JP2010267864A

JP2010267864A - Solder joint inspection apparatus and solder joint inspection method

Info

Publication number: JP2010267864A
Application number: JP2009118794A
Authority: JP
Inventors: Taku Shinohara; 卓篠原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-25

Abstract

【課題】半導体チップ１１と基板１２との間のはんだ１４の接合状態を低コストで実施するはんだ接合の検査装置の提供。
【解決手段】検査対象物１０の表面近傍に設けられたワイヤボンディング装置のボンディングヘッド１中に含まれる超音波発振器と、この検査対象物１０の裏面に設けられ、超音波発振装置から検査対象物１０を通して伝達した超音波を受振する超音波受振子６と、超音波受振子６で受振した超音波の波形により検査対象物１０のはんだ接合状態を判断する判断装置８とを備える。
【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection apparatus for solder joint, which implements a joint state of solder 14 between a semiconductor chip 11 and a substrate 12 at a low cost.
An ultrasonic oscillator included in a bonding head 1 of a wire bonding apparatus provided in the vicinity of a surface of an inspection object 10 and an inspection object provided on the back surface of the inspection object 10 from the ultrasonic oscillator. 10 includes an ultrasonic transducer 6 that receives an ultrasonic wave transmitted through 10, and a determination device 8 that determines the solder joint state of the inspection object 10 based on the waveform of the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer 6.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、はんだ接合の検査装置及びはんだ接合の検査方法に関する。 The present invention relates to a solder joint inspection apparatus and a solder joint inspection method.

半導体チップと基板とは、はんだ付けにより接合されている。はんだ付けは、半導体チップの半導体素子と基板上に形成された電極とを接続すると共に、半導体素子から発せられる熱を基板に伝達する役割を持っている。そのため、はんだ付け部に気泡やぬれ不良によるはんだ付け不良が発生していると、基板の放熱性能の低下やはんだの熱応力を招き、その結果、はんだに歪みが集中して亀裂が発生する懸念がある。 The semiconductor chip and the substrate are joined by soldering. Soldering serves to connect a semiconductor element of a semiconductor chip and an electrode formed on the substrate and to transmit heat generated from the semiconductor element to the substrate. For this reason, if soldering defects due to air bubbles or wetting defects occur in the soldered part, the heat dissipation performance of the board will be reduced and the thermal stress of the solder will be caused. There is.

半導体と基板間のはんだ接合状態を検査する方法として、検査対象物の全部又は一部をゲル材料からなる超音波伝播媒体で包み、水中で検査対象物に超音波を照射し、そのエコー波を測定することによって超音波探傷する方法がある（特許文献１）。 As a method of inspecting the solder joint state between a semiconductor and a substrate, all or part of the inspection object is wrapped in an ultrasonic propagation medium made of a gel material, and the ultrasonic wave is irradiated to the inspection object in water, and the echo wave is There is a method of performing ultrasonic flaw detection by measuring (Patent Document 1).

特開２００４−２３３１８０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-233180

しかし、特許文献１に記載の検査手法は、検査する前準備に、ゲル材を検査対象物に密着させ、水中に浸漬させる作業工程の手間と時間を要する。また、検査のためにゲル材を検査対象物ごとに要する。これらのことから、検査がコスト高になる。 However, the inspection method described in Patent Document 1 requires labor and time for an operation process in which a gel material is brought into close contact with an inspection object and immersed in water before preparation for inspection. Moreover, a gel material is required for each inspection object for inspection. For these reasons, the inspection is expensive.

上記課題を解決するために、本発明は、検査対象物の表面近傍に設けられた超音波発振器から当該検査対象物に対して超音波を発振すると共に、この検査対象物の裏面に設けられた受振子により超音波発振器から検査対象物を通して伝達した超音波を受振し、この受振子で受振した超音波の波形により検査対象物のはんだ接合状態を判断することを要旨とする。 In order to solve the above problems, the present invention oscillates ultrasonic waves from the ultrasonic oscillator provided near the surface of the inspection object to the inspection object and is provided on the back surface of the inspection object. The gist is to receive the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic oscillator through the test object by the vibration receiving element, and determine the solder joint state of the inspection object from the waveform of the ultrasonic wave received by the vibration receiving element.

本発明によれば、超音波発振器がワイヤボンディング装置に備えるものであって、この超音波発振器と受振子とが検査対象物を挟むように設けられた検査装置によりはんだ接合状態を検査することから、水中での検査が不要であり、かつ、検査対象物を包むゲルを準備することが不要である。したがって、検査工程の検査時間を短縮することができ、ひいては低コストで検査をすることが可能となる。 According to the present invention, the ultrasonic oscillator is provided in the wire bonding apparatus, and the ultrasonic bonding apparatus and the vibration receiving element inspect the solder joint state by the inspection apparatus provided so as to sandwich the inspection object. In addition, it is not necessary to perform inspection in water, and it is not necessary to prepare a gel that wraps the inspection object. Therefore, the inspection time of the inspection process can be shortened, and as a result, inspection can be performed at low cost.

本実施例のはんだ接合の検査装置の一実施例の模式図である。It is a schematic diagram of one Example of the inspection apparatus of the solder joint of a present Example. ワイヤボンダの模式図である。It is a schematic diagram of a wire bonder. 半導体モジュールの説明図である。It is explanatory drawing of a semiconductor module. はんだの接合の検査方法の説明図である。It is explanatory drawing of the inspection method of the joining of solder. はんだの接合の検査方法の説明図である。It is explanatory drawing of the inspection method of the joining of solder. はんだの接合の検査方法の説明図である。It is explanatory drawing of the inspection method of the joining of solder. はんだの接合の検査方法の説明図である。It is explanatory drawing of the inspection method of the joining of solder. はんだの接合の検査方法の説明図である。It is explanatory drawing of the inspection method of the joining of solder. 半導体モジュールのはんだ欠陥の発生部位と超音波印加位置との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the generation | occurrence | production site | part of the solder defect of a semiconductor module, and an ultrasonic application position. 本発明の別の実施例の装置を構成する超音波受振ユニットの模式的な平面図である。It is a typical top view of the ultrasonic receiving unit which constitutes the device of another example of the present invention. 本発明の別の実施例の装置を構成する超音波受振ユニットの模式的な平面図である。It is a typical top view of the ultrasonic receiving unit which constitutes the device of another example of the present invention. 本発明の別の実施例の装置を構成する超音波受振ユニットの模式的な平面図である。It is a typical top view of the ultrasonic receiving unit which constitutes the device of another example of the present invention.

図１は、本発明に係るはんだ接合の検査装置の一実施例の全体図である。図１に示す本実施例のはんだ接合の検査装置は、はんだ接合されている半導体モジュール１０を検査する装置であって、図２に示すようなワイヤボンダが具備している超音波発振子を活用している。より具体的には、図１に示す本実施例のはんだ接合の検査装置は、ワイヤボンダのボンディングヘッド１内に設けられている超音波発振子を備えている。 FIG. 1 is an overall view of an embodiment of a solder joint inspection apparatus according to the present invention. The solder bonding inspection apparatus of this embodiment shown in FIG. 1 is an apparatus for inspecting a semiconductor module 10 that is soldered, and uses an ultrasonic oscillator provided in a wire bonder as shown in FIG. ing. More specifically, the solder bonding inspection apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 includes an ultrasonic oscillator provided in the bonding head 1 of the wire bonder.

ワイヤボンダは、図２の模式図に示すように、ボンディングヘッド１内に超音波発振子、例えばＰＺＴ等からなる圧電素子を備えている。このボンディングヘッド１には、半導体モジュール１０の表面に対向してボンディングツール２が取り付けられていて、ボンディングヘッド１の超音波発振子から発振された超音波振動がボンディングツール２に伝達される。ボンディングツール２の近傍には、ワイヤガイド３と、ワイヤカッタ４が設けられている。ワイヤガイド３は、ボンディングワイヤ５を案内してボンディングツール２の先端部に送給する。また、ワイヤカッタ４は、超音波接合後のボンディングワイヤ５を切断する。図２に示したワイヤボンダを、図１に示した本実施例のはんだ接合の検査装置で用いている。なお、図１及び図２において、同一部材については同一符号を付している。 As shown in the schematic diagram of FIG. 2, the wire bonder includes a piezoelectric element made of an ultrasonic oscillator such as PZT in the bonding head 1. A bonding tool 2 is attached to the bonding head 1 so as to face the surface of the semiconductor module 10, and ultrasonic vibration generated from the ultrasonic oscillator of the bonding head 1 is transmitted to the bonding tool 2. A wire guide 3 and a wire cutter 4 are provided in the vicinity of the bonding tool 2. The wire guide 3 guides the bonding wire 5 and feeds it to the tip of the bonding tool 2. Moreover, the wire cutter 4 cut | disconnects the bonding wire 5 after ultrasonic bonding. The wire bonder shown in FIG. 2 is used in the solder joint inspection apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1 and 2, the same members are denoted by the same reference numerals.

図１に示した本実施例のはんだ接合の検査装置では、半導体モジュール１０の裏面には、超音波受振子６が設けられている。超音波受振子６は、圧電素子を用いることができる。この超音波受振子６は、移動装置７により、半導体モジュール１０の裏面に当接可能になっている。この移動装置７は、半導体モジュール１０の表面に平行な平面内に移動可能な構成とすることもできる。 In the solder joint inspection apparatus of the present embodiment shown in FIG. 1, an ultrasonic transducer 6 is provided on the back surface of the semiconductor module 10. As the ultrasonic transducer 6, a piezoelectric element can be used. The ultrasonic transducer 6 can be brought into contact with the back surface of the semiconductor module 10 by the moving device 7. The moving device 7 may be configured to be movable in a plane parallel to the surface of the semiconductor module 10.

超音波受振子６には、判断装置８が接続され、この判断装置８に超音波受振子６が受振した超音波の波形が入力される。判断装置８は、はんだ１４に欠陥が生じていないときの超音波波形を記憶しているメモリを備えると共に、超音波受振子６から入力された超音波波形と、メモリに記憶されたはんだ１４に欠陥が生じていないときの超音波波形とを比較して、超音波受振子６から入力された超音波波形が、はんだに欠陥が生じているか否かを判定する演算装置を備え、はんだに欠陥が生じているか否かの判定結果を出力する。なおの判断装置８は一例であり、このような判断装置８の構成に限定されない。 A determination device 8 is connected to the ultrasonic transducer 6, and an ultrasonic waveform received by the ultrasonic transducer 6 is input to the determination device 8. The determination device 8 includes a memory that stores an ultrasonic waveform when no defect is generated in the solder 14, and the ultrasonic waveform input from the ultrasonic transducer 6 and the solder 14 stored in the memory. Comparing with the ultrasonic waveform when no defect has occurred, the ultrasonic waveform input from the ultrasonic transducer 6 is provided with an arithmetic unit that determines whether or not the solder has a defect, and the solder has a defect. The determination result of whether or not has occurred is output. Note that the determination device 8 is an example, and the configuration of the determination device 8 is not limited thereto.

本実施例のはんだ接合の検査装置により検査される半導体モジュール１０の一例を図３に斜視図（同図（ａ））及び正面図（同図（ｂ））でそれぞれ示す。図３の半導体モジュール１０は、パワーデバイス半導体の半導体チップ１１と、電極１３が表面上に形成された絶縁基板１２とが、はんだ１４によって接合されているものである。 An example of the semiconductor module 10 to be inspected by the solder bonding inspection apparatus of this embodiment is shown in FIG. 3 as a perspective view (FIG. 3A) and a front view (FIG. 3B). In the semiconductor module 10 of FIG. 3, a semiconductor chip 11 of a power device semiconductor and an insulating substrate 12 on which an electrode 13 is formed are joined by a solder 14.

本実施例のはんだ接合の検査装置を用いた半導体モジュール１０のはんだ１４の検査方法を、図４〜８を用いて説明する。なお、図４〜８において、図１に示した装置部材と同一部材については同一符号を付しているため、重複する説明は省略する。 A method for inspecting the solder 14 of the semiconductor module 10 using the solder joint inspection apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4-8, since the same code | symbol is attached | subjected about the same member as the apparatus member shown in FIG. 1, the overlapping description is abbreviate | omitted.

まず、ボンディングワイヤ５と半導体チップ１１とを接合するため、一定の力でボンディングワイヤ５とボンディングツール２とを半導体チップ１１上に密着させる（図４）。続いて、半導体チップ１１における、ボンディングツール２の先端部がボンディングワイヤ５を介して接している部分から垂線を厚み方向に下ろして半導体チップ１１の裏面へ達した位置に超音波受振子６を、密着するように設置する（図５）。ボンディングツール２及び超音波受振子６それぞれの配置が終了した後、ボンディングワイヤ５を半導体チップ１１に超音波接合するために、超音波をボンディングヘッド１から発振する。そして、この時に発生した超音波を超音波受振子６にて受振する。図６に示す断面図では、超音波振動を矢印Ａで示した。そして、超音波受振子６にて受振した信号を、図１に示した判断装置８に入力することにより、ボンディングツール２が接している位置での半導体チップ１１のはんだ欠陥の有無を判定する。 First, in order to bond the bonding wire 5 and the semiconductor chip 11, the bonding wire 5 and the bonding tool 2 are brought into close contact with the semiconductor chip 11 with a certain force (FIG. 4). Subsequently, the ultrasonic transducer 6 is placed at a position where the perpendicular line is lowered in the thickness direction from the portion where the tip of the bonding tool 2 is in contact with the bonding wire 5 in the semiconductor chip 11 and reaches the back surface of the semiconductor chip 11. Install in close contact (FIG. 5). After the placement of the bonding tool 2 and the ultrasonic transducer 6 is finished, ultrasonic waves are oscillated from the bonding head 1 in order to ultrasonically bond the bonding wire 5 to the semiconductor chip 11. Then, the ultrasonic wave generated at this time is received by the ultrasonic wave receiving element 6. In the cross-sectional view shown in FIG. And the presence or absence of the solder defect of the semiconductor chip 11 in the position where the bonding tool 2 is contacting is determined by inputting the signal received by the ultrasonic transducer 6 to the determination device 8 shown in FIG.

ある位置での超音波接合が終了したら、ワイヤボンダのボンディングツール２及び超音波受振子６と、半導体モジュール１０とを、半導体モジュール１０の表面に平行な面内で相対移動させる（図７）。相対移動は、例えば半導体モジュール１０を支持しているＸＹテーブルなどによって行うことができる。また、超音波受振子６は、移動装置７によって半導体モジュール１０の表面に平行な面内で相対移動させることもできる。これらの相対移動後に、上述したのと同様に、半導体チップ１１の表裏面に、ボンディングワイヤ５とボンディングツール２に密着させると共に、超音波受振子６を、密着するように設置する。ボンディングツール２及び超音波受振子６それぞれの配置が終了した後、超音波をボンディングヘッド１から発振し、半導体モジュール１０を通した超音波を超音波受振子６にて受振する。この受振した信号を判断装置８に入力して、ボンディングツール２が接している位置での半導体チップ１１のはんだ欠陥の有無を判定する。ワイヤボンディング時に発せられる超音波は横振動であり、この位置での検査において、はんだ１４に気泡等の空隙１５がある場合には、超音波受振子６に振動を伝えないか、または超音波振動が正常時（欠陥がない時）と比べて減衰する。そのため、事前に正常状態の部分の波形を取得して判断装置８のメモリに記憶しておき、実際にワイヤボンディング時の超音波波形を確認することで、はんだ接合状態を確認することができる。なお、判定は波形の出力の大小でもよいし、波形の有無でも構わない。 When ultrasonic bonding at a certain position is completed, the wire bonder bonding tool 2 and ultrasonic transducer 6 and the semiconductor module 10 are relatively moved in a plane parallel to the surface of the semiconductor module 10 (FIG. 7). The relative movement can be performed by, for example, an XY table that supports the semiconductor module 10. Further, the ultrasonic transducer 6 can be relatively moved by a moving device 7 in a plane parallel to the surface of the semiconductor module 10. After these relative movements, as described above, the bonding wire 5 and the bonding tool 2 are brought into close contact with the front and back surfaces of the semiconductor chip 11 and the ultrasonic transducer 6 is placed in close contact therewith. After the placement of the bonding tool 2 and the ultrasonic transducer 6 is finished, the ultrasonic wave is oscillated from the bonding head 1 and the ultrasonic wave passing through the semiconductor module 10 is received by the ultrasonic transducer 6. The received signal is input to the determination device 8 to determine whether or not there is a solder defect in the semiconductor chip 11 at the position where the bonding tool 2 is in contact. The ultrasonic wave generated at the time of wire bonding is a lateral vibration, and in the inspection at this position, when there is a gap 15 such as a bubble in the solder 14, the vibration is not transmitted to the ultrasonic transducer 6 or the ultrasonic vibration is performed. Is attenuated compared to normal (when there is no defect). Therefore, the solder joint state can be confirmed by acquiring the waveform of the normal state portion in advance and storing it in the memory of the determination device 8 and actually confirming the ultrasonic waveform during wire bonding. The determination may be based on the magnitude of the waveform output or the presence or absence of the waveform.

半導体モジュール１０の表面における、ある位置でのはんだ１４のはんだ欠陥の有無の判定と、半導体モジュール１０の表面に平行な面内でのボンディングツール２及び超音波受振子６の相対移動とを、必要回数で繰り返す。図８は、この相対移動を矢印Ｂの方向に一定のピッチで繰り返したときの例を示し、超音波振動が半導体モジュール１０に加えられた位置Ｃを矢印で示している。この相対移動を半導体モジュール１０の表面に平行な面内において、一次元的に行うばかりでなく、二次元的に行う。図９は、はんだ１４の平面図であって、このはんだ１４の平面内に空隙１５が生じている例において、超音波振動を加える位置Ｃを円錐形で示した。このようにはんだ１４の平面内で二次元的に超音波振動を半導体モジュール１０に加えることによって、空隙１５が発生している位置を検出することができ、これにより、はんだ付け状態を二次元的に確認することが可能となる。 It is necessary to determine whether or not there is a solder defect of the solder 14 at a certain position on the surface of the semiconductor module 10 and to relatively move the bonding tool 2 and the ultrasonic transducer 6 in a plane parallel to the surface of the semiconductor module 10. Repeat with the number of times. FIG. 8 shows an example when this relative movement is repeated at a constant pitch in the direction of arrow B, and the position C at which ultrasonic vibration is applied to the semiconductor module 10 is indicated by an arrow. This relative movement is performed not only one-dimensionally but also two-dimensionally in a plane parallel to the surface of the semiconductor module 10. FIG. 9 is a plan view of the solder 14, and in an example in which a gap 15 is generated in the plane of the solder 14, the position C to which ultrasonic vibration is applied is indicated by a cone. Thus, by applying ultrasonic vibration to the semiconductor module 10 two-dimensionally in the plane of the solder 14, the position where the air gap 15 is generated can be detected. It becomes possible to confirm.

なお、半導体モジュール１０の表面内で超音波振動を加える位置Ｃは、検査する半導体モジュール１０に応じて適宜に定めればよい。例えば、絶縁基板１２の電極１３とボンディングワイヤ５で電気的に接続すべき半導体チップ１１のボンディングパッドの位置が、超音波振動を加える位置Ｃとして十分に足りる場合には、そのボンディングパッドの位置のみ超音波振動を加えればよい。また、必要に応じて、ボンディングパッドの位置以外の位置にもはんだ状態の検査のための超音波振動を加えて、二次元的により詳細にはんだ付け状態を検査することもできる。 The position C where the ultrasonic vibration is applied within the surface of the semiconductor module 10 may be determined as appropriate according to the semiconductor module 10 to be inspected. For example, when the position of the bonding pad of the semiconductor chip 11 to be electrically connected to the electrode 13 of the insulating substrate 12 by the bonding wire 5 is sufficient as the position C to apply ultrasonic vibration, only the position of the bonding pad is used. What is necessary is just to add ultrasonic vibration. Further, if necessary, ultrasonic vibration for inspecting the solder state can be applied to positions other than the position of the bonding pad to inspect the soldering state in two dimensions in more detail.

このはんだ１４の接合状態を本実施例のはんだ接合の検査装置により検査するときは、ボンディングヘッド１からボンディングツール２を介して半導体モジュール１０に超音波振動を加え、この半導体モジュール１０裏面に設けた超音波受振子６により、はんだ１４を通して伝達された超音波振動を受振する。超音波受振子６で受振された超音波の波形の信号は判断装置８に入力され、この判断装置８からはんだに欠陥が生じているか否かの判定結果が出力される。このため、従来技術のように検査のためにゲル材を必要とせず、また、そのゲル材を検査対象物に密着させ、水中に浸漬させる作業工程の手間と時間が不要である。したがって、低コストではんだ状態を検査することができる。しかも、検査後にゲル材を分離する作業を必要とせず、また、検査対象物の半導体モジュール１０に欠陥が発生していない物であったときは、検査後の半導体モジュール１０をそのまま製品として用いることも可能である。 When the bonding state of the solder 14 is inspected by the solder bonding inspection apparatus of the present embodiment, ultrasonic vibration is applied to the semiconductor module 10 from the bonding head 1 through the bonding tool 2 and is provided on the back surface of the semiconductor module 10. The ultrasonic vibrator 6 receives the ultrasonic vibration transmitted through the solder 14. An ultrasonic waveform signal received by the ultrasonic transducer 6 is input to the determination device 8, and a determination result as to whether or not a defect has occurred in the solder is output from the determination device 8. For this reason, the gel material is not required for the inspection as in the prior art, and the labor and time of the work process in which the gel material is brought into close contact with the inspection object and immersed in water are unnecessary. Therefore, the solder state can be inspected at a low cost. In addition, it is not necessary to separate the gel material after the inspection, and when the inspection target semiconductor module 10 is not defective, the semiconductor module 10 after the inspection is used as a product as it is. Is also possible.

また、本実施例では、超音波によって半導体モジュール１０のはんだ１４の状態を検査するにあたって、超音波発振子に、ワイヤボンダのボンディングヘッド１に内蔵されているものを活用している。このため、既存のワイヤボンダを流用して半導体モジュール１０のはんだ１４の状態を検査することが可能となる。したがって、はんだ接合の検査装置の製作コストを低減することができる。 Further, in this embodiment, when the state of the solder 14 of the semiconductor module 10 is inspected by ultrasonic waves, an ultrasonic oscillator incorporated in the bonding head 1 of the wire bonder is utilized. For this reason, it becomes possible to inspect the state of the solder 14 of the semiconductor module 10 by using an existing wire bonder. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the solder joint inspection device.

更に、半導体モジュール１０の半導体チップ１１と絶縁基板１２上の電極１３とをワイヤボンダを用いてボンディングワイヤ５で電気的に接続する、半導体モジュール１０の作製工程時に、半導体モジュール１０のはんだ１４のはんだ接合状態を検査することができるので、半導体モジュール１０を作製した後に、新たに、はんだ接合を検査する時間を用意しなくて済む。したがって、後の検査工程を省くことが可能になる。 Furthermore, the semiconductor chip 11 of the semiconductor module 10 and the electrode 13 on the insulating substrate 12 are electrically connected by the bonding wire 5 using a wire bonder, and the solder bonding of the solder 14 of the semiconductor module 10 during the manufacturing process of the semiconductor module 10 Since the state can be inspected, it is not necessary to prepare a new time for inspecting the solder joint after the semiconductor module 10 is manufactured. Therefore, it becomes possible to omit the subsequent inspection process.

次に、本発明の別の実施例を図１０〜１２を用いて説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１０は、複数の超音波受振子６を格子上に配置してなる超音波受振ユニット６０の模式図である。この超音波受振ユニット６０は、検査する半導体モジュール１０と同じ程度の大きさを有している。超音波受振子６のそれぞれは、図１に示した判断装置８に接続され、各超音波受振子６が受振した超音波振動の波形を判断装置８に出力する。 FIG. 10 is a schematic diagram of an ultrasonic receiving unit 60 in which a plurality of ultrasonic receiving elements 6 are arranged on a lattice. The ultrasonic vibration receiving unit 60 has the same size as the semiconductor module 10 to be inspected. Each of the ultrasonic transducers 6 is connected to the determination device 8 shown in FIG. 1, and outputs the waveform of the ultrasonic vibration received by each ultrasonic transducer 6 to the determination device 8.

超音波受振ユニット６０を用いた本実施例における、半導体モジュール１０のはんだ１４の検査方法を、図１１及び１２を用いて説明する。図１１において、半導体モジュール１０の各超音波受振子６のうち、斜線を入れてあるものが、ボンディングヘッド１からの超音波振動を受振した超音波受振子６である。ここにおいて、ボンディングヘッド１と接続するボンディングツール２の先端部を、各超音波受振子６に対応するような移動ピッチで移動させる。ボンディングヘッド１の動作は、先に説明した実施例と同じにすればよい。 A method for inspecting the solder 14 of the semiconductor module 10 in this embodiment using the ultrasonic vibration receiving unit 60 will be described with reference to FIGS. In FIG. 11, among the ultrasonic transducers 6 of the semiconductor module 10, the hatched ones are the ultrasonic transducers 6 that have received ultrasonic vibrations from the bonding head 1. Here, the tip of the bonding tool 2 connected to the bonding head 1 is moved at a movement pitch corresponding to each ultrasonic transducer 6. The operation of the bonding head 1 may be the same as that in the embodiment described above.

図１２に、はんだ１４に空隙１５が形成されている半導体モジュール１０の例にボンディングヘッド１から超音波振動を加え、半導体モジュール１０を通して超音波受振ユニット６０で超音波を受振したときに、特定の超音波受振子６が受振した超音波波形が、他の超音波受振子６の超音波波形とは異なっていることを模式的に示している。この波形が異なる超音波を受振した超音波受振子６を図中では空白で示し、そのような超音波受振子６が存在している領域を領域Ｄで示した。この領域Ｄの超音波受振子６の超音波波形が変化したのは、その領域で、空隙１５等のはんだ欠陥が発生しているからである。したがって、本実施例において、超音波受振ユニット６０を用いてことによっても、半導体モジュール１０のはんだ状態を検査することができる。 In FIG. 12, when ultrasonic vibration is applied from the bonding head 1 to the example of the semiconductor module 10 in which the gap 15 is formed in the solder 14 and ultrasonic waves are received by the ultrasonic vibration receiving unit 60 through the semiconductor module 10, the specific It schematically shows that the ultrasonic waveform received by the ultrasonic transducer 6 is different from the ultrasonic waveforms of other ultrasonic transducers 6. The ultrasonic transducer 6 that receives ultrasonic waves having different waveforms is indicated by a blank in the drawing, and a region where such an ultrasonic transducer 6 exists is indicated by a region D. The reason why the ultrasonic waveform of the ultrasonic transducer 6 in the region D has changed is that a solder defect such as the gap 15 has occurred in that region. Therefore, in the present embodiment, the solder state of the semiconductor module 10 can also be inspected by using the ultrasonic vibration receiving unit 60.

この超音波受振ユニット６０を、図１に示した超音波受振子６の代わりに半導体モジュール１０の裏面に当接可能に配置する。本実施例は、超音波受振ユニット６０以外は図１に示した実施例と同じ構成を有している。したがって、本実施例は、図１に示した実施例と同様に、以下の効果を有している。すなわち、従来技術のように検査のためにゲル材を必要とせず、また、そのゲル材を検査対象物に密着させ、水中に浸漬させる作業工程の手間と時間が不要である。したがって、低コストではんだ状態を検査することができる。しかも、検査後にゲル材を分離する作業を必要とせず、また、検査対象物の半導体モジュール１０に欠陥が発生していない物であったときは、検査後の半導体モジュール１０をそのまま製品として用いることも可能である。 This ultrasonic vibration receiving unit 60 is arranged so as to be able to contact the back surface of the semiconductor module 10 instead of the ultrasonic vibration receiving element 6 shown in FIG. The present embodiment has the same configuration as the embodiment shown in FIG. 1 except for the ultrasonic vibration receiving unit 60. Therefore, the present embodiment has the following effects, similar to the embodiment shown in FIG. That is, unlike the prior art, a gel material is not required for the inspection, and the labor and time of the work process in which the gel material is brought into close contact with the inspection object and immersed in water are not required. Therefore, the solder state can be inspected at a low cost. In addition, it is not necessary to separate the gel material after the inspection, and when the inspection target semiconductor module 10 is not defective, the semiconductor module 10 after the inspection is used as a product as it is. Is also possible.

本実施例は、以上述べた効果に加えて、半導体モジュール１０を通した超音波振動を超音波受振ユニット６０により受振するので、先の実施例のように、超音波受振子６をそれぞれのワイヤボンディング部位に移動装置７等により平面的に移動させる必要がなくなり、よって、ワイヤボンディングを連続的に行うことが可能となる。 In this embodiment, in addition to the effects described above, the ultrasonic vibration passing through the semiconductor module 10 is received by the ultrasonic vibration receiving unit 60. Therefore, as in the previous embodiment, the ultrasonic vibrator 6 is connected to each wire. It is not necessary to move to the bonding site in a planar manner by the moving device 7 or the like, so that wire bonding can be performed continuously.

以上述べた各実施例において、半導体モジュール１０は本発明のはんだ接合の検査装置における検査対象物に相当し、以下同様に、半導体チップ１１は本発明の半導体チップに、絶縁基板１２は本発明の基板に、ワイヤボンダは本発明のワイヤボンディング装置に、ボンディングヘッド１は本発明のボンディングヘッドに、超音波発振子２は本発明の超音波発振器に、超音波受振子６は本発明の受振子に、判断装置８は本発明の判断装置に、それぞれ相当する。 In each of the embodiments described above, the semiconductor module 10 corresponds to an inspection object in the solder joint inspection apparatus of the present invention. Similarly, the semiconductor chip 11 is the semiconductor chip of the present invention, and the insulating substrate 12 is of the present invention. On the substrate, the wire bonder is the wire bonding apparatus of the present invention, the bonding head 1 is the bonding head of the present invention, the ultrasonic oscillator 2 is the ultrasonic oscillator of the present invention, and the ultrasonic transducer 6 is the transducer of the present invention. The determination device 8 corresponds to the determination device of the present invention.

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventors was applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings which form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are all included in the scope of the present invention.

１ボンディングヘッド
２ボンディングツール
３ワイヤガイド
４ワイヤカッタ
５ボンディングワイヤ
６超音波受振子
７移動装置
８判断装置
１０半導体モジュール
１１半導体チップ
１２絶縁基板
１３電極
１４はんだ
１５隙間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bonding head 2 Bonding tool 3 Wire guide 4 Wire cutter 5 Bonding wire 6 Ultrasonic transducer 7 Moving device 8 Judgment device 10 Semiconductor module 11 Semiconductor chip 12 Insulating substrate 13 Electrode 14 Solder 15 Gap

Claims

An ultrasonic oscillator included in a bonding head of a wire bonding apparatus provided in the vicinity of a surface of an inspection object in which a semiconductor chip and a substrate are soldered together;
A vibrator that is provided on the back surface of the inspection object and that receives ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic oscillator through the inspection object;
An apparatus for inspecting solder joints, comprising: a judgment device for judging a solder joint state of an object to be inspected based on an ultrasonic waveform received by a vibrator.

The solder joint inspection device according to claim 1, wherein the vibration receiving device is provided with a moving device that is movable along a back surface of the inspection object.

The solder joint inspection device according to claim 1, comprising a plurality of the vibration receiving elements.

The semiconductor chip and the substrate oscillate ultrasonic waves from the ultrasonic oscillator included in the bonding head of the wire bonding apparatus provided in the vicinity of the surface of the inspection object formed by soldering, to the inspection object,
The ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic oscillator through the inspection object is received by the vibration sensor provided on the back surface of the inspection object,
A method for inspecting a solder joint, characterized in that a solder joint state of an object to be inspected is determined based on an ultrasonic waveform received by the vibrator.