JP6700087B2 - Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6700087B2 JP6700087B2 JP2016071807A JP2016071807A JP6700087B2 JP 6700087 B2 JP6700087 B2 JP 6700087B2 JP 2016071807 A JP2016071807 A JP 2016071807A JP 2016071807 A JP2016071807 A JP 2016071807A JP 6700087 B2 JP6700087 B2 JP 6700087B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- bump
- lead
- semiconductor device
- island
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 87
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 36
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 21
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 21
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 6
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 6
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
- H01L2224/48465—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
- H01L2224/78—Apparatus for connecting with wire connectors
- H01L2224/7825—Means for applying energy, e.g. heating means
- H01L2224/783—Means for applying energy, e.g. heating means by means of pressure
- H01L2224/78301—Capillary
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/85951—Forming additional members, e.g. for reinforcing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method.
ボンディングワイヤを用いてリードフレームと半導体チップとを接続する文献として、たとえば、特許文献１が知られている。特許文献１では、ダイパッド、ダイパッドの周囲を取り囲む直線状のダイバー、およびダイバーに一体的に接続され、ダイバーに対して垂直に延びる複数のリードを含むリードフレームが準備される。ダイパッド上に半導体チップがボンディングされ、ボンディング後、半導体チップの複数の電極パッドと複数のリードとが、複数のワイヤで接続される。 For example, Patent Document 1 is known as a document that connects a lead frame and a semiconductor chip using a bonding wire. In Patent Document 1, a lead frame including a die pad, a linear diver surrounding the periphery of the die pad, and a plurality of leads integrally connected to the diver and extending perpendicularly to the diver is prepared. A semiconductor chip is bonded on the die pad, and after bonding, the plurality of electrode pads of the semiconductor chip and the plurality of leads are connected by a plurality of wires.
近年、ボンディングワイヤとして、Ａｕワイヤに代わってＣｕワイヤが普及し始めている。Ｃｕは、Ａｕに比べて低コストで、かつ電気伝導性が高い等のメリットがあるためであり、特に車載用の半導体装置への適用が進められている。
車載用の半導体装置に要求される耐久性は高く、たとえば−５０℃〜１００℃の範囲の過酷な温度条件での温度サイクルテスト（ＴＣＴ）にも耐え得る強度が求められる。この点、ＣｕワイヤはＡｕワイヤに比べてＴＣＴ耐性が低いので、たとえば、ワイヤのリード側の端部（セカンドボンド）でのワイヤ切れを防止するために、当該端部の強度を高めるセキュリティバンプを形成することがある。
In recent years, Cu wires have begun to spread as bonding wires in place of Au wires. This is because Cu has advantages such as lower cost and higher electric conductivity than Au, and is being applied to a semiconductor device mounted on a vehicle, in particular.
The durability required for a vehicle-mounted semiconductor device is high, and strength that can withstand a temperature cycle test (TCT) under severe temperature conditions, for example, in the range of −50° C. to 100° C. is required. In this respect, since the Cu wire has lower TCT resistance than the Au wire, for example, in order to prevent wire breakage at the lead side end (second bond) of the wire, a security bump for enhancing the strength of the end is provided. May form.
セキュリティバンプは、ワイヤのリード側の端部を覆うように接合され、余分なワイヤを切断することによって形成される。しかしながら、この切断の方向を適切に設定しなければ、ワイヤのリード側の端部をきちんと補強できる態様でセキュリティバンプを形成できないおそれがある。
そこで、本発明の一実施形態は、ワイヤのリード側の端部を補強するバンプを安定して形成することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。
The security bump is joined so as to cover the end portion of the wire on the lead side, and is formed by cutting the excess wire. However, if the cutting direction is not set appropriately, there is a possibility that the security bump cannot be formed in such a manner that the end portion of the wire on the lead side can be properly reinforced.
Therefore, an embodiment of the present invention provides a semiconductor device capable of stably forming a bump that reinforces the end portion of the wire on the lead side, and a manufacturing method thereof.
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップが配置されたアイランドと、前記半導体チップの周囲に配置されたリードと、前記半導体チップと前記リードとを接続するワイヤと、前記ワイヤの前記リード側の端部を覆うように前記リードに接合されたバンプとを含み、前記バンプは、前記リードの前記アイランドとの対向方向に交差する方向に沿って並ぶ、平坦部と、前記平坦部の周縁に配置された突起状のワイヤ残部または前記平坦部の周縁に形成された切り欠き状のワイヤ切断痕とを頂部に有しており、前記ワイヤおよび前記バンプは、Ｃｕを主成分とする金属材料からなる。 A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor chip, an island on which the semiconductor chip is arranged, a lead arranged around the semiconductor chip, and a wire connecting the semiconductor chip and the lead. A bump bonded to the lead so as to cover an end of the wire on the lead side, the bump being arranged along a direction intersecting with the island of the lead, and a flat portion. , A protrusion-shaped wire remaining portion arranged on the peripheral edge of the flat portion or a notch-shaped wire cutting trace formed on the peripheral edge of the flat portion, and the wire and the bump are made of Cu. It is made of a metallic material as a main component .
また、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法は、アイランドと、前記アイランドの周縁に沿って延びる直線状のリードサポート部と、前記リードサポート部から前記アイランドに向かって延びる複数のリードとを有するリードフレームを準備する工程と、前記アイランドに半導体チップを設置する工程と、前記半導体チップと前記リードとをワイヤで接続する工程と、供給ワイヤを保持したワイヤ保持具によって、前記供給ワイヤを、前記ワイヤの前記リード側の端部を覆うバンプとして前記リードに接合する工程と、前記バンプおよび前記バンプの頂部から延びる前記供給ワイヤの一体物に対して、前記リードの前記アイランドとの対向方向に交差する方向に沿って前記ワイヤ保持具をスライドさせることによって、前記バンプの頂部で前記供給ワイヤを切断する工程とを含む。 The method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is directed to an island, a linear lead support portion extending along a periphery of the island, and a plurality of leads extending from the lead support portion toward the island. A step of preparing a lead frame having: a step of installing a semiconductor chip on the island; a step of connecting the semiconductor chip and the lead with a wire; and a wire holder that holds a supply wire, Bonding to the lead as a bump covering the end portion of the wire on the lead side, and facing the island of the lead to the integrated body of the bump and the supply wire extending from the top of the bump. Sliding the wire retainer along a direction that intersects the direction to cut the supply wire at the top of the bump.
本発明の一実施形態によれば、供給ワイヤの切断方向が、リードのアイランドとの対向方向に交差する方向である。これにより、バンプと供給ワイヤとの間を切断するときに、リードサポート部がその幅方向に大きく曲がることを抑制することができる。その結果、余計な横方向の力がかかってバンプがワイヤの端部からずれることを防止することができる。したがって、ワイヤのリード側の端部を補強するバンプを安定して形成することができる、本発明の一実施形態に係る半導体装置を提供することができる。 According to an embodiment of the present invention, the cutting direction of the supply wire is a direction intersecting with the facing direction of the lead with the island. Thereby, when cutting between the bump and the supply wire, it is possible to prevent the lead support portion from being largely bent in the width direction. As a result, it is possible to prevent the bumps from being displaced from the ends of the wires by applying an extra lateral force. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, in which bumps that reinforce the ends of the wires on the lead side can be stably formed.
したがって、本発明の一実施形態に係る半導体装置は、過酷な温度条件で使用される車載用の半導体装置として好適に使用することができる。 Therefore, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention can be suitably used as a vehicle-mounted semiconductor device used under severe temperature conditions.
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置１の模式的な斜視図（上面側）である。図２は、本発明の一実施形態に係る半導体装置１の模式的な斜視図（下面側）である。図３は、図１のIII−III切断線における断面図である。
半導体装置１は、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）が適用された半導体装置である。半導体装置１は、半導体チップ２をアイランド３、リード４およびワイヤ５とともに樹脂パッケージ６で封止した構造を有している。半導体装置１（樹脂パッケージ６）の外形は、扁平な直方体形状である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view (upper surface side) of a semiconductor device 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view (lower surface side) of the semiconductor device 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.
The semiconductor device 1 is a semiconductor device to which a QFN (Quad Flat Non-leaded Package) is applied. The semiconductor device 1 has a structure in which a semiconductor chip 2 is sealed with a resin package 6 together with an island 3, leads 4 and wires 5. The outer shape of the semiconductor device 1 (resin package 6) is a flat rectangular parallelepiped shape.
半導体チップ２は、平面視四角形状に形成されており、上面の周縁部に複数のパッド７を有している。図示はしないが、複数のパッド７は、半導体チップ２の周縁に沿って等しい間隔を空けて、たとえば環状に配列されている。むろん、複数のパッド７は、半導体チップ２の一対の対辺に対応する一対の周縁部それぞれのみに設けられていてもよい。半導体チップ２の裏面には、Ａｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の金属材料からなる裏メタル８が形成されている。半導体チップ２は、パッド７が配置された上面を上方に向けた姿勢で、接合材１１を介してアイランド３に接合されている。接合材１１には、たとえば、半田ペーストが用いられる。より具体的には、半導体チップ２の裏メタル８とアイランド３のめっき層９（後述）とが、半田ペーストを利用した共晶接合によって結合されていてもよい。 The semiconductor chip 2 is formed in a quadrangular shape in a plan view and has a plurality of pads 7 on the peripheral edge of the upper surface. Although not shown, the plurality of pads 7 are arranged, for example, in a ring shape at equal intervals along the peripheral edge of the semiconductor chip 2. Of course, the plurality of pads 7 may be provided only in each of the pair of peripheral portions corresponding to the pair of opposite sides of the semiconductor chip 2. A back metal 8 made of a metal material such as Au, Ni, or Ag is formed on the back surface of the semiconductor chip 2. The semiconductor chip 2 is bonded to the island 3 via the bonding material 11 in a posture in which the upper surface on which the pads 7 are arranged faces upward. For the bonding material 11, for example, solder paste is used. More specifically, the back metal 8 of the semiconductor chip 2 and the plating layer 9 (described later) of the island 3 may be joined by eutectic bonding using a solder paste.
アイランド３およびリード４は、金属薄板（たとえば、銅薄板）を打ち抜くことにより形成される。アイランド３およびリード４の表面には、たとえばＡｕ、Ｎｉ、Ａｇ等の金属材料からなるめっき層９が形成されている。
アイランド３は、平面視四角形状に形成されており、各側面が半導体装置１の側面と平行をなすように半導体装置１の中央部に配置されている。
The island 3 and the leads 4 are formed by punching out a metal thin plate (for example, a copper thin plate). A plating layer 9 made of a metal material such as Au, Ni, or Ag is formed on the surfaces of the island 3 and the leads 4.
The island 3 is formed in a quadrangular shape in a plan view, and is arranged in the central portion of the semiconductor device 1 so that each side surface is parallel to the side surface of the semiconductor device 1.
アイランド３の裏面の周縁部には、裏面側からの潰し加工により、その全周にわたって窪み１０が形成されている。窪み１０は、たとえば、断面視略１／４楕円形状に形成されており、樹脂パッケージ６の一部が入り込んでいる。これにより、アイランド３の周縁部がその上下から樹脂パッケージ６で挟まれ、アイランド３の樹脂パッケージ６からの脱落が防止（抜け止め）されている。 At the peripheral portion of the back surface of the island 3, a recess 10 is formed over the entire circumference by crushing processing from the back surface side. The recess 10 is formed, for example, in a substantially elliptically elliptical shape in cross section, and a part of the resin package 6 is inserted therein. As a result, the peripheral edge of the island 3 is sandwiched between the resin packages 6 from above and below, so that the island 3 is prevented from falling off (retaining) from the resin package 6.
また、アイランド３の裏面は、窪み１０を除いた部分が、樹脂パッケージ６の裏面から露出している。
リード４は、アイランド３の各側面と対向する位置に、同数（この実施形態では４本）ずつ設けられている。各リード４は、アイランド３の側面に対して交差する方向（この実施形態では直交方向）に延びる長尺な平面視長方形状に形成されている。むろん、各リード４は、上記交差方向に長手な長方形状である必要はなく、上記交差方向が幅方向である長方形状であってもよいし、正方形状であってもよい。複数のリード４は、アイランド３の側面と平行な方向に等しい間隔を空けて配列されている。
In addition, the back surface of the island 3 except the recess 10 is exposed from the back surface of the resin package 6.
The leads 4 are provided in the same number (four in this embodiment) at positions facing the respective side surfaces of the island 3. Each lead 4 is formed in a long rectangular shape in plan view extending in a direction intersecting with the side surface of the island 3 (orthogonal direction in this embodiment). Of course, each lead 4 does not need to have a rectangular shape elongated in the intersecting direction, and may have a rectangular shape in which the intersecting direction is the width direction or a square shape. The leads 4 are arranged at equal intervals in a direction parallel to the side surface of the island 3.
リード４の裏面のアイランド３側の端部には、裏面側からの潰し加工により、窪み１２が形成されている。窪み１２は、たとえば、断面略１／４楕円形状に形成されており、樹脂パッケージ６の一部が入り込んでいる。これにより、リード４のアイランド３側の端部がその上下から樹脂パッケージ６で挟まれ、リード４の樹脂パッケージ６からの脱落が防止（抜け止め）されている。 At the end of the back surface of the lead 4 on the island 3 side, a depression 12 is formed by crushing processing from the back surface side. The depression 12 is formed, for example, in a substantially quarter-elliptical shape in cross section, and a part of the resin package 6 is inserted therein. As a result, the ends of the leads 4 on the island 3 side are sandwiched by the resin package 6 from above and below, and the leads 4 are prevented from falling off (preventing removal) from the resin package 6.
リード４の裏面は、窪み１２を除いた部分が、樹脂パッケージ６の裏面から露出している。一方、リード４のアイランド３側と反対側の側面は、樹脂パッケージ６の側面から素地の状態で露出している。つまり、樹脂パッケージ６の側面から露出するリード４には、めっき層等の被膜あるいは薄膜が形成されておらず、リード４の本体を構成する材料のままで樹脂パッケージ６から露出している。 A portion of the back surface of the lead 4 excluding the recess 12 is exposed from the back surface of the resin package 6. On the other hand, the side surface of the lead 4 opposite to the island 3 side is exposed from the side surface of the resin package 6 in a bare state. That is, the lead 4 exposed from the side surface of the resin package 6 is not formed with a coating such as a plating layer or a thin film, and is exposed from the resin package 6 with the material forming the main body of the lead 4 as it is.
アイランド３およびリード４の樹脂パッケージ６から露出する部分（裏面）には、たとえば半田等の金属材料からなるめっき層１３が形成されている。図２では、樹脂パッケージ６から露出するアイランド３およびリード４のめっき部分と非めっき部分とを区別するため、めっき部分（めっき層１３）にクロスハッチングを施している。
なお、半導体チップ２とアイランド３との電気的な接続が不要な場合には、裏メタル８が省略されて、半導体チップ２がアイランド３に絶縁性ペーストからなる接合材を介して接合されてもよい。この場合、アイランド３の表面上のめっき層９が省略されてもよい。
A plating layer 13 made of, for example, a metal material such as solder is formed on portions (back surfaces) of the island 3 and the leads 4 exposed from the resin package 6. In FIG. 2, in order to distinguish the plated portion and the non-plated portion of the island 3 and the lead 4 exposed from the resin package 6, the plated portion (plating layer 13) is cross-hatched.
When the electrical connection between the semiconductor chip 2 and the island 3 is unnecessary, the back metal 8 may be omitted and the semiconductor chip 2 may be bonded to the island 3 via a bonding material made of an insulating paste. Good. In this case, the plating layer 9 on the surface of the island 3 may be omitted.
ワイヤ５は、この実施形態では、Ｃｕを主成分（たとえば、Ｃｕの純度が９９．９９％以上）とする、いわゆるＣｕワイヤからなるが、変形例としてＡｕワイヤやＡｌワイヤを使用してもよい。ワイヤ５は、半導体チップ２のパッド７とリード４との間を接続している。ワイヤ５は、たとえばＣｕワイヤの場合にφ１８μｍ〜φ５０μｍの径を有していてもよく、たとえばＡｌワイヤの場合にφ２０μｍ〜５００μｍの径を有していてもよい。このワイヤ５のリード４側の端部を覆うように、リード４にはバンプ１４が接合されている。このバンプ１４は、ワイヤ５と同じ材料からなっていてもよい。つまり、バンプ１４は、Ｃｕを主成分とする金属材料からなっていてもよい。 In this embodiment, the wire 5 is a so-called Cu wire containing Cu as a main component (for example, the purity of Cu is 99.99% or more). However, an Au wire or an Al wire may be used as a modified example. . The wire 5 connects the pad 7 of the semiconductor chip 2 and the lead 4. The wire 5 may have a diameter of φ18 μm to φ50 μm in the case of a Cu wire, and may have a diameter of φ20 μm to 500 μm in the case of an Al wire, for example. A bump 14 is bonded to the lead 4 so as to cover the end of the wire 5 on the lead 4 side. The bump 14 may be made of the same material as the wire 5. That is, the bump 14 may be made of a metal material containing Cu as a main component.
図４は、バンプ１４の一例を示すＳＥＭ画像である。図５Ａ〜図５Ｂは、バンプ１４の形状を説明するための模式的な断面図である。
前述の半導体装置１に適用されるバンプ１４の一例として、図４Ａおよび図４ＢのＳＥＭ画像で示すバンプ１４を適用することができる。
バンプ１４は、リード４の上面に接するベース部１５と、ベース部１５上の突出部１６とを一体的に含む錘状に形成されている。
FIG. 4 is an SEM image showing an example of the bump 14. 5A and 5B are schematic cross-sectional views for explaining the shape of the bump 14.
As an example of the bump 14 applied to the semiconductor device 1 described above, the bump 14 shown in the SEM images of FIGS. 4A and 4B can be applied.
The bump 14 is formed in a cone shape that integrally includes a base portion 15 in contact with the upper surface of the lead 4 and a protruding portion 16 on the base portion 15.
ベース部１５は、略円板状に形成されている。ベース部１５の周縁部には、ベース部１５の上面が下方（リード４側）に凹むことによって形成された環状溝１７が形成されている。環状溝１７は、その底部１８に対して径方向外側の第１傾斜面１９および径方向内側の第２傾斜面２０によって区画されている。第１傾斜面１９は、ベース部１５の端面２１の上端２２に連なっており、当該上端２２と底部１８との高低差に基づく第１傾斜度を有している。一方、第２傾斜面２０は、突出部１６の周面２３に連なって突出部１６の頂部２４に至っており、平坦部２５（後述）と底部１８との高低差に基づく第２傾斜度を有している。この実施形態では、第２傾斜面が、第１傾斜面よりも急峻（第２傾斜度＞第１傾斜度）となっている。 The base portion 15 is formed in a substantially disc shape. An annular groove 17 formed by recessing the upper surface of the base portion 15 downward (on the side of the lead 4) is formed in the peripheral portion of the base portion 15. The annular groove 17 is defined by a first inclined surface 19 on the radially outer side and a second inclined surface 20 on the radially inner side with respect to the bottom portion 18. The first inclined surface 19 is continuous with the upper end 22 of the end surface 21 of the base portion 15 and has a first inclination degree based on the height difference between the upper end 22 and the bottom portion 18. On the other hand, the second inclined surface 20 is continuous with the peripheral surface 23 of the protruding portion 16 and reaches the top portion 24 of the protruding portion 16, and has a second inclination degree based on the difference in height between the flat portion 25 (described later) and the bottom portion 18. is doing. In this embodiment, the second inclined surface is steeper than the first inclined surface (second inclination>first inclination).
図４Ａに示すように、突出部１６の頂部２４には、平坦部２５およびワイヤ残部２６が形成されている。平坦部２５が平面視略円形に形成され、その周縁の一部にワイヤ残部２６が突起状に設けられている。より詳しくは、平坦部２５は、バンプ１４を形成した後にワイヤを切断することによって現れる切断面からなり、ワイヤ残部２６は、その切断後にバンプ１４とワイヤとを切り離す時に切断面に引きつられて残る、いわゆるバリ状の部分である。 As shown in FIG. 4A, a flat portion 25 and a wire remaining portion 26 are formed on the top portion 24 of the protruding portion 16. The flat portion 25 is formed in a substantially circular shape in a plan view, and the wire remaining portion 26 is provided in a protruding shape on a part of the peripheral edge thereof. More specifically, the flat portion 25 is a cut surface that appears when the wire is cut after the bump 14 is formed, and the wire remaining portion 26 remains pulled by the cut surface when the bump 14 and the wire are cut off after the cutting. , A so-called burr-shaped part.
一方、突出部１６の頂部２４には、図４Ｂに示すように、ワイヤ残部２６の形成位置にワイヤ切断痕３６が形成されていてもよい。ワイヤ切断痕３６は、バンプ１４とワイヤ（後述する供給ワイヤ３５）とを切り離す時に、バンプ１４の頂部２４の一部がワイヤ側に引きつられて切り欠かれた微小な凹状の部分である。なお、ワイヤ切断痕３６は、平坦部２５とほぼ同一平面上に配置され、平坦部２５に対して明確に突出も凹みもしていると定義できないワイヤの加工痕を含んでいてもよい。 On the other hand, a wire cutting trace 36 may be formed on the top portion 24 of the protruding portion 16 at the position where the wire remaining portion 26 is formed, as shown in FIG. 4B. The wire cutting trace 36 is a minute concave portion that is cut out by pulling a part of the top portion 24 of the bump 14 toward the wire side when the bump 14 and the wire (supply wire 35 described later) are separated. The wire cutting trace 36 may include a machining trace of the wire that is arranged on substantially the same plane as the flat portion 25 and cannot be defined as clearly protruding or denting with respect to the flat portion 25.
この実施形態では、突出部１６の平坦部２５は、リード４の上面４Ａに対して平行であってもよいし、傾斜していてもよい。たとえば、図５Ｂに示すように、リード４の上面４Ａに対して平行であってもよい。また、図５Ａに示すように、平坦部２５の周縁のワイヤ残部２６から径方向反対側に向かう上り傾斜であってもよいし、図５Ｃに示すように、平坦部２５の周縁のワイヤ残部２６から径方向反対側に向かう下り傾斜であってもよい。 In this embodiment, the flat portion 25 of the protrusion 16 may be parallel to the upper surface 4A of the lead 4 or may be inclined. For example, as shown in FIG. 5B, it may be parallel to the upper surface 4A of the lead 4. Further, as shown in FIG. 5A, it may be an upward slope from the wire remaining portion 26 at the peripheral edge of the flat portion 25 toward the opposite side in the radial direction, or as shown in FIG. 5C, the wire residual portion 26 at the peripheral edge of the flat portion 25. It may be a downward slope from the opposite side to the opposite side in the radial direction.
平坦部２５が傾斜する場合、たとえば図５Ａに示すように、その下端と上端との高低差Ｈ１は、３μｍ〜２０μｍであってもよい。なお、平坦部２５がリード４の上面４Ａに対して平行であることまたは傾斜していることは、ワイヤ切断痕３６を基準に説明してもよい。また、平坦部２５の幅Ｗ１（ワイヤ残部２６から径方向反対側の周縁までの距離）は、たとえばワイヤ５の径の１．２倍〜１．５倍であり、φ１８μm〜φ５０μmのＣｕワイヤを使用する場合、２１．６μｍ〜７５μｍであってもよい。また、平坦部２５に対するワイヤ残部２６およびワイヤ切断痕３６の高低差の幅は、たとえば、±５μｍであってもよい。具体的には、図５Ａに示すように、ワイヤ残部２６の高さＨ２は、平坦部２５に対して、たとえば、０μｍを超えて５μｍ以下であってもよい。一方、ワイヤ切断痕３６の高さＨ４（凹み量）は、平坦部２５に対して、たとえば、０μｍを超えて５μｍ以下であってもよい。つまり、バンプ１４の頂部２４の周縁部には、平坦部２５を境に１０μｍの幅を持つ加工痕が形成されていてもよい。 When the flat portion 25 is inclined, for example, as shown in FIG. 5A, the height difference H 1 between the lower end and the upper end may be 3 μm to 20 μm. The fact that the flat portion 25 is parallel or inclined with respect to the upper surface 4A of the lead 4 may be explained based on the wire cutting mark 36. Further, the width W 1 of the flat portion 25 (the distance from the wire remaining portion 26 to the peripheral edge on the opposite side in the radial direction) is, for example, 1.2 times to 1.5 times the diameter of the wire 5, and is a Cu wire of φ18 μm to φ50 μm. 21.6 μm to 75 μm may be used. Further, the width of the height difference between the wire remaining portion 26 and the wire cutting trace 36 with respect to the flat portion 25 may be, for example, ±5 μm. Specifically, as shown in FIG. 5A, the height H 2 of the wire remaining portion 26 may be, for example, more than 0 μm and 5 μm or less with respect to the flat portion 25. On the other hand, the height H 4 (recess amount) of the wire cutting trace 36 may be, for example, more than 0 μm and 5 μm or less with respect to the flat portion 25. That is, a processing mark having a width of 10 μm may be formed on the peripheral portion of the top portion 24 of the bump 14 with the flat portion 25 as a boundary.
そして、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、ワイヤ５は、扁平な接合部からなるウェッジボンド部２７としてリード４に接合されており、バンプ１４は、このウェッジボンド部２７を覆うように設けられている。
次に、図６および図７を参照して、バンプ１４におけるワイヤ残部２６の向きについて説明する。図６は、半導体装置１の模式的な平面図であり、樹脂パッケージ６を取り除いた状態を示している。図７は、複数のワイヤ残部２６の配置パターンを示す図である。なお、図６では、ワイヤ５やパッド７を一部省略している。また、図６および図７では、バンプ１４の頂部２４の加工痕としてワイヤ残部２６がある場合を一例として挙げるが、以下に説明する構成は、もちろんワイヤ切断痕３６に適用することもできる。
Then, as shown in FIGS. 5A to 5C, the wire 5 is bonded to the lead 4 as a wedge bond portion 27 composed of a flat bond portion, and the bump 14 is provided so as to cover the wedge bond portion 27. ing.
Next, with reference to FIGS. 6 and 7, the direction of the wire remaining portion 26 in the bump 14 will be described. FIG. 6 is a schematic plan view of the semiconductor device 1, showing a state where the resin package 6 is removed. FIG. 7 is a diagram showing an arrangement pattern of the plurality of wire remaining portions 26. In addition, in FIG. 6, the wire 5 and the pad 7 are partially omitted. Further, in FIGS. 6 and 7, the case where the wire remaining portion 26 is present as the processing trace of the top portion 24 of the bump 14 is given as an example, but the configuration described below can be applied to the wire cutting trace 36, of course.
図６に示すように、半導体装置１のワイヤ５は、アイランド３とリード４との対向方向に沿って延び、半導体チップ２のパッド７とリード４とを接続している。前述のバンプ１４は、図７に示すように各リード４上に設けられている。平面視において、バンプ１４の平坦部２５およびワイヤ残部２６は、リード４のアイランド３との対向方向に交差する方向（この実施形態では、直交方向）に沿って並んでいる。別の言い方では、たとえばリード４がアイランド３と対向する方向に長尺な形状である場合、バンプ１４の平坦部２５およびワイヤ残部２６は、リード４の幅方向に沿って並んでいてもよい。 As shown in FIG. 6, the wire 5 of the semiconductor device 1 extends along the facing direction of the island 3 and the lead 4 and connects the pad 7 of the semiconductor chip 2 and the lead 4. The above-mentioned bumps 14 are provided on the leads 4 as shown in FIG. When seen in a plan view, the flat portions 25 and the wire remaining portions 26 of the bumps 14 are arranged along a direction (in this embodiment, an orthogonal direction) intersecting a direction in which the leads 4 face the island 3. In other words, for example, when the lead 4 has a long shape in the direction facing the island 3, the flat portion 25 and the wire remaining portion 26 of the bump 14 may be arranged along the width direction of the lead 4.
また、複数のバンプ１４のワイヤ残部２６は、アイランド３に向かって右側、左側のどちらに配置されていてもよく、その配置位置はリード４ごとに異なっていてもよい。たとえば、図７に「Ｐａｔｔｅｒｎ１」で示すように、複数のバンプ１４の全てが、アイランド３との対向方向に交差する方向の一方側（図７では左側）にワイヤ残部２６を有していてもよい。また、図７に「Ｐａｔｔｅｒｎ２」で示すように、複数のバンプ１４は、アイランド３との対向方向に交差する方向の一方側（たとえば左側）にワイヤ残部２６を有しているバンプ１４Ｌと、上記対向方向に交差する方向の他方側（たとえば右側）にワイヤ残部２６を有しているバンプ１４Ｒとを含んでいてもよい。 The wire remaining portions 26 of the plurality of bumps 14 may be arranged on either the right side or the left side of the island 3, and the arrangement position may be different for each lead 4. For example, as shown by “Pattern 1” in FIG. 7, even if all of the plurality of bumps 14 have the wire remaining portion 26 on one side (left side in FIG. 7) in the direction intersecting with the facing direction of the island 3. Good. Further, as indicated by “Pattern 2” in FIG. 7, the plurality of bumps 14 include a bump 14L having a wire remaining portion 26 on one side (for example, the left side) in the direction intersecting with the facing direction of the island 3, and the above-mentioned bump 14L. The bump 14R having the wire remaining portion 26 may be included on the other side (for example, the right side) in the direction intersecting the facing direction.
次に、図８〜図１１を参照して、半導体装置１の製造工程について説明する。図８は、半導体装置１の製造工程の一部のフロー図である。図９は、半導体装置１の製造工程の主要な特徴を説明するための図である。図１０は、ワイヤ５の切断方向のバリエーションを示す図である。図１１Ａおよび図１１Ｂは、バンプ１４の形成に関連する工程を示す図である。図８〜図１１では、バンプ１４の頂部２４の加工痕としてワイヤ残部２６がある場合を一例として挙げるが、以下に説明する構成および方法は、もちろんワイヤ切断痕３６に適用することもできる。 Next, a manufacturing process of the semiconductor device 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart of a part of the manufacturing process of the semiconductor device 1. FIG. 9 is a diagram for explaining main features of the manufacturing process of the semiconductor device 1. FIG. 10 is a diagram showing variations in the cutting direction of the wire 5. 11A and 11B are diagrams showing steps related to the formation of the bumps 14. In FIGS. 8 to 11, the case where the wire residual portion 26 is present as the processing trace of the top portion 24 of the bump 14 is given as an example, but the configuration and method described below can of course be applied to the wire cutting trace 36.
まず、半導体装置１の製造工程を概観すると、主な特徴は、バンプ１４の形成後の供給ワイヤ３５（図１１Ａおよび図１１Ｂ参照）の切断方向にある。つまり、この実施形態では、アイランド３と、アイランド３の周縁に沿って延びる直線状のリードサポート部２８と、リードサポート部２８からアイランド３に向かって延びる複数のリード４とを有するリードフレーム２９を使用して、複数の半導体装置１が一括して製造される。各リード４は、リードサポート部２８の長手方向に直交するように配置されている。 First, when the manufacturing process of the semiconductor device 1 is overviewed, the main feature is the cutting direction of the supply wire 35 (see FIGS. 11A and 11B) after the bumps 14 are formed. That is, in this embodiment, a lead frame 29 having an island 3, a linear lead support portion 28 extending along the periphery of the island 3, and a plurality of leads 4 extending from the lead support portion 28 toward the island 3 is provided. By using this, a plurality of semiconductor devices 1 are manufactured collectively. The leads 4 are arranged so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the lead support portion 28.
バンプ１４は、この実施形態では、ワイヤ５を張り終わった後、同じボンディング装置を使用して別工程で形成される。バンプ１４の形成の最後には、バンプ１４を切り離すべく供給ワイヤ３５を切断する必要があるが、この切断方向が図１０Ａに示すように、ワイヤ５に沿う方向（つまり、リード４のアイランド３との対向方向）であると、図９に示すように、リードサポート部２８が大きく曲がり、バンプ１４を良好に形成できない。以下に示す方法は、このような課題を解決するためのものである。 In this embodiment, the bumps 14 are formed in a separate process using the same bonding device after the wires 5 have been stretched. At the end of the formation of the bumps 14, it is necessary to cut the supply wire 35 in order to separate the bumps 14. This cutting direction is along the wire 5 (that is, the island 3 of the lead 4 and 9), the lead support portion 28 is largely bent, and the bump 14 cannot be formed well, as shown in FIG. The method shown below is for solving such a problem.
より具体的には、まず、図９に示すリードフレーム２９が準備され（ステップＳ１）、各アイランド３に半導体チップ２がボンディングされる（ステップＳ２）。次に、図９に示すように、半導体チップ２のパッド７とリード４とがワイヤ５によって接続される（ステップＳ３）。
次の工程は、バンプ１４の形成である。バンプ１４の形成には、図１１Ａに示すように、本発明のワイヤ保持具の一例としてのキャピラリ３０を備えるボンディング装置（図示せず）が使用される。キャピラリ３０は、挿通孔３１と、挿通孔３１を取り囲むように形成された先端部３２と、先端部３２に対して径方向外側の第１傾斜部３３と、先端部３２に対して径方向内側の第２傾斜部３４とを有している。挿通孔３１には、ワイヤ５と同じ材料からなる供給ワイヤ３５が通されている。
More specifically, first, the lead frame 29 shown in FIG. 9 is prepared (step S1), and the semiconductor chip 2 is bonded to each island 3 (step S2). Next, as shown in FIG. 9, the pad 7 of the semiconductor chip 2 and the lead 4 are connected by the wire 5 (step S3).
The next step is the formation of bumps 14. As shown in FIG. 11A, a bonding apparatus (not shown) including a capillary 30 as an example of the wire holder of the present invention is used to form the bump 14. The capillary 30 includes an insertion hole 31, a distal end portion 32 formed so as to surround the insertion hole 31, a first inclined portion 33 radially outside the distal end portion 32, and a radially inner side relative to the distal end portion 32. Second inclined portion 34 of A supply wire 35 made of the same material as the wire 5 is passed through the insertion hole 31.
そして、バンプ１４を形成するには、まず、供給ワイヤ３５の先端を放電することによってボールが形成される。次に、図１１Ａに示すように、当該ボールをリード４に押圧し、さらに超音波を印加することによってバンプ１４が形成される（ステップＳ４）。この際バンプ１４には、キャピラリ３０の先端部３２の形状に応じて環状溝１７が形成される。また、キャピラリ３０の第１傾斜部３３および第２傾斜部３４の形状に応じて、それぞれ、第１傾斜面１９および第２傾斜面２０が形成される。第１傾斜部３３の下端と上端との高低差が、図５Ａに示したバンプ高低差Ｈ１となる。 In order to form the bump 14, first, a ball is formed by discharging the tip of the supply wire 35. Next, as shown in FIG. 11A, the bump 14 is formed by pressing the ball against the lead 4 and applying ultrasonic waves (step S4). At this time, an annular groove 17 is formed in the bump 14 according to the shape of the tip portion 32 of the capillary 30. Further, the first inclined surface 19 and the second inclined surface 20 are formed according to the shapes of the first inclined portion 33 and the second inclined portion 34 of the capillary 30, respectively. The height difference between the lower end and the upper end of the first inclined portion 33 is the bump height difference H 1 shown in FIG. 5A.
バンプ１４の形成後、図１１Ａに示すように、キャピラリ３０が所定量上昇する（ステップＳ５）。この上昇量Ｈ３は、たとえば０．６ｍｉｌ〜０．８ｍｉｌであってもよい。
次に、図１１Ｂに示すように、キャピラリ３０をリード４の上面４Ａに平行にスライドさせる（ステップＳ６）。このとき、リード４の上面４Ａの法線方向に直交する平面上のスライド方向として、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示すように、ワイヤ５に直交する方向（図１０Ｂ）や、リード４の長手方向に直交する方向（図１０Ｃ）が選択される。このスライドによって供給ワイヤ３５がバンプ１４の頂部で切断され、バンプ１４側には、キャピラリ３０の第１傾斜部３３の形状に基づく平坦部２５、および第２傾斜部３４の形状に基づくワイヤ残部２６が形成される。図１０Ｂおよび図１０Ｃに示す方向で供給ワイヤ３５が切断されることから、バンプ１４の平坦部２５およびワイヤ残部２６は、図７に示すように、リード４のアイランド３との対向方向に交差する方向に並ぶこととなる。リードサポート部２８を基準に考えれば、バンプ１４の平坦部２５およびワイヤ残部２６は、リードサポート部２８の長手方向に並ぶこととなる。また、供給ワイヤ３５を切断するときのキャピラリ３０のスライド量Ｄ１は、たとえば１．５５ｍｉｌ〜１．６５ｍｉｌであってもよい。
After forming the bumps 14, as shown in FIG. 11A, the capillary 30 is raised by a predetermined amount (step S5). The amount of increase H 3 may be, for example, 0.6 mil to 0.8 mil.
Next, as shown in FIG. 11B, the capillary 30 is slid parallel to the upper surface 4A of the lead 4 (step S6). At this time, as the sliding direction on the plane orthogonal to the normal direction of the upper surface 4A of the lead 4, as shown in FIGS. 10B and 10C, the direction orthogonal to the wire 5 (FIG. 10B) and the longitudinal direction of the lead 4 are used. The orthogonal direction (FIG. 10C) is selected. This slide cuts the supply wire 35 at the top of the bump 14, and on the bump 14 side, the flat portion 25 based on the shape of the first inclined portion 33 of the capillary 30 and the wire remaining portion 26 based on the shape of the second inclined portion 34. Is formed. Since the supply wire 35 is cut in the direction shown in FIG. 10B and FIG. 10C, the flat portion 25 and the wire remaining portion 26 of the bump 14 intersect with the island 3 of the lead 4 as shown in FIG. It will be lined up in the direction. Considering the lead support portion 28 as a reference, the flat portion 25 and the wire remaining portion 26 of the bump 14 are arranged in the longitudinal direction of the lead support portion 28. Further, the slide amount D 1 of the capillary 30 when cutting the supply wire 35 may be, for example, 1.55 mil to 1.65 mil.
その後は、リードフレーム２９上の半導体チップ２が、樹脂パッケージ６で一括して封止され（ステップＳ７）、ダイシングによって個片化されることによって（ステップＳ８）、前述の半導体装置１が得られる。
以上のように、この実施形態に示した製造方法によれば、ワイヤ５に直交する方向（図１０Ｂ）やリード４の長手方向に直交する方向（図１０Ｃ）にキャピラリ３０をスライドさせることによって、供給ワイヤ３５を切断してバンプ１４が形成される。そのため、供給ワイヤ３５を切断する際、図９に示すようにリードサポート部２８が大きく曲がることを抑制することができる。言い換えれば、キャピラリ３０のスライド方向が、ほぼリードサポート部２８の長手方向に沿っている。リードサポート部２８は、全体として平面視格子状に形成されており、長手方向には大きく曲がらない構造となっている。そのため、キャピラリ３０をスライドさせたときに、供給ワイヤ３５に効率よく剪断力を加えることができ、バンプ１４を設計通りの位置（ワイヤ５のリード４側の端部の補強に適した位置）に残しておくことができる。したがって、ワイヤ５のリード４側の端部を補強するバンプ１４を安定して形成することができる。
After that, the semiconductor chips 2 on the lead frame 29 are collectively sealed with the resin package 6 (step S7) and are diced into individual pieces (step S8), and the above-described semiconductor device 1 is obtained. ..
As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, by sliding the capillary 30 in the direction orthogonal to the wire 5 (FIG. 10B) or the direction orthogonal to the longitudinal direction of the lead 4 (FIG. 10C), The supply wire 35 is cut to form the bump 14. Therefore, when the supply wire 35 is cut, it is possible to prevent the lead support portion 28 from being greatly bent as shown in FIG. 9. In other words, the slide direction of the capillary 30 is substantially along the longitudinal direction of the lead support portion 28. The lead support portion 28 is formed in a lattice shape in a plan view as a whole, and has a structure that does not bend significantly in the longitudinal direction. Therefore, when the capillary 30 is slid, a shearing force can be efficiently applied to the supply wire 35, and the bump 14 can be positioned as designed (a position suitable for reinforcing the end of the wire 5 on the lead 4 side). You can leave it. Therefore, the bump 14 that reinforces the end portion of the wire 5 on the lead 4 side can be stably formed.
これに対し、図１０Ａに示すように、キャピラリ３０のスライド方向がワイヤ５に沿う方向であると、リードサポート部２８が大きく曲がり、キャピラリ３０から供給ワイヤ３５に対して剪断力を十分伝えることが難しい。その結果、バンプ１４に対して余計な横方向の力がかかってバンプ１４がワイヤ５の端部からずれることがある。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
On the other hand, as shown in FIG. 10A, when the sliding direction of the capillary 30 is along the wire 5, the lead support portion 28 bends greatly, and a sufficient shearing force can be transmitted from the capillary 30 to the supply wire 35. difficult. As a result, an extra lateral force is applied to the bump 14 so that the bump 14 may be displaced from the end of the wire 5.
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in other forms.
たとえば、前述の実施形態では、ＱＦＮタイプの半導体装置を取り上げたが、本発明は、図１２および図１３に示すようなＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）、その他、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）等の他の種類のパッケージタイプの半導体装置に適用することもできる。
本発明の半導体装置は、パワーモジュール等のパワーデバイスの製造全般に利用可能であり、特に、小型・軽量化が求められている分野、車載、太陽電池、産業機器向けの装置等、温度変化が激しい環境下で使用される装置に良好に適用できる。
For example, although the QFN type semiconductor device is taken up in the above-described embodiment, the present invention is applicable to SON (Small Outline Non-leaded package) as shown in FIGS. 12 and 13, SOP (Small Outline Package), and others. It can also be applied to other types of package type semiconductor devices such as QFP (Quad Flat Package).
INDUSTRIAL APPLICABILITY The semiconductor device of the present invention can be used in the overall manufacturing of power devices such as power modules, and particularly in fields where miniaturization and weight reduction are required, in-vehicle devices, solar cells, devices for industrial equipment, etc. It can be applied well to devices used in severe environments.
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
（１）バンプ高低差Ｈ１およびスライド量Ｄ１の評価
次に、前述の半導体装置１の製造方法において、バンプ１４の形状が、バンプ高低差Ｈ１およびスライド量Ｄ１によってどのように変化するかを調べた。結果を図１４および図１５に示す。図１４が作製されたバンプのＳＥＭ画像の平面視であり、図１５が当該バンプの側面視である。
Next, the present invention will be described based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(1) Evaluation of Bump Height Difference H 1 and Slide Amount D 1 Next, in the manufacturing method of the semiconductor device 1 described above, how the shape of the bump 14 changes depending on the bump height difference H 1 and the slide amount D 1 . I checked. The results are shown in FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a plan view of an SEM image of the manufactured bump, and FIG. 15 is a side view of the bump.
図１４および図１５から、バンプ高低差Ｈ１およびスライド量Ｄ１を適宜変更することによって、形状のバリエーションが豊富なバンプを形成できることが分かった。図１４および図１５において、形状として最も好ましいものは、（Ｈ１＝０．６０ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．５５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．４５ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．６５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．３０ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．７５ｍｉｌ）のバンプであり、次に好ましいものは、（Ｈ１＝０．７５ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．４５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．７５ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．５５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．６０ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．６５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．４５ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．５５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．４５ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．７５ｍｉｌ）、（Ｈ１＝０．３０ｍｉｌ、Ｄ１＝−１．６５ｍｉｌ）のバンプであった。
（２）バンプずれの評価
次に、供給ワイヤ３５の切断方向によって、最終的に得られるバンプ１４の態様がどのようになるかを調べた。
From FIGS. 14 and 15, it was found that bumps with a wide variety of shapes can be formed by appropriately changing the bump height difference H 1 and the slide amount D 1 . In FIG. 14 and FIG. 15, the most preferable shape is (H 1 =0.60 mil, D 1 =−1.55 mil), (H 1 =0.45 mil, D 1 =−1.65 mil), (H 1 =0.45 mil). 1 =0.30 mil, D 1 =-1.75 mil), and the next preferred bumps are (H 1 =0.75 mil, D 1 =−1.45 mil), (H 1 =0.75 mil, D 1 =-1.55 mil), (H 1 =0.60 mil, D 1 =-1.65 mil), (H 1 =0.45 mil, D 1 =-1.55 mil), (H 1 =0.45 mil) , D 1 =−1.75 mil), and (H 1 =0.30 mil, D 1 =−1.65 mil).
(2) Evaluation of bump misalignment Next, it was examined how the form of the bump 14 finally obtained depends on the cutting direction of the supply wire 35.
より具体的には、ＱＦＮタイプのリードフレームのアイランドに半導体チップをボンディングし、その半導体チップとリードとをＣｕワイヤ（φ＝２５μｍ）で接続した。次に、同じＣｕワイヤを用いて、リード側のワイヤ端部を覆うようにバンプを形成した。なお、バンプを形成するときの条件は、キャピラリの上昇量Ｈ３＝０．５ｍｉｌ、バンプ高低差Ｈ１＝０．５ｍｉｌ、スライド量Ｄ１＝１．７ｍｉｌとした。結果を図１６に示す。図１６は、バンプ形成後のリードフレームのリード部分の平面写真であり、内側の写真が、比較例として、ワイヤに沿う方向（図１０Ａ参照）にキャピラリをスライドさせてワイヤを切断して得られたバンプを示し、外側の写真が、実施例として、ワイヤに直交する方向（図１０Ｂ参照）やリードの長手方向に直交する方向（図１０Ｃ参照）にキャピラリをスライドさせてワイヤを切断して得られたバンプを示している。 More specifically, a semiconductor chip was bonded to an island of a QFN type lead frame, and the semiconductor chip and the lead were connected by a Cu wire (φ=25 μm). Next, the same Cu wire was used to form a bump so as to cover the wire end on the lead side. The conditions for forming the bumps were that the amount of capillary rise H 3 =0.5 mil, the bump height difference H 1 =0.5 mil, and the slide amount D 1 =1.7 mil. The results are shown in Fig. 16. FIG. 16 is a plan view photograph of the lead portion of the lead frame after bump formation, and the inner photograph is obtained as a comparative example by sliding the capillary in the direction along the wire (see FIG. 10A) and cutting the wire. The bumps, which are shown in the photograph on the outside, are obtained by cutting the wire by sliding the capillary in a direction orthogonal to the wire (see FIG. 10B) or a direction orthogonal to the longitudinal direction of the lead (see FIG. 10C), as an example. The bumps are shown.
図１６から明らかなように、内側の写真に関して、矢印で示したワイヤにバンプの位置ずれが確認された。つまり、ワイヤに沿う方向にキャピラリをスライドさせてワイヤを切断すると、バンプに対して余計な横方向の力がかかってバンプがワイヤの端部からずれることが分かった。 As is clear from FIG. 16, displacement of bumps was confirmed on the wire indicated by the arrow in the inner photograph. That is, it was found that when the capillary is slid in the direction along the wire to cut the wire, an extra lateral force is applied to the bump, and the bump is displaced from the end of the wire.
１ 半導体装置
２ 半導体チップ
３ アイランド
４ リード
５ ワイヤ
６ 樹脂パッケージ
１４ バンプ
１５ ベース部
１６ 突出部
１７ 環状溝
１８ 底部
１９ 第１傾斜面
２０ 第２傾斜面
２１ （ベース部の）端面
２２ （ベース部端面の）上端
２３ （突出部の）周面
２４ （突出部の）頂部
２５ 平坦部
２６ ワイヤ残部
２７ ウェッジボンド部
２８ リードサポート部
２９ リードフレーム
３０ キャピラリ
３１ 挿通孔
３２ 先端部
３３ 第１傾斜部
３４ 第２傾斜部
３５ 供給ワイヤ
３６ ワイヤ切断痕
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 2 Semiconductor chip 3 Island 4 Lead 5 Wire 6 Resin package 14 Bump 15 Base part 16 Projection part 17 Annular groove 18 Bottom part 19 1st inclined surface 20 2nd inclined surface 21 (Base part) end face 22 (Base part end face) Upper end 23 peripheral surface (of protruding portion) 24 top portion (of protruding portion) 25 flat portion 26 wire remaining portion 27 wedge bond portion 28 lead support portion 29 lead frame 30 capillary 31 insertion hole 32 tip portion 33 first inclined portion 34 fourth 2 inclined part 35 supply wire 36 wire cutting trace
Claims (15)
前記半導体チップが配置されたアイランドと、
前記半導体チップの周囲に配置されたリードと、
前記半導体チップと前記リードとを接続するワイヤと、
前記ワイヤの前記リード側の端部を覆うように前記リードに接合されたバンプとを含み、
前記バンプは、前記リードの前記アイランドとの対向方向に交差する方向に沿って並ぶ、平坦部と、前記平坦部の周縁に配置された突起状のワイヤ残部または前記平坦部の周縁に形成された切り欠き状のワイヤ切断痕とを頂部に有しており、
前記ワイヤおよび前記バンプは、Ｃｕを主成分とする金属材料からなる、半導体装置。 A semiconductor chip,
An island on which the semiconductor chip is arranged,
Leads arranged around the semiconductor chip,
A wire connecting the semiconductor chip and the lead,
A bump bonded to the lead so as to cover the end of the wire on the lead side,
The bumps are formed on a flat portion and a protruding wire remaining portion arranged on the peripheral edge of the flat portion or along the peripheral edge of the flat portion, which are arranged along a direction intersecting with the island of the lead. It has a notch-shaped wire cutting trace at the top ,
A semiconductor device in which the wire and the bump are made of a metal material containing Cu as a main component .
前記バンプは、前記扁平な接合部を覆うように配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。 The end portion of the wire on the lead side includes a wedge bond portion having a flat joint portion with respect to the lead,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the bump is arranged so as to cover the flat joint portion.
前記複数のリードにそれぞれ接合された複数の前記バンプは全て、前記対向方向に交差する方向の一方側に前記ワイヤ残部または前記ワイヤ切断痕を有している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置。 Including a plurality of the leads spaced apart from each other,
7. The plurality of bumps respectively joined to the plurality of leads all have the wire remaining portion or the wire cutting trace on one side in a direction intersecting with the facing direction, according to claim 1. The semiconductor device according to the item.
前記複数のリードにそれぞれ接合された複数の前記バンプは、前記対向方向に交差する方向の一方側に前記ワイヤ残部または前記ワイヤ切断痕を有しているバンプと、前記対向方向に交差する方向の他方側に前記ワイヤ残部または前記ワイヤ切断痕を有しているバンプとを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置。 Including a plurality of the leads spaced apart from each other,
The plurality of bumps respectively joined to the plurality of leads are arranged in a direction intersecting with the bump having the wire remaining portion or the wire cutting mark on one side in a direction intersecting with the facing direction. 7. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a bump having the remaining wire portion or the wire cutting trace on the other side.
前記樹脂パッケージは、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）またはＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）のパッケージタイプで形成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体装置。 Including a resin package for encapsulating the semiconductor chip and the leads,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin package is formed of a SON (Small Outline Non-leaded package) or QFN (Quad Flat Non-leaded package) package type.
前記アイランドに半導体チップを設置する工程と、
前記半導体チップと前記リードとをワイヤで接続する工程と、
供給ワイヤを保持したワイヤ保持具によって、前記供給ワイヤを、前記ワイヤの前記リード側の端部を覆うバンプとして前記リードに接合する工程と、
前記バンプおよび前記バンプの頂部から延びる前記供給ワイヤの一体物に対して、前記リードの前記アイランドとの対向方向に交差する方向に沿って前記ワイヤ保持具をスライドさせることによって、前記バンプの頂部で前記供給ワイヤを切断する工程とを含む、半導体装置の製造方法。 Providing a lead frame having an island, a linear lead support portion extending along the periphery of the island, and a plurality of leads extending from the lead support portion toward the island;
Installing a semiconductor chip on the island,
Connecting the semiconductor chip and the lead with a wire,
A step of joining the supply wire to the lead as a bump that covers the lead-side end of the wire by a wire holder that holds the supply wire;
At the top of the bump, by sliding the wire retainer along a direction that intersects with the bump and the supply wire extending from the top of the bump in a direction that opposes the island of the lead. And a step of cutting the supply wire.
前記供給ワイヤを切断する工程は、前記バンプの接合後、前記ワイヤ保持具を所定量上昇させ、前記ワイヤ保持具をスライドさせることによって、前記傾斜部に沿って前記供給ワイヤと前記バンプとの間を切断し、前記傾斜部に基づく傾斜面を前記バンプの頂部に形成する工程を含む、請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。 The wire holder is formed so as to surround the insertion hole for the supply wire, the insertion hole, and a tip end portion that presses the bump when forming the bump, and is inclined outward from the tip end portion. Has a continuous inclined section,
In the step of cutting the supply wire, after joining the bumps, the wire holder is raised by a predetermined amount, and the wire holder is slid so that the supply wire and the bump are separated along the inclined portion. 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 12, further comprising the step of cutting the substrate to form an inclined surface based on the inclined portion on the top of the bump.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016071807A JP6700087B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016071807A JP6700087B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017183623A JP2017183623A (en) | 2017-10-05 |
| JP6700087B2 true JP6700087B2 (en) | 2020-05-27 |
Family
ID=60007618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016071807A Active JP6700087B2 (en) | 2016-03-31 | 2016-03-31 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6700087B2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01158742A (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-21 | Sanken Electric Co Ltd | Manufacture of device with fine leads |
| JPH0513491A (en) * | 1990-12-19 | 1993-01-22 | Tanaka Denshi Kogyo Kk | Wire-bonding method of covered wire and semiconductor device |
| JPH09181120A (en) * | 1995-12-25 | 1997-07-11 | Matsushita Electron Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JP2001176908A (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Matsushita Electronics Industry Corp | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006156544A (en) * | 2004-11-26 | 2006-06-15 | Denso Corp | Structure and method for packaging substrate |
| JPWO2010147187A1 (en) * | 2009-06-18 | 2012-12-06 | ローム株式会社 | Semiconductor device |
-
2016
- 2016-03-31 JP JP2016071807A patent/JP6700087B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2017183623A (en) | 2017-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8525307B2 (en) | Semiconductor device, lead frame assembly, and method for fabricating the same | |
| US8133759B2 (en) | Leadframe | |
| US10424534B2 (en) | Semiconductor device including a clip | |
| JP5227501B2 (en) | Stack die package and method of manufacturing the same | |
| US20090127682A1 (en) | Chip package structure and method of fabricating the same | |
| TW200818458A (en) | Stackable packages for three-dimensional packaging of semiconductor dice | |
| JP6370071B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20160148876A1 (en) | Flat no-leads package with improved contact pins | |
| TW200828523A (en) | Multi-component package with both top and bottom side connection pads for three-dimensional packaging | |
| TWI634634B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2009105334A (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
| US9171766B2 (en) | Lead frame strips with support members | |
| CN104241238A (en) | Semiconductor tube core package based on lead frame | |
| CN104078438A (en) | Leadframe, semiconductor package including a leadframe and method for producing a leadframe | |
| KR20160079652A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| US9006874B2 (en) | Lead frame with grooved lead finger | |
| WO2012108469A1 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| US9165867B1 (en) | Semiconductor device with lead frame contact solder balls and related methods | |
| JP6700087B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
| US20180261568A1 (en) | Window Clamp | |
| US20110062569A1 (en) | Semiconductor device package with down-set leads | |
| JP7033445B2 (en) | Semiconductor devices and their manufacturing methods | |
| US8736038B2 (en) | Lead frame having increased stability due to reinforced die pads and packaging method using such lead frame | |
| US9922904B2 (en) | Semiconductor device including lead frames with downset | |
| JP2021086868A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200423 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200430 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6700087 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |