(57)【要約】【課題】大きな構造上の手間なしにボンディング接合部をその品質の点で検査することができ、特に当該方法が最短の時間内に実施されることができるような方法および装置を提供する。【解決手段】検査力（５）を超音波工具（１）により加えるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波工具を用いてワイヤと基板／ボンディングパッドとの間にボンディング接合部を製作した後に検査力をワイヤに印加する、ワイヤボンディング接合部を特に破壊なしに検査するための方法において、検査力（５）を超音波工具（１）により加えることを特徴とする、ワイヤボンディング接合部を検査するための方法。
【請求項２】
検査力（５）を、特にボンディング接合部（７）の箇所で、ワイヤ方向に対して直交する向きでワイヤ（３）に印加する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
超音波工具（１）の先端部に設けられた溝（２）がワイヤ（３）および／またはボンディング接合部（７）を上方から把持している間に、検査力（５）をワイヤ（３）に印加する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
検査力（５）を、ボンディング接合部（７）に欠陥がなければボンディング接合部（７）が当該検査力（５）に耐えるように設定する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
検査力（５）を加えるために、超音波工具（１）および／またはボンディングヘッドをワイヤ方向に対して直交する向きで動かす、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
ボンディング接合部（７）の品質を、以下のステップ、すなわち
１）検査力（５）を与え、結果として生じる超音波工具（１）の運動を求めて評価する；
２）超音波工具（１）の収容部の運動を与え、反力を求めて評価する；
３）超音波工具（１）の収容部の運動を与え、ワイヤ（３）および／またはボンディング接合部（７）および／または超音波工具（１）および／またはセンサの変形を求めて評価する
というステップの内の少なくとも１つにより検査する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
検査力（５）および／または検査運動を、ボンディングヘッドおよび／またはボンディング機械の運動軸および／またはボンディング製品の収容部に生ぜしめ、かつ／または検出する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
超音波工具を用いてワイヤと基板との間にワイヤボンディング接合部を製作するための装置において、超音波工具（１）を用いて検査力（５）がワイヤ（３）／ボンディング接合部（７）に印加可能であって、特に、その際の検査力（５）がワイヤ方向に対して直交する向きでボンディング平面において方向付けられていることを特徴とする、ワイヤボンディング接合部を検査するための装置。
【請求項９】
ボンディング接合部（７）の品質を検査するために、超音波工具（１）の収容部とワイヤ（３）／ボンディング接合部（７）との間で相対運動が生ぜしめられることができる、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
超音波工具（１）によりワイヤ（３）／ボンディング接合部（７）に印加される力を直接的および／または間接的に検出するためのセンサ、および／または超音波工具（１）の収容部の運動を検出するためのセンサが設けられている、請求項８または９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波工具を用いてワイヤと基板／ボンディングパッドとの間にボンディング接合部を製作した後に検査力をワイヤもしくはボンディング接合部に印加する、ワイヤボンディング接合部を特に破壊なしに検査するための方法に関する。さらに、本発明は、超音波工具を用いてワイヤと基板との間にワイヤボンディング接合部を製作するための、製作されたワイヤボンディング接合部の検査が可能である装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術では、ワイヤボンディング接合部の品質を検査する種々異なる方法が公知である。例えば、長手方向でワイヤに印加された力によってボンディング接合部は、それが損壊および破壊させられるような形で負荷される。この場合、ボンディング接合部を破壊するために必要とされた力が求められる。確かに、そのような方法はボンディング接合部の品質について根本的な情報を提供するが、この検査法を使用した場合、ボンディング接合部自体が破壊されてしまい、このことはこの検査の欠点を成している。同じく、非破壊式の引張検査を実施することも可能であり、この非破壊検査の場合、ボンディング接合部に欠陥がなければ接合部がその力に耐え、ボンディング接合部が品質上低価値である場合にのみ接合部が破壊されるような高さの力がワイヤの長手方向で印加される。そうすることで、品質上問題のないテストされた接合部がテスト後さらに使用されることができる。
【０００３】
ボンディング接合部の品質検査を実施するための、背景技術で公知の方法および装置が有する欠点は、検査力を費やすために、適当な装置がボンディングヘッドに設けられていなければならない点にある。つまり、例えばワイヤクランプをボンディングヘッドに配置することが公知であって、このワイヤクランプによってワイヤが２つのクランプ顎の間に挟まれることができ、それにより、クランプを用いてワイヤを引くことによって、力がボンディング接合部に及ぼされることができる。さらに、比較的に手間のかかる構造に加えて、ボンディングプロセス全体は、引き続いての検査と相俟って、総じて明らかに延長された時間を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、大きな構造上の手間なしにボンディング接合部をその品質の点で検査することができ、特に当該方法が最短の時間内に実施されることができるような方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決した本発明の方法によれば、ワイヤに印加される検査力を超音波工具自体により加えるようにした。さらに、上記課題を解決した本発明の構成によれば、超音波工具を用いて検査力がワイヤ／ボンディング接合部に印加可能であって、特に、その際の検査力がワイヤ方向に対して直交する向きでボンディング平面において方向付けられているようにした。
【発明の効果】
【０００６】
背景技術に対して本発明が有する特別な利点は、例えばワイヤクランプのような付加的な構造がボンディングヘッドに設けられている必要がなく、しかもテスト中の、特に剥ぎ取りによるボンディング接合部の損傷が回避もしくは排除されている点にある。
【０００７】
特にボンディング接合部の箇所で直接的に加えられる検査力は特に有利にはワイヤ方向に対して直交する向きでワイヤ／ボンディング接合部に印加され、このことは特に、超音波工具の収容部（トランスデューサ）と、固定されたワイヤもしくは基板との間の相対運動により実施され得る。
【０００８】
このようにして、本来のボンディングプロセスに、品質の検査に対して付加的に剪断テスト、特に非破壊式の剪断テストを統合することが可能である。この目的のために、ボンディング接合部は、ボンディング接合部に欠陥がなければボンディング接合部が検査力に耐えるように設定された検査力、特に横方向力（剪断力）で負荷される。
【０００９】
このことにより、欠陥のないボンディング接合部が検査プロセス中に損壊および破壊されることが回避される。いずれにせよ品質上の問題がない訳ではないボンディング接合部のみが、適当に設定された力で破壊され、以降使用されることはできない。この方法、もしくは該方法のために設けられた、超音波工具を用いてワイヤと基板との間のワイヤボンディング接合部を製作するための装置の特に有利な点は、検査力が超音波工具自体によってのみ、すなわち、ウェッジによる「ウェッジボンディング（Ｗｅｄｇｅｂｏｎｄｅｎ）」時に加えられる点にある。
【００１０】
このために、例えばワイヤボンディング接合部の製作後にウェッジがワイヤから持ち上げられ、ワイヤの横にポジショニングされることができるので、その後、例えばワイヤ長手方向に対して直交する向きでの、超音波工具の懸垂装置（トランスデューサ）の横方向運動によって、超音波工具／ウェッジにより力がワイヤに及ぼされる。ボンディング接合部がこの力に耐える限り、ボンディング接合部は品質上問題ないものとして分類される。この事例では、超音波工具は剪断楔（Ｓｃｈｅｒｋｅｉｌ）に似た形で使用される。
【００１１】
特に有利な構成では、超音波工具の先端部に設けられた溝がワイヤおよび／またはボンディング接合部を上方から把持している間に、検査力がワイヤに印加される。このことが有する特別な利点は、ボンディング接合部の製作後に超音波工具が最初にボンディング接合部から持ち上げられて、ボンディング接合部の横に改めてポジショニングされる必要がない点にある。また、ボンディング接合部の製作直後には、最適な形状結合（Ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓ：形状による束縛）が超音波工具とワイヤもしくはボンディング接合部との間に存在している。直接的に力がボンディング方向に対して直角にボンディング平面において、ボンディング接合部を検査するために印加されることができる。この場合、ワイヤもしくはボンディング接合部に損傷が生ぜしめられることはない。力はここでは超音波工具により、超音波工具の先端部に設けられた溝の側方の壁領域を介して加えられる。この場合、場合によっては、超音波工具の方向で延びる、予め規定された垂直な保持力を加えることが考慮され得る。それというのは、Ｖ字形の溝の両壁領域間の、例えば７０゜の角度によって、ワイヤ方向に対して直交する剪断力が加えられると、超音波工具の方向での力成分が生じるからであって、この力成分は、超音波工具がワイヤから検査時に滑脱してしまわないように、これに抗して適当に方向付けられた保持力により補償されなければならない。
【００１２】
この検査方法の、背景技術に対する特別な利点は、構造上の手間が明らかに減じられている点にある。それというのは、この場合上記の通り超音波工具が検査エレメントとして役立ち、かつ背景技術で公知であるような付加的なワイヤクリップが不要になるからである。また、本発明による検査方法を実施するための検査時間は明らかに減少する。それというのは、例えば上記クリップのような相応の検査エレメントの特別な起動制御を省略できるからである。
【００１３】
かなりの検査時間が背景技術では例えば、クリップをワイヤ上に閉じ、引き続いてこれを引き、再びワイヤの荷重を解き、そしてクリップを開くことにより発生していた。この行動サイクルは本発明による省略される。それというのも、特に有利な構成では、超音波工具はワイヤボンディング接合部の製作後にはいずれにしてもこの接合部上に載置されているのであって、上記検査力を生ぜしめるだけでよいからであって、このことは最短の時間で可能である。
【００１４】
例えば、検査力を加えるために、工具の収容部（トランスデューサ）および／またはボンディングヘッドがワイヤ方向に対して直交する向きで運動させられるようになっていることができる。これにより、特にワイヤ方向に対して直交する運動時に、自動的に超音波工具の先端部において、超音波工具のばねこわさによって、ワイヤ方向に対して直交する向きで延びる力が生じ、この力がボンディング接合部を負荷し、それにより品質を検査するために使用されることができる。
【００１５】
したがってそれに応じて、ボンディングヘッドおよび／またはボンディング機械の運動軸および／またはボンディング製品（Ｂｏｎｄｇｕｔ）の収容部において検査力および／または検査運動を生ぜしめ、かつ／または検出することが可能である。
【００１６】
ここで重要であるのは、超音波工具の先端部とワイヤもしくは基板との間の力だけなので、例えば力をボンディング製品に、つまり例えば基板が支承されているテーブルを介して、ワイヤ方向に対して直交する向きで加える可能性も存在しており、このために、例えば適当なアクチュエータが設けられていることができる。
【００１７】
ボンディング接合部の品質は以下のステップの内の少なくとも１つにより検査されることができる。すなわち、
１）例えば検査力を予め与え、その結果として生じる超音波工具の運動を求めて評価する。超音波工具が、印加された力に基づいて運動すると、ボンディング接合部は損壊および破壊されている。
２）択一的または組み合わせとして、検査力を予め与え、反力を求めて評価することも可能である。
３）同じく、択一的なまたは変形された構成では、超音波工具の収容部の運動を予め与え、反力を求めて評価することも可能である。
４）超音波工具の運動を予め与え、ワイヤおよび／またはボンディング接合部および／または超音波工具の変形を、センサを用いて求めて評価することも可能である。
【００１８】
特に最後の構成に応じて、ボンディング接合部を製作するだけではなく品質検査も許容する装置は、超音波工具によってワイヤ／ボンディング接合部に印加される力を直接的および／または間接的に検出するためのセンサまたは超音波工具の運動を検出するためのセンサを有しているようにすることができる。
【００１９】
例えばボンディングヘッドに力センサが設けられていることができ、力センサを用いて、超音波工具を介してワイヤに加えられる力が測定される。測定された力は調整変量として、例えばボンディング機械の軸を、所望の検査力が生ぜしめられるように制御するために役立つことができる。
【００２０】
ボンディング箇所がこの力で損壊した場合、このことは例えば位置検出器を介して求められることができる。予め与えられた閾値の超過時（位置検出器により測定される）には、ボンディング箇所の破壊が推量される。同じく、目標検査力に到達しない場合も、ボンディング箇所の破壊が推量され得る。
【００２１】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
唯一の図面１には、本明細書ではウェッジ１とも呼ばれる超音波工具の位置が示されており、ウェッジ１はそのＶ字形の溝２でもってワイヤボンディング接合部の製作後にボンディングワイヤ３上に位置している。この際に、接合時に変形されたボンディングワイヤ３は完全にＶ字形の溝２によって包囲されている。
【００２３】
２つの電極／ボンディングパッド間でボンディング接合部を製作する間に品質検査を実施するために、それに応じて、ボンディングワイヤを摩擦溶接接合によって基板４に取り付けた直後に、検査力がボンディングワイヤ３もしくは製作されたワイヤボンディング接合部に加えられることができ、検査力は図面に矢印５で示した方向でボンディングワイヤの長手方向軸線に直交して延びる。
【００２４】
側方の壁領域が互いにここでは有利には約７０゜の角度を成している、図示されたＶ字形の溝に基づいて、検査力の印加時に、超音波工具１の方向での力成分が生じるので、超音波工具１がワイヤボンディング接合部から検査中に持ち上げられることのないように、上記の力成分に抗して方向付けられた、矢印６の方向での保持力によって、補償が実施されなければならない。
【００２５】
超音波工具もしくは図面に描出されたその先端部と、ボンディングワイヤ３もしくは基板４との間での検査力の発生は、種々異なる形式で実施されることができる。例えば、ボンディングヘッド全体が適当な方向に動かされることができ、この場合、超音波工具のばねこわさ（Ｆｅｄｅｒｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）により力が生ぜしめられる。
【００２６】
択一的にはアクチュエータによって単に、ワイヤ長手方向に対して直交する、超音波工具の収容部の変向が惹起されることができる。
【００２７】
やはりこの力は、適当な収容部に収められた基板を介してもしくは適当な収容部を用いて、超音波工具に対して発生させることもできる。
【００２８】
総括すれば、力作用を生ぜしめるために、当業者にとって考え得る全ての手段が含まれることができる。
【００２９】
本事例では、ボンディング接合部の品質は、ボンディング接合部が検査力の印加時にこれに耐え得るかによって確認される。接合部が、適当に前調節されている検査力に耐え切れなければ、接合部は損壊し、このことは反力の飛躍的な減少や、超音波工具の変向（の増大）に結果的につながり、このことにより、例えば適当に装備されたセンサ装置によってボンディング接合部の損壊が検出されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】超音波工具の位置を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ウェッジ、  ２  溝、  ３  ボンディングワイヤ、  ４  基板、  ５  検査力、  ６  保持力、  ７  溶接接合部
【図１】
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