JPH05109805A - ワイヤボンデイング方法 - Google Patents

ワイヤボンデイング方法

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JPH05109805A
JPH05109805A JP26773991A JP26773991A JPH05109805A JP H05109805 A JPH05109805 A JP H05109805A JP 26773991 A JP26773991 A JP 26773991A JP 26773991 A JP26773991 A JP 26773991A JP H05109805 A JPH05109805 A JP H05109805A
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JP
Japan
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semiconductor element
wire
bonding
lead frame
capillary
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JP26773991A
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English (en)
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Ikuo Mori
郁夫 森
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ボンディング工程におけるエッジタッチの発生
を確実に阻止して、安価で、信頼性の向上を図れるボン
ディング方法を提供する。 【構成】ヒータステージ１０の一部に突部１１を有す
る。この突部１１に、半導体素子１を載置した状態でリ
ードフレーム３０とボンディングする。その後、ヒータ
ステージ１０から平坦面１５に半導体素子１およびリー
ドフレーム３０を移送する。半導体素子１は下方に変位
し、これにともない、ワイヤ５のループが半導体素子１
の角部から離間するよう変形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の組立工程
において、半導体素子のパッド部とリードフレームのリ
ード部とをワイヤによって接続する、ワイヤボンディン
グ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の組立工程途中において、半
導体素子のパッド部とリードフレームのリード部とを、
たとえば金ワイヤによって接続する、ワイヤボンディン
グ装置が用いられる。
【０００３】これは、ワイヤの先端部をトーチ電極で加
熱してボールを形成し、ワイヤが挿通されたキャピラリ
を降下させて、ワイヤのボールを第１接続点である半導
体素子のパッド部にボンディングする。
【０００４】このキャピラリの降下時に、ワイヤはワイ
ヤスプールから繰り出される。そしてまた、上クランプ
はワイヤを微小な力でクランプし、バックテンションを
与える。
【０００５】ついで、上クランプが開いてキャピラリが
上昇し、かつリードフレームのリード部に向かってＸＹ
方向に移動する。キャピラリの移動中に、ワイヤスプー
ルから継続してワイヤが繰り出される。
【０００６】上記キャピラリは、所定位置まで移動した
ところで下降する。このとき、キャピラリ内においてワ
イヤが逆方向、すなわちワイヤが下から上へ移動する現
象が生じる。
【０００７】ワイヤの先端部は、キャピラリより先に第
２接続点であるリードフレームの接続位置に接触し、つ
いでキャピラリが接触してボンディングする。キャピラ
リは上昇停止するとともに、下クランプが閉じてワイヤ
を引きちぎる。そして、ワイヤの先端部をトーチ電極で
加熱し、ボールを形成してキャピラリを初期の位置に戻
す。
【０００８】なお、この種のワイヤボンディング方法に
は、あらかじめ、半導体素子を約３５０°Ｃに加熱しな
がらボンディングする熱圧着方式（ＴＣ方式）と、半導
体素子を約２５０°Ｃの温度に保持し、ボールを押圧す
るとともにキャピラリに超音波振動を与え、その超音波
エネルギでボールを溶融する熱圧着超音波併用方式（Ｔ
Ｓ方式）があることが知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ボンディング作用をな
す、第１接続点と第２接続点との間のワイヤ長さは、現
在までのところ、３ｍｍ以下とするのが標準的である。
ところが、リードフレームの加工限界等の条件から、ワ
イヤ長が長くならざるを得ない状況になっており、最長
４．２ｍｍになるものまで見られる。パッド、リードと
も狭ピッチ化しており、モールド時のワイヤ流れにより
ワイヤ同志がショートする危険が高い。
【００１０】また、ワイヤループ高さが高いほどワイヤ
流れを起こし易いので、ループをできるだけ低くしなけ
ればならない。その反面、チップ端とワイヤ間のショー
トを招く恐れもあり、ワイヤループを極めて精密に制御
する必要がある。
【００１１】しかるに、図２に示すように、半導体素子
１のパッド部２とリードフレーム３のリード部４との位
置が近い、いわゆる短ループボンディングの場合や、半
導体素子１のパッド部２が素子１の内部に位置する、い
わゆるインナパッドの場合は、ワイヤ５の中途部が弛ん
で半導体素子１の角部に接触する、エッジタッチが生じ
易い。このエッジタッチが生じたものは、検査の段階で
ボンディング不良として扱われ、歩止まり低減の要因と
なっている。このようなエッジタッチを防止する方法と
して、主に、以下の４つの手段が検討されている。
【００１２】第１の手段は、どのような種類および形態
の半導体素子とリードフレームとのボンディングであろ
うとも、台形のボンディングループとなるように、キャ
ピラリの移動軌跡を精密に制御することである。それに
は、台形ループ制御ソフトの開発が必要となる。
【００１３】第２の手段は、ボンディング前工程時に、
リードフレームの半導体素子マウント部であるベッド部
を、弾性変形内で下方に変形させる、いわゆるソフトデ
プレスフレームを備える。
【００１４】ボンディング工程では、下方に変形したベ
ッド部は、下方からのヒータ面で押し上げられた状態と
なる。ボンディング後は、ヒータが開放され、第１接続
点を有する半導体素子と、第２接続点を有するリード部
との段差が小さくなり、結果的にワイヤループが上方に
持ち上がって、この中途部が半導体素子と接触すること
がない。第３の手段は、第２の手段をさらに変形させ
た、いわゆるハードデプレスレームである。
【００１５】これは、ボンディング中あるいはボンディ
ング後も、第１接続点を有する半導体素子と第２接続点
を有するリード部の段差を小さくすることで、ワイヤの
接触を防止するものである。
【００１６】第４の手段は、図３に示すようなヒータス
テージ６を備えてボンディングを行う。すなわち、半導
体素子１のマウント部であるベッド部７とリードフレー
ム３のリード部４との間に位置する部分に、少なくとも
半導体素子１の上面と略同一の高さ寸法の突堤部６ａを
介設する。
【００１７】ワイヤループ５は、突堤部６ａ上端に接触
してよい。ボンディングが終了して半導体素子１および
リードフレーム３をヒータステージ６から取り外せば、
ワイヤ５のループが半導体素子１角部から離間して、エ
ッジタッチのない状態を得られる。
【００１８】しかしながら、これら手段も、それぞれ問
題を有している。すなわち、第１の手段は、開発時期の
異なる装置毎にソフトを開発する必要があり、ソフト開
発費が膨大にならざるを得ず、コストに悪影響を及ぼ
す。第２の手段では、ここに用いられるソフトデプレス
フレームは、その変形量の制御が難しく、ばらつくこと
が多くて、信頼性が低いという不具合がある。第３の手
段では、リードフレーム自体を塑性変形させるため、フ
レームのクラック等が問題となる。
【００１９】第４の手段では、半導体素子１をマウント
するベッド部７とリード部４との間隔が狭いパッケー
ジ、たとえばＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ ＯｕｔｌｉｎｅＰａ
ｃｋａｇｅ）用のフレームの場合は不可能であり、かつ
フレームの送りやヒータステージの位置調整に時間がか
かるなどの不具合がある。
【００２０】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、その目的とするところは、ボンディングが
終了した状態におけるエッジタッチの発生を確実に阻止
して、安価で、信頼性の向上を図れるボンディング方法
を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を満足するた
め、本発明は、一部に突部を有するヒータステージ上
に、この突部に半導体素子が載置されるように半導体素
子およびリードフレームを載置して加熱状態となし、ワ
イヤが挿通されたキャピラリを上記半導体素子のパッド
部に押付けてボンディングした後、キャピラリを上下方
向およびＸＹ方向に移動させながらワイヤを繰り出して
リードフレームのリード部にボンディングし、キャピラ
リを上昇させてボンディング部からワイヤを切断し、そ
の後、ヒータステージから平坦面に半導体素子およびリ
ードフレームを移送し、半導体素子を下方に変位させる
ことにより、ワイヤを半導体素子角部から離間するよう
に変形させることを特徴とするワイヤボンディング方法
である。
【００２２】
【作用】ボンディング時に、ワイヤループが半導体素子
の角部に接触するエッジタッチがあっても、ボンディン
グした後、半導体素子を下方に変位させるので、ワイヤ
ループが半導体素子角部から確実に離間変形する。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。
【００２４】図１（Ａ）に示すように、リードフレーム
３０のベッド部３１に、半導体素子１をマウントした状
態で、リードフレーム３０を図示しない送り爪あるいは
搬送ローラによってヒータステージ１０の所定位置に搬
送する。新たなヒータステージ１０は、この上面に半導
体素子１をマウントしたリードフレーム３０を載置し、
これらを加熱保持する。
【００２５】上記ヒータステージ１０には、所定位置の
み上部に突出する突部１１が一体に設けられる。この突
部１１は、半導体素子１をマウントするリードフレーム
３０のベッド部３１と同一位置で、かつ同一形状をな
し、後述するようなワイヤループが形成可能な高さ寸法
とする。換言すれば、上記突部１１によってベッド部３
１および半導体素子１が上方に押し上げられた状態を保
持して、ボンディング工程に入る。
【００２６】ワイヤ５の先端部をトーチ電極１２で加熱
してボール１３を形成し、キャピラリ１４を降下させ
て、ワイヤ５を第１接続点である半導体素子１のパッド
部２にボンディングする。
【００２７】さらに、キャピラリ１４が上昇して、ワイ
ヤ５を繰り出しながらリード部４側にＸＹ方向に移動
し、所定位置まで移動したところで下降して、第２接続
点であるリード部４の接続位置にボンディングする。つ
いで、図示しない下クランプが閉じてワイヤ５を引きち
ぎる。この状態で、実質的なボンディング工程が終了す
る。
【００２８】上記キャピラリ１４の軌跡が、従来のもの
そのままとすれば、半導体素子１をベッド部３１を介し
て突部１１に載置したので、これらが高くなった分だ
け、逆に、半導体素子１上面からのワイヤ５のループ高
さが低くなる。したがって、ワイヤ５の中途部は半導体
素子１の角部に接触する、エッジタッチの状態となる。
【００２９】また、半導体素子１のパッド部２とリード
フレーム３０のリード部４との位置が近い、いわゆる短
ループボンディングの場合や、半導体素子１のパッド部
２が、半導体素子１端面から内側に入っている、インナ
パッドのものでは、当然ながら、エッジタッチが生じ
る。
【００３０】このような工程終了後、リードフレーム３
０をヒータステージ１０から次の部位に搬送して、同図
（Ｂ）に示すように、平坦な載置面１５上に置く。リー
ドフレーム３０が本来備えている弾性復帰力で、ベッド
部３１を第２接続点のリード部４と同一高さに変形す
る。
【００３１】上記半導体素子１は下方に変位して、高さ
位置が低くなる。これにともない、パッド部２とリード
部４との間に掛け渡されるワイヤ４が彎曲変形する。す
なわち、半導体素子１が下方に変位した分だけ、半導体
素子１の角部からワイヤ５のループが離間するよう変形
し、ギャップを存する状態になる。ボンディング途中は
ともかく、結果的に、エッジタッチが生じることがな
く、理想のワイヤループが得られる。
【００３２】このようなボンディング方法によれば、ヒ
ータステージ１０の一部である、半導体素子１をマウン
トしたベッド部３１に相当する部分のみに突部１１を設
けるだけの、比較的簡単な改造だけですむ。
【００３３】先に図３で説明した、突堤６ａを設けるも
のと相違して、調整時間が短縮し、かつマウンタでのデ
プレス機構が不要となる。ワイヤループ毎の条件出しが
不要であり、全ての品種あるいは装置に適用できる。
【００３４】なお、上記実施例においてワイヤとして金
ワイヤを用いたが、これに限定されるものではなく、た
とえば、銅、アルミニューム材のワイヤを用いてボンデ
ィングする場合にも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、ヒータス
テージに突部を有し、この突部に半導体素子を載置した
状態でボンディングした後、ヒータステージから平坦面
に半導体素子およびリードフレームを移送して半導体素
子を下方に変位させ、これにともないワイヤループを半
導体素子角部から離間するように変形させたから、ボン
ディング工程におけるエッジタッチの発生を確実に阻止
して、安価で、信頼性の向上を図れるなどの効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施例を示す、ボンディ
ング工程の途中の説明図。（Ｂ）は、ボンディングが終
了した状態の説明図。
【図２】本発明の従来例を示す、ボンディングが終了し
た状態の説明図。
【図３】さらに異なる手段による、従来のボンディング
説明図。
【符号の説明】
１１…突部、１０…ヒータステージ、１…半導体素子、
３０…リードフレーム、５…ワイヤ、１４…キャピラ
リ、２…パッド部、４…リード部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一部に突部を有するヒータステージ上に、
    この突部に半導体素子が載置されるように半導体素子お
    よびリードフレームを載置して加熱状態となし、ワイヤ
    が挿通されたキャピラリを上記半導体素子のパッド部に
    押付けてボンディングした後、キャピラリを上下方向お
    よびＸＹ方向に移動させながらワイヤを繰り出してリー
    ドフレームのリード部にボンディングし、キャピラリを
    上昇させてボンディング部からワイヤを切断し、その
    後、ヒータステージから平坦面に半導体素子およびリー
    ドフレームを移送し、半導体素子を下方に変位させるこ
    とにより、ワイヤを半導体素子角部から離間するように
    変形させることを特徴とするワイヤボンディング方法。
JP26773991A 1991-10-16 1991-10-16 ワイヤボンデイング方法 Pending JPH05109805A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092994A1 (ja) * 2014-12-12 2016-06-16 株式会社日立製作所 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092994A1 (ja) * 2014-12-12 2016-06-16 株式会社日立製作所 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法
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