JP2716362B2 - Wire bonding apparatus and wire bonding method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング装置
およびワイヤボンディング方法に係わり、特に半導体装
置(半導体チップ)の電極とリードフレームやパッケー
ジの電極部とを金属細線により電気的に接続するワイヤ
ボンディング装置およびワイヤボンディング方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding apparatus and a wire bonding method, and more particularly, to a wire bonding apparatus for electrically connecting electrodes of a semiconductor device (semiconductor chip) to electrode portions of a lead frame or a package by thin metal wires. And a wire bonding method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のワイヤボンディング装置は図8に
示すように、キャピラリ12と、キャピラリ12を保持
し揺動するアーム11と、アーム11を回転支持するベ
アリング38と、キャピラリ12を上下運動させるため
にアーム11を揺動させるZ軸駆動用モータ36を有し
ている。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 8, a conventional wire bonding apparatus has a capillary 12, an arm 11 for holding and swinging the capillary 12, a bearing 38 for rotating and supporting the arm 11, and moving the capillary 12 up and down. For this purpose, a Z-axis drive motor 36 for swinging the arm 11 is provided.
【0003】この図8のワイヤボンディング装置におい
て、例えばベアリング38が摩耗し、そのままワイヤボ
ンディングを行うと、ボンディング部における金属細線
のボール圧着径のばらつきや電極部のクレータリング
(電極下のシリコン基板表面部分にクラックが入りそこ
から剥離する現象)という製品不良を生じる。このため
に、定期的なベアリングの交換や定期的な製品外観検査
による不都合の発見により、不良発生や不良品の流出を
防いでいた。しかし現実にはワイヤボンディング装置の
機差により摩耗の程度が異なるために完全な歯止めがで
きず、工数がかかる定期的な製品外観検査を減らすこと
ができないという問題があった。In the wire bonding apparatus shown in FIG. 8, for example, when the bearing 38 is worn and the wire bonding is performed as it is, the variation in the ball pressure bonding diameter of the fine metal wire in the bonding portion and the cratering of the electrode portion (the surface of the silicon substrate under the electrode) (A phenomenon in which a crack enters a part and peels off from the part), resulting in a product defect. For this reason, the occurrence of defects and the outflow of defective products have been prevented by regularly exchanging bearings and regularly finding the inconvenience of product appearance. However, in reality, there is a problem in that the degree of abrasion is different due to differences in the wire bonding apparatus, so that complete stopping is not possible, and it is not possible to reduce the number of man-hours required for regular product appearance inspection.
【0004】この対策として図9に示すようなワイヤボ
ンディング装置が従来より考えられていた。図9におい
て、固定台31上に載置されたX軸駆動用モータ32を
有するX軸駆動部33上にY軸駆動用モータ34を結合
したX−Yテーブル35が載置されている。X−Yテー
ブル35上にZ軸駆動用モータ36が結合したZ軸駆動
部37が載置されてアーム11をベアリング38により
回転支持し、アーム11に保持されて上下運動を行うキ
ャピラリ12が、ヒータブロック14上に載置された半
導体装置13の電極に当接して金属細線ボールを形成す
る。そしてアーム11の振動を感知するひずみゲージ4
0と、ひずみゲージ40からの出力を増幅するアンプ4
1と、アンプ41からの出力波形と基準波形を比較判断
する比較回路42とを有し、ワイヤボンディング中の出
力波形が基準波形と相違すると判断した場合には、エラ
ーとしてワイヤボンディング装置を停止させたり、また
はエラーとして記憶しておき、後に不良品として判別す
る技術である。As a countermeasure, a wire bonding apparatus as shown in FIG. 9 has been conventionally considered. In FIG. 9, an XY table 35 in which a Y-axis drive motor 34 is coupled is mounted on an X-axis drive unit 33 having an X-axis drive motor 32 mounted on a fixed base 31. A Z-axis drive unit 37, to which a Z-axis drive motor 36 is coupled, is mounted on an XY table 35, and the arm 11 is rotatably supported by a bearing 38. A thin metal wire ball is formed in contact with an electrode of the semiconductor device 13 mounted on the heater block 14. And a strain gauge 4 for sensing the vibration of the arm 11
0 and an amplifier 4 for amplifying the output from the strain gauge 40
1 and a comparison circuit 42 for comparing and judging the output waveform from the amplifier 41 with the reference waveform. If it is judged that the output waveform during wire bonding is different from the reference waveform, the wire bonding apparatus is stopped as an error. This is a technique for storing as an error or an error, and subsequently discriminating it as a defective product.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの従来
技術では、アーム11にひずみゲージ40を貼り付けて
いるので、半導体装置13に直接加わらない方向の振動
やたわみを全て検出してしまい、半導体装置13に加わ
る正確な衝撃荷重を検出することはできなかった。However, in this prior art, since the strain gauge 40 is attached to the arm 11, all vibrations and deflections in the direction not directly applied to the semiconductor device 13 are detected, and the semiconductor device 13 It was not possible to detect an accurate impact load applied to the vehicle.
【0006】また、アーム11にひずみゲージ40を貼
り付ける際、ひずみゲージ40の貼り付け位置によりア
ーム11の慣性質量が変化するので衝撃荷重測定値が変
化し、設備毎に衝撃荷重測定値を定量的に管理するのが
困難であった。Further, when the strain gauge 40 is attached to the arm 11, the inertial mass of the arm 11 changes depending on the position where the strain gauge 40 is attached, so that the measured impact load changes. Was difficult to manage.
【0007】さらにひずみゲージ40がアーム11の揺
動やX−Yテーブル35の動きに連動するので、ひずみ
ゲージ40からアンプ41に信号を送るコード41aの
繰返し疲労による断線やひずみゲージ40のコードの繰
返し疲労による断線やひずみゲージ40自身の劣化が生
じる問題があった。Further, since the strain gauge 40 is interlocked with the swing of the arm 11 and the movement of the XY table 35, disconnection due to repeated fatigue of the code 41a for sending a signal from the strain gauge 40 to the amplifier 41, and the code of the strain gauge 40 There has been a problem that disconnection due to repeated fatigue and deterioration of the strain gauge 40 itself occur.
【0008】したがって本発明の目的は、上記従来技術
の欠点を除去し、ワイヤボンディング装置の状態を正確
に把握して同装置の保守修理を適切に行うことができる
ワイヤボンディング装置およびそれにより信頼性が高い
半導体装置を能率よく得ることができるワイヤボンディ
ング方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, to accurately grasp the state of a wire bonding apparatus, and to appropriately perform maintenance and repair of the apparatus, and thereby to improve reliability. The object of the present invention is to provide a wire bonding method capable of efficiently obtaining a semiconductor device having high reliability.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
装置の電極にキャピラリを当接して金属細線をワイヤボ
ンディングするワイヤボンディング装置において、前記
キャピラリが移動しその表面に当接可能な位置に配置さ
れたボンディングチェック用ステージと、前記ボンディ
ングチェック用ステージの裏面に当接可能に配置された
ひずみセンサと、前記ひずみセンサからの信号を処理す
る手段とを有するワイヤボンディング装置にある。ここ
で前記ボンディングチェック用ステージの形状は円盤状
であり、ヒータブロック上に載置された前記ボンディン
グチェック用ステージを上下移動させるステージ上下機
構および回転移動させるステージ回転機構を有すること
ができる。あるいは前記ボンディングチェック用ステー
ジの形状は長方形であり、ヒータブロック上に載置され
た前記ボンディングチェック用ステージを上下移動させ
るステージ上下機構および直線移動させるステージ直線
駆動機構を有することができる。また、前記半導体装置
を載置するヒータブロックと前記ひずみセンサとの間お
よび前記ボンディングチェック用ステージを載置するヒ
ータブロックと前記ひずみセンサとの間にはそれぞれ断
熱手段を設けることが好ましい。A feature of the present invention is that in a wire bonding apparatus for wire bonding a thin metal wire by contacting a capillary with an electrode of a semiconductor device, the capillary is moved to a position where it can contact the surface thereof. The wire bonding apparatus includes a bonding check stage disposed, a strain sensor disposed so as to be in contact with the back surface of the bonding check stage, and means for processing a signal from the strain sensor. Here, the shape of the bonding check stage is a disk shape, and may include a stage up-down mechanism for vertically moving the bonding check stage mounted on the heater block and a stage rotating mechanism for rotating the stage. Alternatively, the bonding check stage has a rectangular shape, and may include a stage vertical mechanism for vertically moving the bonding check stage placed on the heater block and a stage linear driving mechanism for linearly moving the stage. In addition, it is preferable that heat insulating means are provided between the heater block on which the semiconductor device is mounted and the strain sensor and between the heater block on which the bonding check stage is mounted and the strain sensor.
【0010】本発明の他の特徴は、半導体装置の電極に
キャピラリを当接して金属細線をワイヤボンディングす
るワイヤボンディング方法において、前記キャピラリが
移動しその表面に当接可能な場所に位置にされたボンデ
ィングチェック用ステージと、前記ボンディングチェッ
ク用ステージの裏面に当接可能に位置されたひずみセン
サとを配設しておき、前記半導体装置の電極へのワイヤ
ボンディング条件と同一条件で前記ボンディングチェッ
ク用ステージにボンディングを行ない、この際の衝撃加
重を前記ひずみセンサで検知してワイヤボンディング装
置の状態をチェックするワイヤボンディング方法にあ
る。ここで前記ボンディングチェック用ステージは、前
記半導体装置の電極の表面と同様な表面を有しているこ
とが好ましい。Another feature of the present invention is that in a wire bonding method in which a capillary is brought into contact with an electrode of a semiconductor device to wire-bond a thin metal wire, the capillary is moved to a position where it can be brought into contact with the surface thereof. A bonding check stage and a strain sensor positioned so as to be in contact with the back surface of the bonding check stage are provided, and the bonding check stage is mounted under the same conditions as wire bonding conditions to the electrodes of the semiconductor device. The present invention is directed to a wire bonding method in which a bonding is performed, and the impact load at this time is detected by the strain sensor to check the state of the wire bonding apparatus. Here, it is preferable that the bonding check stage has a surface similar to the surface of the electrode of the semiconductor device.
【0011】[0011]
【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1は本発明の実施例のワイヤボンディン
グ装置を示す構造図である。固定台31上に載置され
た、X軸駆動用モータ32を有するX軸駆動部33上に
Y軸駆動用モータ34を結合したX−Yテーブル35が
結合載置されている。X軸駆動用モータ32およびY軸
駆動用モータ34の駆動により水平面をたがいに直交す
るX軸方向およびY軸方向の移動を可能としたX−Yテ
ーブル35上に、Z軸駆動用モータ36が結合したZ軸
駆動部37が載置されてアーム11をベアリング機構3
8で回転支持し、Z軸駆動用モータ36の駆動によりア
ーム11に保持されて上下運動を行うキャピラリ12
が、ヒータブロック14上に載置された半導体装置(半
導体チップ)13の電極に当接して金属細線のボールボ
ンディングを行う。FIG. 1 is a structural view showing a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. An X-Y table 35 in which a Y-axis driving motor 34 is connected is mounted on an X-axis driving unit 33 having an X-axis driving motor 32 mounted on a fixed base 31. A Z-axis drive motor 36 is provided on an XY table 35 which is capable of moving in the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other on a horizontal plane by driving the X-axis drive motor 32 and the Y-axis drive motor 34. The coupled Z-axis drive unit 37 is placed, and the arm 11 is mounted on the bearing mechanism 3.
8, a capillary 12 which is held by the arm 11 by the drive of the Z-axis drive motor 36 and moves up and down.
Performs ball bonding of a thin metal wire in contact with an electrode of a semiconductor device (semiconductor chip) 13 mounted on the heater block 14.
【0013】さらに、ヒ−タブロック14とX−Yテー
ブル35との間に、半導体装置13のワイヤボンディン
グ面と同一の高さの上面を有するボンディングチェック
用ステージ20がヒータブロック22上に設けられ、ボ
ンディングチェック用ステージ20の下にボンディング
時の衝撃荷重を感知するひずみセンサ(以下、動ひずみ
センサ、と称す)21が設置されている。また、ヒータ
ブロック14,22と動ひずみセンサ21との間に断熱
板27,28を設置し、動ひずみセンサ21の温度上昇
を防止する。例えば、金属板により構成された断熱板2
7,28によりヒータブロック14,22からの輻射熱
を遮蔽する。また、ボンディングチェック用ステージ2
0をヒータブロック22とともに回転可能にするために
ステージ回転機構23が載置され、さらにボンディング
チェック用ステージ20をヒータブロック22とともに
上昇下降動作を可能にするためにステージ上昇下降機構
24上に載置されている。Further, a bonding check stage 20 having an upper surface at the same height as the wire bonding surface of the semiconductor device 13 is provided on the heater block 22 between the heater block 14 and the XY table 35. A strain sensor (hereinafter, referred to as a dynamic strain sensor) 21 for detecting an impact load at the time of bonding is provided below the bonding check stage 20. Insulating plates 27 and 28 are provided between the heater blocks 14 and 22 and the dynamic strain sensor 21 to prevent the temperature of the dynamic strain sensor 21 from rising. For example, a heat insulating plate 2 made of a metal plate
Radiation heat from the heater blocks 14 and 22 is shielded by 7 and 28. Also, stage 2 for bonding check
A stage rotation mechanism 23 is mounted so as to be rotatable together with the heater block 22, and a bonding check stage 20 is mounted on a stage elevating mechanism 24 so as to be able to elevate and lower together with the heater block 22. Have been.
【0014】ワイヤボンディング装置稼働中、予め設定
した作業数をボンディングした後、キャピラリ12がボ
ンディングチェック用ステージ20にボンディングでき
る位置にX−Yステージ35を移動させる。その後、キ
ャピラリ12が製品である半導体装置(半導体チップ)
13とリードフレームに対するワイヤボンディング条件
と同条件でボンディングチェック用ステージ20にチェ
ックボンディングを行う。このときキャピラリ12がボ
ンディングチェック用ステージ20にチェックボンディ
ングした衝撃荷重は動ひずみセンサ21でとらえられ、
それによる信号電圧がコード(線)21aによりトラン
ジスタ増幅回路のアンプ41に送られて増幅される。During the operation of the wire bonding apparatus, after bonding a predetermined number of operations, the XY stage 35 is moved to a position where the capillary 12 can bond to the bonding check stage 20. Then, the semiconductor device (semiconductor chip) in which the capillary 12 is a product
Check bonding is performed on the bonding check stage 20 under the same conditions as the wire bonding conditions for the lead frame 13 and the lead frame. At this time, the impact load that the capillary 12 check-bonds to the bonding check stage 20 is detected by the dynamic strain sensor 21,
The resulting signal voltage is sent to the amplifier 41 of the transistor amplifier circuit by the code (line) 21a and amplified.
【0015】図2(A)は、ヒータブロック14上の半
導体装置(半導体チップ)13の電極(ボンディングパ
ッド)13aにキャピラリ12を貫通した金の細線(ボ
ンディングワイヤー)15の先端の金ボールをキャピラ
リ12で押し付けたボールボンディング17を示してい
る。また、その後キャピラリ12を、図で右方向に移動
させてリードフレームのインナーリード19にスティッ
チボンディング(ウエッジボンディング)18した様子
を2点鎖線の想像線で示している。電極13aはシリコ
ン基板の表面のシリコン酸化膜上に形成された金電極ま
たはアルミ電極である。リードフレームは銅合金から構
成されそのインナーリード19のボンディング表面には
金の部分メッキが形成されている。FIG. 2A shows a state in which a gold ball at the tip of a fine gold wire (bonding wire) 15 penetrating the capillary 12 is connected to an electrode (bonding pad) 13 a of a semiconductor device (semiconductor chip) 13 on a heater block 14. The ball bonding 17 pressed at 12 is shown. Further, a state in which the capillary 12 is moved rightward in the figure and stitch-bonded (wedge-bonded) 18 to the inner lead 19 of the lead frame is shown by a two-dot chain line imaginary line. The electrode 13a is a gold electrode or an aluminum electrode formed on the silicon oxide film on the surface of the silicon substrate. The lead frame is made of a copper alloy, and the bonding surface of the inner lead 19 is partially plated with gold.
【0016】図2(B)はチェックボンディングの様子
を示している。ヒータブロック22上にボンディングチ
ェック用ステージ20が搭載されている。ボンディング
チェック用ステージ20の全表面には電極13aと同じ
膜構成の金またはアルミの金属膜20aが形成されてい
る。そして図2(A)のボールボンディングと同一の条
件(同一の加重条件等)で、金属膜20aにキャピラリ
12を貫通した金の細線15の先端の金ボールをキャピ
ラリ12で押し付けたボールボンディング17を行い、
その後キャピラリ12を、図で右方向に移動させてステ
ィッチボンディング18(2点鎖線の想像線で示してい
る)を行なう。またボンディングチェック用ステージ2
0のボールボンディング17を行う箇所下の裏面には動
ひずみセンサ21が当接している。FIG. 2B shows a state of the check bonding. The bonding check stage 20 is mounted on the heater block 22. A gold or aluminum metal film 20a having the same film configuration as the electrode 13a is formed on the entire surface of the bonding check stage 20. Then, under the same conditions as the ball bonding of FIG. 2A (the same weighting conditions and the like), the ball bonding 17 in which the gold ball at the tip of the fine gold wire 15 penetrating the capillary 12 is pressed against the metal film 20a by the capillary 12 is performed. Do
Thereafter, the capillary 12 is moved rightward in the figure to perform stitch bonding 18 (indicated by a two-dot chain line). Stage 2 for bonding check
The dynamic strain sensor 21 is in contact with the back surface below the position where the 0 ball bonding 17 is performed.
【0017】図3(A)はチェックボンディングのボー
ルボンディングにおいて正常なワイヤボンディング時の
アンプ41の出力波形を示し、図3(B)はベアリング
38の摩耗等により、アーム支持部にガタが発生した場
合のワイヤボンディング時のアンプ41の出力波形を示
す。FIG. 3A shows the output waveform of the amplifier 41 at the time of normal wire bonding in the ball bonding of the check bonding, and FIG. 3B shows the rattling of the arm support due to wear of the bearing 38 and the like. 7 shows an output waveform of the amplifier 41 at the time of wire bonding in the case.
【0018】すなわちヒータブロック14上において半
導体装置13のワイヤボンディングが正常に行われてお
りボンディング不良が発生しない時点(期間)において
同一条件でボディングチェック用ステージ20にチェッ
クボンディングした際のひずみセンサ21の出力電圧を
アンプ41で増幅した波形が図3(A)であり、ヒータ
ブロック14上において半導体装置13のワイヤボンデ
ィングがボンディング装置の上記不都合により異常に行
われておりボンディング不良が発生している時点(期
間)において同一条件でボンディングチェック用ステー
ジ20にチェックボンディングした際の波形が図3
(B)である。That is, at the time (period) when the wire bonding of the semiconductor device 13 is normally performed on the heater block 14 and no bonding failure occurs, the strain sensor 21 when the check bonding is performed on the boding check stage 20 under the same conditions. FIG. 3A shows a waveform obtained by amplifying the output voltage of the semiconductor device 13 by the amplifier 41. The wire bonding of the semiconductor device 13 is abnormally performed on the heater block 14 due to the above-described inconvenience of the bonding apparatus, and a bonding failure occurs. FIG. 3 shows a waveform at the time (period) when check bonding is performed to the bonding check stage 20 under the same conditions.
(B).
【0019】したがって図3(B)の波形となったらそ
の時点(期間)の半導体装置へのワイヤボンディングは
異常となっていると認識される。Therefore, when the waveform shown in FIG. 3B is obtained, it is recognized that the wire bonding to the semiconductor device at that time (period) is abnormal.
【0020】図3(B)において、異常時は衝撃荷重に
よる衝撃電圧の初期ピーク値VP は所定の設定値を越え
て高く、収束時間Tが長くなっている。この特徴から、
初期ピーク値VP を収束時間TS (5〜10ms)だけ
測定し、設定値以上の値であれば異常であると判断する
ことができる。[0020] In FIG. 3 (B), the abnormality is an initial peak value V P of the shock voltage due to the impact load higher than a predetermined setting value, the convergence time T is long. From this feature,
The initial peak value V P only convergence time T S (5 to 10 ms) can be measured and determined to be abnormal if the value of the set value or more.
【0021】したがって比較回路42において、予め設
定した衝撃電圧の設定値を基準電圧としこの電圧と衝撃
荷重による動ひずみセンサからの衝撃電圧の入力電圧と
を比較して、入力電圧が設定値以上と判断された場合
は、ワイヤボンディング装置制御部(図示省略)に対し
て稼働停止の信号を送り、稼働を停止させメンテナンス
を促す機構となっている。また、比較回路42としてシ
ュミットトリガ回路を用いることができる。Therefore, in the comparison circuit 42, a predetermined set value of the shock voltage is used as a reference voltage, and this voltage is compared with the input voltage of the shock voltage from the dynamic strain sensor due to the shock load. If it is determined, the operation stop signal is sent to the wire bonding apparatus control unit (not shown) to stop the operation and prompt the maintenance. Further, a Schmitt trigger circuit can be used as the comparison circuit 42.
【0022】例えば100〜1000回の半導体装置の
電極接続のボンディングを行なう毎にボンディングチェ
ック用ステージ20にチェックボンディング行い、図3
(B)のような波形になったら電極接続のボンディング
作業を中断して、ベアリング機構19の交換等のワイヤ
ボンディング装置の保守修理点検を行う。For example, every time the bonding of the electrode connection of the semiconductor device is performed 100 to 1000 times, check bonding is performed on the bonding check stage 20, and FIG.
When the waveform is as shown in (B), the bonding work of the electrode connection is interrupted, and maintenance repair of the wire bonding apparatus such as replacement of the bearing mechanism 19 is performed.
【0023】図4は第1の実施例のボディングチェック
用ステージ機構を示す斜視図である。ステージ上昇下降
機構24およびステージ回転機構23上にシャフト25
を介してヒータブロック22が載置され、ヒータブロッ
ク22上に円盤状のボンディングチェック用ステージ2
0が載置されている。また、ボンディングチェック用ス
テージ20の外周部分下に動ひずみセンサ21が載置さ
れている。尚、断熱板の図示は省略してある。FIG. 4 is a perspective view showing a boding check stage mechanism of the first embodiment. A shaft 25 is provided on the stage elevating mechanism 24 and the stage rotating mechanism 23.
The heater block 22 is placed via the heater block 22, and a disc-shaped bonding check stage 2 is mounted on the heater block 22.
0 is placed. Further, a dynamic strain sensor 21 is mounted below the outer periphery of the bonding check stage 20. The illustration of the heat insulating plate is omitted.
【0024】次に図5を参照して図4の動作を説明す
る。ボンディングチェック用ステージ20の表面の外周
部分にチェックボンディングをしてボンディング装置の
稼働状態を確認判断した後、ステージ上昇下降機構24
によりシャフト25を上昇させることによりヒータブロ
ック22とボンディングチェック用ステージ20を上昇
させ(図5(A))、ステージ回転機構23でシャフト
25を回転させることによりヒータブロック22とボン
ディングチェック用ステージ20を回転させ(図5
(B))、ステージ上昇下降機構24によりシャフト2
5を下降させることによりヒータブロック22とボンデ
ィングチェック用ステージ20を下降させてボンディン
グチェック用ステージ20の外周部分の裏面が動ひずみ
センサ21に接触させて(図5(C))、次のチェック
ボンディングを行う。この実施例では、例えば回転角度
1°(度)でボンディングチェック用ステージ20を回
転させることで、360回の衝撃荷重の測定が可能とな
る。Next, the operation of FIG. 4 will be described with reference to FIG. After performing check bonding on the outer peripheral portion of the surface of the bonding check stage 20 to confirm and determine the operation state of the bonding apparatus, the stage elevating mechanism 24
By raising the shaft 25, the heater block 22 and the bonding check stage 20 are raised (FIG. 5A), and by rotating the shaft 25 by the stage rotating mechanism 23, the heater block 22 and the bonding check stage 20 are moved. Rotate (Fig. 5
(B)), the shaft 2 is moved by the stage raising / lowering mechanism 24.
5, the heater block 22 and the bonding check stage 20 are lowered to bring the back surface of the outer peripheral portion of the bonding check stage 20 into contact with the dynamic strain sensor 21 (FIG. 5C), and the next check bonding is performed. I do. In this embodiment, the impact load can be measured 360 times, for example, by rotating the bonding check stage 20 at a rotation angle of 1 ° (degree).
【0025】図6は第2の実施例のボディングチェック
用ステージ機構を示す斜視図である。直線駆動機構26
上にステージ上昇下降機構24が載置され、ステージ上
昇下降機構24上にシャフトを介してヒータブロック2
2が載置され、このヒータブロック22上に長方形状の
ボンディングチェック用ステージ20が載置されてい
る。FIG. 6 is a perspective view showing a boding check stage mechanism according to the second embodiment. Linear drive mechanism 26
A stage raising / lowering mechanism 24 is mounted on the upper side, and the heater block 2 is mounted on the stage raising / lowering mechanism 24 via a shaft.
2, and a rectangular bonding check stage 20 is mounted on the heater block 22.
【0026】次に図7を参照して図6の動作を説明す
る。ボンディングチェック用ステージ20の一方の長辺
近傍の表面箇所にチェックボンディングをしてボンディ
ング装置の稼働状態を確認判断した後、ステージ上昇下
降機構24でシャフト25を上昇させることによりヒー
タブロック22とボンディングチェック用ステージ20
を上昇させ(図7(A))、直線駆動機構26によりヒ
ータブロック22とボンディングチェック用ステージ2
0を長辺延在方向に所定距離だけ移動させ(図7
(B))、ステージ上昇下降機構24でシャフト25を
下降させることによりヒータブロック22とボンディン
グチェック用ステージ20を下降させてボンディングチ
ェック用ステージ20の一方の長辺近傍の裏面箇所を動
ひずみセンサ21に接触させて(図7(C))、次のチ
ェックボンディングを行う。そして一方の長辺に沿った
チェックボンディング後に、ボンディングチェック用ス
テージ21を180°反転させて取つけることで、他方
の長辺に沿ったチェックボンディングを行うことができ
る。Next, the operation of FIG. 6 will be described with reference to FIG. Check bonding is performed on the surface portion near one long side of the bonding check stage 20 to check and determine the operating state of the bonding apparatus. Then, the shaft 25 is raised by the stage raising / lowering mechanism 24 to check the bonding between the heater block 22 and the heater block 22. Stage 20
Is raised (FIG. 7A), and the heater block 22 and the bonding check stage 2 are moved by the linear drive mechanism 26.
0 by a predetermined distance in the long side extending direction (FIG. 7)
(B)) The shaft 25 is lowered by the stage raising / lowering mechanism 24 to lower the heater block 22 and the bonding check stage 20, and the back surface near one long side of the bonding check stage 20 is moved to the dynamic strain sensor 21. (FIG. 7 (C)), and the next check bonding is performed. Then, after the check bonding along one long side, the bonding check stage 21 is turned 180 ° and mounted, so that the check bonding along the other long side can be performed.
【0027】第1の実施例は、直線駆動機構を用いない
で、機構構造を簡素化することができる回転機構を用い
るという利点がある。一方、第2の実施例では2つの長
辺に沿ってチェックボンディングを行うことができるか
ら、ランニングコストが安いという利点がある。The first embodiment has the advantage of using a rotating mechanism that can simplify the mechanism structure without using a linear drive mechanism. On the other hand, in the second embodiment, since check bonding can be performed along two long sides, there is an advantage that running cost is low.
【0028】実施例においては半導体装置13の電極1
3aと同様の構成の金属膜20aをボンディングチェッ
ク用ステージ20の表面に形成してボールボンディング
によりチェックを行なった。これは実際の半導体装置の
電極へのボールボンディング状態により近づけるためで
ある。In the embodiment, the electrode 1 of the semiconductor device 13 is used.
A metal film 20a having the same configuration as that of 3a was formed on the surface of the bonding check stage 20, and a check was performed by ball bonding. This is to bring the state closer to the actual ball bonding state to the electrode of the semiconductor device.
【0029】しかし図3を用いて説明したように本発明
は、ボンディング装置が正常状態における衝撃電圧とボ
ンディング装置が異常状態における衝撃電圧とを比較す
るものであるから、ボンディングチェック用ステージ2
0の材質、形状および表面処理に厳しい制限はない。ま
た上記したように正常状態と異常状態との比較であるか
ら、動ひずみセンサ−21も一般の市販のものから選ぶ
ことができる。However, as described with reference to FIG. 3, the present invention compares the shock voltage when the bonding apparatus is in a normal state and the shock voltage when the bonding apparatus is in an abnormal state.
There is no strict restriction on the material, shape and surface treatment of No. 0. Since the comparison between the normal state and the abnormal state is made as described above, the dynamic strain sensor 21 can also be selected from general commercially available ones.
【0030】そしてボンディングチェック用ステージ2
0はヒータブロック22により組立必要温度(200℃
〜400℃)まで加熱されているので、半導体装置13
へのワイヤボンディングと同様の条件下でチェックボン
ディングを行い衝撃荷重(衝撃電圧)を測定することが
できる。Then, the bonding check stage 2
0 is the required assembly temperature (200 ° C.) by the heater block 22.
To 400 ° C.), the semiconductor device 13
Check bonding can be performed under the same conditions as wire bonding to the semiconductor device, and the impact load (impact voltage) can be measured.
【0031】また、ボールボンディングにおける衝撃荷
重の絶対値がスティッチボンディングより大きいから、
チェックボンディングにおいてボールボンディングにお
ける衝撃荷重(衝撃電圧)を用いて装置の正常−異常を
判定した方が好ましい。Since the absolute value of the impact load in ball bonding is larger than stitch bonding,
In check bonding, it is preferable to determine whether the device is normal or abnormal using the impact load (impact voltage) in ball bonding.
【0032】そしてスティッチボンディングを用いてチ
ェックを行う場合は、ボンディングチェック用ステージ
20の表面の金属膜20aは、リードフレームの表面や
パッケージの電極層の表面と同様に金メッキ膜にするこ
とが考えられる。When the check is performed using stitch bonding, it is conceivable that the metal film 20a on the surface of the bonding check stage 20 is a gold plating film in the same manner as the surface of the lead frame or the surface of the electrode layer of the package. .
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように本発明はキャピラリ
が移動しその表面に当接可能な位置にボンディングチェ
ック用ステージを配置し、ボンディングチェック用ステ
ージの裏面に当接可能に動ひずみセンサを配置してあ
る。したがって動ひずみセンサからの信号が、ボンディ
ング装置の状態によるワイヤーボンディングへの影響を
正確に示すことができる。As described above, in the present invention, the bonding check stage is arranged at a position where the capillary moves and can abut on the surface thereof, and the dynamic strain sensor is arranged so as to be able to abut on the back surface of the bonding check stage. I have. Therefore, the signal from the dynamic strain sensor can accurately indicate the influence of the state of the bonding apparatus on the wire bonding.
【0034】これによりワイヤーボンディング時の衝撃
加重を所定作業数(ワイヤーボンディング数)毎に測定
し、衝撃加重が設定値以上の場合は稼働を停止し、メン
テナンスを促すことにより、不良発生前に不都合を的確
に検知することができ、連続不良を無くすことができ
る。Thus, the impact load at the time of wire bonding is measured for each predetermined number of operations (the number of wire bonding operations). If the impact load is equal to or greater than a set value, the operation is stopped and maintenance is promoted. Can be accurately detected, and continuous defects can be eliminated.
【0035】また、定期的な製品外観検査の頻度を減ら
すことができ、省力化を計ることげできる。Further, the frequency of regular product appearance inspection can be reduced, and labor can be saved.
【0036】本発明の図1乃至図5に示す実施例を実際
の製品に適用した場合、従来0.5%発生していたワイ
ヤーボンディング不良を0.01%以下に低減すること
ができた。When the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 of the present invention is applied to an actual product, wire bonding failure which has conventionally occurred by 0.5% can be reduced to 0.01% or less.
【図1】本発明の実施例のワイヤボンディング装置を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例において、半導体装置のワイヤ
ボンディングを示す図(A)およびボンディングチェッ
ク用ステージのチェックボンディングを示す図(B)で
ある。FIG. 2A is a diagram illustrating wire bonding of a semiconductor device and FIG. 2B is a diagram illustrating check bonding of a bonding check stage in the example of the present invention.
【図3】本発明の実施例のチェックボンディングにおけ
るアンプの出力波形を示す図であり、(A)はボンディ
ング装置が正常の時の出力波形、(B)はボンディング
装置が異常の時の出力波形である。3A and 3B are diagrams showing output waveforms of an amplifier in check bonding according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A shows an output waveform when the bonding apparatus is normal, and FIG. 3B shows an output waveform when the bonding apparatus is abnormal. It is.
【図4】本発明の第1の実施例のボンディングチェック
用ステージおよびその近傍の構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a bonding check stage and a structure in the vicinity thereof according to the first embodiment of the present invention;
【図5】図4のボンディングチェック用ステージおよび
それを用いたチェックボンディングを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a bonding check stage of FIG. 4 and check bonding using the same.
【図6】本発明の第2の実施例のボンディングチェック
用ステージおよびその近傍の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a bonding check stage and a structure in the vicinity thereof according to a second embodiment of the present invention.
【図7】図6のボンディングチェック用ステージおよび
それを用いたチェックボンディングを示す図である。7 is a diagram showing the bonding check stage of FIG. 6 and check bonding using the same.
【図8】従来技術のワイヤボンディング装置を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a conventional wire bonding apparatus.
【図9】他の従来技術のワイヤボンディング装置を示す
図である。FIG. 9 is a diagram showing another conventional wire bonding apparatus.
11 アーム 12 キャピラリ 13 半導体装置(半導体チップ) 13a 電極 14 ヒータブロック 15 金の細線 17 ボールボンディング 18 スティッチボンディング 19 インナーリード 20 ボンディングチェック用ステージ 20a 金属膜 21 動ひずみセンサ 21a コード 22 ヒータブロック 23 ステージ回転機構 24 ステージ上昇下降機構 25 シャフト 26 直線駆動機構 27,28 断熱板 31 固定台 32 X軸駆動用モータ 33 X軸駆動部 34 Y軸駆動用モータ 35 X−Yテーブル 36 Z軸駆動用モータ 37 Z軸駆動部 38 ベアリング 40 ひずみゲージ 40a コード 41 アンプ 42 比較回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Arm 12 Capillary 13 Semiconductor device (semiconductor chip) 13a Electrode 14 Heater block 15 Gold wire 17 Ball bonding 18 Stitch bonding 19 Inner lead 20 Bonding check stage 20a Metal film 21 Dynamic strain sensor 21a Code 22 Heater block 23 Stage rotation mechanism 24 Stage up / down mechanism 25 Shaft 26 Linear drive mechanism 27, 28 Heat insulating plate 31 Fixed base 32 X-axis drive motor 33 X-axis drive unit 34 Y-axis drive motor 35 XY table 36 Z-axis drive motor 37 Z-axis Drive unit 38 Bearing 40 Strain gauge 40a Code 41 Amplifier 42 Comparison circuit
Claims (6)
て金属細線をワイヤボンディングするワイヤボンディン
グ装置において、前記キャピラリが移動しその表面に当
接可能な位置に配置されたボンディングチェック用ステ
ージと、前記ボンディングチェック用ステージの裏面に
当接可能に配置されたひずみセンサと、前記ひずみセン
サからの信号を処理する手段とを有することを特徴とす
るワイヤボンディング装置。1. A wire bonding apparatus for contacting a capillary to an electrode of a semiconductor device to wire-bond a thin metal wire, wherein a bonding check stage arranged at a position where the capillary moves and can contact the surface thereof; A wire bonding apparatus, comprising: a strain sensor disposed so as to be able to abut on a back surface of a bonding check stage; and means for processing a signal from the strain sensor.
形状は円盤状であり、ヒータブロック上に載置された前
記ボンディングチェック用ステージを上下移動させるス
テージ上下機構および回転移動させるステージ回転機構
を有することを特徴とする請求項1に記載のワイヤボン
ディング装置。2. The bonding check stage has a disk shape, and includes a stage up-down mechanism for vertically moving the bonding check stage placed on a heater block and a stage rotating mechanism for rotating the stage. The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein
形状は長方形であり、ヒータブロック上に載置された前
記ボンディングチェック用ステージを上下移動させるス
テージ上下機構および直線移動させるステージ直線駆動
機構を有することを特徴とする請求項1に記載のワイヤ
ボンディング装置。3. The bonding check stage has a rectangular shape, and has a stage vertical mechanism for vertically moving the bonding check stage mounted on a heater block and a stage linear drive mechanism for linearly moving the stage. The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein
クと前記ひずみセンサとの間および前記ボンディングチ
ェック用ステージを載置するヒータブロックと前記ひず
みセンサとの間にはそれぞれ断熱手段を設けたことを特
徴とする請求項1に記載のワイヤボンディング装置。4. A heat insulating means is provided between a heater block on which the semiconductor device is mounted and the strain sensor, and between the heater block on which the bonding check stage is mounted and the strain sensor. The wire bonding apparatus according to claim 1, wherein:
て金属細線をワイヤボンディングするワイヤボンディン
グ方法において、前記キャピラリが移動しその表面に当
接可能な場所に位置にされたボンディングチェック用ス
テージと、前記ボンディングチェック用ステージの裏面
に当接可能に位置されたひずみセンサとを配設してお
き、前記半導体装置の電極へのワイヤボンディング条件
と同一条件で前記ボンディングチェック用ステージにボ
ンディングを行ない、この際の衝撃加重を前記ひずみセ
ンサで検知してワイヤボンディング装置の状態をチェッ
クすることを特徴とするワイヤボンディング方法。5. A wire bonding method in which a capillary is brought into contact with an electrode of a semiconductor device to wire-bond a thin metal wire, a bonding check stage which is located at a position where the capillary moves and can come into contact with the surface thereof. A strain sensor positioned so as to be in contact with the back surface of the bonding check stage is provided, and bonding is performed on the bonding check stage under the same conditions as those for wire bonding to the electrodes of the semiconductor device. A wire bonding method, wherein the state of a wire bonding apparatus is checked by detecting the impact load at the time by the strain sensor.
は、前記半導体装置の電極の表面と同様な表面を有して
いることを特徴とする請求項5に記載のワイヤボンディ
ング方法。6. The wire bonding method according to claim 5, wherein the bonding check stage has a surface similar to a surface of an electrode of the semiconductor device.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP6053429A JP2716362B2 (en) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Wire bonding apparatus and wire bonding method |
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|---|---|---|---|
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| JPH07263481A JPH07263481A (en) | 1995-10-13 |
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| KR102420205B1 (en) * | 2018-02-06 | 2022-07-13 | 가부시키가이샤 신가와 | wire bonding device |
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- 1994-03-24 JP JP6053429A patent/JP2716362B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07263481A (en) | 1995-10-13 |
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