(57)【要約】【課題】容量成分を有するボンディング対象物とワイヤとの間の接続について、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出することである。【解決手段】搬送高周波信号をＡＭ変調した信号が変調信号生成回路５４で生成され、ワイヤ４０を介しボンディング対象物３０に印加される。その応答は、抽出回路６２により整流され、ロックインアンプ６４に入力される。ロックインアンプ６４は、変調信号と同じ周波数の参照信号を用いて乗算と積分が行われることで、周波数帯域より高い周波数成分が除去され、変調信号成分の信号強度が検出される。検出された信号強度を基準電圧７４と比較回路７２で比較して、接続不良か否かを判定する。ワイヤ４０を介し、パルス波を入力し、その応答をボックスカーインテグレータでノイズを除去しつつ信号強度を出力するものとすることもできる。【選択図】図１
2005085772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、
接続不良検出手段は、
搬送高周波信号を所定の変調信号で変調して変調高周波信号を生成し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から変調高周波信号を入力信号として入力する信号入力手段と、
入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、
入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号から変調信号成分を抽出する抽出手段と、
抽出された変調信号成分の信号強度を検出する強度検出手段と、
検出された信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディング装置において、
強度検出手段はロックインアンプであることを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のボンディング装置において、
変調は、振幅変調であることを特徴とするボンディング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のボンディング装置において、
変調は、周波数変調であることを特徴とするボンディング装置。
【請求項５】
請求項１記載のボンディング装置において、
抽出手段は、強度検出手段への信号伝送路の手前に配置されることを特徴とするボンディング装置。
【請求項６】
請求項３記載のボンディング装置において、
抽出手段は、整流器であることを特徴とするボンディング装置。
【請求項７】
ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、
接続不良検出手段は、
ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側からパルス信号を入力信号として入力する信号入力手段と、
入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、
入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号からパルス信号に同期した信号を抽出するボックスカーインテグレータと、
抽出された信号の信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項８】
ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、
接続不良検出手段は、
ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から矩形信号を入力信号として入力する信号入力手段と、
入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、
入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号から矩形信号に同期した信号を抽出するボックスカーインテグレータと、
抽出された信号の信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とするボンディング装置。
【請求項９】
請求項１又は請求項７又は請求項８のいずれか１に記載のボンディング装置において、
信号迂回防止手段は、搬送高周波信号の周波数帯域においてワイヤ供給部とボンディング対象物保持部との間をハイインピーダンスにすることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のボンディング装置において、
信号迂回防止手段は、インダクタを介してボンディング対象物保持部のアースを行うことを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のボンディング装置において、
信号迂回防止手段は、ワイヤが内部を通過して供給されるように配置されたフェライトビーズであることを特徴とするボンディング装置。
【請求項１２】
請求項１０又は請求項１１に記載のボンディング装置において、
信号迂回防止手段は、さらに、入力信号を入力し出力信号を受け取るコモンドチョークを備えることを特徴とするボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボンディング装置に係り、特に、ワイヤボンディングにおいて、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出することができるボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の組立工程に用いられるワイヤボンディング装置では、例えば半導体チップのボンディングパッドに細い金線等のワイヤがボンディングされる。ボンディングされたワイヤは延ばされて、回路基板等のボンディングリードにおいてまたボンディングが行われ、これによって半導体チップのボンディングパッドと回路基板のボンディングリードとの間の接続が行われる。ボンディングパッドとワイヤとの間のボンディングがうまくいかないと、いわゆる接続不良が起こる。目視では判別できない接続不良を検出するために、ワイヤから半導体チップに対し適当な直流電流を入力し、流れる電流値を測定して電気的に接続不良を判定することが行われる。
【０００３】
電気的な接続不良の判定において、例えばＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）集積回路のように容量成分を有する電子部品には直流電流を流すことができない。そこで、特許文献１には、ワイヤを介して高周波信号を印加し、ワイヤを通して流れる電流に対応する出力レベルにより、ボンディングの不着検出を行うことが開示される。また、特許文献２には、ワイヤを介して矩形波を印加し、ワイヤを通して流入する電流の微分出力を積分して得られる出力レベルにより、ボンディングの不着検出を行うことが開示される。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６４１１６号公報
【特許文献２】特開平８−２３６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、高周波信号や矩形波を用いる従来技術では、微弱な高周波信号変化を検出しなければならず、ノイズに弱い欠点がある。特に、周波数フィルタリングで除去しきれないノイズ、例えば、ランダム周波数ノイズや、あるいは入力周波数近辺の周波数成分を有するノイズ等に対し、誤検出をする恐れがある。また、高周波信号をそのまま処理しているため、伝送路等の回路構成が煩雑なものとなっている。
【０００６】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、容量成分を有するボンディング対象物とワイヤとの間の接続について、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出できるボンディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、接続不良検出手段は、搬送高周波信号を所定の変調信号で変調して変調高周波信号を生成し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から変調高周波信号を入力信号として入力する信号入力手段と、入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号から変調信号成分を抽出する抽出手段と、抽出された変調信号成分の信号強度を検出する強度検出手段と、検出された信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、強度検出手段はロックインアンプであることが好ましい。ここでロックインアンプあるいはロックイン増幅器とは、非常に小さな交流信号や広い周波数帯域で観測した場合に雑音に埋もれてしまって観測できないような微小な交流信号を検出するための増幅器であって、位相敏感検波器とも呼ばれる。ここで、検出すべき信号をＶSｃｏｓωｔとし、乗算器でそれと同じ周波数の参照信号Ｅｃｏｓ（ωｔ＋φ）との積をとってから周波数帯域幅Δｆ（＜＜ω／２π）の低域フィルタあるいは積分器を通すと、Δｆより高い周波数成分はフィルタで減衰してしまい、ＶSｃｏｓωｔに比例する直流電圧出力が得られる（物理学時点編集委員会編，物理学辞典，培風館，昭和６１年１０月２０日，初版，ｐ２２７２−ｐ２２７３）。
【０００９】
また、変調は、振幅変調であることが好ましい。また、変調は、周波数変調であってもよい。
【００１０】
また、抽出手段は、強度検出手段への信号伝送路の手前に配置されることが好ましい。また、抽出手段は、整流器であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、接続不良検出手段は、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側からパルス信号を入力信号として入力する信号入力手段と、入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号からパルス信号に同期した信号を抽出するボックスカーインテグレータと、抽出された信号の信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、ボックスカーインテグレータあるいはボックスカー積分器とは、微小振幅の周期的な信号波形を検出するための回路である。信号の周期がわかっている場合には、その周期の一定の位相で信号の値を多数回サンプリングして積分回路に入れる。積分回路はサンプリングにより得られたパルス列を平均化するので、サンプリング周波数（信号周波数）と周期が一致しない周波数成分のノイズ出力は打消しあって小さくなり、サンプリング位相における信号の値が残る。サンプリングの位相を順番にずらしていくことで信号の波形を一周期全体にわたって得ることができる（上記物理学辞典，ｐ１９９９）。
【００１３】
また、本発明に係るボンディング装置は、ボンディング対象物にワイヤをボンディングするボンディング装置本体部と、ボンディング動作に引き続きワイヤとボンディング対象物との間の接続不良を検出する接続不良検出手段と、を含むボンディング装置であって、接続不良検出手段は、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から矩形信号を入力信号として入力する信号入力手段と、入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ信号迂回防止手段と、入力信号に応答し、ワイヤ供給部又はボンディング対象物保持部のいずれか一方側から出力される出力信号を受け取り、出力信号から矩形信号に同期した信号を抽出するボックスカーインテグレータと、抽出された信号の信号強度を基準値と比較し、ワイヤとボンディング対象物との間の接続不良があるか否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、信号迂回防止手段は、搬送高周波信号の周波数帯域においてワイヤ供給部とボンディング対象物保持部との間をハイインピーダンスにすることを特徴とする。また、信号迂回防止手段は、インダクタを介してボンディング対象物保持部のアースを行うことが好ましい。また、信号迂回防止手段は、ワイヤが内部を通過して供給されるように配置されたフェライトビーズであることが好ましい。また、信号迂回防止手段は、さらに、入力信号を入力し出力信号を受け取るコモンドチョークを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の少なくとも１つにより、搬送高周波信号を所定の変調信号で変調した変調高周波信号を、接続不良の検出のために用いる。例えば、ワイヤを介しボンディング対象物に変調高周波信号を印加し、その応答から変調信号成分を抽出し、その信号強度を検出する。すなわち、入力信号として、単なる高周波信号を用いず、これに変調をかけることで入力信号を識別する情報を与え、この識別情報を元に抽出・検出を行う。したがって、さまざまノイズが混入したとしても、変調信号と同じ周波数で変調されない限り、信号強度としては検出されず、高いＳＮ比を得ることができる。このようにして、容量成分を有するボンディング対象物とワイヤとの間の接続について、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出することができる。なお、上記例の他に、入力信号をボンディング対象物側から印加して、ワイヤ側から応答を得ることでもよい。
【００１６】
また、上記構成により、入力信号が、ボンディング対象物及びワイヤの供給部によって供給されたワイヤを通過せずに迂回することを、迂回路をハイインピーダンスにして防ぐ。これにより、変調高周波信号が、ワイヤ及びボンディング対象物を通過して流れる正規の測定経路以外に逃げてしまうのを防止することができ、変調信号成分の信号強度をより正確に得ることができ、ボンディング接続不良をより正確に検出できる。
【００１７】
上記構成の少なくとも１つにおいて、ロックインアンプにより出力信号の中の変調信号成分の信号強度が検出される。上記のように、ロックインアンプでは、変調信号の周波数ｆ＝ω／２πと実質的に同じ周波数を有する参照信号を用いるので、ロックインアンプにおいてこの変調信号の周波数ｆを識別情報として信号の検出が行われる。周波数ｆは搬送高周波信号の周波数数Ｆに比べ低周波に設定されているので、その分ロックインアンプの位相敏感性が緩和される。また、ロックインアンプの周波数帯域幅Δｆ（＜＜ω／２π）より高い周波数成分は取り除かれて、変調信号成分の信号強度が直流値として出力される。このように、乗算器と積分器の簡便な構成により、ノイズを抑制して、変調信号成分の信号強度を得ることができる。
【００１８】
上記構成の少なくとも１つにおいて、出力信号の中に含まれる変調信号成分の抽出は、強度検出の手前で行われる。変調信号成分の周波数帯域は、搬送高周波信号の周波数帯域より低周波であるので、強度検出のための伝送路の構成を、高周波の場合に用いられるものに比べ簡略なものとすることができる。例えば、変調信号成分の抽出を整流器で行い、強度検出をロックインアンプで行う場合で説明すると、整流器により低周波となった変調信号成分がロックインアンプに供給されることになるので、その間における伝送路の構成が高周波伝送路に比べ簡略なものとすることができる。
【００１９】
上記構成の少なくとも１つにより、接続不良の検出のためにパルス信号を用いる。例えば、ワイヤを介しボンディング対象物にパルス信号を断続的に入力し、その応答をボックスカーインテグレータで検出する。接続が正常の場合は、ボンディング対象物の容量成分によりパルス信号の波形が変化し、したがって信号強度も変化する。これに対し接続不良が起こっている場合は、入力されたパルス信号の波形が変化せず、信号強度は元のままである。上述したボックスカーインテグレータの作用により、パルス信号の繰り返し周波数と周期が一致しない周波数成分のノイズ出力を小さくすることができる。したがって、サンプリング回路と積分器の簡便な構成のボックスカーインテグレータを用いることで、ノイズを抑制して、パルス信号の信号強度の変化を検出し、それにより接続不良を検出することができる。すなわち、容量成分を有するボンディング対象物とワイヤとの間の接続について、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出することができる。パルス信号の代わりに矩形信号を用いてもよい。なお、上記例の他に、入力信号をボンディング対象物側から印加して、ワイヤ側から応答を得ることでもよい。
【００２０】
上記構成の少なくとも１つにおいて、フェライトビーズの内部をワイヤが通過する。このように簡単な素子を用いて、ワイヤを介する迂回路のインピーダンスを高めることができ、入力信号が正規の測定経路以外に逃げてしまうのを防止することができる。
【００２１】
上記構成の少なくとも１つにおいて、信号迂回防止のために正方向の電流を入力し逆方向の電流を受け取るコモンドチョークが用いられる。このようなコモンドチョークは、入力信号の電流と出力信号の電流とを等しくなるように作用するので、入力信号が正規の測定経路以外に逃げてしまうのを防止することができる。
【００２２】
以上のように、本発明に係るボンディング装置によれば、容量成分を有するボンディング対象物とワイヤとの間の接続について、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。なお、以下では、容量成分を有するボンディング対象物にワイヤをボンディングする場合について説明するが、容量成分を有しないと予めわかっているボンディング対象物についての接続不良検出に、あるいはボンディング対象物の性質があらかじめわかっていない場合に、そのまま用いてもよい。また、従来から知られている直流電流印加型の接続不良検出器を別途備え、本実施形態の接続不良検出部との間で、ボンディング対象物の性質により切り替えを行うものとしてもよい。
【実施例１】
【００２４】
図１は、接続不良検出機能を有するワイヤボンディング装置１０の構成を示す図である。但し、接続不良検出を行う際の様子を示すために、ワイヤボンディング装置１０そのものの構成要素でないボンディング対象物３０と、ワイヤ４０も図示してある。
【００２５】
ワイヤボンディング装置１０は、ボンディング対象物３０にワイヤ４０をボンディングするボンディング装置本体部２０と、接続不良検出部５０とを含んで構成される。
【００２６】
ボンディング対象物３０としては、回路基板等の上に配置されたＭＯＳＬＳＩチップ等が適用される。図１に示すように、ボンディング対象物３０は、ワイヤ４０がボンディングされるとともに、ＭＯＳＬＳＩチップのシリコン基板側を保持するステージ２６から接続不良検出のための出力信号線が引き出される。また、ワイヤ供給部４００の一部であるワイヤクランパ２２に接続不良検出のための入力信号線が接続される。これらの信号線は、別途接続不良がないことが確認されていることが好ましい。
【００２７】
ワイヤ４０は、ワイヤボンディングに一般的に用いられる細い金属線を対象とすることができる。例えば直径２５μｍの金ワイヤ等である。この他、アルミワイヤ等であってもよい。
【００２８】
図１において、ボンディング装置本体部２０の構成要素としては、本実施形態の説明に必要な部分のみ示してある。すなわち、ワイヤ４０が巻かれているワイヤスプール３８と、ワイヤスプール３８から引き出されたワイヤ４０をクランプし保持する上述のワイヤクランパ２２と、ワイヤ４０を挿通し、ボンディングエネルギをワイヤ４０とボンディング対象物３０に与えるキャピラリ２４と、上述したボンディング対象物保持部であるステージ２６とが示されている。ここで図１は、接続不良検出の際の様子を示すもので、ボンディング対象物３０がステージ２６に保持され、ワイヤ４０をボンディング対象物３０にファーストボンディングした後、キャピラリ２４をボンディング個所より上方に移動させた状態として図示されている。
【００２９】
ここでワイヤクランパ２２やワイヤスプール３８は、ボンディング装置本体部２０のアース２１に接続される。また、ステージ２６とボンディング装置本体部２０のアース２１との間には、高周波的にインピーダンスを高くするインダクタンス素子２８が設けられる。インダクタンス素子のインピーダンスは、接続不良検出のための入力信号が、正規の測定経路を経ずに迂回してしまうことを防ぐ機能を有する素子である。すなわち、後述するように、接続不良検出のための入力信号は、ワイヤクランパ２２から入力されてワイヤ４０とボンディング対象物３０を通って接続不良検出部５０に出力される。これが接続不良検出のための正規の測定経路である。これに対し、ワイヤクランパ２２−ワイヤ４０−ワイヤスプール３８−アース２１−ステージ２６の経路が迂回路４１である。この迂回路４１のインピーダンスが、接続不良検出に用いる周波数の帯域において、十分にハイインピーダンスでないと、せっかく入力した入力信号が迂回路４１に流れ、正規の測定経路に流れる成分が減少あるいは消滅して接続不良検出が十分に行われない。インダクタンス素子２８は、かかる迂回路４１をハイインピーダンスにして、入力信号の迂回を防ぐものである。インダクタンス素子２８は、例えばコイル等の素子を用いることができる。
【００３０】
接続不良検出部５０は、ワイヤ４０を介してボンディング対象物３０に信号を印加し、それに応答して出力された出力信号を処理して、ワイヤ４０とボンディング対象物３０との間の接続不良検出を行う機能を有する回路である。必要に応じて信号の変化を示す図２から図７を用い、接続不良検出部５０を構成する各要素を以下に説明する。
【００３１】
接続不良検出部５０の中の搬送高周波信号生成回路５２は、一定の周波数Ｆ及び一定の振幅Ｅｃを有する連続波の高周波信号を生成する回路であり、発振回路を含む一般的な信号発生回路で構成することができる。周波数Ｆは、ＭＯＳＬＳＩチップの容量成分によって設定する。例えば、数１０ｐＦの容量成分に対して、一例としてＦ＝１０ＭＨｚを用いることができる。図２は、横軸に時間、縦軸に電圧をとって、搬送高周波信号１００の信号波形の様子を示す図である。
【００３２】
変調信号生成回路５４は、周波数Ｆに対し低い一定の周波数ｆ及び一定の振幅Ｅｍを有する連続波の低周波信号を生成する回路であり、発振回路を含む一般的な信号発生回路で構成することができる。周波数ｆは、搬送高周波信号の周波数Ｆに対し十分な変調がかけられる周波数であることとともに、接続不良検出時間に比べ短い周期に設定することが好ましい。例えば上記の例でＦ＝１０ＭＨｚとして、ｆ＝５００ｋＨｚ等とすることができる。図３は、図２と同じ横軸と縦軸を用い、変調信号１０２の信号波形の様子を示す図である。
【００３３】
変調高周波信号生成回路５６は、搬送高周波信号１００を所定の低周波数で振幅変調（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＡＭ変調）して変調高周波信号を生成する機能を有する回路である。より具体的には、搬送高周波信号生成回路５２で生成された周波数Ｆで振幅Ｅｃの搬送高周波信号１００に、変調信号生成回路５４で生成された周波数ｆで振幅Ｅｍの変調信号１０２を乗算処理する機能を有する、乗算回路は、一般的なミキサ回路で構成することができる。図４は、図２及び図３と同じ横軸と縦軸を用い、変調高周波信号１０４の信号波形の様子を示す図である。また、図５は、横軸に周波数、縦軸に信号強度としての電圧をとり、変調高周波信号１０４の周波数スペクトルを示す図である。すなわち、変調高周波信号１０４は、周波数Ｆを中心周波数として、さらにＦ±ｆ／２の周波数に信号成分を有する。
【００３４】
変調高周波信号１０４は、コモンモードチョーク５８を通り、ワイヤクランパ２２からワイヤ４０に印加され、キャピラリ２４を経由してボンディング対象物３０に入力される。ワイヤ４０とボンディング対象物３０との間の接続状態に応じた応答は、再びコモンモードチョーク５８を通り、接続不良検出部５０に戻される。コモンモードチョーク５８は、「変調高周波信号生成回路５６−（コモンモードチョーク５８）−ワイヤクランパ２２−ワイヤ４０」に流れる電流と、「ワイヤ４０−ボンディング対象物３０−（コモンモードチョーク５８）−測定用抵抗６０」に流れる電流とを等しくなる機能を有するもので、変成器で構成することができる。すなわち、コモンモードチョーク５８は、ワイヤに印加された信号が迂回路４１等に流れることを防いで、再び接続不良検出部５０に戻す機能を有する。
【００３５】
コモンモードチョーク５８の出力側は測定用抵抗６０を介して、接続不良検出部５０のグランド５１に接続される。接続不良検出部５０のグランド５１は、ボンディング装置本体部２０のアース２１と分離して設けられる。測定用抵抗６０は、ワイヤ４０を介しボンディング対象物３０に入力された変調高周波信号に対する応答を電圧信号として出力するための抵抗素子である。すなわち、ワイヤ４０とボンディング対象物３０との間に接続不良がなければ、変調高周波信号は、「変調高周波信号生成回路５６−コモンモードチョーク５８−ワイヤクランパ２２−ワイヤ４０−ボンディング対象物３０−コモンモードチョーク５８−測定用抵抗６０」の正規の測定経路に電流として流れる。接続状態に低抵抗から高抵抗等の幅があれば、その接続状態に応じた電流が流れ、その大きさは、測定用抵抗６０によって電圧信号に変換される。この信号を、入力された変調高周波信号に応答した出力信号として用いることができる。
【００３６】
抽出回路６２は、出力信号から変調信号成分を抽出する機能を有し、いわゆる検波回路に相当する。より具体的には、整流器で構成することができる。
【００３７】
整流器を通過したあとの信号波形の様子を図６に示す。すなわち、信号波形は、グランド電位に対しプラス側の波形となり、整流により周波数スペクトルが変化する。図７は、整流器を通過したあとの信号の周波数スペクトルを示す図で、横軸及び縦軸は図５と同じである。図７に示すように、整流器を通過したあとの信号は、変調信号の周波数ｆの成分と、搬送高周波信号の周波数Ｆの２倍である２Ｆの成分とを含む。このようにして、整流器により、出力信号から変調信号の周波数ｆの成分を抽出することができる。
【００３８】
整流器を測定用抵抗６０の直後に配置した理由は、図７に示すように、低周波の周波数ｆの成分が抽出されることにより、これ以後の伝送路は低周波の周波数ｆの伝送を中心に設計することができる利点があるからである。すなわち、変調高周波信号のままでは、伝送路を高周波の周波数Ｆの伝送を中心に設計することになり、複雑な高周波伝送路が必要になるが、このことを避けて、より簡略な構成の伝送路で構成することができる。また、仮に整流器のあとで入力信号がノイズとして乗ったとしても、そのノイズは整流器を通っていないので、そのノイズに周波数ｆのピークがなく、後述するように、そのノイズはロックインアンプ６４で検出されることがなく、ＳＮ比の悪化を避けることができる利点も有する。
【００３９】
抽出回路６２の出力信号は、ロックインアンプ６４に入力される。ロックインアンプ６４は、乗算器６６と移相回路６８と積分器７０とから構成される。乗算器６６は、抽出回路６２の出力信号と参照信号とを乗算する機能を有し、積分器７０は、乗算器６６の出力を低域周波数成分だけ取り出すローパスフィルタの機能を有する。上記のように、搬送高周波信号の周波数Ｆに周波数ｆの変調を行うことで識別情報を与え、この情報を元にロックインアンプで信号の選別・検出を行う。したがって、ｆ＝ω／２πとすると、検出すべき信号はＶSｃｏｓωｔで、参照信号はこれと同じ周波数を有し適当な位相φを含む信号Ｅｃｏｓ（ωｔ＋φ）を用いる。乗算器６６で検出すべき信号と参照信号との積をとってから周波数帯域幅Δｆ（＜＜ω／２π）の積分器を通すと、Δｆより高い周波数成分はフィルタで減衰してしまい、ＶSｃｏｓωｔに比例する直流電圧出力が得られることになる。ＳＮ比は、積分時間の平方根に比例して改善される。ロックインアンプ６４の動作は、ディジタルで行うこともでき、アナログで行うこともできる。
【００４０】
移相回路６８は、参照信号に適当な位相φを与えるための位相調整回路である。場合によれば、位相調整を行わなくてもよい。すなわち、すでにＡＭ変調を行っているため、周波数ｆの成分の信号強度検出が比較的容易となるからである。仮に、ＡＭ変調を行わず、しかもボンディング対象物３０の容量成分により位相が変化する場合には、周波数ｆの成分の信号強度検出は容易ではない。このような場合には、移相回路６８により適当な位相調整を行うことができる。移相回路６８に代えて、２位相型のロックインアンプを用いることもできる。
【００４１】
比較回路７２は、検出された信号強度を基準値と比較することで、ワイヤ４０とボンディング対象物３０との間の接続不良があるか否かを判定する機能を有するコンパレータ回路である。基準値としては、実験等で設定することができる基準電圧７４を用いることができる。比較回路７２の出力は、ディスプレイ等により表示することができる。例えば、測定された信号強度が基準電圧７４より小さいときは、エラー信号を表示するようにしてもよい。オペレータはエラー信号を検知することで、例えば、再ボンディング処理等の指示を図示されていないボンディング制御部に与えることができる。
【００４２】
上記構成の作用につき、各構成要素を通ることで信号波形がどのように変化するか、特にロックインアンプのノイズ除去作用について、シミレーションを行った結果を用いて説明する。シミレーションには、Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ（商品名）を用いた。ワイヤに入力する信号として、Ｉ（ｔ）＝[２＋ｓｉｎ（ωｔ）]ｓｉｎ（１０ωｔ）とした。前半部は周波数ｆ＝ω／２πの低周波変調信号で、後半部が周波数ｆでＡＭ変調を受ける周波数Ｆ＝１０ｆの搬送高周波信号である。図８は、この入力信号の形状を示す図である（図４に対応する）。縦軸は振幅値、横軸は時間で、数値計算のために行った離散化のステップで表されている。図９は、図８をそのままフーリエ変換して周波数スペクトルを示す図で、横軸は周期で、縦軸はサンプル区間中に含まれる周期の数（波の数）である（図５に対応する）。
【００４３】
図１０は、図８の入力信号を整流した後、フーリエ変換して周波数スペクトルを示す図で、縦軸及び横軸は図９と同様である。図１１は、検出すべきｆ＝ω／２πの部分を拡大して示す図である。以上はノイズがない場合で、整流器を通過した信号は、ｆ＝ω／２πのところできれいなピークを有していることがわかる。
【００４４】
図１２は、図８の信号にノイズを加えたものである。ノイズは乱数で与え、乱数の取り得る値の範囲をＡＭ変調の振幅量と同じとした。縦軸及び横軸は図８と同じである。図１３は、この信号を整流した後、フーリエ変換し、検出すべきｆ＝ω／２πの部分を拡大した周波数スペクトルを示す図である。縦軸及び横軸は図１１と同じである。
【００４５】
図１３を図１１と比較してわかるように、仮に変調信号の周波数ｆのスペクトルのみを取り出すことができる急峻なフィルタが存在すれば、検出すべきｆの成分の信号強度の精度のよい測定が可能となる。ここで、ロックインアンプの利得の計算を行った結果を図１４、図１５に示す。これらは周波数ｆの参照信号を用い、図１４は９周期分の積分を行ったものであり、図１５は４５周期分の積分を行ったものである。縦軸はデシベルではなく、積分フィルタを通過する強度の相対的な割合を示す。なお、ロックインアンプで検出される信号強度は、このロックインアンプの利得図の値と、整流後の信号の周波数スペクトル図の値との積となる。
【００４６】
このように、数十周期分の積分を行うことで、ノイズをほぼ問題ないレベルまで除去できることがわかる。したがって、この信号強度を基準値と比較することで、ノイズの影響をより少なくして接続不良を検出することができる。
【００４７】
上記において、搬送高周波信号をＡＭ変調により変調し、それをワイヤに印加するものとして説明した。この他に、搬送高周波信号を周波数変調（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＦＭ変調）により変調し、それをワイヤに印加するものとしてもよい。図１６は、搬送高周波信号をＦＭ変調した変調高周波信号の周波数スペクトルを示す図で、縦軸及び横軸は図５と同様である。すなわち、この信号の周波数スペクトルは、周波数Ｆに最も大きなピークを有し、その両側に周波数ｆの間隔でサイドバンドが生ずる。搬送高周波信号をＦＭ変調した変調高周波信号を用いる場合の抽出回路は、整流器に代えて、例えば共振器等のＦＭラジオの検波方式と同様な構成を用いることができる。
【００４８】
上記において、測定用抵抗６０は、コモンモードチョーク５８の出力側と接続不良検出部５０のグランド５１との間に設けるものとして説明した。この他に、図１７に示すように、測定用抵抗６０を、変調高周波信号生成回路５６の出力側と、コモンモードチョーク５８の入力側との間に設けるものとしてもよい。この場合は、ワイヤクランパ２２側から出力信号を取り出すことになる。また、図１において、入力側と出力側を逆、すなわちステージ２６側から変調高周波信号を入力し、その応答をワイヤクランパ２２側から取るものとしてもよい。
【００４９】
また、上記において、迂回路４１に入力信号が迂回することを防ぐために、ステージ２６とボンディング装置本体部２０のアース２１との間にインダクタンス素子２８を設け、さらにコモンモードチョーク５８を用いるものとして説明した。この他に、可能であればワイヤスプール３８とボンディング装置本体部２０のアース２１との間に他のインダクタンス素子を設けてもよい。また、コモンモードチョーク５８を省略してもよい。
【００５０】
また、上記の迂回路防止手段に代えて、あるいは重畳して、図１８に示すように、ワイヤ４０を供給する部分にフェライトビーズ４２を設けてもよい。すなわち、リング状あるいは円筒状に成形したフェライトビーズ４２を用い、ワイヤ４０をフェライトビーズ４２の中を通して供給するものとして、その部分をハイインピーダンスとすることができる。
【実施例２】
【００５１】
ワイヤに印加する信号として、パルス波又は矩形波を用いることもできる。この場合には、ロックインアンプに代えてボックスカーインテグレータを用いることが好ましい。図１９は、ボックスカーインテグレータを用いて接続不良検出を行うことができるワイヤボンディング装置２１０の構成を示す図である。図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ワイヤボンディング装置２１０は、ボンディング対象物３０にワイヤ４０をボンディングするボンディング装置本体部２０と、接続不良検出部２５０とを含んで構成される。
【００５２】
図１９においては、迂回路防止手段として、ステージ２６とボンディング装置本体部２０のアース２１との間にインダクタンス素子２８を設け、コモンモードチョーク５８を用いるものとするが、実施例１で説明した他の構成の迂回路防止手段をとることもできる。また、接続不良検出のための測定用抵抗６０をワイヤクランパ２２側とするが、これも実施例１で説明した他の構成をとるものとしてもよい。
【００５３】
接続不良検出部２５０の中のパルス発生器２５２は、断続的な周期でパルス信号を生成する回路で、一般的なパルス発生回路により構成できる。生成されたパルス信号は、ワイヤクランパ２２からワイヤ４０に印加され、キャピラリを通り、ボンディング対象物３０に入力される。ボンディング対象物３０は接続不良検出部２５０のグランド５１に接続されるので、ワイヤ４０とボンディング対象物３０との間に接続不良がなければ、パルス信号は、「パルス発生器２５２−測定用抵抗６０−（コモンモードチョーク５８）−ワイヤクランパ２２−ワイヤ４０−ボンディング対象物３０−（コモンモードチョーク５８）−グランド５１」に流れる。したがって、ボンディング対象物３０の容量成分のため、パルス信号は形状が変化する。これに対し、接続不良があれば、パルス信号は元の波形を維持する。
【００５４】
その様子を図２０に定性的に示す。図２０（ａ）はパルス発生器２５２の出力波形を示し、（ｂ）は、接続不良がないときのパルス波形の変化の様子を示し、（ｃ）は接続不良のときのパルス波形の様子を示す図である。
【００５５】
この変化の有無を捉えるために、ワイヤ４０に印加されたパルス信号は、ボックスカーインテグレータ２５４に入力される。ボックスカーインテグレータ２５４は、スイッチ２５６と積分器２５８とを備え、スイッチ２５６に与えるトリガ信号には、パルス発生器２５２が出力するパルス信号を用いる。このトリガ信号を遅延器２６０に通してタイミングを合わせ、信号が立ち上がる微小な時間だけスイッチをＯＮする。この微小な時間は、図２０に示すように、ボックス状の測定ウインドとなる。
【００５６】
このように、ワイヤ４０を介してボンディング対象物３０に入力されたパルス信号に対する応答を、パルス信号に同期したきわめて短い測定ウインドの間だけ測定を行い、さらに積算することで、パルス信号に同期しないノイズ成分を平均化して除去することができる。ＳＮ比は、積算回数の平方根に比例する。ボックスカーインテグレータ２５４の測定は、ディジタルで行うこともでき、アナログで行うこともできる。なお、パルス信号に同期したノイズを除去するために、ワイヤにパルス信号を印加しない状態での測定を予め行い、このとき測定された信号はノイズによるものとして、この値をパルス印加時の出力から差し引くこととしてもよい。
【００５７】
ノイズが除去された信号強度は、比較回路７２により、基準電圧７４と比較され、接続不良の有無を判定することができる。
【００５８】
上記において、断続的な周期でパルス信号に代えて、断続的な周期の矩形波を用いてもよい。この場合は、パルス発生器に代えて、矩形波発生器を用いる。矩形波発生器は、一般的な矩形波発生回路で構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る実施の形態において、ロックインアンプを用いて接続不良検出を行うワイヤボンディング装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、搬送高周波信号の信号波形の様子を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、変調信号の信号波形の様子を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、ＡＭ変調を行った変調高周波信号の信号波形の様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、変調高周波信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、整流器を通過したあとの信号波形の様子を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、整流器を通過したあとの信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の作用を説明するため、シミレーションに用いた変調高周波信号を示す図である。
【図９】図８に示す信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１０】図８に示す信号を整流した後の周波数スペクトルを示す図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】図８の信号にノイズを加えたときの信号波形の様子を示す図である。
【図１３】図１２に示す信号を整流した後の周波数スペクトルの部分拡大図である。
【図１４】図１３に示す信号に対するロックインアンプの利得の計算を行った結果を示す図である。
【図１５】図１４より長い積分を行った結果を示す図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態において、ＦＭ変調を行った変調高周波信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１７】測定用抵抗について他の設け方の例を示す図である。
【図１８】迂回路防止手段の他の例を示す図である。
【図１９】他の実施の形態において、ボックスカーインテグレータを用いて接続不良検出を行うワイヤボンディング装置の構成を示す図である。
【図２０】図１９において、パルス波形の変化を定性的に示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２１０  ワイヤボンディング装置、２０  ボンディング装置本体部、２１  アース、２２  ワイヤクランパ、２４  キャピラリ、２６  ステージ、２８  インダクタンス素子、３０  ボンディング対象物、３８  ワイヤスプール、４０  ワイヤ、４１  迂回路、５０，２５０  接続不良検出部、５１  グランド、５２  搬送高周波信号生成回路、５４  変調信号生成回路、５６  変調高周波信号生成回路、５８  コモンモードチョーク、６０  測定用抵抗、６２  抽出回路、６４  ロックインアンプ、６６  乗算器、６８  移相回路、７０，２５８  積分器、７２  比較回路、７４  基準電圧、１００  搬送高周波信号、１０２  変調信号、１０４  変調高周波信号、２５２  パルス発生器、２５４  ボックスカーインテグレータ、２５６  スイッチ、２６０  遅延器。
【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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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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