(57)【要約】【課題】ボンディング装置において半導体ダイに作用する引張荷重を検出する。【解決手段】ボンディング装置１の本体フレーム１０には、この本体フレーム１０に取り付けられた支持板２１と、支持板２１の上面に取り付けられた基台部２２と、基台部２２の上面に取り付けられた加熱プレート２３と、荷重検出センサ２４と、加熱プレート２３に荷重検出センサ２４を取り付ける取付部材２５とを備える荷重検出装置２０が搭載されており、この荷重検出センサ２４には、半導体ダイＤが接着された検出テーブル２６が脱着可能に取り付けられている。そして、ボンディング装置１により半導体ダイＤにボンディングすることで、荷重検出センサ２４により半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮加重を検出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング装置によりボンディングされる半導体ダイに作用する荷重を検出する荷重検出装置であって、
前記ボンディング装置に固定される基台部と
前記半導体ダイが固定されるテーブルと、
前記基台部に対する前記テーブルの荷重を検出する荷重検出手段と、
を有することを特徴とする荷重検出装置。
【請求項２】
前記荷重検出手段は、圧縮荷重、引張荷重及びその両方の荷重を検出することを特徴とする請求項１に記載の荷重検出装置。
【請求項３】
前記荷重検出手段を前記基台部に取り付ける取付手段を更に有し、
前記取付手段は、前記荷重検出手段を前記半導体ダイに対するボンディング方向に向けて取り付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重検出装置。
【請求項４】
前記荷重検出手段を前記基台部に取り付ける取付手段を更に有し、
前記取付手段は、前記荷重検出手段を前記半導体ダイに対するボンディング方向に直交する水平方向に向けて取り付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の荷重検出装置。
【請求項５】
前記取付手段は、前記荷重検出手段を前記水平方向において回転可能に取り付けることを特徴とする請求項４に記載の荷重検出装置。
【請求項６】
前記取付手段に固定されて、前記荷重検出手段を前記ボンディング方向及び前記水平方向に向けて係止する係止手段を更に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の荷重検出装置。
【請求項７】
前記テーブルを加熱する加熱手段を更に有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の荷重検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載した荷重検出装置が搭載されたことを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
ボンディング装置によりボンディングされる半導体ダイに作用する荷重を検出する荷重検出方法であって、
前記ボンディング装置に固定される基台部と、前記半導体ダイが固定されるテーブルと、前記基台部と前記テーブルとを連結するとともに、前記基台部に対する前記テーブルの引張荷重を検出する荷重検出手段と、を有する荷重検出装置を前記ボンディング装置に固定し、
前記テーブルに前記半導体ダイを固定し、
前記テーブルに固定した前記半導体ダイに対して前記キャピラリによりボンディングを行いながら、前記荷重検出手段により引張荷重を検出する
ことを特徴とする荷重検出方法。
【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よりボンディングされる半導体ダイに作用する荷重を検出する荷重検出装置、ボンディング装置及び荷重検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ワイヤボンディング装置は、揺動可能に取り付けられたボンディングアームに金属細線などのワイヤを繰り出すキャピラリが取り付けられており、ボンディングアームを揺動させてキャピラリを半導体ダイのパッドに押し付けることで、半導体ダイのパッドにワイヤをボンディングしている。
【０００３】
そして、特許文献１などでは、このようなワイヤボンディング装置において、ボンディングを行う際に半導体ダイに作用する押圧荷重や衝撃加重を検出する荷重検出装置が考えられてきた。
【特許文献１】特開平０７−０７４２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、近年、半導体ダイの薄膜化により、半導体ダイに対するキャピラリの押圧力が制限され、半導体ダイとボンドとの接着力が弱くなってきた。このため、このような半導体ダイに対してワイヤボンディングを行うと、ワイヤのテールカット時やルーピング制御時に引張荷重が作用して、ボンドが半導体ダイから剥離するという問題が発生してきた。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、半導体ダイに作用する押圧荷重や衝撃荷重しか検出することができず、半導体ダイに対するボンドの剥離強度を検出することができないため、ワイヤボンディング装置を効率的に制御することができないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、ボンディング装置において半導体ダイに作用する引張荷重を検出することができる荷重検出装置、ボンディング装置及び荷重検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る荷重検出装置は、ボンディング装置によりボンディングされる半導体ダイに作用する荷重を検出する荷重検出装置であって、ボンディング装置に固定される基台部と半導体ダイが固定されるテーブルと、基台部に対するテーブルの引張荷重を検出する荷重検出手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この荷重検出装置によれば、荷重検出手段により基台部に対するテーブルの荷重を検出することで、半導体ダイに作用する荷重を検出することができる。これにより、例えば、半導体ダイにボンディングされたボンドに連結されたワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、半導体ダイに作用する引張荷重や圧縮荷重などを検出することで、ボンドの剥離強度及び剪断強度を検出することができる。しかも、実際に半導体ダイにボンディングを行うボンディング装置に荷重検出装置を搭載することで、実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができ、ボンディング装置の個体差に関わらず高精度に荷重を検出することができる。
【０００９】
この場合、上記荷重検出手段は、圧縮荷重、引張荷重及びその両方の荷重を検出することが好ましい。この荷重検出装置によれば、引張荷重に加えて圧縮荷重も検出することができるため、半導体ダイに作用する圧縮荷重や、ボンドが剥離する際の圧縮荷重の影響などを検出することができる。
【００１０】
そして、荷重検出手段を基台部に取り付ける取付手段を更に有し、取付手段は、荷重検出手段を半導体ダイに対するボンディング方向に向けて取り付けることが好ましい。この荷重検出装置によれば、荷重検出手段が、取付手段手段によりボンディング方向に向けて取り付けられているため、半導体ダイに作用するボンディング方向の引張荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ボンドの剥離強度を検出することができる。
【００１１】
一方、荷重検出手段を基台部に取り付ける取付手段を更に有し、取付手段は、荷重検出手段を半導体ダイに対するボンディング方向に直交する水平方向に向けて取り付けることが好ましい。この荷重検出装置によれば、荷重検出手段が、取付手段により水平方向に向けて取り付けられているため、半導体ダイに作用する水平方向の引張荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ボンドの剪断強度を検出することができる。
【００１２】
この場合、取付手段は、荷重検出手段を水平方向において回転可能に取り付けることが好ましい。この荷重検出装置によれば、荷重検出手段が水平方向において回転可能に取り付けられているため、水平方向における半導体ダイに作用する所定方向の荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ワイヤの移動方向に基づくボンドの剪断強度を検出することができる。
【００１３】
そして、取付手段に固定されて、荷重検出手段をボンディング方向及び水平方向に向けて係止する係止手段を更に備えることが好ましい。この荷重検出装置によれば、荷重検出手段は、取付手段に固定された係止手段によりボンディング方向及び水平方向において係止されるため、荷重検出手段の位置決めを容易に行うことができる。
【００１４】
また、テーブルを加熱する加熱手段を更に有することが好ましい。この荷重検出装置によれば、テーブルを加熱する加熱手段を有することで、テーブルに固定された半導体ダイを加熱することができる。一般に、ボンディング装置は、ボンディングの接着容易性から、半導体ダイを加熱してボンディングを行っている。このため、加熱手段により半導体ダイを加熱して、荷重を検出することで、より実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができる。
【００１５】
本発明に係るボンディング装置は、上記の何れかの荷重検出装置が搭載されたことを特徴とする。
【００１６】
このボンディング装置によれば、実際にボンディングを行いながら半導体ダイに作用する引張荷重を検出することができるため、実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができ、しかも、ボンディング装置の個体差に関わらず高精度に荷重を検出することができる。
【００１７】
本発明に係る荷重検出方法は、ボンディング装置によりボンディングされる半導体ダイに作用する荷重を検出する荷重検出方法であって、ボンディング装置に固定される基台部と、半導体ダイが固定されるテーブルと、基台部とテーブルとを連結するとともに、基台部に対するテーブルの引張荷重を検出する荷重検出手段と、を有する荷重検出装置をボンディング装置に固定し、テーブルに半導体ダイを固定し、テーブルに固定した半導体ダイに対してキャピラリによりボンディングを行いながら、荷重検出手段により引張荷重を検出することを特徴とする。
【００１８】
この荷重検出方法によれば、荷重検出手段により基台部に対するテーブルの引張荷重を検出することで、半導体ダイに作用する引張荷重を検出することができる。これにより、例えば、半導体ダイにボンディングされたボンドに連結されたワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、半導体ダイに作用する引張荷重を検出することで、ボンドの剥離強度及び剪断強度を検出することができる。しかも、実際に半導体ダイにボンディングを行うボンディング装置に荷重検出装置を搭載することで、実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができ、ボンディング装置の個体差に起因する荷重の相違をも検出することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ボンディング装置において半導体ダイに作用する引張荷重を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明に係る荷重検出装置、ボンディング装置及び荷重検出方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、実施形態に係るボンディング装置を示した図である。図２は、図１に示す荷重検出装置の斜視図である。図３は、図１に示す荷重検出装置の正面図である。図４は、図１に示す荷重検出装置の上面図である。図５は、図１に示す荷重検出センサの正面図である。なお、本実施形態では、ボンディングを行うボンディング方向（図１において上下方向）をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向であって半導体ダイが搬送される方向（図１において前後方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（図１において左右方向）をＹ軸方向とする。
【００２２】
図１に示すように、ボンディング装置１の本体フレーム１０には、ＸＹテーブル１１がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に取り付けられており、このＸＹテーブル１１に、アーム保持台１２を介してボンディングアーム１３がＹ軸方向に向かって揺動可能に取り付けられている。ボンディングアーム１３には、超音波振動を発生する超音波ホーン（不図示）が取り付けられており、ボンディングアーム１３の先端部には、金属細線などのワイヤを繰り出すキャピラリ１４が取り付けられている。
【００２３】
キャピラリ１４は、先鋭な円筒状に形成されており、その内部にボンディングを行うワイヤが挿通されている。このワイヤは、キャピラリ１４のＺ軸方向上方に配置されたクランパ１５により把持可能となっている。そして、ボンディングアーム１３をＺ軸方向下方に下降させてキャピラリ１４の先端を半導体ダイＤに当接させ、この状態で超音波ホーンから超音波振動を発生させることで半導体ダイＤにボンディングが行われる。その後、半導体ダイＤへのボンディングが終了すると、ボンディングアーム１３をＺ軸方向に所定長だけ上昇させた後、クランパ１５でワイヤを把持して再度ボンディングアーム１３をＺ軸方向に上昇させることで、ワイヤのテールカットが行われる。
【００２４】
そして、図１〜図５に示すように、ボンディング装置１の本体フレーム１０には、半導体ダイＤを搬送する搬送装置（不図示）の代わりに、ボンディング対象となる半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出する荷重検出装置２０が固定されている。
【００２５】
荷重検出装置２０は、本体フレーム１０に取り付けられた支持板２１と、支持板２１の上面に取り付けられた基台部２２と、基台部２２の上面に取り付けられた加熱プレート２３と、荷重検出センサ２４と、加熱プレート２３に荷重検出センサ２４を取り付ける取付部材２５とを備えている。
【００２６】
支持板２１は、荷重検出装置２０全体を支持するものであり、本体フレーム１０に螺合されている。そして、支持板２１は、他のボンディング装置１にも搭載できるように、運搬作業性を考慮した平板状に形成されている。
【００２７】
基台部２２は、支持板２１の上面に螺合されている。そして、基台部２２は、検出テーブル２６の上面がボンディング位置（ボンディングステージ）となるように、Ｚ軸方向に延びる四角柱状に形成されている。また、基台部２２の上面部は、加熱プレート２３との接触面積を小さくするために、凹状の切り欠きが形成されている。すなわち、基台部２２は、４つの角部において加熱プレート２３と螺合されており、この４つの角部を除く上面部が凹み形成されている。このため、基台部２２と加熱プレート２３とは、４つの角部のみで接触されている。
【００２８】
加熱プレート２３は、四角形の平板状に形成されており、その４つの角部で基台部２２と螺合されている。加熱プレート２３は、取付部材２５に取り付けられた荷重検出センサ２４を通して半導体ダイＤを加熱するものである。なお、加熱プレート２３は、中空構造となっており、その内部に加熱機器であるカートリッジヒータ２７が挿入されている。カートリッジヒータ２７は、周知の発熱機器であり、棒状のセラミックスに電熱線を巻き付け、これをパイプの中に挿入したものである。なお、加熱プレート２３からは、後述する荷重検出センサ２４の出力線２８が導出されている。
【００２９】
荷重検出センサ２４は、引張荷重及び圧縮荷重を高精度に検出するセンサである。荷重検出センサ２４は、図５に示すように、棒状に形成されている。そして、荷重検出センサ２４の一端部（下端部）には、取付部材２５にねじ込まれる雄ねじ部が形成されている。一方、荷重検出センサ２４の他端部（上端部）には、上面中央から他端（下端）に向けた雌ねじ部が形成されており、ボンディングされる半導体ダイＤが接着される検出テーブル２６が脱着可能にねじ込まれている。なお、荷重検出センサ２４に対する検出テーブル２６の取り付けは、螺合や接着など、如何なる手段を用いてもよい。
【００３０】
検出テーブル２６は、円板状に形成されている。そして、検出テーブル２６は、その下面に形成される棒状の雄ねじ部が荷重検出センサ２４にねじ込まれることにより、荷重検出センサ２４に取り付けられている。なお、半導体ダイＤの接着は、銀ペーストにより行うのが好ましいが、他の接着剤を採用してもよく、半導体ダイＤを接着する代わりに、半導体ダイＤを螺子などにより検出テーブル２６に固定してもよい。
【００３１】
取付部材２５は、荷重検出センサ２４をＺ軸方向に向けて配置するとともに加熱プレート２３に取り付けるアタッチメントである。取付部材２５は、円板状に形成されている。そして、取付部材２５の中心部には、荷重検出センサ２４がＺ軸方向に向けてねじ込まれている。また、取付部材２５には、取付部材２５を加熱プレート２３に固定させるために、取付部材２５の中心軸を中心とした同一円周上にＺ軸方向に向けた８つの螺合用穴２９が等間隔に形成されている。このため、取付部材２５は、螺合用穴２９の取付位置を変えることで、８つの回転位置において加熱プレート２３に固定することができる。
【００３２】
このように構成される荷重検出装置２０では、検出テーブル２６が取り付けられた荷重検出センサ２４が、取付部材２５、加熱プレート２３、基台部２２及び支持板２１を介して本体フレーム１０に固定されるため、検出テーブル２６に接着された半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮加重を荷重検出センサ２４により検出することができる。そして、荷重検出センサ２４は、この検出結果を出力線２８から出力する。なお、具体的な検出結果については後述する。
【００３３】
次に、荷重検出装置２０による半導体ダイＤの荷重検出動作について説明する。
【００３４】
まず、ボンディング装置１から搬送装置を取り外して、検出テーブル２６の上面に半導体ダイＤを接着した荷重検出装置２０を固定する。
【００３５】
次に、通常稼動時と同様に、ＸＹテーブル１１やボンディングアーム１３などを駆動することで、キャピラリ１４に挿通されたワイヤを半導体ダイＤにボンディングする。
【００３６】
そして、半導体ダイＤにボンディングを行っている間、荷重検出センサ２４で検出した引張荷重及び圧縮荷重を取得することで、ボンディング装置１によりボンディングを行っている際に半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出することができる。
【００３７】
［第２実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であり、ボンディング装置に固定する荷重検出装置の一部の構成のみが第１の実施形態と相違する。すなわち、第２の実施形態は、荷重検出センサがＸ軸とＹ軸とで構成されるＸＹ平面（水平面）に沿って取り付けられる点で、第１の実施形態と相違する。このため、以下の説明では、第１の実施形態と相違する箇所のみを説明する。
【００３８】
図６は、実施形態に係るボンディング装置を示した図、図７は、図６に示す荷重検出装置の斜視図、図８は、図６に示す荷重検出装置の正面図、図９は、図６に示す荷重検出装置の上面図、図１０は、図６に示す荷重検出センサの正面図である。
【００３９】
図６〜図１０に示すように、第２の実施形態に係るボンディング装置５１の本体フレーム１０には、半導体ダイＤを搬送する搬送装置（不図示）の代わりに、ボンディング対象となる半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出する荷重検出装置６０が固定されている。
【００４０】
この荷重検出装置６０は、第１の実施形態と同様に、本体フレーム１０に支持板２１、基台部２２及び加熱プレート２３が取り付けられている。そして、第２の実施形態では、荷重検出センサ２４及び取付部材２５の代わりに、荷重検出センサ６１及び取付部材６２が荷重検出装置６０に取り付けられている。
【００４１】
荷重検出センサ６１は、引張荷重及び圧縮荷重を高精度に検出するセンサである。荷重検出センサ６１は、図１０に示すように、棒状に形成されている。そして、荷重検出センサ６１の一端部（右端部）には、取付部材６２にねじ込まれる雄ねじ部が形成されている。一方、荷重検出センサ６１の他端部（左端部）には、左端面中央から他端（右端）に向けた雌ねじ部が形成されており、ボンディングされる半導体ダイＤが接着される検出テーブル６３が脱着可能にねじ込まれている。なお、荷重検出センサ６１に対する検出テーブル６３の取り付けは、螺合や接着など、如何なる手段を用いてもよい。
【００４２】
検出テーブル６３は、下端面がテーバ状に形成された変形直方体に形成されている。すなわち、検出テーブル６３の下端面には、荷重検出センサ６１の反対方向、且つ、Ｚ軸方向に向いて傾斜したテーバ状のテーパ面６４が形成されている。そして、検出テーブル６３は、その右端に形成される棒状の雄ねじ部が荷重検出センサ６１にねじ込まれることにより、荷重検出センサ６１に取り付けられている。
【００４３】
取付部材６２は、荷重検出センサ６１をＸ軸方向（水平方向）に沿って配置するとともに加熱プレート２３に取り付けるアタッチメントである。取付部材６２は、一部が切り欠かれた円板状に形成されており、取付部材６２の一方端部に、Ｚ軸方向に突出した突出部６５が形成されている。このため、取付部材６２は、Ｙ軸に垂直な縦断面がＬ字状に形成されている。そして、この突出部６５には、Ｘ軸方向に沿った螺合用穴が形成されており、この螺合用穴に荷重検出センサ６１がねじ込まれることで、荷重検出センサ６１がＸ軸方向に沿って配置される。また、取付部材６２には、取付部材６２を加熱プレート２３に固定させるために、取付部材６２の中心軸を中心とした同一円周上にＺ軸方向に向けた８つの螺合用穴６６が等間隔に形成されている。このため、取付部材６２は、螺合用穴６６の取付位置を変えることで、８つの回転位置において加熱プレート２３に固定することができる。
【００４４】
また、取付部材６２には、荷重検出センサ６１及び検出テーブル６３を係止する係止プレート６７が取り付けられている。係止プレート６７は、検出テーブル６３に対する荷重検出センサ６１の反対方向に配置されており、検出テーブル６３のテーパ面６４に当接されている。すなわち、係止プレート６７における検出テーブル６３に当接する係止面６８は、荷重検出センサ６１方向、かつ、Ｚ軸方向に向いて傾斜したテーパ状に形成されており、検出テーブル６３のテーパ面６４が当接した際にテーパ面６４に適合する形状に形成されている。このため、取付部材６２に取り付けられる荷重検出センサ６１は、検出テーブル６３のテーパ面６４が係止プレート６７の係止面６８に係止されることで位置決めされる。
【００４５】
なお、荷重検出装置６０による半導体ダイＤの荷重検出動作は、第１の実施形態に係る荷重検出装置２０による半導体ダイＤの荷重検出動作と同様である。
【実施例１】
【００４６】
次に、本発明に係るボンディング装置及び荷重検出装置の実施例について説明する。
【００４７】
本実施例では、第１の実施形態に係るボンディング装置１を用いた。そして、下記の実験条件に基づいて、半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出した。なお、半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出するために、荷重検出センサ２４の出力をアンプで増幅し、オシロスコープでその出力波形を観察した。そして、オシロスコープでは、荷重検出センサ２４の出力（センサ出力値）だけでなく、ボンディング装置１の駆動情報として、キャピラリに対するＸ指令波形及びＺ速度指令波形（拡大）と、キャピラリのＺ位置を重畳させて表示させた。
【００４８】
［実験条件］
・ボンディング装置：株式会社新川製  ＵＴＣ−２０００
・ソフトウェア：東芝製  Ｖｅｒ１．０１７３．０１
・キャピラリ：Ｋｕｌｉｃｋｅ＆Ｓｏｆｆａ製  ４８４ＦＣ−２１３１−Ｒ３５−８Ｐ
・ワイヤ：田中電子工業製  ＧＭＧ  ２５μｍ
・半導体ダイ：アルミベタチップ（□：６ｍｍ、厚さ：５００μｍ）
・パラメータ：８０ｐｐ
・温度：１３０度（半導体ダイ表面）
：荷重検出センサ：ＫＩＳＴＬＥＲ製  高感度力センサ：９２０３
・アンプ：ＫＩＳＴＬＥＲ製  チャージメータ：Ｔｙｐｅ  ５０１５
・オシロスコープ：Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ製  ＴＤＳ５１０４Ｓ
図１１は、バンプボンディングを行う際のキャピラリの軌跡、図１２は、図１１に示す軌跡でバンプボンディングを行ったときのオシロスコープの出力波形図である。
【００４９】
図１１及び図１２に示すように、バンプボンディングでは、クランパ１５を開放して、半導体ダイＤにボンドを形成した後、（１）キャピラリをＺ軸方向に上昇させて、（２）キャピラリをＸ軸の矢印と反対方向にリバース動作させ、（３）キャピラリを一旦Ｚ軸の矢印と反対方向に下降させる。その後、（４）キャピラリをＺ軸方向に上昇させて、（５）キャピラリをＸ軸方向にフォワード動作させ、（６）キャピラリをＺ軸の矢印と反対方向に下降させる。そして、（７）キャピラリをＸ軸方向にフォワード動作させながら超音波振動を発生させて、（８）キャピラリをＺ軸方向に上昇させてワイヤを繰り出した後、（９）クランパ１５を閉じてキャピラリをＺ軸方向に上昇させてテールカットを行う。
【００５０】
このようにバンプボンディングを行っているときに半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重は、図１２に示す一点鎖線（センサ出力値）となった。
【００５１】
図１３は、ワイヤボンディングを行う際のキャピラリの軌跡、図１４は、図１３に示す軌跡でワイヤボンディングを行ったときのオシロスコープの出力波形図である。
【００５２】
図１３及び図１４に示すように、ワイヤボンディングでは、クランパ１５を開放して、半導体ダイＤにボンドを形成した後、（１）キャピラリをＺ軸方向に上昇させて、（２）キャピラリをＸ軸の矢印と反対方向且つＺ軸の矢印と反対方向にリバース動作させた後、（３）キャピラリをＸ軸方向且つＺ軸方向に上昇させて、ルーピングを行うワイヤの癖付けを行う。その後、（４）キャピラリをＸ軸方向且つＹ軸の矢印と反対方向にフォワード動作させて、（５）キャピラリをＸ軸方向にフォワード動作させながら超音波振動を発生させて、（６）キャピラリをＺ軸方向に上昇させてワイヤを繰り出した後、（７）クランパ１５を閉じてキャピラリをＺ軸方向に上昇させてテールカットを行う。
【００５３】
このようにワイヤボンディングを行っているときに半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重は、図１４に示す一点鎖線（センサ出力値）となった。
【００５４】
図１５は、ボンディング装置の各動作時におけるキャピラリを示した図であり、（ａ）は、バンプボンディングにおけるリバース動作時、（ｂ）は、バンプボンディングにおけるテールカット動作時、（ｃ）は、スティッチボンディング（ワイヤボンディング）におけるテールカット動作時を示している。
【００５５】
そして、荷重検出装置２０により、（ａ）〜（ｃ）の各動作時における荷重を検出したところ、半導体ダイＤに以下の荷重が作用していることが分かった。
【００５６】
（ａ）では、リバース動作前は半導体ダイに引張荷重及び圧縮荷重が作用せず、リバース動作を行うと、半導体ダイＤに４．６ｇｆの圧縮荷重（Ｚ軸の矢印と反対方向の荷重）が検出された。
【００５７】
（ｂ）のテールカット動作時には、半導体ダイＤに、１．９ｇｆの引張荷重（Ｚ軸方向の荷重）が検出された。
【００５８】
（ｃ）のテールカット時には、半導体ダイＤに、２．４ｇｆの引張荷重（Ｚ軸方向の荷重）が検出された。
【００５９】
このように、半導体ダイＤに作用するストレスを定量化することができるため、半導体ダイＤにボンディングされたボンドが剥離する時の引張荷重を求めることで、ボンドの接着強度を求めることができる。このため、本発明に係る荷重検出装置を利用することで、より効率的なボンディング制御を行うことが可能となる。
【００６０】
すなわち、本実施形態によれば、荷重検出センサ２４，６１により検出テーブル２６，６３の引張荷重及び圧縮荷重を検出することで、半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出することができる。これにより、例えば、半導体ダイＤにボンディングされたボンドに連結されたワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、半導体ダイＤに作用する引張荷重及び圧縮荷重を検出することで、ボンドの剥離強度及び剪断強度を検出することができる。しかも、実際に半導体ダイＤにボンディングを行うボンディング装置１，５１に荷重検出装置２０を搭載することで、実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができ、ボンディング装置の個体差に関わらず高精度に荷重を検出することができる。
【００６１】
また、荷重検出センサ２４，６１は、引張荷重に加えて圧縮荷重も検出することができるため、半導体ダイＤに作用する圧縮荷重や、ボンドが剥離する際の圧縮荷重の影響などを検出することができる。
【００６２】
そして、第１の実施形態によれば、荷重検出センサ２４が、取付部材２５によりＺ軸方向に向けて取り付けられているため、半導体ダイＤに作用するＺ軸方向の引張荷重及び圧縮荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ボンドの剥離強度を検出することができる。
【００６３】
一方、第２の実施形態によれば、荷重検出センサ６１が、取付部材６２によりＸ軸方向に沿って取り付けられているため、半導体ダイＤに作用するＸ軸方向の引張荷重及び圧縮荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ボンドの剪断強度を検出することができる。
【００６４】
そして、荷重検出センサ６１が取付部材６２により回転可能に取り付けられているため、半導体ダイＤに作用する所定方向の荷重を検出することができる。これにより、例えば、ワイヤのテールカット時や、このワイヤのルーピング制御時などにおいて、ワイヤの移動方向に基づくボンドの剪断強度を検出することができる。
【００６５】
更に、荷重検出センサ６１は、取付部材６２に固定された係止プレート６７により係止されるため、荷重検出センサ６１の位置決めを容易に行うことができる。
【００６６】
また、加熱プレート２３にカートリッジヒータ２７を挿入することで、検出テーブル２６，６３に接着された半導体ダイＤを加熱することができる。このため、より実際のボンディング環境に即した荷重検出を行うことができる。
【００６７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、荷重検出センサ２４をＺ軸方向に向けて配置し、荷重検出センサ６１をＸ軸の矢印と反対方向に向けて配置するものとして説明したが、検出したい荷重の方向に合わせて、取付部材の形状を適宜変更してもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、荷重検出センサ２４，６１の取り付け方向を可変とするために、取付部材２３，６２を介して荷重検出センサ２４，６１を基台部２２に取り付けるものとしたが、特に荷重検出センサ２４，６１の取り付け方法を可変しない場合は、荷重検出センサ２４，６１を直接基台部２２に固定してもよい。
【００６９】
また、上記実施形態では、加熱手段としてカートリッジヒータ２７を用い、このカートリッジヒータ２７を加熱プレート２３に挿入するものとして説明したが、荷重検出センサ２４，６１に取り付けられる半導体ダイＤを加熱することができれば、如何なる加熱手段を採用してもよく、如何なる場所に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】第１の実施形態に係るボンディング装置を示した図である。
【図２】図１に示す荷重検出装置の斜視図である。
【図３】図１に示す荷重検出装置の正面図である。
【図４】図１に示す荷重検出装置の上面図である。
【図５】図１に示す荷重検出センサの正面図である。
【図６】第２の実施形態に係るボンディング装置を示した図である。
【図７】図６に示す荷重検出装置の斜視図である。
【図８】図６に示す荷重検出装置の正面図である。
【図９】図６に示す荷重検出装置の上面図である。
【図１０】図６に示す荷重検出センサの正面図である。
【図１１】バンプボンディングを行う際のキャピラリの軌跡である。
【図１２】図１１に示す軌跡でバンプボンディングを行ったときのオシロスコープの出力波形図である。
【図１３】ワイヤボンディングを行う際のキャピラリの軌跡である。
【図１４】図１３に示す軌跡でワイヤボンディングを行ったときのオシロスコープの出力波形図である。
【図１５】ボンディング装置の各動作時におけるキャピラリを示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…ボンディング装置、１０…本体フレーム、１１…ＸＹテーブル、１２…アーム保持台、１３…ボンディングアーム、１４…キャピラリ、１５…クランパ、２０…荷重検出装置、２１…支持板、２２…基台部、２３…加熱プレート、２４…荷重検出センサ、２５…取付部材、２６…検出テーブル、２７…カートリッジヒータ、２８…出力線、２９…螺合用穴、５１…ボンディング装置、６０…荷重検出装置、６１…荷重検出センサ、６２…取付部材、６３…検出テーブル、６４…テーパ面、６５…突出部、６６…螺合用穴、６７…係止プレート、６８…係止面、Ｄ…半導体ダイ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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