JP2016092192A - 電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
・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。
・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。
・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。
・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。
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。
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。
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。
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。
・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。
・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。
・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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
Claims (7)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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JP2014224504A JP2016092192A (ja) | 2014-11-04 | 2014-11-04 | 電子装置の製造方法 |
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JP2019036578A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 東芝ホクト電子株式会社 | ワイヤーボンディング方法 |
CN110695575A (zh) * | 2015-11-04 | 2020-01-17 | 库利克和索夫工业公司 | 用于引线焊接的焊接机上的自动悬置芯片优化工具及相关方法 |
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2014
- 2014-11-04 JP JP2014224504A patent/JP2016092192A/ja active Pending
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