JP2017216314A - Bonding device, bonding method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボンディング装置、ボンディング方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a bonding apparatus, a bonding method, and a program.
半導体装置の製造工程において、半導体チップの電極であるパッドとリードフレームの電極であるリードとの間を金属細線であるワイヤで接続するワイヤボンディング装置が多く用いられている。ワイヤボンディング装置は、駆動モータにより上下方向に揺動駆動されるボンディングアームと、ボンディングアームに取り付けられた超音波ホーンと、超音波ホーンの先端に取り付けられたキャピラリと、超音波ホーンに取り付けられた振動子とを備え、ボンディングアームを回転駆動させてキャピラリをパッドまたはリードに対して接離方向に移動させ、キャピラリ先端に形成されたフリーエアーボールをパッドに、ワイヤをリードに押しつけて圧着すると共に、振動子によって超音波ホーンを共振させ、キャピラリ先端に超音波振動を付与してボンディングを行うことが多い。 In a manufacturing process of a semiconductor device, a wire bonding apparatus that connects a pad that is an electrode of a semiconductor chip and a lead that is an electrode of a lead frame with a wire that is a thin metal wire is often used. The wire bonding apparatus is attached to an ultrasonic horn, a bonding arm driven to swing up and down by a drive motor, an ultrasonic horn attached to the bonding arm, a capillary attached to the tip of the ultrasonic horn A vibrator is driven to rotate the bonding arm to move the capillary in contact with and away from the pad or lead. The free air ball formed at the tip of the capillary is pressed against the pad and the wire is pressed against the lead to be crimped. In many cases, an ultrasonic horn is resonated by a vibrator and ultrasonic vibration is applied to the tip of the capillary for bonding.
ワイヤボンディング装置によってボンディングを行う場合、キャピラリに挿通されたワイヤの先端に形成されたフリーエアーボールはある速度をもってパッドに衝突した後に一定荷重でパッドに押圧されてパッドに圧着されて圧着ボールとなるが、衝突の影響で後の一定荷重での押圧期間においてもワイヤとキャピラリとが押し付け方向に振動し、この振動により押圧荷重が変動して圧着ボールの形状や圧着ボール径等がバラツキ、ボンディング不良を生じる場合がある。 When bonding is performed by a wire bonding apparatus, a free air ball formed at the tip of a wire inserted into a capillary collides with the pad at a certain speed, and then is pressed against the pad with a constant load to be pressed against the pad to become a pressure-bonded ball. However, the wire and capillary vibrate in the pressing direction even during the subsequent pressing period with a constant load due to the impact, and the pressing load fluctuates due to this vibration, resulting in variations in the shape and diameter of the pressed ball, bonding failure, etc. May occur.
そこで、ボンディングの際に荷重センサによってボンディングツールに加わるボンディング対象に接離方向の荷重を連続的に検出し、検出した荷重の最大値を衝撃荷重とし、衝撃荷重に基づいてボンディング良否の判定を行うことで圧着ボールの形状や圧着ボール径のバラツキによるフリーエアーボールの異常潰れを検出する方法が提案されている(引用文献1参照) Therefore, the load sensor detects the load in the contact / separation direction continuously on the bonding target applied to the bonding tool by the load sensor, and determines the bonding quality based on the impact load with the detected maximum load value as the impact load. Thus, there has been proposed a method for detecting abnormal crushing of a free air ball due to variations in the shape of the pressure-bonded ball and the diameter of the pressure-bonded ball (see Reference 1).
しかし、特許文献1の方法では、荷重センサが検出する荷重によって検出された荷重量によりフリーエアーボールの異常潰れを検出しているが、異常潰れ発生時にボンディングツールに加わる荷重量が正常時と大きく変わらない場合には異常潰れが検出できないという問題がある。さらに、荷重センサは、荷重により生じた歪量により荷重を検出しており、ボンディングツールと離れたフランジに設けられていることからも、荷重変動に対する応答性が悪いという問題がある。
However, in the method of
また、特許文献1の方法では、フリーエアーボールが電極に接触した際の衝撃荷重に基づいてフリーエアーボールの異常潰れを検出しているため、フリーエアーボールが電極に接触した後に異常潰れが発生した場合には、異常潰れを検出できないという問題があった。
In addition, in the method of
そのため、本発明は、従来の荷重センサを用いてフリーエアーボールの異常潰れを検出する構成よりも、精度よくフリーエアーボールの異常潰れを検出できるボンディング装置、異常潰れ判定方法及び異常潰れを判定するプログラムを提供することを目的とする。 For this reason, the present invention provides a bonding apparatus, an abnormal collapse determination method, and an abnormal collapse determination that can detect an abnormal collapse of a free air ball with higher accuracy than a configuration that detects an abnormal collapse of a free air ball using a conventional load sensor. The purpose is to provide a program.
[1]先端にフリーエアーボールが形成されたワイヤをボンディングステージ上に載置されたチップ又は基板の電極に接合するワイヤボンディング装置であって、所定の周波数を有する駆動電圧が印加されることで超音波振動する振動子を有する超音波ホーンと、超音波ホーンの先端部で保持されて超音波振動が印加され、フリーエアーボールを押し潰して電極に接合するキャピラリと、キャピラリがフリーエアーボールを押し潰す際に駆動電圧の値及び駆動電圧に対する駆動電流の値に基づいて、フリーエアーボールの潰れ状態を判定する判定手段とを備える、ボンディング装置。 [1] A wire bonding apparatus for bonding a wire having a free air ball formed at the tip thereof to a chip or substrate electrode placed on a bonding stage by applying a driving voltage having a predetermined frequency. An ultrasonic horn having a vibrator that vibrates ultrasonically, a capillary that is held at the tip of the ultrasonic horn and applied with ultrasonic vibration, crushes the free air ball and joins the electrode, and the capillary A bonding apparatus comprising: a determination unit that determines a collapse state of a free air ball based on a value of a drive voltage and a value of a drive current with respect to the drive voltage when crushing.
[2]駆動電圧と駆動電流との位相差を算出する算出手段をさらに備え、判定手段は、位相差に基づいて、フリーエアーボールの潰れ状態を判定する[1]に記載のボンディング装置。 [2] The bonding apparatus according to [1], further including a calculation unit that calculates a phase difference between the drive voltage and the drive current, and the determination unit determines a collapsed state of the free air ball based on the phase difference.
[3]駆動電圧と駆動電流との位相差及び位相差の標準偏差を算出する算出手段をさらに備え、前記判定手段は、前記標準偏差に基づいて、フリーエアーボールの潰れ状態を判定する、[1]に記載のボンディング装置。 [3] A calculation unit that calculates a phase difference between the driving voltage and the driving current and a standard deviation of the phase difference is further provided, and the determination unit determines a collapsed state of the free air ball based on the standard deviation. 1].
[4]所定の周波数を有する駆動電圧が印加されることで超音波振動する振動子を有する超音波ホーンと、超音波ホーンの先端部で保持されて超音波振動が印加され、ワイヤの先端に形成されたフリーエアーボールを押し潰してボンディングステージ上に載置されたチップ又は基板の電極に接合するキャピラリとを備え、フリーエアーボールが形成されたワイヤを電極に接合するワイヤボンディング装置を用いたワイヤボンディング方法であって、キャピラリによってフリーエアーボールを押し潰し、ワイヤを電極に接合する工程と、ワイヤを電極に接合する際に振動子に印加される駆動電圧及び駆動電圧に対する駆動電流を計測し、駆動電圧及び駆動電流に基づいて、フリーエアーボールの潰れ状態を判定する工程とを備える、ボンディング方法。 [4] An ultrasonic horn having a vibrator that vibrates ultrasonically when a drive voltage having a predetermined frequency is applied, and ultrasonic vibration is applied to the tip of the wire held by the tip of the ultrasonic horn. And a capillary for crushing the formed free air ball to join the chip or substrate electrode placed on the bonding stage and joining the wire on which the free air ball is formed to the electrode. A wire bonding method in which a free air ball is crushed by a capillary and a wire is bonded to an electrode, and a driving voltage applied to the vibrator when the wire is bonded to the electrode and a driving current with respect to the driving voltage are measured. And a step of determining a collapse state of the free air ball based on the driving voltage and the driving current. Method.
[5]駆動電圧と駆動電流との位相差、及び位相差の標準偏差を算出する工程を更に備え、判定する工程は、標準偏差に基づいてフリーエアーボールの潰れ状態を判定する、[4]に記載のボンディング方法。 [5] The method further includes a step of calculating a phase difference between the driving voltage and the driving current and a standard deviation of the phase difference, and the step of determining determines a collapsed state of the free air ball based on the standard deviation. [4] The bonding method described in 1.
[6]コンピュータを、所定の周波数を有する駆動電圧が印加されることで超音波振動する振動子を有する超音波ホーンと、超音波ホーンの先端部で保持されて超音波振動が印加され、ワイヤの先端に形成されたフリーエアーボールを押し潰してボンディングステージ上に載置されたチップ又は基板の電極にボンディングするキャピラリと、前記超音波ホーンを高さ方向に駆動させる駆動モータとを備え、フリーエアーボールが形成されたワイヤを電極にボンディングするワイヤボンディング装置を制御する制御部として機能させるプログラムであって、制御部は、駆動モータを駆動させてキャピラリによってフリーエアーボールを押し潰し、ワイヤを電極にボンディングする駆動手段と、ワイヤをチップに接合する際に振動子に印加される駆動電圧及び駆動電圧に対する駆動電流を計測し、駆動電圧及び駆動電流に基づいて、フリーエアーボールの潰れ状態を判定する判定手段とを含む、プログラム。 [6] An ultrasonic horn having a vibrator that ultrasonically vibrates when a drive voltage having a predetermined frequency is applied thereto, and a ultrasonic vibration that is held by the tip of the ultrasonic horn and applied to the computer. A free air ball formed on the tip of the substrate and crushing the capillary on the chip or substrate electrode mounted on the bonding stage, and a drive motor for driving the ultrasonic horn in the height direction. A program that functions as a control unit for controlling a wire bonding apparatus that bonds a wire on which an air ball is formed to an electrode. The control unit drives a drive motor to crush the free air ball with a capillary, and the wire is electroded. The driving means for bonding to the vibrator and applied to the vibrator when bonding the wire to the chip The driving current for the dynamic voltage and the drive voltage is measured, on the basis of the drive voltage and the drive current, and a determination means for determining state collapse of free air ball program.
[7]駆動電圧と駆動電流との位相差、及び位相差の標準偏差を算出する算出手段を更に備え、判定手段は、標準偏差に基づいてフリーエアーボールの潰れ状態を判定する、[6]に記載のプログラム。 [7] A calculation unit that calculates a phase difference between the drive voltage and the drive current and a standard deviation of the phase difference is further provided, and the determination unit determines a collapse state of the free air ball based on the standard deviation. [6] The program described in.
本発明によれば、従来の荷重センサを用いてフリーエアーボールの異常潰れを検出する構成よりも、精度よくフリーエアーボールの異常潰れを検出できる According to the present invention, the abnormal collapse of the free air ball can be detected with higher accuracy than the configuration of detecting the abnormal collapse of the free air ball using the conventional load sensor.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、ワイヤボンディング装置の要部を示す構成図及びブロック図である。図2は、超音波ホーンの構造を示す上面図である。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram and a block diagram showing a main part of the wire bonding apparatus. FIG. 2 is a top view showing the structure of the ultrasonic horn.
ワイヤボンディング装置1は、XY方向に移動可能に設けられたXYテーブル21と、XYテーブル21上に配置された駆動モータ22と、駆動モータ22の駆動によりZ軸方向に移動するボンディングアーム30と、ボンディングアーム30に固定保持される超音波ホーン31と、ボンディング対象であるチップ100や基板200を吸着固定するボンディングステージ41と、ワイヤWとの間でスパークを発生させてワイヤWの先端にフリーエアーボールBを形成する電気トーチ23と、ボンディングステージ41上に設けられ、基板200を上面から固定するウインドクランパ42とを備える。ワイヤボンディング装置1は、ボンディングステージ41上に載置されたチップ100又は基板200に先端にフリーエアーボールBが形成されたワイヤWを接合する装置である。なお、基板200には、リードフレーム、プリント基板、シリコン基板等を含む。
The
さらに、ワイヤボンディング装置1は、CPU等で構成されたコンピュータ等であって、プログラムにしたがって装置の各部を制御する制御部50と、ハードディスクやメモリで構成され、プログラムや各種装置データ等が記憶される記憶部61と、後述する振動子32に印加される駆動電圧及び駆動電流等を測定する測定部62と、装置の各部に電力を供給する電源63とを備える。
Furthermore, the
ボンディングアーム30は、駆動モータ22の回転軸Oに回転自在に取り付けられ、駆動モータ22の駆動によりZ方向(上下方向)に移動する。ボンディングアーム30の回転軸Oはボンディングステージ41の上に吸着された基板200の表面、又は基板200に実装されたチップ100の表面と同一面上にある。
The
超音波ホーン31は、図2に示すように、複数枚の圧電素子を重ね合わせた振動子32、キャピラリ33を保持する貫通穴35、及び超音波ホーン31の中間部から側方に突出するフランジ34を備える。超音波ホーン31は、フランジ34によってボンディングアーム30の先端部のフランジ取付面301にボルト302によって固定される。振動子32は、超音波ホーン31の中間部に設けられ、超音波ホーン31の側壁に囲まれた領域に格納されている。
As shown in FIG. 2, the
振動子32は、電源63から所定の周波数を有する駆動電圧が印加されることで超音波振動し、キャピラリ33に超音波振動を印加する。キャピラリ33は、振動子32から印加された超音波振動をフリーエアーボールBに伝達するとともに、駆動モータ22の駆動によるボンディングアーム30及び超音波ホーン31の下降動作にしたがってフリーエアーボールBをチップ100に荷重をかける。キャピラリ33は、荷重及び超音波によってフリーエアーボールBをチップ電極に接合する。振動子32に印加される駆動電圧は、例えば±30Vの範囲であり、その周波数は、例えば50kHz〜160kHzの範囲である。
The
制御部50は、駆動モータ22及びXYテーブル21の駆動を制御する駆動手段51と、測定部62から駆動電圧の電圧値及び駆動電流の電圧値を取得し、電圧値と電流値とから駆動電圧と駆動電流との位相差及び位相差の標準偏差を算出する算出手段52と、算出手段52が算出した標準偏差に基づいて、フリーエアーボールBの異常潰れが発生したか否かを判定する判定手段53とを有する。判定手段53の詳細については、後述する。なお、駆動手段51、算出手段52及び判定手段53は、ハードウェアにより各機能を実行するものであってもよい。
The
超音波ホーン31は、駆動電圧の周波数に基づいて振動子32によって当該超音波ホーン31の長手方向に沿ったY方向に超音波振動をする。超音波ホーン31の超音波振動は、縦振動であり、縦振動とは、振動の伝わる方向と振幅の方向が同一方向の振動をいう。
The
図3は、ボンディングステージ41上の基板200及びチップ100をウインドクランパ42で固定した状態を上面から示す模式図であり、ワイヤWを接合した後のチップ100及び基板200を示している。ウインドクランパ42は、チップ電極101と基板電極201とをワイヤWで接続する際に、基板200に実装されたチップ100上面を開口421によって露出させるように、1つまたは複数のチップ100が実装された基板200をボンディングステージ41に押さえつけて固定する。ワイヤボンディング装置1は、開口421によって露出されたチップ電極101と、基板電極201とを接続する。
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the
ワイヤWは、一方がフリーエアーボールBを接合した第1の接合部W1によってチップ電極101に接合され、他方がフリーエアーボールBを形成せずにキャピラリ33でワイヤWを接合した第2の接合部W2に接合されて、それぞれの電極101、201間を接続している。なお、フリーエアーボールBを基板電極201に接合する、いわゆる逆ボンディングによりチップ電極101と基板電極201とをワイヤWで接続してもよい。
One of the wires W is bonded to the
(ボンディング装置の動作)
次に、本発明のワイヤボンディング装置1の動作について詳細に説明する。図4は、ワイヤボンディング装置1の動作の一例を示すフローチャートである。
(Operation of bonding equipment)
Next, the operation of the
ワイヤボンディング装置1は、図示しない基板搬送装置によりチップ100が実装された基板200がボンディングエリアに到達すると、ウインドクランパ42により基板200及びチップ100をボンディングステージ41に固定してチップ電極101と基板電極201とをワイヤWで接続するワイヤボンディングを開始する。
When the
ワイヤボンディングを開始すると、ワイヤボンディング装置1は、図示しないワイヤスプールからワイヤWを繰り出し、電気トーチ23とワイヤWとの間でスパークを発生させてワイヤWの先端にフリーエアーボールBを形成する(ステップS1)。
When the wire bonding is started, the
ワイヤWの先端にフリーエアーボールBを形成すると、制御部50の駆動手段51は、駆動モータ22を駆動させて超音波ホーン31及びキャピラリ33をZ方向に下降させ、フリーエアーボールBをチップ電極101に接触させる(ステップS2)。
When the free air ball B is formed at the tip of the wire W, the drive means 51 of the
フリーエアーボールBをチップ電極101に接触させると、制御部50は、電源63を制御して振動子32に所定の周波数を有する駆動電圧を印加し、駆動電圧によって超音波ホーン31を超音波振動させる。これと同時に、駆動手段51は、キャピラリ33を更に下降させてチップ電極101に荷重をかけ、超音波及び荷重によりフリーエアーボールBをチップ電極101に接合する(ステップS3)。
When the free air ball B is brought into contact with the
さらに、制御部50の算出手段52は、フリーエアーボールBを接合する期間内において駆動電圧の電圧値及び駆動電流の電流値を測定部62から取得し、取得した電圧値及び電流値を記憶部61に記憶する。チップ電極101への接合が終了した後、算出手段52は、フリーエアーボールBを接合する期間内において電圧値と電流値との位相差を演算し、位相差の標準偏差を算出する(ステップS4)。
Further, the calculation means 52 of the
制御部50の判定手段53は、算出された標準偏差が予め定めた閾値を超えているか否かに基づいて、フリーエアーボールBの異常潰れが発生したか否かを判定する(ステップS5)。閾値は、例えば、2.5であり、標準偏差が閾値以上であれば、判定手段53は、フリーエアーボールBの異常潰れが発生したと判断する(S5:YES)。
The determination means 53 of the
フリーエアーボールBの異常潰れが発生したと判断すると、制御部50は、ワイヤボンディング装置1のボンディング動作を停止し、装置画面やブザー等によりユーザに異常潰れが発生したことを通知する(ステップS6)。なお、ワイヤボンディング装置1は、ボンディング動作を停止せずに、異常潰れが発生したチップ100及びボンディング箇所を記憶し、当該箇所を参照可能にする構成としてもよい。
If it is determined that the abnormal crushing of the free air ball B has occurred, the
異常潰れが発生していないと判断すると(S5:NO)、ワイヤボンディング装置1は、ワイヤWを基板電極201に接続してチップ電極101と基板電極201とをワイヤWで接続する。制御部50は、基板200に実装されたチップ100の全てについてワイヤを接続したか否かを判断し(ステップS7)、完了していないと判断すると当該チップ100の次の電極101又は次のチップ100の電極101にフリーエアーボールBを接合する(S7:NO)。制御部50は、全てのチップ100についてワイヤWを接続したと判断すると、当該基板200についてのボンディング処理を終了する(S7:YES)。
If it is determined that no abnormal collapse has occurred (S5: NO), the
(異常潰れの検出)
次に、フリーエアーボールBの異常潰れの検出について、詳細に説明する。図5は、駆動電圧の電圧値を示すグラフであり、(a)は、異常潰れが発生していない場合(正常時)の値、(b)は、異常潰れが発生した場合(異常時)の値である。図6は、駆動電流の電流値を示す図であり、(a)は、正常時の値、(b)は、異常時の値である。
(Detection of abnormal crushing)
Next, detection of abnormal crushing of the free air ball B will be described in detail. FIG. 5 is a graph showing the voltage value of the drive voltage, where (a) is a value when no abnormal crush occurs (normal time), and (b) is a case where an abnormal crush occurs (abnormal time). Is the value of 6A and 6B are diagrams showing the current value of the drive current, in which FIG. 6A is a normal value, and FIG. 6B is an abnormal value.
さらに、図7は、駆動電圧と駆動電流との位相差を示すグラフであり、(a)は、正常時の位相差、(b)は、異常時の位相差である。図8は、駆動電圧の周波数の変動を示す図であり、(a)は、正常時の値、(b)は、異常時の値である。図9は、振動子32のインピーダンスの変動を示す図であり、(a)は、正常時の値、(b)は、異常時の値である。
Further, FIG. 7 is a graph showing the phase difference between the drive voltage and the drive current, where (a) is the phase difference at the normal time, and (b) is the phase difference at the abnormal time. FIGS. 8A and 8B are diagrams showing fluctuations in the frequency of the drive voltage, in which FIG. 8A is a normal value and FIG. 8B is an abnormal value. FIG. 9 is a diagram showing fluctuations in the impedance of the
図10は、ボンディング後のチップ電極101を上面視した模式図であり、(a)は、正常時、(b)は、異常時を示している。図11は、図10に示すチップ電極101の断面図であり、(a)は、正常時を示すA−A線断面図であり、(b)は、異常時を示すB−B線断面図である。
10A and 10B are schematic views of the
図5及び図6に示すように、駆動電圧の値及び駆動電流の値は、正常時は、振動子32を振動させた立ち上がり時を除いて、ほぼ一定の値を示しているのに対し、異常潰れが発生した場合においては、立ち上がり後においても、大きく不規則に変動している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the value of the drive voltage and the value of the drive current are substantially constant except for the rising time when the
また、図7に示すように、駆動電圧と駆動電流との位相差も、正常時は立ち上がり時を除いてほぼ0度(deg)であるのに対し、異常時は立ち上がり後も10度を超えて大きく変動している。さらに、図8に示すように、駆動電圧の周波数も異常時において、大きく変動し、図9に示すように、振動子32のインピーダンスも異常時において大きく変動している。なお、図7において、(a)に示す正常時の標準偏差は、0.16であり、(b)に示す異常時の標準偏差は、5.55である。
Further, as shown in FIG. 7, the phase difference between the drive voltage and the drive current is almost 0 degrees (deg) except for the rising time at the normal time, but exceeds 10 degrees after the rising at the abnormal time. Have fluctuated greatly. Further, as shown in FIG. 8, the frequency of the drive voltage also fluctuates greatly when abnormal, and as shown in FIG. 9, the impedance of the
さらに、図10、図11に示すように、異常潰れが発生した場合は、正常時と比較して、フリーエアーボールBがチップ電極101に潰された潰れ面WAの面積が広く、かつ潰れ面の周縁が不均一である。さらに、異常時においては、正常時と比較して接合ボールの高さが低くなっている。
Furthermore, as shown in FIGS. 10 and 11, when abnormal crushing occurs, the area of the crushing surface WA where the free air ball B is crushed by the
図5から図9に示すグラフ、及び図10、図11に示す模式図から検討すると、フリーエアーボールBをチップ電極101に接合するときに、異常時においては、正常時と比較してフリーエアーボールBがXY方向に広範囲に振動し、その振動も不規則であることが推測される。
Examining from the graphs shown in FIGS. 5 to 9 and the schematic diagrams shown in FIGS. 10 and 11, when the free air ball B is joined to the
図5から図9において、異常時に各値が変動するのは、以下のように推測される。すなわち、フリーエアーボールBが不規則に振動することにより、振動子32による超音波振動とは異なる不規則振動が振動子32に伝わる。不規則振動が振動子32の圧電素子に伝わり、圧電素子に圧力が加わることで起電力が発生する。この起電力により、振動子32のインピーダンスが図9に示すように変動することで、電圧値及び電流値、さらには、駆動電圧と駆動電流との位相差、周波数も変動する。
In FIG. 5 to FIG. 9, it is estimated as follows that each value fluctuates at the time of abnormality. In other words, when the free air ball B vibrates irregularly, irregular vibration different from the ultrasonic vibration caused by the
フリーエアーボールBが正常時と比較してXY方向に広範囲に振動するのは、以下のように推測される。すなわち、基板200は、図3に示すように、チップ電極101及び基板電極201が露出するようにウインドクランパ42で固定されるが、ウインドクランパ42による固定が十分でなく、チップ100が傾いたり、基板200がボンディングステージ41から浮いたりすることがある。ウインドクランパ42によるチップ100及び基板200の固定が十分でない場合には、フリーエアーボールBをチップ電極101に押し潰すときの振動により、チップ100又は基板200がフリーエアーボールBともに振動する。または、チップ電極101に荷重が十分に加わらずフリーエアーボールBがチップ電極101の表面を滑りながら振動する。このとき、フリーエアーボールBは、チップ電極101からの反力が小さくなるために正常時よりも広範囲、不規則に振動することになる。
It is estimated as follows that the free air ball B vibrates in a wide range in the XY direction compared with the normal time. That is, as shown in FIG. 3, the
さらに、チップの割れ、カケ等によるチップ100の不良やチップ100と基板200との接合不良がある場合にも、フリーエアーボールBの異常潰れが発生し得る。また、接合時の荷重によりチップ100が割れた場合等にも異常潰れが発生し得る。
Furthermore, abnormal crushing of the free air ball B can also occur when there is a defect in the
フリーエアーボールBの異常潰れが発生した場合には、ワイヤWがチップ電極101に十分に接合していないため、後の樹脂封止工程等でワイヤWがチップ電極101から剥がれる可能性が高くなり当該チップ100を用いた半導体装置が不良となる。さらに、異常潰れが発生した場合には、潰れ面WAがチップ電極101からはみ出して他のチップ電極101等と接触することも考えられる。
If the free air ball B is abnormally crushed, the wire W is not sufficiently bonded to the
(実施の形態の効果)
本実施の形態よれば、以下の効果を奏する。
(a)振動子32を駆動させる駆動電圧及び駆動電流に基づいてフリーエアーボールBの異常潰れを検出することにより、正常時と異常時とで押圧荷重が変化しない場合でもフリーエアーボールBの異常潰れを検出することができる。また、駆動電圧及び駆動電流に基づいてフリーエアーボールBの異常潰れを検出することにより荷重センサにより検出した荷重により異常潰れを検出する構成よりも、応答性のよい検出データを得ることができる。そのため、従来の荷重センサにより異常潰れを検出する構成よりも高精度にフリーエアーボールBの異常潰れを検出することが可能である。
(Effect of embodiment)
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(A) By detecting abnormal crushing of the free air ball B based on the driving voltage and driving current for driving the
(b)振動子32を駆動させる駆動電圧及び駆動電流に基づいてフリーエアーボールBの異常潰れを検出することにより、チップ電極101にフリーエアーボールを接触させた後、超音波振動を印加させながらフリーエアーボールを接合する際の潰れ状態を評価することができる。そのため、従来の方法では検出できなかった超音波振動の影響による異常潰れを検出することが可能である。
(B) By detecting abnormal crushing of the free air ball B based on the driving voltage and driving current for driving the
(c)駆動電圧と駆動電流との位相差の標準偏差に基づいて接合後にフリーエアーボールBの異常潰れを検出することにより、押圧期間全体における振動状態、押圧状態について評価することができる。これにより、ノイズや立ち上がり時の影響による異常潰れの誤検出を抑制することができる。 (C) By detecting abnormal crushing of the free air ball B after joining based on the standard deviation of the phase difference between the driving voltage and the driving current, it is possible to evaluate the vibration state and the pressing state over the entire pressing period. Thereby, it is possible to suppress erroneous detection of abnormal crushing due to noise and the effect of rising.
(d)駆動電圧及び駆動電流に基づいてフリーエアーボールBの異常潰れを検出することにより、ソフトウェアの変更のみで荷重センサを用いない簡素な構成においてもフリーエアーボールBの異常検出をすることができる。 (D) By detecting the abnormal collapse of the free air ball B based on the drive voltage and drive current, it is possible to detect the abnormality of the free air ball B even in a simple configuration that does not use a load sensor only by changing the software. it can.
(e)ボンディング工程においてフリーエアーボールBの異常潰れを検出することができるので、異常潰れが発生したときにワイヤボンディング装置1を停止又は異常個所を記憶することができる。これにより、異常潰れが発生したチップ100を除外又は修理をすることができるので、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
(E) Since the abnormal collapse of the free air ball B can be detected in the bonding process, the
(変形例)
実施の形態は、ワイヤボンディング装置1について説明したが、本発明は、チップ電極101と基板電極201とをワイヤWで接続するワイヤボンディング装置1に限らず、バンプのみをチップ電極101又は基板電極201に接合するバンプボンダ装置にも適応することができる。
(Modification)
Although the embodiment has been described with respect to the
また、実施の形態において、判定手段53は、電圧値と電流値との差分の標準偏差に基づいて異常潰れを検出すると説明したが、電圧値と電流値との差分に限らず、電圧値及び電流値の数値や周波数の変動等によって異常潰れを検出してもよい。さらに、標準偏差に限らず、他の方法で電圧値及び電流値の差分等を評価してもよい。
In the embodiment, it has been described that the
また、実施の形態において、判定手段53は、異常潰れが発生しているか否かについて判断していたが、異常潰れについて複数の段階の判断をしてもよいし、異常潰れについて評価値を算出する構成としてもよい。
In the embodiment, the
また、実施の形態では、荷重センサを有しないワイヤボンディング装置1について説明したが、勿論、荷重センサを有するワイヤボンディング装置に本発明を適用することができる。
Moreover, although the
1…ワイヤボンディング装置、21…XYテーブル、22…駆動モータ、23…電気トーチ、30…ボンディングアーム、31…超音波ホーン、32…振動子、33…キャピラリ、34…フランジ、301…、フランジ取り付け面、302…ボルト、41…ボンディングステージ、42…ウインドクランパ、50…制御部、51…制御手段、52…算出手段、53…判定手段、61…記憶部、62…測定部、63…電源、100…チップ、101…チップ電極、200…基板、201…基板電極、W…ワイヤ、W1…第1の接合部、W2…第2の接合部、WA…潰れ面、B…フリーエアーボール、O…回転軸
DESCRIPTION OF
Claims (7)
所定の周波数を有する駆動電圧が印加されることで超音波振動する振動子を有する超音波ホーンと、
前記超音波ホーンの先端部に保持されて前記超音波振動が印加され、前記フリーエアーボールを押し潰して前記電極に接合するキャピラリと、
前記キャピラリが前記フリーエアーボールを押し潰す際に前記駆動電圧の値又は前記駆動電圧に対する駆動電流の値に基づいて、前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する判定手段とを備える、
ボンディング装置。 A wire bonding apparatus for bonding a wire having a free air ball formed at a tip thereof to a chip or substrate electrode placed on a bonding stage,
An ultrasonic horn having a vibrator that vibrates ultrasonically when a drive voltage having a predetermined frequency is applied;
A capillary that is held at the tip of the ultrasonic horn and is applied with the ultrasonic vibration, crushing the free air ball and joining the electrode;
Determination means for determining a collapse state of the free air ball based on a value of the drive voltage or a drive current with respect to the drive voltage when the capillary crushes the free air ball,
Bonding equipment.
前記判定手段は、前記位相差に基づいて、前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する、
請求項1に記載のボンディング装置。 A calculation means for calculating a phase difference between the drive voltage and the drive current;
The determination means determines a collapse state of the free air ball based on the phase difference.
The bonding apparatus according to claim 1.
前記判定手段は、前記標準偏差に基づいて、前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する、
請求項1に記載のボンディング装置。 A calculation means for calculating a phase difference between the drive voltage and the drive current and a standard deviation of the phase difference;
The determination means determines a collapsed state of the free air ball based on the standard deviation.
The bonding apparatus according to claim 1.
前記キャピラリによって前記フリーエアーボールを押し潰し、前記ワイヤを前記電極に接合する工程と、
前記ワイヤを前記電極に接合する際に前記振動子に印加される前記駆動電圧及び前記駆動電圧に対する駆動電流を計測し、前記駆動電圧又は前記駆動電流に基づいて、前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する工程とを備える、
ボンディング方法。 An ultrasonic horn having a vibrator that vibrates ultrasonically when a driving voltage having a predetermined frequency is applied, and the ultrasonic vibration is applied to the tip of the ultrasonic horn and formed at the tip of the wire. A wire bonding apparatus for joining the wire on which the free air ball is formed to the electrode, comprising a capillary for crushing the formed free air ball and joining the chip or substrate electrode mounted on the bonding stage. A wire bonding method used,
Crushing the free air ball by the capillary and bonding the wire to the electrode;
When the wire is bonded to the electrode, the driving voltage applied to the vibrator and the driving current with respect to the driving voltage are measured, and the collapse state of the free air ball is determined based on the driving voltage or the driving current. A step of determining,
Bonding method.
前記判定する工程は、前記標準偏差に基づいて前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する、
請求項4に記載のボンディング方法。 A step of calculating a phase difference between the driving voltage and the driving current, and a standard deviation of the phase difference;
The step of determining determines a collapse state of the free air ball based on the standard deviation.
The bonding method according to claim 4.
前記制御部は、前記駆動モータを駆動させて前記キャピラリによって前記フリーエアーボールを押し潰し、前記ワイヤを前記電極に接合する駆動手段と、
前記ワイヤを前記チップに接合する際に前記振動子に印加される前記駆動電圧及び前記駆動電圧に対する駆動電流を計測し、前記駆動電圧及び前記駆動電流に基づいて、前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する判定手段とを含む、
プログラム。 An ultrasonic horn having a vibrator that vibrates ultrasonically when a drive voltage having a predetermined frequency is applied to the computer, and the ultrasonic vibration is applied while being held at the tip of the ultrasonic horn, A capillary for crushing a free air ball formed at a tip to join a chip or substrate electrode placed on a bonding stage; and a drive motor for driving the ultrasonic horn in a height direction. A program for functioning as a control unit for controlling a wire bonding apparatus for bonding the wire on which an air ball is formed to the electrode,
The control unit drives the drive motor to crush the free air ball by the capillary, and a drive unit that joins the wire to the electrode;
When the wire is bonded to the chip, the driving voltage applied to the vibrator and the driving current with respect to the driving voltage are measured, and the collapse state of the free air ball is determined based on the driving voltage and the driving current. Determination means for determining,
program.
前記判定手段は、前記標準偏差に基づいて前記フリーエアーボールの潰れ状態を判定する、
請求項6に記載のプログラム。
A phase difference between the drive voltage and the drive current, and a calculation means for calculating a standard deviation of the phase difference;
The determination means determines a collapse state of the free air ball based on the standard deviation.
The program according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016108103A JP2017216314A (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Bonding device, bonding method and program |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024195812A1 (en) * | 2023-03-22 | 2024-09-26 | 株式会社新川 | Wire bonding device and method for calibrating same |
-
2016
- 2016-05-31 JP JP2016108103A patent/JP2017216314A/en active Pending
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