(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品の電極とボンディングパッド間を正確にワイヤボンディングすることが可能なワイヤボンディング装置を提供する。【解決手段】電子部品４０の電極と、ボンディングパッド間をワイヤボンディングする際における標準キャピラリ移動位置データＳＤと、第１回目のワイヤボンディング動作による電子部品４０のずれ量を基板温度毎に対応させた温度対応ずれ量データＴＤを予め記憶させた記憶手段３２と、基板温度計測手段７０と、基板温度に該当する温度対応ずれ量データＴＤから第２回目以降のワイヤボンディング動作時のキャピラリ４０の移動位置データである補正キャピラリ移動位置データＭＤを生成する補正キャピラリ移動位置データ生成手段３４を有し、温度対応ずれ量データＴＤを用いて、補正キャピラリ移動位置データＭＤを生成し、これを用いて第２回目以降のワイヤボンディング動作を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により電子部品が搭載された基板を加熱しながらワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置において、
前記電子部品の電極と、前記基板に形成されたボンディングパッド間をワイヤボンディングする際におけるキャピラリの移動位置データである標準キャピラリ移動位置データと、前記電子部品に対する第１回目のワイヤボンディング動作による前記電子部品の当初基板搭載位置からのずれ量を基板温度毎に対応させてなる温度対応ずれ量データとを予め記憶させてある記憶手段と、
基板の温度を計測する基板温度計測手段と、
該基板温度計測手段により計測された基板温度に該当する温度対応ずれ量データに基づいて、前記標準キャピラリ移動位置データの第２回目以降の各々のワイヤボンディング動作時におけるキャピラリの移動位置を補正した補正キャピラリ移動位置データを生成する補正キャピラリ移動位置データ生成手段と、を有し、
前記基板温度計測手段により基板の温度を計測し、計測温度に該当する温度対応ずれ量データを記憶手段から読み取ると共に、補正キャピラリ移動位置データ生成手段が補正キャピラリ移動位置データを生成し、第２回目以降のワイヤボンディング動作を補正キャピラリ移動位置データに基づいて行うことを特徴とするワイヤボンディング装置。
【請求項２】
前記温度対応ずれ量データは、あるずれ量に対して所定範囲の基板温度を対応させていることを特徴とする請求項１記載のワイヤボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤボンディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の電極と基板に形成されたボンディングパッドとをワイヤボンディングする際には、加熱手段により基板を加熱しながらワイヤボンディングを行っている。
近年は、半導体装置の小型化が進み、ワイヤボンディングのボンディングピッチが非常に微細になっている。また、半導体装置の薄型化の要請から基板と電子部品との接合には熱硬化性接着剤に替えてより薄型化が可能な熱可塑性の接着フィルムが用いられている。
【０００３】
このような熱可塑性の接着フィルムを用いて半導体チップを搭載した半導体装置において基板を加熱しながらワイヤボンディングを行うと、熱可塑性の接着シートが軟化し、基板に搭載された電子部品が最初のボンディング動作の際に、キャピラリによって押されて当初の基板搭載位置からずれてしまい、第２回目以降のワイヤボンディング動作の際に当初の予定位置にボンディングすることができないことがある。近年では、基板を加熱しながらワイヤボンディングを行っても電子部品が基板に搭載した位置から位置ずれしないように電子部品および基板を冷却する機能を付加してワイヤボンディングする装置（たとえば特許文献１）が提供されている。
【特許文献１】特開平８−３３０３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載のワイヤボンディング装置によれば、基板を加熱しながら電子部品にエアを吹き付けて電子部品を冷却しているので熱可塑性の背着フィルムの変形が抑制され、ワイヤボンディングを行う際にキャピラリにより電子部品を押圧しても、電子部品が基板上の当初位置からずれなくすることができ、第２回目以降のワイヤボンディング動作の際も正確なワイヤボンディングが可能になる。
しかしながら、電子部品の電極が冷却されることにより、ボンディング強度が十分確保できない場合があるという課題や、エアの吹付装置が別途必要になるためワイヤボンディング装置が高価になるという課題の他、ワイヤボンディング部分に異物が付着しやすくなるといった課題がある。
【０００５】
そこで本願発明は、電子部品の電極とボンディングパッド間のワイヤボンディングのボンディング強度を向上させるために基板を加熱することにより、ワイヤボンディングの際に電子部品が当初位置からずれてしまっても、電子部品の電極とボンディングパッド間を正確にワイヤボンディングすることが可能なワイヤボンディング装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、基板を加熱しながらワイヤボンディングをおこなう場合の電子部品の位置ずれの状態を詳しく観察したところ、第１回目のワイヤボンディング動作時において、キャピラリが電子部品の電極にワイヤを押圧する際に生じるずれ量が加熱された基板に対する電子部品のずれ量のほとんどの部分を占めていることを見出し、本願発明を完成させた。
すなわち、加熱手段により電子部品が搭載された基板を加熱しながらワイヤボンディングを行うワイヤボンディング装置において、前記電子部品の電極と、前記基板に形成されたボンディングパッド間をワイヤボンディングする際におけるキャピラリの移動位置データである標準キャピラリ移動位置データと、前記電子部品に対する第１回目のワイヤボンディング動作による前記電子部品の当初基板搭載位置からのずれ量を基板温度毎に対応させてなる温度対応ずれ量データとを予め記憶させてある記憶手段と、基板の温度を計測する基板温度計測手段と、該基板温度計測手段により計測された基板温度に該当する温度対応ずれ量データに基づいて、前記標準キャピラリ移動位置データの第２回目以降の各々のワイヤボンディング動作時におけるキャピラリの移動位置を補正した補正キャピラリ移動位置データを生成する補正キャピラリ移動位置データ生成手段と、を有し、前記基板温度計測手段により基板の温度を計測し、計測温度に該当する温度対応ずれ量データを記憶手段から読み取ると共に、補正キャピラリ移動位置データ生成手段が補正キャピラリ移動位置データを生成し、第２回目以降のワイヤボンディング動作を補正キャピラリ移動位置データに基づいて行うことを特徴とするワイヤボンディング装置である。
【０００７】
また、前記温度対応ずれ量データは、あるずれ量に対して所定範囲の基板温度を対応させていることを特徴とする。これにより、温度対応ずれ量データの精度を維持しながらもデータ容量を減らすことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるワイヤボンディング装置によれば、電子部品の電極とボンディングパッド間のワイヤボンディングのボンディング強度を向上させるために基板を加熱することにより、十分な接合強度を持たせた状態でワイヤボンディングすることが可能になる。また、基板の加熱により第１回目のワイヤボンディング動作の際に電子部品が当初位置からずれてしまっても、電子部品の電極とボンディングパッド間を正確にワイヤボンディングすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明にかかるワイヤボンディング装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態におけるワイヤボンディング装置の概略構成を示す図である。図２は、基板を加熱した状態でワイヤボンディングを行う場合の第１回目のボンディング動作を行った直後の状態を示した正面図である。図３は、図２中のキャピラリを除いた平面図である。図４は、第１回目のワイヤボンディング動作によって生じる電子部品のずれ量を基板温度毎にまとめた図である。図２と図３中において破線で示された部分は、第１回目のワイヤボンディング動作を行う前の半導体チップ（電子部品）の位置を示している。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態におけるワイヤボンディング装置１０は、キャピラリ２０と、キャピラリ２０をＸ−Ｙ−Ｚ（縦―横―高さ）方向に移動させるキャピラリ移動手段２２と、キャピラリ移動手段２２の動作を制御する制御部３０と、ワイヤボンディングする電子部品である半導体チップ４０を搭載した基板５０を加熱する加熱手段６０と、基板５０の温度を計測する温度計測手段７０を有している。
【００１１】
制御部３０は、キャピラリ移動手段２２を移動させるための半導体チップ４０の各電極４２と基板５０の各ボンディングパッド５２の位置データプログラムである標準キャピラリ移動位置データＳＤ（基板５０に搭載した半導体チップ４０が当初搭載位置を維持していることが前提の移動データ）と、基板５０の温度に応じて、第１回目のワイヤボンディング動作時において、キャピラリ２０が半導体チップ４０を当初基板位置からずらす量を対応させた温度対応ずれ量データＴＤを記憶させた記憶手段３２と、標準キャピラリ移動位置データＳＤを温度対応ずれ量データＴＤを用いて補正し、補正キャピラリ移動位置データＭＤを生成する補正キャピラリ移動位置データ生成手段３４と、ワイヤボンディング装置１０の全体の動作を制御するＣＰＵ３６を有している。
【００１２】
まず、温度対応ずれ量データＴＤの算出方法について説明する。図２に示すように、ボンディングパッド５２が形成された基板５０には半導体チップ４０が搭載されている。半導体チップ４０には電極４２が形成されていて、半導体チップ４０は熱可塑性接着フィルム８０を介して基板５０に接着されている。
導線である金ワイヤ２４を挿通させたキャピラリ２０は、標準キャピラリ移動位置データＳＤに基づいて半導体チップ４０の電極４２と基板５０のボンディングパッド５２間を移動する。この際、キャピラリ２０の先端部から露出している金ワイヤ２４の端部を放電により溶融させて電極４２に接合し、ボンディングパッド５２には金ワイヤ２４を押圧し摩擦させて接合している。このようにして電極４２とボンディングパッド５２とを金ワイヤ２４を介して電気的に接続している。金ワイヤ２４は図示しない金ワイヤ供給部から繰り出されることによりキャピラリ２０に順次供給されている。
【００１３】
金ワイヤ２４と半導体チップ４０の電極４２および基板５０のボンディングパッド５２との接合性を高めるために基板５０が加熱手段６０により百数十℃に加熱されている。加熱手段６０としてはヒートブロックが好適に用いられ、制御手段であるＣＰＵ３６により加熱温度が制御されている。半導体チップ４０は熱可塑性接着フィルム８０により基板５０に接着されているので、基板５０が加熱されると熱可塑性接着フィルム８０が軟化し、キャピラリ２０が半導体チップ４０の電極４２に金ワイヤ２４を押圧すると、図２、図３に示すように半導体チップ４０が基板５０に当初搭載されていた位置からずれてしまう。この半導体チップ４０の基板当初位置からのずれ量を基板５０の温度毎に詳細に計測し、まとめたものが図４に示す温度対応ずれ量データＴＤである。
【００１４】
本実施形態における温度対応ずれ量データＴＤを計測する際の基準位置は、図３に示すように、半導体チップ４０および基板５０の左上コーナー部Ａ，ａと半導体チップ４０および基板５０の右下コーナー部Ｂ，ｂとしている。
温度対応ずれ量データＴＤの収集は、以下のとおりに行った。
まず、基板５０を加熱する前におけるＡ点とａ点、Ｂ点とｂ点の位置関係をそれぞれカメラ等の撮影手段（図示せず）により撮影して記憶手段３２に記憶させる。その後、基板温度を１００℃〜１８０℃の範囲で５℃ずつ変化させ、それぞれの基板温度下で第１回目のワイヤボンディング動作を行った直後におけるＡ点とａ点、Ｂ点とｂ点の位置関係をそれぞれ撮影手段により撮影して記憶手段３２に記憶させる。そして、基板５０の加熱前における撮影映像と各基板温度における撮影映像から、各基板温度におけるＡ点とａ点、Ｂ点とｂ点のずれ量を計測し、計測したずれ量データをまとめたものを温度対応ずれ量データＴＤとしている。本実施形態においては、基板温度１００℃において計測したずれ量と基板温度１０５℃において計測したずれ量の平均値を基板温度１００℃〜１０５℃における温度対応ずれ量データＴＤとしている。
温度対応ずれ量データＴＤは、半導体チップ４０、基板５０、熱可塑性接着フィルム８０の種類に応じて事前に実験しておくことにより入手し、記憶手段３２に予め記憶されている。
【００１５】
温度計測手段７０は基板５０の温度を計測するものでありサーモグラフィー装置等が好適に用いられる。温度計測手段７０は、加熱手段６０により所定時間基板５０を加熱した後、第１回目のワイヤボンディング動作を行う直前に基板５０の表面温度を計測する。
温度計測手段７０により、基板５０の表面温度を計測した後、記憶手段３２に記憶されている温度対応ずれ量データＴＤを参照すれば、そのときの基板温度において予想される第１回目のワイヤボンディング動作時における半導体チップ４０のずれ量が得られる。
【００１６】
補正キャピラリ移動位置データ生成手段３４は記憶手段３２から温度対応ずれ量データＴＤを読み込んだ後、記憶手段３２に記憶されている標準キャピラリ移動位置データＳＤを読み出し、標準キャピラリ移動位置データＳＤに温度対応ずれ量データＴＤを適用することで、補正キャピラリ移動位置データＭＤを生成する。具体的には、標準キャピラリ移動位置データＳＤにおいて、第２回目以降のワイヤボンディング動作における電極４２の位置データに温度対応ずれ量データＴＤの位置データを加えることで補正キャピラリ移動位置データＭＤを得ている。
【００１７】
ＣＰＵ３６は、補正キャピラリ移動位置データＭＤに基づいてキャピラリ移動手段２２を移動させることにより２回目以降のワイヤボンディングを行うので、第１回目のワイヤボンディング動作により基板５０上の当初搭載位置から位置ずれした半導体チップ４０の各電極４２とそれぞれの電極４２に対応するボンディングパッド５２とを正確にワイヤボンディングすることができる。
【００１８】
本実施形態におけるワイヤボンディング装置１０の概略構成は以上のようになっている。次に、本実施形態におけるワイヤボンディング装置１０を用いたワイヤボンディング方法について詳細に説明する。図５は、本実施形態におけるワイヤボンディング方法の作業工程を示すフロー図である。
まず、加熱手段６０の上に半導体チップ４０を搭載した基板５０を載置し（ステップ１）、加熱手段６０により基板５０を所定温度に加熱する（ステップ２）。加熱手段６０により所定時間基板５０を加熱した後、基板温度計測手段７０により基板５０の表面温度を計測する（ステップ３）。基板５０の表面温度がワイヤボンディング可能な温度に到達していたら、ＣＰＵ３６が標準キャピラリ移動位置データＳＤに基づいて第１回目のワイヤボンディング動作を行う（ステップ４）。第１回目のワイヤボンディング動作の実行中に、補正キャピラリ移動位置データ生成手段３４が、記憶手段３２から標準キャピラリ移動データＳＤと基板５０の表面温度に該当する温度対応ずれ量データＴＤを読み出し（ステップ５）て、補正キャピラリ移動位置データＭＤを生成する（ステップ６）。
【００１９】
補正キャピラリ移動位置データＭＤが生成されると、ＣＰＵ３６は補正キャピラリ移動位置データＭＤに基づいてキャピラリ移動手段２２の動作を制御し、第２回目以降のワイヤボンディング動作を行い（ステップ７）、基板５０に搭載されている半導体チップ４０のすべての電極４２と基板５０に形成されているボンディングパッド５２をワイヤボンディングして、ワイヤボンディングを終了する（ＥＮＤ）。
【００２０】
以上のようにして、基板５０の表面温度に対応する第１回目のワイヤボンディング動作時による基板５０上の半導体チップ４０の当初搭載位置からのずれ量を反映させた補正キャピラリ移動位置データＭＤに基づいて、第２回目以降のワイヤボンディング動作を行っているので、半導体チップ４０の電極４２と基板５０のワイヤボンディングパッド５２との間を正確にワイヤボンディングすることができる。これにより、従来のワイヤボンディング装置に比べてワイヤボンディングの位置精度を大幅に向上させることができる。
【００２１】
以上に本願発明を実施形態に基づいて説明したが、本願発明にかかるワイヤボンディング装置１０は以上に説明した実施形態における構成に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲に各種の改変をおこなった形態であっても、本願発明の技術的範囲に属することがあるのはもちろんである。
【００２２】
例えば以上の実施形態においては、基板５０に半導体チップ４０が１つ搭載された形態について説明しているが、図６に示すように、大判の基板５０に複数個の半導体チップ４０，４０，・・・を搭載し、それぞれの半導体チップ４０，４０，・・・と基板５０のワイヤボンディングが完了した後に、個片化する形態を採用することもできる。このように基板５０が大判になれば、基板５０内における加熱温度のばらつきが生じるため、図６に示すように基板５０の一部の範囲を加熱手段６０により加熱し、加熱された部分においてのみに本発明を適用することが好適である。
【００２３】
一方、大判の基板５０の全体を加熱手段６０により加熱する形態とすることもできる。この場合には基板５０内の位置により温度が異なるおそれが高いので、基板温度計測手段７０により基板５０全体の温度を計測した後、ワイヤボンディングの対象となる半導体チップ４０の外周縁から所要距離離反し、半導体チップ４０を外方から囲む基板５０の所要領域における表面温度に対して温度対応ずれ量データＴＤをそれぞれ適用する形態としてもよい。この構成を採用することにより大判の基板５０内で温度のばらつきがある場合であっても、第１回目のワイヤボンディング動作により生じるそれぞれの半導体チップ４０における当初基板搭載位置からのずれ量を正確に得ることができるので、本実施形態と同様に正確なワイヤボンディングを行うことができる。
【００２４】
また、以上の実施形態においては、基板５０の表面温度が１００℃〜１８０℃の範囲で５℃ずつ変化させ、それぞれの状態で第１回目のワイヤボンディング動作時における半導体チップ４０の当初基板位置からのずれ量を計測した後、各基板温度において計測したずれ量（位置ずれ量）の平均値を算出し、この平均値をその温度範囲における半導体チップ４０の温度対応ずれ量データＴＤとしているが、半導体チップ４０を基板５０に接着する際に用いる熱可塑性接着フィルム８０の材質によって上記ずれ量を計測する温度範囲を変更しても良いし、基板温度の差分も５℃以外にしてもよいのはもちろんである。
ボンディング装置１０のボンディング性能に応じて温度対応ずれ量データＴＤの詳細度合いは適宜変更することができる。
【００２５】
また、本実施形態においては、基板５０がワイヤボンディング実行可能な温度に到達した後、直ちに第１回目のワイヤボンディング動作を実行し、第１回目のワイヤボンディング動作の実行と共に、補正キャピラリ移動位置データ生成手段３４が記憶手段３２から標準キャピラリ移動位置データＳＤと温度対応ずれ量データＴＤを読み出して補正キャピラリ移動位置データＭＤを算出する実施形態を採用しているが、補正キャピラリ移動位置データＭＤは第１回目のワイヤボンディング動作実行後に生成しても良いし、第１回目のワイヤボンディング動作実行前に生成しても良いのはもちろんである。
つまり、第２回目以降のワイヤボンディング動作におけるキャピラリ２０の移動位置データとして補正キャピラリ移動位置データＭＤを用いる形態であれば、補正キャピラリ移動位置データＭＤの生成タイミングは特に限定されるものではない。
【００２６】
また、本実施形態においては、温度対応ずれ量ＴＤを収集する際の半導体チップ４０と基板５０の基準位置を左上コーナー部Ａ，ａと右下コーナー部Ｂ，ｂとしているが、記憶手段３２に記憶させた撮影映像に基づいて他の部分と識別することができれば、実施形態で説明した部分以外の部分を基準位置として設定してもよい。
さらに、補正キャピラリ移動位置データＭＤを算出する補正キャピラリ移動位置データ算出手段３４は、ワイヤボンディング装置１０の全体の動作を制御するＣＰＵ３６と別に示しているが、ＣＰＵ３６に補正キャピラリ移動位置データ算出手段３４の機能を実行させる事ももちろん可能である。
【００２７】
また、本実施形態においては、ボンディングワイヤとして金ワイヤ２４を用いているが、アルミニウムワイヤ等の他の導体により形成されたボンディングワイヤを採用することももちろん可能である。金ワイヤ２４以外のボンディングワイヤを採用したことにより、基板５０の設定加熱温度が異なる場合には、基板５０の設定加熱温度に応じた温度対応ずれ量データＴＤを実験により設定しておく必要があるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態におけるワイヤボンディング装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板を加熱した状態でワイヤボンディングを行う場合の第１回目のワイヤボンディング動作を行った直後の状態を示した正面図である。
【図３】図２においてキャピラリを除いた平面図である。
【図４】第１回目のワイヤボンディング動作時における電子部品のずれ量を基板温度毎にまとめた図である。
【図５】本実施形態におけるワイヤボンディング方法の作業工程を示すフロー図である。
【図６】他の実施形態の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  ワイヤボンディング装置
２０  キャピラリ
２２  キャピラリ移動手段
２４  金ワイヤ
３０  制御部
３２  記憶手段
３４  補正キャピラリ移動位置データ生成手段
３６  ＣＰＵ
４０  半導体チップ
４２  電極
５０  基板
５２  ボンディングパッド
６０  加熱手段
７０  基板温度計測手段
８０  熱可塑性接着フィルム
Ａ，Ｂ  温度対応ずれ量データ収集時における半導体チップ側基準位置
ａ，ｂ  温度対応ずれ量データ収集時における基板側基準位置
ＳＤ  標準キャピラリ移動位置データ
ＴＤ  温度対応ずれ量データ
ＭＤ  補正キャピラリ移動位置データ
【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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