JPH10242192A - ボール押圧方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
ボール押圧方法及び半導体装置の製造方法Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ICチップ上のAl電極部と外部端子を接続す
るべくAl電極部へボールを押圧して押圧ボールを形成
する際、押圧ボール下方のICチップ本体のクラックを
防止しながら、押圧ボールの押圧量を増大させることが
出来ると共にAl電極部と押圧ボールの接合強度を高め
ることが出来るボール押圧方法及び該方法を用いた半導
体製造方法を提供する。 【解決手段】ICチップ6上面のAl電極部5以外の領
域9で一次押圧を行って一次押圧ボール3aを形成し、
次いで目的領域であるICチップ6上のAl電極部5へ
二次押圧を行って、Al電極部5に対するボールの接合
を行う。
るべくAl電極部へボールを押圧して押圧ボールを形成
する際、押圧ボール下方のICチップ本体のクラックを
防止しながら、押圧ボールの押圧量を増大させることが
出来ると共にAl電極部と押圧ボールの接合強度を高め
ることが出来るボール押圧方法及び該方法を用いた半導
体製造方法を提供する。 【解決手段】ICチップ6上面のAl電極部5以外の領
域9で一次押圧を行って一次押圧ボール3aを形成し、
次いで目的領域であるICチップ6上のAl電極部5へ
二次押圧を行って、Al電極部5に対するボールの接合
を行う。
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ICチップ上のA
l電極部と外部端子を接続する際にAl電極部へボール
を押圧する方法、及び該方法を用いた半導体装置の製造
方法に関し、詳しくは、ボールボンディング方法による
配線やワイヤバンプ接続する際に用いて好適な、Al電
極部へのボール押圧方法及び該方法を用いた半導体装置
の製造方法に関する。
l電極部と外部端子を接続する際にAl電極部へボール
を押圧する方法、及び該方法を用いた半導体装置の製造
方法に関し、詳しくは、ボールボンディング方法による
配線やワイヤバンプ接続する際に用いて好適な、Al電
極部へのボール押圧方法及び該方法を用いた半導体装置
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の組立てにおいて、ICチッ
プ上のAl電極部と外部端子を接続する際、ワイヤで配
線するボールボンディング方法やバンプを介して接続す
るワイヤバンプ接続が用いられている。
プ上のAl電極部と外部端子を接続する際、ワイヤで配
線するボールボンディング方法やバンプを介して接続す
るワイヤバンプ接続が用いられている。
【0003】前記ボールボンディング方法の概要を図4
(A)〜(E)を用いて説明する。図4において1はワ
イヤ、2はキャピラリ、3はワイヤの先端に形成された
ボール、4は放電用トーチ、5はICチップ上のAl電
極部、6はICチップ、7は外部端子である。
(A)〜(E)を用いて説明する。図4において1はワ
イヤ、2はキャピラリ、3はワイヤの先端に形成された
ボール、4は放電用トーチ、5はICチップ上のAl電
極部、6はICチップ、7は外部端子である。
【0004】まず図4(A)に示す様に、キャピラリ2
先端からワイヤ1先端を導出し、放電用トーチ4を用い
て前記ワイヤ1先端にボール3を形成する。次に(B)
に示す様に、キャピラリ2を下降させてICチップ6上
のAl電極部5の上にボール3を押圧し、押圧ボール
3’を形成する。次に(C)に示す様に、キャピラリ2
を上昇させると共に、水平方向(図においては右方向)
へ移動させてワイヤを繰り出す。次に(D)に示す様
に、キャピラリ2を外部端子7の上に下降させて繰り出
したワイヤの端部を接合し、ループ8を形成する。最後
に(E)に示す様に、キャピラリ2の上方にあるクラン
プ(図示省略)でワイヤ1を掴んだ状態でキャピラリ2
を上昇させることにより、ワイヤ1は外部端子7から引
き切られ、配線が完了する。この後パッケージを封止し
て半導体装置を製造している。前記のように、ICチッ
プ上のAl電極部と外部端子を配線する方法として、ボ
ールボンディング方法が現在主流になっている。
先端からワイヤ1先端を導出し、放電用トーチ4を用い
て前記ワイヤ1先端にボール3を形成する。次に(B)
に示す様に、キャピラリ2を下降させてICチップ6上
のAl電極部5の上にボール3を押圧し、押圧ボール
3’を形成する。次に(C)に示す様に、キャピラリ2
を上昇させると共に、水平方向(図においては右方向)
へ移動させてワイヤを繰り出す。次に(D)に示す様
に、キャピラリ2を外部端子7の上に下降させて繰り出
したワイヤの端部を接合し、ループ8を形成する。最後
に(E)に示す様に、キャピラリ2の上方にあるクラン
プ(図示省略)でワイヤ1を掴んだ状態でキャピラリ2
を上昇させることにより、ワイヤ1は外部端子7から引
き切られ、配線が完了する。この後パッケージを封止し
て半導体装置を製造している。前記のように、ICチッ
プ上のAl電極部と外部端子を配線する方法として、ボ
ールボンディング方法が現在主流になっている。
【0005】またワイヤバンプ接続方法は図示を省略す
るが、図4に示す(A)、(B)の工程を経た後、押圧
ボール3’真上部分でワイヤ1を切断し、該押圧ボール
3’をバンプとして使用して、ICチップ上のAl電極
部と外部端子を接続する方法である。
るが、図4に示す(A)、(B)の工程を経た後、押圧
ボール3’真上部分でワイヤ1を切断し、該押圧ボール
3’をバンプとして使用して、ICチップ上のAl電極
部と外部端子を接続する方法である。
【0006】ここで、ボールボンディング方法、バンプ
接続方法の何れにおいても、図4(B)に示す様に、I
Cチップ6上のAl電極部5の上にボール3を押圧し、
押圧ボール3’を形成する時、大きな接合強度を得よう
とする場合やその押圧量を大きくしようとした場合等
に、押圧ボール3’の下方のICチップ6にクラックが
発生するという不良が生じることがある。
接続方法の何れにおいても、図4(B)に示す様に、I
Cチップ6上のAl電極部5の上にボール3を押圧し、
押圧ボール3’を形成する時、大きな接合強度を得よう
とする場合やその押圧量を大きくしようとした場合等
に、押圧ボール3’の下方のICチップ6にクラックが
発生するという不良が生じることがある。
【0007】前記クラックの発生を抑制する為の対応と
して、ICチップ6とAl電極部5の間に、Ti膜等の
ような緩衝材を介在させたボンディング方法が知られて
いる。しかし乍らこのような方法は、緩衝膜の形成とい
う別工程を要することに加えて、前記クラックの発生を
抑制しながら押圧ボールの押圧量を増大させると共に、
Al電極部と押圧ボールの大きな接合強度を得ることに
限界があるという状況にある。
して、ICチップ6とAl電極部5の間に、Ti膜等の
ような緩衝材を介在させたボンディング方法が知られて
いる。しかし乍らこのような方法は、緩衝膜の形成とい
う別工程を要することに加えて、前記クラックの発生を
抑制しながら押圧ボールの押圧量を増大させると共に、
Al電極部と押圧ボールの大きな接合強度を得ることに
限界があるという状況にある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述したよう
な従来事情に鑑みてなされたものであり、ICチップ上
のAl電極部と外部端子を接続する方法において、前記
Al電極部へボールを押圧して押圧ボールを形成する
際、押圧ボール下方のICチップ本体のクラックを防止
しながら押圧ボールの押圧量を増大させることが出来る
と共にAl電極部と押圧ボールの接合強度を高めること
が出来る、ICチップAl電極部へのボール押圧方法及
び該方法を用いる半導体製造方法を提供することを目的
とする。
な従来事情に鑑みてなされたものであり、ICチップ上
のAl電極部と外部端子を接続する方法において、前記
Al電極部へボールを押圧して押圧ボールを形成する
際、押圧ボール下方のICチップ本体のクラックを防止
しながら押圧ボールの押圧量を増大させることが出来る
と共にAl電極部と押圧ボールの接合強度を高めること
が出来る、ICチップAl電極部へのボール押圧方法及
び該方法を用いる半導体製造方法を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討を行
った結果、ICチップ上のAl電極部へボールを押圧し
て押圧ボールを形成する際、ICチップ上面のAl電極
部以外の領域で一次押圧を行い、次いで目的領域である
ICチップ上のAl電極部へ二次押圧を行うことが、前
記課題に対して効果的であることを見出し、本発明に至
った。その要旨とするところは次の通りである。
った結果、ICチップ上のAl電極部へボールを押圧し
て押圧ボールを形成する際、ICチップ上面のAl電極
部以外の領域で一次押圧を行い、次いで目的領域である
ICチップ上のAl電極部へ二次押圧を行うことが、前
記課題に対して効果的であることを見出し、本発明に至
った。その要旨とするところは次の通りである。
【0010】即ち本発明は請求項1記載のように、IC
チップ上のAl電極部と外部端子を接続するに際して前
記Al電極部にボールを押圧する方法において、キャピ
ラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成する工程
と、ICチップ上面のAl電極部以外の領域に前記キャ
ピラリを下降させる前記ボールの一次押圧工程と、該一
次押圧されたボールとキャピラリを上昇させる工程と、
ICチップ上のAl電極部に前記キャピラリを下降させ
て前記押圧ボールを接合する二次押圧工程と、を具備し
たことを特徴とする。
チップ上のAl電極部と外部端子を接続するに際して前
記Al電極部にボールを押圧する方法において、キャピ
ラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成する工程
と、ICチップ上面のAl電極部以外の領域に前記キャ
ピラリを下降させる前記ボールの一次押圧工程と、該一
次押圧されたボールとキャピラリを上昇させる工程と、
ICチップ上のAl電極部に前記キャピラリを下降させ
て前記押圧ボールを接合する二次押圧工程と、を具備し
たことを特徴とする。
【0011】また本発明は請求項3記載のように、IC
チップ上のAl電極部と外部端子をボールボンディング
方法で配線した後に封止処理を行う半導体装置の製造方
法において、前記ボールボンディング方法が、キャピラ
リに挿通されたワイヤの先端にボールを形成する工程
と、ICチップ上面のAl電極部以外の領域に前記キャ
ピラリを下降させる前記ボールの一次押圧工程と、該一
次押圧されたボールとキャピラリを上昇させる工程と、
ICチップ上のAl電極部に前記キャピラリを下降させ
て前記押圧ボールを接合する二次押圧工程と、前記キャ
ピラリを上昇させると共に水平方向へ移動させてワイヤ
を繰り出す工程と、該繰り出されたワイヤの端部を外部
端子に接合した後ワイヤを切り離す工程とを具備したこ
とを特徴とする。
チップ上のAl電極部と外部端子をボールボンディング
方法で配線した後に封止処理を行う半導体装置の製造方
法において、前記ボールボンディング方法が、キャピラ
リに挿通されたワイヤの先端にボールを形成する工程
と、ICチップ上面のAl電極部以外の領域に前記キャ
ピラリを下降させる前記ボールの一次押圧工程と、該一
次押圧されたボールとキャピラリを上昇させる工程と、
ICチップ上のAl電極部に前記キャピラリを下降させ
て前記押圧ボールを接合する二次押圧工程と、前記キャ
ピラリを上昇させると共に水平方向へ移動させてワイヤ
を繰り出す工程と、該繰り出されたワイヤの端部を外部
端子に接合した後ワイヤを切り離す工程とを具備したこ
とを特徴とする。
【0012】さらに本発明は請求項4記載のように、I
Cチップ上のAl電極部と外部端子をワイヤバンプ接続
した後に封止処理を行う半導体装置の製造方法におい
て、前記ワイヤバンプ接続方法が、キャピラリに挿通さ
れたワイヤの先端にボールを形成する工程と、ICチッ
プ上面のAl電極部以外の領域に前記キャピラリを下降
させる前記ボールの一次押圧工程と、該一次押圧された
ボールとキャピラリを上昇させる工程と、ICチップ上
のAl電極部に前記キャピラリを下降させて前記押圧ボ
ールを接合する二次押圧工程と、該押圧ボール真上部分
でワイヤを切断する工程とを具備したことを特徴とす
る。
Cチップ上のAl電極部と外部端子をワイヤバンプ接続
した後に封止処理を行う半導体装置の製造方法におい
て、前記ワイヤバンプ接続方法が、キャピラリに挿通さ
れたワイヤの先端にボールを形成する工程と、ICチッ
プ上面のAl電極部以外の領域に前記キャピラリを下降
させる前記ボールの一次押圧工程と、該一次押圧された
ボールとキャピラリを上昇させる工程と、ICチップ上
のAl電極部に前記キャピラリを下降させて前記押圧ボ
ールを接合する二次押圧工程と、該押圧ボール真上部分
でワイヤを切断する工程とを具備したことを特徴とす
る。
【0013】また本発明は請求項2、5記載のように、
上記ワイヤが引張り強さ20Kg/mm 2 以上であることを
特徴とする。
上記ワイヤが引張り強さ20Kg/mm 2 以上であることを
特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づき本発明
について説明する。本発明のボール押圧方法は、ICチ
ップ上のAl電極部と外部端子を接続するべく、ボール
ボンディング方法による配線やワイヤバンプ接続を行う
に際し、ワイヤ先端に形成したボールと、ICチップ上
のAl電極部との接合を、上述した一次押圧と二次押圧
により行うようにしたことを特徴とするものである。こ
こで一次押圧とは、Al電極部に前記ボールを接合させ
るに先立って、該ボールを押圧により変形させることを
いい、その変形の程度は、前記ボールの底面に平坦部が
出来る程度で良い。また二次押圧とは、前記一次押圧さ
れたボールを、ICチップ上のAl電極部に押圧して二
次押圧ボールを形成し該ボールをAl電極部に接合させ
ることをいう。
について説明する。本発明のボール押圧方法は、ICチ
ップ上のAl電極部と外部端子を接続するべく、ボール
ボンディング方法による配線やワイヤバンプ接続を行う
に際し、ワイヤ先端に形成したボールと、ICチップ上
のAl電極部との接合を、上述した一次押圧と二次押圧
により行うようにしたことを特徴とするものである。こ
こで一次押圧とは、Al電極部に前記ボールを接合させ
るに先立って、該ボールを押圧により変形させることを
いい、その変形の程度は、前記ボールの底面に平坦部が
出来る程度で良い。また二次押圧とは、前記一次押圧さ
れたボールを、ICチップ上のAl電極部に押圧して二
次押圧ボールを形成し該ボールをAl電極部に接合させ
ることをいう。
【0015】本発明に用いるワイヤ、即ち前記ボールを
形成するためのワイヤは、半導体装置のICチップ上の
Al電極部と外部端子をワイヤによって配線する為に用
いるボンディングワイヤ、又はバンプによって接続する
ためバンプ形成用ワイヤとして通常使用する、直径10
〜100μmのものが用いられる。材質としてはAu,
Ag,Pd,Cu及びそれらの合金が用いられる。
形成するためのワイヤは、半導体装置のICチップ上の
Al電極部と外部端子をワイヤによって配線する為に用
いるボンディングワイヤ、又はバンプによって接続する
ためバンプ形成用ワイヤとして通常使用する、直径10
〜100μmのものが用いられる。材質としてはAu,
Ag,Pd,Cu及びそれらの合金が用いられる。
【0016】上記ワイヤの中で、引張り強さ20Kg/mm
2 未満のものを用いる場合、本発明方法を採用すること
により、従来の方法を採用した場合と比較して、押圧ボ
ール下方のICチップ本体のクラックを防止しながら、
押圧ボールの押圧量を増大させることが出来ると共にA
l電極部と押圧ボールの接合強度を高めることが出来
る。
2 未満のものを用いる場合、本発明方法を採用すること
により、従来の方法を採用した場合と比較して、押圧ボ
ール下方のICチップ本体のクラックを防止しながら、
押圧ボールの押圧量を増大させることが出来ると共にA
l電極部と押圧ボールの接合強度を高めることが出来
る。
【0017】上記ワイヤの中で、引張り強さ20Kg/mm
2 以上のものを用いる場合、本発明方法を採用すること
により、従来の方法を採用した場合と比較して、押圧ボ
ール下方のICチップ本体のクラックを防止しながら、
押圧ボールの押圧量を増大させることが出来ると共にA
l電極部と押圧ボールの接合強度を高める効果が、とり
わけ顕著になる。
2 以上のものを用いる場合、本発明方法を採用すること
により、従来の方法を採用した場合と比較して、押圧ボ
ール下方のICチップ本体のクラックを防止しながら、
押圧ボールの押圧量を増大させることが出来ると共にA
l電極部と押圧ボールの接合強度を高める効果が、とり
わけ顕著になる。
【0018】この為、本発明方法においては、引張り強
さ20Kg/mm2 以上のワイヤが好ましく用いられる。こ
こでワイヤの引張り強さの大きいものは硬さも大きいた
め、本発明方法は、硬いワイヤによってICチップ上の
Al電極部と外部端子を接続する際により好ましく用い
られる。
さ20Kg/mm2 以上のワイヤが好ましく用いられる。こ
こでワイヤの引張り強さの大きいものは硬さも大きいた
め、本発明方法は、硬いワイヤによってICチップ上の
Al電極部と外部端子を接続する際により好ましく用い
られる。
【0019】上記引張り強さ20Kg/mm2 以上のワイヤ
としては、Au,Ag,Pd,Cuをベースメタルとし
て、合計添加量が0.1〜15%になるようにPd,P
t,Ag,Cu,Ca,Bi,Be,希土類元素を添加
したものが例示出来る。
としては、Au,Ag,Pd,Cuをベースメタルとし
て、合計添加量が0.1〜15%になるようにPd,P
t,Ag,Cu,Ca,Bi,Be,希土類元素を添加
したものが例示出来る。
【0020】以下、本発明になるICチップAl電極部
へのボール押圧方法を具備したボールボンディング方法
について、図1及び図2を用いて説明する。まず図1
(A)に示す様に、キャピラリ2先端からワイヤ1先端
を導出し、放電トーチ4を用いて前記ワイヤ1先端にボ
ール3を形成する。
へのボール押圧方法を具備したボールボンディング方法
について、図1及び図2を用いて説明する。まず図1
(A)に示す様に、キャピラリ2先端からワイヤ1先端
を導出し、放電トーチ4を用いて前記ワイヤ1先端にボ
ール3を形成する。
【0021】次に図1(B)に示す様に、キャピラリ2
を下降させてICチップ6上面の、Al電極部5以外の
領域9にボール3を一次押圧して、一次押圧ボール3a
を形成する。ここで領域9としては、一次押圧ボール3
aが接合しないように、Al電極部5以外の領域である
ことが必要である。具体的には、ICチップ6のパター
ン部内の非配線個所や非パターン部を利用することが例
示出来る。
を下降させてICチップ6上面の、Al電極部5以外の
領域9にボール3を一次押圧して、一次押圧ボール3a
を形成する。ここで領域9としては、一次押圧ボール3
aが接合しないように、Al電極部5以外の領域である
ことが必要である。具体的には、ICチップ6のパター
ン部内の非配線個所や非パターン部を利用することが例
示出来る。
【0022】また前記一次押圧における押圧量は、ボー
ル3の底面に平坦部が出来る程度で良い。従って、一次
押圧ボール3aの外径が、初期ボール3の外径の1.0
5〜1.15倍程度になるような押圧量が好ましく用い
られる。
ル3の底面に平坦部が出来る程度で良い。従って、一次
押圧ボール3aの外径が、初期ボール3の外径の1.0
5〜1.15倍程度になるような押圧量が好ましく用い
られる。
【0023】次に図1(C)に示す様に、キャピラリ2
を上昇させた後、Al電極部5の上方まで水平方向(図
において矢印で示す左方向)に移動させ、前記一次押圧
ボール3aをAl電極部5上方に位置させる。
を上昇させた後、Al電極部5の上方まで水平方向(図
において矢印で示す左方向)に移動させ、前記一次押圧
ボール3aをAl電極部5上方に位置させる。
【0024】次に図1(D)に示す様に、キャピラリ2
を下降させて、ICチップ6上のAl電極部5の上に一
次押圧ボール3aを押圧し、二次押圧ボール3bを形成
して該押圧ボール3bをAl電極部5に接合する。ここ
で二次押圧の押圧量は、二次押圧ボール3bの外径が、
初期ボール3の外径の1.10〜1.40倍程度になる
ような押圧量が好ましく用いられる。
を下降させて、ICチップ6上のAl電極部5の上に一
次押圧ボール3aを押圧し、二次押圧ボール3bを形成
して該押圧ボール3bをAl電極部5に接合する。ここ
で二次押圧の押圧量は、二次押圧ボール3bの外径が、
初期ボール3の外径の1.10〜1.40倍程度になる
ような押圧量が好ましく用いられる。
【0025】次に図2(A)に示す様に、キャピラリ2
を上昇させると共に水平方向(図においては右方向)に
移動させて、ワイヤを繰り出す。
を上昇させると共に水平方向(図においては右方向)に
移動させて、ワイヤを繰り出す。
【0026】次に図2(B)に示す様に、キャピラリ2
を外部端子7の上に下降させて繰り出したワイヤの端部
を接合し、ループ8を形成する。
を外部端子7の上に下降させて繰り出したワイヤの端部
を接合し、ループ8を形成する。
【0027】最後に図2(C)に示す様に、キャピラリ
2の上方にあるクランプ(図示省略)でワイヤ1を掴ん
だ状態でキャピラリ2を上昇させることにより、ワイヤ
1は外部端子7から引き切られて切り離され、配線が完
了する。
2の上方にあるクランプ(図示省略)でワイヤ1を掴ん
だ状態でキャピラリ2を上昇させることにより、ワイヤ
1は外部端子7から引き切られて切り離され、配線が完
了する。
【0028】尚、ICチップ6上のAl電極部5と外部
端子7をワイヤ1で前記のように配線した後、用途に応
じて樹脂やセラミックス等で封止して半導体装置に仕上
げる。
端子7をワイヤ1で前記のように配線した後、用途に応
じて樹脂やセラミックス等で封止して半導体装置に仕上
げる。
【0029】次に、本発明になるICチップAl電極部
へのボール押圧方法を具備したワイヤバンプ接続方法に
ついて、図1(A)〜(D)及び図3(A)〜(B)を
用いて説明する。
へのボール押圧方法を具備したワイヤバンプ接続方法に
ついて、図1(A)〜(D)及び図3(A)〜(B)を
用いて説明する。
【0030】まず図1(A)〜(D)までの工程は、上
述したボールボンディング方法と同様にして行う。即
ち、本発明の特徴である一次押圧工程(図1(B))と
二次押圧工程(図1(D))を具備して、ICチップ6
のAl電極部5へ二次押圧ボール3bを押圧して接合す
る。
述したボールボンディング方法と同様にして行う。即
ち、本発明の特徴である一次押圧工程(図1(B))と
二次押圧工程(図1(D))を具備して、ICチップ6
のAl電極部5へ二次押圧ボール3bを押圧して接合す
る。
【0031】次に図3(A)に示す様に、前記二次押圧
ボール3bの真上部分でワイヤ1を切断して、バンプ1
0を形成する。切断方法としては、ワイヤ1を上方に引
張って二次押圧ボール真上部分で切断する方法、切断具
を用いて二次押圧ボール真上部分で切断する方法が例示
出来る。図3(A)においては、ワイヤ1の一端をクラ
ンパ11で挟持し上方に引張って二次押圧ボール3b真
上部分で切断する方法が示してある。
ボール3bの真上部分でワイヤ1を切断して、バンプ1
0を形成する。切断方法としては、ワイヤ1を上方に引
張って二次押圧ボール真上部分で切断する方法、切断具
を用いて二次押圧ボール真上部分で切断する方法が例示
出来る。図3(A)においては、ワイヤ1の一端をクラ
ンパ11で挟持し上方に引張って二次押圧ボール3b真
上部分で切断する方法が示してある。
【0032】次に図3(B)に示す様に、基板12から
延出された外部端子13を接続する。
延出された外部端子13を接続する。
【0033】この後、用途に応じて樹脂やセラミックス
等で封止して半導体装置に仕上げる。
等で封止して半導体装置に仕上げる。
【0034】上述したように、ボールボンディング方
法、ワイヤバンプ接続方法の何れにおいても、初期ボー
ル3をICチップ6上のAl電極部5の上に押圧して接
合するに際して、前記Al電極部5以外の領域で一次押
圧を行った後、Al電極部5に二次押圧を行うことによ
り、前述した本発明の課題を達成することが出来る。
法、ワイヤバンプ接続方法の何れにおいても、初期ボー
ル3をICチップ6上のAl電極部5の上に押圧して接
合するに際して、前記Al電極部5以外の領域で一次押
圧を行った後、Al電極部5に二次押圧を行うことによ
り、前述した本発明の課題を達成することが出来る。
【0035】とりわけ引張り強さ20Kg/mm2 以上のワ
イヤを用いる場合、本発明方法を採用することにより、
押圧ボール3a,3b下方のICチップ6のクラックを
防止しながら、押圧ボール3bの押圧量を増大させるこ
とが出来ると共に、Al電極部5と押圧ボール3bの接
合強度を高める効果が、従来方法を採用する場合と比較
して、より顕著になる。このため、本発明方法において
引張り強さ20Kg/mm2 以上のワイヤが好ましく用いら
れる。即ち、硬いワイヤに対して好ましく用いられる。
イヤを用いる場合、本発明方法を採用することにより、
押圧ボール3a,3b下方のICチップ6のクラックを
防止しながら、押圧ボール3bの押圧量を増大させるこ
とが出来ると共に、Al電極部5と押圧ボール3bの接
合強度を高める効果が、従来方法を採用する場合と比較
して、より顕著になる。このため、本発明方法において
引張り強さ20Kg/mm2 以上のワイヤが好ましく用いら
れる。即ち、硬いワイヤに対して好ましく用いられる。
【0036】以上説明したように、本発明方法を採用す
ることにより前述の課題を達成することが出来る理由は
明らかではないが、次のように考えられる。従来方法に
よる初期ボールを押圧する時の押圧時間と押圧荷重は図
5(A)のグラフに示すようになるのに対し、本発明方
法のように、ボール下端を一次押圧で平坦にした後二次
押圧する時の押圧時間と押圧荷重は、図5(B)のグラ
フに示すようになると考えられる。このため、従来法の
ように初期ボールをそのまま押圧してAl電極部に接合
しようとする時、図3(a)のように押圧時間の初期段
階で押圧荷重が激しく増減し、所定の押圧量を得るため
に必要以上の押圧荷重を要する。一方、本発明方法によ
れば、一次押圧は初期ボールの底面に平坦部が出来る程
度の小さな荷重で行うことにより、ICチップのクラッ
クを防止しつつボール下端を平坦にし、次いで二次押圧
をして押圧ボールをAl電極部に接合するので、押圧時
間と押圧荷重は図5(B)のように異常荷重が発生する
ことが少ないため、クラックを防止しつつ、ボール押圧
量を増大させることが出来ると共に接合強度を高めるこ
とが出来るようになると考えられる。
ることにより前述の課題を達成することが出来る理由は
明らかではないが、次のように考えられる。従来方法に
よる初期ボールを押圧する時の押圧時間と押圧荷重は図
5(A)のグラフに示すようになるのに対し、本発明方
法のように、ボール下端を一次押圧で平坦にした後二次
押圧する時の押圧時間と押圧荷重は、図5(B)のグラ
フに示すようになると考えられる。このため、従来法の
ように初期ボールをそのまま押圧してAl電極部に接合
しようとする時、図3(a)のように押圧時間の初期段
階で押圧荷重が激しく増減し、所定の押圧量を得るため
に必要以上の押圧荷重を要する。一方、本発明方法によ
れば、一次押圧は初期ボールの底面に平坦部が出来る程
度の小さな荷重で行うことにより、ICチップのクラッ
クを防止しつつボール下端を平坦にし、次いで二次押圧
をして押圧ボールをAl電極部に接合するので、押圧時
間と押圧荷重は図5(B)のように異常荷重が発生する
ことが少ないため、クラックを防止しつつ、ボール押圧
量を増大させることが出来ると共に接合強度を高めるこ
とが出来るようになると考えられる。
【0037】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に
説明する。 (実施例1)99.999重量%以上の高純度金にAg
を50重量%含有させた金合金を、高周波溶解炉で溶
解、鋳造し、その鋳塊を圧延した後、伸線加工を行い、
直径25μmの金合金細線とし、最終焼鈍により引張り
強さ及び伸び率を夫々24.0(Kg/mm2 )、9(%)
とした。次に該金合金線をワイヤとして、図1(A)〜
(D)及び図2(A)〜(C)に示すボールボンディン
グ方法で、ICチップ6上のAl電極部5と外部端子7
を配線した。
説明する。 (実施例1)99.999重量%以上の高純度金にAg
を50重量%含有させた金合金を、高周波溶解炉で溶
解、鋳造し、その鋳塊を圧延した後、伸線加工を行い、
直径25μmの金合金細線とし、最終焼鈍により引張り
強さ及び伸び率を夫々24.0(Kg/mm2 )、9(%)
とした。次に該金合金線をワイヤとして、図1(A)〜
(D)及び図2(A)〜(C)に示すボールボンディン
グ方法で、ICチップ6上のAl電極部5と外部端子7
を配線した。
【0038】即ち、 (1)キャピラリ2先端からワイヤ1先端を導出し、放
電トーチ4を用いて前記ワイヤ1先端にボール3を形成
する。 (2)キャピラリ2を下降させICチップ5上面のAl
電極部5以外の領域9にボール3を一次押圧して、一次
押圧ボール3aを形成する。ここで領域9としてはIC
チップ6のパターン部内の非配線箇所とした。また前記
一次押圧の際の押圧量は、一次押圧ボール3aの外径が
初期ボール3の外径の1.10倍となるものとした。 (3)キャピラリ2を上昇させた後、Al電極部5の上
方まで水平方向(図において左方向)に移動させる。 (4)キャピラリ2を下降させてICチップ6上のAl
電極部5の上面に一次押圧ボール3aを押圧し、二次押
圧ボール3bを形成して該ボール3bをAl電極部5に
接合する。ここで二次押圧の際の押圧量は、二次押圧ボ
ール3bの外径が初期ボール3の外径の1.30倍とな
るものとした。 (5)キャピラリ2を上昇させると共に水平方向(図に
おいて右方向)、外部端子7の上まで移動させて、ワイ
ヤを繰り出す。 (6)キャピラリ2を外部端子7の上に下降させてワイ
ヤの端部を接合し、ループ8を形成する。 (7)キャピラリ2の上方にあるクランプ(図示省略)
でワイヤ1を掴んだ状態でキャピラリ2を上昇させるこ
とにより、ワイヤ1は外部端子7から引き切られ、配線
を完了する。
電トーチ4を用いて前記ワイヤ1先端にボール3を形成
する。 (2)キャピラリ2を下降させICチップ5上面のAl
電極部5以外の領域9にボール3を一次押圧して、一次
押圧ボール3aを形成する。ここで領域9としてはIC
チップ6のパターン部内の非配線箇所とした。また前記
一次押圧の際の押圧量は、一次押圧ボール3aの外径が
初期ボール3の外径の1.10倍となるものとした。 (3)キャピラリ2を上昇させた後、Al電極部5の上
方まで水平方向(図において左方向)に移動させる。 (4)キャピラリ2を下降させてICチップ6上のAl
電極部5の上面に一次押圧ボール3aを押圧し、二次押
圧ボール3bを形成して該ボール3bをAl電極部5に
接合する。ここで二次押圧の際の押圧量は、二次押圧ボ
ール3bの外径が初期ボール3の外径の1.30倍とな
るものとした。 (5)キャピラリ2を上昇させると共に水平方向(図に
おいて右方向)、外部端子7の上まで移動させて、ワイ
ヤを繰り出す。 (6)キャピラリ2を外部端子7の上に下降させてワイ
ヤの端部を接合し、ループ8を形成する。 (7)キャピラリ2の上方にあるクランプ(図示省略)
でワイヤ1を掴んだ状態でキャピラリ2を上昇させるこ
とにより、ワイヤ1は外部端子7から引き切られ、配線
を完了する。
【0039】この様にして、1個のICチップに対して
100ピン、即ち100本のワイヤ配線を行った。この
試料を用いて、次の方法でICチップのクラックの有無
及び押圧ボールの接合強度の測定を行った。
100ピン、即ち100本のワイヤ配線を行った。この
試料を用いて、次の方法でICチップのクラックの有無
及び押圧ボールの接合強度の測定を行った。
【0040】クラックの有無の測定は、ボールボンディ
ングした前記試料を10%NaOH水溶液に浸せきし
て、Al膜を除去した。Al膜は、図1,図2中に示さ
れるICチップ6上のAl電極部5である。ICチップ
10個について合計1000箇所、400倍の金属顕微
鏡を用いて前記Al膜を除去したICチップ面の電極部
を観察し、1ケ以上クラックがあるものをクラックあ
り、クラックが0のものをクラックなしと評価し、クラ
ックなしのものを○、クラックありのものを×で表示し
た。結果を表2に示す。
ングした前記試料を10%NaOH水溶液に浸せきし
て、Al膜を除去した。Al膜は、図1,図2中に示さ
れるICチップ6上のAl電極部5である。ICチップ
10個について合計1000箇所、400倍の金属顕微
鏡を用いて前記Al膜を除去したICチップ面の電極部
を観察し、1ケ以上クラックがあるものをクラックあ
り、クラックが0のものをクラックなしと評価し、クラ
ックなしのものを○、クラックありのものを×で表示し
た。結果を表2に示す。
【0041】接合強度の測定は、上記試料における押圧
ボールとAl電極部の接合部10箇所について、シアテ
スタを用いて剪断荷重を測定し、接続面積から接合強度
を求め、その平均値を接合強度とした。基準接合強度を
8Kg/mm2 とし、8Kg/mm2以上と8Kg/mm2 未満で表
示した。結果を表2に示す。
ボールとAl電極部の接合部10箇所について、シアテ
スタを用いて剪断荷重を測定し、接続面積から接合強度
を求め、その平均値を接合強度とした。基準接合強度を
8Kg/mm2 とし、8Kg/mm2以上と8Kg/mm2 未満で表
示した。結果を表2に示す。
【0042】(実施例2〜9/比較例1〜9)ワイヤ組
成、最終焼鈍を調整して得られた引張り強さと伸びを表
1のようにしたワイヤを用い、ボールボンディング方法
としての押圧方法を、本発明方法、図4に示す従来方法
のうち、表1に示す方法を採用したこと以外は、実施例
1と同様にして試料を作製し、クラックの有無及び接合
強度の測定を行った。結果を表2に示す。
成、最終焼鈍を調整して得られた引張り強さと伸びを表
1のようにしたワイヤを用い、ボールボンディング方法
としての押圧方法を、本発明方法、図4に示す従来方法
のうち、表1に示す方法を採用したこと以外は、実施例
1と同様にして試料を作製し、クラックの有無及び接合
強度の測定を行った。結果を表2に示す。
【0043】
【表1】
【0044】
【表2】
【0045】以上の測定結果によれば、実施例と比較例
の同じ番号の試料を対比させて、次のことが判る。
の同じ番号の試料を対比させて、次のことが判る。
【0046】押圧量、即ち初期ボールの外径に対する接
合ボール(Al電極部に接合したボール)の外径が1.
10においては、押圧方法が従来方法;比較例1,3,
7と本発明方法;実施例1,3,7との間に、クラック
の有無について差異はなく何れもクラックの発生はみら
れない。しかし、接合強度は本発明方法;実施例1、
3、7による接合のほうが大きいことが判る。このこと
から、押圧量が小さいときは押圧方法が何れの場合も、
クラックの発生はみられないものの、接合強度は本発明
方法による接合の方が大きいことが判る。
合ボール(Al電極部に接合したボール)の外径が1.
10においては、押圧方法が従来方法;比較例1,3,
7と本発明方法;実施例1,3,7との間に、クラック
の有無について差異はなく何れもクラックの発生はみら
れない。しかし、接合強度は本発明方法;実施例1、
3、7による接合のほうが大きいことが判る。このこと
から、押圧量が小さいときは押圧方法が何れの場合も、
クラックの発生はみられないものの、接合強度は本発明
方法による接合の方が大きいことが判る。
【0047】押圧量、即ち初期ボールの外径に対する接
合ボールの外径が1.30〜1.40においては、押圧
方法が従来方法;比較例2,3,5,6,8,9の場合
クラックの発生が生じているが、本発明方法;実施例
2,3,5,6,8,9の場合クラックの発生がないも
のであった。また接合強度も本発明方法による接合のほ
うが大きいことが判る。このことから、押圧量が大きい
ときはクラックの発生及び接合強度の何れの点において
も、本発明方法が優れていることが判る。
合ボールの外径が1.30〜1.40においては、押圧
方法が従来方法;比較例2,3,5,6,8,9の場合
クラックの発生が生じているが、本発明方法;実施例
2,3,5,6,8,9の場合クラックの発生がないも
のであった。また接合強度も本発明方法による接合のほ
うが大きいことが判る。このことから、押圧量が大きい
ときはクラックの発生及び接合強度の何れの点において
も、本発明方法が優れていることが判る。
【0048】以上、ワイヤの引張り強さが20Kg/mm2
以上である場合を例示したが、20Kg/mm2 未満の場合
にも、これに準ずる結果が得られ、本発明の課題を達成
し得ることは確認済みである。また、ICチップ上のA
l電極部と外部端子をボールボンディング方法により接
続する場合を例示したが、ワイヤバンプ接続方法により
接続する場合もボール押圧に係る工程は上記(1)〜
(4)と同様であって、表1,表2に示すものと同様の
結果が得られことは確認済みである。
以上である場合を例示したが、20Kg/mm2 未満の場合
にも、これに準ずる結果が得られ、本発明の課題を達成
し得ることは確認済みである。また、ICチップ上のA
l電極部と外部端子をボールボンディング方法により接
続する場合を例示したが、ワイヤバンプ接続方法により
接続する場合もボール押圧に係る工程は上記(1)〜
(4)と同様であって、表1,表2に示すものと同様の
結果が得られことは確認済みである。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明の方法は、I
Cチップ上のAl電極部へボールを押圧して押圧ボール
を形成する際、ICチップ上面のAl電極部以外の領域
で一次押圧を行い、次いで目的領域であるICチップ上
のAl電極部へ二次押圧を行って、Al電極部に対する
ボールの接合を行うようにしたので、ICチップ本体の
クラックを防止しながら押圧ボールの押圧量を増大させ
ることが出来ると共にAl電極部と押圧ボールの接合強
度を高めることが出来るという効果を奏する。従って、
ボールボンディング法、ワイヤバンプ接続法によりIC
チップ上のAl電極部と外部端子を接続して製造する半
導体装置の信頼性向上に好適に用いることが出来る、I
CチップAl電極部へのボール押圧方法及び半導体装置
製造方法を提供することが出来た。
Cチップ上のAl電極部へボールを押圧して押圧ボール
を形成する際、ICチップ上面のAl電極部以外の領域
で一次押圧を行い、次いで目的領域であるICチップ上
のAl電極部へ二次押圧を行って、Al電極部に対する
ボールの接合を行うようにしたので、ICチップ本体の
クラックを防止しながら押圧ボールの押圧量を増大させ
ることが出来ると共にAl電極部と押圧ボールの接合強
度を高めることが出来るという効果を奏する。従って、
ボールボンディング法、ワイヤバンプ接続法によりIC
チップ上のAl電極部と外部端子を接続して製造する半
導体装置の信頼性向上に好適に用いることが出来る、I
CチップAl電極部へのボール押圧方法及び半導体装置
製造方法を提供することが出来た。
【図1】本発明に係る方法の実施形態の一例を示す工程
図。
図。
【図2】本発明に係る方法の実施形態の一例を示す工程
図。
図。
【図3】本発明に係る方法の実施形態の一例を示す工程
図。
図。
【図4】従来の方法を示す工程図。
【図5】ボール押圧時の押圧荷重と押圧時間の関係を示
すグラフで、(A)は従来の方法の場合、(B)は本発
明方法の場合を表す。
すグラフで、(A)は従来の方法の場合、(B)は本発
明方法の場合を表す。
1:ワイヤ 2:キャピラリ 3:ボール(初期ボール) 3a:一次押圧ボール 3b:二次押圧ボール 4:放電用トーチ 5:Al電極部 6:ICチップ 7,13:外部端子 8:ループ 9:ICチップ上面のAl電極部以外の領域 10:バンプ
Claims (5)
- 【請求項1】 ICチップ上のAl電極部と外部端子を
接続するに際して前記Al電極部にボールを押圧する方
法において、キャピラリに挿通されたワイヤの先端にボ
ールを形成する工程と、ICチップ上面のAl電極部以
外の領域に前記キャピラリを下降させる前記ボールの一
次押圧工程と、該一次押圧されたボールとキャピラリを
上昇させる工程と、ICチップ上のAl電極部に前記キ
ャピラリを下降させて前記押圧ボールを接合する二次押
圧工程と、を具備したことを特徴とするICチップAl
電極部へのボール押圧方法。 - 【請求項2】 上記ワイヤが引張り強さ20Kg/mm2 以
上であることを特徴とする請求項1記載のボール押圧方
法。 - 【請求項3】 ICチップ上のAl電極部と外部端子を
ボールボンディング方法で配線した後に封止処理を行う
半導体装置の製造方法において、前記ボールボンディン
グ方法が、キャピラリに挿通されたワイヤの先端にボー
ルを形成する工程と、ICチップ上面のAl電極部以外
の領域に前記キャピラリを下降させる前記ボールの一次
押圧工程と、該一次押圧されたボールとキャピラリを上
昇させる工程と、ICチップ上のAl電極部に前記キャ
ピラリを下降させて前記押圧ボールを接合する二次押圧
工程と、前記キャピラリを上昇させると共に水平方向へ
移動させてワイヤを繰り出す工程と、該繰り出されたワ
イヤの端部を外部端子に接合した後ワイヤを切り離す工
程と、を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 ICチップ上のAl電極部と外部端子を
ワイヤバンプ接続した後に封止処理を行う半導体装置の
製造方法において、前記ワイヤバンプ接続方法が、キャ
ピラリに挿通されたワイヤの先端にボールを形成する工
程と、ICチップ上面のAl電極部以外の領域に前記キ
ャピラリを下降させる前記ボールの一次押圧工程と、該
一次押圧されたボールとキャピラリを上昇させる工程
と、ICチップ上のAl電極部に前記キャピラリを下降
させて前記押圧ボールを接合する二次押圧工程と、該押
圧ボール真上部分でワイヤを切断する工程と、を具備し
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 上記ワイヤが引張り強さ20Kg/mm2 以
上であることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9042619A JPH10242192A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ボール押圧方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9042619A JPH10242192A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ボール押圧方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10242192A true JPH10242192A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12641046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9042619A Pending JPH10242192A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | ボール押圧方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10242192A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114797668A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 北京蓝布息科技有限公司 | 一种电石渣烧制的氧化钙压球系统及其工艺 |
-
1997
- 1997-02-26 JP JP9042619A patent/JPH10242192A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114797668A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 北京蓝布息科技有限公司 | 一种电石渣烧制的氧化钙压球系统及其工艺 |
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---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
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|
A02 | Decision of refusal |
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