JPS59134841A - 電子部品へのボンデイングのためのオン・ライン検査方法およびシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置などの電子部品のオン・ライン検
査技術に関し、とくにリード・ワイヤが半導体装置にボ
ンディングされる段階における組み立て工程中に電気的
特性を検査して不良品を検知除去する方法に関する。

ダイオード、トランジスタ、Ｓ　ＣＲ（５ｉｌｉｃｏｎ
Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒｓ　）およ
びＩＣなどによって代表される電子部品としての半導体
装置は必要な電気的特性を持たせるための”拡散”とい
う組み立て工程を経た半導体チップが例えば半田付けに
よって基板または支持体に固定的に装着されるという一
連の工程を経て電子部品として完成されるのが通例であ
る。基板はステム、プリント板またはリードｅフレーム
と呼ばれる。その後、ワイヤーボンダーと呼ばれる装置
を用いて半導体チップ上のオーミック接続の金属電極と
所定の端子あるいは装置の端子との間にリード自ワイヤ
によって接続が行なわれる。そのあとで、このようにし
てつくられた半導体装置は樹脂を用いてモールドされる
か、または会読製の筒内へ包容される。電子部品の生産
を完了させるためには、上記組み立て工程の終りに当っ
てその部品について要求される各種の電気的特性を検査
して良品のみを選別する工程が必要である。

半導体装置を用いた電子部品が不良品とされる原因は次
の２つに大別することができる、すなわち、半導体チッ
プ自体に内在する不良状態とり一ド・ワイヤをボンディ
ングする段階での劣悪な組み立て技術とである。

上述した半導体チップの不良な電気的特性は、半導体ウ
ェーハが個々の半導体チップに切断分離される以前にプ
ローバと呼ばれる試験装置を用いてこれを検査して発見
されることがしばしばであり、そして不良部分、すなわ
ちウェーハから分離された不良チップは除去される。し
かしながら、上述した除去工程または検査工程は、従来
において組み立て工程の簡単化のためまたは価格や生産
性などの観点から省略される場合があった。このような
場合には良品は最終的検査工程でのみ選別されるのであ
る。

リード・ワイヤのボンディングを行う直前の組み立て段
階において不良品が発生する他方の原因は、たとい電気
的特性の不良品除去や選別などの検査工程がウェーハ段
階においてプロピングによってすでに実施されていたと
しても、切断およびボンディング工程において生じうる
。切断工程やボンディング工程に基因するかかる欠陥は
従来では最終検査工程においてのみ発見されうるちのと
考えられていた。

切断工程またはボンディング工程中に不良品が発生する
頻度は無視し得ない程度である。電子部品としての完成
のためのその後の樹脂モールディング工程や金属罐封入
工程中に生じる部品のそれら不良状態はその殆んどが部
品の寿命試験中かまたはその部品が商品として市場に出
された後で発見されるのである。これらの不良状態は従
来型の最終検査によって容易に発見されうる性質のもの
ではない。

ボンディング工程において発生した不都合状態を発見す
るための従来型の簡単な検査工程は良い部品のみならず
不良部品をもモールディングまたは封入してしまうので
ある。それは材料の浪費がもたらす、価格および生産性
へ悪影響を与える検査工程なのである。

従って本発明の目的は、半導体チップヘリード・ワイＹ
をボンディングする工程中に発生する不都合状態の検出
除去を含めて、電気的特性のオン・ライン検出除去を容
易に行うことができ、それによってモールディングまた
は封入工程を含むその後の組み立てラインに対して良好
な部品のみを供給しうる検査方法を提供することにある
。

この発明は、電子部品の組み立て工程において、半導体
装置のチップ表面へり一ドψワイヤをボンディングする
工程中にこの半導体装置の電気的特性をオン・ライン検
査する方法であって、半導体装置が電子部品内へ組み込
まれるときにチップヘポンデイングされるとともに電気
的端子となる接続子ヘボンデイングされるリード・ワイ
ヤへ電力を印加することを含んでなるものである。

この発明は、電子部品の組み立て工程において半導体装
置のチップ表面へリード・ワイヤをボンディングする際
にその半導体装置の電気的特性をオン−ライン検査する
システムを含β、それは導電性の基部手段と：この基部
手段の表面から突出し、その自由端部において、オーミ
ック接続の金属電極を表面に有する半導体チップを硝子
に受は入れる反射手段を担持する導電性のカソード・コ
ネクタ手段と；そのカソード・コネクタ手段に降接して
上記基部表面から突出してそれと対を形成する導電性の
アノード・コネクタ手段と；このカソード・コネクタ手
段および上記チップの上方へ移動可能に位置づけできる
とともに上記アノード・コネクタ手段を超えて位置づけ
できてコネクタ手段へボンディングされるべきリード・
ワイヤを送給するための細管手段と；この細管手段を介
して上記基部と上記リード・ワイヤとの間に形成される
とともに上記リード・ワイヤと上記基部との間への電力
の印加および遮断のためのオン／オフ・スイッチ手段を
有する電源へ接続された電気回路手段とを含む。

この発明の上記およびその他の利点は、好ましい実施例
が詳細に記述され添付図面に図示されている以下の記述
から明らかになるであろう。この発明の範囲を逸脱する
こ−となくまたこの発明の利点をなんらそこなうことな
く、描込的特徴や部品の構成の変化を行うことは当業者
には明らかになるはずである。

この発明をよりよく理解するために、まずＧａＰやＧａ
ＡｓのごときＩ’１ｌ−ｖ族化合物半導体材料でつくら
れた発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）の半導体チ
ップへリード−ワイヤをボンディングする工程中に部品
の電気的特性をオン・ライン検査する方法について述べ
ることにする。

第１図を参照すると、半導体ウェーハは、例えばスクラ
イバと呼はれる切断装置によってあらがしめ個々の半導
体チップに切断されている。ががるチップは半田付けな
どの技術によって金属支持体１１へ固定的に装着される
。生産性を向上させるために、複数個の支持体を担持す
る統合ユニットとしてのり一ド・フレーム１２が用いら
れるのが通例である。第１図はＬＥＤチップが支持体１
１上に固定的に装着されたかかるリードｅフレーム構造
の１例を示す。金属板１６上において、支持体１１はさ
らにカソード・コネクタとして作用し、アノード・コネ
クタ１４と対をなしている。これらの支持体１１とアノ
ード・コネクタ１４とはたとえば金属などのＳ’ｌ性材
料でつくられる。

バー５はリード−フレームの機械的強度を増大させるた
めに支持体１１とアノード愉コネクタ１４とへ取り付け
られている。このバー５は必要によっては省略されても
よくまたは用いられてもよい。

ある場合には、このバーもアノード・コネクタとして作
用することもある。各カソード・コネクタ１１は、その
頂部に、ＬＥＤの半導体チップが固定的に装着された放
物線状の反射器２１を有している。

各々の半導体チップ１０が上述したようにリード・フレ
ーム１２上に装着された後、リード・ワイヤ７がボンダ
と呼ばれる装置によってチップ表面ヘボンデイングされ
る。

この発明は下記のごとく検査技術手段を提供する。

第２図に示すように、この発明で用いられる検査システ
ムにおいては、細管６から送給されるリード・ワイヤ７
へ電圧を印加するための電源８およびスイッチ９が設け
られている。金属板１６はカソード・コネクタ１１およ
びアノード・コネクタ１４の双方へ電気的に導通する。

電流計あるいは電圧計などの計測および表示手段Ｍも必
要によってとりつけられてよい。ＬＥＤその他のある種
の装置１．ｔに対しては、電力が供給される際の発光の
存在や程度を観察することによって検査および良否の指
示基準となる。

第３図（ａ）に示されるように、半導体チップ１の上表
面に局部的に設けられたオーミック接続の金属電極へ、
例えば超音波熱圧着技術によってリード・ワイヤをボン
ディングする段階において、得られた部品の耐圧特性、
逆方向および順方向電圧電流特性および輝度特性等の各
種電気的特性の良否が検出される。このことはスイッチ
９を閉じることによって形成される閉鎖回路を用い、ま
た電源８からリード拳ワイヤおよびリード＠フレームに
電圧を印加することによって行われる。この手段によっ
て半導体チップ自体の不都合すなわち、切断工程中にお
ける破損による不良状態、装着工程の際に放物線状の反
射板（支持体）へのチップの固定不良およびボンディン
グ工程中におけるカソード側へのり一ド・ワイヤのボン
ディング不良などすべてかかる電気回路および計測装置
を設けることによって容易に発見されうるのである。か
かる不良状態は上述の段階において発見しうるので、不
良な半導体チップはその際に必要によって良品と交換さ
れうるわけである。

この検査を経たチップのみが第３図（ｂ）に示すように
リード書ワイヤをアノード会コネクタ１４ヘボンデイン
グするという次工程を受けるのである。

この工程においては回路は再び閉じられる。かくして、
アノード・コネクタ１４においてのボンディング状態が
良好であれば、回路は短絡される。

このようにして、アノード曝コネクタ１４におけるボン
ディング状態の良否が決定されうるのである。不良部品
は、半導体装置へリード・ワイヤとボンディングする段
階においてリードφフレームから除去されうろことは理
解されるべきである。

上述の回路構成を形成し、かつ検査工程中にこの回路へ
電力を供給することによって、例えば切断工程やボンデ
ィング工程などの組み立て工程中に出来る半導体チップ
の電気的特性を勿論含むほぼすべての種類の不良状態は
別な検査工程を付加することなく極めて容易に検知しう
るのである。

この発明の工程を採用することによって、ウェーハの段
階においてプローバを用いる不良品の半導体チップを検
知する工程、および／または不良品チップをマーキング
する工程、および／または部品の電気的特性の最終的な
検定は必要に応じて省略することができる。従って、全
工程は簡単化されるとともに、以徒の組み立てラインに
おける材料の望ましくない浪費は避けることができ、シ
、たがって製造コストの低減が達成できるわけである。

以上、この発明を１個のＬＥＤを例にとって記述したが
、この発明は複数のＬＥＤの配列に対しても、またはそ
の他各種の半導体装置に対しても同等に効果的に適用で
きるものであることは当業者には容易に理解されるとこ
ろであろう。この発明がダイオードの半導体チップの頂
部および底部の各表面にオーミック接続の金属電極を有
するＬＥＤのような単純な機能を有する半導体素子の電
気的特性を検査するのに用いられた場合にこの発明の最
大の有用性が得られるのである。

この発明を好ましい実施例および具体例について特に記
述したが、ここに記述した構想の変形および変化は当業
者ならなしうろことがここに理解される。かかる変形や
変化はこの発明および特許請求の範囲内にあるものと考
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複数の金属基部またはたとえばＬＥＤのごとき
半導体装置を装着するための複数個の金属基部または支
持体を有するリード・フレームの線図的立面図である。 第２図は、リード・ワイヤとり一ド・フレーム間に電圧
を印加するように設計されたボンディング装置の構成例
の線図的立面図である。 第３図（ａ）は、ＬＥＤチップとコネクタとの間にリー
ド・ワイヤを接続する態様を示すＬＥＤ装置のコネクタ
の最初の状態の略図である。第３図（ｂ）は第３図（ａ
）に示された接続の次の段階を示す。 ５・・・バー；６・・・細管ニア・・・リード・ワイヤ
；８・・・電源；９・・・スイッチ；１０・・・半導体
チップ；１１・・・カソード會コネクタ；１２・・・リ
ード・フレーム；１５・・・金ｆｌｉＥ；１４・・・ア
ノード・コネクタ；２１・・・反射器。 特許出願人：スタンレー電気株式会社 代　理　人：弁理士　海　津　保　三 同　　：弁理士　平　山　−幸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電子部品の組み立て工程において半導体装置のチ
   ップ表面へリード・ワイヤをボンディングする工程中に
   上記半導体装置の電気的特性をオン・ライン検査する方
   法であって、上記チップにボンディングされるとともに
   上記半導体装置が電子部品に組み込まれる際に電極とし
   て作用するコネクタヘボンデイングされる上記リード・
   ワイヤへ電力を印加することを含む、上記方法。 （２）　前記半導体装置はダイオードである、特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 （３）前記半導体装置は発光ダイオードである、特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 （４）前記半導体装置は１個の半導体支持体上に複数個
   設けられている、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （５ン　　前記リード・ワイヤが前記チップヘボンデイ
   ングされたあとで印加された電力の特性の量について計
   測または観測がなされる、特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 （６）電子部品の組立工程において半導体装置のチップ
   表面へリード書ワイヤをボンディングする工程中に上記
   半導体装置のＮ気持性をオン・ライン検査するシステム
   であって、ａ）導電性基部手段と； ｂ）上記基部手段の１表面がら突出し、その自由端部に
   おいてオーミック接続の金属電極を表面に担持する半導
   体チップを硝子に受は入れる反射板手段を担持する導電
   性のカソード−コネクタ手段と； ｃ）上記カソード・コネクタ手段にｌｉ接ｔ、て上記基
   部手段の表面がら突出してそれと対をなす導電性のアノ
   ード自コネクタ手段と；ｄ）上記カソード・コネクタ手
   段および上記チップの上方に移動可能に配置でき、上記
   コネクタ手段ヘボンデイングされるべきリード・ワイヤ
   を送給するために上記アノード・コネクタ手段を超えて
   配置可能な細管手段と；ｅ）上記細管手段を介して上記
   基部手段と上記リードφワイヤ間・、に形成されかつ電
   源に接続さ′れているとともに上記リード・ワイヤおよ
   び上記基部手段への電力の供給および遮断のためのオン
   ／オフ・スイッチ手段を有する電気回路手段、とを含む
   上記システム。 （７）　　前記カソード・コネクタ手段と前記アノード
   ・コネクタ手段とはバーによって接続される、特許請求
   の範囲第６項に記載のシステム。 （８）前記バーは導電性のバーであって前記突出したア
   ノード瞭コネクタ手段と置換してアノード・コネクタ手
   段として作用する、特許請求の範囲第７項に記載のシス
   テム。 （９）　　前記電気回路手段には計測または観察手段が
   設けられていてこの回路の電力の特性を特徴する特許請
   求の範囲第６項に記載のシステム。