FR2853135A1 - Dispositif a semiconducteur et procede de soudage de fil pour un dispositif a semiconducteur - Google Patents

Dispositif a semiconducteur et procede de soudage de fil pour un dispositif a semiconducteur Download PDF

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Abstract

Dans un dispositif à semiconducteur et un procédé de soudage de fil pour le dispositif à semiconducteur conformes à l'invention, une puce de semiconducteur (13) et un cadre de montage (14) moulé dans un boîtier (12) par moulage sur insert, sont connectés ensemble par un fil de soudage en or (15) au moyen d'un processus de soudage de fil dans lequel on accomplit une combinaison de soudage par onde ultrasonore et de soudage par thermocompression. Une partie de pré-soudage est formée initialement sur une surface de soudage du cadre de montage (14), et ensuite le fil de soudage (15) est soudé à la puce de semiconducteur et à la partie de pré-soudage par la combinaison du soudage par onde ultrasonore et du soudage par thermocompression.

Description

DISPOSITIF A SEMICONDUCTEUR ET PROCEDE DE SOUDAGE DE FIL POUR UN
DISPOSITIF A SEMICONDUCTEUR
La présente invention concerne un dispositif à semiconducteur et un procédé de soudage de fil pour le dispositif à semiconducteur, et elle concerne plus 5 particulièrement un dispositif à semiconducteur et un procédé de soudage de fil pour le dispositif à semiconducteur dans lesquels un cadre de montage est moulé par moulage sur insert dans un boîtier en résine, une puce de semiconducteur est montée dans le boîtier et un fil de soudage en or est connecté entre une électrode de la puce de semiconducteur et le cadre de montage par un processus de soudage de fil.
Dans un dispositif à semiconducteur classique, par exemple un dispositif capteur de pression à semiconducteur, dont une partie est représentée schématiquement sur la figure 9, un cadre de montage (1) est moulé par moulage sur insert dans un boîtier (2) en une résine synthétique, une puce (capteur de pression) à semiconducteur (3) est montée sur le boîtier (2) au moyen d'un matériau adhésif, et un 15 fil de connexion (4), constitué par exemple d'un fil en or, est connecté à une électrode de la puce de semiconducteur (3) et à une surface avant du cadre de montage (1). Un fil en aluminium est généralement utilisé en tant que fil de soudage pour le dispositif à semiconducteur. Cependant, un fil en or est souvent utilisé en tant que fil de soudage pour le dispositif à semiconducteur, par exemple un dispositif capteur de pression à 20 semiconducteur pour détecter une pression d'air d'admission pour un moteur à combustion interne, qui est utilisé dans une atmosphère de gaz d'échappement du moteur.
Lorsque le cadre de montage est moulé par moulage sur insert dans le boîtier en résine synthétique, une surface avant du cadre de montage sur laquelle le fil 25 de soudage est connecté ultérieurement, est souvent contaminée par un processus de moulage, c'est-à-dire que la surface peut être contaminée avec un gaz de résine, un agent ou une huile de démoulage sur une surface de coquilles de moulage, etc. La contamination sur la surface de soudage affecte défavorablement une jonction stable entre la surface du cadre de montage et le fil de connexion.
Par conséquent, dans le dispositif à semiconducteur classique, tel que le dispositif à semiconducteur décrit dans le brevet US 6 172 424, une surface avant et une surface arrière d'un cadre de montage, à laquelle (la surface avant) un fil de 5 soudage est connecté ultérieurement sont maintenus de manière serrée par une paire de parties en saillie de coquilles de moulage supérieure et inférieure, de façon qu'à la fois les surfaces avant et arrière maintenues de manière serrée par les coquilles de moulage, demeurent exemptes de la contamination.
Cependant, comme représenté sur la figure 9, une partie concave (2a) reste 10 sur le côté arrière du boîtier (2) après que le moulage avec une résine a été achevé. Il est donc nécessaire de remplir la partie concave (2a) avec une résine identique ou similaire, par un procédé d'enrobage, etc., ce qui complique davantage un procédé de fabrication du dispositif à semiconducteur et augmente le coût des étapes de fabrication.
Dans un cas dans lequel un fil en aluminium est utilisé comme le fil de 15 soudage, le procédé de soudage de fil par onde ultrasonore est généralement adopté, de façon à faire vibrer le fil de soudage par les ondes ultrasonores, en générant une friction entre eux, et que la chaleur de friction appliquée au fil de soudage et au cadre de montage occasionne une jonction entre eux et, en plus, élimine la contamination sur la surface de soudage avant du cadre de montage. Par conséquent, la jonction du fil de 20 soudage et du cadre de montage peut n'occasionner aucun problème en termes de sa résistance mécanique de jonction. D'autre part, lorsqu'un fil en or est utilisé comme le fil de soudage, le procédé de soudage de fil par onde ultrasonore est utilisé en plus du soudage par thermocompression, qui est un procédé de soudage principal pour le fil en or. Par conséquent, on ne peut pas s'attendre dans une large mesure à ce que la 25 contamination sur le cadre de montage soit éliminée par la vibration due à des ondes ultrasonores.
En vue du problème ci-dessus, un but de la présente invention est de procurer un dispositif à semiconducteur et un procédé de soudage de fil pour le dispositif à semiconducteur, dans lesquels une jonction stable et ferme entre un fil de soudage 30 constitué d'un fil en or, et un cadre de montage, soit obtenue, et un tel dispositif soit fabriqué à un moindre coût.
Les inventeurs de la présente invention ont effectué une étude pour augmenter la force de jonction entre le fil de soudage constitué de fils en or, et le cadre de montage, dans laquelle trois procédés de soudage de fil différents ont été examinés 35 et évalués. On expliquera ci-dessous le détail de l'étude, mais les trois procédés sont (i) un procédé de réduction de la contamination sur le cadre de montage pendant un processus de moulage sur insert, (ii) un procédé d'élimination de la contamination sur le cadre de montage, après le processus de moulage sur insert, et (iii) un procédé d'augmentation de la force de jonction en changeant des conditions du soudage de fil 5 par onde ultrasonore. Il en résulte que les inventeurs sont arrivés à une conclusion selon laquelle un procédé de soudage de fil par pré-bille, conforme à la présente invention, est très efficace en comparaison avec ces trois procédés différents et dans ce procédé une pré-bille (une partie de pré-soudage) est formée sur une surface d'un cadre de montage à laquelle un fil de soudage constitué de fils en or est connecté.
Conformément à une caractéristique de cette invention, un procédé de soudage de fil pour un dispositif à semiconducteur en question, comprend une étape de soudage de pré-bille dans laquelle une pré bille est formée à partir du fil de soudage en or, et la pré-bille est coupée pour être séparée du fil de soudage de façon qu'une partie de pré-soudage soit formée sur le cadre de montage, et une étape de soudage de fil, 15 dans laquelle le fil de soudage en or est soudé à l'électrode de la puce de semiconducteur à un premier point de soudage, et ensuite à la partie de pré-soudage à un second point de soudage.
Dans un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé comprenant en outre une étape de nettoyage de la surface de soudage du cadre de 20 montage avant l'étape de soudage de pré-bille.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de soudage de fil pour un dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de moulage d'un cadre de montage dans un boîtier en résine, par moulage sur insert; une étape de montage d'une puce de semiconducteur sur le boîtier; une étape de formation 25 d'une pré-bille à partir d'un fil de soudage en or, à une extrémité avant d'éléments capillaires d'une machine de soudage; une étape de formation d'une partie de présoudage sur une surface de soudage du cadre de montage, par un processus combiné de soudage par vibration ultrasonore et de processus de soudage par thermocompression, dans lequel la pré-bille est pressée et fixée sur le cadre de 30 montage, et ensuite la pré-bille est coupée et séparée du fil de soudage; une étape de soudage d'une extrémité du fil de soudage en or sur une électrode de la puce de semiconducteur par le processus combiné; et une étape de soudage de l'autre extrémité du fil de soudage en or sur la partie de pré-soudage, par le processus combiné.
Un dispositif à semiconducteur conforme à une caractéristique de cette 35 invention comprend un boîtier en résine dans lequel un cadre de montage est moulé par moulage sur insert, une puce de semiconducteur montée sur une surface avant du boîtier, et un fil de soudage en or dont une extrémité est connectée à une électrode de la puce de semiconducteur, et dont l'autre extrémité est connectée au cadre de montage, caractérisé en ce qu'une partie de pré-soudage est formée à partir du fil de 5 soudage en or et est fixée sur le cadre de montage, et en ce qu'une extrémité du fil de soudage en or est connectée à la partie de pré-soudage.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention peut concerner un tel dispositif dans lequel une surface arrière du cadre de montage est complètement noyée dans le boîtier moulé.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif à semiconducteur ayant un boîtier moulé en résine dans lequel un cadre de montage en métal est moulé par moulage sur insert; une puce de semiconducteur montée sur une surface avant du boîtier moulé en résine; et un fil de soudage en or dont une extrémité est connectée à une électrode de la puce de semiconducteur, et dont l'autre extrémité est connectée au 15 cadre de montage en métal, caractérisé en ce qu'une partie de pré-soudage est formée à partir du fil de soudage en or et fixée sur le cadre de montage en métal au moyen d'un processus de soudage de fil, qui comprend un soudage par onde ultrasonore et un soudage par thermocompression; en ce qu'une extrémité du fil de soudage en or est connectée à l'électrode de la puce de semiconducteur par le fil de soudage; et en ce que 20 l'autre extrémité du fil de soudage en or est connectée à la partie de présoudage par le soudage de fil.
Conformément au dispositif à semiconducteur et au procédé de soudage de fil pour le dispositif à semiconducteur envisagés ci-dessus, dans lequel une extrémité du fil de soudage en or est connectée à la partie de présoudage, il est possible d'atteindre 25 une force de jonction élevée entre le fil de soudage et le cadre de montage. En outre, la partie de pré-soudage peut être formée sur la surface du cadre de montage, sous la forme d'une surface qui est plus grande qu'une surface qui est formée par un soudage direct du fil de soudage sur le cadre de montage, de façon qu'une résistance de jonction suffisante puisse être obtenue, même dans un cas dans lequel il y a une contamination 30 sur la surface du cadre de montage dans le soudage de fil.
En outre, la pré-bille (partie de pré-soudage) peut être formée par une machine classique pour le soudage de fil, et par conséquent, le processus de formation de la pré-bille et de la partie de pré-soudage peut ne pas conduire à une augmentation d'un coût de fabrication, en particulier en comparaison avec un cas dans lequel une 35 partie concave formée dans le boîtier pendant le moulage sur insert sera remplie par la suite avec une résine, par un processus d'enrobage.
Dans la présente invention, il est également possible de prévoir une étape de rinçage pour éliminer la contamination sur la surface du cadre de montage avant l'étape de formation sur celui-ci de la partie de présoudage. Conformément à ce 5 processus, la force de jonction entre le fil de soudage et le cadre de montage peut être augmentée davantage. Du fait qu'une surface arrière du cadre de montage est recouverte par la résine lorsque le cadre de montage est moulé par moulage sur insert dans le boîtier, il est possible de parvenir à une fiabilité élevée d'une performance d'isolation et/ou de résistance à la corrosion.
Les buts, caractéristiques et avantages de la présente invention indiqués cidessus, ainsi que d'autres, ressortiront davantage de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins annexés.
Dans les dessins: La figure 1A est une coupe schématique montrant une partie d'un dispositif 15 capteur de pression conforme à la présente invention; La figure 1 B est une coupe agrandie montrant une partie de pré-soudage; La figure 2 est une coupe schématique montrant des coquilles de moulage sur insert pour un boîtier; La figure 3A est une coupe schématique montrant un processus de 20 formation d'une partie de présoudage; La figure 3B est une coupe schématique montrant une opération d'un processus de soudage de fil pour souder un fil sur la partie de présoudage; La figure 4 est une représentation graphique montrant la force de rupture des échantillons dans lesquels les fils de soudage sont soudés sur le cadre de montage 25 avant et après l'opération de moulage sur insert appliquée au cadre de montage, et des échantillons dans lesquels les fils de soudage sont soudés sur le cadre de montage après que le soudage de pré-bille, conforme à la présente invention, soit effectué; Les figures 5 à 7 sont des coupes schématiques montrant des coquilles de moulage sur insert, qui ont été envisagées par les inventeurs au cours de cette 30 invention; La figure 8 est une représentation graphique montrant la force de rupture des échantillons pour lesquels des processus de soudage de fil de diverses sortes de conditions sont appliqués; et La figure 9 est une coupe schématique montrant une partie d'un dispositif à 35 semiconducteur de l'art antérieur.
On se référera aux figures 1 à 4 pour expliquer un dispositif capteur de pression à semiconducteur 11, qui est utilisé pour un moteur à combustion interne, pour détecter une pression d'air d'admission pour le moteur. Une puce de capteur de pression à semiconducteur 3 (qu'on appelle ci-après simplement une puce de 5 semiconducteur) est montée sur un boîtier 12 constitué d'une résine, dans lequel un cadre de montage 14 en un matériau conducteur est moulé par moulage sur insert. Un fil de connexion 15 consistant en fils d'or est connecté à sa première extrémité à une électrode de la puce de semiconducteur 13, et est également connecté à son autre extrémité à une surface avant (de soudage) du cadre de montage 14.
Le boîtier 12 est constitué d'une résine époxy, ou d'une résine résistant à la chaleur telle que le poly(téréphtalate de butylène) (c'est-à-dire le PBT) ou le poly(sulfure de phénylène) (c'est-à-dire le PPS). Comme représenté la figure 2, le cadre de montage 14 est maintenu par des coquilles de moulage supérieure et inférieure 22 et 23, et une cavité 24 dans laquelle une résine sera injectée est formée par les coquilles 22 et 23. 15 Une partie en saillie 25 est formée dans une surface intérieure de la coquille supérieure 22, de façon qu'une cavité 12a soit formée dans le boîtier 12 après l'achèvement du processus de moulage sur insert. Comme mentionné ci- dessus, la puce de semiconducteur 13 est montée dans cette cavité 12a, et une partie de la surface avant du cadre de montage 14 est exposée dans un espace formé par la cavité 12a. Comme 20 on le voit sur la figure 1A, une surface arrière du cadre de montage 24 est entièrement recouverte par la résine.
La puce de semiconducteur 13 comporte une membrane constituée d'une pellicule mince dans une partie centrale de silicium monocristallin 13a, qui reçoit une pression d'un objet de mesure, comme de l'air d'admission pour un moteur (non 25 représenté), et sera déformée de façon élastique par la pression. Quatre résistances piézoélectriques sont formées avec une connexion en pont sur la surface de cette membrane. La puce de silicium 13a ayant la structure ci-dessus est collée sur une base 13b par un procédé de soudage de verre, ou similaire. Quatre électrodes (du côté droit de la figure 1A) sont formées sur la surface supérieure de la puce de silicium 13a. La 30 puce de semiconducteur 13 constituée de la puce de silicium 13a et de la base 13b est ensuite collée à la cavité 12a du boîtier 12 au moyen d'un matériau adhésif 16.
Chacune des électrodes de la puce de silicium 13a est connectée à un cadre de montage 14 respectif par l'intermédiaire d'un fil de soudage 15, par un processus de soudage de fil constitué d'une combinaison de soudage par ondes ultrasonores et de 35 soudage par thermocompression. Un matériau de protection de capteur (non représenté), tel qu'un gel de silicone, est incorporé dans la cavité 12a, de façon que la puce de semiconducteur 13, les cadres de montage 14 et les fils de soudage 15 soient recouverts par le matériau de protection pour les protéger contre une exposition directe à l'atmosphère, ou à l'air d'admission, dans son fonctionnement.
Une machine de soudage de fil (non représentée) a un poste de soudage auquel le boîtier 12 est maintenu dans une position désirée, un dispositif de reconnaissance d'image pour reconnaître la position des électrodes de la puce de semiconducteur 13 et la position des cadres de montage 14, une tête de soudage, un plateau pour déplacer la tête de soudage dans des directions d'axe X et d'axe Y, un bloc 10 thermique pour chauffer un élément à traiter (le fil de soudage), et une unité de commande électronique pour commander le fonctionnement de cette machine.
La tête de soudage (non représentée) a une paire d'éléments capillaires (dont les extrémités supérieures sont désignées par un numéro de référence 17 sur les figures 3A et 3B), un transducteur ultrasonore pour appliquer une vibration ultrasonore 15 aux éléments capillaires 17, un mécanisme de déplacement pour déplacer les éléments capillaires dans une direction d'axe Z, un chalumeau de soudage électrique pour former une pré- bille en or à une extrémité avant du fil de connexion et une partie de blocage de fil.
On va maintenant expliquer un processus pour fabriquer le dispositif à 20 semiconducteur, en particulier un procédé de soudage de fil. Initialement, le boîtier 12 avec les cadres de montage 14 moulés par moulage sur insert, et avec la puce de semiconducteur 13 collée à celui-ci, est placé à une position fixée au poste de soudage.
Ensuite, les positions des électrodes de la puce de silicium 13a, ainsi que les positions des cadres de montage 14 du boîtier 12 sont reconnues par le dispositif de 25 reconnaissance d'image.
On accomplit ensuite un processus de soudage de pré-bille (processus de pré-soudage), dans lequel les parties de pré-soudage 18 sont formées sur les cadres de montage 14 respectifs. De façon plus détaillée, le fil de soudage en or est bloqué par la tête de soudage (éléments capillaires 17), une bille est formée à l'extrémité avant du fil 30 de soudage, sous l'effet du chauffage par le bloc chauffant et de la décharge électrique, et les éléments capillaires 17 sont déplacés vers le bas jusqu'à un point de soudage sur la surface avant du cadre de montage 14, avec le fil de soudage et la bille à son extrémité, pendant que la bille est chauffée. Lorsque la bille atteint le point de soudage, la bille est ensuite pressée contre la surface de soudage avant du cadre de montage 14, 35 et en même temps une vibration est appliquée à la bille, de façon que la bille soit déformée et connectée au cadre de montage 14. Les éléments capillaires 17 seront ensuite déplacés vers le haut, comme représenté sur la figure 3A, et la partie de présoudage 18 fermement accouplée au cadre de montage 14 sera coupée et séparée du fil de soudage 15. Le processus de soudage de pré-bille ci-dessus est répété pour les 5 autres cadres de montage 14 (quatre fois dans ce mode de réalisation), de façon que les parties de pré-soudage 18 soient formées sur tous les cadres de montage 14.
Après que les parties de pré-soudage 18 mentionnées ci-dessus ont été formées sur les cadres de montage 14 respectifs, un processus de soudage principal est accompli. Dans ce processus, une bille est formée de façon similaire à l'extrémité du 10 fil de soudage 15, sous l'effet de la chaleur et de la décharge électrique, et les éléments capillaires 17 sont déplacés vers le bas en direction d'un point de soudage (un premier point de soudage) de l'électrode de la puce de semiconducteur 13. Lorsque la bille atteint le premier point de soudage, la bille est ensuite pressée contre l'électrode de la puce de semiconducteur 13, et en même temps une vibration est appliquée à la bille, de 15 façon que la bille soit déformée et connectée à l'électrode. Comme ci-dessus, une extrémité du fil de soudage est connectée à l'électrode par un processus de soudage par thermocompression. Les éléments capillaires 17 seront ensuite déplacés vers le haut, mais le fil de soudage 15 ne sera pas coupé et séparé de la bille, comme dans le cas du processus de pré-soudage mentionné ci-dessus, c'est-à-dire que le fil de 20 soudage 15 est maintenu par la tête de soudage pendant que son extrémité est maintenue connectée à la bille soudée sur l'électrode. Les éléments capillaires 17 sont en outre déplacés horizontalement vers le cadre de montage 14 conjointement au fil de soudage 15, tandis qu'on donne la forme d'une boucle au fil de soudage 15, comme représenté sur la figure 1A. Lorsque les éléments capillaires 17 atteignent un certain 25 point, les éléments capillaires sont ensuite déplacés vers le bas en direction de la partie de pré-soudage 18 (un second point de soudage), à laquelle le fil de soudage 15 sera pressé par les éléments capillaires sur la partie de pré- soudage 18, et la vibration sera appliquée de façon similaire au fil de soudage 15, comme représenté sur la figure 3B.
Par conséquent, le fil de soudage 15 est connecté à son autre extrémité au cadre de 30 montage 14 (la partie de pré-soudage 18) par le processus de soudage par thermocompression.
Après l'achèvement du soudage du fil de soudage sur le cadre de montage, les éléments capillaires 17 sont à nouveau déplacés vers le haut et le fil de soudage maintenu par les éléments capillaires sera coupé et séparé de la partie soudée. Le 35 processus de soudage principal ci-dessus est répété pour les autres électrodes et cadres de montage 14 (quatre fois dans ce mode de réalisation), de façon que la connexion électrique entre les électrodes de la puce de semiconducteur et les cadres de montage 14, par l'intermédiaire des fils de soudage 15, soit complètement réalisée.
Lorsque les cadres de montage 14 sont moulés par moulage sur insert dans 5 le boîtier 12, la surface supérieure des cadres de montage 14, c'est-àdire les seconds points de soudage, peut être contaminée par du gaz de résine, un agent ou de l'huile de démoulage sur une surface de coquille de moulage, et autres. Les performances de soudage peuvent être dégradées à cause de la contamination sur la surface des cadres de montage 14.
On obtient cependant des performances de soudage élevées dans la présente invention, du fait que le fil de soudage 15 est soudé sur la partie de présoudage 18 sur le cadre de montage 14. En outre, la partie de présoudage 18 est soudée sur la surface du cadre de montage 14, dont une aire de soudage peut être agrandie par rapport à celle pour un soudage direct du fil de montage sur le cadre de 15 montage, ce qui permet d'obtenir une force de jonction élevée entre la partie de présoudage 18 et le cadre de montage 14, même lorsque la surface de soudage du cadre de montage est contaminée après le moulage sur insert. Il en résulte qu'on peut obtenir une force de jonction élevée entre le fil de soudage et le cadre de montage.
La figure 4 montre un résultat d'un test de traction effectué par les inventeurs 20 de cette invention. Un axe longitudinal de la figure 4 montre une force de rupture de chaque test. Sur la figure 4, "A" désigne des échantillons de test pour lesquels un fil de soudage est connecté à un cadre de montage par un soudage de fil normal avant le moulage sur insert, "B" désigne des échantillons de test pour lesquels un fil de soudage est connecté à un cadre de montage par un soudage de fil normal après le moulage sur 25 insert, et "C" désigne des échantillons de test dans lesquels un fil de soudage est connecté à un cadre de montage par le soudage de fil de cette invention après le moulage sur insert, c'est-àdire un soudage de pré-bille et un soudage de fil normal.
Comme on le voit d'après la figure 4, la force de rupture des échantillons "B" est inférieure à celle des échantillons "A", à cause de la contamination de la surface de 30 soudage du cadre de montage, tandis que la force de rupture des échantillons "C" conformes à la présente invention est inférieure à celle des échantillons "A", mais supérieure à celle des échantillons "B", et la force de rupture des échantillons "C" de la présente invention est suffisamment élevée pour l'utilisation réelle du capteur de pression dans le moteur à combustion interne.
Au cours de cette invention, les inventeurs de la présente invention ont effectué une étude pour augmenter la force de jonction entre le fil de soudage en or 15 et le cadre de montage 14, dans laquelle trois procédés de soudage de fil différents ont été examinés et évalués. Les trois procédés sont, premièrement, un procédé de réduction de la contamination sur le cadre de montage 14 pendant le processus de 5 moulage sur insert, secondement, un procédé d'élimination de la contamination sur le cadre de montage 14 après le processus de moulage sur insert, et troisièmement, un procédé d'augmentation de la force de jonction en changeant des conditions du soudage de fil concernant la vibration ultrasonore. On expliquera à titre de référence ces résultats d'étude.
La figure 5 montre une représentation schématique des coquilles de moulage 22 et 23 pour le moulage sur insert du cadre de montage 14 dans le boîtier 12.
Pour examiner et évaluer la première étude, c'est-à-dire le procédé de réduction de la contamination sur le cadre de montage 14, un passage d'évacuation 22a est formé dans la coquille supérieure 22, de façon qu'un gaz de résine apparaissant pendant le moulage 15 puisse être évacué de la cavité de coquille 24. Une extrémité inférieure du passage 22a fait face à la surface avant du cadre de montage 14, sur laquelle le soudage de fil est accompli. Les inventeurs ont cependant confirmé que la contamination sur la surface du cadre de montage ne peut pas être suffisamment évitée.
Par conséquent, on a formé des passages d'évacuation supplémentaires 20 22b dans la coquille supérieure 22, comme représenté sur la figure 6, mais on n'a pas obtenu un bon résultat. Ensuite, on envisage de former une ou plusieurs parties concaves 14a dans la surface du cadre de montage 14, de façon qu'une extrémité d'une paroi formant le passage 22a puisse être insérée dans la ou les parties concaves 14a, comme représenté sur la figure 7. Il est cependant nécessaire d'accomplir une opération 25 de micro-fabrication sur la surface du cadre de montage 14, ce qui peut être difficile à effectuer et augmente le coût de fabrication. De ce fait, cette possibilité de la figure 7 a été éliminée de l'étude. Comme cidessus, la première étude concernant la réduction de la contamination sur la surface du cadre de montage n'a pas proposé une meilleure solution que la présente invention.
On a ensuite effectué la seconde étude, dans laquelle on évalue un procédé d'élimination de la contamination sur le cadre de montage 14 au moyen d'un procédé de nettoyage, par exemple un nettoyage par plasma. Le nettoyage par plasma est un procédé pour nettoyer une pièce, conformément auquel on place la pièce dans une chambre à vide, on génère un plasma d'argon dans cette chambre à vide et on projette 35 des ions d'argon contre la pièce, de façon que le contaminant soit chassé de la surface 1 1 de la pièce à cause de son énergie de collision. Conformément à ce procédé, il a été confirmé que le contaminant peut être suffisamment enlevé et qu'une force de jonction élevée du fil de soudage 15 sur le cadre de montage 14 est obtenue.
Il est cependant désavantageux du fait qu'un appareil pour ce nettoyage par 5 plasma est coûteux et le processus de nettoyage doit être effectuépar traitement discontinu, ce qui augmente le coût de fabrication. Un processus de grenaillage est également possible à titre de variante pour enlever le contaminant du cadre de montage.
Il est cependant désavantageux dans la mesure o la rugosité de surface des autres parties du boîtier 12, par exemple une partie d'étanchéité, est détériorée de façon 10 similaire. Par conséquent, ce processus de grenaillage est éliminé de l'étude ultérieure.
Comme ci-dessus, un processus pour enlever la contamination du cadre de montage 14 au moyen d'un procédé de nettoyage, par exemple un nettoyage par plasma, est effectif, mais ce procédé seul n'est pas recommandable du fait de son coût de fabrication.
Comme on l'a déjà expliqué ci-dessus, une combinaison du soudage par 15 onde ultrasonore et du soudage par thermocompression est utilisée dans cette invention pour souder les fils de soudage en or, et dans ce procédé de soudage de fil, le soudage par thermocompression est un processus principal et le soudage par onde ultrasonore est un processus supplémentaire. Dans cette situation, on a effectué la troisième étude, dans laquelle on a fait varier et on a évalué des conditions du soudage de fil par onde 20 ultrasonore. Dans cette étude, on fait varier l'énergie de vibration de résonance ainsi que la puissance de pression appliquée aux fils de soudage. La figure 8 montre le résultat de cette étude, avec un axe longitudinal représentant une force de rupture. On a fait varier la puissance de pression dans les trois plages, c'est-à-dire qu'on a appliqué au fil de soudage la puissance de pression de F90, F120 et F150, tandis qu'on a fait varier la 25 vibration de résonance de P70 à P190, avec cinq énergies différentes de P70, P100, P130, P160 et P190. Cependant, comme on le voit sur la figure 8, la force de rupture n'était pas suffisamment élevée pour augmenter la force de jonction dans n'importe lequel de ces tests. La force de rupture de la troisième étude est inférieure à la 200 mN, tandis que la force de rupture conforme à la présente invention est supérieure à 200 30 mN, comme on le voit sur la figure 4.
Dans le processus de soudage de fil normal utilisant la vibration ultrasonore, la vibration de résonance est appliquée au fil de soudage lorsque le fil de soudage vient en contact avec le cadre de montage. Des tests supplémentaires ont cependant montré que la vibration de résonance était appliquée au fil de soudage peu de temps avant que 35 le fil de soudage ne vienne en contact avec le fil de montage, en espérant qu'une telle pré-vibration puisse augmenter la force de jonction à cause de la friction créée par la vibration. On n'a cependant également pas obtenu un bon résultat.
Conformément à la présente invention, la partie de pré-soudage est formée sur le cadre de montage 14, et ensuite le fil de soudage est soudé sur l'électrode de la 5 puce de semiconducteur et sur le cadre de montage à la partie de pré-soudage. Du fait de ce processus de soudage de pré-bille, une force de jonction élevée du fil de soudage et du cadre de montage est obtenue, même lorsqu'il y a un contaminant sur la surface de soudage du cadre de montage. En outre, du fait que ce soudage de pré-bille peut être accompli par la machine de soudage de fil normale, une augmentation du coût de 10 fabrication peut être supprimée. En outre, conformément à l'invention, une partie concave n'est pas formée sur la face arrière du cadre de montage pendant le processus de moulage sur insert, et de ce fait il n'est pas nécessaire d'accomplir un processus pour recouvrir une telle partie concave par un processus d'enrobage ou autres, ce qui diminue le coût de fabrication.
Dans le mode de réalisation envisagé ci-dessus, bien que le processus de soudage de pré-bille soit accompli après que le cadre de montage a été monté dans le boîtier par moulage sur insert, un processus de nettoyage (rinçage) peut être accompli pour nettoyer (rincer) la surface du cadre de montage 14. Cependant, ce processus de nettoyage (rinçage) peut ne pas être un processus de nettoyage, tel que le nettoyage 20 par plasma ou un processus de grenaillage, qui est capable de nettoyer suffisamment la surface du cadre de montage, du fait que le processus de soudage de prébille est effectué par la suite. En d'autres termes, tout processus de nettoyage (rinçage) qui a un faible coût peut être adopté pour la présente invention.
Enfin, bien que la présente invention soit appliquée au dispositif capteur de 25 pression à semiconducteur dans le mode de réalisation ci- dessus, il peut également être appliqué à n'importe quel autre dispositif à semiconducteur, tel qu'un capteur d'accélération et autres, dans lequel une puce de semiconducteur est connectée à des cadres de montage au moyen d'un processus de soudage de fil.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Procédé de soudage de fil pour un dispositif à semiconducteur, dans lequel un cadre de montage (14) est moulé, par moulage sur insert, dans un boîtier (12) en résine, une puce de semiconducteur (13) est montée sur le boîtier (12), et un fil de 5 soudage en or (15) est connecté entre une électrode de la puce de semiconducteur (13) et le cadre de montage (14), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de soudage de pré-bille, dans laquelle une pré-bille (18) est formée à partir du fil de soudage en or (15), et la pré-bille (18) est coupée pour être séparée du fil de soudage (15), de façon qu'une partie de pré-soudage soit formée sur le cadre de 10 montage (14); et une étape de soudage de fil, dans laquelle le fil de soudage en or (15) est soudé à l'électrode de la puce de semiconducteur (13) à un premier point de soudage, et ensuite à la partie de pré-soudage à un second point de soudage.
2. Procédé de soudage de fil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de nettoyage de la surface de soudage du cadre de 15 montage (14) avant l'étape de soudage de pré-bille.
3. Procédé de soudage de fil pour un dispositif à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend: une étape de moulage d'un cadre de montage (14) dans un boîtier (12) en résine, par moulage sur insert; une étape de montage d'une puce de semiconducteur (13) sur le boîtier (12); une étape de formation d'une pré-bille 20 (18) à partir d'un fil de soudage en or (15), à une extrémité avant d'éléments capillaires (17) d'une machine de soudage; une étape de formation d'une partie de présoudage sur une surface de soudage du cadre de montage (14), par un processus combiné de soudage par vibration ultrasonore et de processus de soudage par thermocompression, dans lequel la pré-bille (18) est pressée et fixée sur le cadre de montage (14), et ensuite 25 la pré-bille (18) est coupée et séparée du fil de soudage (15); une étape de soudage d'une extrémité du fil de soudage en or (15) sur une électrode de la puce de semiconducteur (13) par le processus combiné; et une étape de soudage de l'autre extrémité du fil de soudage en or (15) sur la partie de présoudage, par le processus combiné.
4. Dispositif à semiconducteur comprenant: un boîtier (12) en résine dans lequel un cadre de montage (14) est moulé par moulage sur insert; une puce de semiconducteur (13) montée sur une surface avant du boîtier (12); et un fil de soudage en or (15) dont une extrémité est connectée à une électrode de la puce de 5 semiconducteur (13), et dont l'autre extrémité est connectée au cadre de montage (14), caractérisé en ce qu'une partie de pré-soudage (18) est formée à partir du fil de soudage en or (15) et est fixée sur le cadre de montage (14), et en ce qu'une extrémité du fil de soudage en or est connectée à la partie de pré-soudage (18).
5. Dispositif à semiconducteur selon la revendication 4, caractérisé en ce 10 qu'une surface arrière du cadre de montage (14) est complètement noyée dans le boîtier moulé (12).
6. Dispositif à semiconducteur ayant un boîtier moulé (12) en résine dans lequel un cadre de montage (14) en métal est moulé par moulage sur insert; une puce de semiconducteur (13) montée sur une surface avant du boîtier moulé (12) en résine; 15 et un fil de soudage en or (15) dont une extrémité est connectée à une électrode de la puce de semiconducteur (13), et dont l'autre extrémité est connectée au cadre de montage (14) en métal, caractérisé en ce qu'une partie de pré-soudage (18) est formée à partir du fil de soudage en or (15) et fixée sur le cadre de montage (14) en métal au moyen d'un processus de soudage de fil, qui comprend un soudage par onde 20 ultrasonore et un soudage par thermocompression; en ce qu'une extrémité du fil de soudage en or (15) est connectée à l'électrode de la puce de semiconducteur (13) par le fil de soudage; et en ce que l'autre extrémité du fil de soudage en or (15) est connectée à la partie de pré-soudage (18) par le soudage de fil.
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