(57)【要約】【課題】被着体の表面上に設けられたパッドにワイヤボンディングを行うワイヤ接合工程を備える電子装置の製造方法において、不安定な被着体であっても被着体の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択できるようにする。【解決手段】ワイヤ接合工程は、少なくとも２回以上繰り返し行う。１回目に行うワイヤ接合工程を第１の工程、第１の工程以降に行うワイヤ接合工程を第２の工程とし、第１の工程に供される被着体を第１の被着体、第２の工程に供される被着体を第２の被着体とする。第１の工程では、超音波振動の印加時における第１の被着体の振動状態を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸の振動方向における振動信号として測定し、第１の工程で測定された振動信号のそれぞれに基づいて、ツール２００の振動条件を補正する補正工程を行い、第２の工程では、補正工程で補正された振動条件にて、第２の被着体に対するワイヤ４０の接合を行う。【選択図】図３
2016092192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にパッド（１３、３３）を有する被着体（１００）と、前記被着体の前記パッドに接続されたワイヤ（４０）と、を備える電子装置を製造する製造方法であって、
超音波振動可能なワイヤボンディング用のツール（２００）によって前記ワイヤを保持しつつ、前記ワイヤを前記被着体の前記パッドに押し当てた状態で、前記ツールにより前記ワイヤおよび前記被着体に前記超音波振動を印加することにより、前記ワイヤを前記パッドに接合するワイヤ接合工程を備え、
ＸＹＺ直交座標系において、前記ワイヤを前記被着体に押し当てたときに前記被着体に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向、前記Ｚ軸方向に対して直交する平面をＸＹ平面としたとき、前記ツールは、前記ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って前記超音波振動を行うものである電子装置の製造方法であって、
前記ワイヤ接合工程は、少なくとも２回以上繰り返し行うものであって、１回目に行う前記ワイヤ接合工程を第１の工程、前記第１の工程以降に行う前記ワイヤ接合工程を第２の工程とし、
前記第１の工程に供される前記被着体を第１の被着体、前記第２の工程に供される前記被着体を第２の被着体とするものであり、
前記第１の工程では、前記超音波振動の印加時における前記第１の被着体の振動状態を、前記Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定し、
前記第１の工程で測定された前記振動信号のそれぞれに基づいて、前記ツールの振動条件を補正する補正工程を行い、
前記第２の工程では、前記補正工程で補正された振動条件にて、前記第２の被着体に対する前記ワイヤの接合を行うようにしたことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の被着体と前記第２の被着体とでは、別個の前記被着体を用いることを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の被着体と前記第２の被着体とでは、同一の前記被着体を用いるとともに、当該同一の被着体は、表面に前記パッドに加えてダミーパッド（１３ａ、３３ａ）を有するものであり、前記第１の工程では前記ダミーパッドに前記ワイヤの接合を行い、前記第２の工程では前記パッドに前記ワイヤの接合を行うことを特徴とする請求項１に記載の電子装置の製造方法。
【請求項４】
表面にパッド（１３、３３）を有する被着体（１００）と、前記被着体の前記パッドに接続されたワイヤ（４０）と、を備える電子装置を製造する製造方法であって、
超音波振動可能なワイヤボンディング用のツール（２００）によって前記ワイヤを保持しつつ、前記ワイヤを前記被着体の前記パッドに押し当てた状態で、前記ツールにより前記ワイヤおよび前記被着体に前記超音波振動を印加することにより、前記ワイヤを前記パッドに接合するワイヤ接合工程を備え、
ＸＹＺ直交座標系において、前記ワイヤを前記被着体に押し当てたときに前記被着体に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向、前記Ｚ軸方向に対して直交する平面をＸＹ平面としたとき、前記ツールは、前記ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って前記超音波振動を行うものである電子装置の製造方法であって、
前記ワイヤ接合工程では、前記超音波振動印加の初期における前記被着体の振動状態を、前記Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定し、当該測定された振動信号のそれぞれに基づいて、前記ツールの振動条件を補正し、続く前記超音波振動印加の残りの期間においては、当該補正された振動条件にて、前記ワイヤの接合を行い、当該接合を完了させることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
前記Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向とは、前記Ｚ軸方向と前記ＸＹ平面内の任意の１軸とを含む２軸以上の振動方向であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電子装置の製造方法。
【請求項６】
前記Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向とは、前記Ｚ軸方向と前記Ｙ軸方向とを含む２軸以上の振動方向であることを特徴とする請求項５に記載の電子装置の製造方法。
【請求項７】
前記Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向とは、前記Ｚ軸方向と前記Ｙ軸方向と前記Ｘ軸方向とを含む３軸以上の振動方向であることを特徴とする請求項６に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被着体の表面上に設けられたパッドにワイヤボンディングを行うワイヤ接合工程を備える電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子装置としては、表面上にパッドを有する被着体と、被着体のパッドに接続されたワイヤと、を備えるものが一般的である。このような電子装置の一般的な製造方法は次のとおりである。まず、被着体を用意する。被着体としては、たとえば基板上に接着剤を介して半導体チップを固定したもの等が挙げられる。
【０００３】
そして、ワイヤ接合工程では、超音波振動可能なワイヤボンディング用のツールによってワイヤを保持しつつ、ワイヤを被着体のパッドに押し当てた状態で、ツールによりワイヤおよび被着体に超音波振動を印加する。これにより、ワイヤをパッドに接合する。こうして、電子装置ができあがる。
【０００４】
ここで、ＸＹＺ直交座標系において、ワイヤを被着体に押し当てたときに被着体に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に対して直交する平面をＸＹ平面としたとき、ツールは、ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って超音波振動を行うものである。
【０００５】
ここで、従来では、ワイヤ接合工程において、接合時の被着体の振動状態をＸＹ平面内の１軸方向から測定し、この測定された振動信号に基づいて、ツールの振動条件を補正し、この補正した振動条件をワイヤの接合に反映させるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２０６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、不安定な被着体では、複数方向に振動が発生するため、１軸方向から振動状態を測定する従来の方法では、被着体の振動状態の全容を十分に把握できず、多様な振動モードに合わせた最適な接合条件を選択することが困難になる。
【０００８】
たとえば、基板上に半導体チップを接着してなる被着体において、半導体チップの下地の接着剤が軟らかいものでは、ツールから被着体に荷重印加する方向であるＺ軸方向にも振動が発生する。このＺ軸方向の振動が発生するということは、被着体のＺ軸方向への変位（たとえば沈み込みや傾き等）が生じやすいことを意味し、ワイヤ接合に関する不具合となる。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被着体の表面上に設けられたパッドにワイヤボンディングを行うワイヤ接合工程を備える電子装置の製造方法において、不安定な被着体であっても被着体の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、表面にパッド（１３、３３）を有する被着体（１００）と、被着体のパッドに接続されたワイヤ（４０）と、を備える電子装置を製造する電子装置の製造方法であって、以下の各点を特徴とするものである。
【００１１】
・超音波振動可能なワイヤボンディング用のツール（２００）によってワイヤを保持しつつ、ワイヤを被着体のパッドに押し当てた状態で、ツールによりワイヤおよび被着体に超音波振動を印加することにより、ワイヤをパッドに接合するワイヤ接合工程を備えること。
【００１２】
・ＸＹＺ直交座標系において、ワイヤを被着体に押し当てたときに被着体に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に対して直交する平面をＸＹ平面としたとき、ツールは、ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って超音波振動を行うものであること。
【００１３】
・ワイヤ接合工程は、少なくとも２回以上繰り返し行うものであって、１回目に行うワイヤ接合工程を第１の工程、第１の工程以降に行うワイヤ接合工程を第２の工程とし、第１の工程に供される被着体を第１の被着体、第２の工程に供される被着体を第２の被着体とするものであること。
【００１４】
・第１の工程では、超音波振動の印加時における第１の被着体の振動状態を、Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定し、第１の工程で測定された振動信号のそれぞれに基づいて、ツールの振動条件を補正する補正工程を行い、第２の工程では、補正工程で補正された振動条件にて、第２の被着体に対するワイヤの接合を行うようにしたこと。請求項１の発明はこれらの点を特徴としている。
【００１５】
それによれば、第１の工程、補正工程および第２の工程よりなるワイヤ接合工程において、第１の工程をダミーの接合工程とし、第２の工程を本番の接合工程とすることができる。
【００１６】
そして、第１の工程において、被着体におけるＺ軸方向を含む２軸方向以上の振動状態を検知し、この検知された振動状態からツールの振動条件を補正して、第２の工程では最適な接合条件にてワイヤ接合を行うことが可能となる。
【００１７】
よって、請求項１に記載の発明によれば、不安定な被着体であっても被着体の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、表面にパッド（１３、３３）を有する被着体（１００）と、被着体のパッドに接続されたワイヤ（４０）と、を備える電子装置を製造する電子装置の製造方法であって、以下の各点を特徴とするものである。
【００１９】
・超音波振動可能なワイヤボンディング用のツール（２００）によってワイヤを保持しつつ、ワイヤを被着体のパッドに押し当てた状態で、ツールによりワイヤおよび被着体に超音波振動を印加することにより、ワイヤをパッドに接合するワイヤ接合工程を備えること。
【００２０】
・ＸＹＺ直交座標系において、ワイヤを被着体に押し当てたときに被着体に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に対して直交する平面をＸＹ平面としたとき、ツールは、ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って超音波振動を行うものであること。
【００２１】
・ワイヤ接合工程では、超音波振動印加の初期における被着体の振動状態を、Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定し、当該測定された振動信号のそれぞれに基づいて、ツールの振動条件を補正し、続く超音波振動印加の残りの期間においては、当該補正された振動条件にて、ワイヤの接合を行い、当該接合を完了させること。請求項４の発明はこれらの点を特徴としている。
【００２２】
それによれば、ワイヤ接合工程において、超音波振動印加の初期における被着体のＺ軸方向を含む２軸方向以上の振動状態を検知し、この検知された振動状態からツールの振動条件を補正して、振動印加の残り期間では最適な接合条件にてワイヤ接合を行うことが可能となる。よって、請求項１に記載の発明によれば、不安定な被着体であっても被着体の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択することができる。
【００２３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる電子装置を示す概略断面図である。
【図２】第１実施形態にかかる電子装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】第１実施形態にかかる電子装置の製造方法におけるワイヤ接合工程を示す図である。
【図４】第１実施形態にかかるワイヤ接合工程のうちの第１の工程に用いられる第１の被着体として、ダミーパッドを有するものを示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２６】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる半導体装置について、図１を参照して述べる。この半導体装置は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用されるものである。
【００２７】
本実施形態の半導体装置は、大きくは、パッド１３を有する基板１０と、基板１０上に搭載され接着剤２０を介して基板１０に接着された半導体チップ３０と、半導体チップ３０上のパッド３３と基板１０上のパッド１３とを結線して接続するボンディングワイヤ４０と、を備えて構成されている。
【００２８】
基板１０は、表裏の板面の一方（図１の上面）を一面１１、他方（図１の下面）を他面１２とするもので、ここでは、一面１１上に半導体チップ３０が搭載され、また、一面１１上にパッド１３を有している。この基板１０としては、プリント基板やセラミック基板等の回路基板あるいは配線基板、さらにはリードフレーム等が挙げられる。
【００２９】
ここでは、基板１０はプリント基板とされている。また、基板１０のパッド１３は、基板１０上に設けられたワイヤボンディング用のパッドであり、たとえばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）等よりなる。
【００３０】
半導体チップ３０は、表裏の板面の一方（図１の上面）を一面３１、他方（図１の下面）を他面３２とするシリコン半導体等よりなるもので、半導体チップ３０としては、たとえばＩＣチップやセンサチップ等が挙げられる。この半導体チップ３０は、通常の半導体プロセスにより作製されるものである。
【００３１】
また、半導体チップ３０のパッド３３は、半導体チップ３０の一面３１に設けられている。このパッド３３は、ワイヤボンディング用のパッドであり、たとえばＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）等よりなる。以下、半導体チップ３０のパッド３３をチップパッド３３、基板１０のパッド１３を基板パッド１３ということにする。
【００３２】
接着剤２０は、基板１０の一面１１と半導体チップ３０の他面３２との間に介在し、これら基板１０と半導体チップ３０と接着している。この接着剤２０は、たとえばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等よりなる低弾性のものであり、ここでは、半導体チップ３０直下の全域に存在している。限定するものではないが、接着剤２０においては、弾性率が１ＭＰａ以下程度、厚みが１００μｍ以上程度であり、接着面積は１５ｍｍ２以下程度とされている。
【００３３】
そして、本実施形態の半導体装置においては、チップパッド３３を１次側、基板パッド１３を２次側としたボールボンディング法により、ボンディングワイヤ４０が形成されている。このボンディングワイヤ４０は、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）などのボールボンディング法が適用される材料よりなる。
【００３４】
なお、図１では示さないが、基板１０上には、半導体チップ３０およびボンディングワイヤ４０とともに基板１０上を封止するモールド樹脂が設けられていてもよいことはもちろんである。
【００３５】
このような半導体装置において、基板１０、接着剤２０および半導体チップ３０の結合体が被着体１００として構成されている。つまり、この被着体１００は、半導体チップ３０の一面３１および基板１０の一面１１を当該被着体の表面とし、この表面にチップパッド３３および基板パッド１３を有するものとされている。そして、これらパッド１３、３３に対してボンディングワイヤ４０が接続されることで、本実施形態の半導体装置が構成されている。
【００３６】
次に、図２を参照しながら、本実施形態の半導体装置の製造方法について述べる。まず、図２（ａ）に示されるように、半導体プロセスにより形成された、チップパッド３３を有する半導体チップ３０を用意する（用意工程）。そして、図２（ｂ）に示されるように、半導体チップ３０を、接着剤２０を介して、基板１０の一面１１上に接着するチップ搭載工程を行う。
【００３７】
その後、図２（ｃ）に示されるように、基板１０に接着されたチップパッド３３と、基板パッド１３との間でワイヤボンディングを行い、ボンディングワイヤ４０を形成する（ワイヤ接合工程）。本実施形態のワイヤ接合工程では、上述したように、チップパッド３３を１次側、基板パッド１３を２次側としたボールボンディング法によりワイヤボンディングを行う。
【００３８】
このとき、本実施形態のワイヤ接合工程では、被着体１００の振動状態を測定する。この振動測定について、図３を参照して述べることとする。ここで、図３では、チップパッド３３にワイヤ４０を接合する例が示されており、基板パッド１３は図示を省略されているが、基板パッド１３（図３では図示せず）にワイヤ接合する場合も、チップパッド３３の場合と同様の要領で振動測定ができるものである。
【００３９】
本実施形態では、１次側のチップパッド３３ではボールボンディング、２次側の基板パッド１３ではステッチボンディングが行われる。つまり、１次側、２次側の両方とも、超音波振動可能なワイヤボンディング用のツール２００によってワイヤ４０を保持しつつ、ワイヤ４０を被着体１００のパッド１３、３３に押し当てた状態で、ツール２００によりワイヤ４０および被着体１００に超音波振動を印加する。これにより、ワイヤ４０がパッド１３、３３に接合される。
【００４０】
ここで、図３には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸により規定されるＸＹＺ直交座標系が示されている。このＸＹＺ直交座標系において、ツール２００を介してワイヤ４０を被着体１００（ここではチップパッド３３）に押し当てたときに被着体１００に加わる荷重の印加方向をＺ軸方向とする。
【００４１】
そして、Ｚ軸方向に対して直交する平面は、Ｘ軸およびＹ軸により規定されるＸＹ平面でとなる。ここで、ツール２００は、ＸＹ平面内にてＹ軸方向に沿って超音波振動を行うものとなっている。
【００４２】
なお、チップパッド３３に接合するときには、Ｚ軸は半導体チップ３０の一面３１と実質直交する軸であり、ＸＹ平面は半導体チップ３０の一面３１と実質平行な面である。また、基板パッド１３に接合するときには、Ｚ軸は基板１０の一面１１と実質直交する軸であり、ＸＹ平面は基板１０の一面１１と実質平行な面である。
【００４３】
図３に示されるように、本実施形態にかかるワイヤボンディング装置は、ツール２００と、制御装置２１０と、振動測定器２２１、２２２、２２３と、振動解析装置２３０と、さらに被着体１００を支持する図示しないボンディングステージと、を備えている。
【００４４】
ツール２００は、上述したが、ワイヤ４０の保持および引き回し、超音波振動、荷重印加を行うものである。制御装置２１０は、パソコンやホーン等よりなるもので、ツール２００を超音波振動させるとともに、ツール２００の振動条件、荷重条件、移動等を制御するものである。
【００４５】
振動測定器２２１、２２２、２２３は、被着体１００の振動状態を測定して振動信号を出力するものであり、ドップラー式のものや、高速カメラ式のもの等が用いられる。ここでは、振動測定器２２１、２２２、２２３は、３個設けられ、Ｚ軸方向とＹ軸方向とＸ軸方向との３軸の振動方向について、それぞれ配置されており、これら３軸方向の振動信号を測定するようになっている。
【００４６】
ここで、各振動測定器２２１〜２２３のうち、半導体チップ３０または基板１０について、Ｘ軸方向の振動を測定するものを振動測定器２２１、Ｙ軸方向の振動を測定するものを振動測定器２２２、Ｚ軸方向の振動を測定するものを振動測定器２２３としている。
【００４７】
また、各振動測定器２２１〜２２３は、最適な測定箇所に設置されるべく移動可能とされている。つまり、チップパッド３３にワイヤ接合するときには、Ｚ軸の振動測定器２２３は半導体チップ３０の一面３１に正対するように配置され、Ｘ軸の振動測定器２２１、Ｙ軸の振動測定器２２２は、それぞれに対応する半導体チップ３０の側面に正対するように配置される。
【００４８】
一方、基板パッド１３にワイヤ接合するときには、Ｚ軸の振動測定器２２３は基板１０の一面１１に正対するように配置され、Ｘ軸の振動測定器２２１、Ｙ軸の振動測定器２２２は、それぞれに対応する基板１０の側面に正対するように配置される。
【００４９】
振動解析装置２３０は、各振動測定器２２１〜２２３にて測定された振動信号を取り込み、これら振動信号のそれぞれに基づいて、ツール２００の振動条件を補正するもので、パソコン等により構成されたものである。そして、振動解析装置２３０は、この補正された振動条件を制御装置２１０にフィードバックするようになっており、これによりツール２００の振動条件も補正されたものとされるようになっている。
【００５０】
このようなワイヤボンディング装置を用いて、本実施形態では、ワイヤ接合工程を、少なくとも２回以上繰り返し行うものとし、１回目に行うワイヤ接合工程を第１の工程、第１の工程以降に行うワイヤ接合工程を第２の工程とする。そして、第１の工程に供される被着体１００を第１の被着体とし、第２の工程に供される被着体１００を第２の被着体とする。
【００５１】
具体的に言えば、第１の工程は、被着体１００の振動状態を測定して最適なツール２００の振動条件を求めるためのダミーの接合工程、いわゆる捨て打ちの工程であり、第２の工程が、製品に用いるワイヤ４０を形成する工程、いわゆる本番の接合工程である。
【００５２】
ここで、第１の例として、第１の被着体と第２の被着体とでは、別個の被着体１００を用いることができる。たとえばダミーである第１の工程では、第１の被着体として、本番である第２の工程に用いる第２の被着体と実質同一構成のものを別個用意する。そして、この第１の被着体における半導体チップ３０や基板１０を、ダミーチップやダミー基板として用い、このダミーチップやダミー基板のパッド１３、３３に捨て打ちをする。
【００５３】
また、第２の例として、第１の被着体と第２の被着体とでは、同一の被着体１００を用いてもよい。つまり、本番に用いる被着体１００をダミーの被着体として兼用してもよい。ただし、この場合、当該同一の被着体１００は、表面にパッド１３、３３に加えてダミーパッド１３ａ、３３ａを有するものとする（図４参照）。
【００５４】
つまり、第２の例で第１の工程に用いられる第１の被着体は、図４に示されるように、上記図１に示される構成において、さらに半導体チップ３０や基板１０の各一面１１、３１に本番のパッド１３、３３以外にダミーパッド１３ａ、３３ａを有する構成とする。ここで、ダミーパッド１３ａは基板１０のダミーパッドであり、ダミーパッド３３ａは半導体チップ３０のダミーパッドである。そして、第１の工程の第２の例では、これらダミーパッド１３ａ、３３ａに捨て打ちを行い、これらをワイヤ４０で接合する。
【００５５】
こうして、第２の例においては、第１の工程では、第１の被着体におけるダミーパッド３３ａにワイヤ４０の接合を行い、第２の工程では第２の被着体におけるパッド１３、３３にワイヤ４０の接合を行う。ここで、第２の例では、第２の工程終了後、すなわち、半導体装置としては、ダミーパッド１３ａ、３３ａがワイヤ４０で接続された構成が残ったものとなる。
【００５６】
そして、本実施形態のワイヤ接合工程においては、第１の工程では、各振動測定器２２１〜２２３によって、超音波振動の印加時における第１の被着体の振動状態を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸の振動方向における振動信号として測定する。ここで、この振動信号の測定は、１次ボンディングおよび２次ボンディングの両方について行ってもよいし、いずれか一方のみ、すなわち振動測定が必要な方のみについて行ってもよい。
【００５７】
そして、本実施形態のワイヤ接合工程では、第１の工程で測定された振動信号のそれぞれに基づいて、振動解析装置２３０により、ツール２００の振動条件を補正する補正工程を行う。この補正工程は、第１の工程の後、いったんワイヤ接合工程を停止する、つまり、ワイヤボンディング装置をオフライン状態として行う。
【００５８】
そして、振動解析装置２３０は、第１の工程により測定された３軸の振動方向における振動信号に基づいて、ツール２００の振動条件を最適化する。最適化された振動条件は、振動解析装置２３０から制御装置２１０に対して信号としてフィードバックされる。
【００５９】
そして、ワイヤボンディング装置をオンライン状態として、本番である第２の工程を行う。この第２の工程では、制御装置２１０がツール２００の振動条件を補正工程で補正された振動条件とし、この振動条件にて、第２の被着体に対するワイヤ４０の接合を行う。
【００６０】
ここで、上記第１の例では、ボンディングステージ上の第１の被着体を、別個の第２の被着体に替えて、当該別個の第２の被着体について第２の工程を行う。また、上記第２の例では、第１の工程に用いた第１の被着体をそのまま、第２の被着体として用い、本番のパッド１３、３３に対して、第２の工程を行う。
【００６１】
なお、ワイヤ４０で結線されるチップパッド３３および基板パッド１３の組が複数個の場合、すなわち複数のワイヤ４０を有する半導体装置の場合には、第２の工程は、補正された振動条件にて複数のワイヤ４０を打つものとなる。つまり、第２の工程は複数回行われるものとなる。
【００６２】
この第２の工程の終了により、第２の被着体とワイヤ４０との接合が完了し、半導体チップ３０と基板１０とがボンディングワイヤ４０を介して電気的に接続される。その後は、必要に応じて、上記モールド樹脂による封止等を行うことにより、本実施形態の半導体装置ができあがる。
【００６３】
ところで、本実施形態によれば、第１の工程、補正工程および第２の工程よりなるワイヤ接合工程において、第１の工程をダミーの接合工程とし、第２の工程を本番の接合工程とすることができる。つまり、第１の工程では、第２の工程における被着体１００の振動状態と同等の振動状態を実現するダミー部材（被着体１００と同一または別個のもの）を用いて、振動測定を行い、振動条件出しを行うものである。
【００６４】
そして、第１の工程において、第１の被着体におけるＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸の振動方向の振動状態を検知し、この検知された振動状態からツール２００の振動条件を補正することで、第２の工程では最適な接合条件にてワイヤ接合を行うことが可能となる。そのため、本実施形態によれば、不安定な被着体１００であっても被着体１００の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択することができる。
【００６５】
ここで、ツール２００の振動条件を最適化してフィードバックすることの具体例について、述べておく。なお、以下の具体例は、あくまでも一例であり、これらに限定されるものではない。
【００６６】
まず、Ｚ軸方向の振動が大きい場合には、たとえばパッド１３、３３がＺ軸方向に変位してしまい、接合不良となる。このことは、具体的には、基板１０上に接着剤２０を介して半導体チップ３０を搭載した本実施形態のような被着体１００の場合、低弾性の接着剤２０が下地となっているため、半導体チップ３０の傾きや沈み込みが発生することである。
【００６７】
この対策としては、たとえば、制御装置２１０により、超音波振動前にツール２００がパッド１３、３３に接触するとき、すなわちインパクト時のインパクト速度やインパクト荷重を低減すればよい。また、インパクトから超音波振動印加までの時間を長くして、被着体１００におけるＺ軸方向の振動を抑制するようにしてもよい。また、超音波振動時のツール２００からパッド１３、３３への荷重により上記した傾きや沈み込みが発生する場合には、当該荷重を多段制御すればよい。
【００６８】
また、Ｘ軸方向やＹ軸方向の振動が大きい場合には、たとえば低弾性の接着剤２０により、パッド１３、３３がＸＹ平面内で回転等の変位を生じ、接合不良となる。この対策としては、たとえば超音波出力の調整、振動時間の調整等が挙げられる。その他、ツール２００にスクラブを導入したり、１次ボンディングの場合には、イニシャルボール径を増大させてダメージを低減したりするようにしてもよい。
【００６９】
なお、第１の工程において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の各振動モードについて、ワイヤ接合が不可能な程、振動が大きすぎると判定された場合には、本番である第２の工程を中止する判定を行うようにしてもよい。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、従来のような１軸方向のみで被着体１００の振動状態を検知する場合に比べて、当該振動状態の全容を把握しやすいものとなる。
【００７１】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法について、上記第１実施形態の製造方法との相違点を中心に述べる。上記第１実施形態では、ワイヤ接合工程の途中で、いったんオフライン状態とすることで、ワイヤ接合工程を第１の工程→オフライン→補正工程→オンライン→第２の工程の各段階に分けて行うものとした。
【００７２】
これに対して、本実施形態では、オフライン状態とすることなく、ワイヤ接合工程中にリアルタイムに補正工程を行うものとした点が、上記第１実施形態と相違するものである。つまり、本実施形態のワイヤ接合工程では、ツール２００によるワイヤ接合動作を継続する、いわゆるオンライン状態を継続するものである。
【００７３】
具体的には、本実施形態のワイヤ接合工程では、各振動測定器２２１〜２２３によって、超音波振動印加の初期における被着体１００の振動状態を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸の振動方向における振動信号として測定する。そして、当該測定された振動信号のそれぞれに基づいて、振動解析装置２３０により、ツール２００の振動条件を補正し、この補正された振動条件を制御装置２１０にフィードバックする。
【００７４】
続く超音波振動印加の残りの期間においては、制御装置２１０によって、当該補正された振動条件にてツール２００を振動させて、ワイヤ４０の接合を行い、当該接合を完了させる。
【００７５】
このように、本実施形態のワイヤ接合工程では、１次ボンディングまたは２次ボンディングにおける超音波振動の印加開始から接合完了までの連続した１つの振動印加期間中において、振動信号の測定、振動条件の補正、補正された振動条件によるツール２００の駆動を順次行うものである。
【００７６】
本実施形態によれば、ワイヤ接合工程において、超音波振動印加の初期における被着体１００のＸ、Ｙ、Ｚ軸の３軸方向の振動状態を検知し、この検知された振動状態からツール２００の振動条件を補正して、振動印加の残り期間では最適な接合条件にてワイヤ接合を行うことが可能となる。よって、本実施形態によれば、不安定な被着体１００であっても被着体１００の振動状態の全容を把握し、最適な接合条件を選択することができる。
【００７７】
また、本実施形態によれば、上記第１実施形態に示したフィードバックの具体例のうち、インパクトに関する制御、および、イニシャルボール径の制御以外は、適切に行える。そして、本実施形態によれば、オフライン状態とすることなくワイヤ接合工程を行えるので、工程速度を速くするという点で有利である。
【００７８】
（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態における第１の被着体の振動状態、および、上記第２実施形態における被着体１００の振動状態は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３軸の振動方向における振動信号として測定した。ここで、上記各実施形態における振動状態としては、上記ＸＹＺの３軸以外にも、上記図３において、Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定すればよい。
【００７９】
この異なる２軸以上の振動方向とは、Ｚ軸方向は必ず含み、それ以外にＺ軸方向以外の軸方向を含むものである。さらに言えば、Ｚ軸方向以外の軸方向とは、ＸＹ平面内の任意の１軸（Ｘ軸、Ｙ軸、および、Ｘ軸およびＹ軸に交差する軸）であってもよいし、ＸＹ平面以外の任意の１軸（たとえばＸＹ平面に斜め方向の軸）であってもよい。
【００８０】
Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向を、Ｚ軸方向とＸＹ平面内の任意の１軸とを含む２軸以上の振動方向とした場合の利点は次のとおりである。被着体１００は、Ｚ軸方向以外には、ツール２００の振動方向であるＹ軸方向を含むＸＹ平面内で振動を発生しやすいので、このＸＹ平面内の任意の１軸方向の振動状態を検知することが好ましい。
【００８１】
Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向を、Ｚ軸方向とＹ軸方向とを含む２軸以上の振動方向とした場合の利点は次のとおりである。被着体１００は、Ｚ軸方向以外には、ツール２００の振動方向であるＹ軸方向で振動を発生しやすいので、このＸＹ平面内の任意の１軸方向の振動状態を検知することが好ましい。
【００８２】
さらに、Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向を、Ｚ軸方向とＹ軸方向とＸ軸方向とを含む３軸の振動方向とした場合、被着体１００のＸＹ平面内における回転等を検知しやすくなるから好ましい。また、Ｚ軸方向を含む異なる２軸以上の振動方向における振動信号として測定するにあたっては、異なる４軸以上の振動方向としてもよい。
【００８３】
また、上記第１実施形態では、チップパッド３３を１次側、基板パッド１３を２次側としてボールボンディングを行ったが、これとは逆に、基板パッド１３を１次側、チップパッド３３を２次側としてボールボンディングを行ってもよい。
【００８４】
また、ワイヤボンディングされる両部材としては、ワイヤボンディング可能な部材であればよく、たとえば上記第１実施形態のような半導体チップ３０および基板１０以外にも、半導体チップ同士でもよいし、基板同士でもよいし、半導体チップおよびリードフレーム等でもよい。
【００８５】
また、不安定な被着体として、上記第１実施形態では、低弾性の接着剤２０を下地に持つ半導体チップ３０を挙げたが、上記した低弾性の接着剤２０に限らず、それ以外にも、接着剤２０による半導体チップ３０の固定力が小さいような被着体でもよい。
【００８６】
たとえば半導体チップ３０の平面サイズが小さい場合や、接着剤２０の厚さが厚い場合や、あるいは、半導体チップ３０を全面接着するものではなく部分的な接着を行う場合などである。さらには、不安定な被着体としては、反りが生じているリードフレームや基板等であってもよい。
【００８７】
また、２個の部材間を結線するワイヤ４０としては、材質を限定するものではなく、上記したボールボンディング以外にも、ウェッジボンディングで形成されたものであってもよい。さらには、ワイヤボンディングとしては、バンプ等を形成するために用いられるプレボールボンディング等であってもよい。
【００８８】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８９】
１３    基板のパッド（基板パッド）
３３    半導体チップのパッド（チップパッド）
４０    ボンディングワイヤ
１００  被着体
２００  ツール
【図１】
2016092192.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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