(57)【要約】【課題】放電電流の帰路線の断線を検出することができ、半導体素子にダメージを与えない。【解決手段】電気トーチ用電源１５によって電気トーチ１７を放電させてキャピラリ８の下端より延在したワイヤ１の先端にボール１ａを形成するワイヤボンディング装置において、放電電流の帰路線１８が断線１８ａしてボール形成時にワイヤに帯電した電圧を検知する帯電検出回路５０を設けた。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、前記ボール形成後にワイヤに帯電した電圧を検知し、この電圧が一定レベル以上の場合に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、前記キャピラリが下降する前又はキャピラリがボンド点に接触する前に装置を停止させることを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、前記ボール形成後にワイヤに帯電した電圧を検知し、この電圧が一定レベル以上の場合に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、前記キャピラリが下降する前又はキャピラリがボンド点に接触する前に装置を停止させると共に、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知し、かつワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項３】
電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、前記放電電流の帰路線が断線して前記ボール形成時にワイヤに帯電した電圧を検知する帯電検出回路を設けたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項４】
電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、前記放電電流の帰路線が断線して前記ボール形成時にワイヤに帯電した電圧を検知する帯電検出回路と、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常検出とワイヤに帯電した電荷を流すワイヤ導通チェック回路とを設けたことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すように、ワイヤ１が巻回されたスプール２は、スプールホルダ３に取付けられ、スプールホルダ３は、スプールホルダ回転用モータ４によって回転させられる。ワイヤ１の一端は、絶縁材５で絶縁したワイヤガイド６及びクランパ７を経てキャピラリ８に挿通され、ワイヤ１の他端は、スプールホルダ３のアース端子９に接続されている。
【０００３】
ワイヤ１にボール１ａを形成させるために高電圧を印加する電気トーチ用電源１５は、一方の入力線１６が電気トーチ１７に接続され、他方の帰路線１８がスイッチ１９の一方の接点１９ａに接続されている。スイッチ１９の他方の接点１９ｂは、スイッチ２０の一方の接点２０ａに接続されている。スプールホルダ３のスプール軸２１には、スリップリング２２が装着され、クランパ７及びスリップリング２２の接続線２３、２４は接続線２５に接続され、接続線２５はスイッチ２０の接点２０ａに接続されている。
【０００４】
スイッチ２０の他方の接点２０ｂには、ワイヤ導通チェック回路３０が接続されている。ワイヤ導通チェック回路３０は、接点２０ｂに接続された検出器３１及び抵抗３２と、抵抗３２に接続された直流電源３３とからなっている。なお、この種のワイヤボンディング装置として、例えば特許第２６１７３５１号公報、特許第３０４１８１２号公報等が挙げられる。
【０００５】
まず、ボンディング動作を図４及び図５を参照しながら説明する。スイッチ２０はオフで、スイッチ１９がオンとなり、電気トーチ用電源１５より電気トーチ１７とクランパ７を通したワイヤ１とに高電圧が印加され、図５（ａ）に示すように、キャピラリ８の下端より延在したワイヤ１の先端に電気トーチ１７の放電によりボール１ａが形成される。次に図５（ｂ）に示すように、キャピラリ８が下降し、ボール１ａは半導体素子のペレット３５の第１ボンド点３６にボンディングされる。次にキャピラリ８は上昇し、リード３７の第２ボンド点３８の上方に移動し、再び下降する。そして、図５（ｃ）に示すように、第２ボンド点３８にワイヤ１がボンディングされる。その後、キャピラリ８及びクランパ７が共に上昇し、この上昇途中でクランパ７が閉じ、図５（ｄ）に示すように、第２ボンド点３８の付け根よりワイヤ１はカット（ワイヤ切断３９）される。
【０００６】
次にワイヤ導通チェック回路３０によるワイヤ導通チェックについて説明する。ワイヤ導通チェックの場合には、スイッチ２０をオンにする。
【０００７】
まず、ワイヤボンディング前の異常検出４０が行なわれる。この検出は、ボール１ａが形成されてキャピラリ８が下降する前にスイッチ２０がオンとなり、直流電源３３の電圧がワイヤ１に印加される。ボール１ａが形成されている場合には、検出器３１は印加電圧となる。ワイヤ１が前工程のワイヤ切断３９でカットされていなかった場合には、検出器３１は０Ｖとなる。
【０００８】
次に第１ボンド異常検出４１について説明する。第１ボンド点３６のボンディング後から第２ボンド点３８のボンディング間にスイッチ２０がオンとなる。ワイヤ１が第１ボンド点３６に接続されていると、直流電源３３より抵抗３２、スイッチ２０、接続線２４、スリップリング２２を通ってワイヤ１に微小電流が流れ、検出器３１にはほぼ０Ｖの電圧がかかる。ワイヤ１が第１ボンド点３６に接続されていないと、ワイヤ１には電流が流れなく、検出器３１に印加電圧がかかり、検出器３１よりワイヤ接続不良信号３１ａが出力され、ボール１ａが第１ボンド点３６に接続されなかったことを表示し、装置を停止させる。
【０００９】
第２ボンド異常検出４２は、第２ボンド３６終了後にキャピラリ８が上昇し、クランパ７が閉じてワイヤ切断３９される前に、スイッチ２０がオンとなる。これにより、前記第１ボンド異常検出４１の場合と同様に、ワイヤ接続の良否が検出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ボール形成時の放電による電流は、電気トーチ用電源１５より入力線１６、電気トーチ１７、ワイヤ１、クランパ７、接続線２３、スイッチ１９、帰路線１８を通って電気トーチ用電源１５に帰る。ところで、帰路線１８が断線１８ａした場合には、放電時の電流の帰路が遮断されるので、ワイヤ１への放電は生じなく、ボール１ａは形成されないはずである。しかし、固定式の電気トーチ１７の電気トーチ用電源１５は、例えば−３０００Ｖと放電電圧が高く、ワイヤガイド６の絶縁材５を経由してアースに電流が流れ、ボール１ａが形成されることがある。この電流は放電が終了すると流れる経路が無くなり、ワイヤ１及びワイヤ経路部に放電時の電荷が残る。この帯電した電荷は、次の工程の第１ボンド点３６へのボンディングにより半導体素子に放電し、半導体素子にダメージを与える恐れがあった。
【００１１】
帰路線１８が断線１８ａした場合について更に詳細に説明する。電流は、放電電圧が−３０００Ｖと高いため、絶縁材５があっても絶縁破壊が起こり放電されてしまうので導通する。導通回路は、アース１０、ワイヤガイド６、絶縁材５、ワイヤ１、電気トーチ１７を通るため、ボール１ａを形成することがある。しかし、放電終了後、電圧が低下すると空気の絶縁破壊は起こらず、絶縁材５により絶縁される。そのため、電流は流れなくなり、ワイヤ１に残った電荷はワイヤ１、スプール２、スプールホルダ３、スプール軸２１、スリップリング２２、接続線２３、２４、２５に帯電する。
【００１２】
この状態で導通チェック回路３０の経路が断線したり、その回路が破壊された場合には、装置は連続してボンディング動作を続けるため、ボンディング時にワイヤ１に帯電した帯電電圧でデバイス（半導体素子）を破壊したり、ストレスを加えたりする。
【００１３】
また導通チェック回路３０が正常に動作していても、前記したワイヤボンディング前の異常検出４０は、直流電源３３の電圧がワイヤ１に印加され、ボール１ａが形成されたか否かを検出するものであり、断線１８ａを検出することはできなく、前記した現象や問題は生じる。なお、入力線１６が断線した場合には、電気トーチ１７からの放電が生じなく、前記したような問題は生じない。また接続線２３、２４の一方が断線しても、他方がアースされているので、やはり前記したような問題は生じない。
【００１４】
本発明の第１の課題は、放電電流の帰路線の断線を検出することができ、半導体素子にダメージを与えないワイヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の課題は、ワイヤ等が帯電しても該帯電を除去することができるワイヤボンディング方法及び装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するための本発明の請求項１のワイヤボンディング方法は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、前記ボール形成後にワイヤに帯電した電圧を検知し、この電圧が一定レベル以上の場合に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、前記キャピラリが下降する前又はキャピラリがボンド点に接触する前に装置を停止させることを特徴とする。
【００１７】
上記第１及び第２の課題を解決するための本発明の請求項２のワイヤボンディング方法は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング方法において、前記ボール形成後にワイヤに帯電した電圧を検知し、この電圧が一定レベル以上の場合に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、前記キャピラリが下降する前又はキャピラリがボンド点に接触する前に装置を停止させると共に、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知し、かつワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することを特徴とする。
【００１８】
上記第１の課題を解決するための本発明の請求項３のワイヤボンディング装置は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、前記放電電流の帰路線が断線して前記ボール形成時にワイヤに帯電した電圧を検知する帯電検出回路を設けたことを特徴とする。
【００１９】
上記第１及び第２の課題を解決するための本発明の請求項４のワイヤボンディング装置は、電気トーチ用電源によって電気トーチを放電させてキャピラリの下端より延在したワイヤの先端にボールを形成するワイヤボンディング装置において、前記放電電流の帰路線が断線して前記ボール形成時にワイヤに帯電した電圧を検知する帯電検出回路と、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常検出とワイヤに帯電した電荷を流すワイヤ導通チェック回路とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１及び図２により説明する。なお、図３及び図４と同じ又は相当部材には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。本実施の形態は、接点２０ｂに帯電検出回路５０を接続してなる。帯電検出回路５０は、約−２５０Ｖの高電圧が入力される恐れがあるので、約−１５Ｖに落とす入力保護回路５１と、約−５Ｖの比較閾値電源５２と入力保護回路５１の入力とを比較する比較器５３とからなっている。
【００２１】
ボンディング動作は従来例と同様であるので、その説明は省略する。またワイヤボンディング前の異常検出４０、第１ボンド異常検出４１、第２ボンド異常検出４２も従来例と同様であるので、その説明は省略する。
【００２２】
ボンディング動作において、スイッチ１９をオンにしてボール１ａを形成した後、スイッチ２０をオンにする。帰路線１８が断線１８ａしていない場合には、ワイヤ１等は帯電していないので、ワイヤ１は図２（ｅ）に示すように０Ｖである。帰路線１８が断線１８ａした場合、かつワイヤ導通チェック回路３０が破損した場合には、ワイヤ１等は帯電しているので、ワイヤ１には図２（ｆ）に示すようにマイナス高電圧の電荷が残る。そこで、キャピラリ８が下降して半導体素子の第１ボンド点３６に、図５（ｂ）に示すように接触すると、半導体素子に放電して０Ｖとなる。これにより、半導体素子にダメージを与える。
【００２３】
本実施の形態においては、スイッチ１９をオンにしてボール１ａを形成した後、スイッチ２０をオンにした時にワイヤ１が帯電している電圧は、帯電検出回路５０で検知される。帰路線１８が断線１８ａしていない時、即ち図２（ｅ）の時は、ワイヤ１等は帯電していないので、帯電検出回路５０の比較器５３からの出力信号５３ａは０Ｖとなり、正常と判断される。
【００２４】
帰路線１８が断線１８ａしている時、即ち図２（ｆ）の時は、ワイヤ１等にはマイナス高電圧が帯電しているので、この電荷が帯電検出回路５０に入力され、入力保護回路５１で約−１５Ｖに落とされた後、比較器５３の出力信号５３ａより−１５Ｖの電圧が検知される。この検知信号により、帰路線１８が断線１８ａしていると判断し、帰路線１８が断線１８ａしていることを表示し、キャピラリ８が下降する前、又はキャピラリ８が半導体素子に接触する前に装置は停止する。これにより、ワイヤ１に帯電した電荷が半導体素子に放電することが防止され、半導体素子にダメージを与えることがない。
【００２５】
また本実施の形態のようにワイヤ導通チェック回路３０を設けると、〔従来の技術〕の項で説明したように、ワイヤボンディング前の異常検出４０が行なわれるのみでなく、帰路線１８の断線１８ａによりワイヤ１等に帯電した電荷は、抵抗３２、直流電源３３を通してアースに流れ、図２（ｇ）に示すようになる。即ち、ワイヤ１等に帯電した電荷も除去される。
【００２６】
なお、上記実施の形態においては、第１ボンド点３６と第２ボンド点３８間をワイヤで接続するワイヤボンドの場合について説明したが、ボールのみをボンディングしてバンプを形成するバンプボンドにも適用できることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、ボール形成後にワイヤに帯電した電圧を検知し、この電圧が一定レベル以上の場合に前記放電電流の帰路線が断線していると判断し、キャピラリが下降する前又はキャピラリがボンド点に接触する前に装置を停止させるので、ワイヤに帯電した電荷が半導体素子に放電することが防止され、半導体素子にダメージを与えることがない。
【００２８】
また、ボール形成後にワイヤに微少電圧を印加してワイヤボンディング前の異常を検知するワイヤ導通チェック回路を設けると、ワイヤに帯電した電荷をワイヤ導通チェック回路に流して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１のタイミング図である。
【図３】従来のワイヤボンディング装置を示す構成図である。
【図４】図３のタイミング図である。
【図５】ワイヤボンディング動作の説明図である。
【符号の説明】
１　　ワイヤ
１ａ　　ボール
２　　スプール
３　　スプールホルダ
４　　スプールホルダ回転用モータ
５　　絶縁材
６　　ワイヤガイド
７　　クランパ
８　　キャピラリ
１５　　電気トーチ用電源
１６　　入力線
１７　　電気トーチ
１８　　帰路線
１８ａ　　断線
１９、２０　　スイッチ
２１　　スプール軸
２２　　スリップリング
２３、２４　　接続線
３０　　ワイヤ導通チェック回路
３１　　検出器
３２　　抵抗
３３　　直流電源
３５　　ペレット
３６　　第１ボンド点
３７　　リード
３８　　第２ボンド点
３９　　ワイヤ切断
４０　　ワイヤボンディング前の異常検出
４１　　第１ボンド異常検出
４２　　第２ボンド異常検出
５０　　帯電検出回路
５１　　入力保護回路
５２　　比較閾値電源
５３　　比較器
【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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