JPS61269319A - 半導体装置の製造方法および製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および製造装置

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JPS61269319A
JPS61269319A JP60110359A JP11035985A JPS61269319A JP S61269319 A JPS61269319 A JP S61269319A JP 60110359 A JP60110359 A JP 60110359A JP 11035985 A JP11035985 A JP 11035985A JP S61269319 A JPS61269319 A JP S61269319A
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insulating material
nozzle
semiconductor device
bonding wire
manufacturing
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Michio Tanimoto
道夫 谷本
Michio Okamoto
道夫 岡本
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Hitachi Ltd
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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】 〔技術分野〕 本発明は半導体素子チップと、外部導出用ＩＪ　−ドと
を金属細線からなるボンディングワイヤを用いて接続し
てなる半導体装置に関し、特にこのボンディングワイヤ
のループ形状不良が原因とされる半導体装置の信頼性低
下を防止することができる半導体装置の製造方法および
その製造装置に関するものである。
〔背景技術〕 半導体装置に内装される半導体素子チップと、これを外
部に接続する外部導出用リードとを電気的に接続するた
めに、半導体素子チップのポンディングパッドと外部導
出リードのインナリードとを金属細線からなるボンディ
ングワイヤで接続する構造が用いられる。例えば、第５
図に示す例では、ベースとしてのリードフレーム１上に
半導体素子チップ２を固着し、この半導体素子チップ２
のポンディングパッド３と、前記リードフレーム１のイ
ンナリード４とをループ状に張設したボンディングワイ
ヤ５によって接続している。このボンディングワイヤ５
の張設には所謂ワイヤボンダ装置を用いることはいうま
でもない。
ところで、ボンディングワイヤ５は数十μｍ程度の極め
て細い径寸法のワイヤからなるためにその剛性は比較的
に低く、ワイヤボンディング時あるいはその後の樹脂材
によるモールドパッケージ時等において張設されたボン
ディングワイヤのループ形状が変形され易くなり１、隣
接するボンディングワイヤ間での短絡が生じたり、同図
のようにボンディングワイヤ５がリードフレーム１のタ
ブ６や半導体素子チップ２の角と短絡する等の不具合が
生じることがある。特に、近年のように半導体素子の高
集積化に伴ってボンディングワイヤ５の本数が増大され
てくると、ワイヤ隣接寸法が微小化され、相互短絡の発
生も著しいものになる。
またワイヤ本数が増大されるとその張設箇所も制約され
、ワイヤ５の長さが必然的に長くなってループ形状の変
形度合も高くなり、前述のような短絡事故が生じる頻度
も増大する。
このため、これまでのこの種の半導体装置ではボンディ
ングワイヤの短絡が原因とされる素子の電気的な不良が
発生する頻度が著しく、信頼性の高い半導体装置を製造
する障害になっている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ボンディングワイヤのループ形状の変
形が原因とされる短絡事故の発生を未然に防止して信頼
性の高い半導体装置を得ることのできる半導体装置の製
造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ボンディングワイヤのルー
プ形状を良好に保って短絡を更に確実に防止することの
できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
更に、本発明は前記半導体装置の製造方法を実施するた
めの半導体装置の製造装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、ボンディングワイヤの張設を行った後に、ボ
ンディングワイヤに対して絶縁性材料をノズルから噴出
させてボンディングワイヤに被着させ、この絶縁性材料
でボンディングワイヤを被覆することにより、ボンディ
ングワイヤ相互間はもとより、ボンディングワイヤとチ
ップ、リードフレーム等との間の短絡を防止した半導体
装置を製造することができる。
また、絶縁性材料をボンディングワイヤ゛のループの突
出方向に向けて噴出することにより、ワイヤループ形状
を良好に整形することもできる。
一方、チップ、リードフレーム、ボンディングワイヤ等
からなる半導体構体に対して、相対移動可能なノズルを
設け、このノズルからボンディングワイヤに向けて絶縁
性材料を噴出し得るように製造装置を構成することによ
り、前記製造方法を容易に実施でき、ボンディングワイ
ヤにおける短絡を確実に防止した半導体装置を製造でき
る。
〔実施例〕
第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示しており、先
ず製造装置について説明し、次にその作用と共に製造方
法を説明する。
第１図に示すように、本実施例の製造装置１０はワイヤ
ボンダ１１の下流位置にこれと一体的に構成している。
すなわち、ワイヤボンダ１１は周知のようにボンディン
グステージ位置にボンディングアーム１２を配置してお
り、シュート１３を移動されてきた半導体構体６に対し
てワイヤボンディング動作を行い、リードフレーム１上
に固着した半導体素子チップ２のポンディングパッド３
とインナリード４との間にボンディングワイヤ５を接続
する（第５図参照）。前記ワイヤボンダ１１の直下流に
はバッファ部１３を配置しており、ワイヤボンディング
された半導体構体６を一時スドックし、かつここで半導
体構体６の上下方向を逆転させる。
本発明に係る製造装置は、第２図に併せて示すように、
上下方向が逆にされた前記半導体構体６を８７７１部１
３から案内させるシュート１４を有しており、シュート
１４に付設した送り機構１５によって半導体構体６を連
続またはステップ的に移動させることができる。また、
シュー１−１４の一側にはＸＹテーブル１６を配設し、
シュート１４上にその先端を突出させたアーム１７の基
端を固着支持している。このアーム１７の先端にはノズ
ル１８を取着しており、前記ＸＹテーブル１６の動作に
伴ってノズル１８の平面位置、換言すればシュート１４
上の半導体構体６に対する相対位置を変化させる。
前記ノズル１８には下端のノズル口１８ａに連通ずるチ
ューブ１９を接続し、このチューブ１９には流量制御弁
２０、開閉弁２１を介して圧縮ポンプ２２を接続する一
方、チューブ１９のノズル直後位置には混入部２３を介
装し、チューブ２４を通して絶縁性材料源２５に接続し
ている。この絶縁性材料源２５には、粘性を有する一方
で乾燥されたときに固化するポリイミド樹脂やシリコン
系ゴム等の絶縁性材料が貯えられている。このノズル構
成によれば、圧縮ポンプ２２からチューブ１９内に供給
される圧縮空気は混入部２３において絶縁性材料源２５
からの絶縁性材料が混入され、この絶縁性材料を霧状に
してノズル１８のノズル口１８ａから噴出することがで
きる。なお、流量制御弁２０の制御によって空気流量を
制御すれば噴出される絶縁性材料の噴出量を調整でき、
開閉弁２１の制御で噴出動作を停止できる。
ここで、前記送り機構１５、ＸＹテーブル１６、流量制
御弁２０、開閉弁２１、圧縮ポンプ２２等は中央制御部
２６に接続され、この中央制御部２６に入力されるデー
タ、例えば半導体構体６の品種データ等に基づいて夫々
制御されるようになっている。また、第１図のように、
前記シュート１４の下側には絶縁性材料受け２７を配置
し、またシュート１４の下流位置には前記絶縁性材料を
ベータ処理して固化するためのベーク部２８を配置して
いる。
次に、以上の構成になる本発明装置を用いた製造方法を
説明する。
ワイヤボンダ１１によって半導体素子チップ２とインナ
リード４との間にワイヤ５をボンディングした後、半導
体構体６はバッファ１３において上下方向を逆向きとさ
れ、シュート１４によって製造装置１０にまで移動され
てくる。このとき、半導体構体６の送り量は、中央制御
部２６に入力された品種データ等により制御される送り
機構１５によって所定量に設定される。
半導体構体６が所定位置に設定されると、ｘｙ子テーブ
ル６が動作してノズル１８を初期位置に設定する、この
位置は、第３図のＡに−示すように複数本のボンディン
グワイヤ５の選択された１本５ａに相対する位置である
。そして、中央制御部２６は圧縮ポンプ２２を駆動させ
かつ開閉弁２１を開き、さらに流量制御弁２０を所定値
に設定することにより、チューブ１９にはノズル１８に
向けて圧縮空気が発生され、この圧縮空気によって混入
部２３では空気中に絶縁性材料（ポリイミド樹脂）が混
入される。このため、ノズル口１８ａからは、所謂エア
ガンと同様に霧状のポリイミド樹脂が噴出され、ボンデ
ィングワイヤ５に対して噴出される。この噴出と同時に
ＸＹテーブル１６は徐々に平面ＸＹ方向に駆動し、ノズ
ル１Ｂを第３図の破線で示すように前記位置Ａを起点に
半導体素子チップ２の周囲に沿って移動させ、全てのボ
ンディングワイヤ５に対してポリイミド樹脂を噴出させ
る。
このようにして、噴出されたポリイミド樹脂は、第４図
に符号７で示すようにボンディングワイヤ５に被着され
、続くベータ部２８において加熱処理されることによっ
て固化される。このため、ボンディングワイヤ５はポリ
イミド樹脂膜７によって被覆された導線とされ、隣接す
るボンディングワイヤ相互の短絡やボンディングワイヤ
とチップ、リードフレーム等との短絡を防止することが
できる。
また、前記ポリイミド樹脂の噴出時には、噴出圧力がボ
ンディングワイヤ５に作用してこれに下方への力を及ぼ
すので、ボンディングワイヤ５は強制的に下方に突の状
態にされることになる。このため、ワイヤボンディング
直後のボンディングワイヤ５のループ形状が崩れている
ような場合にもループ形状が良好に修正され、ループ形
状の崩れが原因とされる短絡をも防止できる。また、こ
の修正により、既にボンディングワイヤが短絡状態にあ
ってもこれを解消することができるので、短絡箇所に絶
縁性材料が被着出来ない等の不具合が発生することもな
い。
なお、半導体構体６は送り機構１５によって連続または
ステップ的に移動され、多連リードフレームの場合には
連設された各半導体構体が順序的に処理される。このと
き、中央制御部２６内の品種データにより、送り機構１
５による半導体構体の移動量あるいはノズル１８から噴
出されるポリイミド樹脂の量、噴出タイミングさらに噴
出圧力等が制御され、種々の品種の半導体装置に夫々好
適な被着を行うことができる。余剰のポリイミド樹脂は
受け２７に溜められ、後廃棄される。
（効果） （１）ボンディングワイヤに対して絶縁性材料を噴出し
てこれを被着させ、この絶縁性材料によってボンディン
グワイヤを被覆しているので、ボンディングワイヤ相互
間およびボンディングワイヤとチップ、リードフレーム
等との短絡を防止した半導体装置を製造することができ
、半導体装置の信頼性を向上することができる。
（２）絶縁性材料を噴出するノズルを半導体素子チップ
の周囲に沿って移動させているので、全てのボンディン
グワイヤに対する絶縁性材料の被着を容易にかつ迅速に
行うことができる。
（３）半導体素子チップの裏面側からノズルによる絶縁
性材料の噴出を行っているので、ワイヤループ形状不良
を噴出圧力によって修正することができ、ワイヤへの絶
縁性材料の被着を一層良好に行うことができる。
（４）ボンディングワイヤにのみ絶縁性材料を被着した
場合、半導体素子チップやリード上にも絶縁性材料を被
着する場合よりも、高信顛性のデバイス構造となる場合
がある。
（５）半導体構体に対向配置したノズルと、このノズル
を半導体構体に沿って移動可能な駆動手段と、このノズ
ルに絶縁性材料を供給する手段とを備えることにより、
ボンディングワイヤの全てに対する絶縁性材料の噴出お
よびその被着を自動的に行うことができ、ボンディング
ワイヤの短絡防止を容易に施すことができる。
（６）ノズルを半導体素子チップの裏面側に配置してい
るので、そのままの状態で絶縁性材料の噴出圧力によっ
てボンディングワイヤのループ形状を良好な形状に修正
でき、これによりボンディングワイヤへの絶縁性材料の
被着を確実に行うことができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、半導体構体は半導体素子チップを上方に向け
た姿勢でシュート上を移動させる一方、ノズルはシュー
トの下側に位置させ、上方に向かって絶縁性材料を噴出
させるようにじてもよい。
この場合には、ワイヤボンダ１１との間に設けたバッフ
ァ部１３を省略することができる。また、絶縁性材料の
供給手段には流量制御弁や開閉弁を特に設けることなく
、圧縮ポンプ２２の制御のみで同様の調整を行うように
してもよい。
更に、ノズルは複数個設けてもよく、噴出効率を高めて
処理時間の短縮を図ることもできる。
また、絶縁性材料は前述のようにシリコン系ゴムでもよ
く、ベータによって固化する材料で、しかも半導体素子
に悪影響を与えないものであれば他の材料であってもよ
い。この場合、耐水性に優れていれば更に良好である。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるリードフレーム上に
半導体素子チップを搭載した構成の半導体装置の製造に
適用した場合について説明したが、それに限定されるも
のではなく、素子チップと外部導出リードとをボンディ
ングワイヤで接続する構成の半導体装置の製造の全てに
適用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の製造装置を概念的に示す平面図、 第２図は本発明の製造装置の要部概略構成を示す立面図
、 第３図は絶縁性材料の噴出方法を説明するための半導体
構体の要部の平面図、 第４図はボンディングワイヤの一部の拡大側面図、 第５図はこれまでの半導体装置における不具合を説明す
るための縦断面図である。 １・・・リードフレーム、２・・・半導体素子チップ、
３・・・ポンディングパッド、４・・・インナリード、
５・・・ボンディングワイヤ、６・・・半導体構体、７
・・・絶縁性材料膜、１０・・・製造装置、１１・・・
ワイヤボンダ、１３・・・バッファ部、１４・・・シュ
ート、１５・・・送り機構、１６・・・ＸＹテーブル、
１８・・・ノズル、１９・・・チューブ、２０・・・流
量制御弁、２１・・・開閉弁、２２・・・圧縮ポンプ、
２３・・・混入部、２５・・・絶縁性材料源、２６・・
・中央制御部、２７・・・受け、２８・・・ベーク部。 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ベース上に固着した半導体素子チップと、外部導出
    用リードとをボンディングワイヤで接続してなる半導体
    装置の製造に際し、前記半導体素子チップとリードとの
    間にボンディングワイヤを張設した後、絶縁性材料をこ
    のボンディングワイヤに向けてノズルから噴出して被着
    せしめ、前記ワイヤをこの絶縁性材料で被覆することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、半導体素子チップの裏面側から絶縁性材料を噴出さ
    せ、張設したボンディングワイヤのループ形状をその噴
    出圧力で整形してなる特許請求の範囲第１項記載の半導
    体装置の製造方法。 ３、ノズルを半導体素子チップの周囲に沿って移動させ
    ながら全てのボンディングワイヤに対して絶縁性材料を
    噴出させてなる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    半導体装置の製造方法。 ４、絶縁性材料は、ポリイミド樹脂やシリコン系ゴム等
    の粘性を有しかつ固化し得る材料である特許請求の範囲
    第１項乃至第３項のいずれかに記載の半導体装置の製造
    方法。 ５、ベース上に固着された半導体素子チップと、外部導
    出用リードとの間にボンディングワイヤを張設した半導
    体構体を支持する支持体と、前記半導体構体に向けられ
    て前記支持体に対して相対移動可能なノズルと、このノ
    ズルを少なくとも前記半導体素子チップの周囲に沿って
    移動させる駆動手段と、前記ノズルから絶縁性材料を噴
    出させ得る絶縁性材料供給手段とを備えることを特徴と
    する半導体装置の製造装置。 ６、駆動手段は平面ＸＹ方向の任意位置に移動可能なＸ
    Ｙテーブル機構からなる特許請求の範囲第５項記載の半
    導体装置の製造装置。 ７、ノズルは半導体構体の裏面側に位置され、ボンディ
    ングワイヤのループ突出方向に絶縁性材料を噴出し得る
    よう構成してなる特許請求の範囲第５項記載の半導体装
    置の製造装置。 ８．駆動手段および絶縁性材料供給手段には、半導体構
    体の種類に応じてノズル移動位置およびノズルからの絶
    縁性材料噴出量、噴出圧力および噴出タイミング等を制
    御し得るような制御部を付設してなる特許請求の範囲第
    １項乃至第７項のいずれかに記載の半導体装置の製造装
    置。
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