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JP2976602B2 - Wire bonding method - Google Patents
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Wire bonding method

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はワイヤボンディング方法
に係り、詳しくはトランスデューサに加えられる電圧と
電流をサンプリングして、トランスデューサの出力とイ
ンピーダンスを求め、これに基づいて、ワイヤボンディ
ングの良否を判断するようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wire bonding method, and more particularly, to sample a voltage and a current applied to a transducer to obtain an output and an impedance of the transducer, and to judge the quality of the wire bonding based on the output and impedance. It is like that.

【0002】[0002]

【従来の技術】ダイボンダーによりリードフレームなど
の基板上に半導体チップを搭載した後で、半導体チップ
の電極と基板の電極は、ワイヤボンダーによりワイヤに
て接続される。このワイヤボンダーは、トランスデュー
サに保持されたキャピラリの下端部からワイヤを導出
し、このトランスデューサに高周波エネルギーを付与し
て、このトランスデューサを超音波(US)振動させな
がら、ワイヤを半導体チップや基板の電極にボンディン
グして、半導体チップと基板をワイヤにより接続するよ
うになっている。
2. Description of the Related Art After a semiconductor chip is mounted on a substrate such as a lead frame by a die bonder, electrodes of the semiconductor chip and electrodes of the substrate are connected by wires using a wire bonder. In this wire bonder, a wire is led out from the lower end of a capillary held by a transducer, high-frequency energy is applied to the transducer, and the transducer is ultrasonically (US) vibrated while the wire is wound on an electrode of a semiconductor chip or a substrate. And the semiconductor chip and the substrate are connected by wires.

【0003】トランスデューサは、US発振部から高周
波エネルギーが付与され、またリニアモータなどの荷重
装置から荷重が付与されるが、良好なボンディングを行
うためには、基板をクランパーによりしっかりクランプ
したうえで、高周波エネルギーや荷重を的確に付与する
ように、US発振部や荷重装置を制御しなければならな
い。
[0003] The transducer is supplied with high-frequency energy from the US oscillation section and a load from a load device such as a linear motor. In order to perform good bonding, the substrate is firmly clamped by a clamper. The US oscillating unit and the load device must be controlled so as to appropriately apply high-frequency energy and load.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】トランスデューサに
は、US発振部から高周波エネルギーとして所定の電圧
が付与され、トランスデューサの負荷に応じた電流が流
れるが、ボンディング中の負荷変動により、この電圧と
電流の値がずれると、ボンディング不良が発生する。そ
こで本発明者がトランスデューサの出力の大きさと、荷
重装置によってトランスデューサに加えられる荷重の大
きさに基づくトランスデューサのインピーダンスの相関
関係図を作成してみたところ、良好なボンディングと不
良なボンディングは、相関関係図上において明瞭に区別
できることが判明した。
A predetermined voltage is applied to the transducer as high-frequency energy from the US oscillating unit, and a current flows in accordance with the load of the transducer. If the values deviate, bonding failure occurs. Therefore, the present inventor made a correlation diagram of the magnitude of the output of the transducer and the impedance of the transducer based on the magnitude of the load applied to the transducer by the load device. It turned out that it can be clearly distinguished on the figure.

【0005】そこで本発明は上記の点に着眼してなされ
たものであって、上記出力とインピーダンスの相関関係
に基づいて、ボンディングの良否を判断できる手段を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide means for judging the quality of bonding based on the correlation between the output and impedance.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、トランスデュ
ーサに加えられる電圧と電流をサンプリングしてトラン
スデューサの出力とインピーダンスを算出し、一方、ト
ランスデューサの出力及びインピーダンスとボンディン
グ良否の相関関係を予め求めておき、上記算出結果をこ
の相関関係に照らして、ボンディングの良否を判断する
ようにしたものである。
According to the present invention, the output and impedance of the transducer are calculated by sampling the voltage and current applied to the transducer, and the correlation between the output and impedance of the transducer and the bonding quality is determined in advance. In addition, the quality of the bonding is determined by comparing the above calculation result with this correlation.

【0007】[0007]

【作用】上記構成において、サンプリングされた電圧と
電流に基づいて、トランスデューサの出力とインピーダ
ンスを算出する。そして予め求められた相関関係にこの
算出結果を照らしてみることにより、ボンディングの良
否を判断する。そしてボンディング不良の場合には、ボ
ンディング動作を中止する。
In the above arrangement, the output and impedance of the transducer are calculated based on the sampled voltage and current. Then, the quality of the bonding is determined by comparing the calculated result with a previously obtained correlation. If the bonding is defective, the bonding operation is stopped.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1において、1はトランスデューサであ
って、棒状のホーン2の後端部に圧電素子3が取り付け
られており、またホーン2の先端部にはキャピラリ4が
保持されている。5はリードフレームのような基板、6
はその上面に搭載された半導体チップである。7はキャ
ピラリ4に通された細い金線のようなワイヤであって、
このワイヤ7により、半導体チップ6の上面に形成され
た電極と、基板5の電極を接続する。9は基板5を左右
からクランプして位置決めするクランパーである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a transducer. A piezoelectric element 3 is attached to a rear end of a bar-shaped horn 2, and a capillary 4 is held at a front end of the horn 2. 5 is a substrate such as a lead frame, 6
Is a semiconductor chip mounted on the upper surface. 7 is a wire such as a thin gold wire passed through the capillary 4,
The electrodes formed on the upper surface of the semiconductor chip 6 and the electrodes of the substrate 5 are connected by the wires 7. Reference numeral 9 denotes a clamper for clamping and positioning the substrate 5 from left and right.

【0010】10はリニアモータから成る荷重装置、1
1はコイルばねである。コイル部10aに電流を流す
と、コイル部10aはばね11のばね力に抗して突没
し、ホーン2は回転軸8を中心に矢印方向に揺動して、
キャピラリ4の下端部を、半導体チップ6や基板5の上
面に押し付ける。19はタッチセンサである。この押し
付け力すなわちキャピラリ4の荷重は、コイル部10a
への給電量により制御される。
Reference numeral 10 denotes a load device comprising a linear motor, 1
1 is a coil spring. When a current is applied to the coil portion 10a, the coil portion 10a protrudes and retracts against the spring force of the spring 11, and the horn 2 swings around the rotating shaft 8 in the direction of the arrow,
The lower end of the capillary 4 is pressed against the upper surface of the semiconductor chip 6 or the substrate 5. 19 is a touch sensor. This pressing force, that is, the load of the capillary 4 is reduced by the coil portion 10a.
Is controlled by the amount of power supplied to the

【0011】20は8ビットのデジタルアナログ変換器
から成る入力設定部であって、US発振部21に接続さ
れている。22はUS発振部21に接続されたアンプ、
23はトランスである。トランス23の2次側は、上記
圧電素子3に接続されている。またトランス23の2次
側には電圧取出部24と電流取出部25が設けられてお
り、トランスデューサ1に付与される電圧VOと電流I
Oを取り出す。この電圧VOと電流IOは、モニター部
30の実効値回路31,32に加えられる。このモニタ
ー部30は、実効値回路31,32から取り出された電
圧実効値Vと、電流実効値Iを乗算する乗算器41、除
算する除算器42、その結果をA/D変換するA/D変
換器32,33,マルチバス34を介してA/D変換器
32,33に接続された認識ユニット35,CPU3
6,メモリ37,認識ユニット35に接続された表示器
38から成っている。40はスイッチ部である。
Reference numeral 20 denotes an input setting unit comprising an 8-bit digital / analog converter, which is connected to the US oscillation unit 21. 22 is an amplifier connected to the US oscillation unit 21;
23 is a transformer. The secondary side of the transformer 23 is connected to the piezoelectric element 3. On the secondary side of the transformer 23, a voltage extracting unit 24 and a current extracting unit 25 are provided, and the voltage VO and the current I
Remove O. The voltage VO and the current IO are applied to the effective value circuits 31 and 32 of the monitor unit 30. The monitor section 30 includes a multiplier 41 for multiplying the effective voltage value V extracted from the effective value circuits 31 and 32 by the effective current value I, a divider 42 for dividing, and an A / D for A / D converting the result. Converters 32 and 33, a recognition unit 35 connected to the A / D converters 32 and 33 via a multi-bus 34, a CPU 3
6, a memory 37, and a display 38 connected to the recognition unit 35. Reference numeral 40 denotes a switch unit.

【0012】図2は、実効値回路31,32の出力V,
Iの波形を示している。V’,I’はサンプリングされ
た実効値であって、サンプリング時間は0.2mSであ
る。上記メモリ37は、このサンプリングされた実効値
V’,I’を記憶する。上記乗算器41と除算器42に
より、トランスデューサ1の出力P=V×Iとインピー
ダンスZ=V÷Iを算出する。
FIG. 2 shows outputs V, RMS of effective value circuits 31, 32.
The waveform of I is shown. V ′ and I ′ are sampled effective values, and the sampling time is 0.2 ms. The memory 37 stores the sampled effective values V 'and I'. The multiplier 41 and the divider 42 calculate the output P = V × I and the impedance Z = V ÷ I of the transducer 1.

【0013】認識ユニット35は、この算出結果を基
に、図3に示すインピーダンスZ及び出力Pとボンディ
ングの良否の相関関係を示す2次元座標の相関関係図を
作成し、表示器38はこれをモニター画面にプロット表
示する。
The recognition unit 35 creates a correlation diagram of two-dimensional coordinates indicating the correlation between the impedance Z and the output P and the quality of the bonding shown in FIG. 3 based on the calculation result, and the display 38 displays this. Display a plot on the monitor screen.

【0014】図3において、黒点はボンディングが良の
ものであり、×は不良のものである。発明が解決しよう
とする課題の項で述べたように、ボンディングが良のも
のと、不良のものは明瞭に区別できる。すなわち、図3
から明らかなように、ボンディングが良のものは、曲線
Aを中心とする細長いエリアBの中に存在しており、ま
た不良のものは、エリアB外に存在している。この相関
関係図は、実験的に簡単に求められる。
In FIG. 3, black dots indicate good bonding, and x indicates poor bonding. As described in the section of the problem to be solved by the invention, good bonding and poor bonding can be clearly distinguished. That is, FIG.
As is clear from the above, the one with good bonding exists in the elongated area B centered on the curve A, and the one with bad bonding exists outside the area B. This correlation diagram can be easily obtained experimentally.

【0015】そこで、上記サンプリングを適宜行って、
その算出値をこの図形中に表示する。そして例えば点
a,bのように、この算出値がエリアB内に存在してい
れば、ボンディングは良好に行われていると判断でき、
また点c,d,eのようにエリアBからはみ出していれ
ば、ボンディングは不良と判断できる。この場合、装置
の運転を中止し、US出力が大きいのか、あるいは荷重
が大きすぎるのか等の判断材料を提供する。そして例え
ば点cの場合は、インピーダンスと出力がそれぞれ△Z
1,△P1以上増加するように、上記入力設定部20の
設定値を調整する。また点dの場合は、インピーダンス
は変えずに、出力が△P2以上増加するように、入力設
定部20の設定値を調整する。また点eの場合は、出力
とインピーダンスがそれぞれ△P3,△Z3以上減少す
るように調整すればよい。
Therefore, the above sampling is appropriately performed,
The calculated value is displayed in this figure. If this calculated value is present in the area B, for example, at points a and b, it can be determined that the bonding has been performed satisfactorily.
Also, if the points protrude from the area B as at points c, d, and e, the bonding can be determined to be defective. In this case, the operation of the apparatus is stopped, and information for determining whether the US output is large or the load is too large is provided. For example, in the case of the point c, the impedance and the output are respectively ΔZ
The set value of the input setting unit 20 is adjusted so as to increase by 1, P1 or more. In the case of the point d, the set value of the input setting unit 20 is adjusted so that the output increases by ΔP2 or more without changing the impedance. In the case of the point e, the output and the impedance may be adjusted so as to decrease by ΔP3 and ΔZ3 or more, respectively.

【0016】なおインピーダンスZは、キャピラリ4を
基板5や半導体チップ6に強く押し付ける力の強さに比
例するので、インピーダンスZは、リニアモータ10に
対する給電量を制御することにより調整できる。
Since the impedance Z is proportional to the strength of the force for strongly pressing the capillary 4 against the substrate 5 or the semiconductor chip 6, the impedance Z can be adjusted by controlling the amount of power supplied to the linear motor 10.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、トランス
デューサに加えられる電圧と電流をサンプリングしてト
ランスデューサの出力とインピーダンスを算出し、トラ
ンスデューサの出力とインピーダンスを2次元座標の相
関関係図にプロット表示するなどして、各ワイヤ毎のボ
ンディングの良否を簡単に判断することができる。
As described above, according to the present invention, the output and impedance of the transducer are calculated by sampling the voltage and current applied to the transducer, and the output and impedance of the transducer are plotted and displayed on a two-dimensional coordinate correlation diagram. For example, the quality of the bonding for each wire can be easily determined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るワイヤボンディング手段の全体図FIG. 1 is an overall view of a wire bonding means according to the present invention.

【図2】本発明に係る電圧と電流の波形図FIG. 2 is a waveform diagram of voltage and current according to the present invention.

【図3】本発明に係る電圧及び電流とボンディングの良
否相関関係図
FIG. 3 is a diagram showing the correlation between the voltage and current and the quality of bonding according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 トランスデューサ 4 キャピラリ 5 基板 6 半導体チップ 7 ワイヤ 20 入力設定部 21 US発振部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transducer 4 Capillary 5 Substrate 6 Semiconductor chip 7 Wire 20 Input setting part 21 US oscillation part

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ワイヤが通されるキャピラリと、このキャ
ピラリを保持するトランスデューサと、このトランスデ
ューサに高周波エネルギーを付与するUS発振部と、こ
のUS発振部を制御する入力設定部とを備え、このUS
発振部を駆動してトランスデューサを超音波振動させな
がら、キャピラリから導出されたワイヤを半導体チップ
及び基板にボンディングして、半導体チップと基板をワ
イヤにより接続するようにしたワイヤボンダーにおい
て、上記トランスデューサに加えられる電圧と電流をサ
ンプリングして、この電圧と電流からトランスデューサ
の出力とインピーダンスを算出し、一方、トランスデュ
ーサの出力及びインピーダンスとボンディング良否の相
関関係を予め求めておき、上記算出結果をこの相関関係
に照らして、ボンディングの良否を判断するようにした
ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
1. A capillary through which a wire is passed, a transducer for holding the capillary, a US oscillating section for applying high-frequency energy to the transducer, and an input setting section for controlling the US oscillating section.
A wire bonder in which a wire led out of a capillary is bonded to a semiconductor chip and a substrate while driving the oscillator to ultrasonically vibrate the transducer, and the semiconductor chip and the substrate are connected by a wire. The output voltage and current are sampled, and the output and impedance of the transducer are calculated from the voltage and current.On the other hand, the correlation between the output and impedance of the transducer and the quality of the bonding is determined in advance, and the above calculation result is used as the correlation. A wire bonding method, wherein the quality of bonding is determined in light of the above.
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