｓ１１１）。
【００３９】
次に、ワイヤボンディング装置１の作用および効果について図１を用いつつ説明する。ワイヤボンディング装置１によれば、Ｚ軸制御基板１１３によりキャピラリ１０１のＺ軸移動が制御されているときの接続端子１０４上の所定のボンディング位置でキャピラリ１０１のＺ軸位置の経時変化を検出し、電気的手法によりワイヤの不着が検出されたときのキャピラリ１０１のＺ軸位置の変位量と基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定する。これにより、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態だけでなく、ワイヤ先端等の超音波溶融の有無を検出することができ、ワイヤ不着を精度よく検出することができる。
【００４０】
また、ワイヤボンディング装置１では、判定／補正部１０９が不着原因であるＺ軸位置変位および超音波の印加状態を判断することができる。そして、記憶部１０７があらかじめＺ軸位置の変位量および超音波の印加タイミングや発振出力量をあらかじめ記憶しておくことで、ワイヤと接続端子１０４との間の通電状態を検出するだけでなく、Ｚエンコーダ１０５が検出するキャピラリ１０１のＺ軸位置データおよび超音波発振部１１０からの超音波発振出力データを利用することで、判定／補正部１０９が超音波溶融を検出し、ワイヤ不着の要因を特定することができる。また、判定／補正部１０９は初期状態の超音波の発振出力量を基準として正確な補正係数を導き、発振出力を強めたり弱めたりして適量の超音波振動をキャピラリ１０１に付与することができる。
【００４１】
また、判定／補正部１０９は、キャピラリ１０１の沈み込みは検出されていないが、初期状態と同程度の超音波を出力していると判断した場合は、ワイヤと接続端子１０４とが接触されていないことが不着の原因と特定することができる。したがって、Ｚ軸制御基板１１３における下動速度の検出タイミングを制御することでワイヤと接続端子１０４とを適度に接触させることができる。
【００４２】
このように、ワイヤボンディング装置１によれば、不着の原因を自動で特定し、ボンディング装置内で容易に自動補正をすることができる。そのため、作業者の技量に依存しないで装置調整を実行し、ワイヤ不着から装置を容易にリカバリーすることができる。また、装置内で自動補正させることで、いちいち装置を止めずに容易にリカバリーすることができる。したがって、装置の停止による製造工程におけるスループットの低下を抑制することが可能となる。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態に係るワイヤボンディング装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態に係るワイヤボンディング装置の構成の一部を示す模式図である。
【図３】実施の形態に係るワイヤボンディング方法を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係るモニタリングデータの一例である。
【図５】従来のワイヤボンディング方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１ ワイヤボンディング装置
１０ 半導体装置
１１ 半導体チップ
１２ リードフレーム
１３ インナーリード
１４ リード端子
１５ ワーク
１６ ワイヤ
１０１ キャピラリ
１０２ 移動機構
１０３ 超音波ホーン
１０４ 接続端子
１０５ Ｚエンコーダ
１０６ 演算部
１０７ 記憶部
１０８ 電気的不着検出部
１０９ 判定／補正部
１１０ 超音波発振部
１１１ 超音波制御部
１１２ ヒータブロック
１１３ Ｚ軸制御基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤが挿通されているキャピラリと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動する移動機構と、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与する超音波印加部と、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記移動機構による前記キャピラリのＺ軸移動を制御する移動制御部と、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するＺ軸位置検出部と、
前記移動制御部が前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出する演算部と、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として記憶する記憶部と、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出する電気的不着検出部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内か否かを判定する判定部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正する補正部と、
を備えるワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記超音波の発振出力量を強めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記超音波の発振出力量を弱めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記超音波の発振出力量を基準出力量として記憶し、
前記演算部は、前記電気的不着検出部が前記ワイヤの不着を検出したときの前記発振出力量と前記基準出力量との差分を検出し、
前記判定部は、前記電気的不着検出部が前記ワイヤの不着を検出したときの前記発振出力量と前記基準出力量との差分から、所定量の超音波が前記キャピラリに付与されているか否かを判定し、
前記所定量の超音波が前記キャピラリに付与されていないと前記判定部が判定したとき、前記補正部は、前記超音波の発振出力量を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記しきい値を補正することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあると前記判定部が判定したとき、エラー出力をするエラー出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項７】
ワイヤをキャピラリに挿通させるステップと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動するステップと、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与するステップと、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記キャピラリのＺ軸移動を制御するステップと、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するステップと、
前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出するステップと、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として取得するステップと、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出するステップと、
前記通電状態から前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定するステップと、
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正するステップと、
を含むワイヤボンディング方法。
【請求項１】
ワイヤが挿通されているキャピラリと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動する移動機構と、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与する超音波印加部と、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記移動機構による前記キャピラリのＺ軸移動を制御する移動制御部と、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するＺ軸位置検出部と、
前記移動制御部が前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出する演算部と、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として記憶する記憶部と、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出する電気的不着検出部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内か否かを判定する判定部と、
前記電気的不着検出部により前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正する補正部と、
を備えるワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記超音波の発振出力量を強めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項３】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記超音波の発振出力量を弱めることを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記記憶部は、前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記超音波の発振出力量を基準出力量として記憶し、
前記演算部は、前記電気的不着検出部が前記ワイヤの不着を検出したときの前記発振出力量と前記基準出力量との差分を検出し、
前記判定部は、前記電気的不着検出部が前記ワイヤの不着を検出したときの前記発振出力量と前記基準出力量との差分から、所定量の超音波が前記キャピラリに付与されているか否かを判定し、
前記所定量の超音波が前記キャピラリに付与されていないと前記判定部が判定したとき、前記補正部は、前記超音波の発振出力量を制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると前記判定部が判定したとき、
前記補正部は、前記しきい値を補正することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあると前記判定部が判定したとき、エラー出力をするエラー出力部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のワイヤボンディング装置。
【請求項７】
ワイヤをキャピラリに挿通させるステップと、
前記キャピラリをＸＹＺ方向に移動するステップと、
超音波を発振出力して、前記キャピラリに超音波振動を付与するステップと、
ワーク上の所定のボンディング位置で前記キャピラリのＺ軸移動速度を検出し、前記キャピラリのＺ軸移動速度が所定のしきい値以下になったとき、前記キャピラリのＺ軸移動を制御するステップと、
前記ボンディング位置において前記キャピラリのＺ軸位置を検出するステップと、
前記しきい値以下になったときからの前記Ｚ軸位置の変位量を前記キャピラリの前記Ｚ軸位置の経時変化から算出するステップと、
前記ワイヤが前記ワークにボンディングされたときの前記変位量を基準変位量として取得するステップと、
前記ワイヤと前記ワークとの間の通電状態から前記ワイヤの不着を検出するステップと、
前記通電状態から前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が所定範囲内にあるか否かを判定するステップと、
前記ワイヤの不着が検出されたときの前記変位量と前記基準変位量との差分が前記所定範囲を超えていると判定したとき、前記しきい値および前記超音波の発振出力量のいずれかを補正するステップと、
を含むワイヤボンディング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−５６１０６（Ｐ２０１０−５６１０６Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１６１９４（Ｐ２００８−２１６１９４）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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