JP2749140B2 - ワイヤボンディング方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボンディング性を向上させることのできる
ワイヤボンディング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
パワートランジスタ等の半導体装置製造時のワイヤボ
ンディング作業を第２図乃至第４図を参照しながら説明
する。同図に於いて、（Ａ）はアイランド（Ｂ）上に半
田（Ｃ）を介して半導体ペレット（Ｄ）をマウントした
リードフレーム、（１）は上記リードフレーム（Ａ）を
加熱しながらガイドするヒータブロックであり、このヒ
ータブロック（１）は第４図の拡大断面図に示す如く、
リードフレーム（Ａ）のリード（Ｅ）を加熱するための
リードヒータ（1a）とペレットマウント部となるアイラ
ンド（Ｂ）を加熱するアイアイランドヒータ（1b）とに
よって構成され、更に、このヒータブロック（１）の、
リードフレーム送り方向に対し上流側となる部分は、リ
ードフレーム（Ａ）を予熱するための予熱部（２）とな
っており、中流部はボンディング部（３）で、さらに下
流はリードフレームを徐冷するようになっている。そし
て、このヒータブロック（１）のボンディング部（３）
の上方には、ヒータブロック（１）上のリードフレーム
（Ａ）を位置決め状態で固定するための押え板（４）及
びリードフレーム（Ａ）のアイランド（Ｂ）上にマウン
トされた半導体ペレット（Ｄ）と、リードフレーム
（Ａ）のリード（Ｅ）とをワイヤボンディングするため
の、超音波ボンディング装置のボンディングツール（図
示せず）等が配置してある。
上記構成に於いて、ワイヤボンディングを行うには、
半導体ペレット（Ｄ）がマウントされたリードフレーム
（Ａ）を、ヒータブロック（１）の予熱部（２）でリー
ドフレーム（Ａ）を、半導体ペレット（Ｄ）をアイラン
ド（Ｂ）に固定している半田（Ｃ）の融点（約290℃）
以下の温度で予熱した後、ボンディング部（３）に送
る。そして、リードフレーム（Ａ）上の半導体ペレット
（Ｄ）がボンディング部（３）に達すると、押え板
（４）によってリードフレーム（Ａ）をヒータブロック
（１）のボンディング部（３）上に位置決めした後、超
音波ボンディング装置を用い、半導体ペレット（Ｄ）上
のアルミ電極とリードフレーム（Ａ）のリード（Ｅ）と
を金ワイヤ（Ｆ）によって接続する。上記のようにし
て、１つの半導体ペレット（Ｄ）に対するワイヤボンデ
ィングが終了すると、押え板（４）によるリードフレー
ム（Ａ）のクランプを一旦解除し、リードフレーム
（Ａ）を１ピッチだけピッチ送りした後、リードフレー
ム（Ａ）を押え板（４）によって再びクランプし、以後
上記動作が繰返される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記方法によってワイヤボンディングを行う場合、従
来はリードフレーム（Ａ）のリード（Ｅ）の表面に予め
銀メッキを施こしておき、ワイヤボンディング時、金ワ
イヤ（Ｆ）とリード（Ｅ）との接着が確実に行えるよう
にしていた。しかし、リード（Ｅ）に銀メッキを施こす
には多数の作業工程を必要とし、手間がかかるため、近
年、上記銀メッキを省略することにより、半導体製造工
程の簡略化及びコストダウンを計る傾向にある。ところ
が、上記リードフレーム（Ａ）が鋼製の場合、上記メッ
キ処理を省略し、リード（Ｅ）の表面に直接金ワイヤ
（Ｆ）を超音波ボンディングによって接着すると、両者
は非常になじみが悪いため、ワイヤボンディング後、抜
き取り検査によって行われる引張り強度試験に合格でき
るだけの十分な接着強度を得ることが非常に困難である
といった問題があった。
尚、上記引張り強度試験とは、ボンディング終了後の
金ワイヤ（Ｆ）を、その中央部を釣り針状の工具で引掛
けて上方に引張り、金ワイヤ（Ｆ）が引き千切れるまで
に、金ワイヤ（Ｆ）とリード（Ｅ）との接着部、及び、
金ワイヤ（Ｆ）と半導体ペレット（Ｄ）のアルミ電極と
の接着部が剥れるか否かをチェックするためのものであ
り、金ワイヤ（Ｆ）が引き千切れるまで、両接着部が剥
がれなければ合格となり、金ワイヤ（Ｆ）が引き千切れ
るまでに接着部が剥れてしまえば不合格となる。
特に、この鋼製のリードフレーム（Ａ）によって形成
される半導体装置がパワートランジスタ等の如く、大電
流の流れるものの場合、上記リード（Ｅ）と金ワイヤ
（Ｆ）との接着部の強度不足により、両者の電気的接続
が完全でなく、この部分の電気的抵抗値が大きくなった
場合、パワートランジスタ使用時にこの部分が発熱し、
動作不良を起すといった問題があった。このため、鋼製
リードフレーム（Ａ）を用いたパワートランジスタ等の
半導体装置の製造時には、リードフレーム（Ａ）のリー
ド（Ｅ）への銀メッキ工程を省略できないのが現状であ
る。
又、ヒータブロック（１）によるリードフレーム
（Ａ）の予熱温度を、300℃〜400℃といった高温に設定
しておけば、銀メッキを施こしていない鋼製のリードフ
レーム（Ａ）のリード（Ｅ）への金ワイヤ（Ｆ）のボン
ディング時、両者間に生じる合金の生成速度を高めるこ
とができるため、十分な接着強度を得ることが可能であ
る。しかし、リードフレーム（Ａ）を300℃以上に加熱
してしまうと、リードフレーム（Ａ）のアイランド
（Ｂ）に半導体ペレット（Ｄ）を固定している半田
（Ｃ）の融点が約290℃であるため、この半田（Ｃ）が
溶融してしまい、半導体ペレット（Ｄ）のアルミ電極へ
の金ワイヤ（Ｆ）のボンディング作業が不可能になるた
め、上記方法をとることもできないのが現状である。
〔課題を解決するための手段〕
リードフレームのアイラインド上に半田付けされた半
導体ペレットと、リードフレームのリードとを超音波ボ
ンディングにより電気的に接続するワイヤボンディング
方法に於いて、上記リードフレームを上記半田の融点以
下の温度で予熱し、ワイヤボンディング後、リードとワ
イヤとのボンディング部を、上記半田の融点以上の温度
で加熱することを特徴とするワイヤボンディング方法で
ある。
〔作用〕
上記した如く、超音波ボンディングにより、半導体ペ
レットとリードとをワイヤを介して電気的に接続した
後、リードとワイヤとの接着部を、半導体ペレットを固
定している半田の融点以上の温度で加熱することによ
り、リードとワイヤとの間の合金生成を急速に行わせ、
この部分の接着強度を向上させるものであある。
〔実施例〕
第１図（Ａ）及び第１図（Ｂ）は、本発明に係るボン
ディング方法により、銀メッキが施されていない鋼製の
リードフレーム（以下銅ベアリードフレームと称す）
（Ａ）のリード（Ｅ）に金ワイヤ（Ｆ）をボンディング
する場合のヒータブロックの配置例を示すものである。
同図に於いて、（10）は第１のヒータブロックっであ
り、この第１のヒータブロック（10）は従来と同様、リ
ードフレームを加熱しつつガイドするものであり、銅ベ
アリードフレーム（Ａ）のリード（Ｅ）を加熱するリー
ドヒータ（10a）と、アイランド（Ｂ）を加熱するアイ
アイランドヒータ（10b）とからなっており、その上流
側は予熱部（11）を構成し、又下流側はボンディング部
（12）を構成している。又ボンディング（12）の上方に
は、従来と同様、押え板、超音波ボンディング装置のボ
ンディングツール等が配置してある。（13）は第１のヒ
ータブロック（10）の下流側に配置した第２のヒータブ
ロックであり、この第２のヒータブロック（13）は、超
音波ボンディングが終了し、第１のヒータブロック（1
0）から搬出されて来る鋼ベアリードフレーム（Ａ）を
一方向に向けて搬送しながら、この搬送中に於いて、リ
ード（Ｅ）を重点的に再加熱するためのものである。そ
して、上記第１のヒータブロック（10）による鋼ベアリ
ードフレーム（Ａ）の加熱温度は、鋼ベアリードフレー
ム（Ａ）のアイランド（Ｂ）に半導体ペレット（Ｄ）を
マウントしている半田（Ｃ）が溶融しない温度、即ち約
280℃に設定してあり、又第２ヒータブロック（13）に
よるリード（Ｅ）の再加熱温度は、合金生成が早急に進
む温度、即ち300℃〜400℃に設定しておく。更に、第２
ヒータブロック（13）による再加熱時間は、数十秒とな
るようにしておく。
上記構成に於いて、アイランド（Ｂ）上に半田（Ｃ）
により半導体ペレット（Ｄ）がマウントされた銅ベアリ
ードフレーム（Ａ）が第１ヒータブロック（10）上をピ
ッチ送りされ、従来と同様の方法により、半導体ペレッ
ト（Ｄ）のアルミ電極とリード（Ｅ）とが金ワイヤ
（Ｆ）によって電気的に接続された後、この超音波ボン
ディングを終えた銅ベアリードフレーム（Ａ）が、第１
図（Ｂ）に示す如く、第２のヒータブロック（13）上に
搬送されて来ると、銅ベアリードフレーム（Ａ）のリー
ド（Ｅ）は、第２のヒータブロック（13）によって300
℃〜400℃に再加熱される。すると、リード（Ｅ）と金
ワイヤ（Ｆ）との接着部は、この高温によって、前工程
の超音波ボンディングだけでは不完全であった両者間の
合金生成が急速に進み、両者間の接着強度が増し、引張
り強度試験にも十分に合格するだけの十分の強度とな
る。測定によれば、ボンディング後に400℃、15秒の再
加熱で上記リード（Ｅ）の接着部以外の部分で剥がれる
ことが確認された。このようにして、再加熱が終了した
銅ベアリードフレーム（Ａ）は冷却された後、次工程へ
と搬送されて行く。尚、上記再加熱中に、銅ベアリード
フレーム（Ａ）のアイランド（Ｂ）側に熱が伝わり、半
導体ペレット（Ｄ）をアイランド（Ｂ）上にマウントし
ている半田（Ｃ）が一時的に溶融しても、半導体ペレッ
ト（Ｄ）への金ワイヤ（Ｆ）の超音波ボンディングは既
に終了しているため、半導体ペレット（Ｄ）がアイラン
ド（Ｂ）上で位置ズレを起こさなければ、特に問題が生
じることはない。
又上記実施例は、第１のヒータブロック（10）の下流
側に第２のヒータブロック（13）を配置することによ
り、銅ベアリードフレーム（Ａ）を再加熱する例につい
て説明したが、銅ベアリードフレーム（Ａ）の再加熱方
法としては、第１のヒータブロック（10）から搬出され
る超音波ボンディングを終えた銅ベアリードフレーム
（Ａ）を所定数マガジン内に収納しておき、このマガジ
ンを再加熱用の加熱炉内に収納し、再加熱を行ってもよ
い。
〔発明の効果〕
上記した如く、本発明に係るボンディング方法は、リ
ードフレームのリードと半導体ペレットの電極とを超音
波ボンディング装置を用いて金ワイヤによって電気的に
接続した後、この金ワイヤとリードとの接着部を、両者
間の合金生成が急速に進む温度で再加熱するようにした
から、銀メッキを施こしていない銅製のリードフレーム
のリードに金ワイヤを確実に接着させることが可能とな
り、この種のリードフレームへの、作業工数のかかるメ
ッキ処理を省略することが可能となる。従って、パワー
トランジスタ等の銅製のリードフレームを用いた半導体
装置製造時の製造工程を簡略化できると同時に、この種
の半導体装置のコストダウンを計れる。
【図面の簡単な説明】
第１図（Ａ）は、本発明を実施する場合のヒータブロッ
クの配置例を示す平面図、第１図（Ｂ）は、第１図
（Ａ）に示したヒータブロック上に銅ベアリードフレー
ムを供給した状態を示す平面図、第２図はリードフレー
ムの一例を示す平面図、第３図は従来のボンディング方
法を説明するための平面図、第４図は拡大断面図であ
る。 （Ａ）……リードフレーム、（Ｂ）……アイランド、
（Ｃ）……半田、（Ｄ）……半導体ペレット、（Ｅ）…
…リード、（Ｆ）……ワイヤ、（10）……第１のヒータ
ブロック、（13）……第２のヒータブロック。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リードフレームのアイランド上に半田付け
    された半導体ペレットと、リードフレームのリードとを
    超音波ボンディングにより電気的に接続するワイヤボン
    ディング方法に於いて、上記リードフレームを上記半田
    の融点以下の温度で予熱し、ワイヤボンディング後、リ
    ードとワイヤとのボンディング部を、上記半田の融点以
    上の温度で加熱することを特徴とするワイヤボンディン
    グ方法。
JP1213861A 1989-08-18 1989-08-18 ワイヤボンディング方法 Expired - Fee Related JP2749140B2 (ja)

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