JP5658802B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、ワイヤボンディング工程でのリードフレームの振動の低減化に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to reduction of vibration of a lead frame in a wire bonding process.
ワイヤボンディングの際に、効率よく半導体チップとその実装部材との結線部分を加熱し、結線後は短時間で被結線部材を冷却する技術が記載されている。 A technique is described in which a wire connection portion between a semiconductor chip and its mounting member is efficiently heated during wire bonding and the member to be connected is cooled in a short time after the wire connection.
半導体チップの電極パッドとリードフレームのインナリードとを金線等のワイヤによって電気的に接続するワイヤボンダでは、ワイヤボンディングが行われるヒートブロック上において、インナリードがばたつかないようにフレーム押さえによって押さえた状態でワイヤボンディングが行われる。 In a wire bonder that electrically connects the electrode pads of the semiconductor chip and the inner leads of the lead frame with a wire such as a gold wire, it is pressed by a frame presser so that the inner leads do not flutter on the heat block where wire bonding is performed. Wire bonding is performed in this state.
また、前述のワイヤボンダでは、ヒートブロック上において、リードフレームが230−240℃程度に加熱された状態でワイヤボンディングを行い、その後、フレーム押さえが上昇してリードフレームが解放された状態になる。リードフレームは解放されると、熱収縮によって短冊状のリードフレームがその幅方向に対して上方に凸となるように反る(変形する)。この状態で、リードフレームは、ワイヤボンダにおけるリードフレームの送り方向のワイヤボンド部の後段に送られる。ワイヤボンド部の後段ではヒートブロックが無いため、半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域では急な冷却が始まる。その際、リードフレームは、加熱によって変形した(伸びた)箇所が急な冷却によって元に戻ろうとするため、ばたつく、すなわち振動することを本発明者は見い出した。 In the wire bonder described above, wire bonding is performed on the heat block while the lead frame is heated to about 230-240 ° C., and then the frame presser is raised to release the lead frame. When the lead frame is released, the strip-shaped lead frame warps (deforms) so as to protrude upward in the width direction due to thermal contraction. In this state, the lead frame is sent to the subsequent stage of the wire bond portion in the lead frame feed direction in the wire bonder. Since there is no heat block after the wire bond part, rapid cooling starts in the device region of the lead frame on which the semiconductor chip is mounted. At that time, the present inventor has found that the lead frame flutters, that is, vibrates because the portion deformed (elongated) by heating tends to return to its original state by rapid cooling.
特に、インナリードの振動(ばたつき)によってワイヤが振られて変形することを見出した。 In particular, it has been found that the wire is shaken and deformed by the vibration (flapping) of the inner lead.
さらに、ワイヤが金線の場合、そのコスト低減化によりワイヤの細線化が図られ、ワイヤ径が、例えば、20μm以下のワイヤになると、インナリードの振動によってワイヤの変形が顕著に現れ、その結果、ワイヤ間ショートや、ワイヤ−チップ間ショート等が発生するという問題が起こる。 Further, when the wire is a gold wire, the wire is thinned by reducing the cost. When the wire diameter is, for example, 20 μm or less, the deformation of the wire is noticeably caused by the vibration of the inner lead, and as a result, There is a problem that a short circuit between wires, a short circuit between wires and chips, and the like occur.
なお、リードフレームの振動の原因について、本発明者が検討した結果、以下の原因を見出した。 In addition, as a result of examination of the cause of the vibration of the lead frame by the present inventors, the following causes were found.
まず、第1の原因は、熱によって伸びたリードフレームのインナリードが、急に冷えて元に戻る時の熱収縮であると考えられ、この熱収縮によって引き起こされる振動であると考えられる。 First, the first cause is considered to be thermal contraction when the inner lead of the lead frame extended by heat suddenly cools and returns to its original state, and is considered to be vibration caused by this thermal contraction.
さらに、第2の原因は、急に冷える際の各インナリードの放熱経路の違いによる温度変化のばらつきで発生する応力の場所ごとの差であると考えられ、この応力の場所ごとの差によって振動が引き起こされるものと考えられる。 Furthermore, the second cause is considered to be a difference in each stress location caused by a variation in temperature due to a difference in the heat dissipation path of each inner lead when it cools suddenly. Is considered to be caused.
なお、前記特許文献1(特開2001−110840号公報)に記載されたワイヤボンディング技術を用いた場合にも、ワイヤボンディング時に半導体チップとその実装部材との結線部分を加熱し、結線後は短時間で急に被結線部材を冷却するため、ワイヤボンディング後に、デバイス領域が急冷され、リードフレーム(インナリード)の振動が引き起こされてワイヤの変形が発生するものと考えられる。 Even when the wire bonding technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-110840) is used, the connection portion between the semiconductor chip and its mounting member is heated during wire bonding, and after the connection is short. Since the member to be connected is rapidly cooled in time, it is considered that the device region is rapidly cooled after wire bonding, and the lead frame (inner lead) is vibrated to cause deformation of the wire.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the technique which can aim at the improvement of the quality of wire bonding.
また、本発明の他の目的は、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることが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 technique capable of improving the reliability of wire bonding.
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 will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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。 Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、(a)半導体チップが搭載されるデバイス領域が複数個並んで形成され、それぞれの前記デバイス領域に複数のリードが設けられたリードフレームを準備する工程と、(b)前記リードフレームの複数の前記デバイス領域に前記半導体チップを搭載する工程と、(c)前記リードフレームをワイヤボンダのヒートブロック上に配置し、前記複数のリードをフレーム押さえによって押さえた状態で前記デバイス領域に搭載された前記半導体チップと前記リードとをワイヤボンディングする工程と、(d)前記(c)工程の後、前記リードフレームを段階的に温度が下がるように冷却する工程と、を有するものである。 That is, the present invention includes (a) a step of preparing a lead frame in which a plurality of device regions on which a semiconductor chip is mounted are formed, and a plurality of leads are provided in each of the device regions; Mounting the semiconductor chip on a plurality of device regions of a lead frame; and (c) disposing the lead frame on a heat block of a wire bonder and holding the plurality of leads on the device region with a frame presser. A step of wire bonding the mounted semiconductor chip and the lead; and (d) a step of cooling the lead frame in a stepwise manner after the step (c). .
また、本発明は、(a)半導体チップが搭載されるデバイス領域が複数個並んで形成され、それぞれの前記デバイス領域に複数のリードが設けられたリードフレームを準備する工程と、(b)前記リードフレームの複数の前記デバイス領域に前記半導体チップを搭載する工程と、(c)前記リードフレームをワイヤボンダのヒートブロック上に配置し、前記複数のリードをフレーム押さえによって押さえた状態で、前記デバイス領域に搭載された前記半導体チップと前記リードとをワイヤボンディングする工程と、(d)前記(c)工程の後、前記リードフレームの送り方向の前記フレーム押さえの後段部を押さえ付ける工程と、を有するものである。 According to the present invention, (a) a step of preparing a lead frame in which a plurality of device regions on which a semiconductor chip is mounted is formed and a plurality of leads are provided in each of the device regions; Mounting the semiconductor chip on a plurality of the device regions of a lead frame; and (c) disposing the lead frame on a heat block of a wire bonder and holding the plurality of leads by a frame retainer. Wire bonding between the semiconductor chip mounted on the lead and the lead, and (d) after the step (c), pressing a rear stage portion of the frame pressing member in the lead frame feeding direction. Is.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、前記ヒートブロック上で前記リードフレームの表裏両面側において、前記リードフレームの複数個の前記デバイス領域の外側に対して前記リードフレームの長手方向に沿って接触するように配置されたガイド部材と、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block for supporting the lead frame and heating the lead frame, a frame presser for pressing the lead of the lead frame disposed on the heat block, and a wire bonding bonding tool for guiding the wire On the front and back sides of the lead frame on the heat block, and arranged so as to be in contact with the outside of the plurality of device regions of the lead frame along the longitudinal direction of the lead frame. A guide member; It is intended to.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、前記ヒートブロック上で前記リードフレームの表面側において、前記リードフレームの複数個の前記デバイス領域の外側に対して接触するように配置された弾性手段と、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block for supporting the lead frame and heating the lead frame, a frame presser for pressing the lead of the lead frame disposed on the heat block, and a wire bonding bonding tool for guiding the wire And a resilient means disposed on the heat block on the surface side of the lead frame so as to come into contact with the outside of the plurality of device regions of the lead frame.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、前記ヒートブロック上で前記リードフレームの表裏両面側において、前記リードフレームの複数個の前記デバイス領域の外側に対して接触するように回転自在に配置されたローラ手段と、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block for supporting the lead frame and heating the lead frame, a frame presser for pressing the lead of the lead frame disposed on the heat block, and a wire bonding bonding tool for guiding the wire A capillary means, and roller means arranged rotatably on the front and back sides of the lead frame on the heat block so as to be in contact with the outside of the plurality of device regions of the lead frame. Is.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、ワイヤボンディング済みの前記リードフレームを段階的に温度が下がるように冷却する徐冷手段と、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block for supporting the lead frame and heating the lead frame, a frame presser for pressing the lead of the lead frame disposed on the heat block, and a wire bonding bonding tool for guiding the wire And a slow cooling means for cooling the wire-bonded lead frame in such a manner that the temperature is lowered stepwise.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるとともに、前記リードフレームのマトリクス配列の複数行・複数列に配置された前記デバイス領域における前記リードを押さえることが可能なフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block that supports the lead frame and heats the lead frame, and holds the leads of the lead frame disposed on the heat block, and a plurality of rows and columns of a matrix arrangement of the lead frame And a capillary that is a bonding tool for wire bonding that guides the wire.
また、本発明は、半導体チップと、前記半導体チップが搭載されたリードフレームのデバイス領域に設けられた複数のリードとをワイヤボンディングするワイヤボンダであり、ワイヤボンディング時に前記デバイス領域が複数個並んで形成された前記リードフレームを支持するとともに、前記リードフレームを加熱するヒートブロックと、前記ヒートブロック上に配置された前記リードフレームの前記リードを押さえるフレーム押さえと、ワイヤを案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリと、前記ヒートブロック上で前記リードフレームの複数のダイパッドを吸着支持可能な複数の吸着手段と、を有するものである。 The present invention is also a wire bonder for wire bonding a semiconductor chip and a plurality of leads provided in a device region of a lead frame on which the semiconductor chip is mounted, and a plurality of the device regions are formed side by side during wire bonding. A heat block for supporting the lead frame and heating the lead frame, a frame presser for pressing the lead of the lead frame disposed on the heat block, and a wire bonding bonding tool for guiding the wire And a plurality of suction means capable of sucking and supporting a plurality of die pads of the lead frame on the heat block.
さらに、本発明は、(a)半導体チップが搭載されるデバイス領域が複数個並んで形成され、それぞれの前記デバイス領域に複数のボンディングリードが形成された配線基板を準備する工程と、(b)前記配線基板の複数の前記デバイス領域に前記半導体チップを搭載する工程と、(c)前記配線基板をワイヤボンダのヒートブロック上に配置し、前記デバイス領域に搭載された前記半導体チップと前記ボンディングリードとをワイヤボンディングする工程と、(d)前記(c)工程の後、前記配線基板を段階的に温度が下がるように冷却する工程と、を有するものである。 Further, the present invention includes (a) preparing a wiring board in which a plurality of device regions on which semiconductor chips are mounted are formed and a plurality of bonding leads are formed in each device region; and (b) Mounting the semiconductor chip on the plurality of device regions of the wiring board; and (c) disposing the wiring substrate on a heat block of a wire bonder, and mounting the semiconductor chip and the bonding leads on the device region. Wire bonding, and (d) after the step (c), the step of cooling the wiring board so that the temperature is lowered step by step.
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、以下のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
ワイヤボンディング後のリードフレームまたは配線基板の振動を低減してワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 It is possible to improve the quality of wire bonding by reducing the vibration of the lead frame or the wiring board after wire bonding.
ワイヤボンディング後のリードフレームまたは配線基板の振動を低減してワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 The reliability of wire bonding can be improved by reducing the vibration of the lead frame or the wiring board after wire bonding.
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。 In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。 Further, in the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments, but they are not irrelevant to each other unless otherwise specified. The other part or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related.
また、以下の実施の形態において、要素の数など(個数、数値、量、範囲などを含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。 Also, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), particularly when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and it may be more or less than the specific number.
また、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and clearly considered essential in principle. Needless to say.
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Aからなる」、「Aよりなる」、「Aを有する」、「Aを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Further, in the following embodiments, regarding constituent elements and the like, when “consisting of A”, “consisting of A”, “having A”, and “including A” are specifically indicated that only those elements are included. It goes without saying that other elements are not excluded except in the case of such cases. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図2は図1に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view showing an example of the structure of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure cut along the line AA shown in FIG.
本実施の形態1の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる多ピンで、かつ樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態1では前記半導体装置の一例として、図1に示すような多ピンのQFP(Quad Flat Package)1を取り上げて説明する。 The semiconductor device according to the first embodiment is a multi-pin and resin-encapsulated semiconductor package assembled using a lead frame. In the first embodiment, as an example of the semiconductor device, as shown in FIG. A multi-pin QFP (Quad Flat Package) 1 will be described.
図1、図2に示すQFP1の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ4と、半導体チップ4の周囲に放射状に配置された複数のインナリード(リード)2aと、インナリード2aと一体に形成された複数のアウタリード2bと、半導体チップ4の主面4aに形成された表面電極である電極パッド4cとこれに対応するインナリード2aとを電気的に接続する金線等の複数のワイヤ5とを有している。
The configuration of the
さらに、QFP1は、銀ペースト等のダイボンディング材を介して半導体チップ4が固定されたチップ搭載部であるタブ(ダイパッド)2cと、樹脂モールディングによって封止用樹脂等から形成され、かつ半導体チップ4とタブ2cと複数のワイヤ5と複数のインナリード2aを封止する封止体3とを有している。QFP1であるため、複数のインナリード2aそれぞれと一体に形成された複数のアウタリード2bは、封止体3の4辺それぞれから外部に向かって突出しており、各アウタリード2bは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
Further, the
ここで、QFP1に搭載された半導体チップ4は、その主面4aに形成された複数の電極パッド4cが、例えば、50μm以下の狭パッドピッチで設けられている。これにより、ワイヤ5に、例えば、ワイヤ径が20μm以下の金線を採用することができ、QFP1のコスト低減化を図れるとともに、多ピン化も図ることができる。
Here, in the
なお、ワイヤ5として金線の代わりに銅線を用いることで、金線の場合に比べてQFP1のコスト低減化を図ることができるとともに、電気伝導性の向上を図ることができる。
In addition, by using a copper wire instead of a gold wire as the
また、インナリード2a、アウタリード2b及びタブ2cは、銅合金等の薄板状の部材によって形成され、さらに、封止体3は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等から成り、樹脂モールディングによって形成されたものである。
Further, the
次に、本実施の形態1の半導体装置(QFP1)の製造方法を、図3に示すフロー図に沿って説明する。 Next, a manufacturing method of the semiconductor device (QFP1) of the first embodiment will be described along the flowchart shown in FIG.
図3は図1に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図4は図1に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図、図5は図1に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図、図6は図1に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。また、図7は図1に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程で用いられるワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す断面図、図8は図7に示すワイヤボンダの主要部の構造の一例をB方向から眺めて示すB矢視図、図9は図7に示すワイヤボンダの主要部のA部の構造の一例を示す拡大部分断面図、図10は図7に示すワイヤボンダによるワイヤボンディング時の構造の一例を示す拡大部分断面図である。さらに、図11は図7に示すワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す平面図、図12は図11に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図13は図1に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図、図14は図1に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。 3 is a manufacturing flow diagram showing an example of the assembly procedure of the semiconductor device shown in FIG. 1, FIG. 4 is an enlarged partial plan view showing an example of the structure of the lead frame used in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure after die bonding in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure after wire bonding in the assembly of the semiconductor device shown in FIG. 7 is a sectional view showing an example of the structure of the main part of the wire bonder used in the wire bonding step of assembling the semiconductor device shown in FIG. 1, and FIG. 8 is an example of the structure of the main part of the wire bonder shown in FIG. FIG. 9 is an enlarged partial sectional view showing an example of the structure of the A part of the main part of the wire bonder shown in FIG. 7, and FIG. 10 is a diagram of the structure at the time of wire bonding by the wire bonder shown in FIG. It is an enlarged partial sectional view showing an example. 11 is a plan view showing an example of the structure of the main part of the wire bonder shown in FIG. 7, FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure cut along the line AA shown in FIG. 11, and FIG. FIG. 14 is a partial cross-sectional view showing an example of a structure after cutting and molding of the semiconductor device assembly shown in FIG. 1.
まず、図3のステップS1に示すリードフレーム準備を行う。ここでは、図4に示すリードフレームの一例であるマトリクスフレーム2を準備する。マトリクスフレーム2には、半導体チップ4が搭載されるデバイス領域2dが複数個並んで形成されているとともに、それぞれのデバイス領域2dに複数のインナリード(リード)2aやアウタリード2bが設けられている。
First, lead frame preparation shown in step S1 of FIG. 3 is performed. Here, the
本実施の形態1で用いられる図4に示すマトリクスフレーム2には、1つのQFP1を形成するための領域であるデバイス領域2dが複数行×複数列(例えば、図4では2行×2列)に亘ってマトリクス配置で複数個形成されており、各デバイス領域2dに、1つのタブ(ダイパッド)2c、複数のインナリード2aと複数のアウタリード2b等が形成されている。
In the
また、マトリクスフレーム2は、例えば、銅合金等によって形成された長方形の薄板材であり、タブ2c、複数のインナリード2a及びアウタリード2bが一体に形成されている。図4に示すマトリクスフレーム2では、X方向が長方形の長手方向であり、Y方向が長方形の幅方向である。
The
また、マトリクスフレーム2の幅方向の両端部の枠部2eには、処理の際の位置決め用の長孔2gやガイド用のスプロケットホール2fが複数個設けられている。
Further, the
なお、図4に示すマトリクスフレーム2における1つのデバイス領域2dのインナリード2aの本数は、図1に示すQFP1におけるアウタリード2bの本数と異なっているが、これはマトリクスフレーム2のリード部分の形状をわかり易く示すためのものであり、QFP1を組み立てるために用いられるマトリクスフレーム2の1つのデバイス領域2dのインナリード2aの本数は、QFP1のアウタリード2bの本数と同じであることは言うまでもない。
The number of
その後、図3のステップS2に示すダイボンディングを行う。ここでは、マトリクスフレーム2の複数のデバイス領域2dのタブ2cに、図5に示すようにダイボンディング材を介して半導体チップ4を搭載する。すなわち、半導体チップ4の裏面4bとタブ2cとを前記ダイボンディング材によって接合する。
Thereafter, die bonding shown in step S2 of FIG. 3 is performed. Here, the
その後、図3のステップS3に示すワイヤボンディングを行う。すなわち、図6に示すように、半導体チップ4の主面4aの電極パッド4cとこれに対応するインナリード2aとをワイヤ5によって電気的に接続する。なお、ワイヤ5は、例えば、細線化が図られた金線であり、ワイヤ径が20μm以下の金線である。
Thereafter, wire bonding shown in step S3 of FIG. 3 is performed. That is, as shown in FIG. 6, the
ここで、ステップS3のワイヤボンディング工程で使用される図7、図8に示すワイヤボンダ6について説明する。
Here, the
ワイヤボンダ6は、その主要部に、ワイヤボンディングが行われるワイヤボンド部6aに設置され、かつデバイス領域2dが複数個並んで形成されたマトリクスフレーム2を支持するとともに、ワイヤボンディング時にマトリクスフレーム2を加熱するヒートブロック6bと、ヒートブロック6b上に配置され、かつマトリクスフレーム2の形状に対応してマトリクスフレーム2を支持可能なプラテン6cと、ヒートブロック6b内に組み込まれたヒータ6fとを備えている。
The
すなわち、ヒートブロック6b内に組み込まれたヒータ6fによって、ワイヤボンディング時に、ヒートブロック6b上に配置されたプラテン6cを介してマトリクスフレーム2やそのデバイス領域2dのタブ2c上に搭載された半導体チップ4を所望の温度に加熱する。ワイヤボンディング時には、ヒータ6fの温度を、例えば、230℃に常時設定し、マトリクスフレーム2や半導体チップ4を加熱する。
That is, the
なお、プラテン6cは、マトリクスフレーム2の形状に対応しており、マトリクスフレーム2を支持するとともに、ヒートブロック6bからの熱をマトリクスフレーム2や半導体チップ4に伝えるブロック材である。例えば、リードフレームのタブ下げやタブ上げ等の形状に対応している。
The
また、ワイヤボンダ6は、ワイヤボンド部6aにおいてヒートブロック6b上に配置されたマトリクスフレーム2のインナリード2aを押さえるフレーム押さえ6dと、ワイヤ5を案内するワイヤボンディング用のボンディングツールであるキャピラリ6jと、マトリクスフレーム2が送り方向6gに移送される際に案内となってマトリクスフレーム2をガイドするレール6eとを備えている。
The
フレーム押さえ6dには、図11に示すように、マトリクスフレーム2のデバイス領域2dに対応した開口窓6kが形成されている。つまり、図9、図10に示すように、ワイヤボンディング時には、インナリード2aがばたつかないようにフレーム押さえ6dの突起部6mによって上方からインナリード2aを押さえるとともに、開口窓6kにおいてキャピラリ6jを動作させてワイヤボンディングを行う。したがって、長方形のマトリクスフレーム2の幅方向(図4に示すY方向)のデバイス領域2dの列数が2列の場合、図11に示すように、その2列のデバイス領域2dにそれぞれ対応した2つの開口窓6kがフレーム押さえ6dに形成されている。なお、フレーム押さえ6dのインナリード2aを押さえる突起部6mは、開口窓6kに沿って枠状に形成されている。
As shown in FIG. 11, an
また、ワイヤボンダ6は、図7、図11及び図12に示すように、ヒートブロック6b上で、マトリクスフレーム2の表裏両面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dそれぞれの外側に対してマトリクスフレーム2の長手方向(図4に示すX方向)に沿って接触するように配置された細長いガイド部材である上側ガイド6h及び下側ガイド6iを有している。
Further, as shown in FIGS. 7, 11 and 12, the
すなわち、上側ガイド6h及び下側ガイド6iは、ヒートブロック6b上でマトリクスフレーム2の表面側(半導体チップ4が搭載される側)及び裏面側(半導体チップ4が搭載されない側)にそれぞれ接触してワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減するものである。したがって、上側ガイド6h及び下側ガイド6iは、マトリクスフレーム2の各デバイス領域2dの間の領域を押さえるため、細長い棒状に形成されていることが好ましく、さらにマトリクスフレーム2の長手方向と同程度かそれより若干長い程度の長さに形成されていることが好ましい。ただし、上側ガイド6h及び下側ガイド6iは、少なくともワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を抑制可能なように、マトリクスフレーム2の送り方向6gに対するフレーム押さえ6dの後段部付近のみに接触する程度の長さに形成されていてもよい。
That is, the
上側ガイド6h及び下側ガイド6iの長さをマトリクスフレーム2の長手方向と同程度かそれより長くすることで、フレーム全体の振動を抑制することができる。
By making the lengths of the
なお、本実施の形態1の図11及び図12に示す例では、上側ガイド6hがマトリクスフレーム2の表面側に接触しており、一方、下側ガイド6iが裏面側に接触している。ただし、上側ガイド6h及び下側ガイド6iは、いずれか一方のみが設けられていてもよいし、両者が設けられていてもよい。
In the example shown in FIGS. 11 and 12 of the first embodiment, the
また、上側ガイド6hは、例えば、フレーム押さえ6dに支持されており、一方、下側ガイド6iは、プラテン6cに支持されている。ただし、両者ともレール6e等に支持されていてもよい。
The
なお、マトリクスフレーム2の幅方向におけるデバイス領域2dの列数が3列以上になった場合には、デバイス領域2d間に接触させる上側ガイド6h及び下側ガイド6iの本数を増やすことも可能である。
When the number of columns of the
また、上側ガイド6h及び下側ガイド6iを鏡面仕上げにすることで、上側ガイド6h及び下側ガイド6iとマトリクスフレーム2との接触による発塵を低減することができる。
Further, the
以上のようなワイヤボンダ6を用いてワイヤボンディングを行う。すなわち、マトリクスフレーム2をワイヤボンダ6のヒートブロック6b上に配置した後、図10に示すように、複数のインナリード2aをフレーム押さえ6dの突起部6mによって押さえた状態で、デバイス領域2dの図6に示すタブ2cに搭載された半導体チップ4の電極パッド4cとインナリード2aとをワイヤボンディングする。その際、マトリクスフレーム2は、その表面側が上側ガイド6hによって押さえ付けられ、裏面側が下側ガイド6iによって押さえ付けられた状態でワイヤボンディングする。
Wire bonding is performed using the
ワイヤボンディング終了後、フレーム押さえ6dを上方に移動させ、マトリクスフレーム2を解放する。その際、マトリクスフレーム2はその裏面側が下側ガイド6iによって押さえ付けられているため、マトリクスフレーム2の振動を抑制することができる。
After the wire bonding is completed, the
その後、マトリクスフレーム2をその送り方向6gに対して1つのデバイス領域分搬送させて、次のデバイス領域2dのワイヤボンディングを同様の方法で行う。
Thereafter, the
このようにして順次ワイヤボンディングを行い、1枚のマトリクスフレーム2に対するワイヤボンディングを完了する。
In this way, wire bonding is sequentially performed to complete the wire bonding for one
ワイヤボンディング工程完了後、図3のステップS4に示す樹脂モールディングを行う。ここでは、図示しない樹脂成形金型を用いてマトリクスフレーム2のデバイス領域2dにおける図13に示すタブ2c、半導体チップ4、複数のインナリード2a及びワイヤ5を封止用樹脂を用いて樹脂封止し、封止体3を形成する。なお、前記封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。
After completion of the wire bonding process, resin molding shown in step S4 of FIG. 3 is performed. Here, a resin molding die (not shown) is used to seal the
その後、図3のステップS5に示す切断・成形を行う。ここでは、マトリクスフレーム2を切断して各パッケージ単位に個片化する。その際、図14に示すように、封止体3から突出する複数のアウタリード2bのそれぞれをガルウィング状に曲げ成形してQFP1の組立て完了となる。
Thereafter, cutting and molding shown in step S5 of FIG. 3 are performed. Here, the
本実施の形態1の半導体装置の製造方法及びワイヤボンダ6によれば、ヒートブロック6b上でマトリクスフレーム2の表裏両面側において、マトリクスフレーム2の長手方向(図4に示すX方向)に沿って接触するように上側ガイド6h及び下側ガイド6iが配置されていることにより、ワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
According to the semiconductor device manufacturing method and the
これにより、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 Thereby, the quality of wire bonding can be improved.
さらに、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 Furthermore, the reliability of wire bonding can be improved.
すなわち、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2において、熱によって伸びたリードフレームのインナリード2aが、急に冷えて元に戻る時の熱収縮が発生しても、マトリクスフレーム2は上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって押さえ付けられているため、その際の振動を低減することができる。
That is, in the
また、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2において、加熱された各インナリード2aが、急に冷える際の各インナリード2aの放熱経路の違いによる温度変化のばらつきで発生する応力の場所ごとの差が生じても、同様に、マトリクスフレーム2は上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって押さえ付けられているため、その際の振動を低減することができる。
Further, in the
なお、本実施の形態1のQFP1の場合、金線によるワイヤ5として、そのワイヤ径が、細線化が図られた20μm以下のワイヤ5を採用した場合であり、この場合にも、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができるため、ワイヤ5の変形も低減することができ、その結果、ワイヤ間ショートや、ワイヤ−チップ間ショートの発生を抑制することができる。
In the case of the
また、本実施の形態1のQFP1の場合、マトリクスフレーム2が銅合金から成る場合を取り上げており、銅合金から成るマトリクスフレーム2は、比較的変形し易いが、本実施の形態1のワイヤボンダ6では、マトリクスフレーム2が上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって押さえ付けられているため、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の変形も低減することができる。
Further, in the case of the
さらに、本実施の形態1のような長方形のマトリクスフレーム2の場合には、その幅方向(図4のY方向)にもデバイス領域2dが複数形成されているため、幅方向の長さが単列フレームに比較して長い。したがって、マトリクスフレーム2の場合には、その幅方向にも変形し易いが、本実施の形態1のワイヤボンダ6では、前記同様、マトリクスフレーム2が上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって押さえ付けられているため、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の変形を低減することができる。
Further, in the case of the
次に、本実施の形態1の変形例について説明する。 Next, a modification of the first embodiment will be described.
図15は本発明の実施の形態1の第1変形例の構造を示す平面図、図16は図15に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図17は本発明の実施の形態1の第2変形例の構造を示す平面図、図18は図17に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図である。また、図19は本発明の実施の形態1の第3変形例の構造を示す平面図、図20は図19に示すA−A線に沿って切断した構造を示す断面図、図21は本発明の実施の形態1の第4変形例の構造を示す平面図である。
15 is a plan view showing the structure of the first modification of the first embodiment of the present invention, FIG. 16 is a sectional view showing the structure cut along the line AA shown in FIG. 15, and FIG. FIG. 18 is a plan view showing the structure of the second modification of the first embodiment, and FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure cut along the line AA shown in FIG. FIG. 19 is a plan view showing the structure of the third modification of the first embodiment of the present invention, FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure cut along the line AA shown in FIG. 19, and FIG. It is a top view which shows the structure of the 4th modification of
図15及び図16に示す第1変形例は、図7に示すワイヤボンダ6に、ヒートブロック6b上でマトリクスフレーム2の表裏両面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するように回転自在にローラ(ローラ手段)6nが配置されているものである。
15 and 16, the
すなわち、マトリクスフレーム2の表裏両面側において、マトリクスフレーム2の送り方向6gに対するフレーム押さえ6dの後段部付近の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するように回転自在なローラ6nが設けられており、マトリクスフレーム2の振動を抑制するようにマトリクスフレーム2の表裏両面側からローラ6nによって押さえ付けている。ローラ6nは、ローラホルダ6pによって回転自在に保持されており、さらに、ローラホルダ6pは、例えば、レール6eに支持されている。
That is, on both the front and back sides of the
これにより、マトリクスフレーム2の表裏両面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対して回転自在なローラ6nを接触させてワイヤボンディング及びワイヤボンディング後のフレーム搬送を行う。
Thus, on both the front and back sides of the
なお、ローラ6nによる押さえ付けのため、マトリクスフレーム2の最も振動する箇所をピンポイントで押さえ付けることができる。
Note that the most vibrated portion of the
また、ローラ6nによる押さえ付けであり、接触箇所が回転するため、マトリクスフレーム2との擦れによる発塵を抑えることができる。さらに、ローラ6nを用いたことで、フレーム搬送の抵抗を少なくすることができ、フレーム搬送のトラブルを低減できる。なお、ローラ6nは、デバイス領域2dの列間ごとに配置するが、列間に配置する数は、1つであっても複数個であってもよい。
Further, the pressing is performed by the
以上のように、図15及び図16に示す第1変形例によっても、ワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
As described above, the vibration of the
これにより、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 Thereby, the quality of wire bonding can be improved.
さらに、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 Furthermore, the reliability of wire bonding can be improved.
なお、図15及び図16に示す第1変形例によって得られるその他の効果については、図11及び図12に示す上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって得られる効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
The other effects obtained by the first modification shown in FIGS. 15 and 16 are the same as the effects obtained by the
次に、図17及び図18に示す第2変形例は、図7に示すワイヤボンダ6に、ヒートブロック6b上でマトリクスフレーム2の表面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するように板ばね部材(弾性手段)6qが配置されているものである。
Next, in the second modification shown in FIGS. 17 and 18, the
すなわち、マトリクスフレーム2の表面(チップ搭載面)側において、マトリクスフレーム2の送り方向6gに対するフレーム押さえ6dの後段部付近の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するように、板ばね部材6qが設けられている。板ばね部材6qは、フレーム押さえ6dが上昇してもマトリクスフレーム2を弾性力で押し付けるようにフレーム押さえ6dに取り付けられている。
That is, on the surface (chip mounting surface) side of the
これにより、マトリクスフレーム2の表面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対して板ばね部材6qを常に接触させた状態でワイヤボンディング及びワイヤボンディング後のフレーム搬送を行える。
Thereby, on the surface side of the
なお、ローラ6nによる押さえ付けの場合と同様に、板ばね部材6qによる押さえ付けの場合にも、マトリクスフレーム2の最も振動する箇所をピンポイントで押さえ付けることができる。
As in the case of pressing by the
次に、図19及び図20に示す第3変形例は、図7に示すワイヤボンダ6に、ヒートブロック6b上でマトリクスフレーム2の表面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するようにショックアブソーバ部材(弾性手段)6rが配置されているものである。
Next, in the third modification shown in FIGS. 19 and 20, the
すなわち、図18に示す板ばね部材6qの代わりの弾性手段として、コイルばねが埋め込まれたショックアブソーバ部材6rを採用するものであり、図20に示すように、マトリクスフレーム2の表面側において、マトリクスフレーム2の送り方向6gに対するフレーム押さえ6dの後段部付近の複数個のデバイス領域2dの外側に対して接触するように、ショックアブソーバ部材6rが設けられている。ショックアブソーバ部材6rは、板ばね部材6qと同様に、フレーム押さえ6dが上昇してもマトリクスフレーム2を弾性力で押し付けるようにフレーム押さえ6dに取り付けられている。
That is, as an elastic means instead of the leaf spring member 6q shown in FIG. 18, a
これにより、マトリクスフレーム2の表面側において、マトリクスフレーム2の複数個のデバイス領域2dの外側に対してショックアブソーバ部材6rを常に接触させた状態でワイヤボンディング及びワイヤボンディング後のフレーム搬送を行える。
Thereby, on the surface side of the
なお、ショックアブソーバ部材6rを用いた場合にも、マトリクスフレーム2の最も振動する箇所を、板ばね部材6qの場合と同様にピンポイントで押さえ付けることができる。
Even when the
また、板ばね部材6qやショックアブソーバ部材6rを採用した場合にも、マトリクスフレーム2との接触箇所が少ないため、マトリクスフレーム2との擦れによる発塵を抑えることができる。
Further, even when the leaf spring member 6q and the
さらに、板ばね部材6qやショックアブソーバ部材6r等の弾性手段を採用した場合、これらの弾性手段は、常にマトリクスフレーム2の表面に接触させることが可能なため、マトリクスフレーム2の振動の吸収をより効果的に行うことができる。
Further, when elastic means such as the leaf spring member 6q and the
なお、板ばね部材6qやショックアブソーバ部材6r等の弾性手段の場合にも、これらの弾性手段は、デバイス領域2dの列間ごとに配置するが、列間に配置する数は、1つであっても複数個であってもよい。
Even in the case of elastic means such as the leaf spring member 6q and the
次に、図21に示す第4変形例は、図7に示すワイヤボンダ6に、ヒートブロック6b上に配置されたマトリクスフレーム2の複数のインナリード2aを押さえるとともに、マトリクスフレーム2のマトリクス配列の複数個のデバイス領域2dのインナリード2aを押さえることが可能なフレーム押さえ6dが設けられている。
Next, in the fourth modification shown in FIG. 21, a plurality of
すなわち、ワイヤボンダ6に、複数行×複数列のデバイス領域2dそれぞれのインナリード2aを一緒に押さえ付けることが可能な長いフレーム押さえ6dが設けられているものであり、さらにこのような長いフレーム押さえ6dが、マトリクスフレーム2の表裏両面側に設けられている。
That is, the
これにより、マトリクスフレーム2の表裏両面を機械的に押さえ付けるため、マトリクスフレーム2の振動をさらに少なくすることができる。
As a result, both the front and back surfaces of the
図21に示すフレーム押さえ6dの場合、マトリクスフレーム全体をクランプしてそのまま搬送(キャリア搬送)を行う構造とすることで、マトリクスフレーム2の振動に対しては非常に大きな効果を得ることが可能になる。
In the case of the
以上のように、図17及び図18に示す第2変形例、図19及び図20に示す第3変形例及び図21に示す第4変形例によっても、ワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。 As described above, according to the second modification shown in FIGS. 17 and 18, the third modification shown in FIGS. 19 and 20, and the fourth modification shown in FIG. 2 vibrations can be reduced.
これにより、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 Thereby, the quality of wire bonding can be improved.
さらに、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 Furthermore, the reliability of wire bonding can be improved.
なお、図17及び図18に示す第2変形例、図19及び図20に示す第3変形例及び図21に示す第4変形例によって得られるその他の効果については、図11及び図12に示す上側ガイド6h及び下側ガイド6iによって得られる効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
The other effects obtained by the second modification shown in FIGS. 17 and 18, the third modification shown in FIGS. 19 and 20, and the fourth modification shown in FIG. 21 are shown in FIGS. Since it is the same as the effect obtained by the
(実施の形態2)
図22は本発明の実施の形態2の半導体装置の組み立てで用いられるワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す断面図、図23は図22に示すワイヤボンダにおけるワイヤボンディング後のリードフレームの温度変化の一例を示す温度データである。
(Embodiment 2)
22 is a cross-sectional view showing an example of the structure of the main part of the wire bonder used in assembling the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. It is temperature data which shows an example.
本実施の形態2は、ワイヤボンディング後のリードフレームの振動を低減するための手段として、実施の形態1のようにリードフレーム(マトリクスフレーム2)を押さえ付けるのとは異なり、ワイヤボンディング後、リードフレームを段階的に温度が下がるように冷却することでリードフレームの振動を低減するものである。 In the second embodiment, as a means for reducing the vibration of the lead frame after wire bonding, unlike the case where the lead frame (matrix frame 2) is pressed as in the first embodiment, the leads after the wire bonding are processed. The vibration of the lead frame is reduced by cooling the frame so that the temperature gradually decreases.
すなわち、ワイヤボンディング後のリードフレームの振動の原因の1つは、ワイヤボンディング時に加熱されて伸びたリードフレームのインナリードが、急に冷えて元に戻る時の熱収縮であり、この熱収縮によって振動が引き起こされるものと推察される。したがって、ワイヤボンディング済みのリードフレームを段階的(階層的)に徐々に温度が下がるように温度管理して冷却することが効果的であり、これによって、ワイヤボンディング後のリードフレームの振動の発生を抑制することができる。 That is, one of the causes of the vibration of the lead frame after wire bonding is the heat shrinkage when the inner lead of the lead frame heated and stretched at the time of wire bonding suddenly cools and returns to its original state. It is assumed that vibration is caused. Therefore, it is effective to cool the lead frame after wire bonding by controlling the temperature so that the temperature gradually decreases in a stepwise (hierarchical) manner, thereby reducing the vibration of the lead frame after wire bonding. Can be suppressed.
ここで、図22に示す実施の形態2のワイヤボンダ6の主要部について説明すると、ワイヤボンダ6のワイヤボンド部6aにおけるヒートブロック6b上に、ワイヤボンディング済みのマトリクスフレーム2を段階的に温度が下がるように冷却する徐冷手段である冷却ブロー6sが設けられており、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の温度が段階的に下がるようにマトリクスフレーム2の温度管理を行うものである。なお、図22に示すワイヤボンダ6のその他の構造については、図7に示す実施の形態1のワイヤボンダ6の主要部と同様である。ただし、図7に示すフレーム押さえ6dの下部に配置された上側ガイド6h及び下側ガイド6iは、設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。
Here, the main part of the
ワイヤボンディング工程では、図22に示すワイヤボンダ6を用いてフレーム押さえ6dで複数のインナリード2aを押さえた状態でワイヤボンディングを行い、その後、マトリクスフレーム2に対して冷却ブロー6sから冷えたエアーを吹き付けてマトリクスフレーム2の温度を段階的に(徐々)に下げる。
In the wire bonding step, wire bonding is performed using the
その際、複数のインナリード2aをフレーム押さえ6dで押さえた状態のままマトリクスフレーム2を冷却することが好ましく、その後、フレーム押さえ6dを解放してから後段にマトリクスフレーム2を搬送する。
At this time, it is preferable to cool the
図23は、ワイヤボンディング後のリードフレームの温度を冷却ブロー有り(Q)の場合と、冷却ブロー無し(R)の場合とで比較したものである。図23に示す例では、ワイヤボンディング後、冷却ブロー6sの吹き付けを開始してから3〜4秒程度で停止し、その後、フレーム押さえ6dを上昇させてリードフレームを解放した場合であり、冷却ブロー6sは、Pの範囲(3〜4秒程度)で行っている。さらに、Pの範囲では、リードフレームの温度を急に下げるのではなく、段階的(階層的)に徐々に下がるように冷却ブロー6sを行っている。
FIG. 23 compares the temperature of the lead frame after wire bonding with and without cooling blow (Q) and without cooling blow (R). In the example shown in FIG. 23, after wire bonding, the cooling blow 6s starts to be blown after stopping for about 3 to 4 seconds, and then the
このような条件でテストを行った結果、冷却ブロー6s有り(Q)の場合にはリードフレームの振動を低減することが確認できた。一方、冷却ブロー無し(R)の場合には、リードフレームの温度を下げることができないため、振動の低減効果を得ることはできない。 As a result of testing under such conditions, it was confirmed that the vibration of the lead frame was reduced when the cooling blow 6s was present (Q). On the other hand, in the case of no cooling blow (R), the temperature of the lead frame cannot be lowered, so that a vibration reduction effect cannot be obtained.
なお、Pの範囲の時間の長さと温度の段階的な下げ方(勾配の角度)については、図23に示す値に限定されるものではなく、適宜変更可能であることは言うまでもない。 Needless to say, the length of time in the range of P and the method of gradually decreasing the temperature (gradient angle) are not limited to the values shown in FIG. 23 and can be changed as appropriate.
以上のように、本実施の形態2の半導体装置の製造方法では、ワイヤボンディング後にマトリクスフレーム2を段階的(階層的)に徐々に温度が下がるように冷却することで、加熱されたマトリクスフレーム2のインナリード2aが、急に冷えて元に戻る時の熱収縮の発生を抑制することができ、これにより、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment, the
すなわち、ワイヤボンディング後にマトリクスフレーム2を、その温度が急ではなく、徐々に下がるように温度管理して冷却することで、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
That is, the
その結果、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 As a result, the quality of wire bonding can be improved.
さらに、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 Furthermore, the reliability of wire bonding can be improved.
なお、マトリクスフレーム2を段階的に温度が下がるように冷却する際には、複数のインナリード2aをフレーム押さえ6dによって押さえた状態でワイヤボンディングを行い、ワイヤボンディング後、マトリクスフレーム2を冷却する際にも、複数のインナリード2aをそのままフレーム押さえ6dで押さえた状態で冷却することにより、マトリクスフレーム2における熱収縮(振動)の発生をさらに低減することができる。
When the
したがって、フレーム押さえ6dによって複数のインナリード2aを押さえた状態のままマトリクスフレーム2を数秒間(例えば、3〜4秒程度)段階的に温度が下がるように冷却し、その後、フレーム押さえ6dを解放させてフレーム搬送することが好ましい。
Accordingly, the
なお、実施の形態2の半導体装置の製造方法によって得られるその他の効果については、実施の形態1の半導体装置の製造方法によって得られるその他の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。 Other effects obtained by the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment are the same as other effects obtained by the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, and a duplicate description thereof is omitted.
(実施の形態3)
図24は本発明の実施の形態3の半導体装置の組み立てで用いられるワイヤボンダの主要部の構造の一例を示す部分断面図、図25は本発明の実施の形態3の第1変形例の構造を示す部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 24 is a partial sectional view showing an example of the structure of the main part of the wire bonder used in assembling the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 25 shows the structure of the first modification of the third embodiment of the present invention. It is a fragmentary sectional view shown.
本実施の形態3は、図24及び図25に示すようにワイヤボンダ6の主要部に、ヒートブロック6b(図7参照)上でマトリクスフレーム2の裏面側において、マトリクスフレーム2の複数のタブ(ダイパッド)2cを吸着支持可能な複数の吸着パッド(吸着手段)6tが設けられているものである。
In the third embodiment, as shown in FIGS. 24 and 25, a plurality of tabs (die pads) of the
まず、図24に示す構造は、マトリクスフレーム2のマトリクス配列の複数のタブ2cの配列に応じて、これらのタブ2cをその裏面側から吸着支持可能な複数の吸着パッド6tが設けられているものである。複数の吸着パッド6tは、それぞれ送り方向6gに移動自在に設けられたパッドホルダ6uに保持されている。
First, the structure shown in FIG. 24 is provided with a plurality of
これにより、ワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後においてもマトリクスフレーム2の全てのタブ2cを吸着支持することが可能になり、ワイヤボンディング時及びワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。特に、機械的な吸着支持であるため、さらにマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
As a result, all the
その結果、ワイヤボンディングの品質の向上を図ることができる。 As a result, the quality of wire bonding can be improved.
さらに、ワイヤボンディングの信頼性の向上を図ることができる。 Furthermore, the reliability of wire bonding can be improved.
なお、実施の形態3の半導体装置の製造方法によって得られるその他の効果については、実施の形態1の半導体装置の製造方法によって得られるその他の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。 The other effects obtained by the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment are the same as the other effects obtained by the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment, and therefore redundant description thereof is omitted.
次に、図25は実施の形態3の第1変形例を示すものであり、図24の構造と異なる点は、ワイヤボンディング時のタブ2cを支持するプラテン6c内に、図24の吸着パッド6tと同様の吸着パッド6tが埋め込まれているものである。
Next, FIG. 25 shows a first modification of the third embodiment. The difference from the structure of FIG. 24 is that the
これにより、プラテン6cによってもタブ2cを吸着支持することが可能になるため、フレーム押さえ6dを解放した後の1回目のフレーム搬送においてもマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
Accordingly, the
なお、図25に示す本実施の形態3の第1変形例によって得られるその他の効果については、図24に示す構造によって得られる効果と同様であるため、その重複説明は省略する。 The other effects obtained by the first modification of the third embodiment shown in FIG. 25 are the same as the effects obtained by the structure shown in FIG.
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態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言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
例えば、前記実施の形態1〜3では、半導体装置がリードフレーム(マトリクスフレーム2)を用いて組み立てられるQFP1の場合について説明したが、前記半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる半導体装置に限定されるものではなく、例えば、基板(配線基板)を用いて、かつワイヤボンディングが行われて組み立てられる図26に示すようなBGA(Ball Grid Array)7などであってもよい。
For example, in the first to third embodiments, the case where the semiconductor device is the
図26に示すBGA(半導体装置)7は、BGA基板(配線基板)8の主面8a上に樹脂ペースト材10などのダイボンディング材を介して搭載された半導体チップ4を有するものであり、半導体チップ4の表面電極とBGA基板8の主面8aのボンディングリード8cとが複数のワイヤ5によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ4と複数のワイヤ5がBGA基板8の主面8a上において封止用樹脂から成る封止体3によって樹脂封止されている。
A BGA (semiconductor device) 7 shown in FIG. 26 includes a
また、BGA基板8の裏面8b側には、外部接続端子となる複数の半田ボール11がグリッド状(格子状)に並んで設けられている。
A plurality of
図27は、このような構造のBGA7の組み立てに用いられる多数個取り基板(配線基板)9の構造を示すものであり、その主面9d上には、1つのBGA7を組み立てられる領域であるデバイス領域9aが複数個マトリクス配列で形成されている。それぞれのデバイス領域9aは、ダイシングライン9bによって区画されている。なお、多数個取り基板9の主面9dの外周部には、基板の搬送などで位置決めやガイド用として用いられる複数の貫通孔9cが形成されている。
FIG. 27 shows a structure of a multi-piece substrate (wiring board) 9 used for assembling the
このような多数個取り基板9を用い、かつワイヤボンディングが行われて組み立てられるBGA7においても、例えば、本実施の形態2の半導体装置の組み立てによるワイヤボンディング後の冷却方法、すなわち、ワイヤボンディング後に、多数個取り基板9を段階的に温度が下がるように冷却することで、多数個取り基板9の振動を低減することができ、前記実施の形態2で得られた効果と同様の効果を得ることができる。
Even in the
また、前記実施の形態1〜3においては、ワイヤボンディング後のリードフレームの振動を低減させる手段をそれぞれ別々に説明したが、前記実施の形態1〜3のうちの前記手段は、それらの何れか2つ以上を組み合わせてもよい。 In the first to third embodiments, the means for reducing the vibration of the lead frame after wire bonding has been described separately. However, the means in the first to third embodiments is any one of them. Two or more may be combined.
例えば、ワイヤボンディング済みのマトリクスフレーム2を冷却が終わるまで、フレーム押さえ6d、ガイド部材、ローラ手段または弾性手段等の押さえ治工具によって固定することでも、ワイヤボンディング後のマトリクスフレーム2の振動を低減することができる。
For example, the vibration of the
本発明は、ワイヤボンディングが行われる電子装置の組み立てに好適である。 The present invention is suitable for assembling an electronic device in which wire bonding is performed.
1 QFP(半導体装置)
2 マトリクスフレーム(リードフレーム)
2a インナリード(リード)
2b アウタリード
2c タブ(ダイパッド)
2d デバイス領域
2e 枠部
2f スプロケットホール
2g 長孔
3 封止体
4 半導体チップ
4a 主面
4b 裏面
4c 電極パッド
5 ワイヤ
6 ワイヤボンダ
6a ワイヤボンド部
6b ヒートブロック
6c プラテン
6d フレーム押さえ
6e レール
6f ヒータ
6g 送り方向
6h 上側ガイド(ガイド部材)
6i 下側ガイド(ガイド部材)
6j キャピラリ
6k 開口窓
6m 突起部
6n ローラ(ローラ手段)
6p ローラホルダ
6q 板ばね部材(弾性手段)
6r ショックアブソーバ部材(弾性手段)
6s 冷却ブロー(徐冷手段)
6t 吸着パッド
6u パッドホルダ
7 BGA(半導体装置)
8 BGA基板(配線基板)
8a 主面
8b 裏面
8c ボンディングリード
9 多数個取り基板(配線基板)
9a デバイス領域
9b ダイシングライン
9c 貫通孔
9d 主面
10 樹脂ペースト材
11 半田ボール
1 QFP (semiconductor device)
2 Matrix frame (lead frame)
2a Inner lead (lead)
6i Lower guide (guide member)
6p Roller holder 6q Leaf spring member (elastic means)
6r Shock absorber member (elastic means)
6s Cooling blow (slow cooling means)
6t Suction pad
8 BGA board (wiring board)
Claims (10)
(b)前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域のそれぞれの前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、を有し、
前記(b)工程は、
(b1)前記リードフレームをヒートブロック上に配置し、前記リードフレームおよび前記半導体チップを加熱する工程と、
(b2)前記リードフレームの前記第1デバイス領域と前記第2デバイス領域のそれぞれの周囲の領域の前記第1主面をフレーム押さえの突起部で押さえ、第1行目に配列された第1デバイス領域群と第2行目に配列された第2デバイス領域群の間の領域の一部の前記第1主面を前記フレーム押さえとは別に設けられた第1ガイドで押さえ、前記第1デバイス領域群と前記第2デバイス領域群の間の領域の一部の前記第2主面を前記ヒートブロックとは別に設けられた第2ガイドで押さえる工程と、
(b3)前記(b2)工程の後、前記リードフレームを前記フレーム押さえの前記突起部、前記第1ガイド、および前記第2ガイドで押さえた状態で、前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域それぞれの前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに前記複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、
(b4)前記(b3)工程の後、前記リードフレームに前記第1ガイドと前記第2ガイドとを接触させた状態で前記フレーム押さえを移動し、前記リードフレームを前記フレーム押さえから解放する工程と、を有する、半導体装置の製造方法。 (A) a chip mounting portion having a first main surface and a second main surface that is a surface opposite to the first main surface, and a semiconductor chip mounted on the first main surface; said device region and a plurality of leads arranged around the chip mounting portion is arranged in a plurality rows and columns, further, of the plurality of device regions, a first device region in the first column first row Preparing a lead frame in which a second device region is arranged in a second row and first column adjacent to the first device region among the plurality of device regions ;
(B) electrically connecting a plurality of metal wires to each of the plurality of electrode pads and each of the plurality of leads of the semiconductor chip in each of the first device region and the second device region ;
The step (b)
(B1) disposing the lead frame on a heat block and heating the lead frame and the semiconductor chip ;
(B2) the pressing of each of said first major surface of the peripheral region of said first device region and said second device region of the lead frame protrusions of the frame holding a first device arranged in the first row The first device area is held by a first guide provided separately from the frame holder, and a part of the first main surface of the area between the area group and the second device area group arranged in the second row is pressed . a step of Ru pressed by the second guide provided separately from the portion of the second major surface of the heat block of the region between the second device region group and the group,
(B3) After the step (b2), the first device region and the second device region in a state where the lead frame is pressed by the protrusion of the frame presser, the first guide, and the second guide. a step of electrically connecting the plurality of metal wires on each of each of the semiconductor chip of the plurality of electrode pads and the plurality of leads of,
(B4) after the (b3) step, a step of the moving the frame presser held in contact with the first guide in the lead frame and the second guide, to release the lead frame from said frame retainer A method for manufacturing a semiconductor device.
前記リードフレームは、行方向の長さが列方向の長さよりも長い長方形形状であり、
前記第1ガイドおよび前記第2ガイドは、前記リードフレームの長手方向に延在する細長い棒状形状である、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 ,
The lead frame has a rectangular shape in which the length in the row direction is longer than the length in the column direction,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first guide and the second guide have an elongated bar shape extending in a longitudinal direction of the lead frame.
前記第1ガイドおよび前記第2ガイドのそれぞれの長さは、前記リードフレームの長辺の長さよりも長い、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 2 ,
The length of each of the first guide and the second guide is longer than the length of the long side of the lead frame.
前記第1ガイドは前記フレーム押さえに支持されている、半導体装置の製造方法。The semiconductor device manufacturing method, wherein the first guide is supported by the frame presser.
前記(b1)工程において、前記リードフレームは、前記ヒートブロック上に配置されたプラテンにより支持され、In the step (b1), the lead frame is supported by a platen disposed on the heat block,
前記第2ガイドは前記プラテンに支持されている、半導体装置の製造方法。The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the second guide is supported by the platen.
前記複数の金属ワイヤは、ワイヤ径が20μm以下の金線である、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the plurality of metal wires are gold wires having a wire diameter of 20 μm or less.
前記(b3)工程の後、前記(b4)工程の前に、前記リードフレームに冷却エアを吹き付けることにより、前記リードフレームの温度を段階的に下げる工程を有する、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of stepwise decreasing the temperature of the lead frame by blowing cooling air to the lead frame after the step (b3) and before the step (b4).
前記リードフレームは、前記複数のデバイス領域の内、前記第1デバイス領域に隣接する第1行第2列目に第3デバイス領域が配置され、前記複数のデバイス領域の内、前記第2デバイス領域および前記第3デバイス領域に隣接する第2行第2列目に第4デバイス領域が配置されており、
(c)前記(b)工程の後、前記第3デバイス領域から前記第1デバイス領域に向かう方向に1つのデバイス領域分前記リードフレームを搬送する工程、をさらに有する、半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
In the lead frame, a third device region is arranged in a first row and a second column adjacent to the first device region among the plurality of device regions, and the second device region is included in the plurality of device regions. And a fourth device region is arranged in the second row and second column adjacent to the third device region,
(C) A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of transporting the lead frame for one device region in a direction from the third device region to the first device region after the step (b).
(b)前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域のそれぞれの前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、を有し、(B) electrically connecting a plurality of metal wires to each of the plurality of electrode pads and each of the plurality of leads of the semiconductor chip in each of the first device region and the second device region;
前記(b)工程は、The step (b)
(b1)前記リードフレームをヒートブロック上に配置し、前記リードフレームおよび前記半導体チップを加熱する工程と、(B1) disposing the lead frame on a heat block and heating the lead frame and the semiconductor chip;
(b2)前記リードフレームの前記第1デバイス領域と前記第2デバイス領域のそれぞれの周囲の領域の前記第1主面をフレーム押さえの突起部で押さえ、第1行目に配列された第1デバイス領域群と第2行目に配列された第2デバイス領域群の間の領域の一部の前記第1主面を前記フレーム押さえとは別に設けられたガイドで押さえる工程と、(B2) A first device arranged in a first row by pressing the first main surface of each of the surrounding areas of the first device region and the second device region of the lead frame with a protrusion of a frame pressing member. Pressing the first main surface of a part of the region between the region group and the second device region group arranged in the second row with a guide provided separately from the frame pressing;
(b3)前記(b2)工程の後、前記リードフレームを前記フレーム押さえの前記突起部、および前記ガイドで押さえた状態で、前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域それぞれの前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに前記複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、(B3) After the step (b2), the semiconductor chip in each of the first device region and the second device region in the state where the lead frame is pressed by the protrusions of the frame presser and the guide. Electrically connecting the plurality of metal wires to each of a plurality of electrode pads and the plurality of leads;
(b4)前記(b3)工程の後、前記リードフレームに前記ガイドを接触させた状態で前記フレーム押さえを移動し、前記リードフレームを前記フレーム押さえから解放する工程と、を有する、半導体装置の製造方法。(B4) After the step (b3), the step of moving the frame presser in a state where the guide is in contact with the lead frame, and releasing the lead frame from the frame presser. Method.
(b)前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域のそれぞれの前記半導体チップの複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、を有し、(B) electrically connecting a plurality of metal wires to each of the plurality of electrode pads and each of the plurality of leads of the semiconductor chip in each of the first device region and the second device region;
前記(b)工程は、The step (b)
(b1)前記リードフレームをヒートブロック上に配置し、前記リードフレームおよび前記半導体チップを加熱する工程と、(B1) disposing the lead frame on a heat block and heating the lead frame and the semiconductor chip;
(b2)前記リードフレームの前記第1デバイス領域と前記第2デバイス領域のそれぞれの周囲の領域の前記第1主面をフレーム押さえの突起部で押さえ、第1行目に配列された第1デバイス領域群と第2行目に配列された第2デバイス領域群の間の領域の一部の前記第2主面を前記ヒートブロックとは別に設けられたガイドで押さえる工程と、(B2) A first device arranged in a first row by pressing the first main surface of each of the surrounding areas of the first device region and the second device region of the lead frame with a protrusion of a frame pressing member. Pressing the second main surface of a part of the region between the region group and the second device region group arranged in the second row with a guide provided separately from the heat block;
(b3)前記(b2)工程の後、前記リードフレームを前記フレーム押さえの前記突起部、および前記ガイドで押さえた状態で、前記第1デバイス領域および前記第2デバイス領域それぞれの前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記複数のリードのそれぞれに前記複数の金属ワイヤを電気的に接続する工程と、(B3) After the step (b2), the semiconductor chip in each of the first device region and the second device region in the state where the lead frame is pressed by the protrusions of the frame presser and the guide. Electrically connecting the plurality of metal wires to each of a plurality of electrode pads and the plurality of leads;
(b4)前記(b3)工程の後、前記リードフレームに前記ガイドを接触させた状態で前記フレーム押さえを移動し、前記リードフレームを前記フレーム押さえから解放する工程と、を有する、半導体装置の製造方法。(B4) After the step (b3), the step of moving the frame presser in a state where the guide is in contact with the lead frame, and releasing the lead frame from the frame presser. Method.
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