ASM AERO ワイヤボンダー プロセスガイド | 銅線、キャピラリー、ループ

パッケージをASM AEROワイヤボンダーに移動させることは、単なる機械のセットアップ作業ではありません。安定したワイヤボンディングは、ワイヤ材料、キャピラリー形状、フリーエアボールの形成、第1ボンディング設定、第2ボンディング設定、ループプロファイル、ワークホルダー温度、ダイパッドの状態、リードフレームまたは基板表面、ビジョンアライメント、および機械設定の複合的な挙動に依存します。

銅線やその他の製造用ワイヤ材料の場合、機械がボールを生成し、ドライサイクルを完了できるという理由だけで工程移管を承認すべきではありません。対象となるパッケージは、最初のボンディング形成、2番目のボンディングの一貫性、ループ形状、配置の安定性、および実際の材料のプロセス応答をチェックする、管理されたボンディングシーケンスを通じて検証する必要があります。

このガイドでは、ASM AEROワイヤボンダーにパッケージを移送する際に確認すべき主要なプロセス変数について説明します。これには、キャピラリーの選択、ワイヤ送給、FABの動作、ルーピング、熱条件、ビジョン設定、検証計画などが含まれます。

要約：ASM AERO製ワイヤボンディング装置におけるワイヤボンディングの安定性を左右する要因とは？

ワイヤボンディングの安定性は、単一の機械設定ではなく、プロセスチェーン全体によって制御されます。一般的に、最も重要な変数には、ダイパッドの状態、基板またはリードフレームの表面、ワイヤの材質と直径、キャピラリー形状、EFO挙動、第1ボンディングパラメータ、第2ボンディングパラメータ、ループプロファイル、ワークホルダ温度、ビジョンアライメント、およびプロセス検証が含まれます。

• キャピラリー、FAB、およびボンディングの設定を確認せずに、ワイヤ材料を変更しないでください。

• 以前のパッケージでうまくいったからといって、毛細管をそのまま使用しないでください。

• 1つのサンプルユニット上の単一の場所からのループプロファイルを承認しないでください。

• 第一債券の安定が第二債券の安定したパフォーマンスを保証するとは限らない。

• 実際のパッケージ、材料、および製造条件が検証されるまで、プロセスをリリースしないでください。

AEROプロセス転送が単なる機械設定以上のものとなる理由

機械のセットアップは、プロセス移管のほんの一部にすぎません。同じAEROワイヤボンダーが既に別の製品を製造している場合でも、パッケージによっては、新しいキャピラリー、異なるワークホルダー、更新されたビジョンティーチポイント、改訂されたループプログラミング、新しいワイヤ送給設定、または変更された熱条件が必要になる場合があります。

ダイパッドの金属化、リードフレームのめっき、基板の表面仕上げ、ワイヤ材料、ダイの厚さ、パッドの形状、パッケージのクリアランス、または金型関連の制約が変化すると、転写の感度が高まります。ボンディング装置は、一般的な従来のレシピではなく、実際の物理的なプロセスに合わせて構成する必要があります。

プロセス移転の原理：パッケージ、材料、およびツールの組み合わせを一つのシステムとして検証してください。ワイヤボンダー単体での検証は行わないでください。

ワイヤボンディングの安定性を左右する10の変数

1. ダイパッドの金属化と表面状態

最初の接合は、ダイパッドの状態に大きく左右されます。金属化の種類、パッドの清浄度、酸化、汚染、パッドのサイズ、パッシベーションの開口部、表面形状、ダイの取り扱い履歴など、すべてが接合挙動に影響を与える可能性があります。

機械設定を変更する前に、初回接合の問題がダイパッド自体に起因するものかどうかを確認してください。あるダイソースでは安定していたプロセスでも、新しいウェーハロット、パッド仕上げ、またはダイサプライヤーを導入すると、動作が異なる場合があります。

2. リードフレーム、基板またはパッケージの接合面

2つ目の接合は、接合を受ける面の状態によって影響を受けます。リードフレームのめっき、基板金属の仕上げ、ボンディングフィンガーの形状、汚染、平面度、パッケージの支持状態、熱挙動などが、接合部の形成と接合の一貫性に影響を与える可能性があります。

二次接合部のばらつきが発生した場合、その原因は超音波エネルギーや超音波の力だけではない可能性があります。調査の一環として、パッケージ材料、めっき状態、治具、ワークホルダーの安定性などを確認してください。

3. 電線の材質、直径、ロットの一貫性

ワイヤの材質と直径は、FABの形成、毛細管現象、接合部の変形、ループ挙動、およびプロセスウィンドウに影響を与えます。ワイヤの種類、直径、コーティング、保管条件、または供給ロットの変更は、管理されたプロセス変更として扱う必要があります。

生産移送を実行する前に、ワイヤの状態を確認する必要があります。正しい装填、配線経路、スプールの向き、供給経路の清浄度、および取り付けられたキャピラリーとボンディングレシピとの互換性を確認してください。

4. 毛細管形状と工具摩耗

毛細管形状は、ボールボンディングにおいて最も影響力の大きい変数の一つです。これは、自由空気中のボールの挙動、最初のボンディング時の変形、ボンディングの痕跡、ステッチの形成、ループの形状、およびクリアランス条件に影響を与えます。

キャピラリーチューブは、ワイヤ径、パッド形状、ボンディングボールターゲット、リードフレームまたは基板設計、ループ要件、およびパッケージ構造に基づいて選択する必要があります。あるデバイスでうまく機能したキャピラリーチューブが、別のパッケージには適さない場合があります。

工具の摩耗、汚染、損傷、または形状の不均一性は、機械パラメータが変化していないように見えても、不安定な接合を引き起こす可能性があります。

5. ワイヤ送給、クランプ、テール形成

安定したワイヤ送給は、FABにおける再現性の高い形成とループ生成に不可欠です。接合パラメータを大きく変更する前に、ワイヤ経路、クランプ条件、クランプタイミング、テール長、キャピラリー界面、および送給応答を検証する必要があります。

フリーエアボールのばらつき、予期せぬワイヤー切れ、ループ高さの不安定性、または不規則なファーストボンド動作などの症状は、ワイヤー送り、クランプの動き、またはテールコントロールの状態に関連している可能性があります。

6. EFOとフリーエアボールフォーメーション

自由空気中でのボール形成は、ボールボンディングの基礎となる部分です。EFOシステム、電極の状態、ワイヤテール、ワイヤ送給、キャピラリー構成、ガス環境など、すべてがボールのサイズ、形状、および均一性に影響を与える可能性があります。

プロセス移管中は、最終的な第一結合最適化を試みる前に、安定したFAB（自由空気ボール）を確立してください。流入する自由空気ボールが不安定な場合、第一結合プロセスを確実に調整することはできません。

7. 第一結合パラメータのバランス

初回接合性能は、力、超音波エネルギー、接合時間、温度、毛細管状態、FAB（製造工場）の状態、ダイパッドの品質、および位置合わせ精度によって影響を受けます。これらの変数は、広範囲にわたる同時変更ではなく、制御された方法で調整する必要があります。

初回接合の結果にばらつきがある場合は、構造化されたレビューを実施してください。ダイパッドの状態を確認し、毛細管摩耗を検査し、FABの動作を確認し、アライメントを確認してから、力、エネルギー、時間、および熱条件を評価します。

8. 第二結合とステッチ形成

二次接合の品質は、接合面、ステッチパラメータ、毛細管形状、ワイヤ張力、ループ軌道、ワークホルダーの状態、および熱安定性に依存します。安定した一次接合が、安定した二次接合を保証するものではありません。

異なるパッケージ位置におけるステッチの外観と接着の一貫性を確認してください。リードフレームまたは基板の片側でばらつきが見られる場合は、全体的なレシピの問題ではなく、治具のサポート、平面度、温度、または局所的な位置合わせの問題を示している可能性があります。

9. ループ形状、スパン、ループ高さ

ループ設計はパッケージ構造に合わせて行う必要があります。ループの高さ、スパン、ヒール形状、ワイヤクリアランス、ダイとリード間の距離、隣接するワイヤ、モールドフロー、パッケージの制約など、すべてを考慮しなければなりません。

ループプロファイルは、中央のボンディング箇所だけでなく、パッケージ全体にわたって確認する必要があります。端部の位置、長いスパン、隣接する配線、複雑なパッケージの角などは、単純なセットアップテストでは見えない問題を明らかにする可能性があります。

10. 作業対象物の温度と熱安定性

温度は、材料の挙動、基板の安定性、リードフレームの応答、接合形成、および長期的な一貫性に影響を与えます。接合パラメータのみにばらつきの原因を帰する前に、ワークホルダー、ヒータープレート、治具の接触部、およびパッケージサポートを確認する必要があります。

温度に敏感なパッケージや長時間の生産を行う場合は、ワークホルダー全体で温度が安定しているかどうか、またパッケージのサポート方法が場所によって変化していないかどうかを評価してください。

実用的なASM AEROプロセス転送FATの実行方法

プロセス移管FATでは、提案された装置が、代表的な材料、適切なツール、および文書化された結果を用いて、実際のパッケージング工程を実行できることを確認する必要があります。これは、装置の初期化や一般的なワイヤボンディングのデモンストレーションに限定されるべきではありません。

ステップ1 — パッケージと材料の入力内容を確認する

テストを開始する前に、パッケージ図面、ダイパッド情報、リードフレームまたは基板の詳細、ワイヤ材料、ワイヤ径、キャピラリーの提案、ワークホルダーの要件、および予想されるループプロファイルを準備してください。

ステップ2 — 検証済みの毛細管とツールの取り付け

対象デバイスに適したキャピラリーとワークホルダーの構成を使用してください。テスト前に、キャピラリーの種類、ツールの状態、ワイヤの種類、治具の種類、および機械の設定を記録してください。

ステップ3 — 安定した自由空間球体の形成

ファーストボンドの設定を確定する前に、再現性のあるFAB形成を確認してください。ボールの一貫性、ワイヤテールの安定性、EFO、クランプ制御、キャピラリー設定間の相互作用を観察してください。

ステップ4 — 代表的なダイパッド上で最初のボンディングを検証する

実際のダイパッドまたは代表的なダイパッドを用いて、制御された条件下で最初の接合試験を実施します。接合部の外観、変形、位置、再現性、およびプロセス応答を確認してから、本格的な評価ループに進みます。

ステップ5 — 実際のパッケージ表面で2回目の接着を確認する

実際のリードフレーム、基板、または金属受板表面上で、ステッチの形成状態、二次接合の一貫性、および位置精度を確認してください。可能な限り、接合が難しい箇所も確認してください。

ステップ6 — パッケージ設置場所全体にわたるループプロファイルの確認

ループの高さ、スパン、形状、クリアランス、および中央、端部、長スパンの各位置における再現性を評価する。ループプログラムと、テスト中に特定されたプロセス制限を記録する。

ステップ7 — 視覚的な位置合わせを確認し、安定性を教える

ダイパッド、リード、基板、またはパッケージの参照が確実に認識できることを確認してください。対象パッケージを使用して、ティーチポイント、カメラ設定、照明、およびアライメント性能を検証してください。

ステップ8 — パラメータ、結果、および再認定限度を記録する

文書には、電線材料、毛細管の詳細、EFO条件、ボンディングパラメータ、ヒーター設定、ループプログラム、ビジョン設定、検査結果、および再認定が必要な条件を記載する。

ワイヤボンディングの一般的な症状と最初に確認すべき変数

ワイヤボンディングプロセスを再認定する必要がある場合

ワイヤボンディングのレシピは、プロセスに重要な入力値に変更があった場合は、見直し、必要に応じて再認定を行う必要があります。これには、ワイヤ材料、ワイヤ径、キャピラリータイプ、ダイパッド仕上げ、リードフレームまたは基板めっき、パッケージ形状、ワークホルダー、ヒーター状態、マシンコントローラー、ボンディングヘッド、ビジョン構成、または主要なソフトウェア環境の変更が含まれます。

再認定は必ずしもプロセス全体をゼロから再構築することを必要とするわけではありません。しかし、変更された変数は特定し、リスク評価を行い、実際のパッケージ経路と比較して検証してから、生産にリリースする必要があります。

AEROプロセス移管の際に文書化すべき事項は何ですか？

• 正確な機械モデル、シリアル番号、およびインストールされている構成

• パッケージ図面、ダイパッドレイアウト、および受着接合面

• 電線材質、直径、供給ロット、保管条件

• 毛細管の種類、形状、状態、交換基準

• EFO設定、FAB条件、ワイヤテール設定

• 第一結合および第二結合のパラメータセット

• ループ形状、ループ高さ、スパン、およびパッケージクリアランス要件

• 作業者、ヒーター、および器具の識別

• 視覚指導ポイント、カメラ設定、およびアライメント方法

• 検査所見、不合格基準、再認定のトリガー

最終推奨事項：完全な接着システムを検証する

ASM AEROワイヤボンダーは、実際の機械構成、キャピラリーツール、ワイヤ材料、ワークホルダー、パッケージ形状、ビジョン設定、および検証方法が整合している場合、強力なプロセスプラットフォームを提供できます。

生産移管前に、FAB形成の安定性、ファーストボンド品質、セカンドボンドの一貫性、ループプロファイル、ビジョンアライメント、およびパッケージレベルの再現性を確認してください。これにより、実際のパッケージと材料の組み合わせを検証せずに機械サイクルのみを検証するという、よくあるプロセス移管ミスを防ぐことができます。

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ASM AEROワイヤボンダーのプロセス移管に関するよくある質問

銅線ボンディングにおいて最も重要な変数は何ですか？

どの変数も単独では機能しません。ワイヤ材料、キャピラリー形状、FAB条件、パッド表面、ボンディングパラメータ、熱条件、ループ設計は、一つのプロセスシステムとして総合的に評価する必要があります。

毛細管の状態は、最初の結合の一貫性にどのように影響しますか？

毛細管の形状、摩耗、汚染、損傷は、FABの相互作用、接合部の変形、超音波転写、接合部の痕跡、位置精度に影響を与える可能性があります。パラメータを大幅に変更する前に、毛細管の状態を確認する必要があります。

空中でのボール形成が重要なのはなぜですか？

FABは、最初のボンディングの開始条件です。ボールのサイズ、形状、またはワイヤテールの挙動にばらつきがあると、他のボンディングパラメータが変化しない場合でも、最初のボンディング結果が不安定になる可能性があります。

ループの高さと安定性に影響を与える要因は何ですか？

ループの高さと安定性は、ループプログラム、ワイヤ送給、クランプタイミング、キャピラリーの状態、ワイヤ材料、ダイとリード間の距離、パッケージ形状、ワークホルダのサポート、および機械の校正によって影響を受けます。

ワイヤボンディングのレシピは、いつ再認定すべきでしょうか？

ワイヤ材料、キャピラリータイプ、ダイパッドの状態、リードフレームまたは基板の仕上げ、パッケージ形状、ワークホルダー、ボンディングヘッド、ビジョン設定、ヒーターの状態、またはその他のプロセス上重要な入力が変更された場合は、レシピを見直す必要があります。

1本の毛細管を異なるパッケージデザインに使用することは可能ですか？

場合によっては適合しますが、適合性はワイヤ径、パッド形状、ボンディングボールの要件、リードまたは基板の設計、ループターゲット、およびパッケージのクリアランスによって異なります。各プロセスルートごとにキャピラリー適合性を確認する必要があります。

基材のロットによって、二次結合の品質にばらつきが生じるのはなぜですか？

ばらつきは、表面仕上げ、めっき状態、汚染、平面度、治具支持条件、熱挙動、接合パラメータ、および局所的な位置合わせ条件によって影響を受ける可能性があります。接合設定と併せて、受接合面も確認する必要があります。

ASM AEROプロセス移管の際に文書化すべき事項は何ですか？

機械構成、ワイヤおよびキャピラリーの詳細、EFO条件、ボンディングパラメータ、ループプログラム、ワークホルダー設定、ビジョン設定、パッケージ材料、検査結果、および再認定限界を文書化する。

ASM AEROワイヤボンディングプロセスのレビューでお困りですか？

パッケージ図面、ダイパッドレイアウト、リードフレームまたは基板の詳細、ワイヤ材質、ワイヤ径、キャピラリー情報、ターゲットループプロファイル、ワークホルダー条件、および想定される生産要件を共有してください。有益なレビューは、単一のボンディングパラメータだけでなく、パッケージ全体のプロセスから始めるべきです。