JPH01266729A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH01266729A JP63094798A JP9479888A JPH01266729A JP H01266729 A JPH01266729 A JP H01266729A JP 63094798 A JP63094798 A JP 63094798A JP 9479888 A JP9479888 A JP 9479888A JP H01266729 A JPH01266729 A JP H01266729A
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仁 大貫
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体装置に係り、特にワイヤボンディングを
するリードフレームのインナーリード部表面を粗くし、
その表面に銅ワイヤが直接接合されている半導体装置に
関する。
［従来の技術］ 一般に、樹脂封止型半導体１ａは、リードフレームの半
導体チップ搭載部に半導体チップが接着され、該チップ
上の各電極とリードフレームの複数のインナーリード部
とが金属細線によって接続されている。通常この金属細
線には貴金属である金のワイヤが用いられている。金ワ
イヤで接続後、半導体チップおよびボンディング部を樹
脂によりモールドし保護した形としている。
上記構成における半導体チップ上の電極とインナーリー
ド部との接続について以下に述べる。金ワイヤは、半導
体チップ上の電極にはボールボンディングによって接続
し、インナーリードには、ウェッジボンディングによっ
て接続する。ポールボンディングはワイヤ先端に水素炎
や短絡放電によりボールを形成し、そのボールを半導体
チップの電極上に押しつけ熱と超音波を加えて接続する
方法である。また、ウェッジボンディングはボールを形
成せず、直接ワイヤをインナーリード部に熱と超音波を
加えて接続する方法である。金ワイヤは大気中でも真球
度の高いボールが形成でき、電極との接合強度も高い。
しかし、金ワイヤは引張り強度が低いために、チップ面
積の縮小にともないワイヤ系を細くすると、樹脂モール
ド時にワイヤの変形や断線を起こしやすくなる。また、
ニス１〜的にも高いという問題があった。以上の背景か
ら、金ワイヤの代わりにワイヤ強度が金よりも高く、シ
かも安価な銅ワイヤを適用する試みが検討されている。
銅ワイヤを適用した半導体装置は、例えば特開昭６０−
１２４９５９号公報に記載されている。銅ワイヤに３よ
る接続も、半導体チップの電極にはボールボ〜パディン
グ、インナーリードにはウェッジボンディングによって
行なわれる。
第・１図に従来の銅ワイヤを適用した樹脂封止型米導体
装置の断面図を示す。第４図において、１は銅ワイヤ、
２は半導体チップの電極、３は半導体チップ、４はリー
ドフレーム（銅合金）、５はＩＴ−ドフレーム４のイン
ナーリード部、６は樹脂。
８はインナーリード上のメツキ層である。その構造は、
銅ワイヤ１の一端をチップ３上の電極２（アルミニウム
またはＡ　Ｑ−５Ｌ合金）にボールボンディングし、ワ
イヤ１の他端をインナーリード部（銅合金）上のメツキ
層５（銀または銅）にウェッジボンディングし、全体を
樹脂６で覆ったものである。
上記従来技術による半導体装置は、、銅合金製のリード
フレームのインナーリード部表面にメツキ層が形成され
、その上に銅ワイヤがボンディングされている。このボ
ンディングは、リードフレームのインナーリード部上に
メツキ層を形成し、銅ワイヤを通したキャピラリを該メ
ツキ層に押し当てで超音波を印加して接続を行なってい
る。
他方、コスト低減を図るため、メツキなしの銅合金リー
ドフレームに直接銅ワイヤを接続する検討が近年なされ
ている６しかし、銅合金のリードフレームは、従来の銀
または銅メツキ層に比べて硬いため、ワイヤとの接合性
が低いという問題があった。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来技術では、インナーリード部への銅
ワイヤのボンディングに際して、、インナーリード部の
表面に銀または銅メツキ層を形成しなければ十分な接合
強度を得ることができないという問題があった。
本発明は、上記の問題を解決し、メツキなしの銅合金製
リードフレームに銅ワイヤを十分な接合強度を以って直
接接続した半導体装置を提供することにある。
し課題を解決するための手段］ 本発明は、、銅合金製のリードフレーム上に半導体チッ
プを搭載し、この半導体チップの電極と上を己リードフ
レームのインナーリード部とを銅ワイヤによるワイヤボ
ンディングで接続した半導体装置において、ワイヤボン
ディングされる上記のインナーリード部の表面が１〜４
０ｐｍの表面粗さを有し、該表面に銅ワイヤが直接ボン
ディングされていることを特徴とするものである。
［作　　　用］ 従来一般に、リードフレーム上のメツキ膜は、表面が滑
らかな方がワイヤとの接合性が高くなると言われており
、従来のインナーリード上のメツキ膜の表面粗さは０．
２〜０．３ｐｍと滑らかであった。
しかるに、本発明者らは銅ワイヤと銅合金リードフレー
ムのインナーリード部との直接ボンディングではインナ
ーリード部の表面粗さが１〜４０ｐｍと粗い方が接合強
度が強いことを見出した。これについて以下説明する。
超音波を用いるワイヤボンディングにおいて。
高い接合強度を得るためには、ワイヤとインナーリード
の面が互いに塑性変形することが重要である。すなわち
、塑性変形によって両者の酸化膜が破ｊＪｌされ超音波
の振動により破壊および除去されて新生面が露出し、こ
の新生面同士が接触することによって高い接合強度が可
能となる。しかし、銅ワイヤおよび銅合金リードフレー
ムは硬く、インナーリード部にワイヤを押し当てたとき
１表ｉ１Ｕが滑らかだと塑性変形が起こりにくく、超音
波を印加しても酸化膜を破壊することができず、十分な
接合強度が得られない。これに対し１本発明ではインナ
ーリード部の表面を前述の如く粗くしたことにより接合
時に塑性変形が起こりやすくなり、その結果、酸化膜が
破壊されるので、メツキなしの直接ボンディングでも十
分な接合強度が得られる。
第３図は、表面粗さを０．２ｐｍから１００ｐｍまで変
化させた銅合金のリードフレームに銅ワイヤを熱と超音
波の印加を用いるボンディングで直接接合した後、接合
強度を測定した結果を示している。
表面の粗さが１〜４０ｐｍの範囲で最も高い接合強度が
得られることがわかる。この値は、銀メツキしたリード
フレームに銅ワイヤを接続した従来の場合と同程度であ
る。
表面粗さを１〜４０ｐｍにするには、ロールによる圧延
や、圧延後、ブラスト等を施す方法を用いることができ
る。
［実　施　例コ 以下、本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例である樹脂封止型半導体装
置の断面図である。第１図において、符号１は銅ワイヤ
、２は半導体チップの電極、３は半導体チップ、４は銅
合金製リードフレーム、５はリードフレーム４のインナ
ーリード部、６は樹脂を示す。その構造は、直径３０ｐ
ｍの銅ワイヤ１の先端に形成したボールを半導体チップ
３上の電極２（アルミニウム）にボールボンディングし
、ワイヤ１の他端を、リードフレーム４の、表面粗さが
１〜４０ｐｍとなっているインナーリード部５上にウェ
ッジボンディングし、全体を樹脂６で覆って封止したも
のである。
第２図は、本発明の他の実施例であるセラミック封止型
半導体装置の断面図である。第２図において、符号１〜
５は第１図と同義であり、７は封止用セラミック製ケー
シングを示す。構造は実施例１と同様であるが、封止は
セラミック製ケーシング７でなされている。
［発明の効果コ 本発明によれば、、銅合金製のリードフレームのインナ
ーリード部と銅ワイヤとの直接ボンデインタが十分な接
合強度を以って得られ、従来の如きインナーリード部の
メツキ工程は不要となるので半導体装置の低コスト化が
図れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例である樹脂封止型半導体装置
の断面図、第２図は本発明の他の実施例であるセラミッ
ク封止型半導体装置の断面図、第３図はリードフレーム
のインナーリード部の表面粗さとワイヤの破断強度を示
したグラフ、第４図は従来の樹脂封止型半導体装置の断
面図である。 １・・・銅ワイヤ　　　　２・・・半導体チップの電極
３・・・半導体チップ　　４・・・リードフレーム５・
・・インナーリード部　６・・・樹脂７・・・セラミッ
ク　　　８・・・メツキ層第１図 第２図 第３図 長面木目さ（ｐ電）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、銅合金製のリードフレーム上に半導体チップを搭載
    し、この半導体チップの電極と上記リードフレームのイ
    ンナーリード部とを銅ワイヤによるワイヤボンディング
    で接続した半導体装置において、ワイヤボンディングさ
    れる上記のインナーリード部の表面が１〜４０ｐｍの表
    面粗さを有し、該表面に銅ワイヤが直接ボンディングさ
    れていることを特徴とする半導体装置。
JP63094798A 1988-04-18 1988-04-18 半導体装置 Expired - Lifetime JP2525032B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013105849A (ja) * 2011-11-11 2013-05-30 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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