(57)【要約】【課題】半導体チップと基板の電極部どうしをワイヤボンディング接続するワイヤループのループ形状に応じた高さ測定が行えるワイヤボンディング装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ６は、ボンディング機構１によるワイヤボンディング接続後、電圧が印加されたボンディングワイヤ５を保持するボンディングツール２をＺ軸方向へ移動させて導通検出部８がワイヤループ１６との導通を検出した位置で、ボンディングツール２のＺ軸方向への移動量より基準面からのワイヤループ１６の高さ測定を行う。【選択図】図１
2006080139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと基板の電極部どうしをボンディングワイヤで接続するワイヤボンディング装置において、
ボンディングワイヤを保持したままＸ−Ｙ方向へ走査され、ボンディングツールをＺ軸方向に往復動させる３次元の複合動作によりワイヤボンディングを行うボンディング機構と、
ボンディング機構のボンディング動作を制御する制御部と、
ボンディングツールに保持されたボンディングワイヤに電圧を印加したまま当該ワイヤ先端に形成されるボール部を半導体チップと基板の電極部どうしを接続するワイヤループに当接させて電気的導通を検出する導通検出部を具備し、
制御部は、ボンディング機構によるワイヤボンディング接続後、電圧が印加されたボンディングワイヤを保持するボンディングツールをＺ軸方向へ移動させて導通検出部により導通を検出した位置で、当該ボンディングツールのＺ軸方向への移動量より基準面からのワイヤループの高さ測定を行うことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
制御部は、導通検出部がワイヤループの導通を検出するワイヤループの高さ位置と基準面の高さ位置との差を算出してボンディングツールのＺ軸方向の移動量を補正する      ことを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリードフレーム、樹脂基板などの基板実装された半導体チップと基板の電極部どうしを接続するボンディングワイヤを任意の位置で高さ測定が可能なワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの電極部と、外部リードとがボンディングワイヤにより接続される半導体装置の製造工程においては、ボンディングワイヤの変形や接続不良の有無などの異常を検出する外観検査や導通検査が行われる。ワイヤの高さ測定は、ボンディング後に作業者が焦点深度顕微鏡を用いて行われるか、レーザー測定器を用いてループ高さを検出したりしている。或いは、ボンディング後にワイヤにプローブを当てて、ワイヤループ高さの検出を行うボンディング装置が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−１８９９４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ワイヤボンディング工程と、外観検査や導通検査などの検査工程を別個に行うのは、人手や時間がかかるため作業効率や生産性が低い。また、プローブをワイヤループに当接させて変形を検出する場合には、ワイヤループ最高点の高さのばらつきは検出できるが、その他の位置でのワイヤ変形や高さ位置は測定できない。
また、近年半導体チップは薄型化、高集積化しておりボンディングワイヤの高さ管理が必要であり、ワイヤの形状も意図的に凹凸が形成されて配線される場合が多い。
【０００４】
本発明は上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、半導体チップと基板の電極部どうしをワイヤボンディング接続するワイヤループのループ形状に応じた高さ測定が行えるワイヤボンディング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
半導体チップと基板の電極部どうしをボンディングワイヤで接続するワイヤボンディング装置において、ボンディングワイヤを保持したままＸ−Ｙ方向へ走査され、ボンディングツールをＺ軸方向に往復動させる３次元の複合動作によりワイヤボンディングを行うボンディング機構と、ボンディング機構のボンディング動作を制御する制御部と、ボンディングツールに保持されたボンディングワイヤに電圧を印加したまま当該ワイヤ先端に形成されるボール部を半導体チップと基板の電極部どうしを接続するワイヤループに当接させて電気的導通を検出する導通検出部を具備し、制御部は、ボンディング機構によるワイヤボンディング接続後、電圧が印加されたボンディングワイヤを保持するボンディングツールをＺ軸方向へ移動させて導通検出部により導通を検出した位置で、当該ボンディングツールのＺ軸方向への移動量より基準面からのワイヤループの高さ測定を行うことを特徴とする。
また、制御部は導通検出部がワイヤループの導通を検出するワイヤループの高さ位置と基準面の高さ位置との差を算出してボンディングツールのＺ軸方向の移動量を補正する  ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上述したワイヤボンディング装置を用いれば、制御部はボンディング機構によるワイヤボンディング接続後、電圧が印加されたボンディングワイヤを保持するボンディングツールをＺ軸方向へ移動させて導通検出部がワイヤループとの導通を検出した位置で、当該ボンディングツールのＺ軸方向への移動量より基準面からのワイヤループの高さ測定を行うので、ワイヤボンディング接続されたワイヤループのループ形状に応じた高さ測定が簡易な構成で行える。特に、ワイヤボンディング接続されたワイヤループが複雑なループ形状であっても、長さ方向に任意の位置でワイヤ高さ位置が個別に測定できる。ボンディングツールに保持されるボンディングワイヤ先端に形成されるボール部をワイヤループに当接させて電気的導通を検出するので、高さ測定においてワイヤボンディング接続されたワイヤループに損傷を与えることがない。
また、ワイヤボンディング工程と検査工程が同一ステージで行えるので、装置レイアウトを縮小でき、作業工程も効率化できる。ループ高さ検出に用いるボンディングツールの制御データは、ワイヤボンディングのデータを援用できるので、制御部の構成も簡略化できる。
また、制御部は導通検出部がワイヤループの導通を検出するワイヤループの高さ位置と基準面の高さ位置との差を算出してボンディングツールのＺ軸方向の移動量を補正することにより、不良品の連続発生を抑えて歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に係るワイヤボンディング装置の最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。本実施形態のワイヤボンディング装置は、半導体チップと基板の電極部どうしをボンディングワイヤで接続するワイヤボンディング装置について広く適用可能である。上記基板としては、半導体チップがワイヤボンディング接続される電極を有するリードフレーム、パッケージ、配線基板などが用いられる。
【０００８】
ワイヤボンディング装置の概略構成について図１及び図２を参照して説明する。
図２において、ボンディング機構１は、ボンディングツール（キャピラリツール）２によりボンディングワイヤ５を保持したままＸ−Ｙ方向へ走査され、キャピラリツール２をＺ軸方向に往復動させる３次元の複合動作によりワイヤボンディングを行う。即ち、ボンディング機構１は、ワーク３を載せた可動テーブル上で、Ｘ軸及びＹ軸リニアモータ４ａ、４ｂを駆動することにより水平方向へ移動し、Ｚ軸リニアモータ４ｃを駆動することによりキャピラリツール２が上下方向に移動するようになっている。
【０００９】
図１において、キャピラリツール２は図示しないホーンの先端に保持されており、供給リールから繰り出されたボンディングワイヤ（金線など）５が中心部に挿入されている。キャピラリツール２の近傍には図示しないトーチが設けられている。キャピラリツール２の先端より突出したボンディングワイヤ５とトーチとの間でスパークを発生させることでボンディングワイヤ５の先端部は溶融してボール部５ａが形成される。
【００１０】
次にボンディング機構１のボンディング動作を制御する制御部の構成について図２のブロック図を参照して説明する。ＣＰＵ６は、制御プログラムが格納されたＲＯＭ、入力データ（基準面の高さ、ボンディング時のワイヤループ高さなど）の一時記憶やＣＰＵ６の演算処理のワークエリアとして用いられるＲＡＭなどを備えている。ＣＰＵ６は、制御プログラムにしたがって装置各部の動作制御を行い、入力データに基づいて演算処理を行う。
【００１１】
ＣＰＵ６には、入出力部（Ｉ／Ｏ）７を通じて導通検出部８からの導通検出信号や、Ｚ軸リニアモータ４ｃの回転量を計測するエンコーダ９からのパルス信号が入力される。また、ＣＰＵ６からは、サーボコントローラ１０を通じてＸ軸モータドライバ１１ａ、Ｙ軸モータドライバ１１ｂ、Ｚ軸モータドライバ１１ｃへ制御信号が出力され、各モータドライバ１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの駆動信号により各リニアモータ４ａ、４ｂ、４ｃの回転駆動が制御される。また、ＣＰＵ６からは、超音波発振器１２へ制御信号が出力され、トランスデューサ１３を通じてＺ軸方向のホーンの振動に変換してキャピラリツール２を上下動させるようになっている。
【００１２】
図１において、キャピラリツール２に保持されたボンディングワイヤ５に予め電圧を印加しておく。そして、ボンディングワイヤ５の先端に形成されるボール部５ａを半導体チップ１４と基板１５の電極部どうしを接続するワイヤループ１６に長さ方向の任意の位置で当接させて導通検出部８で導通を検出した位置でワイヤ高さを測定するようになっている。尚、導通検出部８は、一般に、ボンディング接続されるワイヤループ１６の導通検査を行うために、ボンディング装置に設けられる。また、導通検出を行う際には、基板１５の電極部は接地された状態で行われる。
【００１３】
即ち、ＣＰＵ６はボンディング機構１によるワイヤボンディング接続後に、予め記憶させた基準データ或いはボンディング位置データに基づいてＺ軸リニアモータ４ｃを駆動させ、キャピラリツール２をワイヤループ１６に当接するまで下動させ、導通検出部８で導通を検出すると、Ｚ軸リニアモータ４ｃのエンコーダパルスから基準面（半導体チップ上面）からのワイヤ高さの計測が行われる。また、ＣＰＵ６は計測されたワイヤ高さと基準値との差異を演算処理により算出し、許容範囲を超えている場合には、キャピラリツール２のワイヤボンディング接続時の高さ位置補正を行うようになっている。
【００１４】
ここで、ボンディングワイヤの高さ測定動作を図３のフローチャートを参照して説明する。ボンディング装置により、ワークにワイヤボンディング接続を終了した後、同一ステージでワイヤ高さ検出が行われる。
【００１５】
先ず、ワイヤ高さ計測の基準値となる基準面の高さ（半導体チップ上面の高さ）を計測するか、ＣＰＵ６が記憶するワイヤボンディング時の基準面の高さデータを援用する（ステップＳ１）。次にボンディング機構１を測定するワイヤ上方位置（ＸＹ座標位置）へ移動させる。即ち、ＣＰＵ６は、Ｘ軸リニアモータ４ａ、Ｙ軸リニアモータ４ｂを駆動して所定ループ位置へボンディング機構１を移動させる（ステップＳ２）。
【００１６】
次いで、キャピラリツール２に保持されたボンディングワイヤ（金線など）５に電圧を印加しておく（ステップＳ３）。次いで、Ｚ軸リニアモータ４ｃを起動してキャピラリツール２を下降させる（ステップＳ４）。そして、キャピラリツール２に保持されたワイヤ先端のボール部５ａをワイヤループ１６に当接させて導通検出部８で導通を検出すると、ＣＰＵ６はＺ軸リニアモータ４ｃのエンコーダパルスからワイヤループ１６の基準面（チップ上面）からの高さ計測を行う（ステップＳ５）。次いで、Ｚ軸リニアモータ４ｃを逆転起動してキャピラリツール２を上昇させる（ステップＳ６）。最後に、ＣＰＵ６は計測されたワイヤ高さと基準値との差異を演算処理により算出し、許容範囲を超えている場合には、ワイヤボンディング接続時のキャピラリツール２のＺ軸方向の移動量を補正するようになっている。上述したワイヤループ１６の検査は、半導体チップ１４と基板１５の電極部を接続するループワイヤ１６の全長の全てについて行うことも可能であるが、検査効率を考慮すると、数箇所を選んで行っても良い。
【００１７】
尚、上記実施形態は、半導体チップ１４と基板１５の電極部どうしを接続するワイヤループ１６について説明したが、半導体チップ１４が複数積層されたＩＣについても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ボンディングツールによる高さ測定の説明図である。
【図２】ワイヤボンディング装置の概略構成を示すブロック説明図である。
【図３】ワイヤループの高さ測定作業のフローチャートである。
【符号の説明】
【００１９】
１  ボンディング機構
２  キャピラリツール
３  ワーク
４ａ  Ｘ軸リニアモータ
４ｂ  Ｙ軸リニアモータ
４ｃ  Ｚ軸リニアモータ
５  ボンディングワイヤ
５ａ  ボール部
６  ＣＰＵ
７  入出力部
８  導通検出部
９  エンコーダ
１０  サーボコントローラ
１１ａ  Ｘ軸モータドライバ
１１ｂ  Ｙ軸モータドライバ
１１ｃ  Ｚ軸モータドライバ
１２  超音波発信器
１３  トランスデューサ
１４  半導体チップ
１５  基板
１６  ワイヤループ 
【図１】
2006080139.tif 000003
【図２】
2006080139.tif 000004
【図３】
2006080139.tif 000005