(57)【要約】【課題】バンプ形成後に全数外観検査をする必要がなく、ワイヤボンディング時にバンプ不着を検出でき、生産性の向上が図れる。【解決手段】ボンディングアーム２０の上下方向位置を検知する位置センサー２９からの信号を処理してキャピラリ５の高さ位置の信号を生成する高さ位置カウンタ４４を有するコンピュータ４１は、第２導体上に正常に形成されたバンプに２次ボンディングを行った時におけるキャピラリ５の検出位置を記憶するメモリ６０と、高さ位置カウンタ４４の出力値がメモリ６０に記憶された検出位置の許容誤差範囲外の場合にバンプ不着信号を出力する比較回路６１とを備えている。【選択図】      図２
2005101065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部にキャピラリを有し支持フレームに揺動自在に支持されたボンディングアームと、このボンディングアームを揺動駆動するリニアモータと、前記ボンディングアームの上下方向位置を検知する位置センサーと、この位置センサーからの信号を処理して前記キャピラリの高さ位置の信号を生成する高さ位置カウンタを有するコンピュータとを備え、第２導体上にバンプが形成されたデバイスの第１導体上に１次ボンディングを行った後、第２導体上の前記バンプに２次ボンディングを行って第１導体と第２導体間にワイヤを接続するワイヤボンディング装置において、前記コンピュータは、第２導体上に正常に形成されたバンプに前記２次ボンディングを行った時におけるキャピラリの検出位置を記憶するメモリと、前記高さ位置カウンタの出力値が前記メモリに記憶された検出位置の許容誤差範囲外の場合にバンプ不着信号を出力する比較回路とを備えていることを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
第２導体上にバンプが形成されたデバイスの第１導体上に１次ボンディングを行った後、第２導体上の前記バンプに２次ボンディングを行って第１導体と第２導体間にワイヤを接続するワイヤボンディング方法において、前記２次ボンディング時に、第２導体上に正常にバンプが形成された時におけるキャピラリ位置の許容誤差範囲よりキャピラリが下降した時にバンプ不着として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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第２導体上にバンプを形成した後、第１導体と第２導体上のバンプ間にワイヤを接続するワイヤボンディング方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１導体にはワイヤの先端に形成されたボールを１次ボンディングするので、接合性が良い。しかし、第２導体上にはワイヤを２次ボンディングするので、前記１次ボンディングに比較して接合性が悪い。そこで、第２導体上にバンプを形成した後、第１導体と第２導体上のバンプ間にワイヤを接続することが行われている。この種のワイヤボンディング方法として、例えば特許文献１及び２が挙げられる。この方法を図３により説明する。
【０００３】
図３（ａ）に示すように、セラミック基板やプリント基板等の基板又はリードフレーム等よりなる回路基板１上には、パッド２ａが形成されたダイ２がマウントされている。また回路基板１には配線３が形成されている。配線３上にはワイヤボンディング装置によってバンプ１０が予め形成されている。バンプ１０の上面は、ダイ２（第１導体）と反対側に傾斜して形成された傾斜部１２となっている。そこで、ワイヤ４の先端に電気トーチによりボールを形成させた後、図３（ａ）に示すように、キャピラリ５を下降させてダイ２のパッド２ａ上に１次ボンディングを行う。次に図３（ｂ）に示すように、ワイヤ４のルーピングを行い、ワイヤ４をバンプ１０の傾斜部１２の上部に位置させ、ワイヤ４を傾斜部１２に２次ボンディングを行い、その後にワイヤ４を切断する。
【０００４】
図４は、パッド２ａ上に予めバンプ１０が形成されており、バンプ１０上の傾斜部１２は配線３側の反対側に形成されている。そこで、配線３上に１次ボンディングを行い、バンプ１０上の傾斜部１２に２次ボンディングを行ってワイヤ４を切断している。
【特許文献１】特開平１０−１１２４７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２８０４１０号公報
【０００５】
バンプ１０の形成及びワイヤ４の接続を行うワイヤボンディング装置は、図５に示す構造となっている。一端にキャピラリ５を有するボンディングアーム２０は、支持フレーム２１の一端に固定されている。支持フレーム２１は、図示しない支軸又は十字状に組み付けられた板ばね２２を介して移動テーブル２３に上下方向に揺動自在に取付けられ、移動テーブル２３はＸＹテーブル２４に搭載されている。支持フレーム２１の他端には、リニアモータ２５のコイル２６が固定され、またリニアモータ２５のマグネット２７は移動テーブル２３に固定されている。支持フレーム２１の後端にはリニアスケール２８が固定されており、リニアスケール２８に対向して移動テーブル２３には位置センサー２９が固定されている。またワイヤボンディング装置はデバイス３０を加熱するヒートブロック３１を有し、ヒートブロック３１は上下動機構３２で上下動させられる。なお、この種のワイヤボンディング装置として、例えば特許文献３、４及び５公報が挙げられる。
【０００６】
従って、リニアモータ２５の駆動によって支持フレーム２１及びボンディングアーム２０が支軸又は板ばね２２を中心として揺動し、キャピラリ５が上下動する。またＸＹテーブル２４の駆動によって移動テーブル２３、支持フレーム２１、ボンディングアーム２０及びキャピラリ５がＸＹ方向に移動する。図示しない電気トーチによるワイヤ４の先端へのボール形成、キャピラリ５の上下移動及びワイヤ切断時における図示しないワイヤ切断用クランパの開閉移動等によってデバイス３０上に図３及び図４に示すバンプ１０が形成される。また図示しない電気トーチによるワイヤ４の先端へのボール形成、キャピラリ５の上下移動及びＸＹ方向の移動の組み合わせ、及びワイヤ切断時における図示しないワイヤ切断用クランパの開閉移動等によってデバイス３０上に図３及び図４に示すようにワイヤ４が接続される。
【０００７】
次にリニアモータ２５の制御及び各ブロックの動作について説明する。外部入出力手段４０は、コンピュータ４１との間で動作に必要な各種情報の入出力を行う。これは手動操作であっても、外部装置とのオンライン通信による操作であっても良い。コンピュータ４１は、制御回路４２、演算回路４３及び高さ位置カウンタ４４を有し、制御回路４２は、外部入出力手段４０、演算回路４３及び位置制御回路５０を制御する。
【０００８】
制御回路４２からキャピラリ５の高さ位置指令が位置制御回路５０に入力されると、位置制御回路５０はキャピラリ５の移動量をドライブ信号５０ａとしてモータドライバ５１に伝達する。モータドライバ５１は、ドライブ信号５０ａによりキャピラリ５を指定した高さ位置に移動させるための電力を生成する。なお、電力は、電圧及び電流の積であるから、実際のリニアモータ２５の制御は、電圧又は電流のいずれか一方又は両方を制御すればよい。ここでは、リニアモータ２５に流すドライブ電流５１ａとして説明する。モータドライバ５１で生成されたドライブ電流５１ａがリニアモータ２５のコイル２６に印加されると駆動力が発生する。この駆動力により、支持フレーム２１、ボンディングアーム２０及びキャピラリ５が板ばね２２を支点として揺動する。
【０００９】
高さ位置カウンタ４４は、位置センサー２９からの信号をコンピュータ４１に入力するのに適した信号形式に変換するエンコーダ５２からの信号を計数して、リニアスケール２８の実際の高さ位置を生成する。コンピュータ４１には、予めリニアスケール２８の上下方向の移動量に対する、キャピラリ５の上下方向の移動量との比率と量子化係数（１単位が何μｍか）が与えられているので、これを基にして、高さ位置カウンタ４４の示す値を演算回路４３で演算することにより、キャピラリ５の実際の高さ位置が求まる。
【特許文献３】特開昭５８−１８４７３４号公報
【特許文献４】特開平６−２９３４３号公報
【特許文献５】特公平６−８０６９７号公報
【００１０】
ところで、第２導体上にバンプ１０が形成されていない場合、２次ボンディング時におけるワイヤ４と第２導体との接合力は悪くなるので、バンプ１０が正常に形成されているか否かを検査することが必要となる。バンプ形成時にバンプ不着を検査するものとして、例えば特許文献６が挙げられる。
【００１１】
特許文献６は、電圧を印加し、電気的導通状態を監視中でデバイス、ワイヤ、回路内部のトータルインピーダンスの時定数を利用して、ボールを導体上に接続した後からワイヤをボールの付け根から切断するまでの期間に、ワイヤに電圧を印加し、ボール不着の有無による前記期間中の電圧の変化、即ち電圧の立ち上がり遅延時間を検出することによりボール不着の有無を判定している。
【特許文献６】特開２０００−３０６９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
バンプ不着は、バンプ形成時に特許文献６の方法によって検出できるので、バンプ不着のデバイスが次工程に送られることはないはずである。しかし、特許文献６は、キャピラリが上昇した後、正常にワイヤをカット（テールカット）した状態とバンプが不着した状態とで電圧の立ち上がり時間に殆ど差が生じない。このため、バンプ不着を正常に判定できないことが生じる虞があるので、現在は、バンプが形成されたデバイスを画像処理装置によって全数外観検査している。
【００１３】
本発明の課題は、バンプ形成後に全数外観検査をする必要がなく、ワイヤボンディング時にバンプ不着を検出でき、生産性の向上が図れ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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記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装置は、一端部にキャピラリを有し支持フレームに揺動自在に支持されたボンディングアームと、このボンディングアームを揺動駆動するリニアモータと、前記ボンディングアームの上下方向位置を検知する位置センサーと、この位置センサーからの信号を処理して前記キャピラリの高さ位置の信号を生成する高さ位置カウンタを有するコンピュータとを備え、第２導体上にバンプが形成されたデバイスの第１導体上に１次ボンディングを行った後、第２導体上の前記バンプに２次ボンディングを行って第１導体と第２導体間にワイヤを接続するワイヤボンディング装置において、前記コンピュータは、第２導体上に正常に形成されたバンプに前記２次ボンディングを行った時におけるキャピラリの検出位置を記憶するメモリと、前記高さ位置カウンタの出力値が前記メモリに記憶された検出位置の許容誤差範囲外の場合にバンプ不着信号を出力する比較回路とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
上記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、第２導体上にバンプが形成されたデバイスの第１導体上に１次ボンディングを行った後、第２導体上の前記バンプに２次ボンディングを行って第１導体と第２導体間にワイヤを接続するワイヤボンディング方法において、前記２次ボンディング時に、第２導体上に正常にバンプが形成された時におけるキャピラリ位置の許容誤差範囲よりキャピラリが下降した時にバンプ不着として装置を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１導体と第２導体上のバンプにワイヤを接続する時にバンプ不着が検出されるので、バンプ形成後に全数外観検査を行う必要がなく、また検査装置も必要としなく、生産性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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乃至図５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。
【００１８】
図１（ａ）は図３（ｂ）と同じ状態を示す。まず、ワイヤボンディング作業前に次の作業を行う。図１（ａ）に示すように、ワイヤ４をバンプ１０に２次ボンディングを行った時のキャピラリ５の下端のレベルである第１検出位置Ｈ１を図２のコンピュータ４１のメモリ６０に記憶させる。この第１検出位置Ｈ１は、図１（ａ）の状態におけるキャピラリ５の位置を位置センサー２９で検知し、位置センサー２９で検知した信号をエンコーダ５２を介して高さ位置カウンタ４４により変換され、この変換された値をコンピュータ４１のメモリ６０に記憶させる。図１（ｂ）はバンプ１０が形成されてない場合で、キャピラリ５を下降させてワイヤ４が配線３に接触した時のキャピラリ５の下端のレベルである第２検出位置Ｈ２を前記第１検出位置Ｈ１の場合と同様にコンピュータ４１のメモリ６０に記憶させる。
【００１９】
コンピュータ４１は、高さ位置カウンタ４４の値とメモリ６０に記憶された値を比較する比較回路６１を有する。比較回路６１は、第２導体である配線３上に形成されたバンプ１０にワイヤ４を２次ボンディングする時に、高さ位置カウンタ４４の値がメモリ６０に記憶された第１検出位置Ｈ１の許容誤差範囲外である時は、バンプ不着信号を出力するようになっている。
【００２０】
次に作用について説明する。図１（ａ）に示すように、配線３上にバンプ１０が形成された後、又はデバイスの全ての配線３にバンプ１０が形成された後、図２に示すワイヤボンディング装置によって図１（ａ）に示すようにワイヤ４が接続される。即ち、ワイヤ４の先端に電気トーチによりボールを形成させた後、キャピラリ５を下降させてダイ２のパッド２ａ上に１次ボンディングを行う。次にワイヤ４のルーピングを行い、ワイヤ４をバンプ１０の傾斜部１２の上部に位置させ、ワイヤ４を傾斜部１２に２次ボンディングを行い、その後にワイヤ４を切断する。
【００２１】
このように、配線３上のバンプ１０にワイヤ４を２次ボンディングする時、図１（ａ）に示すように、配線３上に正常にバンプ１０が形成されていると、高さ位置カウンタ４４の出力値はメモリ６０に記憶された第１検出位置Ｈ１と一致又はその許容誤差範囲内であるので、比較回路６１からの出力はなく、正常と判断される。
【００２２】
しかし、図１（ｂ）に示すように、配線３上にバンプ１０が形成されていないと、高さ位置カウンタ４４の出力値はメモリ６０に記憶された第２検出位置Ｈ２の値、即ち第１検出位置Ｈ１の許容誤差範囲以下の値であるので、比較回路６１からバンプ不着信号が出力される。制御回路４２はこのバンプ不着信号を受信すると、バンプ不着として異常信号を出力すると共に、ワイヤボンディング装置を停止させる。
【００２３】
バンプ不着時におけるワイヤボンディング装置の停止は、次のいずれかの場合に停止させる。第１の方法は、キャピラリ５の下降位置が第１検出位置Ｈ１の許容誤差範囲以下であると判断した時は、即座にワイヤボンディング装置を停止させる。即ち、キャピラリ５が図１（ｂ）の状態になる以前に停止させる。第２の方法は、ワイヤ４を配線３に接続してワイヤ４を切断した後に停止させる。しかし、第１の方法の方が配線３にワイヤ４を接続していないので好ましいことは言うまでもない。
【００２４】
なお、上記実施の形態においては、第１導体がパッド２ａ、第２導体が配線３の場合について説明したが、図４に示すように、第１導体が配線３、第２導体がパッド２ａの場合にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のワイヤボンディング方法の一実施の形態を示す説明図である。
【図２】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説明図である。
【図３】従来のワイヤボンディング方法の一例を示す説明図である。
【図４】従来のワイヤボンディング方法の他の例を示す説明図である。
【図５】従来のワイヤボンディング装置を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    回路基板
２    ダイ
２ａ    パッド
３    配線
４    ワイヤ
５    キャピラリ
１０    バンプ
２０    ボンディングアーム
２１    支持フレーム
２２    板ばね
２３    移動テーブル
２４    ＸＹテーブル
２５    リニアモータ
２８    リニアスケール
２９    位置センサー
３０    デバイス
４１    コンピュータ
４２    制御回路
４３    演算回路
４４    高さ位置カウンタ
５２    エンコーダ
６０    メモリ
６１    比較回路
Ｈ１    第１検出位置
Ｈ２    第２検出位置
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年3月29日(2004.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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