ボンディングパラメータの条件出し

ボンディングパラメータの条件出しは、TEGチップを貼り付けた練習用基板を用いて行っ

た。5.2.2で述べたボンディングパラメータを変更しながらWB実装を行い、ワイヤーの破

壊試験を行った。図5.14にワイヤーの破壊試験の概念図を示す。ボンドテスターに取り付け られたプルフックが荷重をかけながらワイヤーを垂直方向に引っ張る。ワイヤーが切断され た、もしくはボンドが剥がれた瞬間の荷重を正確に測定し記録する。ボンド強度の強い最適 なボンディングパラメータは、ボンド2点間の距離・チップの高さ・パッドの組成によって 大きく異なる。図5.15^にTEG チップのボンディング計画を示す。本WB^{実装では凹型ボ} ンドツール（Kulicke&Soffa, 127240-30^{）を使用して}25 µmアルミ線ワイヤーをボンディン グした。使用したボンドツールの推奨ボンド寸法は、1st^{ボンドに対して}75.8 µm × 113.8 µm^、2nd^{ボンドに対して}75.8 µm × 103.3 µm^{であった。そのため、}1st^{ボンド寸法がツー} ルの推奨値を満たしておらず、ボンド強度とイールドに影響が出ると予想される。また、ボン ド2点間の距離がどのワイヤーに対しても異なるが、本WB実装では共通のパラメータセッ トを用いて条件出しを行った。練習用基板を用いた破壊試験の結果から63^{本のワイヤーに対} して平均荷重が6.6 gのパラメータセットを見つけた。図5.16に破壊試験の結果を示す。ま た、表5.4にそのときのパラメータセットを示す。

表5.4 破壊試験の結果が平均荷重6.6 g^{のパラメータセット。}

ボンドパラメータ 1st ^ボンド 2nd ^{ボンド ループパラメータ}

Bond Force [g] 20 20 Loop Height [µm] 500

Bond Power [unit] 25 23 Step Fwd Angle [ ^◦] 20

Bond Hold Time [ms] 5 5

66 ^第5^章 新バージョンの読み出しASIC

図5.14 ワイヤーの破壊試験の概念図。フックが荷重をかけながらワイヤーを垂直方向に 引っ張る。ワイヤーが切断された、もしくわボンドが剥がれた際の荷重を正確に測定し記 録する。ワイヤーがループ部分で切断されるのが理想的だが、多くのワイヤーがボンドの ネック部分で切断される。

図5.15 TEGチップのボンディング計画。1枚のチップに対して合計66^{本のアルミ線ワ} イヤーを打ち込む。1st^{ボンドのパッド寸法は}60µm×60µm^、2nd^{ボンドのパッド寸法} は80µm×3 mm^{、チップの厚さは}400µmであった。チップ上部で最も長いワイヤーの 長さが3899 µm、最も短いワイヤーの長さが3632 µmであった。チップ下部で最も長い ワイヤーの長さが4047 µm、最も短いワイヤーの長さが3799µm^{であった。}

5.2 SliT128A TEGのアルミ線ワイヤーボンディング実装 67

h1 Entries 63 Mean 6.625 RMS 0.7974

weight [g]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

numbers of wire

0 1 2 3 4 5 6 7 8

h1 Entries 63 Mean 6.625 RMS 0.7974

Results of pull test

図5.16 63本のワイヤーに対する破壊試験の結果。

5.2.4 TEG チップのアルミ線ワイヤーボンディング実装の結果と考察

5.2.3 で 述 べ た 最 適 な パ ラ メ ー タ セ ッ ト 用 い て2 枚 の 部 品 実 装 基 板 No.1 ^{ボ ー ド 、}No.2 ボ ー ド に 対 し て TEG ^{チ ッ プ の} WB 実 装 を 行 っ た 。図 5.17 に 光 学 顕 微 鏡（OLYMPUS,

BH2-UMA^{）を用いて撮影した}No.1ボードのチップ全体の写真を示す。また、図5.18^に光

学顕微鏡で撮影したNo.1^ボードの1stボンドの拡大写真を、図5.19^に2nd^{ボンドの拡大写} 真をそれぞれ示す。目視確認の結果、評価基板の動作に影響を与える致命的な不良ボンドは 見つからなかった。しかし、いくつかの懸念事項を確認した。まず、No.1^{ボードでワイヤー} 間隔が10 µm ∼ 25 µm程度の狭いワイヤーを数カ所見つけた。ワイヤーが接触すると回路 がショートしてしまう原因となるが、動作確認の結果、問題は見られなかった。次に、No.2 ボードで電極パッドの端にボンディングされた2nd^ボンドを1カ所確認した。この電極パッ ドはデジタル信号を外部に出力するDOUT ピンに配線している。動作確認の結果、デジタ ル信号を確認することはできたが、ボンド強度は低いことが予想される。最後に、No.2^ボー ドでテール部分が切断された1st^ボンドを2カ所確認した。ワイヤーが押し潰され、ボンド が中心付近で切断している。正常に導通していることを確認したが、ボンド強度は低いと予 想される。図5.20^にNo.2ボードで確認したパッドの端にボンディングされた2nd^ボンドと テール部分が切断された1stボンドの光学顕微鏡による拡大写真を示す。

68 ^第5^章 新バージョンの読み出しASIC

図5.17 ^{光学顕微鏡による}No.1^ボードのTEG^{チップ全体の写真。}

図5.18 ^{光学顕微鏡による}1st^{ボンドの拡大写真。}1stボンドの平均ボンド幅は39µm^である。

5.2 SliT128A TEGのアルミ線ワイヤーボンディング実装 69

図5.19 ^{光学顕微鏡による}2nd^{ボンドの拡大写真。}2ndボンドの平均ボンド幅は40µm^である。

図5.20 No2ボードで確認したボンド強度が低いと予想されるワイヤーの光学顕微鏡によ る拡大写真。パッドの端にボンディングされた2nd^{ボンドの写真（左）。テール部分が切} 断された1st^{ボンドの写真（右）。}

70

第 6 ^章

SliT128A TEG ^{の性能評価}

読み出しASIC^{のアナログ部は}3.3.2で述べた要求性能を満たす必要がある。新バージョ ンの読み出しASIC^であるSliT128Aはコンパレータ出力波形を外部に読み出すことができ ない。そのため、TEGとその評価基板を用いてアナログ部の詳細な性能を評価した。