DE19831550B4 - Bondverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Drahtverbindungen vorgeschlagen, das die Herstellung von Sicherungsbonds ermöglicht. Das Verfahren umfaßt eine Berechnung der Anordnung der Sicherungsbonds in Abhängigkeit von der aktuellen tatsächlichen Lage der Drahtverbindungen, die jeweils mit vorzugsweise einem Sicherungsbond versehen werden sollen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen von Drahtverbindungen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der deutschen noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 198 23 623.9 sind Ball-Wedge-Bondverfahren bekannt, bei denen zusätzliche Sicherungsbonds vorgesehen sind. Die Sicherungsbonds verstärken dabei die Wedge-Kontaktierung der Drahtverbindungen und stellen entweder selbst eine weitere Drahtverbindung zwischen der zu verstärkenden Wedgeposition, die für den Sicherungsbond die Ballposition darstellt, und einer weiteren Wedgeposition dar, oder die Sicherungsbonds sind alternativ in einer speziellen Ausführungsform nur auf der Wedgeposition der Drahtverbindung befestigt. Bisher wird die Lage von Sicherungsbonds durch Angabe von Ball- und Wedgepositionen festgelegt, in analoger Weise zur Angabe der Ball- und Wedgepositionen der eigentlichen Drahtverbindungen. Sicherungsbonds werden also wie Drahtverbindungen behandelt, d. h. die Positionswerte der Drahtverbindungen der Sicherungsbonds werden nacheinander ohne Differenzierung beispielsweise in einem elektronischem Speicher abgelegt. Dieses Verfahren erweist sich als unflexibel, wenn sich von Fertigungslos zu Fertigungslos die Zahl der benötigten Sicherungsbonds verändert, da aufgrund der fehlenden Information über die Zuordnung von Sicherungsbonds zur jeweiligen Drahtverbindung für jedes Los ein komplettes Programm mit allen Positionsdaten abgelegt werden muß.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Drahtverbindungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, ein flexibles Herstellungsverfahren darzustellen, bei dem verschiedene Ausführungsformen (Art und Zahl) von Sicherungsbonds wahlweise durch Aktivierung bzw. Deaktivierung von Zuordnungen von Sicherungsbonds zu Drahtverbindungen abgerufen werden können. Per Knopfdruck ist im Menü eines Softwareprogramms, das eine Bondvorrichtung steuert, ein wahlweises Zu- oder Abschalten, ganz oder partiell, des Vorsehens von Sicherungsbonds möglich. Dadurch ergibt sich eine kürzere Rüstzeit bei einem Wechsel zu einem Fertigungslos mit anderen Anforderungen hinsichtlich der herzustellenden Drahtverbindungen zwischen dem Bauelementträger und den darauf sich befindlichen Bauelementen. Die Zuordnung von Sicherungsbonds zu den Drahtverbindungen erfolgt dabei in vorteilhafter Weise durch Zuordnung eines Abstandswerts, der den Sicherungsbond hinsichtlich seiner Ausformung und räumlichen Lage charakterisiert. Da durch die Zuordnung von Abstandswerten die Drahtverbindung und zugeordneter Sicherungsbond als eine Einheit betrachtet werden, ergibt sich insgesamt eine erhöhte Sicherheit in der korrekten Herstellung der Drahtverbindungen, da beispielsweise bei einem Programmabbruch und darauffolgender Fortsetzung des Verfahrens die Wahrscheinlichkeit kleiner ist, einen Sicherungsbond zu „vergessen”. Weiterhin ist als Vorteil anzusehen, daß eine automatische Justage der Ausrichtung der Sicherungsbonds je nach relativer Lage von Bauelement und Bauelementträger, z. B. Leiterplatte, erfolgt. Diese dynamische Positionsanpassung erfolgt dabei in vorteilhafter Weise durch eine aktuelle Berechnung der Koordinaten des Sicherungsbonds in Abhängigkeit der tatsächlichen Positionen des Bauelements und der Kontaktierungsfläche auf der Leiterplatte und in Abhängigkeit des eingegebenen Abstandswerts. Dadurch wird der Sicherungsbond gemäß der aktuellen Orientierung der zuvor hergestellten Ball-Wedge-Drahtverbindung ausgerichtet. Dadurch werden die Sicherungsbonds auch reproduzierbar und weisen unabhängig von Fertigungsstreuungen der IC-Ablage-Positionen auf dem Bauelementträger stets die gleiche Qualität auf. Ferner sind in einfacher und reproduzierender Art und Weise spezielle Ausführungsformen von Sicherungsbonds möglich, die eine Ball-Wedge-Kombination ohne Loop dazwischen darstellen. Speziell bei solchen Sicherungsbonds jedoch, deren Ball- und Wedgepositionen sich beide innerhalb des Wedgebereichs der Drahtverbindung befinden, ist eine exakte Orientierung des Sicherungsbonds relativ zur Ausrichtung der Drahtverbindung für eine qualitative hochwertige Drahtverbindung unerläßlich.
  • Als vorteilhaft erweist sich insbesondere, jedem Paar von Endpositionen einer Drahtverbindung eine wählbaren Satz von Herstellungsparametern zuzuordnen. Dadurch können individuell auf das Bauelement bzw. die Kontakierungsfläche optimierte Herstellungsparameter verwendet werden. Insbesondere sind verschiedene Herstellungsparameter für die Drahtverbindung und den zugeordneten Sicherungsbond vorsehbar. Insbesondere die Ballgröße kann für den Sicherungsbond größer gewählt werden als für die eigentliche Drahtverbindung; ferner kann der Sicherungsbond schneller hergestellt werden, indem Temperatur und Ultraschall eine kürzere Zeit lang als bei der Drahtverbindung appliziert wird. Herstellungsparameter in diesem Zusammenhang sind beispielsweise die aufgewendete Kraft, die Zeitdauer der Krafteinwirkung sowie die Ultraschalleistung, die Temperatur und der besagte Free-Air-Ball-Durchmesser. Gegenüber der Verwendung gleicher Herstellungsparameter ergibt sich dadurch eine Zeitersparnis von 40% und mehr in der Herstellung von mit Sicherungsbonds versehenen Drahtverbindungen.
  • Das Zusammenfassen von Paaren von Endpositionen von Drahtverbindungen zu Gruppen erlaubt eine gruppenweise Zuordnung von Herstellungsparametern, da im allgemeinen für eine definierte Paarung von Bauelement und Kontaktierungsfläche identische Herstellungsparameter für die jeweiligen Drahtverbindungen (mit oder ohne Sicherungsbonds) verwendet werden.
  • Zeichnung
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 die Anordnung einer Drahtverbindung und 2 ein Flußdiagramm.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt schematisch die Draufsicht auf den Teil einer Oberfläche eines Bauelementträgers 1, beispielsweise einer Leiterplatte. Auf der Leiterplatte 1 ist ein Bauelement 2 befestigt. Die Leiterplatte 1 weist eine Kontaktierungsfläche 4 auf. Zwischen dem Anschlußfleck 3 auf dem Bauelement 2 und der Kontaktierungsfläche 4 ist eine Drahtverbindung 7 angeordnet, wobei das eine Ende auf dem Anschlußfleck 3 durch eine Ballverbindung 8 und das andere Ende durch eine Wedgeverbindung 9 auf der Kontaktierungsfläche 4 gebildet ist. Auf dem Anschlußfleck 3 ist die Ballposition 5 sowie auf der Kontaktierungsfläche 4 gebildet ist. Auf dem Anschlußfleck 3 ist die Ballposition 5 sowie au der Kontaktierungsfläche 4 die Wedgeposition 6 mit einem Kreuz markiert. Ferner ist auf der Kontaktierungsfläche 4 eine erste Endposition 10 und eine zweite Endposition 11 eines Sicherungsbonds mit einem Kreuz markiert. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Endposition 10 bzw. 11 ist durch einen Abstandswert 12 gegeben. (Die Kreuze in der 1 sind lediglich gedankliche Markierungen und keine gegenständliche Merkmale).
  • Die Drahtverbindung 7 ist eine übliche Ball-Wedge-Verbindung zwischen einem Bauelement und einem Bauelementträger. Dabei kann zusätzlich auf der Wedgeverbindung ein Sicherungsbond vorgesehen sein. In 1 sind die Ball- und Wedgepositionen 10 und 11 eines solchen Sicherungsbonds auf der Wedgeverbindung 9 eingezeichnet; der Sicherungsbond selbst ist in der schematischen Darstellung nicht abgebildet. Bei den eingezeichneten Positionen 10 und 11 handelt es sich um die Endpositionen eines Sicherungsbonds, wie er aus der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 198 23 623.9 zu entnehmen ist.
  • 2 zeigt ein Flußdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren von Drahtverbindungen. Nach einem Start 100 erfolgt zunächst eine Eingabe 120 von Parametern. Darauf erfolgt eine Mustererkennung 130 und in einem weiteren Schritt schließt sich eine Berechnung 140 aktueller Koordinaten an. Daraufhin erfolgt die Herstellung 150 einer Drahtverbindung. In einer Abfrage 160 wird abgefragt, ob zur hergestellten Drahtverbindung ein Abstandswert vorgesehen ist. Falls nein (165), wird die nächste Drahtverbindung hergestellt. Ansonsten erfolgt eine weitere Berechnung 170 der Koordinaten des der Drahtverbindung zugeordneten Sicherungsbonds. Schließlich erfolgt eine Anordnung 180 des Sicherungsbonds. In einer weiteren Abfrage 190 wird abgefragt, ob weitere Drahtverbindungen vorgesehen sind. Falls ja (195), wird zur Herstellung der nächsten Drahtverbindung übergegangen. Ansonsten wird in einer weiteren Abfrage 200 abgefragt, ob weitere Bauelementträger zu bearbeiten sind. Falls ja (205), wird zur Mustererkennung 130 zurückgegangen. Ansonsten wird das Programm beendet (210).
  • Bei der Eingabe 120 werden zunächst die Ball- und Wedgepositionen herzustellender Drahtverbindungen abgespeichert (Eingabe 120). Dabei werden den Paaren von Ball- und Wedgepositionen gegebenenfalls Abstandswerte zugeordnet, die einen einer Drahtverbindung zugeordneten Sicherungsbond charakterisieren. Dabei gibt der Abstandswert den Abstand zwischen Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds an. Ferner können jedem Paar von Ball- und Wedgepositionen sowie den Abstandswerten Herstellungsparameter zugeordnet werden. Diese Herstellungsparameter sind beispielsweise die Ballgröße, die Kraft beim Aufbringen des Balls auf das Bauelement bzw. die Kraft beim Herstellen der Wedgeverbindung, die Zeit der Krafteinwirkung, die Temperatur, die Ultraschalleistung u. s. w. Die Herstellungsparameter von Drahtverbindung und zugeordnetem Sicherungsbond können sich dabei voneinander unterscheiden, insbesondere kann der Ball für den Sicherungsbond größer gewählt werden als für die Drahtverbindung, bei der der Ball aufgrund des kleinen Anschlußflecks 3 auf dem Bauelement relativ klein gewählt werden muß. Dieser Eingabeschritt 120 entfällt, wenn die Werte bereits schon vor dem Start des Programms in den Rechner eingegeben worden sind. Ein in die Bondvorrichtung eingebrachter Bauelementträger, auf dem sich bereits Bauelemente befinden, wird einer Mustererkennung 130 unterwarfen. Diese Mustererkennung stellt die tatsächliche Lage der Bauelemente, des Bauelementträgers und ihre relative Lage zueinander fest. In einem weiteren Schritt 140 erfolgt die Berechnung der aktuellen Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen der Drahtverbindungen auf der Grundlage der Mustererkennung und der im Schritt 120 eingegebenen Ball- und Wedgepositionen. Daraufhin erfolgt die Herstellung 150 einer ersten Drahtverbindung zwischen einem Bauelement und einer Kontaktierungsfläche 4 auf dem Bauelementträger. Ist kein Abstandswert der Drahtverbindung zugeordnet (Abfrage 160), so wird über den Pfad 165 zur Herstellung 150 der nächsten Drahtverbindung übergegangen. Ansonsten werden in einer weiteren Berechnung 170 die Ball- und Wedgepositionen des vorgesehenen Sicherungsbonds aus den aktuellen Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen der hergestellten Drahtverbindung und des zugeordneten Abstandswerts berechnet. Die Berechnung der Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen des Sicherungsbonds in Abhängigkeit von den aktuellen Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen der Drahtverbindung gewährleistet eine exakte Ausrichtung des herzustellenden Sicherungsbonds auf die räumliche Anordnung der bereits hergestellten Drahtverbindung. Dabei gibt der Abstandswert den Abstand zwischen Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds an. Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds werden dabei so gewählt, daß ihre Verbindungslinie auf der Verbindungslinie zwischen Ball- und Wedgeposition der Drahtverbindung liegt. Dabei liegt die Wedgeposition der Drahtverbindung beispielsweise mittig zwischen Ballposition und Wedgeposition des Sicherungsbonds. Nach der Berechnung 170 wird schließlich durch die Bondvorrichtung der Sicherungsbond aufgebracht (Schritt 180). Sind weitere Drahtverbindungen vorgesehen (Abfrage 190) so wird über den Pfad 195 zum Herstellen der nächsten Drahtverbindung übergegangen (Schritt 150). Ansonsten wird geprüft, ob eine weitere Platine zu bearbeiten ist (Abfrage 200). Ist dies der Fall (Pfad 205), so wird erneut die Mustererkennung 130 aktiviert und entsprechend wie bei der ersten Platine verfahren. Ansonsten wird das Programm beendet (Schritt 210).
  • Bei der Eingabe von Herstellungsparametern im Schritt 120 kann jedem Paar von Endpositionen einer Drahtverbindung ein variabler Satz von Herstellungsparamtern zugeordnet werden. Dabei können Paare von Endpositionen auch zu Gruppen zusammengefaßt werden, denen gemeinsam ein gleicher Satz von Herstellungsparametern zugeordnet wird. Dadurch vereinfacht sich bei weiteren Starts 100 des Herstellungsverfahrens, wenn die Positionen der Drahtverbindungen im wesentlichen bereits eingegeben sind, die Auswahl von Herstellungsparametern bzw. Drahtverbindungen für eine aktuell zu bondendes Fertigungslos. Dann kann in einem Menü des Steuerungsprogramms der Bondvorrichtung in einfacher Weise der Parametersatz für die gesamte Gruppe von vorzusehenden Drahtverbindungen verändert werden. Ferner können die Paare von Ball- und Wedgepositionen für vorzusehende Drahtverbindungen durchnumeriert werden, so daß jede Nummer einer vorzusehenden Drahtverbindung entspricht und die höchste Nummer der Gesamtzahl vorzusehender Drahtverbindungen entspricht. Für die aus Ball, Loop und Wedge bestehenden Drahtverbindungen können Sicherungsbonds vorgesehen werden; die jeweilige Zuordnung eines Sicherungsbonds erfolgt dabei über die Zuordnung eines Abstandswerts zur betreffenden Drahtverbindung. Dadurch kann im Steuerungsprogramm ein Menü vorgesehen sein, mit dem wahlweise eingegebene Abstandswerte für Sicherungsbonds berücksichtigt werden sollen oder nicht. Auch dies kann wieder für einzelne Drahtverbindungen wie auch für Gruppen von Drahtverbindungen geschehen, so daß in einfacher Weise ohne erneute Eingabe aller Koordinaten der Drahtverbindungen gewählt werden kann, ob und im welchem Umfang bei der jeweiligen Charge Sicherungsbonds vorzusehen sind.
  • Im in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Berechnung der Ball- und Wedgeposition der Sicherungsbonds unmittelbar nach dem jeweiligen Herstellen der betreffenden Drahtverbindung. Alternativ kann bei genügend großem Rechenspeicher auch vor dem Beginn des Bondens unmittelbar nach der Mustererkennung zusammen mit der Berechnung der aktuellen Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen der Drahtverbindungen auch die Berechnung der Ball- und Wedgepositionen aller Sicherungsbonds erfolgen. Alternativ zum in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, zunächst alle Drahtverbindungen herzustellen und danach in einem weiteren Schritt alle Sicherungsbonds anzuordnen.
  • Die Berechnungsvorschrift für die Ball- und Wedgeposition der Sicherungsbonds in Abhängigkeit der Ball- und Wedgeposition der Drahtverbindung und des zugeordneten Abstandswerts ergibt sich beispielsweise aus einem im weiteren Schritt 120 einzugebenden Parameter, der festlegt, ob es sich um einen üblichen Sicherungsbond mit einem Loop handelt, der also wie eine eigenständige Drahtverbindung ausgebildet ist, oder ob es sich um eine spezielle Ausführungsform eines Sicherungsbonds wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 198 23 623.9 beschrieben handelt. Im letzteren Fall lautet die Berechnungsvorschrift beispielsweise einfach: „Verbinde gedanklich Ball- und Wedgeposition der Drahtverbindung mit einer geraden Linie, verlängere gedanklich die gerade Linie über die Wedgeposition hinaus und lege die Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds auf der geraden Linie so fest, daß sie gleichen Abstand zur Wedgeposition der Drahtverbindung haben und der Abstand von Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds zueinander gerade dem eingegebenen Abstandswert entspricht.” Auch andere Berechnungsarten für die Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds sind vorsehbar und liegen im Rahmen der Erfindung, beispielsweise das Vorsehen eines Winkels zwischen der gedanklichen Verbindungslinie zwischen Ball- und Wedgeposition der Drahtverbindung und der gedanklichen Verbindunglinie zwischen Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds. Ebenso liegt natürlich die Ausformung einer Drahtverbindung zwischen Ball- und Wedgeposition des Sicherungsbonds mit dem beschriebenen Verfahren im Rahmen der Erfindung. Ebenfalls im Erfindungsgedanken enthalten ist das Vorsehen mehrerer Sicherungsbonds pro Drahtverbindung, um die mechanischen und/oder elektrischen Eigenschaften der Drahtverbindung weiter zu verbessern bzw. zu beeinflussen. Wesentlich ist in allen Fällen die Berücksichtigung der relativen Lage des Anschlußflecks 3 auf dem Bauelement relativ zur Kontaktierungsfläche 4 auf dem Bauelementträger.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Herstellen von Drahtverbindungen (7) zwischen mindestens einem elektrischen Bauelement (2) und einem Kontaktierungsflächen (4) aufweisenden Bauelementträger (1), bei denen Endpositionen der Drahtverbindungen (7) auf dem Bauelement (2) und den Kontaktierungsflächen (4) festgelegt werden, wobei in einem weiteren Schritt die aktuelle Lage des mindestens einen elektrischen Bauelements (2) und der Kontaktierungsflächen (4) bestimmt und daraus Positionspaare von Ball- und Wedgepositionen (5, 6) berechnet werden, wobei in einem weiteren Schritt die Drahtverbindungen hergestellt werden und mindestens eine Drahtverbindung mit einem eine Ball- und eine Wedgeposition (10, 11) aufweisenden Sicherungsbond versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß den Endpositionen der mindestens einen Drahtverbindung (7) mindestens ein wählbarer Abstandswert (12) zugeordnet wird, daß aus dem Positonspaar und dem Abstandswert (12) die Ball- und die Wedgepostion (10 bzw. 11) des Sicherungsbonds berechnet wird und daß in einem weiteren Schritt gemäß der berechneten Ball- und Wedgeposition der Sicherungsbond an der mindestens einen Drahtverbindung angeordnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Paar von Endpositionen einer Drahtverbindung ein von Paar zu Paar variabler Satz von Herstellungsparametern zugeordnet wird und daß jede Drahtverbindung gemäß den Herstellungsparametern hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Endpositionen zu mindestens einer Gruppe zusammengefaßt werden, der ein Satz von Herstellungsparametern zugeordnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt für mindestens eine Drahtverbindung (7) ein Positionspaar aus Ball- und Wedgeposition (5, 6) festgelegt wird, in einem zweiten Schritt jedem Positionspaar (5, 6) Herstellungsparameter zugeordnet werden, in einem weiteren Schritt mindestens einem Positionspaar ein Abstandswert (12) zugeordnet wird, in einem weiteren Schritt jedem Abstandswert (12) Sicherungsbond-Herstellungsparameter zugeordnet werden, in einem weiteren Schritt die Lage des mindestens einen elektrischen Bauelements (2) und der Kontaktierungsflächen (4) erkannt wird, in einem weiteren Schritt aktuelle Koordinaten der Ball- und Wedgepositionen berechnet werden, in einem weiteren Schritt aus den aktuellen Koordinaten der Ball- und Wedgepositonen der Positonspaare, denen Abstandswerte zugeordnet sind, und aus den zugeordneten Abstandswerten Sicherungsbond-Koordinaten für Ball- und Wedgeposition für vorgesehene Sicherungsbonds berechnet werden und die mindestens eine Drahtverbindung gemäß den aktuellen Koordinaten hergestellt wird, wobei mindestens eine Drahtverbindung gemäß den berechneten Sicherungsbond-Koordinaten mit einem Sicherungsbond versehen wird.
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