(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤボンダーにセットされる半導体チップおよび該半導体チップを外部へ接続するためのリード端子の位置を確定させてワイヤボンディングするに際しての、
ボンディングヘッドにワイヤ保持部と一定の間隔をあけて共に取り付けられる座標検出用カメラが前記半導体チップ上の単数または複数の検出点と前記リード端子上の単数または複数の検出点とを順に移動して座標検出した後、前記半導体チップ上の電極パッドと前記リード端子との間のワイヤボンディングを開始するべく、前記ワイヤ保持部が前記電極パッドまたは前記リード端子から選ばれる先頭ボンド点へ移動するまでの前記ボンディングヘッドの移動距離を最短にするための座標検出順序決定装置であって、
先に設定される座標検出順序（１）とは異なる全ての座標検出順序（２）を順次設定する検出順序操作手段と、
前記先に設定される座標検出順序（１）に従って検出を行なう場合の前記ボンディングヘッドの移動距離（１）と、前記検出順序操作手段で設定される座標検出順序（２）に従って検出を行なう場合の前記ボンディングヘッドの移動距離（２）とを算出する移動距離算出手段と、
該移動距離算出手段によって算出される前記座標検出順序（１）に従う場合の前記移動距離（１）と前記座標検出順序（２）に従う場合の前記移動距離（２）とを比較して、移動距離が最も短くなるように座標検出順序を決定する検出順序決定手段と、
から構成されている
ことを特徴とするワイヤボンダーの座標検出順序決定装置。
【請求項２】
前記先頭ボンド点となるべき単数または複数の先頭ボンド点候補を前記電極パッドまたは前記リード端子のなかから予め設定する先頭ボンド点候補選定手段と、
前記半導体チップ上の周縁部に配列される複数の前記電極パッドの列、または対として該電極パッドの列に対向して配置される複数の前記リード端子のうち、前記先頭ボンド点と同一の列に属する前記電極パッドの列、または前記リード端子の列から順にワイヤボンディングが行われるように配線順序を決定する配線順序決定手段と
のうちの少なくとも何れか一方の手段を具備している
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤボンダーの座標検出順序決定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤボンダーの座標検出順序決定装置に関するものであり、更に詳しくはワイヤボンダーにセットされる半導体チップおよびリード端子の位置を確定させてワイヤボンディングする場合の半導体チップおよびリード端子の座標検出順序を決定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子（以降、半導体チップとリード端子とをワイヤボンディングしたものを称する）の製造工程では、リードフレームに半導体チップをマウントした後、半導体チップ上の電極パッドとリードフレームのインナーリードの端子とが金線やアルミニウム線等のボンディングワイヤで接続される。この配線作業を行なうワイヤボンダー（専用装置のほか他の装置に組み込まれた兼用装置を含む）においては、その作業テーブル上におおまかにセットされるリードフレームのリード端子に設けた検出点と、リードフレーム上の半導体チップに設けた検出点との座標を座標検出用カメラが順に移動して座標検出し、予め設定された検出点の座標値と比較して、半導体チップおよびリード端子の位置、回転状態を認識し、ワイヤボンディングを実施するボンド点の座標値に修正をかけることが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
座標検出用カメラとワイヤボンディングが行なわれるワイヤ保持部とはワイヤボンダーのボンディングヘッドに取り付けられているが、そのボンディングヘッドの移動距離を短くしワイヤボンディングを効率よく実施するための、上記の座標検出用カメラによるリード端子の単数または複数の検出点、および半導体チップの単数または複数の検出点の検出順序、リード端子またはこれと対になる半導体チップ上の電極パッドの中からボンディングを開始させるべき先頭ボンド点や配線順序は、製造される半導体素子の品種によって異なり、上記の各項目は熟練した作業者によって決定されている。
【０００４】
しかし、ワイヤボンディングの効率を支配する要因は上述のように多く複雑であり人為的ミスを発生しやすいこと、またボンディングヘッドの移動距離の算出においても座標検出用カメラとワイヤ保持部との間隔が考慮されていないことなどのために、ボンディングヘッドの移動距離を不必要に増大させる場合があり、ワイヤボンディング工程のタクトタイムを長時間化し、その生産性を低下させている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、座標検出用カメラによるリード端子の検出点および半導体チップの検出点の座標検出順序によるボンディングヘッドの移動および最終の座標検出位置からボンディングを開始する先頭ボンド点までのボンディングヘッドの移動の移動距離を算出する手段と、座標検出順序を組み替える手段と、ボンディングヘッドの移動距離が最も短くなるように座標検出順序を決定する手段とを備えた座標検出順序決定装置によって、ボンディングヘッドの移動距離を最短化させ、ワイヤボンディングの効率を向上させるようにしている。これによって、従来は熟練者の手で決定された座標検出順序により、時として発生することのあったボンディングヘッドの無駄な動きが解消される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態によるワイヤボンダーの座標検出順序決定装置について、以下、図面を参照し具体的に説明する。
【０００７】
図１は座標検出対象の一例としての半導体チップおよびリード端子の要部を示す平面図である。図１において、半導体チップ１の四辺の周縁部にはそれぞれ複数の電極パッド４が配列されており、４か所のコーナー部のうちの２か所には画像認識による座標検出用カメラの検出点となるコーナーセル２が設けられている。また、半導体チップ１の四辺の周辺部には電極パッド４に対となる複数のリード端子３が配置されており、その中で半導体チップ１のコーナーセル２に最も近いリード端子３には同じく画像認識による座標検出用カメラの検出点となる突起部６が設けられている。すなわち、リード端子３の検出点として突起部６が２か所、半導体チップ１の検出点としてコーナーセル２が２か所の計４か所に検出点が設けられている。また、半導体チップ１の四辺の周縁部の電極パッド４の列において、各列の両端の電極パッド４、換言すれば、半導体チップ１のコーナー部の近傍に存在する計８個の電極パッド４がワイヤボンディングの開始される先頭ボンド点の候補、すなわち、先頭ボンド点候補５となる。
【０００８】
ワイヤボンダーではワイヤボンディングに先立って、ボンディングヘッドに取り付けられた座標検出用カメラが上記の４か所の検出点を順に移動して、作業テーブル上に置かれたリードフレームのリード端子３とリードフレームにマウントされた半導体チップ１との位置、回転状態を認識し、次いでワイヤ保持部が半導体チップ１上の各電極パッド４と、これに対となる各リード端子３とをワイヤボンディングしていくが、図２はそのボンディングヘッド２０を示し、図２のＡは平面図、図２のＢは側面図である。図２に示すように、座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２とは間隔Ｄをあけて取り付けられている。そして一般的には、この間隔Ｄは半導体チップ１の一辺の長さｄよりは若干大きく、Ｄ＞ｄのように設定される。また、ボンディングヘッド２０は座標検出時には座標検出用カメラ２１を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部２２を主体として移動するようになっている。
【０００９】
図３は座標検出用カメラ２１が図１に示すリード端子３の検出点である突起部６、半導体チップ１の検出点であるコーナーセル２の何れかを第１検出点として順に移動してそれらの座標を検出し、最終の検出位置からワイヤ保持部２２が先頭ボンド点候補５の何れかへ至るまでのボンディングヘッド２０の移動距離を最も短くするための座標検出順序決定装置１０の機能構成を示すブロック図である。すなわち、座標検出順序決定装置１０は、既知の情報を入力しておくデバイス情報入力部１１、予め設定される座標検出順序を組み替える検出順序操作部１２、座標検出順序に従ってボンディングヘッド２０が移動する場合の移動距離を算出する移動距離算出部１３、移動距離が最も短くなるように座標検出順序および先頭ボンド点を決定する検出順序決定部１４、ワイヤボンディングの順序すなわち配線の順序を決定する配線順序決定部１５、および先頭ボンド点となるべき候補を抽出し選定する先頭ボンド点候補選定部１６から構成されている。
【００１０】
デバイス情報入力部１１は予め設定する座標検出順序、リード端子１３の検出点である突起部６および半導体チップ１の検出点であるコーナーセル２の座標値、電極パッド４の座標値（例えば中心点の座標値であり、そのほかコーナーの座標値など種々の座標値が採用される）、ボンディングヘッド２０における座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄなどが入力される。これらのデバイス情報は記憶媒体、例えばフロッピーディスク等に格納して提供され、その記憶情報はフロッピーディスクドライブ等で読み取られて入力される。
【００１１】
検出順序操作部１２は検出点である２か所の突起部６、２か所のコーナーセル２をそれぞれ検出の開始点、すなわち第１検出点として座標検出する場合の検出順序を順次設定する。すなわち、４か所の検出点の順列の数（４の階乗の値）に相当する検出順序を順次設定する。
【００１２】
移動距離算出部１３はデバイス情報入力部１１から得られる予め設定された座標検出順序に従ってボンディングヘッド２０が移動する場合の移動距離、および検出順序操作部１２で設定される座標検出順序に従ってボンディングヘッド２０が移動する場合の移動距離を後述するように算出する。この移動距離には座標検出用カメラ２１が最終検出点にある位置からワイヤ保持部２２が先頭ボンド点候補５まで移動する距離も含まれる。移動距離の算出に際しては、デバイス情報入力部１１から得られる各検出点の座標、およびボンディングヘッド２０における座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄが使用される。
【００１３】
検出順序決定部１４はデバイス情報入力部１１から得られる予め設定された座標検出順序に従って検出する場合と、検出順序操作部１２で順次設定される座標検出順序に従って検出する場合とについて、移動距離算出部１３で算出されるボンディングヘッド２０の移動距離が最も短くなるように座標検出順序と先頭ボンド点とを決定する。
【００１４】
配線順序決定部１５は検出順序決定部１４で決定される先頭ボンド点、すなわち、座標検出後に最初にワイヤボンディングされる電極パッド４を起点として、当該電極パッド４が含まれる電極パッド４の列から順に他の電極パッド４の列にワイヤボンディングが行なわれるように配線順序を決定する。
【００１５】
先頭ボンド点候補選定部１６はワイヤボンディングを開始する先頭ボンド点の候補として各電極パッド４の列の両端の計８個の電極パッド４を取り出す。
【００１６】
次ぎに、上記の座標検出順序決定装置１０の作用、すなわち処理手順について、図４のフローチャートを参照し説明する。
【００１７】
（ステップ１）予め設定される座標検出順序、リード端子３の検出点である突起部６の座標値、半導体チップ１の検出点であるコーナーセル２の座標値、電極パッド４の座標値、ボンディングヘッド２０における座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄなどがデバイス情報入力部１１へ入力される。
【００１８】
（ステップ２）先頭ボンド点候補選定部１６において半導体チップ１の周縁部の各電極パッド４の列の両端に位置する計８個の電極パッド４を先頭ボンド点候補５として選び、それらの座標値を取り出す。
【００１９】
（ステップ３）予め設定された座標検出順序に基づいて座標検出用カメラ２１が検出の開始点から全ての検出点を順に移動して最終の検出点にある位置からワイヤ保持部２２が先頭ボンド点候補５まで移動する場合のボンディングヘッド２０の移動距離が移動距離算出部１３において算出される。
【００２０】
この算出について、図５、図６を参照して具体的に説明する。図５に示す半導体チップ１とリード端子３について、座標検出用カメラ２１がリード端子３の検出点Ｐ３、半導体チップ１の検出点Ｐ１およびＰ２、次いでリード端子３の検出点Ｐ４をこの順に検出した後、検出点Ｐ４が属するリード端子３と対をなす電極パッド４を先頭ボンド点Ｐ５としてワイヤボンディングを開始すると仮定した場合の、図２に示したボンディングヘッド２０の移動の軌跡を図６に示す。前述したように、ボンディングヘッド２０は座標検出時には座標検出用カメラ２１を主体として移動し、ワイヤボンディング時にはワイヤ保持部２２を主体として移動する。すなわち、ボンディングヘッド２０は座標検出用カメラ２１が主体となって検出点Ｐ３からＰ１、Ｐ２を経由してＰ４に至ると、その位置からはワイヤ保持部２２が主体となって先頭ボンド点Ｐ５へ移動するようになっている。その時の座標検出用カメラ２１の移動の軌跡を細線で示し、ワイヤ保持部２２の移動の軌跡を破線で示した。なお、従来はボンディングヘッド２０の移動距離を求めるに際して、座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄを考慮せず、ボンディングヘッド２０がＰ３からＰ１、Ｐ２、Ｐ４を経てＰ５へ移動するとしていた。換言すれば、座標検出用カメラ２１がＰ４から、白抜き矢印で示すように、Ｐ５へ移動するような移動距離の算出が行なわれており、実際の移動距離とは異なる値が使用されていたことになる。
【００２１】
本実施の形態の移動距離算出部１３では、同様にボンディングヘッド２０の移動を座標検出用カメラ２１の移動として算出するが、Ｐ５の座標を図５において、Ｙ軸の負方向に距離Ｄだけ移動させた地点Ｐ５’にあるものとして補正しボンディングヘッド２０の移動距離を算出するようにしている。
【００２２】
（ステップ４）予め設定された座標検出順序による場合の（ステップ３）によるボンディングヘッド２０の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定し、検出順序操作部１２で順次設定される座標検出順序による場合のボンディングヘッド２０の移動距離との長短を比較判定し、検出順序操作部１２で設定される座標検出順序による移動距離の方が長い場合には（ステップ６）へ進み、短い場合には（ステップ５）へ進む。
【００２３】
（ステップ５）予め設定された座標検出順序よりも検出順序操作部１２で設定された座標検出順序の方がボンディングヘッド２０の移動距離が短いと（ステップ４）において判定された場合、その検出順序による短い移動距離を最短移動距離量として仮決定し、最短移動距離の書き換えを行なう。
【００２４】
（ステップ６）ボンディングヘッド２０の移動距離が最短であると仮決定されている検出順序に対して、可能な検出順序によるボンディングヘッド２０の移動距離の比較が完了するまでは、（ステップ７）へ進むように判断され、すべての検出順序の比較の完了が確認されると（ステップ８）へ進む。
【００２５】
（ステップ７）座標検出は何れの検出点から開始してもよいので検出順序は検出点の数の階乗の値だけ存在し、先頭ボンド点候補も各電極パッド４の列の両端、すなわち計８点存在するが、これらの組み合わせの全てが検出順序操作部１２によって順次設定されて（ステップ３）から（ステップ５）の処理が繰り返され移動距離の算出と長短の比較が行なわれる。
【００２６】
なお、電極パッド４の列の両端の電極パッド４を先頭ボンド点候補とする以外に、全ての電極パッド４を先頭ボンド点候補としてボンディングヘッド２０の移動距離を最短にする検出順序を決定してもよいが、前述したように一般にボンディングヘッド２０における座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄと半導体チップ１の一辺の幅ｄとの間には、Ｄ＞ｄの関係があるので、電極パッド４の列の両端の計８個の電極パッド４を先頭ボンド点候補として算出すれば確実に最短の移動距離を求めることが可能である。また、電極パッド４の列の中ほどからワイヤボンディングを開始すると、一つの電極パッド４の列から次ぎの電極パッド４の列への移動が１回増えるので結果的にボンディングヘッド２０の移動距離の増加を招くことになる。従って、本実施の形態においては、電極パッド４の列の両端の電極パッド４を先頭ボンド点候補としている。
【００２７】
（ステップ８）仮決定されている最短移動距離に対して、他の全ての検出順序の移動距離の比較が完了し、（ステップ６）においてボンディングヘッド２０の移動距離が最も短くなる座標検出順序と先頭ボンド点とが決定されると、その先頭ボンド点を起点とし、その先頭ボンド点が含まれる電極パッド４の列から他の電極パッド４の列へ順にワイヤボンディングが行なわれるように、配線順序決定部１５にて配線順序を決定して一連の処理が終了する。
【００２８】
すなわち、本実施の形態による座標検出決定装置１０は、先頭ボンド点候補選定部１６において全ての先頭ボンド点候補の抽出選定を行ない、検出順序操作部１２において可能なあらゆる座標検出順序を順次設定し、移動距離算出部１３では座標検出用カメラ２１が全ての検出点を移動し、かつ座標検出を完了した位置からワイヤ保持部２２が先頭ボンド点へ移動するボンディングヘッド２０の移動距離を算出し、検出順序決定部１４において当該移動距離が最短となる検出順序と先頭ボンド点を決定し、配線順序決定部１５において電極パッド４とリード端子３との間のワイヤボンディングが先頭ボンド点の含まれる電極パッドの列から順に他の電極パッドの列へ行われるように配線順序を決定するようになっているので、従来のように、熟練した作業者の技量に頼ることなく、ボンディングヘッド２０の移動距離を最短にする座標検出順序、およびそれに続く先頭ボンド点と配線順序を決定することができる。その結果、ボンディングヘッド２０の移動が合理化され移動距離が短くなる分だけワイヤボンディングのタクトタイムが短縮される。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的精神に基づいて種々の変形が可能である。
【００３０】
例えば、本実施の形態においては、図１に示したように、半導体チップ１の四辺の周縁部に電極パッド４が各１列に形成されている場合を取り上げたが、集積度が向上した半導体チップであって、電極パッド列が各２列以上で構成されるような場合にも、本発明の座標検出順序決定装置は適用され得る。
【００３１】
また本実施の形態においては、予め座標検出順序を設定し、その場合のボンディングヘッド２０の移動距離を先ず最短移動距離と仮決定する例を説明したが、検出順序操作部１２で順次設定される検出順序のなかには予め設定される検出順序も含まれるので、検出順序を予め設定せず、検出順序操作部１２で最初に設定される検出順序による移動距離を先ず最短移動距離と仮決定するようにしてもよい。
【００３２】
また本実施の形態においては、本発明の座標検出順序決定装置１０内に先頭ボンド点候補選定部１６を一体的に組み込んだが、先頭ボンド点を固定しておき、その条件下にボンディングヘッド２０の移動距離が最短となるような検出順序を決定する座標検出順序決定装置としてもよい。  すなわち、先頭ボンド点候補選定部１６を省略し得る。
【００３３】
また本実施の形態においては、座標検出順序決定装置１０内に配線順序決定部１５を一体的に組み込んだが、電極パッド４とリード端子３との配列は比較的単純であるから、配線順序の決定は人手で行なってデバイス情報入力部１１に入力するようにしてもよい。すなわち、配線順序決定部１５を省略し得る。
【００３４】
また本実施の形態においては、座標検出点をリード端子３に２か所の突起部６と半導体チップ１に２か所のコーナーセル２と、計４か所に設けたが、例えば、リード端子３に２か所と半導体チップ１に１か所のように検出点の数は簡略にしてもよく、また必要に応じ増やしてもよい。
【００３５】
また本実施の形態においては、ボンディングヘッド２０の移動距離の算出に際しては、座標検出用カメラ２１とワイヤ保持部２２との間隔Ｄを考慮した補正を行い座標検出用カメラ２１の移動として求めたが、座標検出用カメラ２１の移動とワイヤ保持部２２の移動とをそれぞれに求めて加算するようにしてもよい。
【００３６】
また本実施の形態においては、先頭ボンド点を電極パッド４の中から決定する例を説明したが、先頭ボンド点をリード端子３の中から求めるようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は以上に説明したような形態で実施され、次ぎに述べるような効果を奏する。
【００３８】
半導体素子の製造のためのワイヤボンディングに際し、ボンディングヘッドの無駄な動きを避けるために、ワイヤボンダーにセットされる半導体チップとリード端子の位置、回転状態を認識するための座標検出順序を従来は熟練した作業者が決定していたが、本発明の座標検出順序決定装置は可能な検出順序を全て比較してボンディングヘッドが最短の移動距離を取るようにしたので、座標検出順序と配線順序が迅速かつ適切に決定され、ワイヤボンディング工程のタクトタイムが削減される。また、このことによって人為的ミスが解消されると共に工数が削減され、ワイヤボンディング工程の生産性を大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】座標検出対象の一例としての半導体チップとリード端子との要部を示す平面図である。
【図２】ワイヤボンダーのボンディングヘッドを示し、Ａは平面図、Ｂは側面図である。
【図３】座標検出順序決定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】座標検出順序決定装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】座標検出順序の一例における座標の検出点と先頭ボンド点を示す平面図である。
【図６】図５に示す例において、ボンディングヘッドの移動の軌跡を示す平面図である。
【符号の説明】
１……半導体チップ、２……コーナーセル、３……リード端子、４……電極パッド、５……先頭ボンド点候補、６……突起部、１０……座標検出順序決定装置、１１……デバイス情報入力部、１２……検出順序操作部、１３……移動距離算出部、１４……検出順序決定部、１５……配線順序決定部、１６……先頭ボンド点候補選定部、２１……座標検出用カメラ、２２……ワイヤ保持部、Ｐ１、Ｐ２……半導体チップの検出点、Ｐ３、Ｐ４……リード端子の検出点、Ｐ５……先頭ボンド点。
【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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