(57)【要約】【課題】  キャピラリーに発生する異常からキャピラリーの交換時期を摩耗量に応じて高精度に検知することを可能にする。【解決手段】  ワイヤーボンディング装置１００は、キャピラリーを用いて半導体チップのワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング装置であって、キャピラリーに設けられた開口部下端の直径をモニターするカメラ１０８と、カメラ１０８でモニターされた前記開口部下端の直径が、所定の値以下であるかどうかを判別し、所定の値以下である場合に異常であると判定する判定部１３０と、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリーを用いて半導体チップのワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング装置であって、
前記キャピラリーに設けられた開口部下端の直径をモニターするカメラと、
前記カメラでモニターされた前記開口部下端の直径が、所定の値以下であるかどうかを判別し、所定の値以下である場合に異常であるという判定を行う判定部と、を含むワイヤーボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤーボンディング装置において、
前記カメラは、前記キャピラリーの開口部を直接撮像することによって、前記キャピラリーに設けられた開口部下端の直径をモニターすることを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のワイヤーボンディング装置において、
前記カメラは、前記キャピラリーに設けられた開口部が転写された前記半導体チップ上の圧着ボールを撮像することによって、前記キャピラリーに設けられた開口部下端の直径をモニターすることを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のワイヤーボンディング装置において、
前記判定部は、さらに、前記カメラの撮像信号に基づいて、前記キャピラリーに異物が付着したか否かを判別し、異物が付着したと判別されたときに異常であるという判定を行うことを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【請求項５】
請求項３に記載のワイヤーボンディング装置において、
前記判定部は、さらに、前記カメラの撮像信号に基づいて、前記キャピラリーに異物が付着したか否かを判別し、異物が付着したと判別されたときに異常であるという判定を行うことを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のワイヤーボンディング装置において、
前記判定部で行われた前記判定に基づいて、装置全体を停止するように制御する制御部をさらに含むことを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のワイヤーボンディング装置において、
前記判定部で行われた前記判定に基づいて、アラームで知らせるアラーム部をさらに含むことを特徴とするワイヤーボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャピラリーを用いて半導体チップのワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のワイヤーボンディング装置に用いられるキャピラリーの交換時期の特定方法として、特許文献1（特開平8-186146）に記載されているように、新たなボンディングツールをボンディングアラームに装着後、装置のボンディング作業累積時間が所定時間に達したら、ツール交換手段にボンディングツールの交換作業を行わせるものがあった。
【０００３】
また、従来の別のキャピラリーの交換時期の特定方法として、あらかじめ寿命となる磨耗量にかかる打点数を評価しておき、ボンディング打点数が評価により得られた寿命の打点でキャピラリーの寿命と判断する方法があった。
【特許文献１】特開平８−１８６１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１（特開平8-186146）に記載のキャピラリーの交換時期の特定方法では、装置のボンディング作業累積時間を記録する記録手段が必要であるため、装置が複雑になる上に、このボンディング作業累積時間がキャピラリーの磨耗量に直接対応しているわけではないので、キャピラリーの交換時期の特定方法としてはボンディング作業累積時間に基づく方法は精度を欠くものであった。
【０００５】
また、ボンディングの打点数に基づくキャピラリーの交換時期の特定方法は、新しい材質のキャピラリーが開発された場合には、このキャピラリーの寿命に達するまでの新たな打点数の評価が必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のワイヤーボンディング装置は、キャピラリーを用いて半導体チップのワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング装置であって、
キャピラリーに設けられた開口部下端の直径をモニターするカメラと、
カメラでモニターされた前記開口部下端の直径が、所定の値以下であるかどうかを判別し、所定の値以下である場合に異常であると判定する判定部と、を含む。
【０００７】
このワイヤーボンディング装置において、判定部で異常が判定されたときに、装置全体を停止するように制御する制御部をさらに含んでいてもよい。また、判定部で異常が判定されたときに、アラームで知らせるアラーム部をさらに含んでいてもよい。
【０００８】
以上のように構成することで、ワイヤーボンディング装置に用いられるキャピラリ−は、摩耗すると開口部下端の直径が小さくなるところ、この直径をカメラにより直接モニターすることで、キャピラリーの磨耗の程度、すなわち摩耗量を把握することができるので、キャピラリー交換時期を摩耗量に応じて高精度に検知することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、キャピラリーに発生する異常からキャピラリーの交換時期を摩耗量に応じて高精度に検知することを可能にするワイヤーボンディング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態にかかるワイヤーボンディング装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかるワイヤーボンディング装置の要部を示すブロック図である。図２は、本実施形態でのカメラの構成例を模式的に示す図である。
本実施形態にかかるワイヤーボンディング装置１００は、キャピラリー１０２を用いて半導体チップのワイヤーボンディングを行うワイヤーボンディング装置であって、キャピラリー１０２に設けられた開口部下端の直径をモニターするカメラ１０８と、カメラ１０８でモニターされた前記開口部下端の直径が、所定の値以下であるかどうかを判別し、所定の値以下である場合に異常であると判定する判定部１３０と、を含む。このほかに図示しないが、ワイヤーボンディング装置１００には、半導体チップのボンディングパッドとリードフレーム側のリード電極とをワイヤーで接続させるためのボンダー部も含まれている。
【００１２】
キャピラリー１０２は、図２に示したように、ワイヤー１１０を前記ボンディングパッドに圧着させるものであり、ワイヤー１１０をボンディングパッドに導入する部分に開口部を有する。
【００１３】
また、カメラ１０８は、図２に示したようにして、キャピラリー１０２の開口部を直接撮像して得られた撮像データを判定部１３０に送る。これにより、キャピラリー１０２の開口部の状態、例えば開口部下端の直径、異物の付着などをモニターすることができる。
【００１４】
判定部１３０は、カメラ１０８から送られる撮像データに基づいて、キャピラリーの異常が発生したか否か、例えばキャピラリーが摩耗して交換時期を迎えたか否かを判定する。
【００１５】
図３および図４は、キャピラリーが摩耗したか否かを判別する方法を示す図である。
図３では、摩耗していない状態のキャピラリー１０２が示されている。これによれば、キャピラリー１０２の下方部の先端には、開口部１０４が形成されており、この開口部１０４の下端の幅が直径１０６として示されている。一方、図４では、ワイヤーボンディングへの使用を重ねて摩耗したキャピラリー１０２が示されている。これによれば、キャピラリー１０２の使用の結果、先端面１０２ｂが後退して、先端面１０２ａとなり、開口部１０４の下端の直径１０６ａは、図３の直径１０６よりも小さいものとなる。
【００１６】
したがって、判定部１３０では、カメラ１０８から送られてくる撮像データから、キャピラリー１０２の先端面、すなわち開口部下端の直径を検出し、この直径が所定値よりも小さいか否かを判別するようになっている。この判別結果がＹＥＳ、すなわちキャピラリー１０２の開口部下端の直径が所定値よりも小さくなっていたときには異常が発生したと判定し、この判別結果がＮＯ、すなわちこの直径が所定値よりも小さくなっていないときには異常が発生していないと判定される。
【００１７】
さらに、判定部１３０では、カメラ１０８より送られる撮像データに基づいて、キャピラリー１０２の開口部に異物が付着したか否かを判別することもできる。すなわち、カメラ１０８がキャピラリー１０２に設けられた開口部に付着した異物を撮像したときに、キャピラリー１０２に異物が付着したか否かを判別し、異物が付着したと判別されたときに異常であると判定される。
【００１８】
アラーム部１３２は、判定部１３０で異常が判定されたときに、その旨をアラームで作業者に知らせるものである。作業者は、このアラームによって、キャピラリー１０２に異常が発生したことを知ることができる。また、異常の種類ごとに異なるアラームを出すようにすることもできる。例えば、キャピラリー１０２が摩耗して交換時期にあること、およびキャピラリー１０２に異物が付着したことを、作業者はアラームの種類で知ることができるようになる。なお、この異常が判定された旨を、アラーム部１３２にてアラームを発生させるかわりに、表示装置などにて表示させるようにしてもよい。
【００１９】
また、制御部１３６は、判定部１３０で異常が判定されたときに、前記ボンダー部を含めた装置１００全体を停止するように制御するものである。装置１００を停止させた後は、例えばキャピラリー１０２が交換時期にあるときや、キャピラリー１０２に異物が付着したときはキャピラリーの交換を行うことができる。なお、異常が判定されたときに、制御部１３６による自動停止を行うかわりに、作業者が異常を確認したら、手動で装置全体を停止させるようにしてもよい。
【００２０】
（第２実施形態）
図５は、本実施形態でのカメラの構成例を模式的に示す図である。
図５によれば、半導体チップ１１６の上に設けられたボンディングパッド１１８およびリード電極１２０がワイヤー１１０により接続されていることが示されている。このボンディングパッド１１８に、ワイヤー１１０を圧着させるための圧着ボール１１２が形成されている。なお、図面には示されていないが、その他の構成として図１に示したものと同様に、判定部１３０，アラーム部１３２，制御部１３６が設けられている。
【００２１】
図６は、圧着ボールが形成される様子を模式的に示す図である。図７は、この圧着ボールの上面図を示す。
図６によれば、圧着ボール１１２には、ボンディングパッド（不図示）に接続されるワイヤー１１０の先端において、キャピラリー１０２により圧着される際に、キャピラリー１０２の開口部１０４の部分が転写されることになる。さらに、この転写された部分の径が、キャピラリー１０２の開口部１０４の下端の直径１１４に対応するようになっている。
【００２２】
そこで、図７に示したように、カメラ１０８が、キャピラリー１０２に設けられた開口部１０４が転写された半導体チップ上の圧着ボールを撮像することによって、キャピラリー１０２に設けられた開口部下端の直径をモニターするものである。すなわち、判定部１３０にて、カメラ１０８から送られるこの撮像データに基づいて、圧着ボール１１２上に転写される径を検出して、キャピラリー１０２の開口部が摩耗したか否かを判定することができる。
【００２３】
また、キャピラリー１０２の開口部に付着した異物が、圧着ボールに転写されるため、判定部１３０では、キャピラリー１０２に設けられた開口部１０４に付着した異物が転写された半導体チップ１１６上の圧着ボール１１２をカメラ１０８が撮像したときに、キャピラリー１０２に異物が付着したか否かをさらに判別し、異物が付着したと判別されたときに異常であると判定することもできる。
【００２４】
判定部１３０での判定結果に基づいて、第１実施形態と同様に、異常が判定されたときにはアラーム部１３２でアラームを発し、また制御部で装置１００全体を停止するように制御してもよい。これにより、装置１００を停止させた後は、作業者は、例えばキャピラリー１０２が交換時期にあるときや、キャピラリー１０２に異物が付着したときはキャピラリーの交換を行うことができる。
【００２５】
以上、説明したように、これら実施形態によれば、キャピラリーの開口部下部を直接撮像し、または半導体チップのボンディングパッド上に形成される圧着ボールを上面から撮像することにより、キャピラリーの開口部における様子を直接的または間接的にモニターすることができ、撮像結果にしたがって、キャピラリーの磨耗の程度、すなわち摩耗量を把握することができるので、キャピラリー交換時期を摩耗量に応じて高精度に検知することができる。
【００２６】
これにより、キャピラリーに発生する異常からキャピラリーの交換時期を摩耗量に応じて高精度に検知することを可能にするワイヤーボンディング装置を提供することができる。
【００２７】
また、キャピラリーへの異物の付着を併せてモニターすることで、キャピラリーに異物が付着したまま、ボンディングを行うことを回避することができ、これによる不具合の発生、およびその後のボンディングへの悪影響によるさらなる不具合の発生を抑えることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態にかかるワイヤーボンディング装置の要部を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態でのカメラの構成例を模式的に示す図である。
【図３】キャピラリーが摩耗したか否かを判別する方法を示す図である。
【図４】キャピラリーが摩耗したか否かを判別する方法を示す図である。
【図５】第２実施形態でのカメラの構成例を模式的に示す図である。
【図６】第２実施形態において圧着ボールが形成される様子を模式的に示す図である。
【図７】図６の圧着ボールの上面図を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１００  ワイヤーボンディング装置
１０２  キャピラリー
１０４  開口部
１０６  開口部下端の直径
１０８  カメラ
１１０  ワイヤー
１１２  圧着ボール
１１４  転写された開口部下端の直径
１１６  半導体チップ
１１８  ボンディングパッド
１２０  リード電極
１３０  判定部
１３２  アラーム部
１３６  制御部
【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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