(57)【要約】【課題】エッジショートの発生や歪なループ形状の発生を確実に回避し、信頼性の高いワイヤボンドを可能とする。【解決手段】リード、チップの位置が検出され（ステップＳ１０２）、その検出結果に基づいてボンディングワイヤ長の推定値Ｌが算出され（ステップＳ１０４）、この推定値Ｌと、上限設定値Ａ及び下限設定値Ｂとが比較され（ステップＳ１０６）、その比較結果に応じてボンディング作業（ステップＳ１０８）又はそのスキップ（ステップＳ１１０，１１２）が選択、実行されることで、エッジショートの発生や歪なループ形状の発生が確実に回避され、信頼性の高いワイヤボンドが実現できるものとなっている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスとリード間のワイヤボンディングを行うワイヤボンディング方法であって、
ダイス、リードの位置を認識し、当該認識に基づいてボンディングワイヤ長の推定値を算出し、当該推定値と基準値とを比較し、その比較結果に応じてボンディング作業又はそのスキップを選択し実行することを特徴とするワイヤボンディング方法。
【請求項２】
ダイスとリード間のワイヤボンディングを行うワイヤボンディング方法であって、
ダイス、リードの位置を認識し、当該認識に基づいてボンディングワイヤ長の推定値を算出し、当該推定値と基準値とを比較し、その比較結果によってワイヤボンディング条件の変更を行い、ボンディング作業を実行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】
ダイスとリード間のワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置であって、
ダイス、リードの位置認識データに基づいてボンディングワイヤ長の推定値を算出する推定値算出手段と、
前記推定値算出手段により算出されたボンディングワイヤ長の推定値と基準値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、ボンディング作業又はそのスキップを選択して実行する選択実行手段と、
を具備してなることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項４】
前記選択実行手段に変えて、前記比較手段の比較結果に応じて、ボンディング条件の変更を行いボンディング作業を実行する変更実行手段を具備してなることを特徴とする請求項３記載の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、半導体パッケージにおけるワイヤボンディングに係り、特に、不良発生の低減、信頼性の向上等を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体パッケージの小型化の進展には著しいものがあり、例えば、従来に比してダイス占有率のさらなる向上を図ったＣＳＰ（Ｃｈｉｐ　Ｓｃａｌｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）が研究、開発され量産化が開始されている。このようなＣＳＰ等におけるダイスとインターポーザー間の内部接続には、ワイヤボンディング、ＧＧＩ、ＳＢＢ、Ｃ４等があるが、既存設備の流用、接続信頼性、インターポーザーの共有化などを考慮するとワイヤボンディング法が最も適した接続方法の一つと言える。
このワイヤボンディング法をＣＳＰに用いる場合においては、例えば、図９に示されたように、ダイス２１の端からパッケージ端までの距離を片側０．８〜０．４ｍｍ程度とする一方、ボンディングワイヤ長（ボンディングワイヤの平面投影長）は０．５〜０．３ｍｍ程度と短く設計されたものとなっている。なお、図９において、符号２２はインターポーザー配線、符号２３はボンディングワイヤ、符号２４はインターポーザー、符号２５はモールド樹脂である。
ところで、ワイヤボンディング法を行うためのワイヤボンディング装置の公知・周知の構成例としては、例えば、ダイス、リードの各々の特異なパターンを認識し、それによってダイスとリードの位置関係を計測することによって、ダイボンド等で発生するダイスとリードの位置関係の登録基準座標からのずれを掌握し、ワイヤボンド位置の修正を製品毎に行えるように構成されたものがある。
【０００３】
そして、このようなワイヤボンディング装置を用いたＣＳＰにおけるボンディングワイヤ形状は、例えば、図１０に示されたように、ダイス２１の上面からのボンディングワイヤ高さを１５０μｍ程度と比較的低いものとして、しかも、ダイス２１の近傍にセカンドボンドができるようにキャピラリー（図示せず）の特異な移動によりボンディングワイヤ２３に台形状等のいわゆる曲（くせ）をつけるようにしている。
ところが、上述のようなワイヤボンディング法を施したＣＳＰにおいては、所望のダイス位置に対して、前後０．１ｍｍ程度のダイス位置ずれによって、ダイスエッジとボンディングワイヤ２３が接触するエッジショートや、歪なループ形状が生じ易いという問題がある。
そこで、ダイボンド位置精度を向上させる為、多数個取りインターポーザー周囲にドリル、エッチング等で形成する基準穴での位置決めを行う従来の方法に代えて、リード位置等を画像認識技術を利用して認識し、ダイス搭載位置を修正する方法等が採られており、ダイス位置ずれは所望の位置に対して前後０．０５ｍｍ程度以内と向上されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、画像認識を利用しない従前のワイヤボンディングを用いたＣＳＰでは、ボンディングワイヤ高さが低く、ボンディングワイヤ両端のボンディング点が近接している為、ダイス位置ずれ等によって品質が大きく影響されるという問題がある。
また、画像認識を利用したワイヤボンディング装置においては、一製品当たりの搭載時間は１秒〜２秒程度となり、従来の基準穴を用いた方法では搭載時間が０．２〜０．５秒程度であるのに比して、搭載時間の大幅な増加を招き、生産性が悪化するという問題がある。さらに、画像認識を利用した装置にあっては、従前の装置に対して画像処理の為のハードウェア及びソフトウェアの追加機能が必要となる為、設備価格が数１０％程度増加し、投資効率の悪化を招くという問題がある。またさらに、画像認識を利用した装置であっても、ダイボンディングコレットとダイス間の吸着不具合等が発生し、ダイス位置ずれが先に述べたように所望値に対して前後０．０５ｍｍ程度以内にならない製品が突発的に生じることもあり、エッジショートや歪なループ形状等の不具合の防止が必ずしも万全ではない。
さらに、画像認識処理を利用したワイヤボンディング装置は、検出エリア範囲内ではパターン認識等の画像処理によりダイス、リード等の位置を検出し、画像登録基準点からの修正を行い、ワイヤボンディング作業を行うが、その検出エリア範囲は、基準点の前後０．２ｍｍ程度と大きく、設計値を満足できないダイス位置ずれ等の不具合品に対しても検出、ワイヤボンディング作業を実施してしまい、そのため、リード側に片寄った位置ではエッジショート等の不具合が、リード側から離れた位置では歪なループ形状等の発生という不具合を招くという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、エッジショートの発生や歪なループ形状の発生を確実に回避し、信頼性の高いワイヤボンドを行うことのできるワイヤボンディング方法及びワイヤボンディング装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係るワイヤボンディング方法は、
ダイスとリード間のワイヤボンディングを行うワイヤボンディング方法であって、
ダイス、リードの位置を認識し、当該認識に基づいてボンディングワイヤ長の推定値を算出し、当該推定値と基準値とを比較し、その比較結果に応じてボンディング作業又はそのスキップを選択し実行するよう構成されてなるものである。
【０００７】
そして、かかる方法を実行する装置としては、
ダイスとリード間のワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置であって、
ダイス、リードの位置認識データに基づいてボンディングワイヤ長の推定値を算出する推定値算出手段と、
前記推定値算出手段により算出されたボンディングワイヤ長の推定値と基準値とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に応じて、ボンディング作業又はそのスキップを選択して実行する選択実行手段とを具備してなるものが好適である。
【０００８】
かかる構成においては、ボンディングワイヤ長の推定値と基準値との比較結果に応じてボンディング作業又はそのスキップが選択され実行されるため、従来に比して、エッジショートの発生や歪なループ形状の発生を確実に回避することが可能となるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置により実行されるワイヤボンディング処理の第１の処理手順例について、図１に示されたフローチャートを参照しつつ説明する。
まず、前提として、ワイヤボンディング装置は、周知・公知の構成を有するものであって、特に、リード、チップ位置情報の認識は、パターンマッチング等の画像処理機能を用いたものを基本として、次述する処理手順に沿ったソフトウェアの追加によって本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置が実現されたものであるとする。
装置の動作が開始されると、最初に、リード、チップの検出が行われる（図１のＳ１０２参照）。このリード、チップの検出は、画像認識処理によって行われるが、その認識処理は、公知・周知のものであるのでここでの詳細な説明は省略することとする。
【００１０】
次いで、検出されたリード、チップ位置の情報を基に、ボンディングワイヤ長の推定値（Ｌ）が所定の演算式を用いて算出されることとなる（図１のステップＳ１０４参照）。ここで、「ボンディングワイヤ長」は、ファーストボンドとセカンドボンド間の平面投影長を意味するが、ステップＳ１０４における「ボンディングワイヤ長」を必ずしもこのように扱うことに限定される必要はなく、例えば、実際のワイヤ長としても良い。
そして、上述のステップＳ１０４で算出されたボンディングワイヤ長の推定値Ｌと、予め定められた閾値との比較が行われることとなる（図１のステップＳ１０６参照）。ここで、閾値は、具体的には、ボンディングワイヤ長の上限設定値Ａと下限設定値Ｂの２つとするのが好適である。さらに、この閾値としての上限設定値Ａと下限設定値Ｂは、ワイヤボンディング装置に接続されている公知・周知のいわゆるキーボード等の入力装置によってワイヤボンディング装置へ予め入力、設定できるものとするのが好適である。
図１のステップＳ１０１は、この閾値が入力設定されることを表しており、必ずしもステップＳ１０６の実行直前に処理されるべきことを示すものではない。
【００１１】
ステップＳ１０６において、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＢ≦Ｌ≦Ａ、すなわち、推定値Ｌが上限設定値Ａと下限設定値Ｂとの間にあると判定された場合には、該当する部位についてワイヤボンディングが、予め設定されている条件等にしたがって実行されることとなる（図１のステップＳ１０８参照）。このステップＳ１０８の実行後は、次の製品に対してステップＳ１０２以降の処理が再び繰り返されることとなる。
一方、ステップＳ１０６において、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＬ＞Ａ、すなわち、推定値Ｌが上限設定値Ａより大であると判定された場合、又は、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＬ＜Ｂ、すなわち、推定値Ｌが下限設定値Ｂより小であると判定された場合には、そのワイヤボンディングをスキップして次の製品について、上述したと同様な手順で一連の処理が実行されることとなる（図１のステップＳ１１０，Ｓ１１２参照）。
【００１２】
次に、本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置により実行されるワイヤボンディング処理の第２の処理手順例について、図２に示されたフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図１に示されたフローチャート中の処理と同一内容のステップについては、同一のステップ番号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の処理手順例におけるステップＳ１０２からＳ１０６の処理内容は、先に図１を参照しつつ説明した第１の処理手順におけるものと同一であり、ステップＳ１０６の判定結果に対する処理が異なるものである。
すなわち、まず、ステップＳ１０６において、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＢ≦Ｌ≦Ａ、すなわち、推定値Ｌが上限設定値Ａと下限設定値Ｂとの間にあると判定された場合には、該当する部位についてワイヤボンディングが、予め設定されている条件等にしたがって実行され、その後、次の製品に対してステップＳ１０２以降の処理が再び繰り返されることとなる点は、先の図１に示された第１の処理手順例と同一である（図２のステップＳ１０８参照）。
【００１３】
一方、ステップＳ１０６において、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＬ＞Ａ、すなわち、推定値Ｌが上限設定値Ａより大であると判定された場合、又は、ボンディングワイヤ長の推定値ＬがＬ＜Ｂ、すなわち、推定値Ｌが下限設定値Ｂより小であると判定された場合には、ワイヤボンディング条件が変更されてワイヤボンディングが行われることとなる（図２のステップＳ１１１，Ｓ１１３参照）。ここで、ワイヤボンディング条件の変更は、ステップＳ１１１とＳ１１３とでは、それぞれ推定値Ｌのずれの大きさが異なることを考慮して、それぞれの別の条件変更内容とするのが好適である。また、このワイヤボンディング条件の変更は、ボンディングワイヤ毎に行うようにしても、或いは、ボンディングワイヤ毎に変えずに一定の変更条件としても、いずれでも良いものである。
そして、ステップＳ１１１又はステップＳ１１３の処理実行後は、次の製品に対してステップＳ１０２以降の処理が再び繰り返されることとなる。
【００１４】
次に、上述した第２の処理手順例におけるワイヤボンディング条件変更の具体例について、図３及び図４を参照しつつ説明する。
図３には、インターポーザー１上に設けられたインターポーザー配線２に対するワイヤボンディングの例が模式的に示されている。
同図において、インターポーザー配線２には、ボンディングワイヤ３の一端がボンディングされており、そのボンディングワイヤ３の他端がキャピラリー４を介して第２のボンディング点にボンディングされる様子が示されている。
そして、例えば、Ｌ＞Ａと判定された場合（図２のステップＳ１０６参照）には、リバース距離（又はボンディングワイヤのトップ長さ）を所定の標準設定値より長く変更することで（図２のステップＳ１１１参照）、エッジショートの発生が防止されることとなる。
【００１５】
また、Ｌ＜Ｂと判定された場合（図２のステップＳ１０６参照）には、リバース距離（又はボンディングワイヤのトップ長さ）を所定の標準設定値より短く変更することで（図２のステップＳ１１２参照）、歪なボンディングワイヤの発生が防止されることとなる。
なお、図３において、符号５は、ダイスである。また、図３において、ｌａは、Ｌ＞Ａの場合におけるリバース距離を、ｌｂは、Ｌ＜Ｂの場合におけるリバース距離を、それぞれ示している。
このようなボンディング条件の変更をボンディングワイヤ毎に実施することにより、ダイスの位置ずれによってリード側に片寄った位置では、リバース距離が短く変更され、リード側から離れた位置では、リバース距離が長く変更されることととなり、それによって、エッジショートと歪なループ形状等の不具合発生を防止することが可能となり、図４に示されたような適切なループ形状が得られることとなる。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法をスタックドＣＳＰ及びＭＣＭ（マルチチップモジュール）に実施した例について、図５乃至図８を参照しつつ説明する。なお、図４に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
最初に、図５及び図６は、いずれもダイボンド法を用いたスタックドＣＳＰに実施した例を示すもので、図５に示された例においては、第１のダイス１１ａからインターポーザー配線２へワイヤボンディングが施され、さらに、第２のダイス１１ｂから第１のダイス１１ａへ対してワイヤボンディングが施されたものとなっている。なお、図５及び図６において、符号１２はモールド樹脂である。
これに対して、図６に示された例では、第１及び第２のダイス１１ａ，１１ｂからインターポーザー配線２へそれぞれワイヤボンディングが施されたものとなっている。
図７には、ダイボンド法とフリップチップ法を用いたスタックドＣＳＰへ実施した例が示されており、同図において、符号１３はバンプであり、符号１４はアンダーフィルである。
図８は、ＭＣＭへ実施した例を示すものである。
【００１７】
これらいずれの例も、ボンディングワイヤ高さが低く、ボンディングワイヤ長が短いＣＳＰに適するケースであり、本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法はこのようなボンディングワイヤ高さが低く、ボンディングワイヤ長が短いＣＳＰに特に有効であるということができるものである。
また、本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置及びワイヤボンディング方法は、ガラスエポキシ、ポリイミド、セラミック等のインターポーザー材料の種類に関係なくワイヤボンディングを使用する全ての電子部品に適用できるものである。
なお、上述した本発明の実施の形態においては、ボンディングワイヤ長の上限設定値及び下限設定値をキーボード等により任意に入力、設定できるものとしたが、必ずしもこのような構成に限られる必要はなく、汎用性、利便性は低下するが、例えば、予めこれらのデータを半導体記憶素子等の記憶手段に記憶させておいたものを用いるようにしても良いものである。
【００１８】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、従来と異なり、リードとダイス搭載位置関係が設定値を満足できない場合には、ボンディングのスキップ又はボンディング条件の変更が行われるようにしたので、エッジショートの発生や歪なループ形状の発生を確実に回避することができ、より信頼性の高い製品を提供することができるという効果を奏するものである。
また、上述のように構成されるので、従来装置のように画像でダイス搭載位置を修正するダイボンド法を用いる必要がなくなり、そのため、ダイスの搭載時間の省略による作業時間の短縮化、また設備費用の削減を図ることができるという効果を奏するものである。
さらに、ボンディングワイヤ高さが低く、ボンディングワイヤ両端のボンディング点が近接し、ボンディングワイヤ長の短いＣＳＰ等の小型パッケージの品質及び生産性の向上に寄与することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置により実行されるワイヤボンディングの第１の処理手順例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング装置により実行されるワイヤボンディングの第２の処理手順例を示すフローチャートである。
【図３】図２に示された処理手順中におけるワイヤボンディング条件変更の具体例を説明するためのワイヤボンディングの一例を示す模式図である。
【図４】ワイヤボンディング条件の変更を行った後のワイヤボンディング終了後の状態を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法をダイボンド法を用いたスタックドＣＳＰに実施した例を模式的に示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法をダイボンド法を用いたスタックドＣＳＰに実施した他の例を模式的に示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法をダイボンド法とフリップチップ法を用いたスタックドＣＳＰへ実施した例を模式的に示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるワイヤボンディング方法をＭＣＭへ実施した例を模式的に示す模式図である。
【図９】従来のワイヤボンディング法をＣＳＰに用いた場合を模式的に示す模式図である。
【図１０】図９に示された従来例におけるワイヤボンド形状を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…インターポーザー
２…インターポーザー配線
３…ボンディングワイヤ
４…キャピラリー
５…ダイス
【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】
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【図１０】
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