JPH10229100A - ワイヤボンディング方法及びプラスティックパッケージの製造方法 - Google Patents

ワイヤボンディング方法及びプラスティックパッケージの製造方法

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JPH10229100A
JPH10229100A JP3191897A JP3191897A JPH10229100A JP H10229100 A JPH10229100 A JP H10229100A JP 3191897 A JP3191897 A JP 3191897A JP 3191897 A JP3191897 A JP 3191897A JP H10229100 A JPH10229100 A JP H10229100A
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JP
Japan
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bonding
wire
bump
terminal
electronic component
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JP3191897A
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English (en)
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Masahiro Taniguchi
政弘 谷口
Shinji Usui
進二 臼井
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業性、接続信頼性及びコスト性に優れたワ
イヤボンディング方法を提供すること。 【解決手段】 電子部品搭載装置１側の端子１０上にボ
ールボンディング法を利用してバンプ１２を形成する。
その後、電子部品８側の端子１１とバンプ１２とをボン
ディングワイヤ１３を介して接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤボンディン
グ方法及びそれを利用したプラスティックパッケージの
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０には、半導体チップ３２を搭載す
る前の状態のプラスティックパッケージ３１が示されて
いる。この種のパッケージ３１は、インナーリード３
３、アウターリード３４及びアイランド３５を備えるリ
ードフレーム３６を、モールド樹脂３７で部分的にトラ
ンスファモールドした構成となっている。また、モール
ド樹脂３７には、半導体チップ３２を収容するためのキ
ャビティ３８が形成されている。キャビティ３８の底面
中央部にはアイランド３５が位置し、キャビティ３８の
底面周辺部にはインナーリード３３の内端部が位置して
いる。なお、このキャビティ３８は、トランスファモー
ルド工程の際に同時に形成される。
【０００３】このようなプラスティックパッケージ３１
は、例えば次のような手順で製造される場合がある。ま
ず、最初にトランスファモールド工程を行うことによ
り、リードフレーム３６の所定部分を封止しかつキャビ
ティ３８を形成する。次いで、アイランド３５上に、半
導体チップ３２をダイボンドする。さらに、半導体チッ
プ３２側のパッド３９を一次側としかつインナーリード
３３のパッド部４０を二次側として、ワイヤボンダによ
りワイヤボンディングを行う。すると、図１１に示され
るように、ボンディングワイヤ４１を介してパッド３９
とパッド部４０とが接続され、パッケージ３１が完成す
るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来方法で
は、キャビティ３８内に薄皮状の樹脂バリが生じやす
く、その樹脂バリがインナーリード３３のパッド部４０
の表面に付着することがある。すると、パッド部４０が
部分的に絶縁されてしまい、通常のウェッジボンディン
グ法ではボンディングワイヤ４１の二次側端を確実に接
合できず、接続信頼性が低下するという問題があった。
また、接続信頼性を向上させるべくワイヤボンディング
時の温度を高く設定しようとしても、モールド樹脂３７
が熱変形するおそれがあった。
【０００５】従って、上記の問題を回避するためには、
バリ取り作業を実施する必要があった。しかしながら、
この場合には工数の増加が必至であるため、作業性の悪
化が避けられなかった。また、専用のバリ取り装置が必
要となることで、製造コストが高くなるという問題もあ
った。
【０００６】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、作業性、接続信頼性及びコスト性
に優れたワイヤボンディング方法を提供することにあ
る。また、本発明の別の目的は、外観の悪化等を伴うこ
となく信頼性の高いプラスティックパッケージを製造で
きる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、電子部品搭載装置側
の端子上にボールボンディング法を利用してバンプを形
成した後、電子部品側の端子と前記バンプとをボンディ
ングワイヤを介して接続することを特徴としたワイヤボ
ンディング方法をその要旨とする。
【０００８】請求項２に記載の発明では、電子部品側の
端子と電子部品搭載装置側の端子とをボンディングワイ
ヤを介して接続するワイヤボンディング方法において、
前記電子部品搭載装置側の端子上にキャピラリか吐出さ
れるボンディングワイヤをボールボンディング法により
圧着するバンプ圧着工程と、前記キャピラリの移動によ
って前記ボンディングワイヤを引きちぎることにより、
前記電子部品搭載装置側の端子上にバンプを形成するバ
ンプ分離工程と、同キャピラリを前記電子部品側の端子
の位置に移動させるとともに、同電子部品側の端子上に
前記ボンディングワイヤをボールボンディング法により
圧着するファーストボンド工程と、前記ボンディングワ
イヤを引きちぎることなく前記キャピラリを前記バンプ
の形成位置まで移動させ、かつそのバンプに対して前記
ボンディングワイヤをウェッジボンディング法により圧
着するセカンドボンド工程とを含むことを特徴とするワ
イヤボンディング方法をその要旨とした。
【０００９】請求項３に記載の発明では、樹脂材料を用
いてリードフレームの所定部分をトランスファモールド
しかつ同時に半導体チップを収容するためのキャビティ
を形成する工程と、前記リードフレームのアイランドに
前記半導体チップをダイボンドする工程と、前記リード
フレームのインナーリードと前記半導体チップのパッド
とを請求項１または２の方法によりワイヤボンディング
する工程とからなるプラスティックパッケージの製造方
法をその要旨とした。
【００１０】以下、本発明の「作用」を説明する。その
前に、ボールボンディング法とウェッジボンディング法
とを比較する。図９（ａ）はボールボンディング法によ
るボンディングワイヤＷ1 の接合部位の様子を示し、図
９（ｂ）はウェッジボンディング法によるボンディング
ワイヤＷ1の接合部位の様子を示している。図中、Ｔ1
は金属からなる端子である。
【００１１】同一条件下でワイヤボンディングを実施し
た場合、ボールボンディング法とウェッジボンディング
法とでは、いわゆる「形状効果」により、前者において
金属すべりが起こりやすい。即ち、図９（ａ）に示され
たポイントＰ1 と、図９（ｂ）に示されたポイントＰ2
とを比較すると、Ｐ1 のほうに加わる圧力のほうが大き
いからである。そして、この圧力が大きいと金属すべり
も大きくなり、かつ金属部材間の結合も促進される。従
って、端子Ｔ1 上に薄皮状の樹脂バリなどという異物が
あったとしても、それによって金属すべりがストップす
ることはない。つまり、金属すべりはその異物を迂回し
て進行し、相手側金属である端子Ｔ1 と強固に結合する
ことができる。
【００１２】従って、請求項１，２に記載の発明による
と、かかるボールボンディング法によりあらかじめバン
プを形成し、そのバンプに対してボンディングワイヤを
接合することにより、電子部品側と電子部品搭載装置側
とが確実に接続される。よって、高い接続信頼性が確保
される。また、この方法であるとバリ取りが不要になる
ため、工数が増加することもなく、作業性の向上が図ら
れる。さらに、専用のバリ取り装置も不要となるため、
製造コストの高騰を回避することができる。また、この
方法であると、金属すべりが充分に起こることから、ワ
イヤボンディング時の温度の設定を高くする必要がない
という利点がある。
【００１３】特に請求項２に記載の発明によると、バン
プ圧着工程及びバンプ分離工程を経ることにより、電子
部品搭載装置側の端子上にあらかじめバンプが形成され
る。続くファーストボンド工程では、同じキャピラリに
よってボンディングワイヤの一次側端が電子部品側の端
子上に接合される。さらに、セカンドボンド工程では、
そのキャピラリの移動によってループが形成されるとと
もに、ボンディングワイヤの二次側端がバンプ上に接合
される。以上の結果、電子部品側の端子と電子部品搭載
装置側の端子とが、ボンディングワイヤ及びバンプを介
して確実に接続される。
【００１４】ここで本発明の方法では、同じキャピラリ
を用いて一連の工程を実施していることから、基本的に
は既存のワイヤボンダの利用が可能である。従って、別
に新たなバンプ形成装置が必要となるわけではなく、低
コスト化にとって有利である。また、同じキャピラリを
用いているため作業効率も向上する。さらに、同じキャ
ピラリから吐出されるボンディングワイヤは材質も同一
であるため、ボンディングワイヤの二次側端とバンプと
の結合もより強固なものとなる。ゆえに、接続信頼性が
よりいっそう向上する。
【００１５】請求項３に記載の発明によると、上記の優
れたワイヤボンディング方法を採用したことから、ワイ
ヤボンディング時の温度設定を高くする必要がなくな
る。そのため、モールド樹脂の熱変形が回避され、パッ
ケージの外観の悪化や歩留まり低下が確実に防止され
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明をプラスティックパ
ッケージ１の製造方法に具体化した一実施の形態を図１
〜図８に基づき詳細に説明する。
【００１７】図１に示されるように、本実施形態のプラ
スティックパッケージ１は、２つの側面からアウターリ
ード４を突出させた、いわゆるＤＩＰ（Double Inline
Package ）タイプのパッケージ１である。
【００１８】このパッケージ１を構成するリードフレー
ム２は導電性金属からなり、インナーリード３、アウタ
ーリード４及びアイランド５を同一面内に備えている。
インナーリード３及びアウターリード４はそれぞれ複数
個形成されている。アウターリード４は、パッケージ１
を構成するモールド樹脂６の２つの側面から突出してい
る。これらのアウターリード４は、パッケージ１の下面
側に向かって直角に屈曲している。
【００１９】モールド樹脂６の上面には、半導体チップ
８を収容するためのキャビティ９が形成されている。な
お、このようなキャビティ９は、トランスファモールド
工程の際に同時に形成される。キャビティ９の底面中央
部にはアイランド５が位置し、キャビティ９の底面周辺
部にはインナーリード３の内端部（即ちパッド部１０）
が位置している。なお、このキャビティ９は、トランス
ファモールド工程の際に同時に形成される。また、前記
パッド部１０には、ニッケル−金めっき等が施されてい
る。
【００２０】キャビティ９内にあるアイランド５上に
は、図示しない接着剤によって、電子部品としての半導
体チップ８がダイボンドされている。半導体チップ８
は、電子部品搭載装置側の端子としてのパッド１１を複
数個備えている。前記パッド１１は、半導体チップ８の
上面外縁部に形成されている。
【００２１】半導体搭載装置側であるパッケージ１側に
おいて、インナーリード３のパッド部１０上には、バン
プ１２が形成されている。このバンプ１２はボールボン
ディング法を利用して形成されたものであって、ボンデ
ィングワイヤとしての金ワイヤ１３をその形成材料とす
る。また、半導体チップ８上の各パッド１１と各バンプ
１２とは、それぞれ金ワイヤ１３を介して接続されてい
る。なお、金ワイヤ１３の一次側端１３ａは、パッド１
１の上面にボールボンディング法により接合されてい
る。一方、金ワイヤ１３の二次側端１３ｂは、ウェッジ
ボンディング法によりバンプ１２の上面に接合されてい
る。従って、金ワイヤ１３を介して半導体チップ８側と
パッケージ１側が電気的に接続されている。
【００２２】次に、本実施形態のプラスティックパッケ
ージ１を製造する手順の一例を、図３〜図８に基づいて
説明する。まず、熱硬化性エポキシ樹脂等の樹脂材料を
用いて、リードフレーム２の所定部分をトランスファモ
ールドする。このようなモールド工程では、モールド金
型により同時にキャビティ９も形成される。その際、図
２に示されるように薄皮状の樹脂バリ１４が生じること
もある。
【００２３】次に行われるダイボンド工程では、リード
フレーム２のアイランド５にあらかじめ接着剤を塗布
し、ダイボンダによって半導体チップ８をアイランド５
にダイボンドする。
【００２４】ダイボンド工程の後にはワイヤボンディン
グ工程が実施される。まず、そのためのワイヤボンダの
構造を簡単に説明する。ワイヤボンダはキャピラリ２１
を備える。キャピラリ２１には図示しないワイヤスプー
ルから引き出された金ワイヤ１３が挿通されている。キ
ャピラリ２１とワイヤスプールとの間には、金ワイヤ１
３を挟むための図示しないクランパが配置されている。
また、このワイヤボンダは、放電を行うための手段とし
て電気トーチ（図示略）を備えている。電気トーチは、
キャピラリ２１の先端にあるワイヤ吐出口の近傍まで移
動しうるように構成されている。なお、キャピラリ２１
は、図示しない駆動装置によってＸ，Ｙ，Ｚ方向に駆動
される。また、このワイヤボンダは、キャピラリ２１に
超音波振動を与えるための振動付与手段（図示略）を備
えている。なお、ワイヤボンダは図示しないヒータも備
えている。前記ヒータは、ワイヤボンディング時にキャ
ピラリ２１の周囲を１５０℃〜１８０℃に加熱する。な
お、このときの設定温度は、一般的なワイヤボンディン
グ時の温度（２００℃〜２３０℃）よりも低い。
【００２５】そして、ワイヤボンディングに先立ち、ま
ず金ワイヤ１３の先端をあらかじめキャピラリ２１のワ
イヤ吐出口から僅かに吐出させておく。この状態で、金
ワイヤ１３の先端の近傍まで電気トーチを移動し、かつ
金ワイヤ１３と非接触の状態で通電を行う。すると、電
気トーチから金ワイヤ１３へと電流が流れる結果、金ワ
イヤ３の先端が溶融してボール２２が形成される（図３
参照）。
【００２６】次のバンプ圧着工程では、キャピラリ２１
を下動させることにより、前記ボール２２をパッド部１
０の上面におけるバンプ形成位置に圧着する（図４参
照）。即ち、ボールボンディング法によりバンプ１２が
形成される。
【００２７】次のバンプ分離工程では、金ワイヤ１３を
クランプした状態でキャピラリ２１を上動させ、金ワイ
ヤ１３をあらかじめ設定された所定の長さで引きちぎる
（図５参照）。その結果、ボール２２が金ワイヤ１３か
ら分離され、バンプ１２が形成される。
【００２８】次のファーストボンド工程では、キャピラ
リ２１をパッド１１側の上方位置に移動させるととも
に、上記手法により再び金ワイヤ１３の先端にボール２
２を形成する。この状態でキャピラリ２１を下動させ、
ボール２２をパッド１１上に圧着する。即ち、半導体チ
ップ８側とパッケージ１側とを接続する金ワイヤ１３の
一次側端１３ａが、ボールボンディング法により形成さ
れる（図６参照）。
【００２９】次のセカンドボンド工程では、金ワイヤ１
３を引きちぎることなく、キャピラリ２１をバンプ１２
の形成位置まで移動させる。その結果、金ワイヤ１３の
ループが形成される。さらに、バンプ１２の上面に対し
て金ワイヤ１３の先端を圧着する（図７参照）。この状
態でクランパを作動しかつキャピラリ２１を移動させる
ことにより、金ワイヤ１３を切断する。即ち、半導体チ
ップ８側とパッケージ１側とを接続する金ワイヤ１３の
二次側端１３ｂが、ウェッジボンディング法により圧着
・切断される（図８参照）。
【００３０】このようにしてワイヤボンディング工程を
実施した後、さらにポッティング等によってキャビティ
９を全体的に封止することにより、所望のパッケージ１
が完成する。
【００３１】さて、以下に本実施形態において特徴的な
作用効果を列挙する。 （イ）このパッケージ１の製造方法では、上述したよう
に、パッド部１０上にボールボンディング法を利用して
バンプ１２を形成した後、半導体チップ８のパッド１１
とバンプ１２とを金ワイヤ１３を介して接続している。
従って、バンプ１２の形成時には、ボールボンディング
法における「形状効果」により、パッド部１１とボール
２２との間で金属すべりが起こりやすい。従って、たと
え薄皮状の樹脂バリ１４がパッド部１０上にあったとし
ても、それにより金属すべりがストップすることはな
い。ゆえに、バンプ１２はパッド部１０に対して強固に
結合し、両者１２，１０が確実に接合される。
【００３２】そして、この状態でワイヤボンディングを
実施すると、金属部分であるバンプ１２の上面に金ワイ
ヤ１３の二次側端１３ｂを接合することができる。従っ
て、その金ワイヤ１３及びバンプ１２を介して半導体チ
ップ８側とパッケージ１側とが確実に接続され、高い接
続信頼性が確保される。
【００３３】（ロ）また、本実施形態の方法であるとバ
リ取りが不要になるため、工数が増加することもなく、
作業性の向上が図られる。さらに、専用のバリ取り装置
も不要となるため、製造コストの高騰を回避することが
できる。
【００３４】（ハ）また、本実施形態の方法であると、
パッド部１０とボール２２との間に金属すべりが充分に
起こることから、ワイヤボンディング時の温度設定を高
くする必要がないという利点がある。従って、モールド
樹脂６の熱変形が回避され、パッケージ１の外観の悪化
や歩留まり低下が確実に防止される。
【００３５】（ニ）さらに、本実施形態の方法では、同
じキャピラリ２１を用いて一連のワイヤボンディング工
程を実施していることから、基本的には既存のワイヤボ
ンダの利用が可能である。従って、別に新たなバンプ形
成装置が必要となるわけではなく、低コスト化にとって
有利である。また、同じキャピラリ２１を用いているた
め作業効率も向上する。さらに、同じキャピラリ２１か
ら吐出される金ワイヤ１３は材質も同一であるため、金
ワイヤ１３の二次側端１３ｂとバンプ１２との結合もよ
り強固なものとなる。ゆえに、接続信頼性がよりいっそ
う向上する。
【００３６】（ホ）また、本実施形態では、ボンディン
グワイヤとして金ワイヤ１３を選択している。金は軟質
かつ良導体であるため、それを使用することにより、バ
ンプ１２の低抵抗化、ひいては全体の低抵抗化を図るこ
とができる。また、同じ金属種同士で接続されること
も、接続信頼性の向上に貢献している。
【００３７】なお、本発明は上記の実施形態のみに限定
されることはなく、例えば次のような形態に変更するこ
とが可能である。 ◎ 金ワイヤ１３のほかにも、例えば銀ワイヤ、アルミ
ニウムワイヤ、銅ワイヤ、ニッケルワイヤ等をボンディ
ングワイヤとして選択することも許容されうる。ただ
し、上述した理由により、金ワイヤを選択することが最
も好ましい。
【００３８】◎ 同じキャピラリ２１を用いて一連のワ
イヤボンディング工程を行う実施形態に代え、例えばバ
ンプ圧着・分離工程のための専用のキャピラリ２１を、
ファーストボンド工程等のための既存のキャピラリ２１
と別個に設けてもよい。
【００３９】◎ 半導体チップ８のパッド１１上に対し
ても、ウェッジボンディング法により一次側端１３ａを
圧着させることも可能である。 ここで、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほか
に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を
その効果とともに以下に列挙する。
【００４０】（１） 請求項１，２において、前記ボン
ディングワイヤは金ワイヤであることを特徴とするワイ
ヤボンディング方法。この方法であると、低抵抗化及び
接続信頼性の向上を図ることができる。
【００４１】（２） 請求項２において、前記キャピラ
リは、ウェッジボンディング及びボールボンディングに
併用される超音波キャピラリであることを特徴とするワ
イヤボンディング方法。
【００４２】（３） 請求項１，２において、前記ワイ
ヤボンディングは１５０℃〜１８０℃の範囲内で行われ
ることを特徴とするワイヤボンディング方法。この方法
であると、熱に弱い部材に変形等をもたらすことがない
という利点がある。
【００４３】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。 「プラスティックパッケージ： ＳＩＰ，ＳＯＰ，ＤＩ
Ｐ，ＱＦＰ，ＱＦＪ，ＱＦＬ等の各種パッケージをい
う。」
【００４４】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記
載の発明によれば、作業性、接続信頼性及びコスト性に
優れたワイヤボンディング方法を提供することができ
る。特に、請求項２に記載の発明によれば、同じキャピ
ラリを用いて一連の工程を実施しているため、接続信頼
性及びコスト性がいっそう向上するとともに、作業効率
も向上する。
【００４５】請求項３に記載の発明によれば、モールド
樹脂の熱変形が回避されることで、パッケージの外観の
悪化や歩留まり低下を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した実施形態のプラスティック
パッケージを示す平面図。
【図２】同パッケージに半導体チップをダイボンドする
前の状態を示す平面図。
【図３】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図４】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図５】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図６】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図７】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図８】ワイヤボンディング工程を説明するための部分
概略断面図。
【図９】（ａ）はボールボンディング法によるボンディ
ングワイヤの接合部位の様子を示す断面図、（ｂ）はウ
ェッジボンディング法によるボンディングワイヤの接合
部位の様子を示す断面図。
【図１０】ダイボンド前の従来のプラスティックパッケ
ージを示す斜視図。
【図１１】同パッケージにおけるワイヤボンディング工
程の問題点を説明するための部分概略断面図。
【符号の説明】
１…電子部品搭載装置としてのプラスティックパッケー
ジ、２…リードフレーム、５…アイランド、８…電子部
品としての半導体チップ、９…キャビティ、１０…電子
部品搭載装置側の端子としてのインナーリードのパッド
部、１１…電子部品側の端子としてのパッド、１２…バ
ンプ、１３…ボンディングワイヤとしての金ワイヤ、２
１…キャピラリ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子部品搭載装置側の端子上にボールボン
    ディング法を利用してバンプを形成した後、電子部品側
    の端子と前記バンプとをボンディングワイヤを介して接
    続することを特徴としたワイヤボンディング方法。
  2. 【請求項２】電子部品側の端子と電子部品搭載装置側の
    端子とをボンディングワイヤを介して接続するワイヤボ
    ンディング方法において、 前記電子部品搭載装置側の端子上にキャピラリから吐出
    されるボンディングワイヤをボールボンディング法によ
    り圧着するバンプ圧着工程と、 前記キャピラリの移動によって前記ボンディングワイヤ
    を引きちぎることにより、前記電子部品搭載装置側の端
    子上にバンプを形成するバンプ分離工程と、 同キャピラリを前記電子部品側の端子の位置に移動させ
    るとともに、同電子部品側の端子上に前記ボンディング
    ワイヤをボールボンディング法により圧着するファース
    トボンド工程と、 前記ボンディングワイヤを引きちぎることなく前記キャ
    ピラリを前記バンプの形成位置まで移動させ、かつその
    バンプに対して前記ボンディングワイヤをウェッジボン
    ディング法により圧着するセカンドボンド工程とを含む
    ことを特徴とするワイヤボンディング方法。
  3. 【請求項３】樹脂材料を用いてリードフレームの所定部
    分をトランスファモールドしかつ同時に半導体チップを
    収容するためのキャビティを形成する工程と、前記リー
    ドフレームのアイランドに前記半導体チップをダイボン
    ドする工程と、前記リードフレームのインナーリードと
    前記半導体チップのパッドとを請求項１または２の方法
    によりワイヤボンディングする工程とからなるプラステ
    ィックパッケージの製造方法。
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