JP2014011396A - 半導体装置の実装構造および半導体装置の実装方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】接続端子41を有する回路基板40上に搭載された半導体装置10の電極パッド上11にバンプ12を形成する。次に、接続端子41に第1ボンディングを行い、バンプ12に第2ボンディングを行って接続端子41とバンプ12とを電気的に接続するインナーワイヤを配設する。次に、第2ボンディング部B2に第1ボンディングを行い、接続端子41上における第1ボンディング部B1より外側の位置に第2ボンディングを行い、インナーワイヤの外側にアウターワイヤ30を配設する。
【選択図】図4
Description
そこで、半導体装置の1つの電極パッドと回路基板の1つの接続端子とを、インナーワイヤとアウターワイヤの2本のワイヤで接続するダブルワイヤ実装構造とすることが知られている。
ダブルワイヤ実装構造では、ワイヤの1本が破断した場合でも、もう1本のワイヤにより電気的な接続が維持されるため、信頼性を向上することができる。
先ず、金ワイヤの先端にボールを形成し、このボールを半導体装置の電極パッド上にボンディング(第1ボンディング)する。第1ボンディングをした後、金ワイヤを上方に持ち上げたうえ、下降させながら半導体装置の外側に引出し、接続端子にボンディングする(第2ボンディング)ことによりインナーワイヤを配設する。第2ボンディング後、金ワイヤは切断される。
次に、再び、金ワイヤの先端にボールを形成し、このボールをインナーワイヤの第1ボンディングされた部分の上に第1ボンディングする。第1ボンディングをした後、金ワイヤを上方に持ち上げたうえ、下降させながら半導体装置の外側に引出し、接続端子に第2ボンディングすることによりインナーワイヤの外側にアウターワイヤを配設する(例えば、特許文献2参照)。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、接続端子を有する基板上に搭載された半導体装置の電極パッド上にバンプを形成する工程と、接続端子に第1ボンディングを行い、バンプに第2ボンディングを行って接続端子とバンプとを電気的に接続するインナーワイヤを配設する工程と、インナーワイヤの第2ボンディングされた部分に第1ボンディングを行い、接続端子上におけるインナーワイヤの第1ボンディングされた部分より外側の位置に第2ボンディングを行い、インナーワイヤの外側に、インナーワイヤと重ねてアウターワイヤを配設し、インナーワイヤと共に接続端子とバンプとを電気的に接続する工程と、基板上に、半導体装置の上面側およびインナーワイヤ、アウターワイヤを覆う封止材を設ける工程と、を備えることを特徴とする。
以下、この発明の半導体装置の実装構造および半導体装置の実装方法の一実施の形態を図面と共に説明する。
図1は、この発明の実装構造の一実施の形態を示し、図1(a)は側方からの外観図であり、図1(b)は、図1(a)における領域Aを上方からみた拡大平面図である。
一実施の形態として示す半導体装置の実装構造は、インナーワイヤ20、アウターワイヤ30によりボンディングされた回路基板(基板)40と半導体装置10とが、封止材50により封止された半導体パッケージ1として構成されている。
半導体装置10の上面には、複数個の電極パッド11(図1(b)参照)が側辺に沿って配列されている。電極パッド11は平面視で矩形形状を有し、その周囲は酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の無機絶縁膜で覆われている。電極パッド11は、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属または金等により形成されている。
アウターワイヤ30はインナーワイヤ20の外側に配設されており、図1(b)に図示されているように、アウターワイヤ30は、インナーワイヤ20に対応する部分が、平面視で直線的に重なって配設されている。
半導体装置10の上面、回路基板40の上面およびインナーワイヤ20、アウターワイヤ30はエポキシ樹脂等の熱硬化型絶縁樹脂で形成された封止材50により被覆されている。
バンプ12と接続端子41とは、インナーワイヤ20により電気的に接続されている。インナーワイヤ20の一端部には、ほぼ半球形状の盛上り部21が形成され、盛上り部21が接続端子41にボンディングされている。盛上り部21は、後述する如く、ワイヤをボール状に形成し、これを接続端子41に押し付けることにより形成される。盛上り部21が接続端子41にボンディングされたボンディング部(第1ボンディング部)B1は、接続端子41がヴィア導電部43に接続されている接続部よりも内方、換言すれば、半導体装置10に近い位置に設けられている。
本発明の一実施の形態では、インナーワイヤ20は、一端側のボンディング部B1においてボンディングし、この後、ボンディング部B1より上方に位置するボンディング部B2においてボンディングする、所謂、打上げ法によりボンディングする。打上げ法は、打下ろし法よりも、ワイヤを低い姿勢で配設することができ、ワイヤの長さを短くすることができる。このため、封止材50とインナーワイヤ20との線膨張係数の差に起因してインナーワイヤ20に発生する応力を低減することができる。
図2〜図6の各図において(a)または(a−1)、(a−2)は、図1(a)に図示された半導体装置の実装構造の断面図に対応する部分の各工程における断面図であり、(b)は、図1(b)と同様、図1(a)における領域Aを上方からみた各工程における拡大平面図である。
なお、半導体パッケージ1は、このような半導体パッケージ1を多数個形成することができる大きな回路基板40上に形成され、封止材50で封止後、回路基板40を切断することにより得られる。しかし、以下の製造方法では、1個の半導体パッケージ1について説明する。
先ず、回路基板40に形成されたダイパッド44上に、ダイボンド材45を介して半導体装置10をダイボンディングし、半導体装置10の上面に形成された電極パッド11にバンプ12を形成する。
図2(a)に図示されるように、キャピラリ61にワイヤ13を挿通し、キャピラリ61により加熱してワイヤ13の先端に球状のボール13aを形成する。キャピラリ61を図2(a)の位置(イ)から位置(ロ)に降下し、ボール13aを電極パッド11に接触させる。
この状態で、キャピラリ61によりボール13aを電極パッド11上に押し付け、超音波溶接によりボール13aを電極パッド11に接合する。接合後、クランパ(図示せず)によりワイヤ13をボール13aの根元部で切断して、切り離されたワイヤ13と共にキャピラリ61を上昇する。
これにより、電極パッド11上に、ほぼ半球状に盛上ったバンプ12が形成される(図2(a)における半導体装置10の左側の側辺近傍のバンプ12参照)。
この状態で、キャピラリ62によりボール21aを電極パッド11上に押し付け、超音波溶接によりボール21aをバンプ12に接合する。接合後、切り離されたワイヤ20’と共にキャピラリ62を上昇する。
これにより、接続端子41上に、ボンディング部B1で接合されたほぼ半球状の盛上り部21が形成される。
これにより、図4(a−2)に図示されるように、バンプ12上にほぼ平坦状のボンディング部B2が形成される。このボンディング方法は、第2ボンディング部B2が第1ボンディング部B1よりも高い位置にある打上げ法である。つまり、キャピラリ62を、最高点がバンプ12の上面より僅かに高い程度となるように上昇させてインナーワイヤ20の他端部22をバンプ12の上面に接合させる。このため、インナーワイヤ20は、盛上り部21と他端部22との間で、最高点がバンプ12の上面と同程度の高さとなるように湾曲して配設される。
つまり、打上げ法による場合は、打下ろし法に用場合に比して、ワイヤの高さを低く、かつ、長さを短くすることができる。この結果、封止材50とインナーワイヤ20との線膨張係数の差に起因してインナーワイヤ20に発生する応力を小さくし、破断の発生の可能性を低減することが可能となる。
この状態で、キャピラリ62によりボール31aをインナーワイヤ20の他端部22上に押し付け、超音波溶接によりボール31aをインナーワイヤ20の他端部22に接合する。接合後、ワイヤ30’と共にキャピラリ62を上昇する。
これにより、ワイヤ30’の一端部に、接続端子41にボンディング部B3で接合されたほぼ半球状の盛上り部31が形成される。
これにより、図6(a−2)に図示されるように、接続端子41上に、ほぼ平坦状のボンディング部B4が形成され、インナーワイヤ20の外側に、インナーワイヤ20とは独立して半導体装置10の電極パッド11と接続端子41とを接続するアウターワイヤ30が湾曲状に配設される。
図6(a―2)に図示された状態で金型内に装着され、封止材50が成形により形成される。そして、金型から取り出して、境界部で切断することにより、図1に図示される半導体パッケージ1が複数個、同時に作製される。
(1)インナーワイヤ20を、接続端子41およびバンプ12に打上げ法によりボンディングしたので、インナーワイヤ20の高さを低く、かつ、その長さを短くすることができる。これにより、封止材50とインナーワイヤとの線膨張係数の差に起因してインナーワイヤ20に発生する応力を低減することができ、インナーワイヤ20の破断の可能性を低減することができる。
(2)半導体装置10の電極パッド11上に、半導体装置10の上面から突出するバンプ12を形成し、このバンプ12上に、インナーワイヤ20の他端部22をボンディングした。このため、インナーワイヤ20と半導体装置10の上部側辺のエッジとの間隙を大きくすることができ、インナーワイヤ20を打上げ法によりボンディングした場合でも、インナーワイヤ20が半導体装置10の上部側辺のエッジに接触するのを防止することができる。これにより、半導体装置10の内部短絡、特性の劣化、インナーワイヤ20の損傷等を抑制または防止することができる。
(4)インナーワイヤ20およびアウターワイヤ30の高さが低く且つ長さが短くなるので、半導体装置の実装構造、換言すれば、半導体パッケージ1のサイズを小さくすることができる。
(6)接続端子41がヴィア導電部43に接続される接続部に対し、インナーワイヤ2の第1ボンディング部B1を接続部の内方に、アウターワイヤ30の第2ボンディング部B4を接続部の外方に設けた。このため、インナーワイヤ20とアウターワイヤ30とを、相互に干渉せず、独立して配設されるように形成することが容易である。また、ボンディング部B1とB4とがヴィア導電部43上から離れた位置となるので、ボンディング部B1、B4がヴィア導電部43の中空部に突き抜けるようなことがなく、接合力を確実に確保することができる。
半導体装置10に形成された複数の電極パッド11を、回路基板40の各接続端子41にワイヤボンディングする場合、上記一実施の形態に示すボンディング方法をすべての電極パッド11と接続端子41に対して適用してもよい。しかし、その一部のみに適用してもよい。
10 半導体装置
11 電極パッド
12 バンプ
20 インナーワイヤ
21 盛上り部
22 他端部
30 アウターワイヤ
31 盛上り部
32 他端部
40 回路基板
41 接続端子
42 外部接続端子部
43 ヴィア導電部
50 封止材
B1、B3 ボンディング部(第1ボンディング部)
B2、B4 ボンディング部(第2ボンディング部)
Claims (10)
- 接続端子を有する基板と、
電極パッドを有し、前記基板上に搭載された半導体装置と、
前記半導体装置の前記電極パッド上に形成されたバンプと、
前記接続端子上に第1ボンディング部が形成され、前記バンプ上に第2ボンディング部が形成されたインナーワイヤと、
前記インナーワイヤの前記第2ボンディング部に第1ボンディング部が形成され、前記接続端子上における前記インナーワイヤの前記第1ボンディング部より外側の位置に第2ボンディング部が形成され、前記インナーワイヤの外側に配設されたアウターワイヤと、
前記基板上に、前記半導体装置の上面側および前記インナーワイヤ、前記アウターワイヤを覆って設けられた封止材と、を備えることを特徴とする半導体装置の実装構造。 - 請求項1に記載の半導体装置の実装構造において、前記バンプ、前記インナーワイヤおよび前記アウターワイヤは金により形成されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
- 請求項1または請求項2に記載の半導体装置の実装構造において、前記インナーワイヤの第1ボンディング部は、ほぼ半球形状の盛上り部を有し、前記インナーワイヤの第2ボンディング部は、平坦状に形成されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の実装構造において、前記アウターワイヤの第1ボンディング部は、ほぼ半球形状の盛上り部を有し、前記アウターワイヤの第2ボンディング部は、平坦状に形成されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置の実装構造において、前記接続端子は、前記基板に設けられたヴィア導電部との接続部を有し、前記インナーワイヤの前記第1ボンディング部は、前記接続端子における前記ヴィア導電部との接続部より内方に形成され、前記アウターワイヤの第2ボンディング部は、前記接続端子における前記ヴィア導電部との接続部より外方に形成されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
- 接続端子を有する基板上に搭載された半導体装置の電極パッド上にバンプを形成する工程と、
前記接続端子に第1ボンディングを行い、前記バンプに第2ボンディングを行って前記接続端子と前記バンプとを電気的に接続するインナーワイヤを配設する工程と、
前記インナーワイヤの前記第2ボンディングされた部分に第1ボンディングを行い、前記接続端子上における前記インナーワイヤの前記第1ボンディングされた部分より外側の位置に第2ボンディングを行い、前記インナーワイヤの外側に、前記インナーワイヤと重ねてアウターワイヤを配設し、前記インナーワイヤと共に前記接続端子と前記バンプとを電気的に接続する工程と、
前記基板上に、前記半導体装置の上面側および前記インナーワイヤ、前記アウターワイヤを覆う封止材を設ける工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の実装方法。 - 請求項6に記載の半導体装置の実装方法において、前記半導体装置の電極パッド上にバンプを形成する工程は、金ワイヤをボール状に形成して前記電極パッド上に超音波を加えて溶着する工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
- 請求項6または7に記載の半導体装置の実装方法において、前記インナーワイヤの第1ボンディングは、金ワイヤをボール状に形成して超音波により前記電極パッドに接合する工程を含み、前記インナーワイヤの第2ボンディングは、前記金ワイヤをボール状に形成することなく、前記金ワイヤを平坦状に押し潰して接合する工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
- 請求項6乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置の実装方法において、前記アウターワイヤの第1ボンディングは、金ワイヤをボール状に形成して超音波により前記電極パッドに接合する工程を含み、前記アウターワイヤの第2ボンディングは、前記金ワイヤをボール状に形成することなく、前記金ワイヤを平坦状に押し潰して接合する工程を含むことを特徴とする半導体装置の実装方法。
- 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の半導体装置の実装方法において、前記接続端子は、前記基板に設けられたヴィア導電部との接続部を有し、前記インナーワイヤの前記第1ボンディングは、前記接続端子における前記ヴィア導電部との接続部より内方の位置で行い、前記アウターワイヤの第2ボンディングは、前記接続端子における前記ヴィア導電部との接続部より外方に形成されていることを特徴とする半導体装置の実装方法。
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JP2017511598A (ja) * | 2014-04-04 | 2017-04-20 | レイヤード オプトエレクトロニック カンパニー リミテッド | ウェハー回路 |
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-
2012
- 2012-07-02 JP JP2012148744A patent/JP2014011396A/ja active Pending
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