JPS61502225A - インピ−ダンス整合されたリ−ド - Google Patents

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】 インピーダンス整合されたリード 技術分野 本発明は電気リードを集積回路チップに取付けることに係る。

背景技術 集積回路をリードに取付ける本発明の方法はワイヤボンディングによるものであ り、比較的幅の広いリードフレームを集積回路チップに接合するために１ｉｉ１ 　（０，００２５ｃｍ）のオーダーの直径を有する細いワイヤが使用される。

勿論かかる小径のワイヤはそれが細いが故に高インダクタンスを有しており、ワ イヤとリードフレームとの間のインピーダンスの不整合により反射の問題が惹起 こされ１、またバンド幅の制限の問題が惹起こされる。

発明の開示　゛ 本発明はある特定のインピーダンスを有するよう構成された集積回路用のリード に関するものである。

本発明の一つの特徴は、リードのインピーダンスをそのリードが接続されるソケ ット又は他のコネクタのインピーダンスに整合させることである。

本発明の他の一つの特徴は、リードとチップ接触部とのインターフェイスにター ミネーティングレジスタを設けることである。

本発明の他の一つの特徴は、二つの導電体の間にラミネート状の誘電体がサンド イッチ状に挾まれた構造をなすリードを製造することである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の工程の流れを示す。

第２図は第１図中の工程を一層詳細に示す。

第３Ａ図及び第３Ｂ図は本発明で用いられるチップの種々の形態を示す。

第４Ａ図及び第４Ｂ図は接触パッドの種々のアレーを有するチップを示す。

第５図はリードフレームの一部分を示す。

第６図は本発明で使用するのに適した集積回路の断面を示す。

第７図はボンディング工程の間にリードフレーム及びダイを保持するのに用いら れる保持器を示す。

第８Ａ図乃至第８Ｃ図は１６ビン集積回路に適したリードフレーム設計を示す。

第９Ａ図及び第９Ｂ図はリードフレームに対するグリッパ機構を示す。

第１０Ａ図及び第１ＯＢ図は指定されたインピーダンスを有する代替的なリード フレームを示す。

第１１図は第１０図のリードフレームの一部分を示す。

第１２図はリードフレームとダイとの間のボンドに対する簡単化された光学的検 査装置を示す。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、集積回路の組立及び検査のためのシステムの他の構成要素と共に開発 された。このシステムの他の特徴は、本願出願人と同一の出願人により本願と同 日付にて出願された他の特許出願の対象である。システム中での本発明の位置付 けを明らかにするため、システム全体の説明が本明１ｓ書に含まれている。

バック・エンド組立に用いられる工程の全体的なフローチャートが第１図に示さ れている。第１図に概括的に示されている多数の工程は、検査及び他のデータを 記憶するための計算機と通信して、また時にはそれにより制御されて様々な異な る機械により実行される。

参照符号■を付されているボックスにより表わされている第一の主要な工程では 、“フロント・エンド”又は“バック・エンド″の部分であってよいプロセスが 、全て通常の工程（パッシベーションなどを含む）で完成されたウェーハをイン プットとして受入れ、またチップ回路を保護し且それらを誘電体の頂面を運ばれ る信号から電気的に絶縁するのに十分な厚みを有する誘電体の層を被覆する。

前もってのデツプの上の接触パッドから誘電体の頂の上の接触パッドの標準的ア レーへ延びている金属リードのパターンが形成される。標準的アレーは、チップ ・ダイの寸法に拘らず、同一の数のビンを有する全てのチップに対して同一であ る。

ウェーハは次いで主要工程■で探針検査され、探針検査の結果は電気的に、例え ば計算機内に記憶される。不良チップに対する通常のインク−ドツト・マーキン グシステムは用いられない。

ウェーハは次いで、その後の工程で種々の取付具内に自動的挿入及び方向状めを 可能にする形成のフレーム保持器内の接ｌｌＩＤ上に接着により取付けられ、ま たウェーへの全厚みを通じて切断する自動的ソーイング工程（工程■）で切断さ れる。

搬送台の中ヘダイを選択的に突き下げるべくテープを上から押す自動的シーケン ス（工程ｒＶ）でウェーハから取除かれる。能動回路は標準的パッド誘電体及び 標準的パッドにより保護されているので、上記の工程で問題は生じない。

ウェーハ及び押し抜き装置は、ダイスを搬送台の中の正しい位置に置くべく計算 機υＪ６Ｉ＋のもとに動かされる。

ダイスは、１８０°だけ二搬送台“サンドインチ”を回転させる反転操作と雌雄 結合搬送台に移され、こうして第二の搬送台に載るダイスは頂側に接触部を有す る。ダイスの組は好都合な数、例えば１４個のダイスを保持するボンディング取 付具に移される。ローディングが完了すると、取付具内のダイの間隔を整合する リードフレームがはんだ付は取付具内のダイスの上に置かれ、また上側ボンディ ング取付具がボンディング工程の間にリードとパッドとの間の接触を維持するべ （追加される。

ボンディング取付具ははんだを溶、！Ｉさせて中間接続を形成するべく加熱され る（工程Ｖ）。

ダイスを取付けられたリードフレームは、リードフレームへの中間接続と一緒に ダイをカプセル封じするトランスファ又は射出成形機の中に置かれる（工程Ｖｌ ）。

モールドされたデバイスのストリップは次いで通常の仕方でトリムされ且成形さ れる（工程ｖ■）。

第１図には、以上に列挙した工程を実行する機械と制御計算機との間のデータ通 信が示されでいる。大抵のデ・−タ通信過程はオプショナルである。データ通信 過程は確かにオペレータυＪ！１１のもとに行われてよく、またデータは手書き されてよい。データが自動的に記録され、また以前の過程からのデータが誤りな しに再呼出しされることの利益は当業者（明らかでろう。

本発明の種々の過程は以下の現用と、本願と同日付にて本願出願人と同一の出願 人により出願された他の特許出願の明細書とに一層詳細に示されている。

第２図には第１図中の工程が一層詳細に示されており、また材料及びデータの流 れが示されいている。口の図には、材料をコンテナ内にロードし、またコンテナ を他の位置へ動かす過程が線で示されており、また計ｉ＊ｔａ又は他の記憶装置 への又はそれからのデータの流れが二重矢印で示されている。作業工程への三つ のインプットはウニ・−ハ、リードフレーム及びカプセル封じ用のプラスチック である。二つの再循環ループはそれぞれ、ソーイング及び選択工程の間にウェー ハを支えるのに用いられるフレームと、ボンディング工程の間にリードフレーム セグメントと整列してダイスの組を維持するのに用いられる位置決め取付具とを 舎弟−の主要工程に戻って、例示されている誘電体層は６ｕＩの厚みで被覆され ２６０℃以上の温度で硬化されたデコポン２５２５のようなポリイミドである。

溶融ガラス又は他の頂層への接着を改善するためポリイミドの下に窒化物又は他 の層が存在してよい。通常の方法により集積回路内に予め形成されている電気的 接触パッドは、誘電体の頂の上に液体もしくはテープの形態のホトレジストを被 覆し、それを通じて通常の仕方で回路内の金属接触パッドへの通路を腐食除去す ゛ることにより露出される。“バイア（Ｖｉａ）″が、誘電体の表面が到達され るまで金属又は他の導電体で接触孔を満たすことにより形成される。ホトレジス トが剥がされ、また金属の層が任意の方法、例えばスパッタリングによりポリイ ミドの表面に被覆される。−例では、ポリイミドがバック・スパッタされ、その 後に６００大の１０％チタン＋９０％タングステンとそれに続＜１０００人の銅 及びチタン−タングステン混合物とがスパッタされ、同時に続いて典型的に３μ 腸の銅がスパッタされた。ホトレジストの第二の層が金属層内に金属リードの組 を郭定するパターンで被覆される。リードは、誘電体を貫通するバイアから、同 一数のリードを有するチップの全てに対して同一のパッド接触部の標準的パッド アレーを有するチップの中心の領域へ到達する。例えば、１６ピン・チップは、 それがメモリであろうと任意の他の論理デバイスであろうと、０．１２６インチ Ｘ０．１２６インチ（０，３２ｃｉｘＯ，３２ｃｍ）の寸法を有する標準的構造 内で約０．０１６インチＸ０．０１６インチ（０，０４１ｃｍｘ０．０４１ｃｌ ）の寸法の同一の標準的バッドアレーを有する。標準的バッドアレーは、そのリ ードフレームと共に使用されるべき最小のチップにうまく嵌まるような寸法にさ れる。本発明のオプショナル・バージョンは成る特定の目的に対して配置されて いるパッドアレーを用いる。

金属の露出された領域は、９５％のスズ及び５％の鉛の混合物を用いる通常の電 解めっき工程で鉛及びスズの標準的混合物からなるはんだでめっきされる。ホト レジストが剥がされ、また金ｌｉＩ層のめっきされた領域が、金ｍ層の残余の望 ましくない領域が過酸化水素プラス水酸化アンモニウムとそれに続く過酸化水素 の、はんだを侵蝕しない浴の中で腐食除去される次の工程でエツチング・マスク として用いられる。

いま第３Ａ図に示されている形態のチップ３００が残留しており、その中でダイ ３１０はポリイミドの厚い層３２０と、チップの外側の接触領域３３０から標準 的バッドアレー３４０へ通ずる金属１３２６の回路網とを有する。金属線３２６ は以前に用いられたワイヤに比べて低いインダクタンス、大きい熱伝導率及び大 きい強度を有する。

第３Ａ図に示されている例では、第一の接触部とポリイミド層を通るバイアとは 全てチップの周縁に形成されている。この図は、接触領域がチップの周縁に位置 していなければならない以前のワイヤボンディング法に対してレイアウト設計が なされているチップを示す。以前の設計を継続する利点は、新規のレイアウトの 費用の節減と並んで、追加キャパシティが必要とされる時に従来のワイヤボンデ ィング工程を使用し得ることである。しかし、そのためには、標準的パッド工程 に対する追加的な誘電体及び金属化が使用されないことを必要とする。

第３Ｂ図に示されているように、本発明を使用して、任意の好都合な位置に於て 誘電体を通る接触領域を置くことも可能である。これらのリードに対するバイア は、公知の場合のように縁を除外することなく、チップ表面上の種々の位置で出 発するものとして示されている。リード３４８は標準的パッドアレー内に配置さ れているバイアを接続するものとして示されている。リード３４３は、ポリイミ ドの下に横たわるチップのパッシベーション箇の頂の上に置かれている（図面に は示されていない）ブリッジを通じてバイアーセクション３４４に接続されてい る。このことは、リードの道筋及び構成要素の配置を決める上での自由度が本発 明により追加される口とを示す。

バイア３０５は第３八図中の切欠かれた部分に、リード３２６の一つの端に於け る下側接触領域３０４から上側接触領域３０６へ延びているものとして示されて いる。、坦在実用されている下側接触パッドは典型的に４ｉｉ１　ｘ４ｍｉｌ（ ０，０１ｃ■Ｘ０．０１ＣＩｌ）である。このような大きな面積で接触させるこ とにより、バイアの形成及び配置並びにリード３２６の配置に対する整列許容差 は典型的に±２１１乃至３ｍ１ｌ　（０，００５ＣＩ乃至０．００８ｃｍ）であ り、従来のワイヤボンディングで用いられている精密工程でのリー　ド接続に対 する＋ｏ、５ｍ１ｉ　乃至１１１　（０，００１３ｃｍ乃至０．００２５ｃｍ＞ の典型的な許容差よりも遥かに大きい。

バイアを形成しＩｎリードを置く工程は、もし好都合であれば、ホトリトグラフ ィ用の標準的機械を用いてフロント−エンド作業で実行されてよい。これらの金 属リードを置く際の位置整列に関する必要条件は通常のフロント−エンド作業よ りも遥かに厳密でなくてよいので、誘電体及び頂リードのパターンを形成するの にスクリー・ン印刷のような厚膜技術を用いることが好ましい。典型的に、厚膜 技術による費用はＲ密技術による費用の１７４乃至１／２ですむ。

第３図のポリイミド１１３２０は、もしそのすぐ下の酸化物の層に直接に取付け られるならば、高い信頼性をもって接着しないことが見出されている。ダイの一 部分の断面図が第６図に示されている。この図で基板６−１００はシリコン基板 であり、また間口６−２００は隣接ダイスを隔てる“ストリート”である。スト リートの幅は、ｏ、ｏｏｉインチ（０，００２５ｃｍ）の幅を有するダイアモン ド・ソーにより実行される分離工程でソー・カーフに対する空間を許すべく典型 的に１００μ黍である。

接触パッド６−０５はその上に郭定された一連の開口を有するものとして示され ている。典型的にアルミニウムであり回路の残部に金属化ストリップ（図示せず ）により接続されているパッド６−０５は、Ｓｉｎｇプラス燐及び他の添加物の 通常の組成と１μ腸の厚みとを有する酸化物６−１０により包囲されている。酸 化物６−１０は頂面６−１５を右し、その上にまずポリイミド層６−５０が直接 に被覆された。初期の検査では、しばしばポリイミド層６−５０（第３図中ｒは 層３２０）の接着が離れ、その結果リードフレームがポリイミドを下側の層から 引き離すという大きな問題が示された。

酸化物６−１０は回路内の頂誘電体層として機能する。

それは、第６図に示されているように基板及び接触部を被覆するだけでなく、回 路要素及び金属化部をも被覆する。

回路の能動要素のパッシベーションは、酸化物６−１０が純粋に誘電体として機 能し不活性化層として機能しないように、ソース、ドレイン及び能動領域の上の 薄い酸化物によりシリコンＭＯ８ＦＥＴの通常の仕方で行われる。

窒化物層６−２０は、ストリート６−２００が酸化物６−１Ｑを通して基板まで ＃Ｘ食された後に、０．３μ園の厚みまで通常の仕方で２５０℃の温度に於てプ ラズマにより支援されたＣＶＤ法によりデポジットされている。デュポン２５２ ５ポリイミドの層が被覆され、また比較的平らな頂面を生ずるようにスピンされ ている。ストリート６−２００の上の接触部６−０５及び６−５５の上の開口６ −４５はシブレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）　３１２展開剤のような通常の塩基性溶液 を用いる湿式エツチングにより未効果ポリイミドを通して開かれている。開口６ −５５及び６−４５の頂に対する典型的な寸法はそれぞれ１００及び８７μ層で ある。

開口６−４５が開かれた後に、開口６−４０がＣＦ４中のプラズマエツチングに より窒化物［１６−２０に開かれる。

開口６−４０の典型的な寸法は７５μ−であり、従って開口６−４０は窒゛化物 層６−２０により包囲されており、酸化物層６−１０を露出することはない。

窒化物！！１６−２０の頂面６−２５へのポリイミドの接着は表面６−１５への ポリイミドの接着に比べて大きく改善されていることが見出されている。窒化物 層６−２０は表面６−１５に於て酸化物に良好に接着する。こうして窒化物層６ −２０の機能は、バイアに於てだけでなくストリート上のソー・カットに於ても 酸化物層６−１０を全体的に包囲する構造によりポリイミドの接着を改善するこ とである。

探針検査 次の主要工程■は、ウェーハ内にまだ残留している個々の回路ダイスの検査であ る。入力／出力のために用いられる小さな探針が接触部に取付けられ、個々のチ ップが検査される通常の電気的ウェーハ検査工程が実行され得よう。

本発明の利点は、ポリイミド層の頂の上の金属リードが旧形式の接触パッドより も遥かに大きな面積を覆い、従って、これらの大きな金属パッドを押圧する電気 的接触探針又は電極の圧力が減ぜられていても、電気的接触の形成が従来の技術 で用いられた小さな接触パッドによる場合よりも容易である。接触領域に到達す る以前にリードへの電気的接触を形成することも可能であり、こうして探針検査 工程に追加的なフレキシビリティが得られる。本発明により得られる重要な経済 的利点は、同一数のピンを有する回路の全）７ミリに対する標準的パッドアレー と整合するのに探針の単一の組しか必要とされないことである。公知の方法では 、各チップ設計に対して探針の具なる組が典型的に必要とされた。

もしチップが、第３Ｂ図中に接触部３５０（検査されるべき回路内の一点へのア クセスのために形成されており、通常の接触部の一つに接続しないバイア）によ り示されているように、標準的パッドアレーの外側にオプショナルな電気的接触 パッドを有するならば、もちろん探針の異なる組が必要とされる。

従来のウェーハ検査では、不良チップは、手動組立中に識別且廃棄され得るよう に、インクの小さなドツトにより、マークされる。この工程ではチップは電気的 に識９ノされる。

即ち、ウェーハは特定の仕方で方向付けされ、またチップはＸ　−Ｙマトリック ス内でのそれらの位置により識別される。個々のチップに対する検査データは中 央計算機メモリ内又はフロッピィディスク又は他の記憶媒体内に記憶され、また 不良チップが計棹機内で識別される。この工程は第２図中でつＩ−ハ・−マツピ ングと呼ばれている。

もしチップが（大規模メモリアレーで行われるように）レーザによりヒユーズを 溶断することにより接続又は遮断される冗長又はオプショナル回路の特徴を有り るなうば、この工程は、現在行われているように、ポリイミド層が置かれる以前 に行われている。しかし、金属ストリップの外側のポリイミド層を通して置かれ る（接触部３５０と類似の）追加的接＠部を通してアクセスすることにより、又 は後で閉じられる冗長回路の−Ｆに大きな開口を有するポリイミドを置くことに より、オプショナル部分回路のイネ−ブリング又はディスニーブリング又は冗長 回路のイネ−ブリングを電気的に行うことができる。その場合、中央計算機はイ ネーブル又はディスエーブルされるべきオプショナル回路を識別し■検査探針を 通して適切にヒユーズを溶断する。ヒユーズ溶断が行われるべきシーケンス内の 点はもちろんオプショナルである。

もしウェーハが先に識別ラベルを与えられていなければ、いま計算機内に記憶さ れた検査データとデータの出所であるウェーハとの間の結び付きを維持するため ウェーハ、Ｌにラベルを置く必要がある。この結び付きを行うためにはもちろん 多くの方法があり、特定の方法は要請されない。一つの好ましい方法は、ウェー ハを識別する光学的バーコードのような識別ラベル上に識別コードを置く方法で ある。

他の方法はウェーハ内に不良チップの識別コードが記憶され得るプログラマブル ・メモリを形成する方法である。、その場合、ウェーハ自体が必要な情報を担い 、従ってウェーハが検査結果から分離されるという問題は生じない。

［ディング 最終ボンディング工程（第１図中の工程Ｖ及び第２図中のリードフレーム取付具 組立、ボンディング、分解）に対する組立体が第７図に分解図で示されている。

この図に概要を示されている保持器７−１１０は１４個のチップを正しい間隔で 保持するが、そのための受り７−２２５は二つしか図示されていない。受け７− ２２５の上にチップ７−２３０が、またチップの上にリードフレーム５−、−１ ００内の指状接触部５−１２２、リードフレーム・ストリップ５〜１２５の部分 、が置かれている。リードフレームの詳細は後で説明する。カバー７−１２０は リードフレーム・ストリップ５−１２５の縁５−１１０を上から押し、この緑は 、接触部先端が僅かに曲げられるようにストリップの外側部分を位置させるべく ４１１７−１１．２の上に載る。この曲げは、ボンディング工程の間に信頼性の 高い接触が保証されるように、製造工程の間の先端の位置の不可避の変動を補償 するべく行われる。曲げは、設定された大きさだけ朔７−１１２の上にチップ７ −２３０の頂が突出するように受け７−２２５の深さを定めることにより行われ る。曲げの大きさく０．００５インチ乃至０．００フインチ（０゜０１３Ｃ■乃 至０．０１８ｃｍ）は例えば、信頼性の高い接続形成を保証するべく先端位置の 正規分布の標準偏差の数倍である。リードフレーム・ストリップ５−１２５の縁 ５−１１０はカバー７−１２０により−７−１１２の上に押付けられ、従ってま た先端５−１２２はリードのばね定数によりバッドに押付けられる。

本発明に於て使用される一つの典型的なリードフレームが第５図に示されており 、この第５図に於ては各リードフレームの半分が示されている。個々のリードフ レームは、標準的な公知の工程で用いられる正しい熱的特性を有する高価な合金 に比較して安価な銅合金であってよい金属のり−１１０はそれに沿って実際のリ ードを担持する役割をする。リード５−１２０はソケットへの差込み又は表面取 付けに適した形状の外端５−１２３と、ダイへの取付けのための内側部分５−１ ２１とを有する。二つの部分は、ボンディング工程の後で切断されるセグメント ５−１２４により継がれる。孔５−１１２がリードフレームを位置決めする際の 参照点を与えるべく設けられている。各リードセグメント５−１２１の端には、 標準寸法の平らな接触領域を形成するべくリードが四分の一円に曲げられる（又 は平衡な接触部分を形成するべく二倍に曲げられる）領域５−１２２が存在する 。異なる長さを有する異なるリードセグメント５−１２１の各々は、はんだ付は 工程に対する正しい整列を与えるべく接触領域５−１２２がダイの上の雌雄結合 バッドに均等に押付けられるように実質的に同一のばね定数を与えるような形状 にされている。リード５−１２０はリードフレームリボン製造の先の工程ではん だでスズめっきされている。

同一数のビンを有するチップのフッミリが誘電体の頂の上に同一の標準的バッド アレーを有することは本システムの有利な特徴で°あるが、本質的な特徴ではな い。図解のために、異なる寸法の二つのダイス５−１３０及び５−１３２がリー ドフレームと一緒に示されている。この特徴により、チップの全ノアミリに対し てリードフレームのリボンを一種類しか必要とせず、在庫費用が顕著に節減され る。

ダイの接触バッド３４２及び先端５−１２２は何れもスズめっきされており、ま た加熱される準備が整っている。

ボンディングは気相リフローはんだ付は技術又は可溶合金をリフローさせるべく 材料を加熱する他の手段により行われる。これらの代替的技術は赤外線加熱、コ ンベヤオーブン、高温ガス加熱又はレーザ加熱を含んでいる。気相リフローｒは 、はんだ付（プ温度よりも沸点が高い液体、例えば）ｏウリナ−ｔ−（Ｆ　Ｉｏ ｕｒｉｎｅｒｔ　）　Ｆ　Ｃ−７１のような液体がその沸点に保たれている。保 持器７−１１０及び７−１２０は、整列しで保たれているチップ及びリードフレ ームと共に、沸点に於（プる蒸気で満たされているコンテナ又はオー１ンに挿入 され、またそこに、はんだが溶融してボンドを形成するべく流動するまで保たれ る。加熱サイクルの典型的な時間はう乃至１５秒である。この沸点は典型的に２ ２５℃以上、但し３００℃以下である。対照的に、現在のワイヤボンディング及 びダイ取付は工程は４６０℃までの温度で実行され、また個々に実行される。加 熱サイクルの時間を短縮するため、ボンディング取付具は小さい質量と、はんだ 継目の周りの蒸気の自由な流れを許す多くの開口とを有していなければならない 。保持器７−１１０及び７−、１２０は、図面の複雑さを減するため、解団的に 示されている。

本発明の重要な経済的利点は、リードが全て同時にはんだイｑけされることであ る。このことは、リードが一つずつボンドされなければならないワイヤボンディ ング技術と対照的ぐある３、２８ビン・チップに対するはんだ付は工程の時間が １６ビン・チップに対する時間よりも長くかからない。

組立シーケンスの次の段階（第１図中の■程Ｖｌ）は。

はんだボンドの機械的及び電気的健全性が検査されるＡブシ−１ｔルな検査工程 である。継目の機械的強度を検査するべくチップを引張ること、電気的連続性を 検査するべく標準的パッド及びリードフレームの縁に探針を置くこと、又ははん だの塊を光学的に検査することなど公知の多くの検査法がある。

第１２図に簡単化された形態で示されている装置は、リードフレーム・ストリッ プが保持器７−１１０から取られ、モールディング・ステーションへの輸送のた めカセットをロードする工程中の中間工程としての検査に供される。光源１２− ２、例えば半導体ダイオード又は半導体レーザが、入力ビームパワーを測定する パワーモニタ装置を通過するビーム１２−１１を発生する。ビーム１２−４はリ ード先端５−１２２に於てはんだの塊１２−１０に衝突して、幾つかの方向に反 射される。反射されたパワーの正確な分布ははんだの塊の詳細な形状に関係し、 従ってチップからチップへと変動する。二つの検出器１１−１３及び１２−１５ が反射された光の一部を検出する。好ましくは、これらの検出器は強度分布中の 小さな変動を積分して除去するのに十分な面積を有する。もしリード先端５−１ ２２がパッドとの接触を形成しなければ、滑らかなはんだ表面の代わりに間隙が 存在し、非常に僅かな光しか反射されない。検査を通過するためには、雨検出器 １２−１３及び１２−１５がモニタ１２−３内の信号の成る部分を受けなければ ならない。しきい値は、生産ラインが最初に運転に入れられる時に経験的に設定 される。

１４チップ全体の上の全てのリードが検査されてよいし、１４チツプのユニット 当り唯一のリードが検査されてよいし、又はその間の任意の数のリードが検査さ れてよい。検査するリードの数は通常の費用−信頼性間の兼合いに関係する。一 つの適当な方法は第１０図のロボット１０−２３によりビーム１２−１１を通過 して一定速度でリードフレーム・ストリップを動かすことである。ボンドが形成 されているべき点にビーム１２−１１が衝突する時に検出器１２−１５及び１２ −１３内の信号がサンプルされる。こうして個々のボンドがビームを通過する時 間により個々のボンドが識別される。

モールド ボンディング工程の後に、（第１図中の工程Ｖ■）、１４チツプを取付けられた リードフレーム５−１００が、その周りにプラスチックをモールドしてチップの カプセル封じ及び保護を行うべく、トランスファ又は射出成形機内へ置かれる。

モールディング工程は通常の技術及び装置を使用して行われる。リードフレーム と接触パッドとの間の広い接触領域が標準的に使用されているワイヤボンディン グ技術に比較して非常に丈夫であり、従ってハンドリングの間の損傷によるチッ プの不良発生率が遥かに小さく、またチップが、公知のボンディングの場０合に 比べて、大きな速度で、また細心さを必要とせずに、動かされ得ることは本発明 の有利な特徴である。リードが工程中チップから熱を導き去ることも本発明の有 利な特徴である。

カプセル封じされた（まだリードフレーム内にある）ダイスが成形機から取出さ れた後、第２図のオプシフンルなラベリング工程が実行される。ダイス・アイデ ンティティは最初に探針検査の間に、個々のダイに対するデータが測定された時 に現われた。そのアイデンティティはウェーハ、テープ・フレーム及びリードフ レーム上のラベルにより保存されており、計陣機は必要であればダイ・アイデン ティティをリードフレーム上に記録するべく更新されている。

各チップはレーザ焼印工程又は他の好都合な技術により識別ラベル、検査結果な どを付けられ得る。

余分なプラスチックをリードから取除く“デジャンク（ｄｅ、ｊｕｎｋ）　”工 程もこの時に実行される。

トリム／成形 次に第１図の工程ｖ■で、チップとリードフレームとの複合体がリボンから分離 され、またリードを正しい整列状態に維持する役割をした間隔セグメント５−１ ２４が切断される。もしリボンが銅又は銅合金のシートから形成されていれば、 リード全体が一緒に短縮されるように連結部５−１２４などを切断する必要があ る。もしリボンの他のバージョンとして、めっきされた銅リードを頂に形成され ている部分５−１１０及び支えリード５−１２０に対してプラスチック裏当てが 用いらねているリボンが使用されるならば、セグメント５−１２４をプラスチッ ク内に維持することは容易であり、またリードを分離することは必要とされない 。

リードフレームの詳細 第５図は、本発明に使用可能なリードフレーム−ダイ間のボンディングの原理の 広いバージョンを示す目的の原理的な図解である。リードフレームの一層詳細な 形態は第８図に示されており、そのうち第８Ａ図はそれぞれ点１及び２を中心と する二つのリードフレームを含むリードフレーム・ストリップの一部分の頂面図 である。

図面は、隣接リードフレームの外側部分５−１２１が重なっており（従来の技術 では“組んだ指のように入り込んでいる″）、従゛つてリードが金属リボンから 型打ち又はエツチングされる時に生ずるスクラップの量を減するという本発明の 一つの有利な特徴のために混雑している。リード５−１２０の間の距離の半分ず つリードフレームをずらすことにより部分５−１２１を重ならせることも簡単で あろうが、その場合には取付具内のチップの位置もずらされなければならず、こ のことは取付具にダイをローディングする工程を一層複雑にするであろう。

各１６ビン・リードフレームは四つの象限１０．１０’、２０及び２０′から形 成されている。象限１０及び１０’竹表昭６１−５０２２２５　（７） は中心線８−３に対して鏡像関係にあり、象限２０及び２０′は中心線８−４に 対して鏡像関係にある。象限１０と象限２０との間の相違点は、連結ストリップ から個々のリードの接触バッド５−１２２へ延びている指５−１２１のの形状で ある。四つのリード８−１１乃至８−１４及び８−２１乃至８−２４の二つの組 が第８Ａ図に、また一層詳細にそれぞれ第８Ｂ図及び第８Ｃ図に示されている。

リードフレームの一層完全な詳細を示すため、製作図の関連部分が示されている 。位取り点を有する数字は、孔５へ・１１２の中心を原点とする直角座標系内の インチ（１インチ−２，５４Ｃ１１＞単位の寸法である。例えば、象限１０の指 ８−’１１は０．２６４１−０．２５３１−０．０１１インチ（０，０２８ｃｓ ）の幅を有し、また０、２５３１−０．２４１３−０．０１２インチ（０，０３ ０ｃ鵬）だけ指１２から隔てられている。

指５−１２１は同一のばね定数を有するものとして設計されており、この実施例 では、指先端５−１２２とバッド３４２との間の信頼性の高い接触を保証するた め、９８１ダインの力に対して０．０２５＋ｎの振れを生ずる（１１１（０，０ ０２５０ＩＩ＞の振れ当り１乃至２グラム）。先端５−１２２は０．０１０イン チ＜０．０２５ｃｍ）の曲率半径４で指５−１２１を曲げることにより形成され ており、その結果として公称０．０１インチ（０，０２５ＣＩ）平方の接触先端 が生ずる。

図示されている特定のリードフレームは１６ピンＤ、１、Ｐ、の工業標準に適合 する外側リード５−１２０を有する。材料はめつき前に０．０１０＋０．０００ ５インチ１９５．３／４ハードである。はんだめっきは６０−３５０マイクロイ ンチ（１，５２−８，８９μ−）の厚みのスズー鉛であり、スズ含有量は８８％ と９８％との間、残余は鉛である。

第８Ａ図の中心１８−３及び８−４は０．５４０インチ（１，３７ＣＩ）だけ隔 てられており、その結果として７゜７５インチ（１９，７ｃｍ）の全長を有する １４リードフレームの組が生じている。

指５−１２１に対する多くの他の設計がこの開示を参考にして当業者により行わ れ得よう。指５−１２１が正確に同一のばね定数を有することは本発明の実施に とって本質的ではなく、かなりの変動が許容され得る。

リードフレームのハンドリングには困難な問題がある。

リードフレームは壊れ易（、従来のグリッパにより容易に潰される。“触覚”セ ンサを有するグリッパが使用され得ようが、それらは高価である。真空リフタは 、リードフレームに多くの開口があるために、使用され得ない。

第９Ａ図及び第９Ｂ図には、リードフレームを持上げ且整列させる役割をする経 済的なグリッピング取付具が示されている。第９Ａ図は分解図であり、また第９ Ｂ図は組立てられた取付具の側面図である。いま第９Ｂ図を参照すると、採用さ れている原理は、グリツピング取付具がさもなければ及ぼすであろう圧力を緩和 する“バックアップ−バー”９−２２の使用である。力は、グリッパ９−２０の 間に接続されているものとして示されており、それらを押し離そうとするばね９ −２６から作用する。種々の位置の他のばね又は力を作用する他の方法も使用さ れ得る。

リードフレーム９−３０はバー９−２２の下側且グリツピング取付具９−２０の 延長部９−２３内のノツチ９−１２４の間に配置されている。第９Ａ図に示され ているように、四つのノツチ９−２４が存在する。バー９−２２の底とノツチ９ −２４の底との間には公称０．０１５インチ（０゜０３８ｃ＋ｅ）の間隙が存在 する。リードフレーム９−３０は０、０１０イ”／チ（０，０２５ＣＩ）　（７ ）厚ミシカｆＫイｆ）テ、０．００５インチ（０，０１３ｃｍ＞の余裕が存在す る。

グリッピング取付具９−２０はコーン９−１４から取付具９−２０に取付けられ ているローラ９−１５に作用する下向き圧力に応答してとボット９−２９の周り を揺動する。

コーン９−１４は例えば精工台から市販されているばね復帰付き空気作動式シリ ンダ９−１０の部分である。ハウジング９−１１は下端にコーン９−１４を有す るシリンダ９−１３を包囲しており、また腕９−１２の孔端９−２８を貫通する ピボット９−２９を支えている。各ピボット９−２９の両端を支える四つの孔端 ９−２８が存在する。ハウジンク９−１１は、図面を見易くするため第９Ａ図に 於ては省略さねでいる剛固な支えを通じてバー９−２２をも支えている。グリッ ピング取付具９−２０の運動は第９Ｂ図中に矢印により示されている。

□　第９八図中に見られる取付具９−２０内のスロット９−３０は、バックアッ プ−バー９−２２に留められている支えバー９−３２により支えられているもの として図面に概要を示されているばね力の作用下にあるプランジャ９−３３に対 する間隙を与える。プランジ？９−３３の機能は、バックアップ−バー９−２２ がそのボンディング取付具への整列ビンにより保持されるのを防止するべく下側 ボンディング取付具７−１１２を押すことである。

二つの整列ビン９−３４が第９Ｂ図中に示されている。

ビン９−３４は、バー９−２２に対してボンディング取句具７−１１０を位置決 めするため、バー９−２２の対角線上の両隅に配置されている。この整列は、ビ ン９−３４が通るリードフレーム内の孔が緩くされているので、リードフレーム をボンディング取付具に対して又はダイスに対しれた孔に入る（図面には示され ていない）ボンディング取付具内のビンにより影響される。ボンディング取付具 、リードフレーム及びグリッパの複合体はもちろん、ボンディング取付具内の整 列ビンがリードフレーム内の正しい孔に入る以前に許容範囲内になければならず 、それはビン９−３４の機能である。ビン及び孔の正確な位置には常に誤差が存 在し、またビン９−３４がその雌雄結合孔の中に固着し得る。プランジャ９−３ ３はボンディング取付具からのビン９−３４の係合解除を保証するために使用さ れている。

リードフレーム９−３０は、ビン９−３４が通るリードフレーム内の孔はボンデ ィング取付具内の整列ビンと雌雄結合する四つの孔よりも緩い許容差を有するの で、ボンディング取付具と共に残留する。四つのビンの組合せ及び一層密な許容 差は、グリッパが持上げられる時にリードフレーム９−３０が迅速に保持される ことを保証する。

ディスクリート部品の取付 次に第４Ａ図及び第４Ｂ図を参照すると、標準的パッド・レイアウトを使用する ダイの変形例が示されている。第３Ａ図及び第３Ｂ図の標準的パッド・アレーは 、単一のリードフレームが・全寸法範囲に対して使用され得るように、非常に小 さなチップにうまく嵌まるような寸法の方形輪郭を有するものであった。しかし 、異なるパッド・アレー（尚も多数の集積回路に対して共通であってよい）を容 認する他の技術及び経済的観点が存在し得る。

例えば、第４Ａ図には、前記のように同一の基板３１０及びポリイミド層３２０ を有するが、バッド・アレーがチップの外側へ向けてセットされたそれぞれ例え ば８バツドの二つの列３５０を含んでいるダイが示されている。中央は空いてお り、回路内の種々の点（その一つはリードとの接触を形成するべくアレー位置の 一つの配置されているバイア３５２である）へ電１１！％ｆ圧を分配するバス３ ５３のための場所が存在する。薄いワイヤを使用する公知の技術と比較して、バ ス３５３はかなり低い抵抗及びインダクタンスを有する。同様に、バス３５４は バッド３５１と接触し、ダイの周りに接地端子を分配する。

強固なポリイミド層３２０により得られる利点として、ディスクリートな能動的 又は受動的デバイスが１１１３２０の頂の上に置かれて、バイアもしくは標準的 パッドを介して回路に接続され得る。第４Ａ図には、デバイス３６８がバイア３ ７０及び３６９に接続されているものとして示されている。デバイスは（従来の 集積回路技術では達成困難な）高い抵抗値を有する厚膜抵抗器であってよい。デ バイスはオプションにより通常の表面取付デバイス・パッケージングを有する分 離して形成されたデバイスであってもよい。

例として抵抗器、インダクタ、キャパシタがある。

キャパシタの一つの有用な例がユニット３５５として示されている。これは点３ ６７及びストラップ３６６との導電性接着により電源と接地との間に接続されて いる電荷保存キャパシタである。このようなキャパシタは通常、回路がスイッチ される時に安定な供給電圧を維持するべく集積回路ソケットに取付けられている 。チップと共にキャパシタを含んでいることの経済的な利点は明らかである。ユ ニット３５５のようなデバイスはもちろん回路内の任意の点に接続されていてよ い。

大きな関心を持たれる一つの変形例として、同一の基板上に製作するのが困難な 光学的又は他の要素が分離デバイムーヒ素基板を用いる固体レーザであってよ（ 、またダイ３１０は通常のシリコン集積回路であってよい。その場合、他の光学 的デバイスとの通信のために光ファイバが含まれる。

容易に実現され得る他のデバイスは、固定要素もしくはカプセル封じプラスチッ クに形成されたアクセス孔を通じて調節可能な要素を有するＲＣタイミング回路 網、又は熱を拡散させるのにデバイス３５５の領域を用いるパワートランジスタ である。ヒートシンクも直接に層３２０に、又は基板３１０の大電力部分からの 低インピーダンス熱伝導を可能にするバイアに取付けられ得る。

これらの他のデバイスは任意の好都合な仕方で取付けられ得る。それらはリード フレームのはんだ付けの前又は後に接着により取付けられ臀る（又はそれらがは んだ付けされ、リードフレームが接着により取付けられ得る）。代替的に、接着 によるボンディングに先立ってリードフレームを所定の位置に保って、リードフ レーム及びディスクリート・デバイスのはんだ付は又は接着が同時に行われ得る 。

第４Ｂ図には、在庫のかなりの減少を可能にする本発明の他の変形例が示されて いる。この場合、前記のように基板３１０どポリイミド脅３２０と表面パッドと をｉする第一のチップ３００’　と、基板３１０′とポリイミド層３２０′と層 ３２０士の接触部のアレー３８２と雌雄結合する接触部のアレー３８２゛とを含 む第二のチップ３８０とを含んでいるニチップ組立体が存在する。

代替的なＵ字形の接触部アレー３５０′が示されており、こねはデツプ３８０に 対して８３２０の半分を自由にするという利点を有する。チップ３００’の半分 の上にリードを全てもたらすためには、リードのばね定数に若干の変動を許すこ とが必要であろう。

電力供給及び接地のために接触部３５０’　と接触部３８２との間の幾つかの接 続のみが示されτいる。チップ３８０はもちろん人力／出力のためにリードに直 接に接続し得る。図示されている例では、チップ３８０は、電力供給及び接地の みを必要とし、またアレー３８２内のパ、イアを通・じて又はリード３７３のよ うな表面リードを通じて一層大きいチップとのみ通信するＲＯＭである。

大きな商業的関心を持たれる一つの特定の応用は、ＲＯＭの追加によりカストマ 仕様化されるシングルチップ・マイクロのような多連目的チップの応用である。

もしＲＯＭ厚マスク・オプションであれば、歩留りの変動ヌは短納期の注文を許 ゴベくカストマ仕様マイクロコンピュータの備蓄供給が存在しなければならず、 またメーカは一つのカストマに対してのみ良品であるチップの在庫を維持しなけ ればならない。しかし、゛第４Ｂ図の実施例では、各カストマに対する在庫はマ イクロコンビコータよりも遥かに安価なＲＯＭのみでよい。メーカーはもちろん カストマ全体のニーズを満すのに十分なマイクロコンビュ、−夕の備蓄を維持す る。統計の法則から在庫の全費用が中央備蓄によれば少なくて済むことは明らか である。

ニチツブ・システムの変形例では、主チップ３０２は入力コントローラのような 一般化されたシステムであり、また第二のチップ３８０は特定の応用に対して各 々カストマ仕様化された多くの代替的チップの一つである。例えば、主チップ３ ０２は５ボルト論理チツプであってよく、また第二のチップ３８０はモデム又は コータのような電話インタフェース内の電話回路網のＰｉ雷電圧耐えるように設 計されていてよい。

プラグ・コンパチブル・システム用の種々のメーカーのコンピュータへのインタ フェースのような第二のチップの多くの他の応用、又は並列出力又は直列出力の ような多数の標準的論理機能の一つの実現は当業者に明らかである。

チップ３８０を取付けるための一つの好都合な方法は、信頼性の高い接触を形成 するべく十分な量の高温はんだでパッド３８２＋を形成し、そのボンドを低いほ うの温度でのリードのボンディング以前にリフローさせる方法である。

他の方法は整列してチップ３８０を接着により取付け、接触部の両組を同時には んだ付けする方法である。

インピーダンス整合されたリード 第１０図及び第１１図中に示されているリードフレームの代替的な形態は、チッ プに出入りする信号の伝送を改善するため集積回路が挿入される回路の他の部分 に整合される特定のインピーダンス値をリードのインピーダンスが有するという 改良された特徴を有する。改良されたリードフレームは第５図及び第８図に示さ れているものと同一の一般的形態を有する。構造の主要な相違点は、いまの場合 はリードフレームの材料が中間に誘電体を挾んだ二層の導電体を有する丈ンドイ ッチ構造であることである。誘電体の厚み及びリードの形状は所望のインピーダ ンスを生ずるように選定されている。

−１１複雑なリード構造を使用する理由は、高周波集積回路では、１ナノ秒パル スの基本周波数が１ＧＨｚであり、このようなパル°スをきれいに通過させるの に必要な帯域幅が１３ＧＨｚであることである。この高い周波数領域では、集積 回路のパッケージングが制限因子となり、また集積回路をシステムの他の部分と 接続するリードの立上り時間が回路自体の帯域幅をυノ限する。このような高周 波システムの他の問題点は、プリント回路ソケット又は他のコネクタとリードと の間のインピーダンス不整合が、回路がサブ−ナノ秒の時間スケールで応動する 時に誤った結果を生じさせ得る反射の原因となることである。

ワイヤボンディングにより集積回路を取付ける現在の方法では、ｌ５ｉｌ　（０ ，００２５ｃｍ）のオーダの直径を有する狭いワイヤが比較的広いリードフレー ムを集積回路に接合するのに使用されている。このような狭い直径のワイヤはも ちろん高いインダクタンスを有し、またワイヤとリードフレームとの間のインピ ーダンス不整合が反射及び帯域幅制限の原因となる。

次に第１０Ａ図を参照すると、第５図中のリードの外側部分を参照して、全体と して参照符号５−１２０を付されているリードの一部分が示されている。リード 先端は第一の導電体１０−２、有する１０−６及び他の導電体１０−４のサンド インチを含むものとして示されている。このリード先端は、リード先端のそれぞ れの導電体層との電気的接触を形成する第一のサイド１ｏ−１及び第二のサイド １０−３を有するソケットの上に示されている。これらの導電体の一方は設置さ れ、使方は信号を運ぶ。ソケットはリードのインピーダンスと整合するような形 状にされている。

オプションにより、サイド１０−１若しくは１０−３はリードとの信頼性のある 機械的接触部を与えるようばね作用を有していてよく、又は図には示されていな いばね部材により押圧されてよい。この“サンドイッチ”構造の製作は簡単であ る。例えば、全長のリードフレームがポリイミドのシートから形成されて二つの 導電体の間に挾まれ、またリードが型押し又はエツチングにより形成される。

標準的なストリップ伝送線の特性インピーダンスの計算式はＺ−１２０π／（ε 　Ｓ／Ｗ＞’ｔ’ある。ここでεやは誘電定数、Ｓは二つの導電体の間隔、また Ｗはリードの幅である。この計算式を、幅が１０ｗ１ｌ　（０，０２５ｃｍ）、 誘電体の厚みが５ｓｉｌ　（０，０１３ｃ■）且材料が３．５の誘電定数を有す るポリイミドである例に応用すると、特性インピーダンスは５０Ωであると計算 され、この値はＲＦ回路に一般的に使用されているインピーダンス値とよく一致 している。当業者はインピーダンスの種々の所望の値に対して種々のリード構造 を容易に考案することができよう。

次に第１０Ｂ図を参照すると、リード５−１２１の先端５−１２２　（”ダイ先 端′）が示されており、部材１０−２２及び’１０−２４は集積回路チップ上の 接触部への取付番プを容易にす−るため曲げられた導電体１０−２及び１０・− ４である。１０−３２及び１０−３４として示されている適当な接触部は第３図 の説明中に示されているように構成された予め錫めっきされた接触パッドである 。伝送線り一ド５−１２２は、厚膜技術により形成されており伝送線と同一のイ ンピーダンスを有す−る抵抗器１０−３５により終端されでいる。

この同一の取付技術が、もしチップが表面取付デバイス構成内に使用されるなら ば、リードフレームの外側先端５−１２０上に使用され得る。

次に第１１図を参照すると、外側リード先端５−１２０及びリードダイ先端５− １２１を有する第８図からの単一のリード８−２２が示されている。この場合、 インピーダンス変化の滑らかさを最大にし月反射の大きさを最小にするため、全 体に亙って同一の幅を有する単一幅ストリップ導電体ｉ　１−１２が使用されて いる。リード８−２２のこの領域のボディ１１−１０は誘電体（第１０Ａ図中の １Ｏ−６）から形成されており、また単一の狭いストリップ１１、−１２はＩｓ 体から形成されている。こうして、伝送線の形状の変化に起因する反射及びイン ピーダンス変化が避けられる。追加的な利点は、第５図の実施例に於てトリミン グ（より除去されなければならないセグメント５−１２４がいまは誘電体である ので、そしてリードがプラスチックにより互いに取付けられたままであっても信 号伝搬に悪影響を及ぼさないので、トリミング工程が省略され得ることである。

単一幅ストリップが使用ざねることは不可欠ではなく、システムの応用によりパ ッケージング材料の帯域幅に課せられる必要条件によってはストリップの断面は 変化してよい。

インピーダンス整合されたリードが添付の図面に示された形態を有することは本 発明の実施にとって必ずしも必要ではなく、多くの他の実施例が可能である。特 に本発明を実ｆｉする上で、各リードの取付部分が亙いに同一のばね定数を有す るような形状に形成されることは必ずしも必要ではない。またリードフレームが 上述の標準的バッドアレーに構成されることは必ずしも必要ではない。リードフ レームが二重のインラインリード構造に・構成されることも必ずしも必要でほな い。叩−のインライン構造にも本発明が採用されてよい。

ＦＩＧ、　／ ＦｌＧ８Ｂ ＦＩＧ、８Ｃ ＦＩＧ、　１０　Ｂ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体頂層上に複数個の電気接触パッドを有する集積回路ダイと、 前記複数個の電気接触パッドの少くとも一つに接続される少くとも一つの電気リ ードと、 を含む集積回路にして、 前記少くとも一つの電気リードはある予め定められたインピーダンス特性を有し 前記電気接触パッドのうちの二つのパッドに接続された二つの導電体を有する伝 送線を含んでいることを特徴とする集積回路。
2. （２）誘電体により分離された少くとも一対の導電体を含む集積回路用のソケッ トにして、 前記導電体及び誘電体はある予め定められたインピーダンスを有するストリップ 伝送線を構成するような形状及び大きさであることを特徴とするソケット。
3. （３）導電性リードの少くとも一つのリードアレーであって、各リードは前記集 積回路外のデバイスに接続される外側部分と、半導体チップ上の接触部への接続 部を与える取付部分とを有する導電性リードの少くとも一つのリードアレーと、 少くとも二つの位置決め部材であって、それぞれ前記アレーのリード群を接続し 且位置決めすべく前記外側部分と前記取付部分との間にて前記アレーの前記リー ドのうちの少くとも一つのリードに取付けられており、これにより前記アレーの 前記リードの前記取付部分は半導体チップに取付けられる前にある予め定められ た位置に維持され、前記アレーの前記リードの前記外側部分は外部での取付用に 構成された形態に維持される少くとも二つの位置決め部材と、を含む集積回路用 のリードフレームにして、前記導電性リードの少くとも一つはある予め定められ たインピーダンスを有する伝送線リードであることを特徴とするリードフレーム 。