TW301794B - - Google Patents

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TW301794B
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Fujitsu Ltd
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Description

經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 301794 37 五、發明説明（1 ) 本發明係有關於引線接合方法、半導體裝置、用於引 線接合之微管、與珠狀塊形成之方法’以及*更特別的是 ，係有關於一種可提供有效率且可靠之引線接合的引線接 合方法、半導體裝置、用於引線接合之微管、及珠狀塊形 成之方法。 一般而言，半導體裝置中之半導體元件係利用引線可 導電地連接於一個用作外部連接端子之導件。以一個引線 接合單元裝置此種引線使其延伸於一形成於半導體元件上 之襯墊與該導件之一個内部導件之間。 裝置引線之數目相等於形成於半導體元件上之襯墊之 數目。由於積體集成程度越來越高，半導體元件中所提供 之襯墊數目越來越多。於是，裝置於襯墊與内部導件之間 的引線數目越來越大。 改良生產力與縮減尺寸係製造半導體饜置之主要要求 。減少接合個別引線所需之時間有助於改良生產力’而降 低該等引線之環路高度有助於縮減尺寸。 第1與2圖所示為根據傳統引線接合而裝置之引線。第 3A、3B與3C圖Μ及第4A、4B與4C圖所示為引線接合方法之 细節。 第1圖所示為利用最常用之引線接合方法所裝置之引 線1。參閱第1圖，該引線1係裝置於一形成於半導體元件2 中之襯墊2a與一導件架3乏内部導件3a之間。 為了將引線1裝置於襯墊2a與内部導件3a之間，首先 將引線1接合於襯墊2a(第一接合段）。在此情況下，第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 —^ϋ· ϋ^— —ϋ I— I..... 1J — 111 ! ι_ϋ— n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 #1. 301794 A7 B7 五、發明説明（2) 接合段中利用了第3A、3B與3C圖中所示之珠狀接合。 如第3A、3B與3C圖中所示，將一條形成引線1之金屬 線穿過裝置於引線接合單元中之微管7。參閲第3A圖，K ，火花放電於引線1之頭端形成一個珠狀部份4。然後，如第 3B圖中所示，利用微管7將該珠狀部份4壓擠於襯墊2a並隨 即利用超音波焊接加工將其接合。 然後，沿第3C圖中所指示之方向拉引該微管7完成制 導加工形成一條延伸至内部導件3a之引線1。將該引線1接 合於內部導件3a (第二接合段）。在此情況下，第二接合段 中利用了第4A、4B與4C圖中所示之針腳狀接合製程。 參閲第4a圖，將微管7末端拉引至內部導件3a之接合 位置。接著，如第4B圖中所示，在超音波焊接加工中將該 微管7末端壓擠於内部導件3a。由於將微管7壓擠於內部導 件3a而使得引線1受獯管7壓擠之部分產生變形。 其後，將微管向上導引。當將微管向上導引峙，以引 線接合單元中之接線板8將引線1固定夾持。從而，將引線 1變形而失去機槭強度之部份截除。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 如上述，根據一般最常用的傳統引線接合方法，如第1 圖中所示之裝置於半導體元件2之襯墊2a與導件架3之内部 導件3a之間的引線1通遇、利用珠狀接合加工之第一段接合 从及利用針腳狀接合加工之第二段接合（下文中，此種裝 置引線1之方法稱為正向接合）。 接著將參閱第5A、5B、6A與6B圖欸述珠狀接合加工與 針鼠狀接合加工之特點。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟、那中央標準局員工消費合作社印製 3〇^94 ---- Β7 五、發明説明（3) 第5 A圖係顯示引線1如何利用珠狀接合加工接合於襯 墊2a之透視圖，第5B圖係接合區域之頂視圖。如已述者， 利用火花放電使得珠狀部份4形成於引線1之中然後接合至 襯墊完成珠狀接合加工。藉由此種製程，位於珠狀部 份4底部之接合區域滯存於瀬墊2a之中而且其頂視形狀大 體上為圓形。 第6 A圖係顯示引線1如何利用針腳狀接合加工接合於 内部導件3a之透視圖，第6B圖係接合區域之頂視圖。如該 等圖式所示，由於針腳狀接合加工而使引線1受微管7壓擠 ，將引線1打平進入面積相當寬廣之接合部份9。為便於比 較，第6A與6B圖包括有指示襯墊2a之虛線。其特徵在於相 較於珠狀接合加工，針腳狀接合加工需要較寬之接合區域 Ο 在上述之正向接合中，引線1接合於襯墊2a後向上引 導然後接合於内部導件3a。因此相對於半導體元件2之上 部主表面，引線1形成之環路高度相當高。 在第1圖中所示之構造中，引線1之高度以一高度h高 於半導體元件2之上部主表面。因此，該正向接合之問證 在於難以使半導體裝置變薄。 第2圖中所示為根據一個用Μ解決正向接合所造成之 問題的接合方法而裝置的一條引線5。在第2圖中，該等元 件相同於第1圖所示者標Κ相同的參考標號。 如第2圖中所示，所裝置之引線5Μ火花放電使得於突 出於微管之引線5末端形成珠狀部份4。然後將該珠狀部份 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
301794 經濟部中央標準局員工消費合作社印裂 A7 B7 五、發明説明（〇 4壓擠於導件架3之内部導件33上以藉由珠狀接合加工將之 焊接於其上。 然後將微管向上導引至一略高於半導體元件2之上部主 表面之高度，然後水平地導引將引線5導向一位於襯墊2a 之上之位置。然後將微管壓擠於襯墊2a上，Μ利用針腳狀 接合加工將引線5接合於襯墊2a。更特別的是，事先在襯 墊2a上以黃金或相似物質形成一珠狀塊6,然後將引線5接 合於珠狀塊。 應注意到第2圖所示接合方法之接合次序不同於第1圖 所示接合方法之處在於第一段接合時將引線接合於内部導 件3a，然後再在第二段接合時將其接合於襯墊2a (更明確 地說，接合於襯墊2a上之珠狀塊6)。用以裝置引線5之方 法稱為後向接合。 根據後商接合，先將引線5接合在高度低於半導體元 件2上部主表面之內部導件3a。然後將引線5向上導引至大 體上與半雩體元件2上部主表面相當之高度。其後，水平 地導引微管以將引線5接合於襯墊2a(更明確地說，係珠狀 塊6)。 如第2圖中所示，將裝置於襯墊2a與內部導件3a之引 線5彎曲形成一近似直角（一倒轉之L形）K使引線5構成之 、 環路低於第1圖中所示结構之環路。因此，可使半導體裝 置變薄。 雖然上述後向接合可確保所生產之半導體裝置因引線5 構成之環路較低而具有較低高度，其問題在於必須以黃金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210、乂297公釐） i. ml la mi —I —^ϋ I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 301794 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（5) 或相似物質在襯墊2a上形成一珠狀塊6。 該珠狀塊6係用作緩衝墊以免正當利用針腳狀接合加 工將引線5接合於襯墊2a時半導體元件2施加壓力於微管上 。該珠狀塊6亦具有改善引線接合固著力之功用。 若未用珠狀塊6即利用針腳狀接合加工將引線5直接接 合於襯墊2a上，半導體元件2可能因微管所施加之壓力而 受損。未將引線5完全接合於襯墊2a可能造成引線5自襯墊 2a脫離。因此之故，傳統後向接合中必須在襯墊2a上形成 一珠狀塊6。 傳統後向接合方法之問題在於除了裝置引線5之製程 外尚需形成珠狀塊6之加工製程，因而增加了引線接合之 加工次數，而且生產半導體装置之效率不令人滿意。 形成珠狀塊6所利用之珠狀接合製程使一金珠在一金 線末端形成後接合於襯墊2a，然後將金線截斷。在此形成 金珠之製程中，有一壓力加諸於半導體元件2上。 如上所述，將引線5接合於珠狀塊6牽涉到一加諸於半 導體元件2之壓力，因而，引線接合製程之過程中半導體 元件2在兩種狀況下承受壓力，也就是說，當珠狀塊6形成 時K及當引線接合時。如此一來，即使有珠狀塊6形成， 半導體元件2仍可能在整個引線接合製程之過程中受損。 如已參閱第5A、5B、6A與6B圖所敘述者，較諸於珠狀 接合製程該針腳狀接合製程需要一塊較寬的接合區域。因 而，在後向接合中不可能將引線5高密度地接合於半導體 元件2上部之主表面上。若在半導體元件2之上高密度地裝 (請先閲讀背面之注意事項HI寫本買) •裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ^1794 A7 B7 五、發明説明（6) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 置襯墊2a時，不應選用針腳狀〜接合加工。&此，僅有第1 圖中所示之正向接合可應用於高密度半導體元件2。因此 ，由於前述理由半導體元件2有較大尺寸。 如已述者，後:向接合適用於其上未高密度地裝置襯墊 2a之半導體元件2。然而，珠狀塊6之上部表面6a (與引線5 接合之面）係金線之截斷面因而表面粗撻。因此，存於引 線5與珠狀塊6間之接合力不能合乎要求，Μ致引線接合之 可靠性亦不能合乎要求。 進一步地，如第8圖中所示，若珠狀塊6之上部表面包 括有一特大塊狀物6b，引線5會接合於一偏離珠狀塊6中心 之位置。由於被微管7弄平的引線5滯留於半導體元件2上 部主表面之末端，因而造成一個特徵為低接合強度之邊緣 部份5a。可將引線5於一鄰接於珠狀塊6上部主表面邊緣之 部分截斷。 因此，本發明目的之一係提供一種已將上述之問題克 服之引線接合方法、半導體裝置、用於引線接合之微管以 及珠狀塊形成之方法。 本發明之另一個特定目的係提供一種有效率之接合加 工製程的引線接合方法、半導體裝置、用於引線接合之微 管及珠狀塊形成之方法，降低連结物體之損壞，並且降低 半導體元件之高度。 為了達成上述目的，本發明提供一種引線接合方法， 其中包括： 用於在引線中形成第一珠狀部份並將第一珠狀部份接 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 301794 A7 B7 五、發明説明（7) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 合於第一連结元件之第一段接合加工製程； 用於將引線從第一連结元件導離之珠狀部份形成製程 ，以形成預定環路並在引線中預定位置形成第二珠狀部份 ;以及 用於將第二珠狀部份接合於第二連结元件之第二段接 合加工製程。 根據本發明之引線接合方法，可避免將引線接合於第 二連结元件時半導體元件中產生損壞，因為第二珠狀部份 以相同於後向接合製程之珠狀塊的方式發揮作用。由於第 二珠狀部份形成於引線中，引線接合加工程序中不需個別 額外的製程來形成葭珠狀塊。因此，因此可以有效率地完 成引線接合製程。將第二珠狀部份接合於該第二連结元-件 之加工製程係所諝的珠狀接合製程，需要較小之面積。因 而，在特徵為包括有高密度電極之半導體元件中可安全地 完成引線接合製程。 最好的是，在珠狀部份形成製程中，當引線仍未剪除 時第二珠狀部份即已形成。根據本發明之此一構想，可利 用可靠方式將第二珠狀部份裝置於襯墊上。因此，可將第 二珠狀部份適當地接合於襯墊。 最好的是，至少第二珠狀部份係K火花放電形成。根 本發明之此一構想，不需修改琨有引線接合單元，因為 火花放電加工普遍用於形成第一珠狀部份。 另一較佳實施例中，在第一珠狀部份接合於第一連结 元件後大體上垂直地向上導引引線；然後水平地導引引線 <(請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝- 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 10 301794 A7 .__ B7 五、發明説明（8) ，大體上形成一個直角，然後形成第二珠狀部份並接合於 第二連结元件。根據本發明之構想，装置於第一連结元件 與第二連结元件間之引線位置不高。因而，所生產之半導 體裝置可保持為低高度。 為了達成上述巨的，本發明提供一種引線接合方法， 其步驟包括： 一種第一段引線，其根據於如申請專利範圍第1項所 述之引線接合方法； 在第二段引線中形成一個第三珠狀部份，並將該第三 珠狀部份接合於第二連结元件；以及 將第二段引線導離第二連结元件，Μ在第一段引線上 方形成一個環路，並將第二段引線針腳狀接合於第一連结 充件。 根據本接合方法，由於第一段引線形成之環路位置低 ，可輕易地將該第二段引線裝置於第一段引線上。因而， 可以高密度地裝置弓「線並且遊免第一段與第二段引線相互 干擾。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^-----^^— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 另一較佳實施例中，以一導件架構成第一連结元件， 並以一個半導體元件作為第二連结元件。因而，半導體裝 置可以變薄並且從_而較傳統方法改善生產效率。 再在另一較佳實施例中，第一連结元件與第二連結元 件均以半導體構成。因而，根據本發明製成之多晶片組件 可Μ變薄並且從而較傳統方法改善生產效率。 再在另一較佳實施例中，Κ细金線構成引線，並利用 本紙張尺度適用中國國家標準（ CNS ) Α4規格（210X297公釐） 301794 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9) 一種珠狀接合製程至少將第二珠狀部份接合於第二連结元 件。根據本發明之此一構想，可避兔在第二連结元件上造 成損害。 為了達成上述目的，本發明亦提供一種半導體裝置， 其中包括： 一個半導體元件； 一假導件；Μ及 一條連接該半導體元件與該導件之引線； 其中 利用引線中形成之第一珠狀部份將導件直接接合於該 引線， 利用引線中形成之第二珠狀部份將半導體元件中形成 之電極直接接合於該引線， 以及 該引線形成一大體上為L形之環路，其包括有一大體 上垂直地延伸自引線接合於導件之處的垂直部份，Μ及一 水平地延伸自半導體元件接合於引線之處的水平部份。 根據本發明之半導體裝置，由於利甩引線中形成之第 二珠狀部份將半導體元件上形成之電極直接接合於引線， 可使半導體元件上造成之損壞降低。藉著將弓丨線形成一大 體上為L形之環路，得以降低半導體_置之高度。 為、了達成上述目的，本發明亦提供一種引線接合微管 用於將引線接合於連结元件之接合製程中，其中微管主體 之一端包括有一突出物。根據本發明之引線接合微管，突 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 12 301794 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（i〇) 出於微管主體之末端部份用於將引線接合於珠狀塊，環繞 於突出末端部份之部份用於加壓珠狀塊。 用Μ將引線接合於連结元件之接合部份最好形k於微 管主體之末端，Μ及用K加壓由連结元件中接合部份所形 成之珠狀部份的蔽壓部份毗鄰於接合部份而形成。因此， 利用相同的微管可完成用以將引線接合於連结元件之製程 Μ及用Μ焊接形成於連结元件中之珠狀部份之製程。從而 ，可有致率地完成珠狀塊之形成。 為了達成上述目的，本發朋亦提供一種如申請專利範 菌第10項所述之利用引線接合微管之珠狀塊形成方法，該 珠狀塊形成方法包括： 一種用以形成引線中之珠狀部份以及利用引線接合微 管末端部份將珠狀瓿份接合於連结元件的製程； 一種藉著將引線接合微管抽離引線接合於連结元件之 處而將引線截斷用W在連结元件上形成珠狀塊之珠狀塊形 成方法；以及 一種藉著將引線接合鼢管環繞於末端部份之部份加壓 於珠狀塊Μ將珠狀塊上部主表面弄平之塑形製程。 進一步，本發明亦提供一種利用如申請專利範圍第11 項所述之引線接合微管之珠狀塊形成方法，該珠狀塊形成 方法包括： 一種用欣形成引線中之珠狀部份並利用引線接合微管 中之接合部份將該珠狀部份接合於連结元件的接合製程； 一種用以形成連结元件上之珠狀塊的珠狀塊形成製程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -5·口 13 A7 B7 301794 五、發明説明（11) ，其藉著將引線接合微管抽離引線接合於連结元件之處而 將引線截斷；以及 一種藉著將引線接合微管中之施壓部份加壓於珠狀塊 以將珠狀塊上部主表面弄平之塑形製程。 根據本發明之珠狀塊塑形方法，可將形成於連结元件 中之珠狀塊的上部主表面弄平。如此，可改善存於珠狀塊 與引線間之接合的品質，而造成高抗方之接合。可利用相 同的微管以連續方式作用於該接合製程、珠狀塊形成製程 與塑形製程。因而，根據本發明之珠狀塊形成製程非常具 有效率。 本發明之其他目的與進一步特徵將配合附圖在下列詳 述中蘭明，其中： 第1圖所示為一個傳統的前向接合； 第2圖所示為一個傳統的後向接合； 第3A、3B與3C圖說明珠狀接合； 第4A、4B與4C圖說明針腳狀接合； 第5A圖係顯示如何利用珠狀接合製程將引線接合於襯 墊之透視圖； 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第5B圖係顯示接合位置之頂視圔； 第6A圖係顯示如何利用針腳狀接合製程將引線接合於 阢部導_件之透視圖； 第6B圖係顯示接合位置之頂視圖； 第7圖係闉釋一個傳統後向接合之問題； 第8圖係闊釋一個傳統後向接合之問題； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14 - 301794 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 Α7 Β7 五、發明说明（！2) 第9圖係顯示一個第一珠狀部份如何形成； 第10圖係顯示如何將第一珠狀部份接合於導件架； 第11圖係顯示姐何將引線導引至襯墊； 第12圖係顯示一個第二珠狀部份如何形成； 第13圖係顯示如何將第二珠狀部份接合於襯1S ; 第14圖係顯示一種將第二珠狀部份接合於襯墊之情況 9 第15圖係比較根據本發明之引線接合方法所形成之引 線環路Μ及根據傳統引線接合方法所形成之引線環路； 第16圖係根據本發明之半導體裝置的側截面圖； 第17圖所示為本發明之引線接合方法的一種變化； 第18圖所示為本發明之引線接合方法應用於多晶片組 件的一種實施例；‘ 第19Α圖係根據本發明之微管的前視圖； 第19Β圖係以放大尺寸顯示近於微管末端之部分的側 截面圖； 第2α圖所示為用以形成珠狀塊之方法，特別是顯示金 珠之形成； 第21圖係顯示一種將金珠接合於襯墊之情S ; 第22圖係顯示一種珠狀塊形成之情；； 第23圖係顯示一種用Μ塑形珠狀塊之製程； 第24圖所示為一種塑形珠狀塊； 第25圖所示為用以將引線接合於珠狀塊之引線接合製 程，特別是闡釋一種用Κ在引線中形成珠狀部份之方法； ϋ氏張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱资背面之注意事項¾本頁)
、tT 30:1794 A7 B7 五、發明説明（ 第26圖係闇釋一種用以將珠狀部份接合於導件架之方 法 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第27圖係顯示一種將引線導引至珠狀塊之情況； 第28層係顯示一種將引線接合於珠狀塊之情況； 第29圖係顯示一種已將引線接合於珠狀塊之情況； 現在將參関第 9、10、11、12、13、14、15、16、17 、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28與 29圖 敘述本發明之實施例。 第9、10、11、12、13與14圖係闡釋根據本發明第一 種實施例之引線接合方法。以下之第一種實施例之敘述係 假定將引線接合方法應用於半導體產品製程。然而，第一 種實施例之應用不限於半導體產品製程。參関第9圖，將 敘述該等用於引線接合中之組合元件。參閱第9圖，半導 體元件10上包括有一個襯墊11。該半導體元件10係裝置於 導'件架12上。一個組成導件架12之導件22的内部導件13 ( 參閱第16圖）位於半導體元件10之鄰近區域中。 一微管14與火花電極15組成一個引線接合單元。該微 管14與火花電極15係包含於傳統引線接合單元中，並非根 據第一種實施例之引線接合方法之结構中所添增之新設備 〇 將構成引線16之细金線穿過微管14。該微管14可藉由 一個移轉單元（圖中未示）加K移轉。將超音波震簠作用 於微管14M藉由超音波震盪器產生之超音波震盪造成超音 波焊接將、引線16與一連结元件（在第一種實施例之情況中 「----(—^— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） 16 301794 Α7 Β7 五、發明説明（l4) ，係指襯墊11與内部導件13)焊接在一起。 該火花電極15亦可藉由一個移轉單元（圖中未示）加以 移轉。 現在將敘述根據第一種實施例之引線接合方法。如第 &圖中所示，一個第一珠狀部份17在穿過微管14之引線16 末端形成並向下突出於微管14末端。該第一珠狀部份17係 藉由火花電極15所產生之火花放電而形成。 當該第一珠狀部份17在突出於微管14末端之引線16末 端形成，以移轉單元將該微管14移轉至内部導件13，以將 第一珠狀部份17加壓於内部導件13，如第10圖中所示。然 後驅動超音波震盪器產生超音波震盪Μ根據超音波製程使 微管14作用將第一珠狀部份17焊接於内部導件13 (第一連 结元件如申請專利範圍中所述）。於是，引線16珠狀接合 於內部導件13。引線接合之上述部份稱為第一接合製程。 當引線16(第一珠狀部份17)已接合於内部導件13，微 管14垂直向上移轉至略高於半導體元件10上部主表面之高 度，然後水平移轉以將微管14置於形成於半導體元件10上 部主表面上之襯墊11上。當移轉微管14時，持續將引線16 饋入微管14中。 如上述藉著移轉微管14,引線16形成一個大體上為倒 L形之環路，因而使該環路包括有一垂直向上突出於内部 導件13之垂直延伸部份Μ及一水平延伸之水平延伸部份。 當將引線16拉引至一位於襯墊11上之位置畤，火花電 極15移轉至微管14之下。如第12圖中所示，Μ火花放電在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ^ ；---；---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 17 301794 A7 B7 五、 發明説明（l5) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 饋出微管14之引線16中形成第二珠狀部份18，此製程稱為 珠體形成製程。以火花放電在自第一珠狀部份17導雛之引 線16中間位置形成該第二珠狀部份18。 然後，向下移轉微管14以將第二珠狀部份18加壓於襯 墊11上。同時，驅Sl·超音波震盪器產生超音波震盪。因而 ，如第13匾中所示，利用微管14將第二珠狀部份18接合於 襯墊11(第二連结元件如申請專利範圍中所述）。引線接合 之此部份稱為第二接合製程。 當第二珠狀部份18已接合於襯墊11時，微管14向上移 轉至第14圖·中所示之位置。當澈管14向上移轉時，利用一 個接線板（圖中未示）可使引線16兔於被韻入微管14之較低 端，因而微管14向上移轉時將引線16於接合位置截斷。如 此完成了一連串的引線16接合製程。 然後再度形成第一珠狀部份17,之後重複示於第9、 10、11、12與13圖之製程。藉此，在連攘基座上完成將引 線16接合於襯墊11與内部導件13。 根據上述之引線接合方法，當引線16接合於襯墊11時 ，形成於引線16之第二珠狀部份18具有相同於後向接.合中 珠狀塊6 (參閲第2圖）之功能。該第二珠狀部份18作為震盪 吸收器以免當引線16接合於襯墊11時半導體元件10受j員。 由於第二珠狀部份18形成於引線Γ6中，除了主要引線 接合製程外不需要額外製程來形成珠狀塊6。因此，可以 簡單而有效率的方式來完成引線接合製程。 在珠狀接合製程中第二珠狀_部份18接合於襯墊11。如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 18 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
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五、 發明説明（ι〇 第5B圖中所示，該接合區域之頂視形狀通常為圓形而且尺 寸相當小。由於該珠狀接合需要柢當小的面積，關於具有 大量高密度襯墊11之半導體元件10之引線接合製程成為可 能0 示於第12圖中用於形成第二珠狀部份18之製程中，引 線16仍然連结於微管14。因此，在示於第13圖中之第二接 合製程中，可以精密的方式將第二珠狀部份18置放於襯墊 11上。因而，可確保第二珠狀部份18可靠地接合於襯墊11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 進一步，藉著利用根據第一種實施例之引線接合方法 ，可將引線16形成之環路維持在相當低。為了比較，第15 圖所示為利用根據上述實施例之引線接合方法的引線16M 及利用傳統引線接合方法（前向接合）的引線1。 根據傳統前向接合之引線1形成一個環路延伸至一高 於半導體元件10上部主表面之高度，如第15圖中所示。相 反地，根據第一種實施例之引線接合使用後向接合，其中 先將引線16連结於內部導件13，然後拉引引線16形成一個 通常具有倒L形狀之瑗路以連结於襯墊11。因此，引線16 之環路栢當低。 當根據第一種實施例之引線接合被佈置成可利甩相似 於傳統後向接合之製程完成引線16時，根據第一種實施例 之引線接合的優點在於由於第二珠狀部份18在利用火花電 極之火花放電製程中直接形成於引線16中，僅需要較少的 加Ο：來形成具有與傳統後向接合製程形成之環路同樣低之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 19 301794 Α7 Β7 五、發明説明（1?) 環路的引線16。 第16圖中所示為根據本發明之第二種實施例之半導賸 裝置20。在該半導體裝置20中，引線16係根據上述引線接 合方法而完成。第16圖中所示為一種實施例，其中上述引 線接合方法係應用於具有塑膠包裝之半導體裝置。 該半導體裝置20 —般包括有半導體元件10、引線16、 導件22、密封膠21與類似物。該半導體元件10裝置於一個 構成導件架之一部份的臺架23上。該引線16係利用上述引 線接合方法而裝置在形成於半導體元件10上部主表面上之 襯墊11與導件22之内部導件13之間。 該密封膠21係甩以在半導體元件10與引線16中構成密 封Μ保護半導體元件10與引線16。由於必須使甩密封膠 Μ至少覆蓋引線16，若引線16形成之環路不低則會使密封 膠21變厚，造成半導體裝置之尺寸相當大。 然而，根據第一種實施例之引線接合方法而完成的由 引線16形成之環路，其低高度使得密封膠21形成之膠封裝 厚度小。於是，半導體裝置20可有令人滿意之低高度。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第17圖所示為本發明之引線接合方法的變化。第17圖 所示為一種實施例，其中本發明之引線接合方法係應用於 引線接合结構，其中第一引線16位於第二引線24之上。 目前，半導體元件密度越來越高，装置於半導體元件 上之襯墊數目變得越來越多。例如，可為如第17圖中所示 之構造，其中兩列襯墊11與25裝置於半導體元件10之上（ 於頂視圖中，該等襯:墊11與25通常排成兩直線或排列成鋸 20 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） A7 B7 301794 五、發明説明（18 ) 齒狀）。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在此種構造中，必須使引線16延伸自半導體元件10上 之襯墊11，而引線24延伸自半導體元件10上之襯墊25。然 而，在引線連结構造中第一引線16與第二引線24需要包含 一個垂直分隔。 在示於第17圖之實施例中，該半導體元件10裝置在一 個襯片27中之膜片痠合層28上。該襯片27係一種堆疊櫬片 ，其中包括有一個第一布線曆29, 一個第一隔離層30, 一 個第二布線廇31與一個第二隔離層32自頂部依所述順序建 構在基底元件33上。襯墊11M第一引線16可導電地連结於 第二布線層31。襯墊25以第二引線24可導電地連结於第一 布線層29。 在上述構造中，利用本發明之引線接合方法完成第一 引線16,而利用傳統前向接合製程完成第二引線24。如已 述者，利用本發明之引線接合方法由引線16所形成之環路 低於利用前向接合製程由引線24所形成之環路。因此，即 使引線24裝置於引線16之上，亦可確保引線16與引線24不 會相互干擾而造成短路。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在相似的傳統構造中，由於第二引線必須裝置在利用 前向接合製程完成〜之第一引線上一定距離而且已形成一個 相當高的環路，由該等引線所形成之環路的全部高度相當 地高。藉著利用根據本發明之引線接合方法來完成第一引 線16，可限制由該等引線16與24所形成之環路的全部高度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 301794 A7 B7 五、發明説明（19 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在示於第18圖之實施例中，本發明之引線接合方法係 應用於多晶片組件（tfCM)。在所示之多晶片組件中，包括 有半導體元件10與35在內之許多半導體元件裝置於襯片37 上0 如第18圖中所示，本發明之引線接合方法不僅可應用 於將半導體元件10連接於內部導件13 *亦可在多晶片組件 之構形中直接將半導體元件10連接於半攀體元件35。其他 本發明之引線接合方法可想像的應用包括有利用一條引線 將許多導件胗互連接在一起。如此，本發明之引線接合方 法可應用於其中以一條弓「線來連接元件之各種構形。 若未高密度地佈置該等以針腳狀接合接合於引線之襯 墊2a，參閱第2圖所述之後向接合製程有效地使引線5所形 成之環路高度維持為低。然而，如第7與8圖所示，形成珠 狀塊6之傳統方法之缺點在於珠狀塊6之上部主表面6a粗糙 ，或其上產生塊狀物6b。此缺點使得後向接合製程不能實 行。當珠狀塊6形成時若上部主表面6a完美平坦，可有利 地採用該後向接合製程。 現在將參閱第19A、19B、20、21、22、23與24圖敘述 形成珠狀塊之方法，其可將珠狀塊6之上部主表面6a弄平 。在第19A、19B、20、21、22、23與24圖中，該等元伴相 同於第9、10、11、12、13與14圖中所示者均標K相同參 照標號，並省略該等元伴之敘述。 第19A與19B圖所示為一個微管40用在根據本發明第三 種實施例之形成珠狀塊之方法中。第19A圖所示為微管40 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 22 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 301794 Μ __ Β7 五、發明説明（2〇 ) 整體之前視圖，第19B圖所示為微管40較低端之放大側截 面欐。 微管40之特徵在於大體為圓柱形之微管主體41之較低 端包括有一突出物。特別的是，形成一接合部份42突出於 微管主體41末端之中心。一鄰近於接合部份42之平面構成 一個加壓部份43。在微管40之中心形成一個其中嵌入引線 16之嵌入孔44。 接合部份42係用以將一珠狀#份50接合於襯墊11如从 下所述。該加壓部份43係用Μ將一形成於襯墊11中之珠狀 塊51加以塑形如以下所述。 參閱第19Α與19Β圖，微管40之尺寸為，例如， L 1;9·525 [瓜瓜]，L 2 = 1·588 [mitt]，L 3 = 0·15-0·25[mmJ， L 4 = 0.2-0 · 4 [mm]，Μ及 L 5 = 0.2-0.3 [nun]。微管40之形狀 不受限於示於第19A與19B圖者。 具有上述構造之微管40之係傳統微管7之一種簡單變 化（參閱第3A、3B、3C、、4B輿4C圖），其中僅修改了微〜 管末端。微管40藉由機器製造(例如，切削加工）可輕易地 形成該接合部份42與加壓部份43。因而，裝置接合部份42 與加壓部份43不會造成微管40製造成本增加。 參瓯第20、21、22、23與24圖，現在將敘述利用微管 40形成珠狀塊之方法。雖然於第20、21、22、23與24圖中 所示之氍管40形狀不同於第19A與19B圖中所示者，圖示中 相同部份之標號仍然沿用。 當引線16嵌入微管40時，珠狀塊51形成於襯墊11上而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 23 ϋ·ϋ· mu mu ana·— etmamMf if ·ϋϋ ml ·1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 301794 A7 —_____ 五、發明説明（24 ) 使得珠狀部份54形成於引線16向下突出於接合部份42末端 之部分中。特別的是，珠狀部份50係在租似於第9圖中所 示之製程中利用火花電極以火花放電形成（第20圖中未示） 〇 當珠狀部份50在突出於接合部份42之引線16末端中形 成時，以一移轉單元將微管40降低接近襯墊11 (於申請專 利範圍中所述之連结元件）。於是，將珠狀部份50珠狀接 合於襯墊11。引線接合製程之此一部份稱之為接合製程。 當珠狀部份50接合於襯墊11，將微管4¾升高。由於有 一接線板（圖中未示）防止引線16饋入，該引線16截斷於珠 狀部份50之上的位覃。如第22圖中所示，形成珠狀塊51。 引線接合製程之此一部份稱之為珠狀塊形成製程。 緊接於珠狀塊形成製程之後的珠狀塊51上部主表面51a 粗糙不平。-因而，如已述者，此階段之珠狀塊51不能適當 地用於完成後向製程。 根據第三種實施例，於珠狀塊形成製程之後將珠狀塊 51加以塑形。 > 於蟹形中，如第23圖中所示將微管40水平移轉至 微管40中加壓部份43形成之位置正與珠狀塊51相對之處。 微管40係用以裝置位於襯墊11與内部導件13間之引線 16。因此，微管40之構造為可垂直與水平移動。因而，前 述微管40之移轉製程不需任何額外的引線接合單元構造。 當加壓部份43正與珠狀塊51相對時，將微管40降低。 如第23圖中所示，加壓部份43施壓於珠狀塊51。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^-----j^—€衣— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 24 A7 301794 B7 五、發明説明（22 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於加壓部份43包括有一平坦表面，當珠狀塊形成製 程完成後*粗糙不平的珠狀塊51上部主表面51a受加壓部 份43施壓而變成一個平坦表面。接著此一製程之後，微管 40再度升起使加壓部份43與珠狀塊51分離。於是，形成了 一個上部主表面51a變成平坦表面之珠狀塊51，如第24圔 中际示。引線接合製程之此一部份稱之為塑形製程。 如已述者，根據第三種實施例之珠狀塊形成製程，利 用微管40之加壓部份43對珠狀塊51之上部表面51a加K施 壓並塑形可使珠狀塊51之上部表面51a變平。應瞭解到， 在後續後向接合製程中，較諸於傳統技術可更適當穩固地 接合珠狀塊51與引線16。 利用第19A與19B圖中所示於末端形成有接合部份42與 加壓部份43之微管40，可連續地完成該接合製程、珠狀塊 形成製程與塑形製程。因此，可有效率地進行形成珠狀塊 51之製程。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 參閱第25、26、27、28與29圖，現在將敘述於形成於 襯墊11上之珠狀塊51與內部導件13間進行後向接合之方法 。在第25、26、27、28與29圖中，該等元件與第9、10、 11、12、13與14圖中之元件相同者均標以相同參照標號並 將其敘述省略。 為了利用引線16連接珠狀塊51 (襯墊11)與内部導件13 ，在引線16突出於微管40接合部份42之部分中形成珠狀部 份17，如第25圖中所示。藉著在火花電極15中引起火花放 電來形成珠狀部份17。當珠狀部份17形成於引線16末端， 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 301794 A7 B7 五、發明説明（23) 以移轉單元將微管40移轉至接近内部導件13。如第26匾中 所示，微管40將珠狀部份17壓於内部導件13。接著，超音 波震盪器產生超音波震盪使得接合部份42將珠狀部份17焊 接於内部導件13上（、利用珠狀接合製程之第一段接合）。 當引線16 (珠狀部份17)接合於內部導件13，微管40 垂直向上移轉至一略高於半導體元件上部主表面之高度， 然後水平移轉使微管40位於珠狀塊51之上。由於此移轉動 作之结果，引線16形成一大體上為L形之環路•其中包括 有一段自内部導件垂直向上突出之垂直部份以及一段水平 延伸之水平部份，如第27圖中所示。 當引線16被拉引至一位於珠狀塊51上之位置，將微管 40降低使得接合部份42將引線16壓於珠狀塊51之上，然後 超音波震盪器產生超音波震盪。如此，如第28圔中所示， 接合部份42使得引線16在超音波焊接製程中接合於珠狀塊 51 (利用針腳狀接合製程之第二段接合）。 由於珠狀塊51之上部主表面51a平坦，可確使引線16 適當穩固地接合於珠狀塊51。相較於傳統技術根據上述構 造之引線接合製程提供了可靠度之改善。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當引線16接合於珠狀塊51(襯墊11)後，將微管40升起 ，造成第29圖中所示之狀況。當微管升起時以一接線板（ 匾中未示）防止引線16饋人*使得引線16在微管40向上升 起過程中於接合位置截斷。如此完成了引線16之一系列後 向接合製程。 之後，再度形成珠狀部份17如第25圖中所示。然後， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 301794 Α7 Β7 五、發明説明（2〇 再度重複上述示於第25、26、27、28與29圖中之製程。以 此方式，可在連續基座上完成用Μ裝置位於每一對珠狀塊 51與内部導件13間之引線16的引線接合製程。 應瞭解到，在上述製程中，用於珠狀塊形成製程中之 微管40亦用於後向接合製程中以使其可以連續方式形成珠 狀塊51與引線16 *因而改善了整體引線接合製程之效率。 由於引線接合單元用於形成珠狀塊Μ及完成後向接合爵者 ，整體引線接合系統可具有簡單之構造。 本發明不受限於上述賓施例，並且可加Κ變化與修改 而不偏離本發明之構想。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公釐） 301794 A7 B7 五、發明説明（25) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1.. ..引線 2.. ..半導體元件 2a...襯墊 3_____導件架 3a...內部導件 4.. ..珠狀部份 5 ....引線 5a...邊緣部分 6 ____珠狀塊 6a...珠狀魂上部主 6 b ...塊狀物 7.. ..微管 8.. ..接線板 9.. ..接合部份 10.. .半導體元件 Π ...襯墊 12.. .導件架 13.. .內部導件 14.. .微管 15.…火花霄極 16.. .引線 17.. .第一珠狀部份 元件標號對照 18.. .第二珠狀部份 20.. .半導體裝置 21.. .密封膠 22.. .導伴 23.. .臺架 24. ·.第二引線 25、 ..襯墊 26.. .第三珠狀部份 27.. .襯片 表面 28~ .膜片接合層 29 ...第一布線層 30.. .第一隔離層 31.. .第二布線層 32.. .第二隔離I 35.. .基底元件 35.. .半導體元件 36.. .襯墊 37.. .襯片 40.. .微管 41.. .微管主體 42.. .接合部份 43.. .加壓部份 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 301794 A7 B7 五、發明説明（26 ) 44.. .嵌入孔 50.. .珠狀部份 51.. .珠狀塊 51a..上部主表面 52.. .引線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣 、1Τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 29

Claims (1)

  1. 301794 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 1. 一種引線接合方法，其包括： 一個用以形成引線中第一珠狀部份並將該第一珠狀部份 接合於一個第一連接元件之第一段接合製程； 一個用以將該引線導離該第一連接元件以形成一段預設 環路並在該引線預設位置中形成第二珠狀部份之珠狀部 份形成製程；以及 一個用K將該第二珠狀部份接合於一個第二連接元件之 第二段接合製程。 2. 如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中，在該珠 狀部份形成製程中，該第二珠狀部份形成於該引線尚未 截斷時。 3·如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中至少該第 二珠狀部份係以火花放電形成。 4·如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中在該第一 珠狀部份接合於該第一連接元件後大體上垂直向上導引 該引線，然後水平地導引該引線，大體上形成一個直角 ，然後形成該第二珠狀部份並將其接合於第二連接元件 0 5.—種引線接合方法，其包括之步驟為： 根據如申請專利範圍第1項之引線接合方法裝置第一段 引線； 在第二段引線中形成第三珠狀部份並將該第三珠狀部份 接合於第二連接元件；以及 將該第二段引線導雛該第二連接元件以在該第一段引線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 301794 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 Α8 Β8 C8 D8 夂、申請專利範圍 之上形成一段環路*並將該第二段引線針腳狀接合於第 一連接元件。 6·如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中Μ—個導 件架作為該第一連接元件，Μ—個半導體元件作為該第 二連接元件。 7·如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中以一個半 導體作為該第一連接元件與該第二連接元件。 8 ·如申請專利範圍第1項之引線接合方法，其中Κ-條細 金線作為該引線*並利用一種珠狀接合製程Μ至少將該 第二珠狀部份接合於該第二連接元件。 9. 一種半導體裝置，其包括： 一個半導體元件； 一個導件；Μ及 一條連接該半導體元件與該導件之引線； 其中 該導件係利用形成於該引線中之第一珠狀部份直接接合 於該引線， 利用形成於該引線中之第二珠狀部份將一個形成於該半 導體元件中之電極直接接合於該引線，以及 該引線形成一段大體上為L形之環路，其包括有一段大 體上垂直延伸自該引線接合於該導件處之垂直部份，Κ 及一段水平延伸自該半導體元件接合於該引線處之水平 部份。 10. —種用於將引線接合於連接元件之接合製程中的引線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） 31 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1T Α8 Β8 C8 D8 30179Α 六、申請專利範圍 接合微管，其中微管主體之末端包括有一個突出物。 T--.Ji---%11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 11. 如申請專利範圍第10項之引線接合微管，其中用Μ將 該引線接合於該連结元件之接合部份形成於微管主體之 末端，而且一個用以施壓於由該連结元件中該接合部份 所形成之珠狀部份的加壓部份形成於鄰近該接合部份處 〇 12. —種利用如申請專利範圍第10項之引線接合微管之珠 狀塊形成方法，該珠狀塊形成方法包括： 一種用以在引線中形成珠狀部份並利用該引線接合微管 末端部份將該珠狀部份接合於連接元件之接合製程； 一種藉著將該引線接合微管抽離該引線接合於該連接元 件之處而截斷該引線，用Μ在該連接元件上形成珠狀塊 之珠狀塊形成製程；Κ及 一種利用該引線接合微管環繞該末端部份之部份施壓於 該珠狀塊，用以將該珠狀塊之上部主表面弄平之塑形製 程。 13. —種利用如申請專利範圍第11項之引線接合微管之珠 狀塊形成方法，該珠狀塊形成方法包括： 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 一種用Μ在引線中形成珠狀部份並利用裝置於該引線接 合微管中之接合部份將該珠狀部份接合於連接元件之接 合製程； 一種藉著將該引線接合微管抽離該引線接合於該連接元 件之處而截斷該引線，用以在該連接元件上形成珠狀塊 之珠狀塊形成製程；以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 32 301794 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍一種利用裝置於該引線接合微管中之加壓部份施壓於該 珠狀塊，用以將該珠狀塊之上部主表面弄平之塑形製程 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、言 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
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