(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤの動的強度試験を的確に行う。【解決手段】アクチュエータ２によって負荷部材４が矢印Ａの方向に所定の振幅で駆動される。ボンディングワイヤ６は係合部５に係合されているので負荷部材４の上下動にしたがって上下に折り曲げられる。負荷部材４の上下動の振幅は、例えば、ボンディングワイヤの折り曲げ角度が４５度となるように設定すればよい。また上下動の周期は例えば３０秒に１回の往復動とする。このような繰り返し荷重がボンディングワイヤに加えられている最中に刻々と負荷部材４にかかる力が計測され、制御部１０にデータとして記憶される。このデータから評価部１１がボンディングワイヤの動的強度を評価する。【選択図】図１
2007103674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングワイヤの溶着部の動的強度を試験する試験方法において、ボンディングワイヤを係合させる係合部を有する負荷部材を前記溶着部近傍に配置し、ボンディングワイヤを前記係合部に係合させた状態でボンディングワイヤを折り曲げる方向に前記負荷部材を繰り返して往復移動させ、前記負荷部材にかかる力の変化状態からボンディングワイヤの動的強度を評価することを特徴とするボンディングワイヤ試験方法。
【請求項２】
ボンディングワイヤの溶着部の動的強度を試験する試験装置において、ボンディングワイヤを係合させる係合部を有し前記溶着部近傍に配置された負荷部材と、ボンディングワイヤを前記係合部に係合させた状態でボンディングワイヤを折り曲げる方向に前記負荷部材を繰り返して往復移動させる駆動部と、該駆動部にかかる力を検出する力検出部と、前記駆動部によって検出される力の変化状態からボンディングワイヤの動的強度を評価する評価部を備えることを特徴とするボンディングワイヤ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣやＬＳＩの内部配線に使用されるボンディングワイヤの動的強度を試験する試験方法および試験装置に関する。ボンディングワイヤの動的強度試験とは、その溶着部近傍を外力によって動かしたときに溶着部（ワイヤボンディングともいう）あるいはワイヤそのものに起こる現象を評価する試験である。
【背景技術】
【０００２】
集積回路であるＩＣやＬＳＩの内部は、半導体でできたチップの電極とパッケージの外に信号を取り出すための電極との間が、細い金属製のワイヤによって接続されている。このワイヤには金や銅、アルミニウムなどが使用され、半導体チップとパッケージ外部の端子との電気的に接続する役目を果たしている。このワイヤは電極に溶着されているのでボンディングワイヤと呼ばれており、その溶着部やワイヤそのものの機械的強度はＩＣの信頼性を評価する指標の一つとなる。
【０００３】
ボンディングワイヤの静的強度評価方法はＳＥＭＥ規格や日本電子機械工業規格等に規定されている。またボンディングワイヤの溶着部の機械的強度を試験する方法としては、特許文献１に記載されているように、ボンディングワイヤを基盤に対して垂直方向に引っ張るプルテストなどが行われている。
【特許文献１】特開２００１−１１８８８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、ボンディングワイヤの溶着部の静的強度評価については規格があるが、動的な強度を評価する方法は確立されていない。ボンディングワイヤにそれほど高くないサイクルの振動的な力を加えたときに、溶着部やワイヤそのものがどのように変化するかを調べ評価することが望まれている。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ボンディングワイヤの動的強度試験を行う試験方法と試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するために、ボンディングワイヤの溶着部の動的強度を試験する試験方法において、ボンディングワイヤを係合させる係合部を有する負荷部材を前記溶着部近傍に配置し、ボンディングワイヤを前記係合部に係合させた状態でボンディングワイヤを折り曲げる方向に前記負荷部材を繰り返して往復移動させ、前記負荷部材にかかる力の変化状態からボンディングワイヤの動的強度を評価することを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
ボンディングワイヤの溶着部近傍を、係合部を有する負荷部材によって緩やかに掴み、その負荷部材を往復移動させることによってボンディングワイヤの根元付近を揺り動かすことができる。この往復運動を繰り返すことでボンディングワイヤに動的負荷がかかったときの挙動を調査することができる。
【０００８】
また、本発明は、ボンディングワイヤの溶着部の動的強度を試験する試験装置において、ボンディングワイヤを係合させる係合部を有し前記溶着部近傍に配置された負荷部材と、ボンディングワイヤを前記係合部に係合させた状態でボンディングワイヤを折り曲げる方向に前記負荷部材を繰り返して往復移動させる駆動部と、該駆動部にかかる力を検出する力検出部と、前記駆動部によって検出される力の変化状態からボンディングワイヤの動的強度を評価する評価部を備えることを特徴とする（請求項２）。
【０００９】
一端が自由になっているボンディングワイヤを負荷部材の係合部に軽く固定し、ボンディングワイヤの溶着部が係合部の近傍になるように試験対象物をセッティングする。その状態で駆動部により負荷部材を往復運動させてボンディングワイヤに折り曲げ負荷を加えつつ駆動部にかかる力を力検出器により計測する。ボンディングワイヤに繰り返しの折り曲げ負荷が加えられると次第に溶着部またはワイヤそのものが破壊されるが、その変化の様子は力検出器で計測される力の変化として捉えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ボンディングワイヤの動的強度評価を行うことができる。外部から加えられる繰り返しの力によってどのようにボンディングワイヤの溶着部が破壊されていくか、あるいは、どのような力までならば破壊されないでいられるかなどについて評価をすることができ、ＩＣパッケージの品質評価に役立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の材料試験機の構成を示す図である。
【００１２】
試験されるべき試料８を載置する載置台９がフレーム１の下部に固定されている。アクチュエータ２にはロードセル３を介して負荷部材４が接続され、このアクチュエータ２はフレーム１の上部に固定されている。アクチュエータ２は例えば油圧や空圧のシリンダであって、内部のロッドが図１の上下に駆動されるようになっており、この駆動力によってロッドに固定された負荷部材４を上下（矢印Ａの方向）に駆動する。ロードセル３はアクチュエータ２のロッドと負荷部材４の間に介装されて負荷部材４にかかる力を検出する検出器として働く。負荷部材の先端にはボンディングワイヤ６を軽く掴むための係合部が形成されている。図１の例では、負荷部材４は円柱棒からなり、その係合部５はボンディングワイヤ６が楽に差し込めるような中心孔を持つリング状の形状をしている。この円柱棒および先端のリング状部分はボンディングワイヤよりも十分に機械的強度が大きくなるような太さを持っている。
【００１３】
試料８はボンディングワイヤ６が溶着部７によって溶着されたものであり、例えば集積回路パッケージ（ＩＣ）である。このボンディング部を試験するために、ボンディングワイヤ６が負荷部材４の係合部５に係合するようにした状態で試料８は載置台９の上に設置される。そして、係合部５がボンディングワイヤの根元付近すなわち溶着部７の近傍にくるように試料８が位置決めされる。
【００１４】
アクチュエータは制御部１０によって駆動され、負荷部材を設定された振幅と振動数で矢印Ａの方向に上下動するよう駆動することができる。そのときロードセル３によって検出される力は制御部１０に取り込まれる。その力の計測値は評価部１１によってボンディングワイヤの動的強度試験の結果として評価される。制御部１０および評価部１１はパーソナルコンピュータや各種の制御あるいは計測のためのインターフェース回路などから構成されており、さらには操作者とのインターフェースとしての入力機器や表示機器を備えているものである。
【００１５】
図２を用いて本装置の動作を説明する。試験が開始されると、負荷部材４が矢印Ａの方向に所定の振幅で駆動される。ボンディングワイヤ６は係合部５に係合されているので負荷部材４の上下動にしたがって上下に折り曲げられる。図２の符号６１はボンディングワイヤ６が最も上方に折り曲げられた状態を表し、符号６２は最も下方に折り曲げられた状態を表している。負荷部材４の上下動の振幅は、例えば、図２に示すボンディングワイヤの折り曲げ角度θが４５度となるように設定すればよい。また上下動の周期は例えば３０秒に１回の往復動とする。このような繰り返し荷重がボンディングワイヤに加えられている最中に刻々と負荷部材４にかかる力が計測され、制御部１０にデータとして記憶される。
【００１６】
上記の方法を片持ち曲げサイクル試験と呼ぶこととする。この片持ち曲げサイクル試験において負荷部材の上下動をボンディングワイヤが折れるまで行う。折り曲げ角度θや上下動の振動数（周期）は適宜設定すればよい。例えば、折り曲げ角度θは２０度から６０度程度の範囲が現実的である。また、負荷を与える繰り返しの周期は１秒から６０秒程度が適当と考えられる。さらには、上述の説明ではボンディング部から係合部までの距離（図２の符号Ｋで表される距離）については規定していないが、ボンディングワイヤの太さなどを考慮して決定すべきであり、一つの種類の試料に関しては一定の距離とすることが試験の客観性および再現性を得るために必要である。
【００１７】
図３に示すデータは上記の片持ち曲げサイクル試験を行った一例であり、ボンディングワイヤが破壊するまでの試験力−時間線図である。縦軸が負荷部材にかかる力（ｍＮ単位）であり、横軸が経過時間（ｓ単位）である。図３をみると、第２サイクルから第４サイクルにかけて試験力が大きくなり加工硬化が起こっていることが推定され、第５サイクルから急激に試験力が減少し、第１０サイクルが終わったところで破壊することが分かる。このように、ボンディングワイヤの曲げ強さの時間変化や、何回の折り曲げで破壊するかなど、その強度を動的な観点から評価することができる。
【００１８】
上述の負荷部材および係合部の形状は一例であって、さまざまに変形することができる。上述の係合部は閉じたリング状部材であったが、リングの一部を切り欠いてボンディングワイヤをリングの中心孔に入れやすくしてもよい。また負荷部材を板状の部材とし、その先端に孔を開けて係合部としてもよい。さらには洗濯バサミのような開閉自在なクリップによって、そのクリップの左右の先端で形成されるようにしたリング形状部にボンディングワイヤを貫通するようにしてもよい。
【００１９】
すなわち係合部はボンディングワイヤが負荷部材にきつく拘束されず、ある程度自由に動ける空間を持ちながら負荷部材の動きに伴って上下に折り曲げられる状態とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の動的強度試験装置の概略構成図である。
【図２】動的強度試験の動作を説明する図である。
【図３】試験結果データの一例である。
【符号の説明】
【００２１】
１…フレーム、２…アクチュエータ、３…ロードセル、４…負荷部材、５…係合部、６…ボンディングワイヤ、７…溶着部、８…試料、９…載置台、１０…制御部、１１…評価部
【図１】
2007103674.tif 000003
【図２】
2007103674.tif 000004
【図３】
2007103674.tif 000005