JPS6034260B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動位置補正式ワイヤボンディング方法に関す
る。

半導体装置等の製造においては、回路素子を形成するシ
リコン片（ベレツト）の電極を外部引出端子となるリー
ドとをワイヤで接続するワイヤボンディング作業がある
。

このワイヤボンディング作業は、極めて頃頚な作業であ
ることから、自動化が図れらている。この自動化の一形
態として、一体化状態のべレットとりードとの位置関係
を測定（検出）し、この測定結果からボンディング位層
を演算して求め、自動的にワイヤボンディング機磯部を
制御してワイヤボンディングを連続的に行なう方法が提
案されている。ところで、この方法にあって、ベレット
とＩＪードの位置測定後にべレットおよびリードフレー
ムが動かされることなく同一の設定位置でワイヤボンデ
ィングされる場合はよいが、測定位置（測定ステーショ
ン）とワイヤボンディング位置（ワイヤボンディングス
テーション）が異なる場合は両者でのべレットおよびリ
ードの設定位置にずれが生じ易い。また、位置測定系や
ワイヤボンディング系が熱変形あるいは装置各部の振動
によって、当初の設定位置からずれた場合には実際のボ
ンディング位置がずれてしまう。そこで、ベレットの電
極に対するワイヤの接合状態を、ときどき検査する必要
があり、従来はこの作業は作業者の目視観察によって行
なっている。

しかし、このような目視観察作業では作業者によるため
作業性が低いとともに、良否の判断およびボンディング
機構の補正量の判断等が一定しないなどの欠点がある。

したがって、本発明の目的は正確確実なワイヤボンディ
ングを行なうことにある。また、本発明の他の目的はワ
イヤボンディング後のボンディング状態の認識を自動的
に行なうことにより、自動ワイヤボンディング装置の無
人運転化を図ることにある。

このような目的を達成するために、本発明は、べレット
の各電極を各リードとをワイヤで接続する際して、リー
ドとべレットとの相対的位置関係を測定し、この測定に
よる情報およびあらかじめ入力しておいたりードやべレ
ットに関する情報を利用して実際のボンディング位置を
演算し、この演算結果にもとづいてワイヤボンディング
装置のボンディング機構部を駆動制御し、一連のワイヤ
Ｚボンディングを行なうワイヤボンディング方法におい
て、ボンディングステーションによってべレットの各電
極と各リードとをワイヤでボンデイングした後で、ベレ
ットのボンディングパッドもこ対するワイヤ接続部の接
続状態を検出し、この検出結果によって上記ボンディン
グ位置を補正することを特徴とする。

以下、本発明を実施例にいて説明する。第１図に本発明
の自動位置補正式ワイヤボンディング方法の一実施例を
示す。

同図にはボンディング方法のフローチャートが示されて
いる。まず、ベレットを一部に固定したりードフレーム
を検査装置（測定装置）およびワイヤボンディング装置
の両ステーションを兼ねるステージ上にローディングし
位置決め固定する、そして、検査装置とステージとの位
置設定（初期位置設定）を行なう。その後、ベレット位
置をワイヤボンディング装置に取り付けた検査装置、た
とれば工業用カメラおよび工業用テレビジョンを用いて
ベレットパターンの位置を検査する。つぎに、この検査
（測定）結果の情報およびあらかじめ入力しておいたべ
レットの各電極、リードフレームの各リード位置関係等
の情報にもとずき、コンビュタ一等の演算装置を用いて
各ボンディング位置の計算（演算）を行なう。つぎに、
工業用カメラをステージ上から外して、ワイヤボンディ
ング装置のワイヤボンディング機構部を臨まけ、前記演
算結果による情報によって順次金線を熱圧着によって接
続し、単位べレットのワイヤボンディングを自動的に行
なう。このように順次ワイヤボンディングが終了したり
ードフレームは搬送機構によって順次搬送され所定の収
容箱あるいは次の組立ラインにアンローデイングされる
。この際、前記搬送機構の一部には検査ポジションが設
けられ、ベレットのボンディングパッドに接続された金
線の接合部（接続部）の状態、すなわち接続面積の状態
を検査する検査機構が配設されている。この検査機構は
光学的方法でボンディング部を補え、光の強弱の分布に
つてボンディング状態を判定認識する。この情報は順次
コンピュ等の制御系に送られ（フィードバックされ）、
制御系によって統計処理される。そして、一定の傾向等
が現れ、ベレットのボンディングパッド‘こ対する金線
接合部である球状部（圧着ボール）のずれが許容精度の
限界に近くなったりあるいは許容精度を外れるものが生
じるようになると、初期位置の修正（補正）が行なわれ
、新たな基準でワイヤボンディング位置の演算を行なう
ようになっている。ここで、ベレットのボンディングパ
ッド（電極）に対するワイヤの球状部の位置関係の認識
方法について２つの例について説明する。

まず。第２図ａ，ｂに示す方法は、圧着ボール１のずれ
が小さい場合、すなわち、圧着ボールーの中心０がボン
ディングパッド２内にある場合、圧着ボールーのＸ，Ｙ
方向の位置ずれがボンディングパッド２の×，Ｙ方法長
さの半分以下ならば、庄着ボールーで被われたボンディ
ングパッド２を認識することにより、×，Ｙ方向の圧着
ボール１の接線を求めることができる。すなわち、第２
図はａで示すように、ボンディングパッド２の中心に対
して庄着ボ−ル１が１だけずれている場合、ボンディン
グパッド２の認識結果は、第２図ｂで示すように、光の
明るいボンディングパッド部（桝内に１と表示した領域
）と、金の圧着ボールーからなる光の暗い領域（同図中
ハッチングで示す領域であり、かつ桝内に０と表示した
領域とからなるマトリックスとなる。したがって、Ｘ方
向およびＹ方向にあって数値が０から１に変わる位置が
接点と夕なるので、その点を通り、Ｘ，Ｙ方向に垂線を
引けば、圧着ボール１のほぼ中心０が求められる。なお
、この場合０から１に変わる位置が線分となる場合には
垂線は前記線分の中心に描くようにすることによって圧
着ボールのほぼ中心は求まる。０はた、この方法ではマ
トリックスを細分化すればするほど圧着ボールの中止と
マトリックス線の中心山との差は△Ｓは小さくなる傾向
にある。

このような方法は、実際のワイヤボンディングにあって
圧着ボールーの中心がボンディングパッド２の領域から
外れることはほとんどないので、実用的にはこの方法が
最も簡単でかつ実際的である。また、第２ａにおけるハ
ッチングで示す鎖線領域がたとえば、ボンディングパッ
ド２に対する圧着ボール１の中心のずれ許容領域である
。また、大径の鎖線円はボンディングパッドの中心に圧
着ボールが一致した状態を示す。他の認識方法について
第３図ａ，ｂに示す。

この方法は、圧着ボールーのずれが大きい場合、すなわ
ち、前記第２図ａ，ｂで示す方法ではボンディングパッ
ドから圧着ボールの中心が外れる場合にはＸ，Ｙ方向の
接線が求められない。そこで、任意の接線を１本求めれ
ば、その援線と直角の方向の線上に圧着ボールの中心が
存在するので、圧着ボールの径のばらつきが小さければ
、圧着ボ−ルの半径の平均値の点を圧着ボールの中心と
考えても誤差が小さいので、その点を圧着ボールの中心
と考えてもさしつかえない。接線の求め方は、 川 圧着ボール１で被われているボンディングパッド領
域（同図ｂで示す桝内に０と表示した領域）と、被われ
ていないボンディングパッド領域（同図ｂで示すハッチ
ングを施こしかつ机内に１と表示した領域）の境界の任
意の一点（接点）Ｐを求める。

｛２）つぎに、接点Ｐを通る直線を引き、その直線の傾
きを変化させながら、その直線上の明暗（０又は１）を
調べ、接線の傾きを求める。

たとえば、第３図ｂで示す直線Ａは直線の接点Ｐの左側
に０の領域が蓮線して現われ、右側は１の領域が現われ
る。したがって、これは接線ではないことがわかる。同
様に、直線Ｂも接線ではない。そして直線Ｃで示すよう
に、接点Ｐの両側が同じ領域、すなわち、１の領域にあ
る場合が接線となる。そこで、この直線Ｃの接点Ｓに垂
線を描き、圧着ボールーの平均半径ｒを接点Ｐから求め
ることによって圧着ボールーの中心０の位置を知ること
ができる。この方法は前記方法よりも精度が低いので、
圧着ボールがＸ，Ｙ方向のいずれの方向にずれているの
かを知るのは簡単なので、順次ずれが小さくなる方向に
位置を移動してワイヤボンディングし、繰り返して位置
補正を行なうのが実用的と考えられる。一方、圧着ボー
ルがボンディングパッドに全然かかっていない場合、こ
の場合はボンディングパッド以外の領域には圧着ボール
が接着しないので、ワイヤボンディング装置は金線切れ
等によって停止する。

したがって、この場合だけは、作業者が位置合せをしな
ければならなくなる。なお、前記圧着ボールのずれ量は
あらかじめコンピュータにインプットきたプログラムに
よって自動的に求められる。

このような実施例によれば、常にワイヤボンディングの
後続後の状態を検査し、正確なワイヤボンディングがで
きるようにすることから、ワイヤボンディングの歩留の
向上が図れる。

また、自動ワイヤボンディング作業の無人化も図ること
ができる。なお、本発明は前記実施例に限定されない。

すなわち、第４図のフローチャートで示すように、べレ
ット位置測定およびボンディング位置の演算とワイヤボ
ンディングとが離れて行なわれる場合には、ワイヤボン
ディング後の接続状態情報をワイヤボンディング装置の
位置設定をワイヤボンディングの途中で補正するように
してもよい。以上のように、本発明の自動位置補正式ワ
イヤボンディング方法によれば、ボンディング結果をフ
ィードバックしてワイヤボンディングを補正しながら行
なうため、正確確実なワイヤボンディングが行なえ、歩
蟹が向上する。また、本発明によれば、ローディングか
らアンローディング、および装置稼動中に生じる各部の
ずれ、振動によるワイヤボンディングの変化をも自動的
に検出しかつフィードバックするため、一連の作業にお
いてほとんど作業者が不要となる。

したがって、一人の作業者が一度に多数台のこれら装置
群を管理することができるため、人件費の節減も図れる
などの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動位置補正式ワイヤボンディング方
法の一実施例を示すフローチャート、第２図ａ，ｂはべ
レットのボンディングパッドに対するワイヤの接続位置
の認識方法を示す説明図、第３図ａ，ｂはべレットのボ
ンディングパッド‘こ対するワイヤの接続位置の他の認
識方法を示す説明図、第４図は本発明の他の実施例を示
すフローチャートである。 １・・・・・・圧着ボール、２…・・・ボンディングパ
ッド、０…・・・圧着ボールの中心、Ｐ・・・・・・圧
着ボールの接点、ｒ・・・・・・圧着ボールの平均半径
、ｑ・・・・・・マトリックスによる圧着ボールの中心
、△Ｓ・・・・・・マトリックスによる圧着ボールの中
心と圧着ボールの中心とのずれ、Ａ，Ｂ，Ｃ・・・・・
・直線。 弟′図弟乙図 弟タ図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ペレツトの各電極とそれに対応するリードとワイヤ
   で接続するに際して、リードをペレツトとの相対的位置
   関係を測定し、この測定による情報およびあらかじめ入
   力しておいたリードやペレツトに関する情報からボンデ
   イングすべき位置を演算し、この演算結果にもとづいて
   ワイヤボンデイング装置のボンデイング機構部を駆動制
   御し、一連のワイヤボンデイングを行なうワイヤボンデ
   イング方法において、ペレツトの各電極とそれに対応す
   る各リードとをワイヤボンデイングした後、ペレツトの
   電極に対するワイヤ接続部の状態を検出し、この検出結
   果によつてボンデイングすべき位置を補正することを特
   徴とするワイヤボンデイング方法。