JP2605999B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
子を外部容器のリードフレームあるいは半導体素子を搭
載する回路基板の端子部にボンディングワイヤにより接
続して実装した半導体パッケージの製造方法に関するも
のである。
ードフレームの接合をボンディングワイヤにより行って
いた。図8は、従来の一般的な半導体パッケージの断面
構造を示す断面図であり、図9は、従来の半導体パッケ
ージのボンディングワイヤによる接続部分を示す拡大斜
視図である。これらの図に示すように、金(Au)線な
どの従来のボンディングワイヤ21の一方の先端は、ボ
ンディングツール23の加熱により先端にボール22が
形成され、ダイパッド6上のLSI4の電極7と熱圧着
接合される。ボンディングワイヤ21は通常金線で35
〜50mmφのものが使用される。電極7はアルミ蒸着
膜である。ボンディングワイヤ21の他端はリードフレ
ーム2の先端に超音波ボンディング法により接続され
る。このようにLSI4側にボール22を形成して接合
する方法はボールボンディング法と呼ばれLSI4の電
極7に対してボンディングワイヤ21は直角に接続され
る。このためワイヤボンディング法ではボンディングワ
イヤ21により一定のループ高さで接続される。
来のボンディングワイヤ21による接合には以下のよう
な問題がある。
る接合においては、ボンディング時の熱により、LSI
4の電極7に形成されるボール22の首の部分が弱くな
り、ある程度引っ張られると、ボール22の首のところ
から折れる現象、いわゆるネッキングが生じる。このボ
ールボンディングにおけるネッキングを防ぐためワイヤ
ボンディング法における接合においてはボンディングワ
イヤに一定のループ高さが必要となる。このためパッケ
ージの厚さを減少できず、また、パッケージの幅形状も
大きくなる。
長を短くできず、接続抵抗が大きくなる。
め、インダクタンスLが大きくなり、クロストーク大と
なる。
0.1秒を要し多ピンの場合、ピン数の増加につれて生
産量がダウンする。約300ピンの時、約30秒の接続
時間を要する。
ープの間隔がせまくなり、短絡をおこす場合がある。
必要で高価であり、多ピンの場合さらに高価となる。
に、半導体素子の電極とテープキャリアのリードフレー
ムのインナーリードとを一括ボンディングする方法も種
々提案されている(例えば、特開平02−22850号
公報、同02−121343号公報、同02−2151
45号公報等)。ところで、本出願人の出願による特開
平02−22850号公報に開示されたリードフレーム
では、インナーリードのみを金属箔エッチングパターン
により形成し、アウターリードを金属板によって形成す
ることにより多ピン化および微細化に対応しているが、
半導体素子の電極との接続のため、半導体素子を格納す
るデバイスホールにインナーリードを突き出す必要があ
る。しかし、デバイスホールに突出したインナーリー
ド、いわゆるフィンガーは曲がりやすく、特に小ピッチ
では歩留りが悪く問題となっている。また、特開平02
−215145号公報に開示されたテープキャリアで
は、スパッター蒸着によってポリイミドなどのテープ上
に金属被膜を主体とする金属箔層をエッチングまたはフ
ラッシュエッチングして得られたリードフレームのイン
ナーリードを支持するテープに穿孔して電極部を形成し
た後、インナーリード下のテープを薄肉化して電極部を
突出させることにより、微細化を可能とし、インナーリ
ードに充分なフィンガー強度付与している。しかし、こ
の方法は複雑な工程を必要とするという問題があるし、
用いるテープ面積が大きいため、先端のみを用いるのは
不経済であり、高価なポリイミドフィルムを多量に使用
することとなり、全体が高価になりがちであるという問
題もある。
解消し、LSIなどの半導体素子とリードフレームや基
板との接合にボンディングワイヤを用いる半導体パッケ
ージの製造方法において、パッケージの薄型化が可能
で、ボンディングワイヤ長が短く、短絡の恐れがなく、
電気特性に優れた一括ボンディングが可能な半導体パッ
ケージの製造方法を提供するにある。
に、本発明は、半導体素子を内蔵した半導体パッケージ
の製造方法において、前記半導体素子とリードフレーム
または基板とを予めめっき法によりテープキャリア上に
作製したボンディングワイヤ用の配線パターンによって
接続することを特徴とする半導体パッケージの製造方法
を提供するものである。
アまたは前記基板上に、それらの接続位置に対応させて
厚めっきされているのが好ましく、また、前記ボンディ
ングワイヤは、銅めっきよりなり、その上部に錫めっき
を有する。
LSIなどの半導体素子の電極とリードフレームまたは
基板との接続にめっきにより形成されたボンディングワ
イヤを用いたものである。そして、好ましくは、このボ
ンディングワイヤは、パーケージのリードフレームまた
は基板上に、ボンディング位置座標に位置合わせして厚
めっきすることにより形成され、また、このめっきは銅
めっきであり、さらに必要に応じ、この銅めっき上に錫
めっきされている。また、好ましくは、めっき製のボン
ディングワイヤの片端または両端にバンプが形成されて
いる。さらに好ましくは、LSIなどの半導体素子とリ
ードフレームまたは基板は一括ボンディングされる。こ
こで、半導体素子とリードフレームまたは基板とをめっ
きボンディングワイヤで接続する際に、ボンディングワ
イヤをリードフレームの先端に予め接続し、その後半導
体素子を接続する場合、半導体素子に予め接続し、その
後リードフレームまたは基板に接続する場合、および両
接続を同時に一括して行う場合のいずれを採用してもよ
い。
造方法に係る半導体パッケージは、薄型パーケージとす
ることができ、ボンディングワイヤの長さを短縮でき、
全体を小型化することができる。しかも、上記半導体パ
ッケージは短絡も生じないし、クロストークもなく電気
特性に優れている。また、この装置は、半導体素子とボ
ンディングワイヤ、リードフレームまたは基板とボンデ
ィングワイヤ、あるいはその両者間の接合を一括ボンデ
ィングすることも可能である。また、上記各特徴を有
し、また金線が不要とすることができるので、パッケー
ジコストを低減できる。
を添付の図面に示す好適実施例を参照して詳細に説明す
る。
る半導体パッケージの構造の一実施例を示す断面図であ
る。同図において、1は本発明の最も特徴的なめっきに
より形成されたボンディングワイヤ(以下、めっきボン
ディングワイヤという)である。めっきボンディングワ
イヤ1の一端はリードフレーム2の一端はリードフレー
ム2の一端に直接熱融着され、他端はダイパッド6上の
LSI4の対応する電極7にバンプ5を介して熱融着さ
れている。このようにリードフレーム2とめっきボンデ
ィングワイヤ1により接続されたLSI4は樹脂8によ
りモールドされている。このような樹脂モールド半導体
装置はプリント基板3にリードフレーム2の外端によっ
て接続される。
徴とするめっきボンディングワイヤ1の構造と製造方法
およびLSI4の電極7およびリードフレーム2への接
続方法について図2、図3および図4に基づいて説明す
る。まず、図2および図4に示すように、ポリイミド製
のテープキャリア9の全面に蒸着法により銅の薄膜12
を形成し、次にホトレジストインク10を全面にコート
し、露光現像によりパターンを作る。このパターン上に
電気めっき法によって、銅めっき厚付けを施し、めっき
ボンディングワイヤ1を形成する。めっき電流は銅蒸着
薄膜を通して供給される。こうして、図2に示すような
テープキャリアのめっきパターンが得られる。この方法
により作ったボンディングワイヤ1の1本の拡大図を図
3に示す。電気めっき液には、例えば硫酸銅めっき浴を
用いることができ、このめっき浴中で所定電流密度で所
定時間めっきすることにより所定のめっき厚さの銅めっ
きを形成することができる。このめっき法によってポリ
イミド9上に形成されているボンディングワイヤ1の断
面を図4に示す。ここで銅めっきのめっき厚さはホトレ
ジストの厚さより厚くすることにより、めっきをホトレ
ジスト10の上部に顔を出させることができる。この理
由は接続を容易にするためであるが、図4に示すように
上部でめっきは横方向にも進むので若干、上部が広がっ
て形状となるが、これは逆に接続点の面積が大きくなり
信頼性上好ましい結果ともなる。ここでめっき厚さ、す
なわちめっきボンディングワイヤ1の厚さは、特に制限
的ではなく、必要なピン数に応じて適宜選択すればよ
い。また、めっき形状、すなわちめっきボンディングワ
イヤ1の形状および寸法も特に制限的ではなく、必要に
応じて適宜選択すればよいが、断面形状は、ホトレジス
トが露光により除去された溝の断面形状となるため、矩
形状となり、クロストークを生じにくい。
さらに無電解錫めっき13を施すことにより、LSIの
接続性をさらに高めることができる。すなわち、めっき
ボンディングワイヤ1とLSI4との接合にはLSIの
アルミ電極上には金蒸着を施しておき、Au−Snの共
晶接合法を採用することができる。ボンディングワイヤ
1によるLSI4の電極7とリードフレーム2との接続
は、図5に示すように、LSI4の電極部7およびリー
ドフレーム2に位置合わせしてポリイミド9の裏側から
加熱ツール14を用いて行うことができる。また、リー
ドフレーム2側には先端にAgのめっきを施すことによ
り、リードフレーム2とボンディングワイヤ1とAg−
Snの拡散接続法により接続される。ここで、加熱ツー
ル14の温度および時間は、LSI4の電極部7および
リードフレーム2とボンディングワイヤ1との間の熱融
着を確実に行うことができれば、どのような温度、時間
であってもよいが、例えば、ボンディングワイヤ1とL
SI電極7とのAu−Snの共晶接合およびボンディン
グワイヤ1とリードフレーム2とのAg−Snの拡散接
合とを行うことができるように、450℃で10秒間加
熱すればよい。ところで、加熱ツール14の熱はポリイ
ミド9を通して伝達されるが、ポリイミド9はツール加
熱条件、例えば、450℃、10秒の加熱には十分耐え
ることができる。接続時最下層の蒸着膜12とポリイミ
ド9の密着は弱いので弱い力でポリイミド9から剥離す
る。また、蒸着膜12は薄いために膜は切れて容易に接
続側に転写される。
ドフレーム2とLSI4との接続前にホトレジストイン
ク10を剥離して、蒸着膜12を剥離除去してもよい。
この場合には、作業は2工程増えるが以下の認識の点で
有利である。すなわち、接続時、ポリイミドテープ9と
して透明なうすい色のついたポリイミドを用いることに
より、LSI4の電極7およびリードフレーム2とボン
ディングワイヤ1との位置合わせを容易に行うことがで
きる。
接続の信頼性を高めるために、めっきボンディングワイ
ヤ1の両端にめっきバンプ11を形成してもよい。この
場合は、ホトレジスト10の上にさらにホトレジスト1
0´を施して2回のめっき厚付けを行なう。めっきバン
プ11はめっきボンディングワイヤ1の上部に盛り上が
った構造となっている。
LSI4の電極7の位置とリードフレーム2の先端位置
と対応しており、そのまま位置認識にかけて接続でき
る。ポリイミドは通常、50μmとうすいため光を透過
できるので認識が可能であるので、前記の蒸着の薄い膜
12を除去する方法が、この点では有利である。蒸着薄
膜12を除去しない時は、パターンの位置をCCDカメ
ラで初期認識をかけておきその位置にLSI4を送り込
む。このため後補正ができない欠点がある。蒸着薄膜1
2を除去する方法は透過光で観察(モニターをかけなが
ら)しながら接続できる点有利である。
体パッケージにおいては、上述したようにボンディング
ワイヤ1をポリイミドフィルム9などの基板上にめっき
法で作り、位置合せしてLSI4とリードフレーム2と
の接続を行うことを特徴としているが、本発明は特にこ
れに限定されるわけでなく、LSI4などの半導体素子
をリードフレームではなく、プリント基板、マルチチッ
プ基板等の基板に直接に本発明に用いられるボンディン
グワイヤにより接続する場合も、本発明の範囲に含まれ
る。
イヤをベアチップ等でハイブリット基板等に直接に搭載
して使う場合も本発明の範囲に含まれる。
イヤを無電解めっき法で作られる場合も本発明の範囲に
含まれる。この場合は蒸着膜が不要となるがPdの活性
化必理が必要となる。
イヤは銅めっきが好ましいが、金めっきなどであっても
よい。
ジを製造する場合には、めっきボンディングワイヤをリ
ードフレームまたは基板の先端にあらかじめ、接続して
おき、その後LSIなどの半導体素子を接続する場合、
およびLSIなどの半導体素子側にはじめに接続してお
き、その後にリードフレームまたは基板の先端に接続す
る場合も本発明に含まれる。
m)にめっきボンディングワイヤ1をめっき法により作
った。すなわち、まずポリイミド9の全面に蒸着法によ
り400Åの銅の薄膜を作った。次にホトレジストイン
ク10を全面にコートし、露光現象によりパターンを作
った。このパターン上に電気めっき法に、銅めっき厚付
けを施した。めっき電流は銅蒸着薄膜を通して供給され
る。この方法により図3に拡大して示すようなボンディ
ングワイヤ1が図2に示すようなテープキャリアのめっ
きパターンで得られた。電気めっき液には硫酸銅めっき
浴を用い、めっき厚さ35μmを約5分で形成できた。
このめっき法によるボンディングワイヤ1の断面を図4
に示すようなものであった。ホトレジスト10の厚さは
25μmであり、めっきは約10μmその上部に顔を出
させた。この理由は接続を容易にするためであるが、図
4に示すように上部でめっきは横方向にも進むので若
干、上部が広がった形状となるが、これは逆に接続点の
面積が大きくなり信頼性上好ましい結果ともなった。
さらに0.5μmの無電解錫めっき13を施した。LS
I4の接続性を再に高めるためである。すなわちLSI
4のアルミ電極7上には400Åの金蒸着を施してお
き、Au−Snの共晶接合法を採用した。接続は、図5
に示すように、LSI4の電極部7に位置合わせしてポ
リイミド9の裏側から加熱ツール14を用いて行った。
ツール温度は450℃、時間は10秒を要した。図2に
はボンディングワイヤ1の数は省略して描いてあるがワ
イヤの数は304が4方向に均一に76本ずつ等間隔に
並んでいる。この304ピンを10秒間で一回で接続で
きた。またリードフレーム側には先端に4μmのAgの
めっきを施した。リード側はAg−Snの拡散接続法に
より接続された。
十分耐えることができた。接続時最下層の400Åの蒸
着膜とポリイミドの密着は弱いので弱い力でポリイミド
から剥離した。また、蒸着膜は薄いために膜は切れて容
易に接続側に転写された。
ンクを剥離して、蒸着膜を剥離除去する方法も試みた。
この作業は工程が2つ増えるが後述の認識の点で有利で
あった。
は40μm、長さは1.5mmであった。従って、図2
にパターンを拡大して描いたが、実際には非常に小さ
い。LSIチップの寸法は11.0mm角なので35m
m幅のテープキャリアを用いる場合、余裕を持って22
段配列も可能で、テープを節約することができる。また
70mm幅キャリアの場合は4段の配置も可能である。
用いた。
ヤ1の両端にめっきバンプ11を形成した。この場合は
ホトレジスト10の上にさらにホトレジスト10´を施
して2回のめっき厚付けをおこなった。めっきバンプ1
1の高さは20μmなのでめっきボンディングワイヤー
の上部に20μm盛り上がった構造となっている、実施
例1、2、3共にめっきボンディングワイヤのパターン
はLSIの電極の位置とリードフレームの先端位置と対
応しており、そのまま位置認識にかけて接続できた。ポ
リイミドは50μmとうすいため光を透過できるので記
載が可能であるので、前記の蒸着の薄い膜を除去する方
法が、この点では有利であった。蒸着薄膜を除去しない
時は、パターンの位置をCCDカメラで初期認識をかけ
ておきその位置にLSIを送り込んだ。蒸着薄膜を除去
する方法は透過光で観察(モニターをかけながら)しな
がら接続できる点有利であった。
に係る半導体パッケージによれば、以下のような効果を
有する。
用い、0.5mmのパッケージが提案されているが、本
発明によれば、これと同等のパッケージを作ることがで
きる。LSIなどの半導体素子の厚さは0.2mmまで
薄型加工が可能となっており、本発明の場合銅箔厚さ3
5μmで、従来のワイヤボンディングのような0.2〜
0.3mmのループ高さ分が必要ないため、0.5mm
程度の薄型パッケージが実現できる。
可能である。
高さの関係から、ワイヤ長は0.7〜1.0mmが実現
可能な最短長であり、通常は1.4〜2.0mm必要で
ある。従ってパッケージの幅寸法も大となり、全体パッ
ケージ形状も大となるが、これに対して本発明によれ
ば、接続長、0.5mmが可能となるので、この分パッ
ケージ全体の形状を小さくできる。
信号の減衰を小さくできる。またワイヤ断面は矩形なの
でインダクタンスが小さくなり、ノイズ低下につなが
る。
ボンディングと比較して大幅な生産性の向上につなが
る。
配がない。
低減できる。
ディングワイヤとして用いる方法もあるが、デバイスホ
ールに突き出したインナーリードは、曲がりやすく、特
に小ピッチでは歩留りが悪く問題になっている。またテ
ープ面積が大きいため、先端のみを用いるのは不経済と
なる。本発明はボンディングワイヤのみを作るので、安
価に製造が可能となる。また銅箔と比較して無欠陥にで
きる。
の断面形状を示す断面図である。
テープキャリアのめっきパターンの一実施例の全体図を
示す図である。
の一実施例拡大斜視図である。
−A線断面図である。
っきボンディングワイヤによる接続の方法を示す斜視図
である。
の別の実施例拡大斜視図である。
−B線断面図である。
断面図である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】ボンディングワイヤによりリードフレーム
または基板と電気的に接続された半導体素子を内蔵した
半導体パッケージを製造する方法において、予めテープ
キャリアと称する別の部材上にめっき法によりボンディ
ングワイヤ用の配線パターンを形成しておき、前記半導
体素子と前記リードフレームまたは基板との間の電気的
接続を前記テープキャリアを用いて行い、この際前記ボ
ンディングワイヤ用の配線パターンを前記半導体素子と
前記リードフレームまたは基板との間の所定位置に転写
してから、前記テープキャリアのテープ部分を除去する
ことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3098901A JP2605999B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 半導体パッケージの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3098901A JP2605999B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 半導体パッケージの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04328839A JPH04328839A (ja) | 1992-11-17 |
JP2605999B2 true JP2605999B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=14232036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3098901A Expired - Fee Related JP2605999B2 (ja) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | 半導体パッケージの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2605999B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3602453B2 (ja) | 2000-08-31 | 2004-12-15 | Necエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61214454A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-24 | Nippon Mining Co Ltd | 半導体装置用ボンデイングワイヤ |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3098901A patent/JP2605999B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04328839A (ja) | 1992-11-17 |
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