JPS61253827A - 半導体素子の組立方法 - Google Patents
半導体素子の組立方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体素子の組立方法に関し、特にボンディン
グ強度の向上を図ったものである。
グ強度の向上を図ったものである。
従来の半導体素子の組立方法は、第6図に示すように、
リードフレーム1のマウント位置に半導体ペレット2を
配置して固着し、その電極パッド3と外部リード4との
接続は、導電性金属細線5を橋絡することにより達成さ
れている。
リードフレーム1のマウント位置に半導体ペレット2を
配置して固着し、その電極パッド3と外部リード4との
接続は、導電性金属細線5を橋絡することにより達成さ
れている。
この導電性金属細線の材料によってはその雰囲気によっ
てもたらされる酸化物の形成を抑制する手法が種々配慮
されており、特開昭55−88318号公報によって開
示された技術もその1つである。即ち被ボンデイング領
域を選択的に活性化する手法によっているために、ボン
ディング細線に酸化物が形成されボンディング強度が不
充分となる外、ボール形成も難かしくなる。
てもたらされる酸化物の形成を抑制する手法が種々配慮
されており、特開昭55−88318号公報によって開
示された技術もその1つである。即ち被ボンデイング領
域を選択的に活性化する手法によっているために、ボン
ディング細線に酸化物が形成されボンディング強度が不
充分となる外、ボール形成も難かしくなる。
一方、特開昭57−5I237号公報ではボンディング
細線を導出するキャピラリ先端部を還元雰囲気に保持さ
れたカバー内に導入して、所望形状のボールを形成する
と共にボンディング細線の酸化を防止する技術も開示さ
れている。
細線を導出するキャピラリ先端部を還元雰囲気に保持さ
れたカバー内に導入して、所望形状のボールを形成する
と共にボンディング細線の酸化を防止する技術も開示さ
れている。
しかし、おおい等の複雑な機構が必要であり、現在1秒
以下の処理速度が要求されるボンディング強度にあって
は、故障が起き易く保守管理に手間を要する等の難点が
ある。
以下の処理速度が要求されるボンディング強度にあって
は、故障が起き易く保守管理に手間を要する等の難点が
ある。
前述のように導電性金属細線の材質によってはその酸化
を防止してボールの真円度を調整するように技術的配慮
が払われているのが現状であり、更に半導体素子を取り
着けるリードフレームの材質も銀を部分的に鍍金手段で
被覆するのに代えて、銅又は銅合金リードフレームを採
用する方向にある。これはこの酸化し易い材料でも充分
に還元した際にはボンディング細線の材質如何に拘らず
その熱圧着強度が得られる認識に立脚するものである。
を防止してボールの真円度を調整するように技術的配慮
が払われているのが現状であり、更に半導体素子を取り
着けるリードフレームの材質も銀を部分的に鍍金手段で
被覆するのに代えて、銅又は銅合金リードフレームを採
用する方向にある。これはこの酸化し易い材料でも充分
に還元した際にはボンディング細線の材質如何に拘らず
その熱圧着強度が得られる認識に立脚するものである。
銅又は銅合金よりなるリードフレームはその材料の圧延
材からプレス工程によって所定の形状に打ち抜き、付着
した油脂成分を有機溶媒で脱脂洗滌後前述のようにN2
10 Vo1%、 N290 Vo1%の混合ガス雰囲
気で還元し、ボンディングを実施した。
材からプレス工程によって所定の形状に打ち抜き、付着
した油脂成分を有機溶媒で脱脂洗滌後前述のようにN2
10 Vo1%、 N290 Vo1%の混合ガス雰囲
気で還元し、ボンディングを実施した。
しかし、銅又は銅合金からなるリードフレームでは有機
物等が強固に付着する場合がありボンディング直前での
還元反応だけでは完全に除去されない。
物等が強固に付着する場合がありボンディング直前での
還元反応だけでは完全に除去されない。
一方この還元温度はすでに取り着けられた半導
。
。
体素子の制約から際限なく高めることも不可能である。
従って、還元温度は300℃〜320℃程度に限定され
ているが、量産的な見地からみると前記脱脂洗滌等に基
づくと想定される有機物の付着がボンディング強度を不
充分にしていると考えられる。
ているが、量産的な見地からみると前記脱脂洗滌等に基
づくと想定される有機物の付着がボンディング強度を不
充分にしていると考えられる。
本発明は、上記欠点を除去した新規な半導体素子の組立
方法を提供するもので、特に銅系リードフレームの還元
をより充分に実施して導電性金属細線とのボンディング
強度を向上するものである。
方法を提供するもので、特に銅系リードフレームの還元
をより充分に実施して導電性金属細線とのボンディング
強度を向上するものである。
この目的を達成するために、銅又は銅合金からなるリー
ドフレームを予めその軟化温度より20℃〜30℃位低
温で還元処理を実施して表面状態を清浄にしてから所定
の工程を経て半導体素子を組み立てる方法を提供する。
ドフレームを予めその軟化温度より20℃〜30℃位低
温で還元処理を実施して表面状態を清浄にしてから所定
の工程を経て半導体素子を組み立てる方法を提供する。
第1図乃至第6図により本発明を詳述する。
本発明では銅又は銅合金からなる圧延材をプレス工程で
所望の形、状に打抜き、付着した油脂成分を有機溶媒で
脱脂処理し、更に水素雰囲気で熱処理する。第2図には
この銅もしくは銅合金からなるリードフレームの搬送順
路を示したが、この熱処理工程の実施位置は除外しであ
る。この実施位置もこの搬送路10に設置するのが好都
合であるが、他の炉を使用しても差支えないが、この場
合は適当な容器に収容して酸化防止に配慮しなければな
らない。
所望の形、状に打抜き、付着した油脂成分を有機溶媒で
脱脂処理し、更に水素雰囲気で熱処理する。第2図には
この銅もしくは銅合金からなるリードフレームの搬送順
路を示したが、この熱処理工程の実施位置は除外しであ
る。この実施位置もこの搬送路10に設置するのが好都
合であるが、他の炉を使用しても差支えないが、この場
合は適当な容器に収容して酸化防止に配慮しなければな
らない。
この熱処理を行う位置は、N2雰囲気に保ち、第1図に
示す温度履歴をリードフレームに与えるが、温度はリー
ドフレームの材質によって変るが最小350℃最大43
0℃に15分〜20分保持して、前記脱脂工程で除去さ
れない有機成分等を揮散もしくは還元する。
示す温度履歴をリードフレームに与えるが、温度はリー
ドフレームの材質によって変るが最小350℃最大43
0℃に15分〜20分保持して、前記脱脂工程で除去さ
れない有機成分等を揮散もしくは還元する。
このような処理が完了したリードフレーム11は引続き
搬送路10内を移動する。前記搬送路10内にはその適
当な位置からN2及びN210容量を供給して還元性雰
囲気に保持され、ダイボンディング部12,ワイヤボン
ディング部13及びポストボンディング部14をある間
隔をおいて設置し,夫々の位置には半導体ペレット15
、キャピラリ18及び押圧具20が出入することができ
るように窓16.19及び22が形成される。前記搬送
路の10の床部にはガイドレール等の搬送手段が設けら
れており、ダイボンディング部12。
搬送路10内を移動する。前記搬送路10内にはその適
当な位置からN2及びN210容量を供給して還元性雰
囲気に保持され、ダイボンディング部12,ワイヤボン
ディング部13及びポストボンディング部14をある間
隔をおいて設置し,夫々の位置には半導体ペレット15
、キャピラリ18及び押圧具20が出入することができ
るように窓16.19及び22が形成される。前記搬送
路の10の床部にはガイドレール等の搬送手段が設けら
れており、ダイボンディング部12。
ワイヤボンディング13及びポストボンディング部14
の床部には搬送されたリードフレームに連動して移動可
能なヒータ23,24.25を配置する。
の床部には搬送されたリードフレームに連動して移動可
能なヒータ23,24.25を配置する。
先ず、前記熱処理を終えたリードフレーム11は搬送手
段によってダイボンディング部12に供給され、ヒータ
23によって所定温度に加熱し、こ\に窓16から半導
体ペレット15が供給され半田層26を介して固着する
。このリードフレームは無酸素銅、燐脱酸鋼,Cuー2
0Vo1%Au等の銅又は調合金製である。
段によってダイボンディング部12に供給され、ヒータ
23によって所定温度に加熱し、こ\に窓16から半導
体ペレット15が供給され半田層26を介して固着する
。このリードフレームは無酸素銅、燐脱酸鋼,Cuー2
0Vo1%Au等の銅又は調合金製である。
次いで、第3図(A)に示すように、半導体ペレット1
5を固着したリードフレーム11は、ワイヤボンディン
グ部13に搬送しヒータ24により約300℃に加熱さ
れるのでこのペレット15に設けた電極27も同様な温
度を示す。この特恵19の入口附近にキャピラリ18が
降下し、それから導出する細線17先端はこの窓附近に
設置するバーナ28で加熱されてボール29を形成する
。前記側、Ijt17は無酸素鋼、燐脱酸鋼、Cu−2
0Vo1%Au等製であるが、他の材質即ちA1又はA
u製でも良し)。
5を固着したリードフレーム11は、ワイヤボンディン
グ部13に搬送しヒータ24により約300℃に加熱さ
れるのでこのペレット15に設けた電極27も同様な温
度を示す。この特恵19の入口附近にキャピラリ18が
降下し、それから導出する細線17先端はこの窓附近に
設置するバーナ28で加熱されてボール29を形成する
。前記側、Ijt17は無酸素鋼、燐脱酸鋼、Cu−2
0Vo1%Au等製であるが、他の材質即ちA1又はA
u製でも良し)。
バーナ28は第4図に示すように外管28aと僅かに径
小な内管28bの二重構造をもち、内管28bからはH
2及び02の混合ガスによる酸水素炎30を形成し、外
管28aからは空気を噴出して酸水素炎30を囲むエア
ーカーテン31を形成する。
小な内管28bの二重構造をもち、内管28bからはH
2及び02の混合ガスによる酸水素炎30を形成し、外
管28aからは空気を噴出して酸水素炎30を囲むエア
ーカーテン31を形成する。
このボール29の形成に当っては窓19の一部を構成す
る可動カバー32でボンディング細線の先端部を囲み、
ワイヤボンディング部1゛3に噴上げる還元性ガス33
の雰囲気内でかつエアーカーテン31で包まれた酸水素
炎30によって形成する。
る可動カバー32でボンディング細線の先端部を囲み、
ワイヤボンディング部1゛3に噴上げる還元性ガス33
の雰囲気内でかつエアーカーテン31で包まれた酸水素
炎30によって形成する。
次いで、キャピラリ18を降下して電極27にボール2
9を熱圧着するが、ボンディング細線17の直径が27
μmφをもつ銅細線では80〜100gの荷重を加えて
、第5図(A)に示すように、電極27に0.5〜3μ
m食込んでボンディングを完了する。尚電極27は厚さ
1〜3μmのA1層で形成する。
9を熱圧着するが、ボンディング細線17の直径が27
μmφをもつ銅細線では80〜100gの荷重を加えて
、第5図(A)に示すように、電極27に0.5〜3μ
m食込んでボンディングを完了する。尚電極27は厚さ
1〜3μmのA1層で形成する。
引続き、第3図(B)に示すようにキャピラリ18を上
昇して窓19の位置でバーナ28によりボンディング細
線17を所定の長さに切断すると同時にボール29a、
29bを形成するが、この場合も還元性ガス33で囲ま
れている。
昇して窓19の位置でバーナ28によりボンディング細
線17を所定の長さに切断すると同時にボール29a、
29bを形成するが、この場合も還元性ガス33で囲ま
れている。
この次は第3図(C)に示すように電極27にボンディ
ングしたボンディング細線17aをポストボンディング
部21側に所定角度に折曲げ後ホーミング工程を施して
から次のポストボンディング部14に搬送するが、搬送
路10内のガス雰囲気温度は200〜300℃に保持す
る。
ングしたボンディング細線17aをポストボンディング
部21側に所定角度に折曲げ後ホーミング工程を施して
から次のポストボンディング部14に搬送するが、搬送
路10内のガス雰囲気温度は200〜300℃に保持す
る。
第3図(D)にはポストボンディング工程を示している
。即ちポストボンディング部14にリードフレーム11
が設定されると、ヒータ25で約300℃以上に加熱さ
れ押圧具20が窓22より降下してホーミング工程で成
形されたボンディング細線17a端部のボール29aを
外部リード21に熱圧着する。この際ボール29aには
300〜500grの荷重を加えて0.5〜3μmの深
さを外部リード21に食込ませる。この工程でも可動カ
バー32で囲み還元性ガス33で包囲する。
。即ちポストボンディング部14にリードフレーム11
が設定されると、ヒータ25で約300℃以上に加熱さ
れ押圧具20が窓22より降下してホーミング工程で成
形されたボンディング細線17a端部のボール29aを
外部リード21に熱圧着する。この際ボール29aには
300〜500grの荷重を加えて0.5〜3μmの深
さを外部リード21に食込ませる。この工程でも可動カ
バー32で囲み還元性ガス33で包囲する。
このように銅系材料からなるリードフレームに銅系材料
の細線を架橋して半導体素子の組立を終える。
の細線を架橋して半導体素子の組立を終える。
本発明では予め熱処理が完了した銅系リードフレームを
利用してボンディング工程を実施したが、第6図に示す
ようにそのボンディング強度言い°換えるとその剥れ発
生の割合は確実に低下している。
利用してボンディング工程を実施したが、第6図に示す
ようにそのボンディング強度言い°換えるとその剥れ発
生の割合は確実に低下している。
更にこの熱処理の有無によるリードフレーム分析値を下
表に示す。
表に示す。
第1表
このように明らかに本発明を適用したリードフレームは
清浄でありこれに由来すると想定されるボンディング強
度不足を改善している。
清浄でありこれに由来すると想定されるボンディング強
度不足を改善している。
以上のようにCu系のリードフレーム及びCu系のボン
ディング細線の適用を確実にしかも量産的に達成可能と
しており実用上の効果は明らかである。
ディング細線の適用を確実にしかも量産的に達成可能と
しており実用上の効果は明らかである。
第1図は本発明の熱処理時の温度勾配を示す図、第2図
は実施例の概略、構成を示す説明図、第3図(A)〜(
D)は本発明の主要な工程を示す説明図、第4図は本発
明に係るバーナの炎の状態を示す図、第5図(A)〜(
B)は本発明におけるボンディング線の接続部分を示す
説明図、第6図は横軸に被試験グループを採り縦軸にハ
ガレ発生率を採ってその関係を示す説明図、第7図は、
従来方法によりボンディング細線を架橋したリードフレ
ームの要部を示す斜視図である。 10:搬送路 11:リードフレーム(被搬送部材) 12:ダイボンディング部 13:ワイヤボンディング部 14:ポストボンディング部 15:半導体ペレット 16、19.22:窓 17:ボンディング細線 20:押圧具 21:外部リード
は実施例の概略、構成を示す説明図、第3図(A)〜(
D)は本発明の主要な工程を示す説明図、第4図は本発
明に係るバーナの炎の状態を示す図、第5図(A)〜(
B)は本発明におけるボンディング線の接続部分を示す
説明図、第6図は横軸に被試験グループを採り縦軸にハ
ガレ発生率を採ってその関係を示す説明図、第7図は、
従来方法によりボンディング細線を架橋したリードフレ
ームの要部を示す斜視図である。 10:搬送路 11:リードフレーム(被搬送部材) 12:ダイボンディング部 13:ワイヤボンディング部 14:ポストボンディング部 15:半導体ペレット 16、19.22:窓 17:ボンディング細線 20:押圧具 21:外部リード
Claims (1)
- 還元ガス雰囲気で熱処理した銅もしくは銅合金からなる
被搬送部材に半導体素子を固着し、還元ガスを満たした
搬送路に不連続に設け不活性ガス及び還元性ガス雰囲気
に囲まれるボンディング部に前記被搬送部材ならびに導
電性金属細線を供給し、前記導電性金属細線を還元性ガ
ス雰囲気で加熱してボールに変形し、前記還元性ガス雰
囲気の前記被搬送部材を所定温度に加熱して前記半導体
素子の所定領域に前記ボールを熱圧着することを特徴と
する半導体素子の組立方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60095556A JPS61253827A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 半導体素子の組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60095556A JPS61253827A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 半導体素子の組立方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61253827A true JPS61253827A (ja) | 1986-11-11 |
Family
ID=14140853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60095556A Pending JPS61253827A (ja) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | 半導体素子の組立方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61253827A (ja) |
-
1985
- 1985-05-07 JP JP60095556A patent/JPS61253827A/ja active Pending
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