JP2651205B2 - Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device obtained thereby - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device obtained thereby

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JP2651205B2
JP2651205B2 JP63190163A JP19016388A JP2651205B2 JP 2651205 B2 JP2651205 B2 JP 2651205B2 JP 63190163 A JP63190163 A JP 63190163A JP 19016388 A JP19016388 A JP 19016388A JP 2651205 B2 JP2651205 B2 JP 2651205B2
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bonding
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metal
coating
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進 沖川
道夫 谷本
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent film breakage caused by the thermal degradation of a coating film, by making the coating film of wire that connects the external terminals of a chip with leads from heat-resistant polyurethane containing in the molecular skeleton a constituent unit induced from terephthalic acid, making a polyol component react on isocyanate. CONSTITUTION:The insulating coating film of coated wire is made from heat- resistant polyurethane containing a constituent unit induced from terephthalic acid, in the molecular skeleton, making polyol component react on isocyanate. After the polyurethane is applied on the surface of metal wire of the wire body, it is finished by baking with an ordinary used baking finish device. Then, one end sides of the coated wires are connected to the external terminals of a semiconductor chip, and the other end sides are connected to leads. As joining can be performed by resolving the urethane bond even with ultrasonic wave vibrational energy or joining temperature in time of usual wire bonding, secure bonding can be obtained with the simultaneous use of both ultrasonic wave vibration and thermocompressing bonding by usual heating, or with ultrasonic wave vibration.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造技術、特に、金属線の表面
を絶縁性の被覆膜で被覆した被覆ワイヤにより半導体チ
ップの外部端子とリードとを接続してなる半導体装置の
製造およびそれによって得られる半導体装置に適用して
有効な技術に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly, to an external terminal and a lead of a semiconductor chip by a coated wire in which the surface of a metal wire is coated with an insulating coating film. And a technology effective when applied to a semiconductor device obtained thereby.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、半導体装置における半導体チップの外部端子
(ボンディングパッド)とリード(インナーリード)と
の電気的接続には、たとえば金(Au),アルミニウム
(Al)または銅(Cu)などで作られたワイヤが用いられ
る。
Generally, a wire made of, for example, gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu) is used to electrically connect external terminals (bonding pads) of semiconductor chips and leads (inner leads) in a semiconductor device. Used.

この種のワイヤとしては、従来は前記の如き材質の金
属線のみからなる、いわゆる裸ワイヤが用いられている
が、最近では、ワイヤ間ショートなどの防止を目的とし
て、金属線の表面を絶縁膜で被覆した被覆ワイヤを使用
することが考えられている。
Conventionally, as this kind of wire, a so-called bare wire consisting only of a metal wire of the above-mentioned material has been used, but recently, in order to prevent a short circuit between the wires, a surface of the metal wire is coated with an insulating film. It is contemplated to use a coated wire coated with.

このような被覆ワイヤの使用については、たとえば特
開昭57−152137号、同57−162438号、同60−224237号、
同61−194735号、実開昭61−186239号各公報に提案され
ている。
Regarding the use of such a coated wire, for example, JP-A-57-152137, JP-A-57-162438, JP-A-60-224237,
Nos. 61-194735 and 61-186239.

これらの公知技術によれば、被覆ワイヤの被覆絶縁膜
の材料として、ウレタン樹脂またはナイロン樹脂(特開
昭57−152137号公報)、ポリイミド樹脂、ポリウレタン
樹脂またはフッ素系樹脂(特開昭57−162438号公報)、
ポリエチレン樹脂、ポリイミド樹脂またはウレタン樹脂
(特開昭60−224237号)、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニ
ル樹脂またはポリイミド樹脂(特開昭61−194735号公
報)、さらには絶縁ワニスであるエナメル、ホルマー
ル、ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂(実開昭
61−186239号公報)を用いることがそれぞれ記載されて
いる。
According to these known techniques, urethane resin or nylon resin (JP-A-57-152137), polyimide resin, polyurethane resin, or fluorine-based resin (JP-A-57-162438) is used as a material of a coating insulating film of a coating wire. No.),
Polyethylene resin, polyimide resin or urethane resin (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-224237), urethane resin, polyvinyl chloride resin or polyimide resin (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-194735), and insulating varnishes such as enamel, formal, and polyester Resin or polyurethane resin
No. 61-186239).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、前記した公知技術においては、いずれも次
のような問題点があることを本発明者は見い出した。
However, the present inventor has found that all of the above-mentioned known techniques have the following problems.

すなわち、本発明者らが鋭意研究したところ、前記し
た公知技術に開示されている絶縁被覆膜の材料のうち、
ポリエステル樹脂は膜の剛性が大き過ぎるためボンディ
ング性が悪く、ボンディング不良を生じるそれがあるの
で、利用できない。
That is, the present inventors have conducted intensive studies and found that among the materials of the insulating coating film disclosed in the above-described known technology,
Polyester resin cannot be used because the rigidity of the film is too large and the bonding property is poor, which may cause poor bonding.

また、ポリエステル樹脂も含めて、ポリイミド樹脂
(ナイロン樹脂)やフッ素系樹脂、ポリエチレン樹脂、
ポリ塩化ビニル樹脂、エナメルは次のような点で十分に
満足できるものではない。すなわち、これらの材料は、
たとえば金属ボールの形成時における加熱温度で分解せ
ずに炭化してしまうので、半導体チップの外部端子への
ワイヤボンディング時に被覆ワイヤに付着した炭化物が
キャピラリに引っ掛かってワイヤの供給を妨害したり、
導電物である炭化物が半導体チップの回路形成面上に落
下してショートを起こす他、リードへのワイヤボンディ
ング時に被覆膜の剥がれ性が悪いためにボンディング性
が悪く、また被覆膜を熱で除去しようとすれば、加熱に
よって炭化し、その炭化物の除去が困難で、ボンディン
グの妨害となるという問題がある。
In addition, including polyester resin, polyimide resin (nylon resin), fluorine resin, polyethylene resin,
Polyvinyl chloride resin and enamel are not sufficiently satisfactory in the following points. That is, these materials
For example, since carbonization occurs without being decomposed at the heating temperature at the time of forming the metal ball, carbide attached to the coated wire at the time of wire bonding to the external terminal of the semiconductor chip is caught by the capillary and hinders the supply of the wire,
Carbide, which is a conductive material, falls on the circuit forming surface of the semiconductor chip to cause a short circuit.In addition, the bonding property is poor due to poor peeling of the coating film during wire bonding to the lead. Attempting to remove it results in carbonization by heating, which makes it difficult to remove the carbide and hinders bonding.

さらに、ポリウレタン(またはウレタン)樹脂やホル
マールは前記した他の材料に比較して総合的に良好な特
性を有しているが、本発明者らの実験によれば、特に耐
熱性の不足に起因する熱劣化の問題が生じることが判明
した。すなわち、半導体装置の実装後の使用において
は、半導体素子の発熱によりワイヤも相当大きい熱衝撃
を受けることになるのである。そのため、被覆ワイヤと
いえども、被覆膜として一般のポリウレタン樹脂やホル
マールを用いた場合、ワイヤがタブタッチ状態、チップ
のシリコン領域へのタッチ状態、さらにはワイヤ間での
タッチ状態を生じたとすると、ポリウレタンやホルマー
ルが熱劣化を起こし、ついには膜破壊によってタブショ
ート、チップショート、さらにはワイヤ間ショートを発
生することが本発明者らの行ったMIL−883Bの温度サイ
クルテストおよび高温放置テストにより確認されたので
ある。
Furthermore, although polyurethane (or urethane) resin and formal have generally better properties than the other materials described above, according to experiments performed by the present inventors, particularly due to insufficient heat resistance, It has been found that a problem of thermal deterioration occurs. That is, when the semiconductor device is used after being mounted, the wires also receive a considerably large thermal shock due to the heat generated by the semiconductor element. Therefore, even if it is a coated wire, if a general polyurethane resin or formal is used as the coating film, if the wire has a tab touch state, a touch state on the silicon region of the chip, and a touch state between the wires, It has been confirmed by the present inventors that the temperature cycle test and high-temperature storage test of MIL-883B conducted by polyurethane and formal cause thermal degradation, and eventually cause tab shorts, chip shorts, and even shorts between wires due to film destruction. It was done.

これについて、前記したいずれの公知技術において
も、ポリウレタン樹脂の被覆膜における熱劣化の問題に
ついて配慮がなされておらず、単にポリウレタン樹脂を
ワイヤの被覆膜の材料として使用しても、半導体素子の
使用条件やMIL−883Bの試験条件に耐えることができな
いため、前記したようなショート不良を生じるという問
題がある。
Regarding this, in any of the above-mentioned known techniques, no consideration has been given to the problem of thermal deterioration in the polyurethane resin coating film. Cannot be used under the conditions of use and the test conditions of MIL-883B, so that there is a problem that short-circuit failure occurs as described above.

本発明の1つの目的は、被覆ワイヤを使用する半導体
製造技術において、被覆膜の熱劣化に起因する膜破壊に
よるタブショート、チップショート、あるいはワイヤ間
ショートを防止することのできる技術を提供することに
ある。
One object of the present invention is to provide a technology that can prevent a tab short, a chip short, or a short between wires due to film destruction due to thermal deterioration of a coating film in a semiconductor manufacturing technology using a coated wire. It is in.

本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用する半導体製
造技術において、被覆ワイヤのボンディング性、特に被
覆ワイヤとリードとのボンディング強度を確保すること
のできる技術を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a semiconductor manufacturing technology using a covered wire, which can ensure the bonding property of the covered wire, particularly the bonding strength between the covered wire and the lead.

本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用する半導体製
造技術において、通常のワイヤボンディング技術により
ボンディング不良を生じることなくボンディングを行う
ことのできる技術を提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a technique in a semiconductor manufacturing technique using a covered wire, which can perform bonding without causing a bonding failure by a normal wire bonding technique.

本発明の他の目的は、被覆ワイヤを使用する半導体技
術において、半導体装置の信頼性を高めることのできる
技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a technology that can improve the reliability of a semiconductor device in a semiconductor technology using a covered wire.

本発明のさらに他の目的は、被覆ワイヤを使用する半
導体技術において、半導体装置の多端子化を実現するこ
とのできる技術を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a technique capable of realizing a multi-terminal semiconductor device in a semiconductor technique using a covered wire.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本願において開示される発明のうち、代表的なものの
概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

本発明の半導体装置の製造技術およびそれによって得
られる半導体装置においては、被覆ワイヤの絶縁性被覆
膜が、ポリオール成分とイソシアネートとを反応させ、
分子骨格にテレフタール酸から誘導される構成単位を含
む耐熱ポリウレタンからなる。そして、前記被覆ワイヤ
の一端側は半導体チップの外部端子に接続され、他端側
はリードに接続される。
In the semiconductor device manufacturing technology of the present invention and the semiconductor device obtained thereby, the insulating coating film of the coated wire, the polyol component and isocyanate react,
It is made of a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in its molecular skeleton. One end of the covering wire is connected to an external terminal of the semiconductor chip, and the other end is connected to a lead.

前記被覆ワイヤの前記一端側の被覆膜は、金属ボール
の形成時に除去されるか、あるいは金属ボールを形成す
ることなく、前記半導体チップの外部端子に接続され
る。
The coating film on the one end side of the coating wire is removed at the time of forming the metal ball, or is connected to the external terminal of the semiconductor chip without forming the metal ball.

〔作用〕[Action]

上記した手段によれば、耐熱ポリウレタンよりなる被
覆膜は熱劣化に起因する膜破壊を生じることが防止され
るので、被覆ワイヤのタブショート、チップショート、
あるいはワイヤ間ショートの如き電気的なショート不良
を防止することができる。
According to the above-described means, the coating film made of heat-resistant polyurethane is prevented from causing film destruction due to thermal deterioration.
Alternatively, it is possible to prevent an electrical short failure such as a short between wires.

また、ワイヤの絶縁性被覆膜としての前記耐熱ポリウ
レタンは通常のワイヤボンディング時の接合温度あるい
は超音波振動エネルギでも、そのウレタン結合が分解さ
れて接合可能となるので、通常の加熱による熱圧着と超
音波振動との併用または超音波振動で確実なボンディン
グを得ることができる。その場合、ボンディング部位の
局部加熱を併用すれば、さらに確実なワイヤボンディン
グが可能となる。
In addition, the heat-resistant polyurethane as the insulating coating film of the wire can be bonded by decomposing the urethane bond even at the bonding temperature or ultrasonic vibration energy at the time of normal wire bonding. Reliable bonding can be obtained in combination with ultrasonic vibration or ultrasonic vibration. In this case, if local heating of the bonding site is used together, more reliable wire bonding can be performed.

次に、本発明において被覆ワイヤの被覆膜に用いられ
る耐熱ポリウレタンについてさらに説明すると、この耐
熱ポリウレタンは、ポリオール成分とイソシアネートと
を反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導
される構成単位を含むものであって、この耐熱ポリウレ
タンは、活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
を主成分とするポリマー成分と、イソシアネートとを用
いて得られる。ここで、「主成分とする」とは、全体が
主成分のみからなる場合も含める趣旨である。
Next, the heat-resistant polyurethane used for the coating film of the coated wire in the present invention will be further described. The heat-resistant polyurethane is obtained by reacting a polyol component and an isocyanate, and has a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton. This heat-resistant polyurethane is obtained by using a polymer component mainly composed of a terephthalic acid-based polyol containing active hydrogen, and isocyanate. Here, “consists of a main component” is intended to include a case where the whole is composed only of a main component.

上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
は、テレフタール酸と多価アルコールとを用い、OH/COO
H=1.2〜30の範囲で、反応温度70〜250℃に設定し、常
法のエステル化反応によって得ることがでる。一般に、
平均分子量が30〜10000で水酸基を100〜500程度有する
ものであって、分子差の両末端に水酸基を有するものが
用いられる。
Terephthalic acid-based polyol containing the active hydrogen, terephthalic acid and polyhydric alcohol, using OH / COO
It can be obtained by a usual esterification reaction by setting the reaction temperature to 70 to 250 ° C. in the range of H = 1.2 to 30. In general,
Those having an average molecular weight of 30 to 10,000 and having about 100 to 500 hydroxyl groups, and having hydroxyl groups at both ends of the molecular difference are used.

このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原
料として、エチレングリコール,ジエチレングリコー
ル,プロピレングリコール,ジプロピレングリコール,
ヘキサングリコール,ブタングリコール,グリセリン,
トリメチロールプロパン,ヘキサントリオール,ペンタ
エリスリトール等の脂肪族系グリコールが挙げられる。
また、それ以外に、1,4−ジメチロールベンゼンのよう
な多価アルコールが挙げられる。特に、エチレングリコ
ール,プロピレングリコール,グリセリンを使用するこ
とが好適である。
Raw materials constituting such a terephthalic acid-based polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol,
Hexane glycol, butane glycol, glycerin,
Aliphatic glycols such as trimethylolpropane, hexanetriol and pentaerythritol;
In addition, polyhydric alcohols such as 1,4-dimethylolbenzene can be mentioned. In particular, it is preferable to use ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin.

ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられる
が、必要に応じて、アミド酸,イミド酸を併用すること
ができる。
Terephthalic acid is used as the dicarboxylic acid. If necessary, amic acid and imidic acid can be used in combination.

なお、イミド酸の構造式は次のようなものである。 The structural formula of the imidic acid is as follows.

また、耐熱性が低下しない程度でイソフタル酸、オル
ソフタル酸、コハク酸、アジビソ酸、セバシン酸などの
2塩基酸や、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、シク
ロベンタンテトラカルボン酸、エチレンテトラカルボン
酸、ピロメリット酸、トリメリット酸などの多塩基酸を
併用しても差し支えはない。
Also, dibasic acids such as isophthalic acid, orthophthalic acid, succinic acid, avidisoic acid, sebacic acid, and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, ethylene Polybasic acids such as tetracarboxylic acid, pyromellitic acid and trimellitic acid may be used in combination.

上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるイソシ
アネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも
2個のイソシアネート基を有する多価イソシアネートの
イソシアネート基を、活性水素を有する化合物、たとえ
ばフェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトン
オキシムでブロック化したものを挙げることができる。
このようなイソシアネートは、安定化されている。ま
た、上記多価イソシアネート化合物をトリメチルロール
プロパン、ヘキサントリオール、ベタンジオール等の多
価アルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブ
ロック化してなるものも挙げられる。
As the isocyanate to be reacted with the terephthalic acid-based polyol, the isocyanate group of a polyvalent isocyanate having at least two isocyanate groups in one molecule such as toluylene diisocyanate and xylylene diisocyanate is converted into a compound having active hydrogen, for example, phenol. , Caprolactam and those blocked with methyl ethyl ketone oxime.
Such isocyanates are stabilized. Further, a compound obtained by reacting the above polyvalent isocyanate compound with a polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, hexanetriol, or betandiol, and blocking with a compound having active hydrogen is also used.

上記イソシアネート化合物の例としては、日本ポリウ
レタン社製、ミリオネートMS−50、コロネート2501,250
3,2505,コロネートAP−St,デスモジュールCT−St等を挙
げることができる。そして、前記多価イソシアネートと
しては、分子量300〜10000程度のものを用いることが好
適である。
Examples of the isocyanate compound, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Millionate MS-50, Coronate 2501,250
3,2505, Coronate AP-St, Death Module CT-St and the like. It is preferable to use a polyisocyanate having a molecular weight of about 300 to 10,000.

本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつ
くり、これをワイヤ本体の金属線に塗装し、数μmの膜
厚の被覆化することにより、ワイヤ本体の金属線を絶縁
した被覆ワイヤを用いて半導体装置を製造するものであ
る。
The present invention provides a coating composition in which the metal wire of the wire main body is insulated by forming a coating composition using the above-described raw materials, coating the coating composition on the metal wire of the wire main body, and forming a coating having a thickness of several μm. A semiconductor device is manufactured using wires.

本発明で用いる上記塗料組成物は、ポリオール成分の
水酸基1当量につき、安定化イソシアネートのイソシア
ネート基0.4〜4.0当量、好ましくは0.9〜2.0当量および
所要量の硬化促進触媒を加えて、さらに適量の有機溶剤
(フェノール類、グリコールエーテル類、ナフサ等)を
加え、通常、固型分含量10〜30重量%とすることにより
得られることができる。このとき必要に応じ、外観改良
剤、染料等の添加剤を適量配合することもできる。
The coating composition used in the present invention is prepared by adding an isocyanate group of the stabilized isocyanate of 0.4 to 4.0 equivalents, preferably 0.9 to 2.0 equivalents and a required amount of a curing acceleration catalyst per equivalent of the hydroxyl group of the polyol component, and further adding an appropriate amount of an organic compound. It can be obtained by adding a solvent (phenols, glycol ethers, naphtha, etc.) to make the solid content usually 10 to 30% by weight. At this time, if necessary, an appropriate amount of an additive such as an appearance improving agent and a dye can be blended.

本発明において、ポリオール成分の1水酸基当量につ
き、安定化イソシアネートのイソシアネート基を0.4〜
4.0当量加える理由は、0.4当量未満では、得られる絶縁
ワイヤのクレージング特性が低下し、一方4.0当量を超
える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるからである。塗料
組成物調整時に加えられる硬化促進触媒は、ポリオール
成分100重量部当たり、好ましくは0.1〜10重量部であ
る。これが、0.1重量部未満になると、硬化促進効果が
少なくなると共に塗膜形成能が悪くなる傾向がみられ、
逆に10重量部を超えると、得られる耐熱ウレタンボンデ
ィングワイヤの熱劣化特性の低下がみられるようになる
からである。
In the present invention, the isocyanate group of the stabilized isocyanate is 0.4 to 0.4 per hydroxyl equivalent of the polyol component.
The reason for adding 4.0 equivalents is that if it is less than 0.4 equivalents, the crazing characteristics of the resulting insulated wire will decrease, while the wear resistance of the coating film exceeding 4.0 equivalents will be inferior. The curing acceleration catalyst added at the time of preparing the coating composition is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component. When this is less than 0.1 part by weight, the tendency to deteriorate the film-forming ability as well as the curing promoting effect is reduced,
Conversely, if the amount exceeds 10 parts by weight, the heat-resistant urethane bonding wire obtained will have reduced thermal degradation characteristics.

上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ
酸、フェノール類を挙げることができ、具体的にはナフ
テン酸、オクテン酸、パーサチック酸などの亜鉛酸、鉄
塩、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、1,8ジア
ザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7,2,4,6トリス(ジメ
チルアミノメチル)フェノールが用いられる。
Examples of the curing acceleration catalyst include metal carboxylic acids, amino acids, and phenols.Specifically, naphthenic acid, octenoic acid, zinc acids such as persatic acid, iron salts, copper salts, manganese salts, cobalt salts, A tin salt, 1,8 diazabicyclo (5,4,0) undecene-7,2,4,6 tris (dimethylaminomethyl) phenol is used.

本発明に用いられる絶縁性被覆ボンディングワイヤ
は、上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金属線の表
面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付けるこ
とにより得ることができる。
The insulated coated bonding wire used in the present invention can be obtained by applying the above-described coating composition on the surface of the metal wire of the wire main body and baking it with a conventional baking coating device.

上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化イソシ
アネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量
によっても異なるが、通常200〜300℃で4〜100秒程度
である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了させう
るに足りる温度と時間で焼き付けがなされる。
The coating and baking conditions vary depending on the amounts of the polyol component, the stabilized isocyanate, the polymerization initiator and the curing accelerator, but are usually about 200 to 300 ° C. for about 4 to 100 seconds. In short, baking is performed at a temperature and for a time sufficient to substantially complete the curing reaction of the coating composition.

このようにして得られた絶縁性被覆ボンディングワイ
ヤは、金、銅またはアルミニウムからなるワイヤ本体の
金属線の外周に、耐熱ポリウレタンからなる絶縁性被覆
膜が形成されている。
The insulating coated bonding wire thus obtained has an insulating coating film made of heat-resistant polyurethane formed on the outer periphery of a metal wire of a wire body made of gold, copper or aluminum.

また、この場合、前記絶縁性被覆膜と他の絶縁性被覆
膜を併用した複合被覆膜構造としてもよい。この複合被
覆膜は、上記した本発明の絶縁性被覆膜を形成した後、
その絶縁性被覆膜の上にさらに第2の絶縁性被覆膜を形
成することにより得られる。この場合、この第2の絶縁
性被覆膜の厚みは、本発明の絶縁性被覆膜の2倍以下、
好ましくは0.5倍以下に設定することが好適である。そ
して、上記第2の絶縁性被覆膜を形成する材料として
は、ポリアミド樹脂、特殊なポリエステル樹脂、特殊な
エポキシ樹脂等が挙げられる。
In this case, a composite coating film structure using the insulating coating film and another insulating coating film in combination may be used. This composite coating film, after forming the insulating coating film of the present invention described above,
It is obtained by further forming a second insulating coating film on the insulating coating film. In this case, the thickness of the second insulating coating film is not more than twice the thickness of the insulating coating film of the present invention,
Preferably, it is set to 0.5 times or less. Examples of the material for forming the second insulating coating film include a polyamide resin, a special polyester resin, and a special epoxy resin.

以下、本発明の構成と作用について、樹脂封止型半導
体装置に使用される半導体製造技術に、本発明を適用し
た実施例と共に説明する。
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described together with an example in which the present invention is applied to a semiconductor manufacturing technique used for a resin-encapsulated semiconductor device.

なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その重複説明は省略
する。
In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例である樹脂封止型半導体装
置の半断面図、第2図はワイヤボンディング部の概略的
拡大断面図、第3図は本発明に用いることのできるワイ
ヤボンディング装置の概略構成図、第4図はその要部斜
視図、第5図は前記ワイヤボンディング装置の要部の具
体的な構成を示す部分断面図、第6図は第5図の矢印VI
方向から見た平面図、第7図は第6図のVII−VII切断線
で切った断面図、第8図は金属ボールの形成原理を示す
模写構成図、第9図は前記ワイヤボンディング装置のス
プールの要部分解斜視図、第10図は前記スプールの要部
拡大斜視図、第11図はワイヤボンディングのための局部
加熱部の概略平面図、第12図はワイヤボンディングの一
例を示す平面図、第13図は被覆ワイヤのチップタッチ状
態を示す部分断面図、第14図はそのチップショート状態
を示す拡大部分断面図、第15図は被覆ワイヤのタブタッ
チ状態を示す部分断面図、第16図はタブショート状態を
示す拡大部分断面図、第17図は本発明における温度サイ
クルに対する半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率を示
すグラフ、第18図は同じく本発明における温度サイクル
に対するタブと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフであ
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is a half sectional view of a resin-sealed semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding portion, and FIG. 3 is used in the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a main part of the wire bonding apparatus, FIG. 5 is a partial sectional view showing a specific structure of a main part of the wire bonding apparatus, and FIG. Arrow VI
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 is a schematic diagram showing the principle of forming metal balls, and FIG. 9 is a view of the wire bonding apparatus. FIG. 10 is an exploded perspective view of a main part of the spool, FIG. 10 is an enlarged perspective view of a main part of the spool, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating unit for wire bonding, and FIG. 12 is a plan view showing an example of wire bonding. , FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing a chip touch state of the coated wire, FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing a chip short state thereof, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a tab touch state of the coated wire, FIG. Is an enlarged partial cross-sectional view showing a tab short-circuit state, FIG. 17 is a graph showing a short-circuit rate between a semiconductor chip and a coated wire with respect to a temperature cycle in the present invention, and FIG. 18 is a tab and a coated wire with respect to a temperature cycle in the present invention. Is a graph showing the short-circuit rate.

本実施例の半導体装置は樹脂封止型半導体装置1の例
であり、その半導体チップ2はたとえばメモリ,ゲート
アレー,マイクロプロセッサおよびMOSロジックなどの
半導体集積回路素子として構成することができる。
The semiconductor device of this embodiment is an example of a resin-encapsulated semiconductor device 1, and its semiconductor chip 2 can be configured as a semiconductor integrated circuit element such as a memory, a gate array, a microprocessor, and a MOS logic.

この半導体チップ2は、たとえばシリコン(Si)など
よりなる基板2Aと、その最上部のパッシベーション膜2B
と、該パッシベーション膜2Bの開口部から露出された外
部端子(ボンディングパッド)2Cとを有している。そし
て、この半導体チップ2は、たとえば銀(Ag)ペースト
の如き接合材4により、リード3のタブ3Aに接合されて
いる。
The semiconductor chip 2 includes a substrate 2A made of, for example, silicon (Si) and a passivation film 2B on the top thereof.
And an external terminal (bonding pad) 2C exposed from the opening of the passivation film 2B. The semiconductor chip 2 is joined to the tab 3A of the lead 3 by a joining material 4 such as a silver (Ag) paste.

一方、半導体チップ2の外部端子2Cはリード3のイン
ナーリード3Bと導電性のワイヤで互いに電気的に接続さ
れるが、本実施例では、この導電性ワイヤとして被覆ワ
イヤ5が用いられている。この被覆ワイヤ5は金属線5A
の表面に絶縁性の被覆膜5Bを被着した構造よりなる。
On the other hand, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the inner leads 3B of the leads 3 by conductive wires. In this embodiment, the covering wires 5 are used as the conductive wires. This coated wire 5 is a metal wire 5A
And a structure in which an insulating coating film 5B is applied to the surface of the substrate.

被覆ワイヤ5の金属線5Aの材料は、たとえば金(A
u),銅(Cu)あるいはアルミニウム(Al)を用いるこ
とができる。
The material of the metal wire 5A of the covered wire 5 is, for example, gold (A
u), copper (Cu) or aluminum (Al) can be used.

被覆ワイヤ5の被覆膜5Bは、前記し、かつ後で詳細に
説明するように、ポリオール成分とイソシアネートとを
反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含む耐熱ポリウレタンよりなるものであ
る。
The coating film 5B of the coating wire 5 is obtained by reacting a polyol component with an isocyanate, as described above and in detail later, and is made of a heat-resistant polyurethane having a molecular skeleton containing a structural unit derived from terephthalic acid. It becomes.

本実施例の被覆ワイヤ5は、そのファースト(第1=
1st)ボンディング側、すなわち半導体チップ2の外部
端子2Cと該被覆ワイヤ5の一端との接続側が金属ボール
5A1の形成によるボールボンディングにより導電接続さ
れる一方、セカンド(第2=2nd)ボンディング側、す
なわちリード3のインナーリード3Bと該被覆ワイヤ5の
他端との接続が熱圧着および超音波振動を利用したいわ
ゆるサーモソニックボンディングにより該被覆膜5Bを予
め除去することなくセカンドボンディング部5A2として
導電接続されている。
The coated wire 5 of the present embodiment has its first (first =
1st) The bonding side, that is, the connection side between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and one end of the covering wire 5 is a metal ball
While being conductively connected by ball bonding by the formation of 5A 1, second (first 2 = 2nd) bonding side, i.e. the connection is thermocompression and ultrasonic vibration to the other end of the inner lead 3B and the coated wire 5 of the lead 3 the so-called thermo-sonic bonding using are conductively connected as second bonding portion 5A 2 without prior removal of the coating film 5B.

このようにして、ペレットボンディングおよびワイヤ
ボンディングされた半導体チップ2と、リード3のタブ
3Aおよびインナーリード3Bと、被覆ワイヤ5とは、たと
えばエポキシ樹脂などの樹脂材6で封止され、リード3
のアウターリード3Cのみが該樹脂材6の外部に突出す
る。
The semiconductor chip 2 thus pellet-bonded and wire-bonded and the tab of the lead 3 are formed.
3A, the inner lead 3B, and the covering wire 5 are sealed with a resin material 6 such as an epoxy resin, for example.
Only the outer leads 3C protrude outside the resin material 6.

次に、本実施例における被覆ワイヤ5のボンディング
のためのワイヤボンディング装置の構成と作用を第3図
〜第11図を中心に説明する。
Next, the configuration and operation of the wire bonding apparatus for bonding the covered wire 5 in the present embodiment will be described mainly with reference to FIGS.

このワイヤボンディング装置は、いわゆるボールボン
ディング装置として構成されており、このボールボンデ
ィング装置は、第3図に示すように、スプール11に巻き
回された被覆ワイヤ5をボンディング部12に供給するよ
うに構成されている。
The wire bonding apparatus is configured as a so-called ball bonding apparatus. The ball bonding apparatus is configured to supply the covering wire 5 wound around the spool 11 to the bonding section 12 as shown in FIG. Have been.

すなわち、スプール11からボンディング部12への被覆
ワイヤ5の供給は、テンショナ13,ワイヤ案内部材14,ワ
イヤクランパ15およびボンディングツール(キャピラ
リ)16を通して行われるようになっている。
That is, the supply of the covering wire 5 from the spool 11 to the bonding section 12 is performed through the tensioner 13, the wire guide member 14, the wire clamper 15, and the bonding tool (capillary) 16.

前記ボンディング部12には、第3図および第4図で示
すように構成される、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装
置1が配置される。そして、樹脂封止前の樹脂封止型半
導体装置1は、第3図に示すように、ボンディング装置
の半導体装置支持台(半導体装置の装着用テーブル)17
に支持されている。
The resin-sealed semiconductor device 1 before resin sealing, which is configured as shown in FIG. 3 and FIG. Then, as shown in FIG. 3, the resin-encapsulated semiconductor device 1 before resin encapsulation is mounted on a semiconductor device support base (semiconductor device mounting table) 17 of a bonding apparatus.
It is supported by.

前記半導体チップ2の外部端子2Cには、被覆ワイヤ5
の一端側の被覆膜5Bが除去され露出された金属線5Aで形
成された金属ボール5A1を接続している。金属ボール5A1
は、金属線5Aの直径に比べてたとえば2〜倍程度大きな
直径で構成されるようになっている。リード3のインナ
ーリード3Bには、接続部分の被覆ワイヤ5の他端側の被
覆膜5Bを破壊して露出させた、被覆ワイヤ5の他端側の
金属線5Aを接続している。つまり、被覆ワイヤ5の他端
側は、実質的にリード3との接続部分の被覆膜5Bだけが
除去されており、それ以外の被覆膜5Bは残存するように
構成されている。この被覆ワイヤ5の他端側の被覆膜5B
の破壊は、後述するが、ボンディングツール16によって
与えられる超音波振動、適度な加圧および適度な加熱
(エネルギ)によって行うことができる。
An external terminal 2C of the semiconductor chip 2 has a coating wire 5
Coating film 5B at one end is connected to the metal balls 5A 1 formed by the exposed metal lines 5A been removed. Metal ball 5A 1
Is configured to have a diameter that is, for example, about twice as large as the diameter of the metal wire 5A. The inner lead 3B of the lead 3 is connected to a metal wire 5A on the other end of the covered wire 5 that is exposed by breaking the covering film 5B on the other end of the covered wire 5 in the connection portion. That is, the other end side of the covering wire 5 is configured so that substantially only the covering film 5B at the connection portion with the lead 3 is removed, and the other covering film 5B remains. The coating film 5B on the other end side of the coating wire 5
As will be described later, the destruction can be performed by ultrasonic vibration, appropriate pressurization, and appropriate heating (energy) provided by the bonding tool 16.

このように、被覆ワイヤ5を使用する樹脂封止型半導
体装置1において、半導体チップ2の外部端子2Cに、被
覆ワイヤ5の一端側の金属線5Aで形成される金属ボール
5A1を接続し、リード3のインナーリード3Bに、接触部
分の被覆膜5Bを破壊した被覆ワイヤ5の他端側の金属線
5Aを接続することにより、金属ボール51のサイズが大き
いので、半導体チップ2の外部端子2Cと被覆ワイヤ5の
金属線5Aとの接触面積を増加し、両者間のボンダビリテ
ィを向上することができると共に、リード3のインナー
リード部3Bと接続する部分以外の被覆ワイヤ5の他端側
を被覆膜5Bで覆い、この被覆ワイヤ5の他端側と隣接す
る他の被覆ワイヤ5の他端側とのショートを低減するこ
とができるので、リード3の間隔を縮小し、樹脂封止型
半導体装置1の多端子化(いわゆる、多ピン化)を図る
ことができる。
As described above, in the resin-encapsulated semiconductor device 1 using the covering wire 5, the metal terminal 5 </ b> A formed on the one end side of the covering wire 5 is attached to the external terminal 2 </ b> C of the semiconductor chip 2.
5A 1 is connected to the inner lead 3B of the lead 3, and the metal wire at the other end of the coated wire 5 in which the coating film 5B at the contact portion is broken.
By connecting 5A, the size of the metal balls 5 1 is large, that increases the contact area between the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 and the metal wire 5A of the covered wire 5, to improve the bondability between the two The other end of the covered wire 5 other than the portion connected to the inner lead portion 3B of the lead 3 is covered with a covering film 5B, and the other end of the covered wire 5 adjacent to the other end of the covered wire 5 Since the short-circuit with the side can be reduced, the interval between the leads 3 can be reduced, and the number of terminals of the resin-encapsulated semiconductor device 1 (so-called multi-pin) can be increased.

前記ボンディングツール16および被覆ワイヤ5の供給
方向の先端部分(金属ボール5A1形成部分)は、前記第
3図および第4図に示すように、金属ボール5A1の形成
時に、被覆部材18Aに被覆されるように構成されてい
る。被覆部材18Aは、第4図に示す矢印A方向に回転移
動するように構成されている。つまり、被覆部材18A
は、金属ボール5A1の形成時に、矢印A方向の回転動作
によってツール挿入口18Bからボンディングツール16を
挿入し、それを被覆するように構成されている。
Feed direction of the distal end portion of the bonding tool 16 and the insulated wire 5 (metal balls 5A 1 forming portion), as shown in the FIGS. 3 and 4, during the formation of metal balls 5A 1, covering the covering member 18A It is configured to be. The covering member 18A is configured to rotate in the direction of arrow A shown in FIG. That is, the covering member 18A
, Upon formation of the metal balls 5A 1, and insert the bonding tool 16 from the tool insertion opening 18B by the rotation operation direction of the arrow A, and is configured so as to cover it.

この被覆部材18Aは、第5図(具体的な構成を示す部
分断面図、第6図のV−V切断線で切った断面に相当す
る)、第6図(第5図の矢印VI方向から見た平面図)お
よび第7図(第6図のVII−VII切断線で切った断面図)
で示すように構成されている。被覆部材18Aは、後述す
るが、金属ボール5A1の形成時に、溶け上がる被覆膜5B
の吹き飛ばしでボンディング部12に被覆膜5Bが飛散しな
いように構成されている。また、被覆部材18Aは、被覆
ワイヤ5の金属線5AがCu,Al等の酸化し易い材料で形成
される場合、酸化防止用被覆ガス雰囲気(シールドガス
雰囲気)を保持し易いように構成されている。被覆部材
18aは、たとえばスレンレス鋼で形成する。さらに、被
覆部材18Aは、被覆ワイヤ5の金属ボール5A1の形成状態
等を作業者が確認できるように、透明性を有するガラス
材料で形成してもよい。
This covering member 18A is shown in FIG. 5 (partial sectional view showing a specific configuration, corresponding to a section taken along the line VV in FIG. 6), FIG. 6 (from the direction of arrow VI in FIG. 5). FIG. 7 (a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6).
It is configured as shown by. As will be described later, the coating member 18A is a coating film 5B that melts when the metal ball 5A 1 is formed.
It is configured such that the coating film 5B does not scatter to the bonding portion 12 by blowing away. When the metal wire 5A of the coated wire 5 is formed of an easily oxidizable material such as Cu or Al, the coating member 18A is configured to easily hold the coating gas atmosphere for preventing oxidation (shield gas atmosphere). I have. Covering member
18a is formed of, for example, stainless steel. Further, the covering member 18A is a state of formation of the metal balls 5A 1, etc. coated wire 5 so the operator can confirm, it may be formed of a glass material having transparency.

前記被覆部材18Aの底部分には、第3図,第4図およ
び第5図に示すように、電気トーチ(アーク電極)18D
が設けられている。電気トーチ18Dは、第8図(金属ボ
ールの形成原理を説明する模写構成図)に示すように、
被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金属線5Aに近接させ、
両者間にアークAcを発生させて金属ボール5A1を形成す
るように構成されている。電気トーチ18Dは、たとえば
高温度に耐えるタングステン(W)で形成されている。
As shown in FIGS. 3, 4 and 5, an electric torch (arc electrode) 18D is provided on the bottom of the covering member 18A.
Is provided. The electric torch 18D is, as shown in FIG. 8 (a schematic configuration diagram illustrating the principle of forming a metal ball),
Close to the metal wire 5A on the tip side on the supply side of the coated wire 5,
It is configured to generate an arc Ac to form a metal ball 5A 1 in between them. The electric torch 18D is formed of, for example, tungsten (W) that can withstand high temperatures.

電気トーチ18Dは、導電性材料で形成された吸引装置1
9への吸引管18Eを介在させて、アーク発生装置20に接続
されている。吸引管18Eは、たとえばステンレス鋼で形
成されており、Ag−Cuろう材等の接着金属層を介在させ
て電気トーチ18Dを固着している。この吸引管18Eは、挟
持部材18Fを介在させて被覆部材18Aに固着されている。
つまり、電気トーチ18Dおよび吸引管18Eと被覆部材18A
とは、一体に構成されている。
Electric torch 18D is a suction device 1 made of conductive material
It is connected to the arc generator 20 via a suction pipe 18E to the pipe 9. The suction tube 18E is made of, for example, stainless steel, and fixes the electric torch 18D with an adhesive metal layer such as an Ag-Cu brazing material interposed therebetween. The suction tube 18E is fixed to the covering member 18A with the holding member 18F interposed therebetween.
That is, the electric torch 18D, the suction tube 18E and the covering member 18A
And are integrally formed.

前記電気トーチ18Dは、前述のように金属ボール5A1
形成する時に被覆ワイヤ5の供給側の先端部に近接し、
ボンディング工程中に被覆ワイヤ5の供給経路から離隔
できるように、第4図に示す矢印A方向に移動できるよ
うに構成されている。この電気トーチ18Dを移動させる
移動装置は、主に、吸引管18Eおよび絶縁部材18Hを介在
させて電気トーチ18Dを支持する支持部材18G、この支持
部材18Gを矢印A方向に回転させるクランク軸18I、この
クランク軸18Iを回転させる駆動源18Kで構成されてい
る。クランク軸18Iの回転は、このクランク部に連結さ
れて駆動源18Kのシャフト18Jの矢印B方向の移動によっ
て行われる。駆動源18Kは、たとえば電磁ソレノイドで
構成されている。クランク軸18Iは、図示していない
が、ボンディング装置本体に回転自在に支持されてい
る。なお、電気トーチ18Dの移動と被覆部材18Aの移動と
は、両者が一体に構成されているので実質的に同一であ
る。
The electric torch 18D is proximate the distal end of the supply side of the coated wire 5 when forming the metal balls 5A 1 as described above,
It is configured to be movable in the direction of arrow A shown in FIG. 4 so that it can be separated from the supply path of the covering wire 5 during the bonding step. The moving device for moving the electric torch 18D mainly includes a support member 18G for supporting the electric torch 18D with the suction tube 18E and the insulating member 18H interposed therebetween, a crankshaft 18I for rotating the support member 18G in the direction of arrow A, A drive source 18K for rotating the crankshaft 18I is provided. The rotation of the crankshaft 18I is performed by the movement of the shaft 18J of the drive source 18K in the direction of the arrow B connected to the crank portion. Drive source 18K is formed of, for example, an electromagnetic solenoid. Although not shown, the crankshaft 18I is rotatably supported by the bonding apparatus main body. Note that the movement of the electric torch 18D and the movement of the covering member 18A are substantially the same because they are integrally formed.

前記アーク発生装置20、第4図に示すように、主にコ
ンデンサC1,蓄積用コンデンサC2,トリガーで作動するア
ーク発生用サイリスタD,抵抗Rで構成されている。直流
電源D.Cは、たとえば、−1000〜−3000〔V〕程度の負
の極性の電圧を供給するように構成されている。直流電
源D.Cは、サイリスタD,抵抗R等を介して電気トーチ18D
に接続されている。基準電位GNDは、たとえば接地電位
(=0〔V〕)である。Vは電圧計、Aは電流計であ
る。
As shown in FIG. 4, the arc generator 20 is mainly composed of a capacitor C 1 , a storage capacitor C 2 , a thyristor D for generating an arc activated by a trigger, and a resistor R. The DC power supply DC is configured to supply a negative polarity voltage of, for example, about -1000 to -3000 [V]. DC power supply DC is an electric torch 18D via thyristor D, resistor R, etc.
It is connected to the. The reference potential GND is, for example, a ground potential (= 0 [V]). V is a voltmeter and A is an ammeter.

後に詳述するが、被覆ワイヤ5の金属線5Aはスプール
11に巻き回された端部が基準電位GNDで接続されてい
る。この結果、電気トーチ18Dで被覆ワイヤ5の先端部
に金属ボール5A1を形成する場合、第3図,第4図およ
び第8図に示すように、電気トーチ18Dを負電位
(−)、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の金属線5Aを
正電位(+)に設定することができる。
As will be described in detail later, the metal wire 5A of the covering wire 5 is a spool.
The end wound around 11 is connected to the reference potential GND. As a result, when forming a metal ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5 with electric torch 18D, FIG. 3, as shown in FIG. 4 and FIG. 8, an electric torch 18D negative potential (-), the coating The metal wire 5A at the distal end in the supply direction of the wire 5 can be set to a positive potential (+).

このように、被覆ワイヤ5の先端部の金属線5Aとアー
ク電極18Dとの間にアークAcを発生させ、被覆ワイヤ5
の先端部に金属ボール5A1を形成するボンディング装置
において、被覆ワイヤ5の金属線5Aを正電位(+)に接
続し、電気トーチ18Dを負電位(−)に接続することに
より、前記被覆ワイヤ5の金属線5Aと電気トーチ18Dと
の間に発生するアークAcの発生位置をその逆の極性の場
合に比べて安定化することができるので、アークAcが被
覆ワイヤ5の金属線5Aの後端側に向かって這い上がるこ
とを低減することができる。アークAcの這い上がりの低
減は、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がりを低減し、
絶縁性被覆膜の球の発生を防止することができる。
Thus, the arc Ac is generated between the metal wire 5A at the tip of the covered wire 5 and the arc electrode 18D, and the covered wire 5
In bonding apparatus for forming a metal ball 5A 1 at the tip of the metal wire 5A of the covered wire 5 is connected to a positive potential (+), an electric torch 18D negative potential (-) by connecting to the coated wire The position of the arc Ac generated between the metal wire 5A and the electric torch 18D can be stabilized as compared with the case of the opposite polarity, so that the arc Ac is located behind the metal wire 5A of the coated wire 5. Crawling up to the end side can be reduced. The reduction of the crawling of the arc Ac reduces the melting of the coating film 5B of the coating wire 5,
The generation of spheres of the insulating coating film can be prevented.

なお、本発明は、被覆ワイヤ5の金属線5Aが電気トー
チ18Dに対して正の電位を有するように、基準電位GNDよ
りも高い電圧または低い電圧に前記被覆ワイヤ5の金属
線5Aを接続してもよい。
Note that the present invention connects the metal wire 5A of the coated wire 5 to a voltage higher or lower than the reference potential GND so that the metal wire 5A of the coated wire 5 has a positive potential with respect to the electric torch 18D. You may.

前記被覆ワイヤ5が巻き回された前記スプール11は、
第4図および第9図(要部分解斜視図)で示すように構
成されている。スプール11は、たとえば円筒形状のアル
ミニウム金属の表面にアルマイト処理を施して構成す
る。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキズの発生
を防止するために施す。このスプール11は、前述のよう
に、アルマイト処理が施されているので絶縁性を有す
る。
The spool 11 around which the coating wire 5 is wound,
It is configured as shown in FIGS. 4 and 9 (an exploded perspective view of a main part). The spool 11 is formed by, for example, performing alumite treatment on a surface of a cylindrical aluminum metal. The alumite treatment is performed to improve mechanical strength and prevent scratches. As described above, the spool 11 has an insulating property because it is anodized.

前記スプール11は、スプールホルダ21に取付けられ、
このスプールホルダ21の回転軸21Aによってボンディン
グ装置本体10に取付けられている。
The spool 11 is attached to a spool holder 21,
The spool holder 21 is attached to the bonding apparatus main body 10 by a rotation shaft 21A.

スプールホルダ21は、少なくともその一部に導電性を
有するように、たとえばステンレス鋼で構成されてい
る。
The spool holder 21 is made of, for example, stainless steel so that at least a part thereof has conductivity.

前記スプール11には、第9図および第11図(要部拡大
斜視図)で示すように、接続端子11Aが設けられてい
る。接続端子11Aは、スプールホルダ21の導電性を有す
る部分と接触するスプール11の側面部分(鍔部)に、点
形状で設けられている。
The spool 11 is provided with a connection terminal 11A as shown in FIGS. 9 and 11 (an enlarged perspective view of a main part). The connection terminal 11A is provided in a dotted shape on a side surface portion (flange) of the spool 11 that comes into contact with a conductive portion of the spool holder 21.

接続端子11Aは、第10図に示すように、絶縁体11Aaの
上部に導電体11Abを設け、この導電体11Abの上部に接続
用金属部11Acを設けて構成している。絶縁体11Aaは、導
電体11Abとスプール11と確実に電気的に分離し、しか
も、スプールホルダ21に接続用金属部11Acを確実に当接
できる適度な弾力性を有するように、たとえばポリイミ
ド樹脂で形成する。導電体11Abは、被覆ワイヤ5の金属
線5Aを接続する接続用金属部11Acと、スプールホルダ21
に接触する接続用金属部11Acとを確実に接続できるよう
に、たとえばCu箔で形成する。接続用金属部11acは導電
性ペースト,半田等で形成する。
As shown in FIG. 10, the connection terminal 11A is configured such that a conductor 11Ab is provided on an insulator 11Aa, and a connection metal part 11Ac is provided on the conductor 11Ab. The insulator 11Aa is electrically separated from the conductor 11Ab and the spool 11 reliably, and furthermore, is made of, for example, a polyimide resin so as to have an appropriate elasticity so that the connection metal portion 11Ac can be reliably brought into contact with the spool holder 21. Form. The conductor 11Ab includes a connection metal part 11Ac for connecting the metal wire 5A of the covered wire 5 and a spool holder 21A.
It is formed of, for example, a Cu foil so that the connection metal portion 11Ac that comes into contact with the contact can be reliably connected. The connecting metal part 11ac is formed of a conductive paste, solder, or the like.

この接続端子11Aには、スプール11の側面(鍔部)に
形成された切欠部を通して、ボンディング部12に供給さ
れる側と反対側の被覆ワイヤ5の端部の金属線5A、すな
わち被覆ワイヤ5の巻き始め端部の金属線5Aを接続する
ように構成されている。この金属線5Aは、接続用金属部
11Acによって接続端子11Aに接続される。被覆ワイヤ5
の巻き始めの金属線5Aの表面の被覆膜5Bは、加熱あるい
は化学的に除去する。接続端子11A、つまり被覆ワイヤ
5の金属線5Aは、スプールホルダ21、その回転軸21Aお
よびボンディング装置本体10を通して基準電位GNDに接
続されている。基準電位GNDは、前記アーク発生装置20
の基準電位GNDと同様の電位である。
The connection terminal 11A passes through a notch formed in the side surface (flange) of the spool 11, and the metal wire 5A at the end of the sheath wire 5 opposite to the side supplied to the bonding portion 12, ie, the sheath wire 5A. Is configured to connect the metal wire 5A at the start end of the winding. This metal wire 5A is a metal part for connection.
Connected to the connection terminal 11A by 11Ac. Insulated wire 5
The coating film 5B on the surface of the metal wire 5A at the beginning of winding is heated or chemically removed. The connection terminal 11A, that is, the metal wire 5A of the covering wire 5 is connected to the reference potential GND through the spool holder 21, its rotating shaft 21A and the bonding apparatus main body 10. The reference potential GND is the arc generator 20.
Is the same as the reference potential GND.

このように、前記スプール11に基準電位GNDに接続す
るための接続端子11Aを設け、この接続端子に被覆ワイ
ヤ5の巻き始め端部の金属線5Aを接続することにより、
スプールホルダ21等を通して基準電位GNDに接続するこ
とができるので、被覆ワイヤ5の金属線5Aを確実に基準
電位GNDに接続することができる。
Thus, by providing the spool 11 with the connection terminal 11A for connecting to the reference potential GND, and connecting the metal wire 5A at the winding start end of the covering wire 5 to this connection terminal,
Since the connection can be made to the reference potential GND through the spool holder 21 or the like, the metal wire 5A of the covering wire 5 can be reliably connected to the reference potential GND.

また、前記被覆ワイヤ5の金属線5Aが基準電位GNDに
接続されることにより、金属ボール5A1の形成時に、電
気トーチ18Dと供給側の被覆ワイヤ5の金属線5Aとの間
の電位差を充分に確保し、アークAcの発生を良好にする
ことができるので、金属ボール5A1を確実に形成するこ
とができる。
Further, the by metal wire 5A of coated wire 5 is connected to the reference potential GND, and during the formation of metal balls 5A 1, sufficient potential difference between the electric torch 18D and the metal wire 5A of coated wire 5 on the supply side reserved, since arcing Ac can be improved, it is possible to reliably form the metal ball 5A 1.

第3図および第4図に示すように、前記ボンディング
ツール16は、ボンディングアーム16A介在させて、ボン
ディングヘッド(デジタルボンディングヘッド)22に支
持されている。ボンディングアーム16Aには、図示して
いないが、超音波振動装置が内蔵されており、ボンディ
ングツール16を超音波振動させるように構成されてい
る。ボンディングヘッド22は、XYテーブル23を介在させ
て基台24に支持されている。ボンディングヘッド22は、
ボンディング部12にボンディングツール16を近接および
離反できるように、ボンディングアーム16Aを上下方向
(矢印C方向)に移動できる移動装置が設けられてい
る。移動装置は、主に、ガイド部材22A,アーム移動部材
22B,雌ねじ部材22C,雄ねじ部材22D,モータ22Eで構成さ
れている。ガイド部材22Aは、矢印C方向にアーム移動
部材22Bを移動させるように構成されている。前記モー
タEは、雄ねじ部材22Dを回転させ、この回転により雄
ねじ部材22Dと嵌合する雌ねじ部材22Cを矢印C方向に移
動させ、この移動によりアーム移動部材22Bを矢印C方
向に移動させるように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the bonding tool 16 is supported by a bonding head (digital bonding head) 22 with a bonding arm 16A interposed therebetween. Although not shown, the bonding arm 16A has a built-in ultrasonic vibration device, and is configured to ultrasonically vibrate the bonding tool 16. The bonding head 22 is supported by a base 24 with an XY table 23 interposed. The bonding head 22
A moving device capable of moving the bonding arm 16A in the vertical direction (the direction of arrow C) is provided so that the bonding tool 16 can be moved toward and away from the bonding section 12. The moving device mainly includes a guide member 22A, an arm moving member
22B, a female screw member 22C, a male screw member 22D, and a motor 22E. The guide member 22A is configured to move the arm moving member 22B in the direction of arrow C. The motor E is configured to rotate the male screw member 22D, move the female screw member 22C fitted with the male screw member 22D in the direction of arrow C by this rotation, and move the arm moving member 22B in the direction of arrow C by this movement. Have been.

アーム移動部材22Bに支持されたボンディングアーム1
6Aは、回転軸22Fを中心に回転するように構成されてい
る。ボンディングアーム16Aの回転軸22Fを中心とする回
転は、弾性部材22Gにより制御される。この弾性部材22G
の回転の制御は、ボンディングツール16がボンディング
部12に当接した時に、ボンディング部12が必要以上に加
圧されることを防止し、ボンディング部12の損傷や破壊
を防止するように構成されている。
Bonding arm 1 supported by arm moving member 22B
6A is configured to rotate around a rotation shaft 22F. The rotation of the bonding arm 16A about the rotation axis 22F is controlled by the elastic member 22G. This elastic member 22G
The rotation control is configured to prevent the bonding unit 12 from being pressed more than necessary when the bonding tool 16 comes into contact with the bonding unit 12, and to prevent damage or destruction of the bonding unit 12. I have.

前記ワイヤクランパ15は、被覆ワイヤ5を挟持するこ
とができ、被覆ワイヤ5の供給を制御するように構成さ
れている。ワイヤクランパ15は、クランパアーム15Aを
介在させてボンディングアーム16Aに設けられている。
The wire clamper 15 can hold the covering wire 5 and is configured to control the supply of the covering wire 5. The wire clamper 15 is provided on the bonding arm 16A with the clamper arm 15A interposed.

ワイヤ案内部材14は、スプール11から供給される被覆
ワイヤ5をボンディング部12にガイドするように構成さ
れている。ワイヤ案内部材14はクラパアーム15Aに設け
られている。
The wire guide member 14 is configured to guide the covered wire 5 supplied from the spool 11 to the bonding section 12. The wire guide member 14 is provided on the clapper arm 15A.

前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍であっ
て、ボンディングツール16とボンディング部12との間の
被覆ワイヤ5の供給経路の近傍には、第3図,第8図に
示すように、流体吹付装置25の流体吹付ノズル18Cが設
けられている。流体吹付ノズル18Cは、被覆ワイヤ5の
供給方向の先端部の金属線5Aで金属ボール5A1を形成す
る時に、その形成部分(金属線5Aおよび被覆膜5B)に流
体吹付装置25からの流体Gsを吹き付けるように構成され
ている。流体吹付ノズル18Cから吹き出される流体Gs
は、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の先端部の金属
線5Aで金属ボール5A1を形成する際に、アークAcの発生
する熱で溶け上がる被覆膜5Bを吹き飛ばす(5Ba)よう
に構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 8, in the vicinity of the leading end of the covering wire 5 in the supply direction and in the vicinity of the supply path of the covering wire 5 between the bonding tool 16 and the bonding portion 12, as shown in FIGS. A fluid spray nozzle 18C of the fluid spray device 25 is provided. Fluid spray nozzles 18C, when forming the metal balls 5A 1 with metal wire 5A of the distal end portion of the supply direction of coated wire 5, fluid from the fluid spray device 25 to the forming portion (metal lines 5A and coating film 5B) It is configured to spray Gs. Fluid Gs blown out from fluid spray nozzle 18C
As shown in FIG. 8, when forming a metal ball 5A 1 with metal wire 5A of the distal end portion of the covered wire 5, blow coating film 5B rising melted by heat generated by the arc Ac (5Ba) so Is configured.

流体吹付ノズル18Cは、基本的には、ボンディングツ
ール16の先端部分つまり前述のように被覆ワイヤ5の先
端部分に流体Gsを吹き付ければよく、本実施例において
は、前記被覆部材18Aに設けられている。流体吹付ノズ
ル18Cは、第4図〜第7図に具体的な構造を示すよう
に、被覆膜5Bの溶け上がりを小さくするために、被覆ワ
イヤ5の後端側から先端側に向かって流体Gsを吹き付け
るように構成されている。なお、流体吹付ノズル18C
は、ボンディングツール16に取付けないほうが好まし
い。流体吹付ノズル18Cをボンディングツール16取付け
た場合には、ボンディングツール16の重量が増加し、そ
の超音波振動の負荷が増大するために、接続部分のボン
ダビリティが低下する。
The fluid spray nozzle 18C may basically spray the fluid Gs on the tip portion of the bonding tool 16, that is, the tip portion of the coating wire 5 as described above. In the present embodiment, the fluid spray nozzle 18C is provided on the coating member 18A. ing. As shown in FIG. 4 to FIG. 7, the fluid spray nozzle 18C is provided with a fluid from the rear end side to the front end side of the coated wire 5 to reduce the melting of the coating film 5B. It is configured to spray Gs. The fluid spray nozzle 18C
Is preferably not attached to the bonding tool 16. When the fluid spray nozzle 18C is attached to the bonding tool 16, the weight of the bonding tool 16 increases, and the load of the ultrasonic vibration increases, so that the bondability of the connection portion decreases.

前記流体Gsは、N2,H2,He,Ar,空気等の気体を使用し、
第8図に示すように、流体吹付装置(流体源)25から冷
却装置25A,流量計25B,流体搬送管25Cを介在させて流体
吹付ノズル18Cに供給される。
The fluid Gs uses a gas such as N 2 , H 2 , He, Ar, air,
As shown in FIG. 8, the fluid is supplied from a fluid spraying device (fluid source) 25 to a fluid spraying nozzle 18C via a cooling device 25A, a flow meter 25B, and a fluid transfer pipe 25C.

冷却装置25Aは、流体Gsを積極的に常温よりも低く冷
却するように構成されている。冷却装置25Aは、たとえ
ばペルチェ効果を利用した電子冷却装置で構成する。前
記流体搬送管25Cは、第8図に簡略化して示している
が、少なくとも冷却装置25Aと流体吹付ノズル18Cの供給
口との間を断熱材25Dで被覆するように構成されてい
る。つまり、断熱材25Dは冷却装置25Aで冷却された流体
Gsの温度を流体搬送管25Cの移動中に変化させない(冷
却効率を高める)ように構成されている。
The cooling device 25A is configured to actively cool the fluid Gs below normal temperature. The cooling device 25A is configured by, for example, an electronic cooling device using the Peltier effect. The fluid transfer pipe 25C is shown in a simplified form in FIG. 8, but is configured to cover at least the space between the cooling device 25A and the supply port of the fluid spray nozzle 18C with a heat insulating material 25D. That is, the heat insulating material 25D is the fluid cooled by the cooling device 25A.
It is configured not to change the temperature of Gs during the movement of the fluid transport pipe 25C (to increase the cooling efficiency).

また、前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍で
あって、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がり部分を中
心として前記流体吹付ノズル18Cに対向する位置には、
前記吸引装置19に連結された吸引管18Eが設けられてい
る。この吸引管18Eは、前述のように、電気トーチ18Dと
アーク発生装置20とを接続する導電体としても使用され
るが、主に、流体吹付ノズル18Cで吹き飛ばされた、被
覆ワイヤ5の溶け上がった被覆膜5Baを吸引するように
構成されている。吸引管18Eで吸引された被覆膜5Baは、
吸引装置19に吸引される。
Further, in the vicinity of the leading end of the coating wire 5 in the supply direction, and at a position facing the fluid spray nozzle 18C around the melted portion of the coating film 5B of the coating wire 5,
A suction tube 18E connected to the suction device 19 is provided. As described above, the suction pipe 18E is also used as a conductor for connecting the electric torch 18D and the arc generator 20, but mainly the melting of the coated wire 5 blown off by the fluid spray nozzle 18C. It is configured to suck the coated film 5Ba. The coating film 5Ba sucked by the suction tube 18E is
The suction is performed by the suction device 19.

また、本実施例においては、被覆ワイヤ5の他端をリ
ード3のインナーリード3Bに対して、より確実にボンデ
ィング(セカンドボンディング)するため、リード3の
インナーリード3Bのみを他の部分よりも高い温度に局部
加熱するセラミック製のヒータ26が第2図およびおよび
第11図に示す如く角形リング状に設けられている。な
お、符号26Aはこの角形リング状の局部加熱用のヒータ2
6への給電線である。
Further, in the present embodiment, only the inner lead 3B of the lead 3 is higher than the other parts in order to more securely bond (second bond) the other end of the covered wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3. As shown in FIGS. 2 and 11, a ceramic heater 26 for locally heating to a temperature is provided in a square ring shape. Reference numeral 26A denotes this square ring-shaped heater 2 for local heating.
This is the feed line to 6.

次に、本実施例のワイヤボンディング方法について簡
単に説明する。
Next, the wire bonding method of this embodiment will be briefly described.

まず、第3図,第4図,第5図,第8図に示すよう
に、ボンディングツール16およびその加圧面側に突出さ
れた被覆ワイヤ5の供給方向の先端部分を被覆部材18A
で被覆する。この被覆は、前記駆動源18Kで動作する移
動装置によって、被覆部材18Aを矢印A方向に移動する
ことによって行われる。また、この被覆部材18Aによる
被覆を行うことにより、電気トーチ18D,流体吹付ノズル
18Cのそれぞれを被覆ワイヤ5の先端の近傍に配置する
ことができる。
First, as shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 8, the bonding tool 16 and the leading end portion of the coating wire 5 protruding toward the pressing surface thereof in the supply direction are coated with a coating member 18A.
Cover with. This coating is performed by moving the coating member 18A in the direction of arrow A by the moving device operated by the driving source 18K. Further, by performing the coating with the coating member 18A, the electric torch 18D, the fluid spray nozzle
Each of the 18Cs can be placed near the tip of the coated wire 5.

次いで、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の供給方
向の先端部の金属線5Aと電気トーチ18Dとの間にアークA
cを発生させ、前記金属線5Aで金属ボール5A1を形成す
る。この金属ボール5A1を形成するアークAcの熱によっ
て、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の絶縁性被覆膜5B
が溶け上がる。すなわち、被覆ワイヤ5の供給方向の先
端部の被覆膜5Bが除去され、金属線5Aが露出される。
Next, as shown in FIG. 8, an arc A is provided between the metal wire 5A at the end of the coating wire 5 in the supply direction and the electric torch 18D.
c is generated to form a metal ball 5A 1 by the metal wire 5A. By arc Ac heat to form a metal ball 5A 1, the insulating coating film 5B of the supply direction of the distal end portion of the covered wire 5
Melts up. That is, the coating film 5B at the tip in the supply direction of the coating wire 5 is removed, and the metal wire 5A is exposed.

金属ボール5A1の形成は、できるだけ短時間で行う。
短時間でしかも高エネルギ(電流、電圧のそれぞれが高
い領域)で金属ボール5A1を形成すると、被覆ワイヤ5
の被覆膜5Bの溶け上がり量が小さくなる。このように、
金属ボール5A1の形成を短時間、高エネルギで行うこと
は、前述のように、アークAcの発生を安定にする、つま
り電気トーチDを負電位(−)に被覆ワイヤ5の金属線
5Aを正電位(+)に設定することで実現できる。
Formation of metal balls 5A 1 is carried out in the shortest possible time.
Short, yet high energy to form a metal ball 5A 1 in (current, each of the higher voltage region), the covered wire 5
Of the coating film 5B is reduced. in this way,
Short time formation of the metal balls 5A 1, be carried out at high energy, as described above, to stabilize arcing Ac, that is, the electric torch D negative potential (-) to the metal wire coated wire 5
This can be achieved by setting 5A to a positive potential (+).

そして、この金属ボール5A1を形成する際に、被覆部
材18Aと共に位置が設定された流体吹付ノズル18Cで流体
吹付装置25から流体Gsを被覆ワイヤ5の溶け上がる被覆
膜5Bに吹き付け、第8図に示すように、被覆膜5Bを吹き
飛ばす。この吹き飛ばされた被覆膜5Baは、吸引管18Eを
通して吸引装置19に吸引され、系外に除去される。
When forming the metal ball 5A 1, sprayed fluid Gs from the fluid spray device 25 in the fluid spray nozzle 18C which position is set with the covering member 18A to dissolve up the coating film 5B covering the wire 5, 8 As shown in the figure, the coating film 5B is blown off. The blown coating film 5Ba is sucked by the suction device 19 through the suction pipe 18E, and is removed out of the system.

この流体吹付ノズル18Cからの流体Gsは、第8図に示
す冷却装置25Aによって、たとえば約0〜−10〔℃〕程
度に冷却されている。流体吹付ノズル18Cからの流体Gs
の温度が低い程、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がり
量が小さい。つまり、冷却装置25Aで冷却された流体Gs
は、被覆ワイヤ5の金属線5A,被覆膜5B,ボンディングツ
ール16等を積極的に冷却することができるので、アーク
Ac発生部分だけの被覆膜5Bを溶融し、他の部分の被覆間
5Bは溶融されず、その結果、被覆膜5Bの溶け上がり量を
低減することができる。
The fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C is cooled to, for example, about 0 to -10 [° C.] by the cooling device 25A shown in FIG. Fluid Gs from fluid spray nozzle 18C
The lower the temperature is, the smaller the melting amount of the coating film 5B of the coating wire 5 is. That is, the fluid Gs cooled by the cooling device 25A
Since the metal wire 5A, the coating film 5B, the bonding tool 16 and the like of the coating wire 5 can be actively cooled,
Melt the coating film 5B only on the Ac generating part, and
5B is not melted, and as a result, the amount of melting of the coating film 5B can be reduced.

次に、前記被覆部材18Aおよびそれと共に電気トーチ1
8D,流体吹付ノズル18Cのそれぞれを矢印A方向(前述と
逆方向)に移動させる。
Next, the covering member 18A and the electric torch 1
8D, and each of the fluid spray nozzles 18C is moved in the direction of arrow A (the direction opposite to the above).

その次に、ボンディングツール16の加圧面に、被覆ワ
イヤ5の供給方向の先端部に形成された金属ボール5A1
を引き寄せる。
Next, a metal ball 5A 1 formed on the pressing surface of the bonding tool 16 at the tip end in the supply direction of the covering wire 5 is formed.
Attraction.

次いで、この状態で、ボンディングツール16をボンデ
ィング部12に接近させて行き、第2図に破線でボンディ
ングツール16を示すように、被覆ワイヤ5の供給方向の
先端部に形成された金属ボール5A1を半導体チップ2の
外部端子2Cに接続する(ファーストボンディング:1s
t)。この金属ボール5A1の接続は、ボンディングツール
16の超音波振動および/または熱圧着(いずれか一方で
もよい)で行う。
Next, in this state, the bonding tool 16 is moved closer to the bonding portion 12, and as shown by the broken line in FIG. 2, the metal ball 5A 1 formed at the tip of the covering wire 5 in the supply direction. To the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 (fast bonding: 1s
t). This metal ball 5A 1 connection is a bonding tool
16 ultrasonic vibrations and / or thermocompression bonding (one or the other).

次に、第2図に示すように、被覆ワイヤ5の後端部の
金属線5Aをボンディングツール16によってリード3のイ
ンナーリード3Bに接続する(セカンドボンディング:2n
d)。被覆ワイヤ5の後端側の接続は、ボンディングツ
ール16の超音波振動および熱圧着(前者だけでもよい)
で行う。これにより、被覆ワイヤ5の後端をインナーリ
ード3Bとはセカンドボンディング部5A2において、強固
にウェッジボンディンクされる。
Next, as shown in FIG. 2, the metal wire 5A at the rear end of the covered wire 5 is connected to the inner lead 3B of the lead 3 by a bonding tool 16 (second bonding: 2n).
d). The connection on the rear end side of the covered wire 5 is performed by ultrasonic vibration and thermocompression bonding of the bonding tool 16 (the former may be used alone).
Do with. Thus, the rear end of the insulated wire 5 and the inner leads 3B at second bonding portion 5A 2, are firmly wedge Bonn Dink.

この被覆ワイヤ5の後端側の接続は、接続部分の被覆
ワイヤ5は予め被覆膜5Bで被覆されているが、ボンディ
ングツール16を超音波振動させることによって接続部分
のみの被覆膜5Bが破壊され、金属線5Aが露出するように
なっている。ボンディングツール16の超音波振動のエネ
ルギや熱圧着力によって若干変化があるが、被覆ワイヤ
5の被覆膜5Bは、たとえば0.2〜3〔μm〕程度の膜厚
が好ましい。被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり小
さい場合には、絶縁性被覆膜としての絶縁耐圧が小さ
い。また、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり厚い
場合には、ボンディングツール16の超音波振動によって
被覆膜5Bが破壊されにくくなり、被覆膜5Bの膜厚が所定
の値を超えた場合には、被覆膜5Bが破壊されなくなるた
め、被覆ワイヤ5の金属線5Aとリード3のインナーリー
ド3Bとの接続不良を生じることになってしまう。
The connection at the rear end side of the coated wire 5 is such that the coated wire 5 at the connection portion is coated in advance with the coating film 5B, but the coating film 5B only at the connection portion is formed by ultrasonic vibration of the bonding tool 16. It is destroyed, and the metal wire 5A is exposed. Although there is a slight change depending on the energy of the ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and the thermocompression force, the coating film 5B of the coating wire 5 is preferably, for example, about 0.2 to 3 [μm] thick. When the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too small, the withstand voltage as the insulating coating film is small. If the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too large, the coating film 5B is less likely to be broken by the ultrasonic vibration of the bonding tool 16, and the coating film 5B has a predetermined value. If it exceeds, the coating film 5B will not be destroyed, resulting in poor connection between the metal wire 5A of the coating wire 5 and the inner lead 3B of the lead 3.

なお、本実施例では、被覆ワイヤ5の他端のボンディ
ング(セカンドボンディング)に際して、ヒータ26でリ
ード3のインナーリード3Bのみが他の部分よりも特に高
い温度に局部加熱されていることによって、被覆膜5Bの
加熱・分解がより促進されるので、セカンドボンディン
グのボンダビリティを向上させることができ、強固なワ
イヤボンディングが可能となる。
In this embodiment, when the other end of the covered wire 5 is bonded (second bonding), only the inner lead 3B of the lead 3 is locally heated by the heater 26 to a temperature which is particularly higher than the other portions. Since the heating / decomposition of the covering film 5B is further promoted, the bondability of the second bonding can be improved, and strong wire bonding can be performed.

その後、前記ボンディングツール16を離隔させる(こ
の時、被覆ワイヤ5が切断される)ことにより、前記第
2図に示すように、被覆ワイヤ5の1回のボンディング
工程が完了する。
Thereafter, the bonding tool 16 is separated (at this time, the covering wire 5 is cut), thereby completing one bonding step of the covering wire 5 as shown in FIG.

このように、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1
を形成するボンディング技術において、被覆ワイヤ5の
先端部の近傍に、この被覆ワイヤ5の先端部分に流体Gs
を吹き付ける流体吹付ノズル18C(流体吹付装置25の一
部)を設けることにより、前記被覆ワイヤ5の溶け上が
る被覆膜5Bを吹き飛ばすことができるので、被覆ワイヤ
5に絶縁性被覆膜5Bの球が形成されることを防止するこ
とができる。この結果、絶縁性被覆膜5Bの球に起因して
ボンディングツール16に被覆ワイヤ5が引っ掛かること
を防止し、被覆ワイヤ5をボンディングツール16の加圧
面に引き寄せることができるので、ボールボンディング
を行うことができ、ボンディング不良を防止することが
できる。
Thus, the metal ball 5A 1
In the bonding technique for forming a wire, fluid Gs is applied to the tip of the covered wire 5 near the tip of the covered wire 5.
By providing a fluid spray nozzle 18C (a part of the fluid spray device 25) for spraying the coating wire 5B, the coating film 5B that melts the coating wire 5 can be blown off. Can be prevented from being formed. As a result, the coated wire 5 is prevented from being caught by the bonding tool 16 due to the sphere of the insulating coating film 5B, and the coated wire 5 can be drawn to the pressing surface of the bonding tool 16, so that ball bonding is performed. And bonding defects can be prevented.

また、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1を形成
するボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18
C(流体吹付装置25の一部)を設け、被覆ワイヤ5の先
端部の近傍に、前記流体吹付ノズル18Cからの流体Gsの
吹き付けで吹き飛ばされる被覆ワイヤ5の被覆膜5Bを吸
引する吸引管18E(吸引装置19)を設けることにより、
前記被覆ワイヤ5の溶け上がる被覆膜5Bを吹き飛ばし、
被覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成されることを防止
し、前述のようにボンディング不良を防止することがで
きると共に、吹き飛ばされた被覆膜5Baをボンディング
部12に飛散させないので、飛散された被覆膜5Baに起因
するボンディング不良を防止することができる。飛散さ
れた被覆膜5Baに起因するボンディング不良とは、たと
えば、半導体チップ2の外部端子2Cまたはリード3のイ
ンナーリード3Bと被覆ワイヤ5の金属線5Aとの間に前記
被覆膜5Baが飛散し、両者間が導通不良となる場合であ
る。
Further, a bonding technique to form a metal ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5, wherein the fluid spray nozzle 18
C (a part of the fluid spraying device 25) is provided, and a suction pipe for sucking a coating film 5B of the coated wire 5 blown off by spraying the fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C near the tip of the coated wire 5. By providing 18E (suction device 19)
Blow off the coating film 5B, which melts the coating wire 5,
The sphere of the coating film 5B is prevented from being formed on the coating wire 5 and the bonding failure can be prevented as described above, and the blown coating film 5Ba is not scattered to the bonding portion 12, so that the scatter is prevented. It is possible to prevent bonding failure caused by the applied coating film 5Ba. The bonding failure caused by the scattered coating film 5Ba is, for example, that the coating film 5Ba is scattered between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 or the inner lead 3B of the lead 3 and the metal wire 5A of the coating wire 5. However, this is the case where conduction failure occurs between the two.

また、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1を形成
するボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18
C(流体吹付装置25)を設け、この流体吹付ノズル18Cの
流体Gsを冷却する冷却装置25Aを設けることにより、前
記被覆ワイヤ5の絶縁性被覆膜5Bの溶け上がりを著しく
低減し、溶け上がった場合でも被覆膜5Bを吹き飛ばすこ
とができるので、被覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成さ
れることを防止し、前述のようにボンディング不良を防
止することができる。
Further, a bonding technique to form a metal ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5, wherein the fluid spray nozzle 18
By providing C (fluid spray device 25) and cooling device 25A for cooling the fluid Gs of the fluid spray nozzle 18C, melting of the insulating coating film 5B of the coated wire 5 is significantly reduced, and Even in this case, since the coating film 5B can be blown off, it is possible to prevent the sphere of the coating film 5B from being formed on the coating wire 5 and prevent the bonding failure as described above.

また、被覆ワイヤ5を使用するボンディング技術にお
いて、被覆ワイヤ5の供給方向の先端側に金属ボール5A
1を形成し、この金属ボール5A1を半導体チップ2の外部
端子2Cに接続し、前記被覆ワイヤ5の供給方向の後端側
を前記リード3のインナーリード3Bに接触させ、この接
触部分の被覆膜5Bを破壊し、被覆ワイヤ5の他端側の金
属線5Aをリード3のインナーリード3Bに接続することに
より、前記被覆ワイヤ5の後端側の被覆膜5Bを除去する
被覆膜除去トーチを使用することなく被覆膜5Bの除去を
行うことができるので、被覆膜除去トーチ、その移動装
置および制御装置などを削減することができる。この結
果、ボンディング装置の構造を簡単にすることができ
る。
In the bonding technique using the covered wire 5, a metal ball 5A
Then , the metal ball 5A 1 is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2, the rear end side of the covering wire 5 in the supply direction is brought into contact with the inner lead 3B of the lead 3, and the contact portion is covered. A covering film for removing the covering film 5B on the rear end side of the covering wire 5 by breaking the covering film 5B and connecting the metal wire 5A on the other end side of the covering wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3. Since the coating film 5B can be removed without using a removing torch, it is possible to reduce the coating film removing torch, its moving device, control device, and the like. As a result, the structure of the bonding apparatus can be simplified.

特に、本実施例の半導体装置1においては、被覆ワイ
ヤ5の絶縁性被覆膜5Bとして、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から
誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンを用いたこ
とにより、被覆膜5Bの熱分化によって生じる膜破壊によ
るタブショート、チップショート、あるいはワイヤ間シ
ョートを確実に防止することができる。
In particular, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in the molecular skeleton is used as the insulating coating film 5B of the coating wire 5 by reacting a polyol component with an isocyanate. As a result, it is possible to reliably prevent a tab short, a chip short, or a short between wires due to film destruction caused by thermal differentiation of the coating film 5B.

すなわち、前記の如く被覆ワイヤ5をボンディングし
た後に、樹脂材6でレンジモールド作業が行われて、樹
脂封止型半導体装置1が製造されるのであるが、たとえ
ば第12図に示すように、半導体チップ2の外部端子2Cと
リード3のインナーリード3Bのボンディング部位との間
の距離が長い場合、第13図に示すように、被覆ワイヤ5
と半導体チップ2のシリコン領域とが接触する、いわゆ
るチップタッチ状態や、第15図に示すように、被覆ワイ
ヤ5とタブ3Aとが接触する、いわゆるタブタッチ状態、
さらには被覆ワイヤ5どうしが互いに接触する、いわゆ
るワイヤ間タッチ状態などが生じることがある。このよ
うなワイヤのタッチ現象は、特にワイヤ長が2.5mm以上
になったり、またタブ3Aのサイズが半導体チップ2のサ
イズよりも大き過ぎるような場合などに起こり易いもの
である。
That is, after bonding the covering wire 5 as described above, a range molding operation is performed with the resin material 6 to manufacture the resin-sealed semiconductor device 1. For example, as shown in FIG. When the distance between the external terminal 2C of the chip 2 and the bonding portion of the inner lead 3B of the lead 3 is long, as shown in FIG.
A so-called chip touch state in which the silicon wire of the semiconductor chip 2 contacts with the so-called chip touch state, or a so-called tab touch state in which the covering wire 5 and the tab 3A contact each other as shown in FIG.
Further, a so-called wire-to-wire touch state where the coated wires 5 come into contact with each other may occur. Such a wire touch phenomenon tends to occur particularly when the wire length becomes 2.5 mm or more, or when the size of the tab 3A is larger than the size of the semiconductor chip 2.

このようなワイヤのタッチ現象が生じると、たとえば
第14図のように、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが半導体チッ
プ2からの発熱などに起因する熱劣化で破壊され、金属
線5Aが半導体チップ2と直接接触して、半導体チップ2
との間にチップショート不良を発生したり、第16図の如
く、タブ3Aとの間にタブショート不良を発生し、さらに
ワイヤどうしの間でワイヤ間ショートを発生してしまう
ことがある。
When such a wire touch phenomenon occurs, for example, as shown in FIG. 14, the coating film 5B of the coating wire 5 is broken by thermal deterioration caused by heat generation from the semiconductor chip 2, and the metal wire 5A is 2 is in direct contact with the semiconductor chip 2
In some cases, a short-circuit between the wires may occur, or as shown in FIG. 16, a short-circuit between the tabs 3A may occur, and a short-circuit between the wires may occur.

ところが、本実施例の半導体装置1においては、前記
の如く、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが特殊な耐熱ポリウレ
タンで作られていることにより、仮に前記のような、チ
ップタッチ、タブタッチあるいはワイヤ間タッチ状態が
発生したとしても、ショート不良を起こすことを確実に
防止できるものである。
However, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, as described above, since the coating film 5B of the coating wire 5 is made of a special heat-resistant polyurethane, it is temporarily assumed that the chip touch, the tab touch or the wire Even if a touch state occurs, it is possible to reliably prevent a short circuit from occurring.

このような本発明によるショート不良防止効果を確認
するため、本発明者らが樹脂封止後の半導体装置につい
て行った実験結果を実験例1として以下に説明する。な
お、実験例中の部は重量部を示している。
In order to confirm the effect of preventing short-circuit failure according to the present invention, the results of an experiment performed by the present inventors on a semiconductor device after resin sealing will be described below as Experimental Example 1. Parts in the experimental examples indicate parts by weight.

実験例1 まず、後記の第1表に示すような原料を、同表に示す
ような割合で配合し、これを500ccのフラスコに入れ、
温度計,蒸気コンデンサを取付け反応させ、3種類のテ
レフタール酸系ポリオールP−1,P−2,P−3を得た。こ
のときのテレフタール酸とエチレングリコールとの割合
および反応時間等を第1表に併せて示した。そして、上
記合成反応の終点は、理論反応水と酸価5以下に基づい
て決定した。この場合、必要に応じて減圧反応も行わせ
た。
Experimental Example 1 First, raw materials as shown in Table 1 below were blended in a ratio as shown in the table, and this was put into a 500 cc flask.
A thermometer and a steam condenser were attached and reacted to obtain three types of terephthalic acid-based polyols P-1, P-2 and P-3. Table 1 also shows the ratio of terephthalic acid and ethylene glycol and the reaction time at this time. The end point of the above synthesis reaction was determined based on theoretical reaction water and an acid value of 5 or less. In this case, a reduced pressure reaction was performed as needed.

上記のようにした得られた3種類のテレフタール酸系
ポリオールP−1,P−2,P−3と、市販のポリオールとを
用い、これらポリオール成分とイソシアネート成分とを
後記の第2表に示すような割合で配合し、塗料組成物を
作った。そして、このようにして得られた塗料組成物を
溶剤を用い濃度10%に希釈し、ワイヤ本体の外周面に2
回以上塗布を行い、その後175℃で21分間加熱し、170℃
で2時間アフタキュアして耐熱ポリウレタンからなる絶
縁被膜を形成し、製線した。この場合の組成配合と、塗
膜特性とを後記の第2表に示した。
Using the three types of terephthalic acid-based polyols P-1, P-2, P-3 obtained as described above and commercially available polyols, these polyol components and isocyanate components are shown in Table 2 below. A coating composition was prepared by blending at such a ratio. Then, the coating composition thus obtained was diluted to a concentration of 10% using a solvent, and 2 μm
Apply at least 175 ° C for 21 minutes, then 170 ° C
For 2 hours to form an insulating film made of heat-resistant polyurethane, followed by wire drawing. The composition and coating film properties in this case are shown in Table 2 below.

次に、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被
覆ワイヤを使用し、上記の如くワイヤボンディングした
半導体チップを樹脂材でモールドし、第13図(チップタ
ッチ状態)および第15図(タブタッチ状態)に示すタッ
チ状態に相当する半導体装置を製作し、MIL−883Bの温
度サイクルテストを実施し、市販のポリウレタン被覆ワ
イヤを用いた半導体装置との短絡率を比較実験し、本発
明の改善具合を評価した。
Next, using the heat-resistant polyurethane-coated wire obtained as described above, the semiconductor chip wire-bonded as described above is molded with a resin material, and FIG. 13 (chip touch state) and FIG. 15 (tab touch state). A semiconductor device corresponding to the touch state shown in Fig. 1 was manufactured, a temperature cycle test of MIL-883B was performed, and a short-circuit rate with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire was compared to evaluate the improvement of the present invention. did.

この比較実験の結果は、第17図と第18図に示すとおり
であった。すなわち、第17図は第13図のようなチップタ
ッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率
を示しているが、同図から明らかなように、本発明の耐
熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置では、市
販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置に比べ
て、著しい短絡率すなわちチップショート防止効果が確
認された。
The results of this comparative experiment were as shown in FIG. 17 and FIG. That is, FIG. 17 shows the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire in the chip touch state as shown in FIG. 13. As is clear from FIG. 17, the semiconductor using the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention was used. In the device, a remarkable short-circuit rate, that is, a chip short-circuit preventing effect was confirmed as compared with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire.

また、第18図は第15図のようなタブチップ状態におけ
るタブと被覆ワイヤとの短絡率を示しているが、この場
合も、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ使用の半導
体装置においては、顕著な短絡率すなわちタブショート
防止効果が得られることが確認された。
FIG. 18 shows the short-circuit rate between the tab and the coated wire in the tab chip state as shown in FIG. 15, but also in this case, the semiconductor device using the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention has a remarkable short-circuit. Rate, that is, a tab short prevention effect was obtained.

次に、本発明者らは、本発明による耐熱ポリウレタン
被覆ワイヤと市販のポリウレタン被覆ワイヤとを樹脂封
止以前ワイヤ状態で後記の試験条件により比較実験し、
被覆膜の摩耗強度や劣化率などを評価した。これらの実
験結果および他の各種実験の結果を以下に実験例2〜5
として第19図〜第25図に関して説明する。
Next, the present inventors compared the heat-resistant polyurethane-coated wire according to the present invention and a commercially available polyurethane-coated wire in a wire state before resin sealing under the test conditions described below,
The wear strength and the deterioration rate of the coating film were evaluated. The results of these experiments and other various experiments are described below in Experimental Examples 2 to 5.
19 to 25 will be described.

実験例2 実験条件は第19図に示すモデル図で表されるものであ
った。すなわち、絶縁性の被覆膜(本発明の耐熱ポリウ
レタンまたは市販のポリウレタン)5Bで外表面を被覆し
た被覆ワイヤ5の下縁に一定の荷重(1g)を吊り下げて
垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタブ3Aを
被覆ワイヤ5に対して接触角度α=45度でそのエッジで
接触させ、該タブエッジ接触部とは反対側から水平方向
に荷重W1(0.65g)で被覆ワイヤ5に押付力を与え、そ
してタブ3Aを上下方向に20μm振動させることにより、
被覆膜5Bの摩耗などを評価した。
Experimental Example 2 Experimental conditions were represented by a model diagram shown in FIG. That is, a constant load (1 g) is hung on the lower edge of the insulated wire 5 whose outer surface is coated with the insulating coating film (heat-resistant polyurethane of the present invention or commercially available polyurethane) 5B to make a vertically suspended state. Then, the tab 3A of the lead frame is brought into contact with the coated wire 5 at the edge thereof at a contact angle α = 45 degrees, and the load is applied to the coated wire 5 in the horizontal direction from the side opposite to the tab edge contact portion with a load W 1 (0.65 g). By applying a pressing force and vibrating the tab 3A vertically by 20 μm,
The wear of the coating film 5B was evaluated.

ここで、被覆膜5Bが摩耗して破壊に至るまでの振幅
(振動)回数Nfを摩耗強度と定義して、評価した。
Here, the amplitude (vibration) frequency Nf until the coating film 5B wears and breaks is defined as a wear strength and evaluated.

また、被覆膜5Bの耐熱性は、高温放置(150〜200℃、
0〜1000時間)後のNfの測定によって評価した。
In addition, the heat resistance of the coating film 5B is high temperature storage (150-200 ° C,
(0 to 1000 hours).

その結果、ポリウレタンの場合には、これをイミド化
することにより熱劣化を大幅に抑制でき、また温度サイ
クル寿命T∞をも大幅に向上させることができることな
どが判明した。
As a result, it has been found that, in the case of polyurethane, thermal degradation can be greatly suppressed by imidizing the polyurethane, and the temperature cycle life T∞ can be significantly improved.

以下に、これらの実験結果を具体的に説明する。 Hereinafter, these experimental results will be specifically described.

まず、第20図と第21図はそれぞれ温度150℃と175℃と
における被覆膜5Bの摩耗強度の熱劣化(100時間後の被
覆膜破壊回数低減)を示すものである。これらの図から
明らかなように、本発明の耐熱ポリウレタンを用いた被
覆膜の場合には、高温放置時間が経過しても摩耗強度Nf
の低下は小さく、被覆膜の劣化が非常に少ないことが判
明した。特に、150〜175℃、100時間(Hrs)後の被覆膜
破壊回数低減における被覆膜5Bの劣化率が20%以内であ
ることは被覆ワイヤにとって極めて有利な特性であるこ
とが判った。
First, FIGS. 20 and 21 show the thermal deterioration of the wear strength of the coating film 5B at 150 ° C. and 175 ° C., respectively (reduction of the number of coating film breakage after 100 hours). As is apparent from these figures, in the case of the coating film using the heat-resistant polyurethane of the present invention, the wear strength Nf even after the high-temperature leaving time has elapsed.
Was found to be small, and the deterioration of the coating film was very small. In particular, it was found that the fact that the rate of deterioration of the coating film 5B in reducing the number of times the coating film was destroyed after 150 to 175 ° C for 100 hours (Hrs) was within 20% was an extremely advantageous characteristic for the coated wire.

実験例3 次に、第22図は温度(横軸)と劣化率すなわち劣化速
度〔ΔNf/100Hrs〕(=N0−N100/100Hrs)(縦軸)との
関係の実験結果を示すものである。この図においても、
本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合には、劣化
速度が市販のポリウレタンの場合に比べて非常に小さい
ことが理解される。
Experimental Example 3 Next, FIG. 22 shows the experimental results of the relationship between the temperature (horizontal axis) and the deterioration rate, that is, the deterioration rate [ΔNf / 100Hrs] (= N 0 −N 100 / 100Hrs) (vertical axis). is there. Also in this figure,
It is understood that the degradation rate of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention is much smaller than that of the commercially available polyurethane.

実験例4 次いで、第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化
速度すなわち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤの
セカンド(2nd)ボンディングの剥がれ強度(右側の縦
軸)との関係を示す実験結果である。
Experimental Example 4 Next, FIG. 23 shows the imidization ratio (horizontal axis) of the coating film, the degradation rate, that is, the deterioration rate (vertical axis on the left), and the peel strength of the second (2nd) bonding of the coated wire (vertical axis on the right). It is an experimental result showing the relationship with.

なお、2ndボンディングの剥がれ強度については、直
径φ=25μmの耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いて第
2図の如く被覆膜5Bを予め剥がすことなくインナーリー
ド3Bにボンディングしたものについて本発明者らが実験
を行った結果である。
The peel strength of the 2nd bonding was determined by the inventors of the present invention using a heat-resistant polyurethane-coated wire having a diameter of φ = 25 μm and bonding the inner film 3B to the inner lead 3B without previously peeling the coating film 5B as shown in FIG. This is the result of performing.

第23図から明らかなように、被覆膜のイミド化率は約
1/3であるのが劣化速度(劣化率)および剥がれ強度の
両方について好ましいものである。
As is clear from FIG. 23, the imidization ratio of the coating film is about
1/3 is preferable for both the deterioration rate (deterioration rate) and the peeling strength.

特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合、
2ndボンディング部の剥がれ強度が大きいので、ボンデ
ィングの信頼性が高く、極めて有利な結果が得られた。
In particular, in the case of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention,
Since the peel strength of the 2nd bonding part was large, the reliability of bonding was high and an extremely advantageous result was obtained.

実験例5 さらに、第24図は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅
(−55〜150℃)と温度サイクル寿命についての実験結
果を示している。同図から明らかなように、市販のポリ
ウレタンによる被覆膜の寿命T∞が約400であるのに対
して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は4000以上にま
で大幅に向上した。
Experimental Example 5 FIG. 24 shows the experimental results on the temperature cycle amplitude (−55 to 150 ° C.) and the temperature cycle life of the coated wire. As is clear from the figure, the service life T の of the coating film made of a commercially available polyurethane is about 400, while that of the heat-resistant polyurethane of the present invention is greatly improved to 4000 or more.

実験例6 また、第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加
の有無による劣化速度(劣化率)への影響を実験した結
果を示す図である。
Experimental Example 6 FIG. 25 is a diagram showing the results of an experiment on the effect of the presence or absence of a coloring agent on the coating film of a coated wire on the deterioration rate (deterioration rate).

本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ5を用いてボ
ンディングを行うに際して、たとえば金属ボール形成を
行う場合、被覆膜5Bの厚さは非常に薄いので、その溶け
上がりや剥がれの有無を確認することは非常に困難であ
り、少なくとも肉眼では不可能と言ってよい。そこで、
本発明者らは被覆膜5Bに着色剤たとえばオイルスカーレ
ットを添加すれば、その溶け上がりや剥がれを視覚的に
確認でき(たとえば電子顕微鏡の使用により)、極めて
有用であることを見い出したのである。
According to the knowledge of the present inventors, when performing bonding using the covered wire 5, for example, when forming a metal ball, since the thickness of the covering film 5B is very thin, it is determined whether or not the coating film 5B melts or peels. It is very difficult to confirm, and at least it is impossible with the naked eye. Therefore,
The present inventors have found that if a coloring agent such as oil scarlet is added to the coating film 5B, the dissolution or peeling thereof can be visually confirmed (for example, by using an electron microscope), and is extremely useful. .

ただし、着色剤を添加する量があまり多いと、被覆膜
の劣化速度(劣化率)が大きくなってしまうので、その
適量について本発明者らは諸々の実験を行ったものであ
り、その結果が第25図に示されている。
However, if the amount of the coloring agent added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, and the present inventors conducted various experiments on the appropriate amount, and as a result, Is shown in FIG.

この第25図の実験結果から明らかなように、着色剤の
添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜の劣化速度
(劣化率)が大きくなる一方、添加量があまり少な過ぎ
ると、前記したような着色剤添加のメリットが失われて
しまう。そこで、これら2つの相反する要求に鑑みて、
本発明者らが鋭意研究した結果、着色剤(本実施例で
は、オイルスカーレット)の添加量は2.0重量%以下、
特に、0.5重量%〜2.0重量%が最適であることが明らか
となった。この範囲で被覆膜に着色剤を添加することに
より、被覆膜の特性を損なうことを防止しながら、被覆
ワイヤからの被覆膜の溶け上がりや剥がれを視覚的に確
認できるという利点が得られる。
As is clear from the experimental results shown in FIG. 25, when the amount of the colorant added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, while when the amount is too small, the above-mentioned results are obtained. The merit of adding such a coloring agent is lost. So, in light of these two conflicting requirements,
As a result of extensive studies by the present inventors, the amount of the coloring agent (in this example, oil scarlet) was 2.0% by weight or less,
In particular, it became clear that 0.5% by weight to 2.0% by weight was optimal. By adding a colorant to the coating film in this range, the advantage that the coating film can be visually confirmed as melting or peeling from the coating wire while preventing the characteristics of the coating film from being impaired is obtained. Can be

前記実験例1、さらには実験例2〜6、ならびに他の
様々な実験・研究・検討・確認などにより、本発明者ら
は次のような知見を得た。
The present inventors have obtained the following findings through Experimental Example 1, further Experimental Examples 2 to 6, and various other experiments, studies, studies, and confirmations.

すなわち、前記の如く、被覆ワイヤの被覆膜として本
発明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いることは被覆
膜の熱劣化やボンディング性、さらにはボンディングの
剥がれ強度の向上などに極めて有用である。
That is, as described above, the use of the heat-resistant polyurethane having the above composition of the present invention as the coating film of the coated wire is extremely useful for the thermal deterioration of the coating film, the bonding property, and the improvement of the peeling strength of the bonding.

さらに、これ以外に、たとえば実験例2などから明ら
かなように、被覆膜の温度サイクル試験や第19図の実験
条件での摩耗試験などを通して、被覆膜の熱劣化(劣化
速度)、すなわち150℃〜175℃、100時間後の被覆膜破
壊回数低減における劣化率を20%以内にできる材料を被
覆膜の構成材料として用いることが極めて重要である。
In addition to this, as is clear from, for example, Experimental Example 2 and the like, the thermal degradation (degradation rate) of the coating film, that is, the abrasion test under the experimental conditions shown in FIG. It is extremely important to use a material that can reduce the degradation rate within 20% in reducing the number of times the coating film is destroyed after 100 hours at 150 ° C. to 175 ° C. as a constituent material of the coating film.

しかも、被覆膜として備えるべき特性としては、被覆
ワイヤをワイヤボンディング作業に実用した際に、ボン
ディング性などに不具合を与えないものであることも非
常に重要である。この点について本発明者らが鋭意研究
したところ、被覆膜は、たとえばボールボンディングに
おける金属ボール形成時、あるいは被覆膜の加熱除去時
に、非炭化性を示す材料で構成することが重要であるこ
とが判明した。
In addition, as a characteristic to be provided as a coating film, it is also very important that the coated wire does not cause a problem in bonding property when the coated wire is put to practical use in a wire bonding operation. The present inventors have conducted intensive studies on this point. As a result, it is important that the coating film is made of a material that exhibits non-carbonization, for example, when forming metal balls in ball bonding or when removing the coating film by heating. It has been found.

その理由は次のとおりである。すなわち、金属ボール
の形成時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜は金属ボールの
直上に溶け上がるが、被覆膜が炭化性であると、その時
に加熱温度たとえば1060℃の高温によって、分解されず
に、炭化してしまう。その結果、その炭化した被覆膜は
金属ボールの直上で金属線を包むようにして付着残留す
るため、ボンディングツールでボンディングを行う際
に、その付着炭化被覆膜は被覆ワイヤがキャピラリを通
過して供給されることを妨げる妨害物となり、被覆ワイ
ヤがキャピラリを通過することを困難または不可能とし
てしまう。一方、その付着炭化被覆膜が何らかの原因で
半導体チップの集積回路形成面に落下すると、炭化物は
導電性を有するので、その落下物のために集積回路の電
気的ショート不良の原因となってしまうのである。しか
も、炭化物が付着した被覆ワイヤはたとえばインナーリ
ードへの2ndボンディング時にも、ボンディング不良の
原因になることが判明した。
The reason is as follows. In other words, the coating film melts immediately above the metal ball when forming the metal ball or removing the coating film by heating, but if the coating film is carbonized, the coating film is decomposed by the heating temperature at that time, for example, a high temperature of 1060 ° C. Instead, it is carbonized. As a result, the carbonized coating film adheres and remains on the metal ball just above the metal ball so as to wrap the metal wire.When bonding with a bonding tool, the carbonized coating film is supplied by the coated wire passing through the capillary. This makes it difficult or impossible for the coated wire to pass through the capillary. On the other hand, if the deposited carbonized coating film falls on the integrated circuit forming surface of the semiconductor chip for some reason, the carbide has conductivity, and the dropped object causes an electrical short-circuit failure of the integrated circuit. It is. In addition, it has been found that the coated wire to which the carbide has adhered causes a bonding failure, for example, also at the time of the second bonding to the inner lead.

このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイ
ヤの被覆膜として、前記した所定の条件の下での劣化
率、すなわち150℃〜175℃、100時間後の被覆膜破壊回
数低減における劣化率が20%以内であること、および金
属ボールの形成時あるいは被覆膜の加熱除去時に非炭化
性を示す材料であるこの2つの要件が極めて重要であ
り、これらの2つの要件を満たす材料は被覆ワイヤとし
て非常に満足すべき結果が得られることが本発明者らに
よって確認された。
Considering such facts comprehensively, as the coating film of the coated wire, the deterioration rate under the above-mentioned predetermined conditions, ie, 150 ° C. to 175 ° C., in reducing the number of times of coating film destruction after 100 hours It is extremely important that the deterioration rate is within 20% and that these two requirements are non-carbonized at the time of forming the metal ball or removing the coating film by heating. It has been confirmed by the inventors that very satisfactory results can be obtained as a coated wire.

そして、本発明者らの検討結果によれば、前記した組
成の耐熱ポリウレタンは勿論、これら2つの要件を満た
すものであるが、これら2つの要件を満たす材料は、前
記組成の前記耐熱ポリウレタンのみに限定されるもので
はなく、他の組成の耐熱ポリウレタン、さらには耐熱ポ
リウレタン以外の材料も、この好ましい被覆膜の材料と
して利用することができるものである。
According to the study results of the present inventors, the heat-resistant polyurethane having the above-described composition is, of course, one that satisfies these two requirements. However, the material that satisfies these two requirements is only the heat-resistant polyurethane having the above-described composition. The material is not limited, and a heat-resistant polyurethane having another composition, or a material other than the heat-resistant polyurethane, can be used as the material of the preferable coating film.

これについて、ポリウレタンのうちでも、市販のポリ
ウレタン、またホルマールは非炭化性の要件は満たす
が、前記した劣化率が20%を超えるので、被覆膜として
は不適当である。
In this regard, among polyurethanes, commercially available polyurethanes and formals satisfy the requirement of non-carbonization, but are not suitable as coating films because the above-mentioned deterioration rate exceeds 20%.

他方、ポリイミド,ポリアミド,ナイロン,ポリエス
テル,ポリアミドイミド,ポリエステルイミドなどは金
属ボールの形成時または被覆膜の加熱除去時に炭化性を
示すので、被覆ワイヤの被覆膜として使用するには不適
当であることが明らかになった。
On the other hand, polyimide, polyamide, nylon, polyester, polyamide imide, polyester imide and the like exhibit carbonization when forming metal balls or when the coating film is removed by heating, so that they are unsuitable for use as a coating film for a coated wire. It turned out that there was.

次に、本発明に利用できるワイヤボンディング方式の
他の各種実施例に示す第26図〜第30図に関して本発明を
さらに説明する。
Next, the present invention will be further described with reference to FIGS. 26 to 30 showing other various embodiments of the wire bonding method which can be used in the present invention.

〔実施例2〕 第26図の実施例では、本発明に含まれる他のワイヤボ
ンディング方式の一例として、被覆ワイヤ5のファース
ト(1st)ボンディング側は前記実施例1と同じく金属
ボール5A1によるボールボンディング方式であるが、セ
カンド(2nd)ボンディング側はセカンドボンディング
部5A22として図示する如く、2ndボンディングに先立っ
て予め被覆膜5Bを除去し、熱圧着および/または超音波
振動方式で2ndボンディングを行うものである。
In the embodiment of Example 2 FIG. 26, as an example of another wire bonding method included in the present invention, the ball also by metal balls 5A 1 first of the covered wire 5 (1st) bonding side as in Example 1 The bonding method is as follows. On the second (2nd) bonding side, the coating film 5B is removed in advance before the second bonding as shown in the figure as a second bonding portion 5A 22 , and the second bonding is performed by thermocompression bonding and / or ultrasonic vibration. Is what you do.

〔実施例3〕 次に、第27図の実施例においては、セカンドボンディ
ング部5A2は実施例1と同じく被覆膜5Bを除去すること
なくボンディングしているのに加えて、ファーストボン
ディング側も金属ボールによるボールボンディングでは
なくて、被覆膜5Bを予め除去せずに熱圧着および/また
は超音波振動方式でファーストボンディングし、ファー
ストボンディング部5A11を形成している。
Then Example 3, in the embodiment of Figure 27, in addition to second bonding portion 5A 2 are bonded without removing the same coating film 5B to Example 1, also the first bonding side rather than ball bonding by metal balls, the coating film 5B and the first bonding by thermocompression and / or ultrasonic vibration method without prior removal, to form the first bonding portion 5A 11.

したがって、本実施例では、ファーストおよびセカン
ドの両ボンディング共に、同一のボンディング方式をと
っている。
Therefore, in the present embodiment, the same bonding method is used for both the first and second bonding.

〔実施例4〕 さらに、第28図の実施例は、ファーストボンディング
部5A11は実施例3と同じであるが、セカンドボンディン
グ部5A22を実施例2と同じく、被覆膜5Bを予め除去して
ボンディングしているものである。
Example 4 Further, examples of FIG. 28 is first bonding portion 5A 11 are the same as in Example 3, like-second bonding portion 5A 22 Example 2, previously removed covering film 5B Is bonded.

〔実施例5〕 また、第29図の実施例では、ファーストボンディング
部5A12として、被覆膜5Bを予め除去したボンディング方
式とし、セカンドボンディング部5A2は実施例1および
3と同じく、被覆膜5Bの除去を行うことなくボンディン
グしたものである。
Example 5 In the embodiment of Figure 29, as the first bonding portion 5A 12, the previously removed the bonding method of the coating film 5B, similarly second bonding portion 5A 2 and Examples 1 and 3, the coating The bonding is performed without removing the film 5B.

〔実施例6〕 さらに、第30図の実施例においては、ファーストボン
ディング部5A12およびセカンドボンディング部5A22のい
ずれも被覆膜5Bを予め除去した状態で金属線5Aを非ボー
ル形成方式でボンディングする例である。
Example 6 Further, in the embodiment of Figure 30, bonded in a non-ball formation method of the metal wire 5A the state in which the previously removed covering film 5B of the first bonding portion 5A 12 and second bonding portion 5A 22 Here is an example.

〔実施例7〕 第31図は本発明の他の実施例によるワイヤボンディン
グ部を示す部分断面図である。
Embodiment 7 FIG. 31 is a partial sectional view showing a wire bonding portion according to another embodiment of the present invention.

本実施例では、被覆ワイヤ5の被覆膜が複合被覆膜構
造とされたものである。すなわち、被覆ワイヤ5の外表
面を前記した耐熱ポリウレタンよりなる該被覆膜5Bで被
覆し、かつ該被覆膜5Bの外表面上をさらに他の絶縁性材
料よりなる第2の被覆膜5Cで被覆した例である。
In this embodiment, the coating film of the coating wire 5 has a composite coating film structure. That is, the outer surface of the covering wire 5 is covered with the covering film 5B made of the above-described heat-resistant polyurethane, and the outer surface of the covering film 5B is further covered with a second covering film 5C made of another insulating material. This is an example of coating with.

この第2の被覆膜5Cの材料としては、前記の如く、ポ
リアミド樹脂,特殊なポリエステル樹脂,特殊なエポキ
シ樹脂等を使用できる。ナイロン等を用いてキャピラリ
内の被覆ワイヤの滑り性を良くする目的で、第2の被覆
膜を施すこともできる。
As the material of the second coating film 5C, as described above, a polyamide resin, a special polyester resin, a special epoxy resin, or the like can be used. For the purpose of improving the slipperiness of the coated wire in the capillary using nylon or the like, a second coating film can be applied.

また、第2の被覆膜5Cの厚みは被覆膜5Bの厚みの2倍
以下、好ましくは0.5倍以下にすることができる。
Further, the thickness of the second coating film 5C can be set to twice or less, preferably 0.5 times or less of the thickness of the coating film 5B.

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づ
き具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Not even.

たとえば、被覆膜5B、または5Cを形成するための材
料、たとえばポリオール成分,イソシアネート,テレフ
タール酸,およびその化合物、さらには添加物の種類や
組成などは前記した例に限定されるものではない。
For example, the materials for forming the coating film 5B or 5C, such as the polyol component, isocyanate, terephthalic acid, and the compounds thereof, and the types and compositions of the additives are not limited to those described above.

また、被覆ワイヤの金属線5Aの材料やそのボンディン
グ方式も前記した例に限定されるものではない。
Further, the material of the metal wire 5A of the covered wire and the bonding method thereof are not limited to the examples described above.

さらに、本発明の実施に用いられるワイヤボンディン
グ装置の構造も前記した例に限定されるものではない。
Further, the structure of the wire bonding apparatus used for carrying out the present invention is not limited to the above-described example.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である樹脂封止型半導体装置に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、たとえばセラミック封止型半導体装置などの様々
な半導体装置およびその製造技術に広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to a resin-encapsulated semiconductor device as a field of application has been mainly described. However, the present invention is not limited to this. Can be widely applied to various semiconductor devices and their manufacturing techniques.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。
The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

(1).金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆した被覆
ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードとを接続
してなる半導体装置の製造方法であって、前記被覆ワイ
ヤの被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネートとを反
応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導される構成
単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記被覆ワイヤ
の一端側を半導体チップの前記外部端子に接続し、他端
側をリードに接続することにより、被覆膜が熱劣化で膜
破壊を生じることを防止できるので、被覆ワイヤのタブ
ショート、チップショート、さらにはワイヤ間のショー
トのような電気的ショート不良の発生を確実に防止する
ことができる。
(1). A method for manufacturing a semiconductor device, comprising connecting a lead and an external terminal of a semiconductor chip by a covered wire in which a surface of a metal wire is covered with an insulating covering film, wherein the covering film of the covered wire is a polyol component. Is reacted with isocyanate, and is made of heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton. One end of the coated wire is connected to the external terminal of the semiconductor chip, and the other end is connected to a lead. By doing so, it is possible to prevent the coating film from being destroyed due to thermal deterioration, so that it is possible to reliably prevent the occurrence of electrical short-circuit defects such as tab shorts, chip shorts, and short-circuits between the wires. Can be.

(2).被覆ワイヤが屈曲などを起こしても、被覆膜に
ひびや膜剥離などを生じることがなく、ワイヤ不良のな
い、信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
(2). Even if the coated wire bends, the coating film does not crack or peel off, and a highly reliable semiconductor device without wire failure can be obtained.

(3).被覆膜を構成する前記耐熱ポリウレタンは通常
のワイヤボンディング時の接合温度あるいは超音波振動
エネルギでそのウレタン結合が分解されて接合可能とな
るので、通常の加熱による熱圧着および/または超音波
振動により、強固なボンディングを行うことができる。
(3). Since the urethane bond of the heat-resistant polyurethane constituting the coating film is decomposed at the bonding temperature during normal wire bonding or at the ultrasonic vibration energy to enable bonding, thermocompression bonding by normal heating and / or ultrasonic vibration is performed. A strong bonding can be performed.

(4).前記(3)により、被覆膜が炭化しないので、
炭化物がキャピラリへの被覆ワイヤの通過を妨害した
り、集積回路上に落下して電気的な回路ショートを起こ
すことを防止でき、また炭化物がワイヤボンディング性
を低下させることを防止できる。
(4). According to the above (3), since the coating film is not carbonized,
It is possible to prevent carbide from hindering the passage of the coated wire to the capillary, to prevent the coated wire from dropping on the integrated circuit and cause an electrical short circuit, and to prevent the carbide from deteriorating the wire bonding property.

(5).前記(3)により、通常のワイヤボンディング
装置でも確実なワイヤボンディングを行うことができ
る。特に、前記実施例に示したワイヤボンディング装置
を用いれば、極めて確実なワイヤボンディングを行うこ
とができる。
(5). According to the above (3), reliable wire bonding can be performed even with an ordinary wire bonding apparatus. In particular, if the wire bonding apparatus shown in the above embodiment is used, extremely reliable wire bonding can be performed.

(6).前記(1)により、被覆ワイヤを用いる半導体
装置の多端子化(多ピン化)を実現することが可能とな
る。
(6). According to the above (1), it is possible to realize a multi-terminal (multi-pin) semiconductor device using a covered wire.

(7).金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆した被覆
ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードとを接続
してなる半導体装置であって、前記被覆ワイヤの前記被
覆膜がポリオール成分とイソシアネートとを反応させ、
分子骨格にテレフタール酸から誘導される構成単位を含
む耐熱ポリウレタンからなることにより、被覆膜の熱劣
化に起因する電気的ショート不良のない半導体装置を得
ることができる。
(7). A semiconductor device comprising an external terminal of a semiconductor chip and a lead connected by a coated wire in which the surface of a metal wire is coated with an insulating coating film, wherein the coating film of the coated wire comprises a polyol component and an isocyanate. React
By using a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in the molecular skeleton, it is possible to obtain a semiconductor device free from electrical short-circuit failure due to thermal deterioration of the coating film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例である樹脂封止型半導体装置
の半断面図、 第2図はワイヤボンディング部の概略的拡大断面図、 第3図は本発明に用いることのできるワイヤボンディン
グ装置の概略構成図、 第4図はその要部斜視図、 第5図は前記ワイヤボンディング装置の要部の具体的な
構成を示す部分断面図、 第6図は第5図の矢印VI方向から見た平面図、 第7図は第6図のVII−VII切断線で切った断面図、 第8図は金属ボールの形成原理を示す模写構成図、 第9図は前記ワイヤボンディング装置のスプールの要部
分解斜視図、 第10図は前記スプールの要部拡大斜視図、 第11図はワイヤボンディングのための局部加熱部の概略
平面図、 第12図はワイヤボンディングの一例を示す平面図、 第13図は被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断面
図、 第14図はそのチップショート状態を示す拡大部分断面
図、 第15図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、 第16図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、 第17図は本発明における温度サイクルに対する半導体チ
ップと被覆ワイヤとの短絡率を示す図、 第18図は同じく本発明における温度サイクルに対するタ
ブと被覆ワイヤとの短絡率を示す図、 第19図は本発明に用いられる被覆ワイヤの被覆膜の評価
に使用されて実験条件を示すモデル図、 第20図および第21図はそれぞれ本発明における被覆膜の
摩耗強度の比較実験の結果を示す図、 第22図は本発明における温度と劣化速度との関係につい
ての実験結果を示す図、 第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化速度すなわ
ち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤのセカンド
(2nd)ボンディングの剥がれ強度(右側の縦軸)との
関係についての実験結果を示す図、 第24図は被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイクル
寿命についての実験結果を示す図、 第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無に
よる劣化速度(劣化率)への影響を示す図、 第26図〜第30図は本発明に利用できるワイヤボンディン
グ方式の他の各種実施例を示すワイヤボンディング部の
部分断面図、 第31図は本発明の他の実施例による複合被覆膜構造を示
すワイヤボンディング部の部分断面図である。 1……半導体装置、2……半導体チップ、2A……基板、
2B……パッシベーション膜、2C……外部端子(ボンディ
ングパッド)、3……リード、3A……タブ、3B……イン
ナーリード、4……接合材、5……被覆ワイヤ、5A……
金属線、5A1……金属ボール、5A11,5A12……ファースト
ボンディング部、5A2,5A22……セカンドボンディング
部、5B,5Ba……被覆膜、5C……第2の被覆膜、6……樹
脂材、10……ボンディング装置本体、11……スプール、
11A……接続端子、11Aa……絶縁体、11Ab……導電体、1
1Ac……接続用金属部、12……ボンディング部、13……
テンショナ、14……ワイヤ案内部材、15……ワイヤクラ
ンパ、16……ボンディングツール(キャピラリ)、16A
……ボンディングアーム、17……支持台(半導体装置の
装着用テーブル)、18A……被覆部材、18B……ツール挿
入口、18C……流体吹付ノズル、18D……電気トーチ(ア
ーク電極)、18E……吸引管、18F……挟持部材、18G…
…支持部材、18H……絶縁部材、18I……クランク軸、18
J……シャフト、18K……駆動源、19……吸引装置、20…
…アーク発生装置、21……スプールホルダ、21A……回
転軸、22……ボンディングヘッド(デジタルボンディン
グヘッド)、22A……ガイド部材、22B……アーム移動部
材、22C……雌ねじ部材、22D……雄ねじ部材、22E……
モータ、22F……回転軸、22G……弾性部材、23……XYテ
ーブル、24……基台、25……流体吹付装置(流体源)、
25A……冷却装置、25B……流量計、25C……流体搬送
管、25D……断熱材、26……ヒータ、26A……給電線、C1
……コンデンサ、C2……蓄積用コンデンサ、D……アー
ク発生用サイリスタ、R……抵抗、D.C……直流電源、G
ND……基準電位、V……電圧計、A……電流計。
FIG. 1 is a half sectional view of a resin-sealed semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding portion, and FIG. 3 is wire bonding which can be used in the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a main part of the apparatus, FIG. 5 is a partial sectional view showing a specific structure of a main part of the wire bonding apparatus, and FIG. 6 is a view from the direction of arrow VI in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 is a schematic configuration view showing the principle of forming metal balls, and FIG. 9 is a spool of the wire bonding apparatus. FIG. 10 is an enlarged perspective view of a main part of the spool, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating unit for wire bonding, FIG. 12 is a plan view showing an example of wire bonding, FIG. Fig. 13 is a partial cross section showing the tip of the coated wire FIG. 14, FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing a chip short state, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a tab touch state of the coated wire, FIG. 16 is an enlarged partial cross-sectional view showing a tab short state, FIG. FIG. 18 is a diagram showing a short-circuit rate between a semiconductor chip and a coated wire with respect to a temperature cycle in the present invention. FIG. 18 is a diagram showing a short-circuit rate between a tab and a coated wire with respect to a temperature cycle in the present invention. FIG. 20 is a model diagram showing the experimental conditions used in the evaluation of the coating film of the coated wire to be used, FIG. 20 and FIG. 21 are diagrams respectively showing the results of a comparative experiment of the wear strength of the coating film in the present invention, FIG. FIG. 23 is a diagram showing experimental results on the relationship between temperature and deterioration rate in the present invention, and FIG. Second (2n d) Diagram showing the experimental results on the relationship with the peel strength of bonding (vertical axis on the right), FIG. 24 shows the experimental results on the temperature cycle amplitude and temperature cycle life of the coated wire, and FIG. 25 shows the coating FIG. 26 is a diagram showing the effect of the presence or absence of a coloring agent on the wire coating film on the deterioration rate (deterioration rate). FIGS. 26 to 30 show other various embodiments of the wire bonding method that can be used in the present invention. FIG. 31 is a partial sectional view of a wire bonding portion showing a composite coating film structure according to another embodiment of the present invention. 1 ... semiconductor device, 2 ... semiconductor chip, 2A ... substrate,
2B: Passivation film, 2C: External terminal (bonding pad), 3: Lead, 3A: Tab, 3B: Inner lead, 4: Bonding material, 5: Coated wire, 5A:
Metal wire, 5A 1 … Metal ball, 5A 11 , 5A 12 … First bonding part, 5A 2 , 5A 22 … Second bonding part, 5B, 5Ba… Coating film, 5C… Second coating film , 6 ... resin material, 10 ... bonding device body, 11 ... spool,
11A Connection terminal, 11Aa Insulator, 11Ab Conductor, 1
1Ac ... Connection metal part, 12 ... Bonding part, 13 ...
Tensioner, 14 Wire guide member, 15 Wire clamper, 16 Bonding tool (capillary), 16A
…… Bonding arm, 17… Support base (semiconductor device mounting table), 18A… Coating member, 18B… Tool insertion port, 18C …… Fluid spray nozzle, 18D …… Electric torch (arc electrode), 18E …… Suction tube, 18F …… Nipping member, 18G…
… Supporting member, 18H …… Insulating member, 18I …… Crankshaft, 18
J …… Shaft, 18K …… Drive source, 19 …… Suction device, 20…
... Arc generator, 21 ... Spool holder, 21A ... Rotary shaft, 22 ... Bonding head (digital bonding head), 22A ... Guide member, 22B ... Arm moving member, 22C ... Female screw member, 22D ... Male thread member, 22E ……
Motor, 22F ... rotary shaft, 22G ... elastic member, 23 ... XY table, 24 ... base, 25 ... fluid spray device (fluid source),
25A …… Cooling device, 25B …… Flow meter, 25C …… Fluid transport pipe, 25D …… Insulation material, 26 …… Heater, 26A …… Power supply line, C 1
…… Capacitor, C 2 …… Storage capacitor, D …… Arc thyristor, R …… Resistance, DC …… DC power supply, G
ND: Reference potential, V: Voltmeter, A: Ammeter.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆した
被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードとを
接続してなる半導体装置の製造方法であって、前記被覆
ワイヤの前記被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネー
トとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含む耐熱ポリウレタンからなり、前記被
覆ワイヤの一端側を前記半導体チップの前記外部端子に
接続し、他端側を前記リードに接続することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising connecting a lead to an external terminal of a semiconductor chip by a covered wire in which a surface of a metal wire is covered with an insulating covering film. The covering film is made of a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton by reacting a polyol component and an isocyanate, and connecting one end of the covering wire to the external terminal of the semiconductor chip; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising connecting an end to the lead.
【請求項2】前記被覆ワイヤの前記一端側の前記被覆膜
を金属ボールの形成時に除去し、その金属ボールを前記
半導体チップの前記外部端子に接続することを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said coating film on said one end side of said coating wire is removed when a metal ball is formed, and said metal ball is connected to said external terminal of said semiconductor chip. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】金属線の表面を絶縁性の被覆膜で被覆した
被覆ワイヤにより半導体チップの外部端子とリードとを
接続してなる半導体装置であって、前記被覆ワイヤの前
記被覆膜が、ポリオール成分とイソシアネートとを反応
させ、分子骨格にテレフタール酸から誘導される構成単
位を含む耐熱ポリウレタンからなることを特徴とする半
導体装置。
3. A semiconductor device in which external terminals of a semiconductor chip and leads are connected by a covering wire in which the surface of a metal wire is covered with an insulating covering film, wherein the covering film of the covering wire is A semiconductor device comprising a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton by reacting a polyol component with an isocyanate.
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