專利名稱：引線接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種引線接合(wire bonding)裝置，特別是一種即使對靜電容較低的設(shè)備，也能夠檢測出未接通的引線接合裝置。
背景技術(shù)：
引線接合裝置，使用金線、鋁等構(gòu)成的引線(wire)，將成為第1接合點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片上的電極，與成為第2接合點(diǎn)的引腳(lead)連接起來。
通過搭載在能夠在二維方向上移動(dòng)的XY平臺上的接合頭的線性馬達(dá)，或與馬達(dá)軸相連接的凸輪等，將接合臂上下?lián)u動(dòng)，從安裝在該接合臂上的超聲波喇叭的前端部的毛細(xì)管(キヤピラリ，capillary)中送出引線，通過在該引線的前端與放電電極之間加載高電壓，來產(chǎn)生放電。通過該放電能量，讓引線的前端溶解，在引線的前端形成球。之后，通過接合臂的搖動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械加壓力，將毛細(xì)管的前端部所保持的球，壓在作為第1接合點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片的電極上，兼用超聲波以及加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱壓接，對第1接合點(diǎn)連接引線。
圖6(a)至圖6(d)是說明通過上述引線接合裝置所進(jìn)行的引線接合的工序的圖。
如圖6(a)以及(b)所示，在毛細(xì)管2的前端所送出的引線1的前端與放電電極4之間，以一定的時(shí)間產(chǎn)生放電，將引線1的前端溶解，形成球20，讓毛細(xì)管2的前端所保持的毛細(xì)管2，位于成為第1接合點(diǎn)15的半導(dǎo)體芯片13的電極12的正上方。
接下來，如圖6(c)所示，讓毛細(xì)管2下降，將球20壓向電極12并進(jìn)行加壓，同時(shí)，對毛細(xì)管2的前端，經(jīng)上述接合臂的超聲波喇叭施加超聲波振動(dòng)。通過這樣，在電極上連接引線1。
接下來，如圖6(d)所示，讓毛細(xì)管2沿著給定的環(huán)路(loop)控制器上升，向成為第2接合點(diǎn)16的引腳14方向移動(dòng)。
接下來，讓毛細(xì)管2下降，將引線1壓向引腳14并進(jìn)行加壓，同時(shí)，對毛細(xì)管2的前端，經(jīng)超聲波喇叭施加超聲波振動(dòng)，將引線1接合在引腳14上。之后，讓毛細(xì)管2上升，在預(yù)先設(shè)定的毛細(xì)管2的上升位置上，合上切線鉗3，切斷引腳14上的引線，完成一次接合作業(yè)。
以往的引線接合裝置，在將球20壓碎在半導(dǎo)體芯片13的電極12上，進(jìn)行了接合的狀態(tài)下，通過未接通檢測裝置來判斷接合是否可靠實(shí)現(xiàn)，也即引線是否處于未接通狀態(tài)。該未接通檢測裝置，通過以下順序進(jìn)行未接通檢測。
圖7為表示以往的未接通檢測方法的流程圖。
在接合前，一并設(shè)定檢測區(qū)間·開始位置、檢測閾值(ST1、ST2)。另外，檢測區(qū)間、開始位置、檢測閾值無法對每一條引線分別設(shè)置。
接下來，進(jìn)行通過引線連接半導(dǎo)體芯片的電極與引腳的引線接合(ST3)。之后，進(jìn)行引線是否可靠地接合在半導(dǎo)體芯片的電極上的未接通檢測(ST4)。此時(shí)，在判斷引線未接通的情況下，進(jìn)行停止引線接合裝置等的出錯(cuò)處理。另外，在判斷引線被可靠接合的情況下，進(jìn)行接下來的引線接合，同樣也進(jìn)行未接通檢測(ST3，ST4)。如果進(jìn)行了所有的引線接合，便結(jié)束引線接合作業(yè)(ST5)。
接下來，對實(shí)施上述未接通檢測方法的未接通檢測裝置進(jìn)行說明。
圖8為表示以往的引線接合裝置的DC專用未接通檢測裝置的框圖。DC專用未接通檢測裝置，是用來進(jìn)行具有DC特性的半導(dǎo)體芯片專用的未接通檢測的裝置。
DC專用未接通檢測裝置，具有DC用未接通檢測基板44以及接合CPU基板18。接合CPU基板18備有I/O端口32。DC用未接通檢測基板44，備有I/O端口33、CPU30、A/D轉(zhuǎn)換器35、放大器(AMP)37、直流發(fā)生器45以及電阻46。
輸出部38與圖6中所示的引線接合裝置的引線1相連接。另外，接地電位(GND)39，經(jīng)輸出部38與置載有半導(dǎo)體芯片13的接合平臺相連接。
在使用DC專用未接通檢測裝置進(jìn)行未接通檢測的情況下，在引線接合時(shí)，從直流發(fā)生器45經(jīng)電阻46、輸出部38、引線1給半導(dǎo)體芯片13的電極12加載電壓。之后，從半導(dǎo)體芯片13的電極12經(jīng)引線1將檢測信號輸入給放大器37，從放大器37所輸出的輸出信號，被A/D轉(zhuǎn)換器35進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，輸入給CPU30。該CPU30中，如果所檢測出的信號位于閾值內(nèi)，則判斷已經(jīng)正常接合，如果檢測信號位于閾值外，則判斷為異常接合(也即未接通)。之后，正常接合或是未接通的信號，經(jīng)I/O端口33、32，輸入給接合CPU基板18，進(jìn)行未接通檢測。
圖9為表示以往的引線接合裝置的AC專用未接通檢測裝置的具體構(gòu)成的電路圖(參照專利文獻(xiàn)1)。AC專用未接通檢測裝置，是進(jìn)行具有AC特性的半導(dǎo)體芯片專用的未接通檢測的裝置。
從引線卷軸21所抽出的引線1，從能夠進(jìn)行引線1的保持、釋放的切線鉗3的保持面之間通過，穿插在位于切線鉗3的正下方的毛細(xì)管2中。在作為引線卷軸21的引線的端部的卷軸引線端22，與載置作為框架的引線框(lead frame)11的基準(zhǔn)電位點(diǎn)的接合平臺17之間，連接有交流電橋電路5。
該交流電橋電路5備有交流產(chǎn)生器5a，上述交流產(chǎn)生器5a，內(nèi)置有以給定的頻率進(jìn)行振蕩的正弦波振蕩電路。交流電橋電路5，通過交流發(fā)生器5a、接收來自交流發(fā)生器5a的輸出信號的可變電阻器R1與電容器C1所構(gòu)成的第1串聯(lián)電路5c1、接收來自交流發(fā)生器5的交流信號的固定電阻R2、以及包括從線軸引線端22到作為基準(zhǔn)電位點(diǎn)的接合平臺17之間的電路的第2串聯(lián)電路5c2，構(gòu)成閉合回路。
另外，上述可變電阻R1與電容器C1之間的第1連接點(diǎn)X，與差動(dòng)放大器6的一方輸入端相連接，上述固定電阻R2與上述線軸引線端22之間的第2接點(diǎn)Y，與上述差動(dòng)放大器6的另一方輸入端相連接。
上述固定電阻R2與線軸引線端22之間，為了避免外來噪聲的影響，而連接有同軸電纜5b。因此，產(chǎn)生了在同軸電纜5b的芯線與外層之間所產(chǎn)生的同軸電纜5b的靜電容C2，靜電容C2等價(jià)地連接在固定電阻R2與接合平臺17之間。
差動(dòng)放大器6，由運(yùn)算放大器A1、運(yùn)算放大器A2、電阻R3、電阻R4、電阻R5構(gòu)成。該差動(dòng)放大器6，是檢測出從上述第1接點(diǎn)X、第2接點(diǎn)Y向兩個(gè)輸入端所供給的信號輸入的差成分并輸出的裝置，上述差動(dòng)放大器6的輸出端，與電容器C以及變壓器7的一次側(cè)輸入端子串聯(lián)。
變壓器7的二次側(cè)輸出端子，與絕對值變換器8相連接，絕對值變換器8，是將變壓器7所輸出的正極性以及負(fù)極性的交流電壓，變換成正極性的絕對值電壓的裝置。另外，絕對值變換器8的輸出端與第1電平辨別器9相連接，第1電平辨別器9的輸出，被輸入給接合判斷器26，檢測未接通狀態(tài)。
另外，與交流電橋電路5的第2接點(diǎn)Y相連接的差動(dòng)放大器6的運(yùn)算放大器A1的輸出端子中，與低通濾波器23相連接。低通濾波器23的輸出，被輸入給第2電平辨別器24。第2電平辨別器24，將低通濾波器23的輸出信號，與先前所設(shè)定的基準(zhǔn)信號電平進(jìn)行比較，如果低通濾波器23的輸出信號為基準(zhǔn)信號電平以上，則輸出邏輯值“0”的信號給邏輯加法器25，如果低通濾波器23的輸出信號為基準(zhǔn)信號電平以下，則輸出邏輯值“1”的信號給邏輯加法器25。
接合檢測切換器27，在第1接合(芯片接合)時(shí)，輸出邏輯值“1”的信號，在第2接合(引腳接合(lead bonding))時(shí)，將邏輯值“0”的信號輸出給邏輯加法器25。邏輯加法器25，進(jìn)行接合檢測切換器27的輸出信號與第2電平辨別器24的輸出之間的邏輯相加(AND運(yùn)算)，在第1接合(芯片接合)時(shí)，將邏輯值“1”或“0”輸出給接合判斷器26，在第2接合(引腳接合)時(shí)，通常將邏輯值“0”輸出給接合判斷器26。
接合判斷器26，在作為第1接合點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片13上的電極12或作為第2接合點(diǎn)的引線框11的引腳14中進(jìn)行了接合連接時(shí)，在未接通檢測時(shí)刻，也即在根據(jù)來自接合裝置的指令在未接通檢測模式時(shí)進(jìn)行檢測的狀態(tài)下，讀取來自邏輯加法器25的輸出信號，設(shè)定為進(jìn)行未接通檢測。
但是，上述以往的引線接合裝置中的未接通檢測裝置中，通過在DC專用未接通檢測裝置以及AC專用未接通檢測裝置的任一個(gè)中，判斷對AC或DC的輸出電壓的檢測電壓的差，也能夠判斷是正常接通還是不正常接通。該方式中，在DC專用未接通檢測與AC專用未接通檢測的同時(shí)，將檢測電壓的波形變?yōu)楹愣顟B(tài)之后的電壓值，作為檢測電壓。因此，如果作為檢測對象物的半導(dǎo)體芯片以及引線框沒有一定以上的大靜電容(例如100PF程度)，便很難產(chǎn)生用來判斷輸出電壓與檢測電壓之間是正常接通還是未接通所必需的差。換而言之，對于只有數(shù)PF至數(shù)十PF這種極低的靜電容的檢測對象，無法通過以前的未接通檢測裝置進(jìn)行未接通檢測。另外，檢測對象物也在向著低靜電容化的方向發(fā)展。
專利文獻(xiàn)1特開2000-260808號公報(bào)(4～5頁，圖1)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明以上述問題為鑒，目的在于提供一種即使對靜電容較低的設(shè)備，也能夠進(jìn)行未接通檢測的引線接合裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置，是通過引線將半導(dǎo)體芯片的電極與引線框的引腳連接起來的引線接合裝置，或?qū)雽?dǎo)體芯片的焊盤(pad)與凸塊(bump)接合起來的引線接合裝置，其特征在于，具有加載機(jī)構(gòu)，其將DC脈沖加載給引線或凸塊；檢測機(jī)構(gòu)，其檢測出通過加載所述DC脈沖所得到的來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形；以及判斷機(jī)構(gòu)，其通過將所述響應(yīng)波形，與通過給接合未接通的引線或凸塊加載DC脈沖所得到的來自所述引線或凸塊的未接通響應(yīng)波形進(jìn)行比較，判斷引線或凸塊是否被正常接合連接。
根據(jù)上述引線接合裝置，由于具有加載DC脈沖的加載機(jī)構(gòu)，將加載DC脈沖所得到的響應(yīng)波形與未接通響應(yīng)波形進(jìn)行比較，因此與AC正弦波形相比，能夠檢測出階躍響應(yīng)特性。其結(jié)果是，即使對于靜電容較低的設(shè)備，也能夠檢測出接通與未接通的差，進(jìn)行未接通檢測。
另外，本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置中，上述加載機(jī)構(gòu)按照將DC脈沖，經(jīng)電阻加載給引線或凸塊，同時(shí)，經(jīng)可變電阻加載給電容器的方式構(gòu)成。
上述檢測機(jī)構(gòu)，按照檢測出來自上述引線或凸塊的響應(yīng)波形，同時(shí)還檢測出來自上述電容器的響應(yīng)波形的方式構(gòu)成。
上述可變電阻，按照使從上述引線側(cè)或上述凸塊側(cè)的電容中去掉檢測對象物的電容之后的電容，與上述電阻之間的積，幾乎等于上述電容器的電容與上述可變電阻之間的積那樣進(jìn)行調(diào)整。
另外，本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置中，最好讓上述檢測機(jī)構(gòu)，具有對上述響應(yīng)波形進(jìn)行成形或加工的電路。
另外，本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置中，可以讓上述成形或加工電路，具有通過微分處理由差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，對該差動(dòng)放大之后的波形進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理，變換成方波或三角波的電路。
另外，本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置中，可以讓上述判斷機(jī)構(gòu)，通過將上述未接通響應(yīng)波形與閾值系數(shù)的乘積所得到的閾值，與上述響應(yīng)波形進(jìn)行比較，來進(jìn)行判斷。
本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置，是通過引線將半導(dǎo)體芯片的電極與引線框的引腳連接起來的引線接合裝置，或?qū)雽?dǎo)體芯片的焊盤與凸塊接合起來的引線接合裝置，其特征在于，具有加載機(jī)構(gòu)，其將DC脈沖加載給引線或凸塊；檢測機(jī)構(gòu)，其檢測出通過加載所述DC脈沖所得到的來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形；以及判斷機(jī)構(gòu)，其判斷引線或凸塊是否正常被接合連接；所述判斷機(jī)構(gòu)，在所述引線或凸塊與半導(dǎo)體芯片的電極相接觸之前，通過所述加載機(jī)構(gòu)將DC脈沖加載給所述引線或凸塊，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的未接通響應(yīng)波形，在所述引線或凸塊與半導(dǎo)體芯片的電極相接觸時(shí)，由所述加載機(jī)構(gòu)將DC脈沖加載給所述引線或凸塊，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的正常接通響應(yīng)波形，根據(jù)所述未接通響應(yīng)波形與所述正常接通響應(yīng)波形計(jì)算出閾值系數(shù)，在將所述引線或凸塊接合到半導(dǎo)體芯片的電極中之后，通過所述加載機(jī)構(gòu)給所述引線或凸塊加載DC脈沖，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形，通過將該響應(yīng)波形，與通過所述未接通響應(yīng)波形與所述閾值系數(shù)的乘積所得到閾值進(jìn)行比較，來進(jìn)行判斷。
通過上述引線接合裝置，即使對靜電容較低的設(shè)備也能夠進(jìn)行檢測出接通與未接通的未接通檢測，并且能夠通過軟件控制來自動(dòng)設(shè)定閾值系數(shù)與閾值。
發(fā)明效果通過以上所說明的本發(fā)明，能夠提供一種即使對靜電容低的設(shè)備，也能夠進(jìn)行未接通檢測的引線接合裝置。


圖1為模式地表示基于本發(fā)明的實(shí)施方式的未接通檢測裝置的框圖。
圖2為詳細(xì)地表示圖1中所示的檢測電路的圖。
圖3為概要地表示圖1中所示的低電容檢測電路部與引線接合裝置之間的布線的連接關(guān)系以及正常接通波形與未接通(斷開)波形的示意圖。
圖4(A)為表示對最初的1芯片進(jìn)行未接通檢測的流程的流程圖，(B)為表示對第2個(gè)芯片以后的芯片進(jìn)行未接通檢測的流程的流程圖。
圖5為表示通過圖1中所示的未接通檢測裝置進(jìn)行未接通檢測時(shí)，從給引線加載了輸出電壓E之后經(jīng)過了時(shí)間T的檢測電壓Vc的變化的圖。
圖6(a)至(d)是說明通過引線接合裝置進(jìn)行引線接合的工序的圖。
圖7為表示以往的未接通檢測方法的流程圖。
圖8為表示以往的引線接合裝置的DC專用未接通檢測裝置的框圖。
圖9為表示以往的引線接合裝置的AC專用未接通檢測裝置的具體構(gòu)成的電路圖。
圖中1-引線，2-毛細(xì)管，3-切線鉗，4-放電電極，5-交流電橋電路，5a-交流發(fā)生器，5b-同軸電纜，5c1-第1串聯(lián)電路，5c2-第2串聯(lián)電路，X-第1接點(diǎn)，Y-第2接點(diǎn)，6-差動(dòng)放大器，7-變壓器，8-絕對值變換器，9-第1電平辨別器，10-未接通檢測基板，11-引線框，12-半導(dǎo)體芯片的電極，13-半導(dǎo)體芯片，14-引腳，15-第1接合點(diǎn)，16-第2接合點(diǎn)，17-接合平臺，18-接合CPU基板，19-接合頭控制基板，20-球，21-引線線軸，22-線軸引線端，23-低通濾波器，24-第2電平辨別器，25-邏輯加法器，26-接合判斷器，27-接合檢測切換器，28-脈沖輸出部，29-CPU控制部，30-CPU，31-電流限制電路，32、33-數(shù)據(jù)通信部，34-存儲(chǔ)器，35-A/D轉(zhuǎn)換，36-D/A轉(zhuǎn)換，37-放大器(AMP)，38-輸出部，39-接地電位(GND)，40-低電容檢測電路部，41-檢測電路，42-波形成形·加工電路，43-半導(dǎo)體芯片，44-DC用未接通檢測基板，45-直流發(fā)生器，46-電阻，47-DC脈沖，48-正常接通波形，49-未接通(斷開)波形。
具體實(shí)施例方式
下面對照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1為模式地表示本發(fā)明的實(shí)施方式的未接通檢測裝置的框圖。圖2為詳細(xì)地表示圖1中所示的檢測電路的圖。圖3為概要地表示圖1中所示低電容檢測電路部與引線接合裝置之間的布線的連接關(guān)系以及正常接通波形與未接通(斷開)波形的圖。
另外，圖3中，模式地顯示了引線正常接合連接(接通)在半導(dǎo)體芯片上的情況，與引線未接通(斷開)在半導(dǎo)體芯片上的情況這兩方，還顯示了在將DC脈沖電壓階躍狀加載給半導(dǎo)體芯片的情況下所檢測出的波形為正常波形48的情況，以及為未接通(斷開)波形49的情況雙方。另外，對于和以往的引線接合裝置相同構(gòu)造以及功能的部分，僅對要部進(jìn)行說明，省略其詳細(xì)的說明。
本實(shí)施方式的未接通檢測裝置，是利用基于DC脈沖方式的階躍響應(yīng)的裝置，是能夠?qū)γ恳粭l引線設(shè)置檢測區(qū)間·開始位置等參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目的裝置。另外，對于混合有AC/DC特性的設(shè)備，也能夠進(jìn)行未接通檢測。
如圖1所示，未接通檢測裝置，具有未接通檢測基板10、低電容檢測電路部40以及接合頭控制基板19。接合頭控制基板19備有CPU控制部29以及數(shù)據(jù)通信部32，該CPU控制部29與觸摸屏(圖中未顯示)相連接。能夠從觸摸屏輸入檢測區(qū)間·開始位置、檢測電平(閾值)等每一條引線的參數(shù)。另外，CPU控制部29與數(shù)據(jù)通信部32相連接。
未接通檢測基板10具有數(shù)據(jù)通信部33、CPU控制部30、存儲(chǔ)器34、比較電路(圖中未顯示)、A/D轉(zhuǎn)換35、D/A轉(zhuǎn)換36以及脈沖輸出部28。另外，低電容檢測電路部40，具有電流限制電路31、檢測電路41以及波形成形·加工電路42。
數(shù)據(jù)通信部33的輸入側(cè)與CPU控制部30相連接，數(shù)據(jù)通信部33的輸出端與數(shù)據(jù)通信部32相連接。另外，CPU控制部30與比較電路相連接。CPU控制部30分別與存儲(chǔ)器34、A/D轉(zhuǎn)換35以及D/A轉(zhuǎn)換36相連接，D/A轉(zhuǎn)換36與脈沖輸出部28相連接。脈沖輸出部28與電流限制電路31相連接，電流限制電路31經(jīng)引線(圖3的參照符號1)與半導(dǎo)體芯片(CHIP)43相連接。另外，A/D轉(zhuǎn)換35與波形成形·加工電路42相連接，波形成形·加工電路42與檢測電路41相連接。檢測電路41，經(jīng)引線(圖3的參照符號1)與半導(dǎo)體芯片(CHIP)43相連接。
如圖2所示，檢測電路具有電阻R1、可變電阻VR1、平衡用電容器C1以及電阻R2。另外，檢測電路經(jīng)引線1與毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO連接。另外，在將引線1接合連接在半導(dǎo)體芯片43的焊盤上時(shí)，檢測電路經(jīng)引線1與半導(dǎo)體芯片43相連接。
也即，在引線與半導(dǎo)體芯片43之間處于斷開狀態(tài)的情況下，電流限制電路31，經(jīng)可變電阻VR1、平衡用電容器C1以及電阻R2與端子TP1相連接，經(jīng)電阻R1、毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO以及電阻R2與端子TP2相連接。另外，在處于引線接合連接在半導(dǎo)體芯片43的焊盤上的狀態(tài)的情況下，電流限制電路31，經(jīng)可變電阻VR1、平衡用電容器C1以及電阻R2與端子TP1相連接，經(jīng)電阻R1、半導(dǎo)體芯片43、毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO以及電阻R2與端子TP2相連接。也即，斷開狀態(tài)與引線連接在半導(dǎo)體芯片43上的狀態(tài)下的檢測電路的不同，僅僅在于電流限制電路31與端子TP2之間是否連接有半導(dǎo)體芯片43。本實(shí)施方式的未接通檢測裝置，通過利用上述不同，檢測出是正常接通還是未接通。
上述平衡用電容器C1，具有與毛細(xì)管、切線鉗、放電單元以及布線各個(gè)的電容的和(W/F電容+W/C電容+EFO電容+布線電容)幾乎相等的電容值。這樣，調(diào)整VR1的電阻值，讓VR1×C1＝R1×(W/F電容+W/C電容+EFO電容+布線電容)。也即，構(gòu)成讓電流限制電路31與端子TP1之間(VR1×C1)，與電流限制電路31與端子TP2之間(R1×(W/F電容+W/C電容+EFO電容+布線電容))相一致的平衡。
如圖3所示，低電容檢測電路部40的輸出以及檢測分別與引線(金線)1相連接。另外，接地電位(GND)，與載置有半導(dǎo)體芯片43的接合平臺相連接。
接下來，對照圖1至圖5，對通過上述未接通檢測裝置進(jìn)行未接通檢測的方法進(jìn)行說明。
圖4(A)為表示通過圖1中所示的未接通檢測裝置，對最初的1芯片自動(dòng)設(shè)定閾值，并進(jìn)行未接通檢測的流程的流程圖。圖4(B)為通過圖1中所示的未接通檢測裝置對第2個(gè)芯片以后的芯片進(jìn)行未接通檢測的流程的流程圖。
圖5為通過圖1中所示的未接通檢測裝置進(jìn)行未接通檢測時(shí)，從給引線加載了輸出電壓E之后經(jīng)過了時(shí)間T的檢測電壓Vc的變化的示意圖。參考符號49表示未接通(斷開)波形，參考符號48表示正常波形。參考符號47表示階躍狀加載的DC脈沖電壓的波形。
首先，在進(jìn)行連接半導(dǎo)體芯片與引腳之間的接合之前，從觸摸屏輸入對與半導(dǎo)體芯片43相連接的每一條引線的檢測區(qū)間·開始位置、DC脈沖等參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目。通過這樣，向接合頭控制基板19的CPU控制部29輸入?yún)?shù)設(shè)定項(xiàng)目。
接下來，通過軟件控制，將上述參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目，從接合頭控制基板19的CPU控制部29，通過數(shù)據(jù)通信部32、33通知給未接通檢測基板10的CPU控制部30，并保存到存儲(chǔ)器34中。
接下來，如圖4(A)所示，讀入引線斷開波形(ST11)。具體地說，將圖3中所示的引線(金線)1的前端融化從而形成球，保持在毛細(xì)管2的前端，在毛細(xì)管2位于作為第1接合點(diǎn)的半導(dǎo)體芯片43的電極正上方時(shí)，或毛細(xì)管2下降了之后，將如圖5所示的電壓E的DC脈沖47，從電流限制電路31階躍狀加載給引線。也即，如圖2所示，DC脈沖47，經(jīng)可變電阻VR1，加載給平衡用電容器C1，來自該電容器C1的響應(yīng)，經(jīng)電阻R2在端子TP1中被檢測出來。與此同時(shí)，DC脈沖47，經(jīng)電阻R1加載給毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO，來自這些電容部的響應(yīng)，經(jīng)電阻R2在端子TP2中被檢測出來。這種情況下，由于引線1處于沒有和半導(dǎo)體芯片43相連接的斷開狀態(tài)，因此在端子TP2中所檢測出的階躍響應(yīng)波形變?yōu)閳D5中所示的曲線49。另外，所加載的DC脈沖47，能夠在1KHz～20KHz之間變動(dòng)。
接下來，通過波形成形·加工電路42對通過檢測電路41所檢測出的上述引線斷開波形49進(jìn)行成形以及加工。也即，通過對上述引線斷開波形49進(jìn)行HPF(微分處理)并由差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，對該差動(dòng)放大之后的波形進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理(例如去噪)，變換成方波(例如峰值保持或抽樣保持)或三角波(例如積分處理)。該變換之后的引線斷開波形在A/D轉(zhuǎn)換35中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該A/D轉(zhuǎn)換之后的值由CPU控制部30讀入。之后，將像這樣成形·加工并讀入的引線斷開波形，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器34中，從存儲(chǔ)器34設(shè)定在比較電路中。
另外，按照使電流限制電路31與端子TP1之間的(VR1×C1)，與電流限制電路31與端子TP2之間的(R1×(W/F電容+W/C電容+EFO電容+布線電容))相一致的方式，調(diào)整可變電阻VR1并取得平衡。
這里，從端子TP1所檢測出的檢測電壓Vc1與檢測時(shí)間T1之間的關(guān)系，通過式(1)來表示，從端子TP2所檢測出的檢測電壓Vc1與檢測時(shí)間T2之間的關(guān)系，通過式(2)來表示。
T1＝-VR1×C1×Ln{1-(Vc1/E)}…(1)T2＝-R1×C(W/C+W/F+EFO+布線)×Ln{1-(Vc1/E)}…(2)另外，在斷開狀態(tài)的情況下，由于在檢測電路41中獲得平衡，因此T1＝T2。與此相對，在引線與半導(dǎo)體芯片43的電極相連接的正常接通狀態(tài)的情況下，只有半導(dǎo)體芯片的那一部分平衡破壞，因此T1≠T2。另外，如圖3所示，在正常接通波形48的情況下，由于T1≠T2，因此與未接通波形49相比，波形較大，但在未接通(斷開)波形49的情況下，由于T1＝T2，因此與正常接通波形48相比，波形較小。
接下來，進(jìn)行1引線接合，讀入正常接通波形(ST12)。也即，讓毛細(xì)管2下降，將球壓向電極并進(jìn)行加壓，同時(shí)經(jīng)接合臂的超聲波喇叭，對毛細(xì)管2的前端施加超聲波振動(dòng)，通過這樣，在電極中連接引線1時(shí)，從電流限制電路31將圖5中所示的電壓E的DC脈沖47階躍狀加載給引線，從端子TP2檢測出正常接通波形。也即，如圖2所示，DC脈沖47，經(jīng)電阻R1加載給半導(dǎo)體芯片43的電極、毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO，來自這些電容部的響應(yīng)在端子TP2中經(jīng)電阻R2被檢測出來。這種情況下，由于處于引線1與半導(dǎo)體芯片43相連接的接通狀態(tài)，因此，在端子TP2中所檢測出的階躍響應(yīng)波形變?yōu)槿鐖D5所示的曲線48。另外，從端子TP1檢測出與未接通(斷開)的波形相同的波形。
接下來，通過波形成形·加工電路42對通過檢測電路41所檢測出的上述正常接通波形48進(jìn)行成形以及加工。也即，對上述正常接通波形48實(shí)施HPF(微分處理)并通過差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，對該差動(dòng)放大之后的波形進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理(例如去噪)，變換成方波(例如峰值保持或抽樣保持)或三角波(例如積分處理)。該變換之后的正常接通波形，在A/D轉(zhuǎn)換35中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該A/D轉(zhuǎn)換之后的值，由CPU控制部30讀取。之后，將像這樣成形·加工并讀入的正常接通波形，儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器34中，從存儲(chǔ)器34設(shè)定在比較電路中。
接下來，在比較電路中，根據(jù)未接通(斷開)波形49與正常接通波形48，計(jì)算出閾值系數(shù)，并保存在存儲(chǔ)器34中(ST13)。
接下來，讓毛細(xì)管2沿著給定的環(huán)路控制器上升，在向成為第2接合點(diǎn)的引腳方向移動(dòng)時(shí)，從電流限制電路31將圖5中所示的電壓E的DC脈沖47，階躍狀加載給引線，從端子TP2檢測出階躍響應(yīng)波形。另外，從端子TP1檢測出與未接通(斷開)的波形相同的波形。
接下來，通過波形成形·加工電路42對通過檢測電路41所檢測出的上述階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形分別進(jìn)行成形以及加工。也即，對上述階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形分別實(shí)施HPF(微分處理)并通過差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，對該差動(dòng)放大之后的波形進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理(例如去噪)，變換成方波(例如峰值保持或抽樣保持)或三角波(例如積分處理)。該變換之后的階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形，分別在A/D轉(zhuǎn)換35中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該A/D轉(zhuǎn)換之后的值，由CPU控制部30讀取。之后，將像這樣成形·加工并讀入的階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形，分別儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器34中，從存儲(chǔ)器34設(shè)定在比較電路中。
接下來，在比較電路中，根據(jù)未接通(斷開)波形與上述閾值系數(shù)系數(shù)導(dǎo)出閾值，將該閾值與該上述階躍響應(yīng)波形進(jìn)行比較。在閾值與階躍響應(yīng)波形相同的情況下，判斷為未接通，在相同以外的情況下，判斷為正常接通(ST14)。像這樣進(jìn)行在引線接合時(shí)的未接通檢測。另外，上述處理通過軟件控制來進(jìn)行。
在未接通狀態(tài)(引線斷開狀態(tài))與正常接通狀態(tài)(正常接合狀態(tài))下，由于只在半導(dǎo)體芯片43的靜電容部分的階躍響應(yīng)波形中產(chǎn)生差別，因此，正常響應(yīng)波形48與未接通(斷開)波形49之間產(chǎn)生了如圖5所示的差。該差根據(jù)上述式(2)可以得知，由于與半導(dǎo)體芯片的靜電容成比例，因此即使在檢測對象物(半導(dǎo)體芯片)的靜電容非常下的情況下，也能夠進(jìn)行檢測。通過檢測出該差，能夠判斷引線的正常接通、未接通。通過HPF、濾波處理、向方波或三角波的變換來將該差放大，通過這樣讓正常接通、未接通的判斷變得容易。
上述的接通/未接通的結(jié)果，經(jīng)數(shù)據(jù)通信部33、32通知給接合頭控制基板19的CPU控制部29。在通知引線未接通的情況下，進(jìn)行停止引線接合裝置等的出錯(cuò)處理。另外，在通知引線正常接通(被可靠接合)的情況下，進(jìn)行下一個(gè)接合。
在判斷引線可靠地接合的情況下，通過軟件控制來進(jìn)行關(guān)于下一個(gè)引線接合的參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目的設(shè)定，在引線接合時(shí)進(jìn)行未接通檢測(ST12～ST14)。重復(fù)1芯片的引線數(shù)次，進(jìn)行了第1芯片的所有引線接合之后，結(jié)束引線接合作業(yè)(ST15)。
之后，對第2芯片以后的芯片進(jìn)行引線接合以及未接通檢測。對于第2芯片之后的芯片，由于使用最初的1芯片中所設(shè)定的閾值系數(shù)，因此省略了設(shè)定閾值的步驟。以下參照圖4(B)對第2芯片以后的芯片的未接通檢測進(jìn)行說明。
如圖4(B)所示，讀取引線斷開波形(ST21)。該ST21的具體方法，與前述的ST11相同，因此省略詳細(xì)說明。
接下來，通過波形成形·加工電路42對檢測電路41所檢測出的上述引線斷開波形進(jìn)行成形以及加工，將該成形以及加工之后的引線斷開波形在A/D轉(zhuǎn)換35中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該A/D轉(zhuǎn)換之后的值由CPU控制部30讀入。之后，將像這樣成形·加工并讀入的引線斷開波形，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中，從存儲(chǔ)器34設(shè)定在比較電路中。另外，調(diào)整可變電阻VR1取得平衡。這些處理也與第1芯片的情況下相同。
接下來，在半導(dǎo)體芯片的電極中連接引線之后，讓毛細(xì)管2沿著給定的環(huán)路控制器上升，在向成為第2接合點(diǎn)的引腳方向移動(dòng)時(shí)，從電流限制電路31將圖5中所示的電壓E的DC脈沖47，階躍狀加載給引線，從端子TP2檢測出階躍響應(yīng)波形(ST22)。另外，從端子TP1檢測出與未接通(斷開)的波形相同的波形。
接下來，通過波形成形·加工電路42對檢測電路41所檢測出的上述階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形分別進(jìn)行成形以及加工，該成形以及加工之后的階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形，分別在A/D轉(zhuǎn)換35中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該A/D轉(zhuǎn)換之后的值，由CPU控制部30讀取。之后，將像這樣成形·加工并讀入的階躍響應(yīng)波形以及未接通(斷開)波形，分別儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器34中，從存儲(chǔ)器34設(shè)定在比較電路中。
接下來，在比較電路中，根據(jù)未接通(斷開)波形與上述閾值系數(shù)導(dǎo)出閾值，將該閾值與該上述階躍響應(yīng)波形進(jìn)行比較。在閾值與階躍響應(yīng)波形相同的情況下，判斷為未接通，在相同以外的情況下，判斷為正常接通(ST24)。像這樣進(jìn)行在引線接合時(shí)的未接通檢測。另外，上述處理通過軟件控制來進(jìn)行。
上述接通/未接通的結(jié)果，經(jīng)數(shù)據(jù)通信部33、32通知給接合頭控制基板19的CPU控制部29。在通知引線未接通的情況下，進(jìn)行停止引線接合裝置等的出錯(cuò)處理。另外，在通知引線正常接通(被可靠地接合)的情況下，進(jìn)行下一個(gè)接合。
在判斷引線可靠地接合的情況下，通過軟件控制來進(jìn)行關(guān)于下一個(gè)引線接合的參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目的設(shè)定，在引線接合時(shí)進(jìn)行未接通檢測(ST22、ST24)。重復(fù)給定的引線數(shù)次，進(jìn)行了所有引線接合之后，結(jié)束引線接合作業(yè)(ST25)。
上述引線接合以及未接通檢測，對作為圖6中所示的第1接合點(diǎn)15的半導(dǎo)體芯片的電極的引線接合進(jìn)行了說明，但對作為圖6中所示的第2接合點(diǎn)16的引腳的引線接合，也能夠利用上述未接通檢測方法，進(jìn)行未接通檢測。另外，在引線1的前端融化形成為球形，在將該球作為凸塊連接在半導(dǎo)體芯片的電極或焊盤上的情況下，也能夠進(jìn)行與上述未接通檢測方法幾乎相同的未接通檢測。
根據(jù)上述實(shí)施方式，圖2中所示的檢測電路41，具有電阻R1、可變電阻VR1、平衡用電容器C1以及電阻R2，另外，檢測電路41經(jīng)引線1與毛細(xì)管電容部W/F、切線鉗電容部W/C以及放電單元電容部EFO相連接。從端子TP1所檢測出的檢測電壓Vc1與檢測時(shí)間T1之間的關(guān)系，通過上述式(1)來表示，從端子TP2所檢測出的檢測電壓Vc1與與檢測時(shí)間T2之間的關(guān)系，通過上述式(2)來表示。在斷開狀態(tài)的情況下，在檢測電路41中取得平衡，因此T1＝T2，與此相對，在引線與半導(dǎo)體芯片43的電極相連接的正常接通狀態(tài)的情況下，只有半導(dǎo)體芯片的那一部分平衡被破壞，因此T1≠T2。因此在未接通狀態(tài)(引線斷開狀態(tài))與正常接通狀態(tài)(正常接合狀態(tài))下，只在半導(dǎo)體芯片43的靜電容部分的階躍響應(yīng)波形中產(chǎn)生差別，該差根據(jù)上述式(2)可以得知，由于和半導(dǎo)體芯片的靜電容成比例，因此即使在檢測對象物(半導(dǎo)體芯片)的靜電容非常下的情況下，也能夠進(jìn)行檢測。因此對具有以往的未接通檢測裝置中無法檢測出的極低的靜電容的檢測對象物，也能夠檢測出未接通。
另外，本實(shí)施方式中，由于加載DC脈沖47，因此與AC正弦波形相比，能夠檢測出階躍響應(yīng)特性，其結(jié)果是，能夠容易地檢測出斷開與接通的差別。另外，通過將加載了DC脈沖時(shí)的階躍響應(yīng)波形，實(shí)施HPF處理(微分處理)，只取出上升的變化，則能夠更加容易地檢測出未接通與正常接通。
另外，本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)，還可以進(jìn)行各種變更并實(shí)施。例如，本實(shí)施方式中，對每一條引線設(shè)置檢測區(qū)間·開始位置等參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目，但也可以對所有的引線統(tǒng)一設(shè)定參數(shù)設(shè)定項(xiàng)目，并實(shí)施本發(fā)明。
另外，本實(shí)施方式中，在將毛細(xì)管2向作為第2接合點(diǎn)的引腳方向移動(dòng)時(shí)，從端子TP2檢測出階躍響應(yīng)波形的步驟只進(jìn)行1次，也即，只進(jìn)行1次將DC脈沖47加載給引線，并進(jìn)行該響應(yīng)波形的檢測，但也可以在1引線接合中給引線加載多次DC脈沖47，檢測出多個(gè)響應(yīng)波形。這種情況下，既可以將多個(gè)響應(yīng)波形分別與閾值進(jìn)行比較并判斷，也可以將多個(gè)響應(yīng)波形的平均波形與閾值進(jìn)行比較并判斷，另外，還可以將多個(gè)響應(yīng)波形的最大值的平均值或最小值的平均值或雙方與閾值進(jìn)行比較并判斷。
另外，上述實(shí)施方式中，使用圖4(A)中所示的流程圖自動(dòng)設(shè)置閾值，但也可以不利用圖4(A)中所示的流程圖，由操作者將預(yù)先準(zhǔn)備的閾值輸入給未接通檢測裝置之后，使用圖4(B)中所示的流程圖，進(jìn)行未接通檢測。
作為上述預(yù)先準(zhǔn)備好的閾值，例如通過具有圖1以及圖2中所示的未接通檢測裝置的引線接合裝置，預(yù)先測定第1接合點(diǎn)、第2接合點(diǎn)或接合凸塊各個(gè)的每一條引線的正常接通波形與未接通(斷開)波形，將(正常接通波形+未接通波形)/2作為閾值計(jì)算出來。另外，也可以多次進(jìn)行正常接通波形與未接通波形的測定，這種情況下，優(yōu)選將多個(gè)測定值中的平均值作為閾值。
另外，上述實(shí)施方式中，采用低電容檢測電路部40與未接通檢測基板10分離的構(gòu)造，但也可以將低電容檢測電路部40設(shè)置在未接通檢測基板內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種引線接合裝置，是通過引線將半導(dǎo)體芯片的電極與引線框的引腳連接起來的引線接合裝置，或?qū)雽?dǎo)體芯片的焊盤與凸塊接合起來的引線接合裝置，其特征在于，具有加載機(jī)構(gòu)，其將DC脈沖加載給引線或凸塊；檢測機(jī)構(gòu)，其檢測出通過加載所述DC脈沖所得到的來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形；以及判斷機(jī)構(gòu)，其通過將所述響應(yīng)波形，與通過給接合未接通的引線或凸塊加載DC脈沖所得到的來自所述引線或凸塊的未接通響應(yīng)波形進(jìn)行比較，判斷引線或凸塊是否被正常接合連接。
2.如權(quán)利要求1所述的引線接合裝置，其特征在于所述加載機(jī)構(gòu)，按照將DC脈沖，經(jīng)電阻加載給引線或凸塊，同時(shí)，經(jīng)可變電阻加載給電容器那樣構(gòu)成；所述檢測機(jī)構(gòu)，檢測出來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形，同時(shí)還檢測出來自所述電容器的響應(yīng)波形；所述可變電阻，按照讓從所述引線側(cè)或所述凸塊側(cè)的電容中去掉檢測對象物的電容之后的電容，與所述電阻之積，幾乎等于所述電容器的電容與所述可變電阻之積那樣進(jìn)行調(diào)整。
3.如權(quán)利要求1或2所述的引線接合裝置，其特征在于所述檢測機(jī)構(gòu)，具有對所述響應(yīng)波形進(jìn)行成形或加工的電路。
4.如權(quán)利要求3所述的引線接合裝置，其特征在于所述成形或加工電路，具有通過微分處理由差動(dòng)放大器進(jìn)行放大，對該差動(dòng)放大之后的波形進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理，變換成方波或三角波的電路。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的引線接合裝置，其特征在于所述判斷機(jī)構(gòu)，通過將所述未接通響應(yīng)波形與閾值系數(shù)的乘積所得到的閾值，與所述響應(yīng)波形進(jìn)行比較，來進(jìn)行判斷。
6.一種引線接合裝置，是通過引線將半導(dǎo)體芯片的電極與引線框的引腳連接起來的引線接合裝置，或?qū)雽?dǎo)體芯片的焊盤與凸塊接合起來的引線接合裝置，其特征在于，具有加載機(jī)構(gòu)，其將DC脈沖加載給引線或凸塊；檢測機(jī)構(gòu)，其檢測出來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形；以及判斷機(jī)構(gòu)，其判斷引線或凸塊是否正常被接合連接；所述判斷機(jī)構(gòu)，在所述引線或凸塊與半導(dǎo)體芯片的電極相接觸之前，通過所述加載機(jī)構(gòu)將DC脈沖加載給所述引線或凸塊，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的未接通響應(yīng)波形，在所述引線或凸塊與半導(dǎo)體芯片的電極相接觸時(shí)，由所述加載機(jī)構(gòu)將DC脈沖加載給所述引線或凸塊，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的正常接通響應(yīng)波形，根據(jù)所述未接通響應(yīng)波形與所述正常接通響應(yīng)波形計(jì)算出閾值系數(shù)，在將所述引線或凸塊接合到半導(dǎo)體芯片的電極上之后，通過所述加載機(jī)構(gòu)給所述引線或凸塊加載DC脈沖，由所述檢測機(jī)構(gòu)檢測出來自所述引線或凸塊的響應(yīng)波形，通過將該響應(yīng)波形，與通過所述未接通響應(yīng)波形與所述閾值系數(shù)的乘積所得到閾值進(jìn)行比較，來進(jìn)行判斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對靜電容較低的設(shè)備也能夠進(jìn)行未接通檢測的引線接合裝置。本發(fā)明的相關(guān)引線接合裝置的特征在于，在這種通過引線將半導(dǎo)體芯片的電極與引線框的引腳連接起來，或?qū)雽?dǎo)體芯片的焊盤與凸塊接合起來的引線接合裝置中，具有將DC脈沖加載給引線或凸塊的加載機(jī)構(gòu)；檢測機(jī)構(gòu)，其檢測出通過加載上述DC脈沖所得到的來自上述引線或凸塊的響應(yīng)波形；以及判斷機(jī)構(gòu)，其通過將上述響應(yīng)波形，與通過給接合未接通的引線或凸塊加載DC脈沖所得到的來自上述引線或凸塊的未接通響應(yīng)波形進(jìn)行比較，判斷引線或凸塊是否正常接合連接。
文檔編號H01L21/66GK1790652SQ20051012006
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者石井志信, 林崎好勝, 鈴木喜伸, 齊藤正干 申請人:株式會(huì)社海上