JP2001291734A - ワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置 - Google Patents

ワイヤボンディング方法およびワイヤボンディング装置

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bonding
wire bonding
lead frame
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Eiji Tsukiide
英治 月出
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子が半導体素子搭載部上に銀ペース
ト等の軟質材で接着されていても、半導体素子の電極部
とワイヤが強固にボンディングできるようにする。 【解決手段】 リードフレームの半導体素子搭載部４上
に銀ペースト３にて搭載された半導体素子２を半導体素
子支持体７ａで押圧しつつ、キャピラリにて超音波エネ
ルギーを与えて半導体素子の電極部とワイヤ間をボンデ
ィングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の電極
（ボンディングパッド）とインナーリードとの間を金属
細線（ワイヤ）にて接続するためのボンディング方法と
その装置に関し、特に超音波振動を利用してボンディン
グを行うワイヤボンディング方法とその装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の電極とインナーリードとの
間の接続方法としては、Ａｕワイヤを用いた熱圧着法が
広く用いられている。この熱圧着法において、近年で
は、より確実な接着強度が得られるように、超音波振動
を利用する超音波併用熱圧着法を採用するのが一般的に
なってきている。図５は、従来の超音波併用熱圧着方式
のワイヤボンディング装置のボンディング状態を示す断
面図である。図５において、１は、リードフレームが載
置される、ヒータが内蔵されたヒータブロック、２は、
表面に複数の電極を有する半導体素子、３は、熱硬化性
樹脂にＡｇ粉が混入された銀ペースト、４はリードフレ
ームの素子搭載部、５はリードフレームのリード部、６
はリードフレーム押え、８は、Ａｕ細線であるボンディ
ングワイヤ、９は、ボンディングワイヤを保持し、これ
をボンディング対象にボンディングするキャピラリ、そ
して１０はワイヤボンド後のワイヤである。
【０００３】ワイヤボンディングに際しては、半導体素
子２がその半導体素子搭載部４に銀ペースト３にて予め
固着（ダイボンド）されたリードフレームが、ヒータブ
ロック１上に搬送されてくる。次に、リードフレームの
リード部５のセカンドボンド（リード部とワイヤとのボ
ンディング）個所から少し離れた個所がリードフレーム
押え６によって上方から押さえ込まれる。次に、先端に
ボールが形成されたボンディングワイヤ８を保持したキ
ャピラリ９が下降して、半導体素子２の電極部（ボンデ
ィングパッド、図示せず）面に加圧接触する。次いで、
キャピラリ９より超音波振動エネルギーを受けて、半導
体素子２の電極部とボンディングワイヤ８間がワイヤボ
ンド接続される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のワイヤ
ボンディング方法では、半導体素子２上の電極とワイヤ
との接合部に十分に高い接着強度が得られないことがあ
る。その要因の一つは、半導体素子２が機械的剛性に乏
しく変形し易い銀ペーストにより固着されていることで
ある。すなわち、銀ペーストが軟質であることにより、
ワイヤボンディング時に超音波エネルギーが、半導体素
子２を振動させるため、超音波振動エネルギーが十分に
接合部に伝達されない。この傾向は半導体素子２のサイ
ズが小さいほど顕著になる。
【０００５】また、リードフレームは肉厚が薄く、かつ
同素子搭載部４は吊りピンと呼ばれる細い条片により数
点支えられているだけなので、素子搭載部４自身が振動
しやすく、超音波振動の接合部への伝達は一層困難にな
る。素子搭載部の固定をより確実にするために、ヒータ
ブロック１に吸引孔を設けそこから真空吸引を行う方式
が、リードフレーム押え６よる方法と併用される場合も
ある。しかし、気密シール手段のない方式では吸引力が
十分でない上に、半導体素子２自身の振動を抑える効果
は期待できない。本発明の課題は、上述した従来例の問
題点を解決することであって、その目的は、ワイヤボン
ディング時に半導体素子自身が確実に固定されるように
して超音波振動が十分に接合部に伝達されるようにし、
もって、半導体素子の電極とワイヤとの接着強度を高め
ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体素子の電極とインナーリー
ドとの間をワイヤにて接続するワイヤボンディング方法
において、半導体素子自体を押圧して固定しつつボンデ
ィングを行うことを特徴とするワイヤボンディング方
法、が提供される。
【０００７】また、上記の目的を達成するため、本発明
によれば、半導体素子が搭載された半導体素子搭載部が
載置される載置台と、ワイヤを加圧・接着するボンディ
ングツールと、半導体素子を直接押圧してこれを固定す
る半導体素子支持体と、を備えたワイヤボンディング装
置、が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。 [第１の実施の形態]図１は、超音波併用熱圧着方式に係
る、本発明の第１の実施の形態のワイヤボンディング装
置の主要部の断面図である。
【０００９】図１に示すように、半導体素子２が銀ペー
スト３により固着されているリードフレームの半導体素
子搭載部４が、加熱されたヒータブロック１上に搬送さ
れてきて、設置され位置決めされる。次に、リードフレ
ームのリード部５をリードフレーム押え６で押えること
によりリードフレームを固定する。これと同期して、半
導体素子支持体７ａが下降してきて半導体素子２を押圧
することによって半導体素子２を固定する。しかる後、
Ａｕ線であるワイヤを保持しつつキャピラリ９が下降し
てワイヤ先端部に形成されているボールを半導体素子２
の電極上に接触させる。そして、ヒータブロック１から
の加熱、ワイヤの供給体でもあるキャピラリ９の加圧力
およびキャピラリ９を介しての超音波エネルギーによっ
て半導体素子２の電極部にワイヤがボンディングされ
る。
【００１０】次いで、キャピラリ９は上昇しリードフレ
ームのリード部５上に移動した後下降し、ワイヤをリー
ド部（インナーリード部）に接触させる。そして、電極
部でのボンディングと同様にして、加熱・加圧すると共
に超音波振動を印加してワイヤをリード部上にボンディ
ングし、ワイヤ先端部を切断する。次に、キャピラリ９
は上昇し、トーチによってワイヤ先端部にボールが形成
される。その後、キャピラリ９が半導体素子上に戻り次
の電極上に下降して次のワイヤボンディングが行われ
る。以下同様にして、ボンディングが続行され、半導体
素子上の全ての電極と対応するインナーリードとの間の
接続が完了したら、半導体素子支持体７ａとリードフレ
ーム押え６とが上昇し、リードフレームと半導体素子２
の固定が解かれる。次いで、リードフレームが半導体素
子の１単位移動され、次の半導体素子がヒータブロック
１上に搬送されてくる。
【００１１】[第２の実施の形態]図２は、本発明の第２
の実施の形態のワイヤボンディング装置の主要部の断面
図である。同図において、図１に示した第１の実施の形
態と同等の部分には、同一の参照符号が付せられている
ので、重複する説明は省略する。図２に示す本実施の形
態の先の実施の形態と相違する点は、半導体素子支持体
の構造である。本実施の形態においては、半導体素子支
持体７ｂがリードフレーム押え６上に設置されており、
半導体素子支持体７ｂの半導体素子を押さえる部分は
“Ｌ”字状に切り込まれている。図２に示すように、半
導体素子２が搭載されているリードフレームの半導体素
子搭載部４が、加熱されたヒータブロック１上に搬送さ
れてきて、位置決め・設置される。次に、リードフレー
ムのリード部５をリードフレーム押え６で押えることに
よりリードフレームを固定する。このとき、リードフレ
ーム押え６上に設置されている半導体素子支持体７ｂも
リードフレーム押え６と一体となって動作して半導体素
子２を押さえ込む。この後の動作は、第１の実施の形態
の場合と同様である。
【００１２】本実施の形態においては、半導体素子２上
の半導体素子支持体７ｂが接触する部分には電極が形成
されていないことが想定されている。本実施の形態にお
いては、第１の実施の形態の場合のように、半導体素子
支持体が上方から降下してくるものではないので、キャ
ピラリの動作を妨げるものがなく、効率的にボンディン
グを実行することができる。本実施の形態を変更して、
半導体導体素子支持体７ｂが斜め上方から降下してき
て、半導体素子の上面および側面を押圧するようにする
ことができる。この場合にも、キャピラリの動作が妨げ
られることがない。
【００１３】[第３の実施の形態]図３は、本発明の第３
の実施の形態のワイヤボンディング装置の主要部の断面
図である。同図において、図１に示した第１の実施の形
態と同等の部分には、同一の参照符号が付せられている
ので、重複する説明は省略する。本実施の形態において
は、半導体素子支持体７ａに弾性体１１が備えられてい
る。このように構成されたことにより、半導体素子２
は、半導体素子支持体７ａにより弾力をもって押圧され
ることになり、過度の押圧力が半導体素子２上に作用す
ることが回避される。
【００１４】[第４の実施の形態]図４は、本発明の第４
の実施の形態のワイヤボンディング装置の主要部の断面
図である。同図において、図１に示した第１の実施の形
態と同等の部分には、同一の参照符号が付せられている
ので、重複する説明は省略する。本実施の形態において
は、半導体素子支持体７ａに、半導体素子２に対する半
導体素子支持体７ａの押圧力を測定する圧力センサ１２
とその押圧力を加減する加圧力調整機構１３とが備えら
れている。このように構成されたことにより、最適の加
圧力をもって半導体素子支持体７ａにより半導体素子２
を押圧することが可能になる。
【００１５】以上好ましい実施の形態について説明した
が、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の
変更が可能なものである。例えば、実施の形態ではＡｕ
線が用いられていたがこれに代えてＣｕ線を用いてもよ
い。また、実施の形態では、超音波併用熱圧着法につい
て説明したが、本発明は、Ａｌ線を用いる超音波法につ
いても同様に適用することが可能である。また、半導体
素子支持体が半導体素子を側面からのみ押圧するように
することも可能である。この場合には、ボンディングツ
ール（キャピラリあるいはウエッジ）の振動方向が半導
体素子支持体の押圧方向と一致するようにすることが望
ましい。そして、この半導体素子を側面から押圧する半
導体素子支持体をリードフレーム押え上に設置すること
ができる。また、本発明は、半導体素子がリードフレー
ム上に搭載された場合ばかりでなく、他の実装基板上や
パッケージに搭載された場合にも適用が可能なものであ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、半導体素子を半導体素子支持体にて直接押圧して
固定するので、半導体素子とリードフレームなどの半導
体素子搭載部との間の接着に機械的剛性の乏しい銀ペー
ストが使われていても、ワイヤボンディングの超音波振
動エネルギーは半導体素子電極部とワイヤとの接合部に
確実に伝わり、強固なワイヤ接続が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の主要部の断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の主要部の断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の主要部の断面図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の主要部の断面図。
【図５】従来例の断面図。
【符号の説明】
１ ヒータブロック ２ 半導体素子 ３ 銀ペースト ４ リードフレームの半導体素子搭載部 ５ リードフレームのリード部 ６ リードフレーム押え ７ａ 半導体素子支持体 ７ｂ 半導体素子支持体 ８ ボンディングワイヤ ９ キャピラリ １０ ボンディング後のワイヤ １１ 弾性体 １２ 圧力センサ １３ 加圧力調整機構

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子の電極とインナーリードとの
    間をワイヤにて接続するワイヤボンディング方法におい
    て、半導体素子自体を押圧して固定しつつボンディング
    を行うことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】 前記半導体素子の上面、および／また
    は、側面を押圧して前記半導体素子を固定することを特
    徴とする請求項１記載のワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】 超音波振動を印加しつつボンディングを
    行うワイヤボンディング方法であって、前記半導体素子
    に対する側面からの押圧方向が、超音波の振動方向と一
    致していることを特徴とする請求項２記載のワイヤボン
    ディング方法。
  4. 【請求項４】 半導体素子が搭載された半導体素子搭載
    部が載置される載置台と、ワイヤを加圧・接着するボン
    ディングツールと、半導体素子を直接押圧してこれを固
    定する半導体素子支持体と、を備えたワイヤボンディン
    グ装置。
  5. 【請求項５】 前記半導体素子支持体が、半導体素子の
    上面、および／または、側面を直接押圧することを特徴
    とする請求項４記載のワイヤボンディング装置。
  6. 【請求項６】 前記半導体素子支持体が、弾力をもって
    前記半導体素子を押圧することを特徴とする請求項４ま
    たは５記載のワイヤボンディング装置。
  7. 【請求項７】 前記半導体素子支持体には、前記半導体
    素子に対する押圧力を一定化する機能が備えられている
    ことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のワイヤ
    ボンディング装置。
  8. 【請求項８】 前記載置台が加熱されていることを特徴
    とする請求項４〜７の何れかに記載のワイヤボンディン
    グ装置。
  9. 【請求項９】 前記ボンディングツールには、超音波振
    動が印加されていることを特徴とする請求項４〜８の何
    れかに記載のワイヤボンディング装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009031541A1 (ja) * 2007-09-06 2009-03-12 Alps Electric Co., Ltd. 素子実装モジュール及びその製造方法
KR100979998B1 (ko) * 2008-05-20 2010-09-03 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 제조용 히트블럭
JP2012164918A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Denso Corp ワイヤボンディング構造体の製造方法

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