JP3578236B2 - チップ型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型半導体装置の製造方法に関し、特にチップ型半導体装置のワイヤボンディング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、チップ型の半導体装置は、例えば、チップ型LEDを例にとると、表面にリード端子が対向状に複数形成されたガラス−エポキシ樹脂等からなる基板を用いて、各リード端子の一方にLED素子をダイボンディングし、これらLED素子と他方のリード端子とを金等のワイヤでワイヤボンディングにてそれぞれ電気的に接続し、さらに、各LED素子及びワイヤを一体的にエポキシ樹脂等の樹脂封止部で封止した後に、基板及び樹脂封止部を切断することにより各チップ型LEDに個別分離するといった方法で製造される。
【0003】
この製造において、LED素子と他方のリード端子とのワイヤボンディングは、次のように行われている。
図1は、この製造に用いられる基板を示す要部平面図である。
この基板1は、その形状が略長方形状のものであり、また、その表面には、行方向に伸びる長尺状の貫通穴2が行および列方向に沿ってマトリクス状に複数個形成されている。基板1表裏面の貫通穴2周縁部および壁面(図には省略)には、金等からなる配線パターン3が形成されている。また、基板1表面上の行方向に隣合う貫通穴2間の領域には、一対のリード端子4a、4bが対向状に配線パターン3とつながり且つ列方向に伸びるように形成されている。この一対のリード端子4a、4bは、基板1の行方向に沿って略同一ピッチで複数形成されている。
【0004】
また、この一方のリード端子4a上には、一行おきに予め図示しないLED素子が半田ペーストを介してダイボンディングされている。
さらに、図4に示すように、この基板1は、図示しない加熱ヒータ内蔵の固定されたヒータブロック26上に図示しない位置決め機構により位置決め固定された状態で載置されている。
【0005】
この状態で、まず、基板1の表面を、その上方からステンレス等からなる一対の押さえ体27を図示しない空圧シリンダの伸動等で下降動させてその先端面でヒータブロック26に押さえつけることにより固定する。次いで、基板1を押さえ込んだ状態で、押さえ体27間に配置された図示しない(ワイヤが挿通された)キャピラリを用いて、LED素子28と一方のリード端子(図4では省略)とをボールボンディングし、LED素子28と他方のリード端子とを、超音波振動の付加による圧接方法で金等からなるワイヤ(図示せず)にてワイヤボンディングする。このワイヤボンディングは、基板1の列方向に沿って順に行われ、この一列すべてが完了し押さえ板27を上昇動させた後に、基板1を、図示しないサーボモータ駆動により、A’方向へ2行ピッチ分だけ移動させ、上記のワイヤボンディングを繰り返し行う。
【0006】
このワイヤボンディングには、図5に示すような、ステンレス等からなる板状体の先端部を鈍角形状に折り曲げてなる一対の押さえ体27(図では一方側のみ)が用いられる。この押さえ体27の先端部には、基板1表面を押さえるための凸形状の突起部27aが複数個並設されている。これら押さえ体27は、基板1表面のワイヤボンディングするべく領域の左右両隣部分(LED素子がダイボンディングされていないリード端子4a、4b部分)を押さえ込んでいる。このように押さえ体の押さえ間隔が小さいのは、LED素子28と他方のリード端子4bとをダイボンディングする際に、基板1が超音波振動にともなって共振してワイヤ29の他方のリード端子4bとの接続強度が弱くなるのを防ぐためである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法においては、一対の押さえ体27は、基板1表面の上記ワイヤボンディング領域の左右両隣部分を押さえ込んでいるので、その押さえ込む部分を製品製造のための領域として利用することがでない。このため、この製品製造できない領域は、製造途中に不良品として排除されることになる。
【0008】
しかも、押さえ体27は、基板1の振動を防ぐためにその押さえ間隔をできるだけ小さくする必要があるので、基板1表面の押さえ体27が押さえる領域は多くなり、これにともない製品製造できない領域は増加するので、不良率は極めて大きくなり、一枚の基板から製品として製造できる量は少なく、生産効率が著しく悪い。
【0009】
本発明は、以上のような状況下で考え出されたもので、一枚の基板から複数個の半導体装置を製造するに際して、不良品の発生を減少させ、生産効率が向上し得る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、行方向に伸びる長尺状の貫通穴が列方向に沿って複数個形成されており且つ列方向に隣り合う貫通穴の間の領域に対向状の一対のリード端子が略同一ピッチで行方向に沿って形成された基板を、その表面を一対の押さえ体で対向状に押さえ込んだ状態で、これら押さえ込んだ間の領域において前記リード端子の一方に搭載された半導体素子と前記リード端子の他方とをワイヤボンディングにて電気的に接続する工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記一対の押さえ体は、前記半導体素子およびワイヤボンディングする領域を除く貫通穴近傍部をそれぞれ押さえ込むと共に、前記押さえ体を前記貫通穴の壁面に沿うように該貫通穴内に挿入することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
【0011】
また、本発明は、上述の半導体装置の製造方法において更に押さえ体に半導体素子およびワイヤに接触しないよう切り欠きをもうけたことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態を、半導体装置としてチップ型LEDを例にとり、図1を参照しつつ説明するが、本発明はこれに限定されるものでない。
図1は、チップ型LEDを製造するためのガラス−エポキシ樹脂からなる略矩形状の基板1を示す平面図である。
【0013】
この基板1の表面には、その行方向に伸びる長穴形状の貫通穴2が、行および列方向に沿ってマトリクス状に複数形成されている。基板1表裏面の各貫通穴2周縁部および内壁面には、金からなる配線パターン3が連続した状態で形成されている(図中では裏面を省略)。そして、基板1表面の列方向に隣り合う貫通穴2間の領域には、一対のリード端子4a、4bが各配線パターン3から連続して列方向に互いに向かう方向に延設されている。
【0014】
また、この基板1のリード端子4a上には、予め図示しないLED素子(半導体素子)が銀ペーストを介してダイボンディングされている。
そして、上記のような基板1を用いて、各々LED素子とリード端子4bとを、次のような方法でワイヤボンディングして電気的に接続していく。
まず、基板1を、図2(a)に示すように、加熱ヒータ(図示せず)を内蔵したヒータブロック6上に従来から用いられる位置決め機構(図示せず)により位置決め固定した状態で載置する。このヒータブロック6は、図示しないサーボモータ及びボールねじに接続されており、このサーボモータの駆動により基板1の横方向(図中のA方向)に沿って間欠的に移動可能となっている。
【0015】
次いで、ステンレスからなる板状体の先端部分を鈍角形状に折曲げてなる対向する一対の押さえ体7を、図示しない空圧式シリンダの伸動により(図中の矢印B方向に沿って)基板1の上方から下降動させることにより、基板1の表面を押さえ込む。この押さえ体7の先端部分には、図2(b)に示すように(図2(a)中の矢視Cの図面)、凸形状の突起部7aが上記貫通穴2の列方向の形成ピッチと略同一ピッチで形成されている。この突起部7aの幅寸法は貫通穴2の幅寸法より僅かに小さくなっている。このため、押さえ体7は、この突起部7aを貫通穴2内に挿入した状態で、基板1を押さえ込むことができる。
【0016】
また、突起部7a間には、半長穴形状の切欠き部7bが形成されている。このため、押さえ体7は、リード端子4a(ここでは図示せず)上のLED素子8およびリード端子4b上のワイヤボンディングするべく領域を押さえることなく、基板1を押さえ込むことになる。さらに、この押さえ体7は、図2(c)に示すように、ワイヤボンディングするべく領域を行方向へ2ピッチ分だけ離した状態で、基板1の表面を押さえ込んでいる。
【0017】
このように基板1を押さえ込んだ状態で、従来から用いられるワイヤボンディング装置(図示せず)を用いて、図3に示すように、対向する押さえ体7で押さえられた間の領域のリード端子4a上のLED素子8と金からなるワイヤ9とをボールボンディングで、ワイヤ9とリード端子4bとをステッチボンディングで電気的に接続する。
【0018】
上記ステッチボンディングは、ワイヤ9の接続部分を超音波振動を付加させてリード端子4b上に圧接することにより行われているので、基板1がこの振動に共振しようとする。しかし、本発明の方法によれば、押さえ体7は、その突起部7aが基板1の貫通穴2内に入り込んで基板1を押さえ込んでいるので、基板1の行方向の振動を強制的に阻止し、基板1を略静止した状態に保てる。従って、超音波振動時に、ワイヤ9とリード端子4bとの摩擦係数は高くなり、これらの強固な接続状態を得ることができるのである。
【0019】
このような状態でワイヤボンディングを、基板1の列方向に沿って各々行う。さらに、押さえ体7を、シリンダの縮動により上昇動させて基板1の押さえを開放し、基板1をその行方向に沿って2ピッチ分移動させ、再び押さえ体7を、下降動させて基板1の表面を押さえる。このとき、押さえ体7は、既にワイヤボンディングを終えた領域付近を押さえることになるが、本発明の方法によれば、押さえ体7には、切欠き部7bが形成されているので、この切欠き部7b内にLED素子8およびワイヤ9が入り込み、これらと未接触状態で基板1の表面を押さえ込んでいる。従って、本発明では、従来押さえ体7の押さえ込み領域としてLED素子8の搭載やワイヤボンディングできなかった領域においても、製造可能となり、1枚の基板1から製造することが可能な数量を大幅に増加することができ、生産効率が著しく良好になる。
【0020】
このような方法を1ピッチづつ間欠移動させつつ繰り返し行うことにより、基板1上のLED素子8とリード端子4bとをワイヤ9を用いてワイヤボンディングにて電気的に接続させていくのである。
その後に、図示はしないが基板1上の行方向に並ぶLED素子8およびワイヤ9を、従来から用いられる樹脂成形装置を用いて一体的に透明樹脂体で封止し、基板1をその列方向に沿ってダイヤモンド刃を有する回転ブレードを用いて、透明樹脂体とともに切断することにより、各LED素子8毎に分離してチップ型LEDを得る。
【0021】
本実施例においては、一対の押さえ体を行方向へ2ピッチ分間隔を開けて配置させているが、基板の振動を押さえ込むことが可能な間隔であれば、これを限定するものでなく、また、ワイヤボンディング装置のキャピラリが押さえ体間に入り込むことが可能であればよい。加えて、本実施例の押さえ体の突起部は、貫通穴に挿入されるようになっているが、これに限定されるものでなく、下方向に向かって幅狭のテーパ形状となっていてもよく、この場合には、突起部のテーパ面が貫通穴の壁面と基板表面との角部を押さえるといった方法で基板を押さえ込むことも可能である。
【0022】
さらに、本実施例においては、各突起部の間に切欠き部を設けているが、この切欠き部のほぼ中央部に幅狭の切り込みをさらに形成すれば、例えば各突起部の高さにばらつきがあっても、押さえ体を押さえ込んだ時に、突起部が曲がり変形しながらすべての箇所で基板表面を押さえることになり、押さえ不良がほぼ無くなる。
【0023】
また、本実施例においては、押さえ体は配線パターン表面を押さえているが、LED素子およびワイヤボンディング領域を押さえなければ、これを限定するものでない。また、本実施例では、半長穴形状の切欠き部7bを形成することより、基板を押さえ込んでいるが、これに限定するものでなく、先端に押さえピンを設けこれを貫通穴近傍の例えば配線パターン付近を押さえるようにして上記領域を押さえない構造にしてもよい。
【0024】
さらに、本実施例においては、押さえ体として板状体を折曲げたものを使用しているが、これに限定するものでなく、例えば直方体形状の金属体を削り出すことにより加工し、これを押さえ体として用いることも可能である。
さらに、本実施例においては、ヒータブロック上の基板を移動させて次のワイヤボンディングを行っているが、これに限定するものでなく、ワイヤボンディング装置自体を上記実施例と同様のサーボモータ駆動方法等により基板の行方向に沿って間欠的に移動させることも可能である。
【0025】
上記実施例では、基板の行列方向に貫通穴が形成されていたが、これに限定されるものでなく、列方向のみもしくは貫通穴を縦長形状にして行方向のみに貫通穴を形成してもよい。また、表面に行方向に沿って対向する一対のリード端子が形成された長尺状の基板に対しても、本発明の効果を奏し得ることができる。この場合には、対向する押さえ体を、リード端子の少なくとも行方向へ2ピッチ分を離した状態で、半導体素子およびワイヤボンディングする領域を除く基板の列方向における両端部を押さえた状態で、これら押さえ込んだ間の領域においてリード端子の一方に搭載された半導体素子とリード端子の他方とをワイヤボンディングにて電気的に接続すればよい。
以上
【0026】
また、本実施例では、押さえ体としてステンレスを用いているが、これに限定するものでなく、他の金属でもよく、絶縁性の樹脂等でもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明の製造方法によれば、押さえ体を、その突起部を基板の貫通穴に入り込ませた状態で基板を押さえ込んでいるので、例えばワイヤとリード端子とを超音波振動で接続させる際の基板の縦方向の振動を強制的に阻止し、基板を略静止した状態に保てるため、ワイヤとリード端子との摩擦係数は高くなり、これらの強固な接続状態を得ることができる。
【0028】
しかも、本発明では、押さえ体に切欠き部が形成されているので、この切欠き部内にLED素子およびワイヤが入り込み、これらと未接触状態で基板の表面を押さえ込んでいる。従って、従来押さえ体の押さえ込み領域としてワイヤボンディングできなかった領域においても、ワイヤボンディングすることが可能となり、1枚の基板から製造することが可能な数を大幅に増加することができ、生産効率が著しく良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】チップ型LEDの製造に用いる基板を示す要部平面図である。
【図2】本実施例において、基板を押さえ体で押さえる様子を説明する説明図である。
【図3】本実施例において、基板を押さえ体で押さえる様子を示す斜視図である。
【図4】従来の半導体素子の製造方法において、基板を押さえ体で押さえる方法を説明する説明図である。
【図5】従来の半導体素子の製造方法において、基板を押さえ体で押さえる方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基板
2 貫通穴
3 配線パターン
4 リード端子
6 ヒータブロック
7 押さえ体
8 LED素子
9 ワイヤ
Claims (2)
- 行方向に伸びる長尺状の貫通穴が列方向に沿って複数個形成されており且つ列方向に隣り合う貫通穴の間の領域に対向状の一対のリード端子が略同一ピッチで行方向に沿って形成された基板を、その表面を一対の押さえ体で対向状に押さえ込んだ状態で、これら押さえ込んだ間の領域において前記リード端子の一方に搭載された半導体素子と前記リード端子の他方とをワイヤボンディングにて電気的に接続する工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記一対の押さえ体は、前記半導体素子およびワイヤボンディングする領域を除く貫通穴近傍部をそれぞれ押さえ込むと共に、前記押さえ体を前記貫通穴の壁面に沿うように該貫通穴内に挿入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 前記押さえ体に半導体素子およびワイヤに接触しないよう切り欠きをもうけたことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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