計測機器システム構成例・活用事例

ワイヤボンダとは、ＩＣやＬＳＩの核となるシリコンチップとリードフレーム間に導通させるためのワイヤを接続する装置です。現在、ワイヤボンディングにおいは超音波を利用する方式が一般的であり、超音波振動の印加状態がボンディングの品質を左右する重要なパラメーター の一つとしてクローズアップされてきています。

安定したボンディングを行うためには、キャピラリ先端での振動振幅を安定させる必要があり、このため、ツール先端の振動をダイレクトに測定するニーズが年々増大してきています。

ここでは、レーザードップラー振動計を用いて、キャピラリの振動状態（微小変位）を高精度に測定する方法をご紹介します。

ワイヤボンダに使用される超音波機構部は、次図のように、振動源となるボルト締めランジュバン型振動子と振動振幅を増大させる金属ホーン、圧着子であるツール（あるいはキャピラリ）から構成され、印加する振動周波数としては、一般的に 60 kHz 前後から最近では 100 kHz 以上のものもあります。

レーザードップラー振動計を用いて、キャピラリの振動状態（微小変位）を測定する際、レーザー光をボンディングに追従して当てることが難しいため、ワイヤボンダが連続してボンディング動作をしている状況下（オートボンディング）での測定はできません。
1回だけ単発的にボンディングできる機能（マニュアルボンディング ・ステップモード）を使用することで、ボンディングの瞬間でのツールの挙動を測定します。

• 製造する IC の種類や使用するボンダおよびワイヤによって特性が異なるため、 業界標準となるような基準を作成することはできず、個別対応となる。 このため基準作成のための時間を要し、即効性はあまりない。 また。常時監視を行うことは不可能であり、測定に多少の慣れを必要とする。
• キャピラリは、交換部品であるため交換作業があり、ホーンに対するキャピラリの取付位置や固定ネジの締め付けトルク次第では、ボンディング時にツールの振幅が変化することがあり、さらにツールの材料や形状によっても振動振幅が変化します。
• ボンダー本体とレーザードップラー振動計センサーの相対振動が計測結果に与える影響は、その振動速度の周波数成分からしてキャピラリの振動データからは観測出来ないほど軽微ですが、ボンダー、 もしくはレーザードップラー振動計センサー固定三脚を据えている床に強度が無いなど、相対的に大きく揺らぐ場合、 キャピラリ円筒頭頂部にレーザー光を安定して照射する事は難しく、S/N 比の良いデータを取得する事は出来ません。 この様な場合、光学除振台を三脚の下に引く事で振動の影響を軽減させる等の対策が必要です。