(57)【要約】【課題】クランパの、連結部と接触する部分の接触性を向上させる。【解決手段】ワイヤボンディング装置は、電導性のワイヤ（４）を接続パッド（３）に接続し、ワイヤ（４）と接続パッド（３）との接続の良否を検査する。ワイヤボンディング装置は、接続パッド（３）と電気的に連結された連結部（１１）に、先端（１７）を接触させる検査用のプローブピン（１６）を有する。プローブピン（１６）の先端（１７）の位置は変動可能になっている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電導性のワイヤを接続パッドに接続し、前記ワイヤと前記接続パッドとの接続の良否を検査するワイヤボンディング装置において、
前記接続パッドと電気的に連結された連結部に先端を接触させる検査用のプローブピンであって、前記先端の位置が変動可能な前記プローブピンを有することを特徴とする、ワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記プローブピンを接地するコネクタと、
前記ワイヤに電圧を印加する電源と、をさらに有す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】
前記プローブピンが外力に応じて動く可動部材からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記可動部材を保持する保持部と、
前記可動部材を前記保持部から突出させる方向に付勢する弾性部材と、をさらに有することを特徴とする、請求項３に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項５】
前記可動部材を複数有し、
夫々の前記可動部材が独立に動くことを特徴とする、請求項３または４に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項６】
前記プローブピンが導電性弾性体からなることを特徴とする、請求項１または２に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項７】
前記導電性弾性体を複数有することを特徴とする、請求項６に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項８】
前記ワイヤを前記接続パッドに接続する接続ツールを有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項９】
前記接続パッドおよび前記連結部は基板に形成されており、
前記ワイヤで、半導体チップと前記基板とを電気的に接続することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のワイヤボンディング装置。
【請求項１０】
先端の位置が変動可能な検査用のプローブピンを、接続パッドと電気的に連結された連結部に接触させ、ワイヤを前記接続パッドに接続し、前記ワイヤと前記接続パッドとの接続の良否を検査する、ワイヤボンディング方法。
【請求項１１】
前記プローブピンを接地して前記ワイヤに電圧を印加した状態で、前記ワイヤを前記接続パッドに接続しつつ、前記ワイヤと前記接続パッドとの接続の良否を検査することを特徴とする、請求項１０に記載のワイヤボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電導性のワイヤを接続パッドに接続するワイヤボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型化かつ高密度化の要求に対応するため、ＢＧＡ型の半導体装置が普及しつつある（例えば、特許文献１および２参照。）。特許文献１に記載の、ＢＧＡ型の半導体装置は、基板と半導体素子（半導体チップ）とを有する。基板の一方の面には、配線層と絶縁層とが形成されている。配線層は、半導体チップと接続されるボンディングパッドと、これと接続したメッキリード線と、を含んでいる。絶縁層は、ボンディングパッドとメッキリード線の少なくとも一部が露出するように形成されている。以下、この露出部分を「露出部」と呼ぶ。
【０００３】
半導体チップは、基板の一方の面に搭載されている。半導体チップはワイヤによってボンディングパッドと電気的に接続されている。そして、半導体チップ、ボンディングパッドおよびワイヤは、樹脂で封止されている。
【０００４】
特許文献１には、半導体装置の製造方法も記載されている。この方法によれば、まず、基板に、複数の半導体チップを搭載する。そして、ワイヤとの接続の有無を検査しながら、半導体チップとボンディングパッドとをワイヤにより接続する。その後、電気的に接続された半導体装置を封止樹脂で被覆した後、基板を切断して、個々の半導体装置に分離する。
【０００５】
特許文献１および特許文献２には、ＢＧＡ型の半導体装置において、ワイヤの接続とともに、接続の有無を検査する方法が記載されている。図１３は、特許文献１に記載の検査方法を説明する図である。この検査方法は、まず、半導体チップ６を搭載した基板１４３をクランパ１４０（フレーム押え）で押さえ、クランパ１４０をメッキリード線１４２の露出部１４５と電気的に接続させる。クランパ１４０は接地され、ワイヤ４を接続するツールには、電圧が印加される。このツールで接続パッド３にワイヤ４を接続すると、クランパ１４０とワイヤ４との電圧差が変化し、ワイヤ４の接続の有無が検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０３９７１６号公報
【特許文献２】特開平８−１１５９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
通常、基板の配線層上には、絶縁層が形成されている。そのため、メッキリード線の露出部は、絶縁層の表面よりも凹部に形成される。したがって、通常、クランパは突出したコンタクト部を有している。このコンタクト部は、基板のメッキリード線の露出部の位置に合わせて形成される必要がある。
【０００８】
しかし、露出部の数や位置は、個々の半導体装置のサイズや形状によって異なる。また、半導体装置の製造コストの削減から、露出部の位置が異なることもある。さらに、個々の半導体チップの位置とメッキリード線の露出部との相対位置は一様ではない。そのため、コンタクト部の配置は非常に複雑になる。
【０００９】
また、基板に搭載された半導体チップが複数ある場合、基板を搬送して、順次半導体チップをワイヤボンディングする。したがって、コンタクト部の配置が不適切であれば、図１４に示すように、コンタクト部１４６が基板２表面の絶縁層１４４に接触する。この場合、仮に、露出部１４５上に別のコンタクト部１４６が位置していても、露出部１４５とコンタクト部１４６との間に隙間ができる。したがって、露出部１４５とコンタクト部１４６との接触性が低下する。
【００１０】
上記の接触性の低下を防ぐためには、コンタクト部の配置がさらに複雑になってしまう。また、異なる形状の基板に対しては、異なる配置のコンタクト部を有するクランパを用いる必要がある。そのため、クランパを製造する費用や手間が増大するという課題がある。
【００１１】
また、基板表面の凹凸によってコンタクト部が摩耗し、コンタクト部に金属等の塵が付着することがある。これにより、コンタクト部の接触不良が起こるため、頻繁に清掃作業を行う必要があるという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施形態に係るワイヤボンディング装置は、電導性のワイヤを接続パッドに接続し、ワイヤと接続パッドとの接続の良否を検査する。ワイヤボンディング装置は、接続パッドと電気的に連結された連結部に先端が接触する、検査用のプローブピンを有する。プローブピンの先端の位置は変動可能になっている。
【００１３】
一実施形態において、ワイヤボンディング方法は、先端位置が変動可能な検査用のプローブピンを、接続パッドと電気的に連結された連結部に接触させ、ワイヤを接続パッドに接続し、ワイヤと接続パッドとの接続の良否を検査する。
【００１４】
上記実施形態によれば、プローブピンの先端が変動可能に構成されているため、プローブピンと連結部との接触性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コンタクト部を要するクランパを用いるよりも、クランパの、連結部と接触する部分の接触性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のワイヤボンディング装置で製造される半導体装置の一例を示す模式的断面図。
【図２】図１の半導体装置を製造するための基板の模式滴平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った基板の断面図。
【図４】一実施形態におけるワイヤボンディング装置の構成を示す模式図。
【図５】図４のワイヤボンディング装置が有するクランパの平面図。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿ったクランパの断面図。
【図７】図６の波線部を拡大した、一実施形態におけるクランパの拡大図。
【図８】図７のプローブピンの機能を説明する模式図。
【図９】図７のプローブピンの機能を説明する模式図。
【図１０】クランパが有するコンタクト部の別の例を説明する模式的断面図。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿ったコンタクト部の断面図。
【図１２】図１０のコンタクト部の機能を説明する模式図。
【図１３】特許文献１に記載の、ワイヤボンディング装置の構成を示す模式図。
【図１４】クランパの接触不良の様子を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
まず、本実施形態のワイヤボンディング装置を用いて製造される半導体装置の一例について、図１を参照して説明する。半導体装置５０は、半導体チップ６と基板２とを有する。基板２は、例えば略四角形状のガラスエポキシ材からなる。半導体チップ６は、基板２の一方の面３１に、絶縁性の接着剤７を介して固定されている。
【００１９】
半導体チップ６の一方の面（以下、「回路形成面３３」と呼ぶ。）には、論理回路や記憶回路等の回路が形成されている。図１に示す半導体装置５０では、回路形成面３３は、基板２と反対側に向けられた面である。回路はどのようなパターンであっても良い。回路形成面３３において、当該回路の周辺には複数の電極パッド５が形成されている。
【００２０】
基板２の一方の面３１には複数の接続パッド３が形成されている。基板２の他方の面３２には、夫々の接続パッド３と対応するランド８が形成されている。接続パッド３は、内部配線や貫通ビア等によりランド８と電気的に接続されている。ランド８には、外部端子９が形成される。外部端子９としては、例えば、はんだバンプを用いることができる。
【００２１】
なお、基板２両面の接続パッド３およびランド８以外の部分には絶縁層１０が形成されている。絶縁層１０によって、基板２および基板に形成されている配線は保護されている。絶縁層１０としては、例えばソルダレジストが用いられる。
【００２２】
半導体チップ６の電極パッド５は、導電性のワイヤ４によって、基板２の接続パッド３と電気的に接続されている。導電性のワイヤ４としては、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）を用いることができる。
【００２３】
基板２の一方の面３１は封止体１で覆われている。具体的には、基板の接続パッド３、半導体チップ６およびワイヤ４が、封止体１で封止されている。封止体１としては、例えばエポキシ樹脂のような、熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２４】
次に、上記の半導体装置を製造する方法について説明する。図２は、半導体装置を製造するために用いられる基板２の模式的平面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った基板２の模式的断面図である。これらの図に示す基板２は、半導体チップ６を搭載するチップ搭載領域３５が複数形成されたウエハ状の基板である。
【００２５】
チップ搭載領域３５の一方の面には、配線と、当該配線と電気的に連結した接続パッド３と、が形成されている。また、チップ搭載領域３５の他方の面には、ランドが形成されている。さらに、基板２の端部近傍には、接続パッド３と電気的に連結した連結部１１が形成されている。この連結部１１は、後の製造工程で、ワイヤボンディングの検査のために用いられる。
【００２６】
基板２は絶縁層１０で覆われているが、接続パッド３、ランド８および連結部１１は絶縁層１０から露出している。
【００２７】
半導体装置の製造工程として、まず、図２および図３に示すウエハ状の基板２に複数の半導体チップ６を搭載する。半導体チップ６は、接着剤７を介して基板２に搭載される。そして、半導体チップ６の電極パッド５と、基板２の接続パッド３と、がワイヤ４で接続される（ワイヤボンディング）。この後、基板２の一方の面３１を封止体１で封止した後、ダイシングによって、個々の半導体装置５０に分離する。
【００２８】
以下、ワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置について説明する。図４は、本実施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。本実施形態のワイヤボンディング装置は、電導性のワイヤを接続パッドに接続し、ワイヤと接続パッドとの接続の良否を検査する。
【００２９】
ワイヤボンディング装置は、ボンディングツール４１と、基板を押さえるクランパ４０と、を有している。ボンディングツール４１は、接続パッドにワイヤ４を圧着させる。ボンディングツール４１としては、例えば、超音波熱圧着方式のものを用いることができる。
【００３０】
ワイヤボンディング装置は、エアテンション４６と、ワイヤ４の供給源であるワイヤスプール４５と、ワイヤクランパ４７と、を有することが好ましい。エアテンション４６はワイヤ４に張力を与え、安定的にワイヤ４をコントロールする。ワイヤクランパ４７はワイヤ４を挟持する。また、ワイヤクランパ４７は、開閉することによって、ワイヤ４を切断する機能を有する。
【００３１】
ワイヤボンディング装置は、ローダ４８、アンローダ４９および搬送レール４２をさらに備えていることが好ましい。ローダ４８から供給された基板は、搬送レール４２に沿って搬送され、ボンディングツール４１によってワイヤボンディングされる。その後、基板２は、再び搬送レール４２に沿って搬送され、アンローダ４９に回収される。
【００３２】
図５はクランパの模式的平面図である。本実施形態では、クランパ４０は、基板２の端部近傍を押しつけて、基板２を保持する。クランパ４０は、取り付け部１３によってワイヤボンディング装置に保持されている。クランパ４０の中央には、開口部３０が形成されている。この開口部３０によって、クランパ４０で基板２を押しつけた状態で、基板２に半導体チップ６を搭載することができる。
【００３３】
図６は、図５のＢ−Ｂ線に沿ったクランパの断面図である。クランパ４０は、ワイヤ４の接続良否の検査用のプローブピン１６を複数有している。ワイヤ４の接続の良否を検査する際、プローブピン１６は、基板２の連結部１１と接触する。
【００３４】
また、図４に示すように、クランパ４０はコネクタ４３を有しており、コネクタ４３を介してプローブピンは接地される。そして、電源４４によって、ボンディングツール４１およびワイヤ４に電圧をかけた状態で、ワイヤ４を基板２の接続パッドに接続する。ワイヤ４が接続パッドに接続されると、ボンディングツール４１とプローブピン１６とが導通し、ボンディングツール４１に印加されている電圧値が変化する。この電圧の変化によって、ワイヤ４の接続の良否判定を実施しながらワイヤボンディングを実施することができる。
【００３５】
本実施形態では、連結部１１に接触するプローブピン１６の先端１７の位置が変動可能に構成されている。これにより、基板の表面の形状に応じて、プローブピンの先端１７の位置が変動する。このように、クランパに対してプローブピンが伸縮可能になっているため、プローブピン１６と基板２の連結部１１との接触性が向上する。
【００３６】
特に、上述の基板２の表面は絶縁層１０で覆われており、連結部１１は絶縁層１０が塗布されていない部分に露出している。つまり、連結部１１は基板２の凹部に形成されている。この場合においても、本実施形態のプローブピン１６は、連結部１１と効果的に接触することができる。
【００３７】
図７は、図６に示す波線部を拡大した、クランパ４０の断面拡大図である。本実施形態において、クランパ４０は、保持部２２ａと蓋部２１とを有している。プローブピン１６は導電性の可動部材１６ａを有しており、保持部２２ａに形成された貫通穴に保持されている。蓋部２１は保持部２２ａを覆うことで、可動部材１６ａが外れないようにしている。蓋部２１は、着脱可能となるようにネジ２３によって、保持部に固定されている。可動部材１６ａは金属からなることが好ましい。
【００３８】
可動部材１６ａは、弾性部材によって付勢されていても良い。この場合、弾性部材は、可動部材１６ａを保持部２２ａから突出する方向に付勢する。これにより、可動部材１６ａが基板へ押しつけられるため、可動部材１６ａと基板の連結部１１との接触性がさらに向上する。
【００３９】
クランパ４０の構造は、上記の構造に限定されない。可動部材１６ａは、可動部材１６ａが接触する基板からの外力に応じて動けば良い。また、可動部材１６ａの数や位置は限定されず、任意に変更可能である。
【００４０】
図８および図９は、上記のプローブピン１６が、基板２に形成された連結部１１に接触する様子を示している。図９は、図８に示す状態から、基板２を一定距離搬送した状態を示している。
【００４１】
基板２の凹部に形成されている連結部１１に接触するプローブピン１６は、伸長した状態になっており、連結部１１と接触している。連結部１１以外の場所に位置しているプローブピン１６は、基板２からの外力によって縮んでいる。このように、基板２の形状に応じて夫々の可動部材１６が独立に動くため、連結部１１とプローブピン１６との接触性は向上する。これにより、ワイヤボンディングにおいて、ワイヤの接続の良否を精度よく検査することができる。
【００４２】
また、基板２の連結部１１の位置に合わせて、プローブピン１６の配置をする必要が無くなるため、汎用性の高いクランパ４０になる。プローブピン１６は、いずれかのプローブピン１６が連結部１１と接触することができる程度の一定間隔で配置されれば良い。これにより、クランパ製造の手間や費用が削減される。
【００４３】
さらに、図１３に示すような、固定されたコンタクト部と比較すると、本実施形態のプローブピン１６は基板２との接触、摩擦に伴う屑の発生が抑えられる。これにより、清掃作業の頻度が大幅に低下する。
【００４４】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るワイヤボンディング装置は、クランパの構成が、第１の実施形態で説明した構成と異なっている。クランパ以外の構成は、第１の実施形態のワイヤボンディング装置と同様である。
【００４５】
図１０は、本実施形態に係るクランパ４０の模式的断面図である。図１１は、図１０のＣ−Ｃ線に沿ったクランパ４０の断面図である。
【００４６】
本実施形態のクランパ４０は、保持部２２ｂと、導電性弾性体１６ｂからなるプローブピンと、を有している。導電性弾性体１６ｂとしては、導電性ゴムを用いることができる。プローブピン以外の構成は、第１の実施形態のワイヤボンディング装置と同様である。
【００４７】
導電性弾性体１６ｂは、保持部２２ｂに形成された溝にはめ込まれ、導電性弾性体１６ｂの先端１７が保持部２２ｂから突出している。図１２に示すように、プローブピンを弾性体で構成することによって、基板２表面に凹凸があったとしても、凹凸に応じて弾性体が変形するため、プローブピンと基板２の連結部１１との密着性は向上する。
【００４８】
本実施形態では、第１の実施形態と比較して、プローブピンの構造が簡易になり、ワイヤボンディング装置の製造コストが低下する。また、導電性弾性体１６ｂの交換作業は容易であるため、クランパの加工およびメンテナンスも容易である。
【００４９】
ただし、第１の実施形態では、プローブピンが金属であるため、導電性弾性体と比較すると、劣化が遅く、屑の発生も抑制される。そのため、メンテナンス作業の頻度が低下するという利点がある。なお、金属は熱に強いという利点も有する。したがって、第２の実施形態のクランパ４０は、少量生産品や試作品に対するワイヤボンディング作業に、特に適している。
【００５０】
本実施形態のワイヤボンディング装置は、半導体装置を製造する半導体製造装置に備えられることが好ましい。このような半導体製造装置は、例えば、封止体を形成する装置や、基板を分離するダイシング装置などを有する。ワイヤボンディング装置を備えた半導体製造装置とすることで、半導体製造装置は半導体装置の一連の製造工程を行うことができる。もちろん、本実施形態のワイヤボンディング装置は、個別の装置であっても良い。
【００５１】
なお、本発明に係るボンディング装置は、半導体チップと基板とを電気的に接続する場合に限定されず、電導性のワイヤを接続パッドに接続する場合であれば好適に用いられる。
【００５２】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００５３】
１      封止体
２      基板
３      接続パッド
４      ワイヤ
５      電極パッド
６      半導体チップ
７      接着剤
８      ランド
９      外部端子
１０    絶縁層
１１    連結部
１３    取り付け部
１６    プローブピン
１６ａ  可動部材
１６ｂ  導電性ゴム
１７    先端
２１    蓋部
２２ａ，２２ｂ    保持部
２３    ネジ
３０    開口部
４０    クランパ
４１    ボンディングツール
４２    搬送レール
４３    コネクタ
４４    電源
４５    ワイヤスプール
４６    エアテンション
４７    ワイヤクランパ
４８    ローダ
４９    アンローダ
５０    半導体装置
【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】
2010182793.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010182793.tif 000013
【図１２】
2010182793.tif 000014
【図１３】
2010182793.tif 000015
【図１４】
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