JP2756136B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体素子用ボンディングワイヤを用いた半
導体装置の製造技術、特に、半導体素子のチップ電極と
リードとを接続するために、いわゆるボールボンディン
グ法を用いてワイヤボンディングを行う半導体装置の製
造技術に関するものである。The present invention relates to a technique for manufacturing a semiconductor device using a bonding wire for a semiconductor element, and more particularly, to a so-called ball bonding method for connecting a chip electrode and a lead of the semiconductor element. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique for performing wire bonding using a method.
半導体装置の製造に使用されるボンディングワイヤと
しては、金(Au)で作られているものが広く用いられて
いる。特に、樹脂封止型の半導体装置において半導体チ
ップの電極とインナリードとの電気的接続を行うために
は、いわゆるボールボンディング技術が広く採用されて
いる。この技術は金ワイヤの供給側の先端部に金ボール
を形成し、熱圧着あるいは熱圧着に超音波振動を併用し
て金ボールを半導体チップの電極に接合し、金ワイヤの
後端側を熱圧着あるいは熱圧着に超音波振動を併用して
インナーリードに接合し、電気的接続を行う技術であ
る。As a bonding wire used for manufacturing a semiconductor device, a wire made of gold (Au) is widely used. In particular, a so-called ball bonding technique has been widely employed for electrically connecting electrodes of a semiconductor chip and inner leads in a resin-sealed semiconductor device. In this technology, a gold ball is formed at the tip of the supply side of the gold wire, the gold ball is bonded to the electrode of the semiconductor chip by using thermocompression bonding or thermocompression together with ultrasonic vibration, and the rear end side of the gold wire is heated. This is a technique in which ultrasonic vibration is used in combination with compression bonding or thermocompression bonding to join the inner leads to make electrical connection.
ところで、樹脂封止型の半導体装置に使用される金ワ
イヤは、99.99重量%以上の高純度の金(Au)と故意の
添加元素および金の精製後の不可避元素の合計が0.01重
量%以下である組成とで構成されている。金ワイヤに故
意に元素を添加する目的は、主として破断荷重や伸び率
といった機械的特性の向上、耐熱性の向上、ボンディン
グ特性の改善が挙げられる。By the way, the gold wire used for the resin-encapsulated semiconductor device has a total purity of gold (Au) of 99.99% by weight or more, intentional additive element and inevitable element after the purification of gold is 0.01% by weight or less. It has a certain composition. The purpose of intentionally adding an element to a gold wire is mainly to improve mechanical properties such as breaking load and elongation, improve heat resistance, and improve bonding properties.
なお、従来、金ワイヤに故意にゲルマニウム(Ge)、
カルシウム(Ca)を含有させることによって金ワイヤの
改質、改善を行っている例としては、たとえば特開昭56
-76556号公報、特開昭56-96844号公報がある。Conventionally, gold wire is intentionally germanium (Ge),
An example of modifying and improving a gold wire by adding calcium (Ca) is disclosed in, for example,
-76556 and JP-A-56-96844.
前記した従来の技術は、金ワイヤのボール形成時の熱
影響によるボール直上のネック部の結晶粒の粗大化から
起こる機械的強度の劣化・断線または温度サイクル試験
におけるネック部の寿命低下・疲労断線、あるいは機械
的強度不足による金ワイヤのボンドループ形状の不安定
が招く、隣接するワイヤ間の接触による短絡、ワイヤと
半導体チップの端部との接触による短絡等の不具合を解
決するための手段であるが、未だに満足すべき有効な改
善が得られていない。The above-described conventional technique is characterized by deterioration of mechanical strength caused by coarsening of crystal grains in a neck portion directly above the ball due to heat influence during formation of a gold wire ball, disconnection or reduction in life of the neck portion in a temperature cycle test, and fatigue disconnection. Or the instability of the bond loop shape of the gold wire due to lack of mechanical strength, short-circuiting due to contact between adjacent wires, short-circuiting due to contact between the wire and the end of the semiconductor chip, etc. However, no satisfactory and effective improvements have yet been obtained.
そこで、本発明者らがさらに鋭意研究したところ、次
のようなことが判明した。Then, the present inventors conducted further intensive research and found that the following was found.
その1つは、金ワイヤの疲労寿命の問題である。 One is the problem of the fatigue life of gold wires.
すなわち、樹脂封止型の半導体装置が温度変化を受け
ると、その内部において相互に密着している金ワイヤと
樹脂との熱膨張係数の差異によって、金ワイヤが引っ張
られ、強い応力を受ける。そして、この温度変化を繰り
返し受けること(温度サイクル)により、従来の金ワイ
ヤでは、ボールボンディングを行った場合のボール直上
のネック部に応力が集中し、疲労断線が起こり易いこと
が見い出された。このことは、金ワイヤの先端にアーク
放電あるいは水素炎等の方法でボールを形成する時に、
ネック部が熱影響を受けてその部分の結晶粒が粗大化
し、ネック部に続く部分との結晶粒径に差異が生じるこ
とが最大の要因と考えられる。That is, when the resin-encapsulated semiconductor device undergoes a temperature change, the gold wire is pulled and receives a strong stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the gold wire and the resin that are in close contact with each other inside the semiconductor device. By repeatedly receiving the temperature change (temperature cycle), it has been found that in the conventional gold wire, stress is concentrated on the neck portion immediately above the ball when ball bonding is performed, and fatigue disconnection easily occurs. This means that when forming a ball at the tip of a gold wire by a method such as arc discharge or hydrogen flame,
The biggest factor is considered to be that the neck portion is affected by heat and the crystal grains in that portion are coarsened and the difference in crystal grain size from the portion following the neck portion occurs.
ところが、前記した従来技術では、金ワイヤに含有さ
れるゲルマニウムおよびカルシウムなどの元素の含有量
が最適ではなかったため、ネック切れの防止に必ずしも
成功するに至っているとは言えない。However, in the above-described conventional technology, the content of elements such as germanium and calcium contained in the gold wire was not optimal, and thus it cannot be said that the prevention of neck breakage has always been successful.
第2に、金ワイヤの破断荷重および伸び率などの機械
的特性の確保の問題である。Second, there is a problem of securing mechanical properties such as breaking load and elongation of the gold wire.
すなわち、従来の金ワイヤにおいては、熱処理を施す
ことによって金ワイヤの伸び率を高め、前記ネック部に
おけるストレスを除去するようにしているが、しかし、
金ワイヤの伸び率を上げることによって、破断荷重が著
しく低下しボンディング作業の実用性に劣る不具合を生
ずる。That is, in the conventional gold wire, the elongation rate of the gold wire is increased by performing heat treatment, and the stress in the neck portion is removed.
Increasing the elongation rate of the gold wire significantly reduces the breaking load and causes a problem that the bonding operation becomes inferior.
第3に、長距離ボンディングや細線化に伴う問題であ
る。Third, there is a problem associated with long-distance bonding and thinning.
すなわち、昨今の半導体装置の高密度化によるボンデ
ィングワイヤの隣接する距離の短縮化や、半導体チップ
の外部端子とインナーリードの長距離化等の現象も加わ
って、ワイヤボンディング工程あるいは樹脂封止工程に
おける樹脂材の流れで発生する、隣接するワイヤ間の接
触による短絡、あるいはワイヤと半導体チップ端部との
接触による短絡の問題を生じ易い。That is, phenomena such as a reduction in the distance between adjacent bonding wires due to the recent increase in the density of semiconductor devices and an increase in the distance between the external terminals of the semiconductor chip and the inner leads are added. The problem of short-circuit due to contact between adjacent wires, or short-circuit due to contact between the wires and the end of the semiconductor chip, which is caused by the flow of the resin material, easily occurs.
また、多ピンの半導体装置において長距離ボンディン
グを行う必要上、細線化および金ボールのスモールボー
ル化が望まれている。In addition, since long-distance bonding is required in a multi-pin semiconductor device, it is desired to reduce the thickness of the wires and to make the gold balls small.
本発明の1つの目的は、金ワイヤの疲労寿命を延ば
し、いわゆるネック切れを防止し、半導体装置の信頼性
を向上させることのできる半導体装置の製造技術を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of extending the fatigue life of a gold wire, preventing a so-called neck break, and improving the reliability of the semiconductor device.
本発明の他の1つの目的は、半導体装置の多ピン化
(多端子化)、高集積化に好適な半導体装置の製造技術
を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique suitable for increasing the number of pins (increase in the number of terminals) and increasing the degree of integration of the semiconductor device.
本発明の他の1つの目的は、金ワイヤの破断荷重や、
伸び率などの機械的特性を確保することのできる半導体
装置の製造技術を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a breaking load of a gold wire,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of securing mechanical properties such as elongation.
本発明のさらに他の目的は、長距離ボンディングに好
適な半導体装置の製造技術を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a technique for manufacturing a semiconductor device suitable for long-distance bonding.
本発明のさらに他の目的は、細線化を実現するのに好
適な半導体装置の製造技術を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique suitable for realizing thinning.
本発明のさらに他の目的は、金ワイヤのボールボンデ
ィングを行うのに好適な半導体装置の製造技術を提供す
ることにある。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique suitable for performing ball bonding of a gold wire.
本発明のさらに他の目的は、金ワイヤのボールボンデ
ィングを行うに際して、ボール部のスモールボール化を
実現するのに好適な半導体装置の製造技術を提供するこ
とにある。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique suitable for realizing a small ball at the time of performing ball bonding of a gold wire.
本発明のさらに他の目的は、ワイヤボンディングの信
頼性を向上させることのできる半導体装置の製造技術を
提供することにある。Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of improving the reliability of wire bonding.
本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろ
う。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
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、以下のとおりである。The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、99.99
重量%以上の高純度の金に、0.03〜0.3重量%のゲルマ
ニウムと、0.0005〜0.01重量%のカルシウムとを含有さ
せたボンディングワイヤを用いてワイヤボンディングを
行うものである。That is, the manufacturing method of the semiconductor device of the present invention is 99.99
Wire bonding is performed using a bonding wire containing 0.03 to 0.3% by weight of germanium and 0.0005 to 0.01% by weight of calcium in high purity gold of at least% by weight.
ゲルマニウムとカルシウムの含有量はそれぞれ0.05〜
0.15重量%および0.001〜0.003重量%とすることができ
る。The contents of germanium and calcium are each 0.05-
It can be 0.15% by weight and 0.001 to 0.003% by weight.
本発明に用いられるボンディングワイヤは、着色剤が
所定量添加された絶縁材よりなる被覆膜で被覆した被覆
ワイヤである。The bonding wire used in the present invention is a coated wire covered with a coating film made of an insulating material to which a predetermined amount of a coloring agent has been added.
また、この絶縁材としては、耐熱ポリウレタン樹脂を
使用することができる。Further, a heat-resistant polyurethane resin can be used as the insulating material.
上記した本発明の半導体装置の製造技術によれば、ボ
ンディングワイヤに含有させる0.03〜0.3重量%のゲル
マニウムと、0.0005〜0.01重量%のカルシウムとが互い
に、また99.99重量%以上の高純度の金と共に、相乗的
に作用し合うことにより、金ワイヤの疲労寿命を有効に
延ばすことができ、またボール形成時におけるネック部
の結晶粒粗大化を防止でき、ひいてはネック切れの発生
を防止できる。それにより、半導体装置の信頼性を向上
させることができる。According to the above-described semiconductor device manufacturing technique of the present invention, 0.03 to 0.3% by weight of germanium and 0.0005 to 0.01% by weight of calcium to be contained in a bonding wire are combined with each other and with high-purity gold of 99.99% by weight or more. By acting synergistically, it is possible to effectively extend the fatigue life of the gold wire, to prevent coarsening of crystal grains at the neck portion during ball formation, and to prevent the occurrence of neck breakage. Thereby, the reliability of the semiconductor device can be improved.
また、本発明の半導体素子用ボールを絶縁材で被覆す
ることにより、ワイヤ同士の接触によるワイヤ間ショー
ト、あるいはチップ端部との接触によるチップショー
ト、さらにはタブとの接触によるタブショートなどの不
具合の発生を排除し、長距離ボンディングや細線化など
が可能となる。In addition, by covering the semiconductor element ball of the present invention with an insulating material, defects such as short-circuiting between wires due to contact between wires, chip short-circuiting due to contact with a chip end, and tab short-circuiting due to contact with a tab. This eliminates the occurrence of long-distance bonding and thinning.
さらに、本発明の半導体素子用ボンディングワイヤ
は、15〜30kg/mm2の破断荷重と、10〜25%の伸び率を有
することにより、機械的特性が改善され、優れたボンデ
ィング性能を発揮することができる。Further, the bonding wire for a semiconductor element of the present invention has a breaking load of 15 to 30 kg / mm 2 and an elongation of 10 to 25%, so that the mechanical properties are improved and excellent bonding performance is exhibited. Can be.
また、本発明において金ワイヤの被覆のために用いら
れる耐熱ポリウレタンは通常のワイヤボンディング時の
接合温度あるいは超音波振動エネルギでも、そのウレタ
ン結合が分解されて接合可能となるので、通常の加熱に
よる熱圧着と超音波振動との併用または超音波振動で確
実なボンディングを得ることができる。その場合、ボン
ディング部位の局部加熱を併用すれば、さらに確実なワ
イヤボンディングが可能となる。そして、被覆膜に着色
剤を添加することにより、被覆膜の溶け上がりや剥がれ
を視覚的に確認することができる。In addition, the heat-resistant polyurethane used for coating the gold wire in the present invention can be bonded by decomposing its urethane bond even at the bonding temperature during normal wire bonding or ultrasonic vibration energy. Reliable bonding can be obtained by using both pressure bonding and ultrasonic vibration or by ultrasonic vibration. In this case, if local heating of the bonding site is used together, more reliable wire bonding can be performed. Then, by adding a coloring agent to the coating film, it is possible to visually confirm melting and peeling of the coating film.
次に、本発明において被覆ワイヤの被覆膜に用いられ
る耐熱ポリウレタンについてさらに説明すると、この耐
熱ポリウレタンは、ポリオール成分とイソシアネートと
を反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導
される構成単位を含むものであって、この耐熱ポリウレ
タンは、活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
を主成分とするポリマー成分と、イソシアネートとを用
いて得られる。ここで、「主成分とする」とは、全体が
主成分のみからなる場合も含める趣旨である。Next, the heat-resistant polyurethane used for the coating film of the coated wire in the present invention will be further described. The heat-resistant polyurethane is obtained by reacting a polyol component and an isocyanate, and has a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton. This heat-resistant polyurethane is obtained by using a polymer component mainly composed of a terephthalic acid-based polyol containing active hydrogen, and isocyanate. Here, “consists of a main component” is intended to include a case where the whole is composed only of a main component.
上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
は、テレフタール酸と多価アルコールとを用い、OH/COO
H=1.2〜30の範囲で、反応温度70〜250℃に設定し、常
法のエステル化反応によって得ることができる。一般
に、平均分子量が30〜10000で水酸基を100〜500程度有
するものであって、分子差の両末端に水酸基を有するも
のが用いられる。Terephthalic acid-based polyol containing the active hydrogen, terephthalic acid and polyhydric alcohol, using OH / COO
It can be obtained by a conventional esterification reaction with H = 1.2-30 and a reaction temperature of 70-250 ° C. In general, those having an average molecular weight of 30 to 10,000 and having about 100 to 500 hydroxyl groups and having hydroxyl groups at both ends of the molecular difference are used.
このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原
料として、エチレングリコール,ジエチレングリコー
ル,プロピレングリコール,ジプロピレングリコール,
ヘキサングリコール,ブタングリコール,グリセリン,
トリメチロールプロパン,ヘキサントリオール,ペンタ
エリスリトール等の脂肪族系グリコールが挙げられる。
また、それ以外に、1,4−ジメチロールベンゼンのよう
な多価アルコールが挙げられる。特に、エチレングリコ
ール,プロピレングリコール,グリセリンを使用するこ
とが好適である。Raw materials constituting such a terephthalic acid-based polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol,
Hexane glycol, butane glycol, glycerin,
Aliphatic glycols such as trimethylolpropane, hexanetriol and pentaerythritol;
In addition, polyhydric alcohols such as 1,4-dimethylolbenzene can be mentioned. In particular, it is preferable to use ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin.
ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられる
が、必要に応じて、アミド酸,イミド酸を併用すること
ができる。Terephthalic acid is used as the dicarboxylic acid. If necessary, amic acid and imidic acid can be used in combination.
なお、イミド酸の構造式は次のようなものである。 The structural formula of the imidic acid is as follows.
また、耐熱性が低下しない程度でイソフタル酸、オル
ソフタル酸、ハコク酸、アジピン酸、セバシン酸などの
2塩基酸や、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、シク
ロベンタンテトラカルボン酸、エチレンテトラカルボン
酸、ピロメリット酸、トリメリット酸などの多塩基酸を
併用しても差し支えない。 Further, dibasic acids such as isophthalic acid, orthophthalic acid, succinic acid, adipic acid and sebacic acid, and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, ethylene Polybasic acids such as tetracarboxylic acid, pyromellitic acid and trimellitic acid may be used in combination.
上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるイソシ
アネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも
2個のイソシアネート基を有する多価イソシアネートの
イソシアネート基を、活性水素を有する化合物、たとえ
ばフェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトン
オキシムでブロック化したものを挙げることができる。
このようなイソシアネートは、安定化されている。ま
た、上記多価イソシアネート化合物をトリメチロールプ
ロパン、ヘキサントリオール、ブタンジオール等の多価
アルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブロ
ック化してなるものも挙げられる。As the isocyanate to be reacted with the terephthalic acid-based polyol, the isocyanate group of a polyvalent isocyanate having at least two isocyanate groups in one molecule such as toluylene diisocyanate and xylylene diisocyanate is converted into a compound having active hydrogen, for example, phenol. , Caprolactam and those blocked with methyl ethyl ketone oxime.
Such isocyanates are stabilized. Further, a compound obtained by reacting the above polyvalent isocyanate compound with a polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, hexanetriol, or butanediol and blocking with a compound having active hydrogen is also used.
上記イソシアネート化合物の例としはて、日本ポリウ
レタン社製、ミリオネートMS-50、コロネート2501,250
3,2505,コロネートAP-St,デスモジュールCT-St等を挙げ
ることができる。そして、前記多価イソシアネートとし
ては、分子量300〜10000程度のものを用いることが好適
である。Examples of the isocyanate compound, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Millionate MS-50, Coronate 2501,250
3,2505, Coronate AP-St, Death Module CT-St and the like. It is preferable to use a polyisocyanate having a molecular weight of about 300 to 10,000.
本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつ
くり、これをワイヤ本体の金ワイヤに塗装し、数μmの
膜厚の被膜化することにより、ワイヤ本体の金ワイヤを
絶縁した被覆ワイヤを用いて半導体装置を製造するもの
である。The present invention provides a coating composition in which a gold wire of a wire body is insulated by forming a coating composition using the above-described raw materials, coating the coating composition on a gold wire of the wire body, and forming a film having a thickness of several μm. A semiconductor device is manufactured using wires.
本発明で用いる上記塗料組成物は、ポリオール成分の
水酸基1当量につき、安定化イソシアネートのイソシア
ネート基0.4〜4.0当量、好ましくは0.9〜2.0当量および
所要量の効果促進触媒を加えて、さらに適量の誘起溶剤
(フェノール類、グリコールエーテル類、ナフサ等)を
加え、通常、固型分含量10〜30重量%とすることにより
得られることができる。このとき必要に応じ、外観改良
剤、染料等の添加剤を適量配合することもできる。The coating composition used in the present invention is prepared by adding an isocyanate group in the stabilized isocyanate in an amount of 0.4 to 4.0 equivalents, preferably 0.9 to 2.0 equivalents, and a required amount of an effect-promoting catalyst per equivalent of the hydroxyl group of the polyol component to induce an appropriate amount of the catalyst. It can be obtained by adding a solvent (phenols, glycol ethers, naphtha, etc.) to make the solid content usually 10 to 30% by weight. At this time, if necessary, an appropriate amount of an additive such as an appearance improving agent and a dye can be blended.
本発明において、ポリオール成分の1水酸基当量につ
き、安定化イソシアネートのイソシアネート基を0.4〜
4.0当量加える理由は、0.4当量未満では、得られる絶縁
ワイヤのクレージング特性が低下し、一方4.0当量を超
える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるからである。塗料
組成物調整時に加えられる効果促進触媒は、ポリオール
成分100重量部当たり、好ましくは0.1〜10重量部であ
る。これが、0.1重量部未満になると、硬化促進硬化が
少なくなると共に塗膜形成能が悪くなる傾向がみられ、
逆に10重量部を超えると、得られる耐熱ポリウレタンボ
ンディングワイヤの熱劣化特性の低下がみられるように
なるからである。In the present invention, the isocyanate group of the stabilized isocyanate is 0.4 to 0.4 per hydroxyl equivalent of the polyol component.
The reason for adding 4.0 equivalents is that if it is less than 0.4 equivalents, the crazing characteristics of the resulting insulated wire will decrease, while the wear resistance of the coating film exceeding 4.0 equivalents will be inferior. The effect promoting catalyst added at the time of preparing the coating composition is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component. If this is less than 0.1 part by weight, the tendency of the film-forming ability to deteriorate with the decrease in curing acceleration and curing is seen,
Conversely, if the amount exceeds 10 parts by weight, the heat-resistant polyurethane bonding wire obtained will have reduced thermal degradation characteristics.
上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ
酸、フェノール酸を挙げることができ、具体的にはナフ
テン酸、オクテン酸、パーサチック酸なざの亜鉛塩、鉄
塩、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、1,8ジア
ザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7,2,4,6トリス(ジメ
チルアミノメチル)フェノールが用いられる。Examples of the curing acceleration catalyst include metal carboxylic acids, amino acids, and phenolic acids. Specific examples include naphthenic acid, octenoic acid, zinc salts of persatic acid, iron salts, copper salts, manganese salts, and cobalt salts. , Tin salts and 1,8 diazabicyclo (5,4,0) undecene-7,2,4,6 tris (dimethylaminomethyl) phenol.
本発明に用いられる絶縁性被覆ボンディングワイヤ
は、上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金ワイヤの
表面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付ける
ことにより得ることができる。The insulative coated bonding wire used in the present invention can be obtained by applying the coating composition as described above on the surface of the gold wire of the wire body and baking it with a conventional baking coating device.
上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化イソシ
アネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量
によっても異なるが、通常200〜300℃で4〜100秒程度
である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了させう
るに足りる温度と時間で焼き付けがなされる。The coating and baking conditions vary depending on the amounts of the polyol component, the stabilized isocyanate, the polymerization initiator and the curing accelerator, but are usually about 200 to 300 ° C. for about 4 to 100 seconds. In short, baking is performed at a temperature and for a time sufficient to substantially complete the curing reaction of the coating composition.
このようにして得られた絶縁性被覆ボンディングワイ
ヤは、金、銅またはアルミニウムからなるワイヤ本体の
金ワイヤの外周に、耐熱ポリウレタンからなる絶縁性被
覆膜が形成されている。The insulating coated bonding wire thus obtained has an insulating coating film made of heat-resistant polyurethane formed on the outer periphery of the gold wire of the wire body made of gold, copper or aluminum.
また、この場合、前記絶縁性被覆膜と他の絶縁性被覆
膜を併用した複合被覆膜構造としてもよい。この複合被
覆膜は、上記した本発明の絶縁性被覆膜を形成した後、
その絶縁性被覆膜の上にさらに第2の絶縁性被覆膜を形
成することにより得られる。この場合、この第2の絶縁
性被覆膜の厚みは、本発明の絶縁性被覆膜の2倍以下、
好ましくは0.5倍以下に設定することが好適である。そ
して、上記第2の絶縁性被覆膜を形成する材料として
は、ポリアミド樹脂、特殊なポリエステル樹脂、特殊な
エポキシ樹脂等が挙げられる。In this case, a composite coating film structure using the insulating coating film and another insulating coating film in combination may be used. This composite coating film, after forming the insulating coating film of the present invention described above,
It is obtained by further forming a second insulating coating film on the insulating coating film. In this case, the thickness of the second insulating coating film is not more than twice the thickness of the insulating coating film of the present invention,
Preferably, it is set to 0.5 times or less. Examples of the material for forming the second insulating coating film include a polyamide resin, a special polyester resin, and a special epoxy resin.
以下、本発明の構成と作用について樹脂封止型半導体
装置に使用される半導体製造技術に、本発明を適用した
実施例と共に説明する。Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described together with an example in which the present invention is applied to a semiconductor manufacturing technique used for a resin-encapsulated semiconductor device.
なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その重複説明は省略
する。In all the drawings for describing the embodiments, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
〔実施例1〕 第1図は本発明の一実施例であるボンディングワイヤ
を用いた樹脂封止型半導体装置の半断面図、第2図はワ
イヤボンディング部の概略的拡大断面図、第3図は本発
明に用いることのできるワイヤボンディング装置の概略
構成図、第4図はその要部斜視図、第5図は前記ワイヤ
ボンディング装置の要部の具体的な構成を示す部分断面
図、第6図は第5図の矢印VI方向から見た平面図、第7
図は第6図のVII-VII切断線で切った断面図、第8図は
ボールの形成原理を示す模写構成図、第9図は前記ワイ
ヤボンディング装置のスプールの要部分解斜視図、第10
図は前記スプールの要部拡大斜視図、第11図はワイヤボ
ンディングのための局部加熱部の概略平面図、第12図は
ワイヤボンディングの一例を示す平面図、第13図は被覆
ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断面図、第14図は
そのチップショート状態を示す拡大部分断面図、第15図
は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面図、第16
図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、第17図は
本発明における温度サイクルに対する半導体チップと被
覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、第18図は同じく本発
明における温度サイクルに対するタブと被覆ワイヤとの
短絡率を示すグラフである。Embodiment 1 FIG. 1 is a half sectional view of a resin-sealed semiconductor device using a bonding wire according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding portion, and FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a wire bonding apparatus that can be used in the present invention, FIG. 4 is a perspective view of a main part thereof, FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a specific configuration of a main part of the wire bonding apparatus, and FIG. The figure is a plan view as seen from the direction of arrow VI in FIG.
FIG. 8 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, FIG. 8 is a schematic diagram showing the principle of ball formation, FIG. 9 is an exploded perspective view of the spool of the wire bonding apparatus, FIG.
FIG. 11 is an enlarged perspective view of a main part of the spool, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating unit for wire bonding, FIG. 12 is a plan view showing an example of wire bonding, and FIG. FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing a chip short-circuit state, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a tab touch state of a covering wire, and FIG.
FIG. 17 is an enlarged partial cross-sectional view showing a tab short state, FIG. 17 is a graph showing the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire with respect to the temperature cycle in the present invention, and FIG. 6 is a graph showing the short-circuit rate with the graph.
本実施例の半導体装置は樹脂封止型半導体装置1の例
であり、その半導体チップ2はたとえばメモリ,ゲート
アレー,マイクロプロセッサおよびMOSロジックなどの
半導体集積回路素子として構成することができる。The semiconductor device of this embodiment is an example of a resin-encapsulated semiconductor device 1, and its semiconductor chip 2 can be configured as a semiconductor integrated circuit element such as a memory, a gate array, a microprocessor, and a MOS logic.
この半導体チップ2は、たとえばシリコン(Si)など
よりなる基板2Aと、その最上部のパッシベーション膜2B
と、該パッシベーション膜2Bの開口部から露出された外
部端子(ボンディングパッド)2Cとを有している。そし
て、この半導体チップ2は、たとえば銀(Ag)ペースト
の如き接合材4により、リード3のタブ3Aに接合されて
いる。The semiconductor chip 2 includes a substrate 2A made of, for example, silicon (Si) and a passivation film 2B on the top thereof.
And an external terminal (bonding pad) 2C exposed from the opening of the passivation film 2B. The semiconductor chip 2 is joined to the tab 3A of the lead 3 by a joining material 4 such as a silver (Ag) paste.
一方、半導体チップ2の外部端子2Cはリード3のイン
ナーリード3Bと導電性のワイヤで互いに電気的に接続さ
れるが、本実施例では、この導電性ワイヤとして被覆ワ
イヤ5が用いられている。この被覆ワイヤ5は金ワイヤ
5Aの表面に絶縁性の被覆膜5Bを被着した構造よりなる。On the other hand, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the inner leads 3B of the leads 3 by conductive wires. In this embodiment, the covering wires 5 are used as the conductive wires. This coated wire 5 is a gold wire
It has a structure in which an insulating coating film 5B is applied to the surface of 5A.
被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの材料は、たとえば99.99
重量%以上の高純度を持つ金(Au)に、0.03〜0.3重量
%のゲルマニウム(Ge)と、0.0005〜0.01重量%のカル
シウム(Ca)を含有させ、これらを除いた不純物を0.00
01〜0.01重量%の範囲で含有させたものである。The material of the gold wire 5A of the covering wire 5 is, for example, 99.99
Gold (Au) with a high purity of at least 0.005% by weight contains 0.03-0.3% by weight of germanium (Ge) and 0.0005-0.01% by weight of calcium (Ca).
It is contained in the range of 01 to 0.01% by weight.
このゲルマニウムとカルシウムの含有量はそれぞれ0.
05〜0.15重量%および0.001〜0.003重量%とすれば、よ
り良好な結果を得ることができる。The contents of germanium and calcium are each 0.
Better results can be obtained when the content is 0.05 to 0.15% by weight and 0.001 to 0.003% by weight.
前記ゲルマニウムは金ワイヤ5Aの伸び率、破断荷重、
および降伏強度を高めることができる有用な元素であ
り、その伸び率が高くなることでネック部における応力
集中を防止できるが、含有量が0.03重量%未満では前記
伸び率等の改良効果が少なく実用に至らない。The germanium is the elongation of the gold wire 5A, the breaking load,
It is a useful element that can increase the yield strength and can prevent stress concentration at the neck by increasing its elongation. However, if the content is less than 0.03% by weight, the effect of improving the elongation and the like is small and practical Does not reach.
一方、ゲルマニウム含有量が0.03重量%を超える場合
はボンディング時のボール形状が安定しないとともにボ
ール硬さが大きくなりすぎて、接続不良、チップ割れの
原因となり実用的でない。On the other hand, if the germanium content exceeds 0.03% by weight, the ball shape during bonding is not stable and the ball hardness becomes too large, resulting in poor connection and chip breakage, which is not practical.
しかし、前記ゲルマニウムはその有用範囲(0.03〜0.
3重量%)においては、金属ワイヤ5Aの再結晶温度を下
げ、そのためボール形成時にネック部の結晶粒の粗大化
を招く結果となり、ネック切れ防止に逆作用する。However, the germanium has a useful range (0.03 to 0.
(3% by weight), the recrystallization temperature of the metal wire 5A is lowered, which results in coarsening of the crystal grains at the neck portion during ball formation, which has an adverse effect on the prevention of neck breakage.
したがって、本発明においては、前記ゲルマニウムと
共にカルシウムを併用的に含有させるものである。Therefore, in the present invention, calcium is used together with germanium.
カルシウムは金属ワイヤ5Aの再結晶温度を上げて耐熱
性を高め、結晶粒の粗大化を抑制するのに有用であり、
また破断荷重を高めるため有用な元素である。Calcium is useful for raising the recrystallization temperature of the metal wire 5A to increase the heat resistance and suppressing the coarsening of crystal grains,
It is also a useful element for increasing the breaking load.
しかし、カルシウムの含有量が0.0005重量%未満では
前記有用性が少なく、また0.01重量%を超える場合は、
ボンディング時のボール形状が安定しないと共にボール
硬さが大きく、チップ割れ等の原因となり、また金属ワ
イヤ5Aの伸び率低下を誘発し、さらに線引加工性が低下
する等の原因となって実用性に劣ることになる。However, when the content of calcium is less than 0.0005% by weight, the usefulness is low, and when the content exceeds 0.01% by weight,
The ball shape during bonding is not stable and the ball hardness is large, causing chip cracks, etc., and also causing the elongation rate of the metal wire 5A to decrease, causing the drawability to decrease, and the practicality. Inferior to
したがって、ゲルマニウムおよびカルシウムの含有量
は前記範囲が好適ないし最適な範囲である。Therefore, the contents of germanium and calcium are preferably in the above-mentioned range or in the optimum range.
被覆ワイヤ5の被覆膜5Bは、前記し、かつ後で詳細に
説明するように、ポリオール成分とイソシアネートとを
反応させてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導さ
れる構成単位を含む耐熱ポリウレタンよりなるものであ
る。The coating film 5B of the coating wire 5 is obtained by reacting a polyol component with an isocyanate, as described above and in detail later, and is made of a heat-resistant polyurethane having a molecular skeleton containing a structural unit derived from terephthalic acid. It becomes.
本実施例の被覆ワイヤ5は、そのファースト(第1=
1St)ボンディング側、すなわち半導体チップ2の外部
端子2Cと該被覆ワイヤ5の一端との接続側がボール5A1
の形成によるボールボンディングにより導電接続される
一方、セカンド(第2=2nd)ボンディング側、すなわ
ちリード3のインナーリード3Bと該被覆ワイヤ5の他端
との接続が熱圧着および超音波振動を利用したいわゆる
サーモソニックボンディングにより該被覆膜5Bを予め除
去することなくセカンドボンディング部5A2として導電
接続されている。The coated wire 5 of the present embodiment has its first (first =
1St) The bonding side, that is, the connection side between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and one end of the covering wire 5 is a ball 5A 1
The connection between the second (2 = 2nd) bonding side, that is, the connection between the inner lead 3B of the lead 3 and the other end of the covering wire 5 is made by thermocompression bonding and ultrasonic vibration while the conductive connection is made by ball bonding due to the formation of It is conductively connected as second bonding portion 5A 2 without prior removal of the coating film 5B by a so-called thermo-sonic bonding.
このようにして、ペレットボンディングおよびワイヤ
ボンディングされた半導体チップ2と、リード3のタブ
3Aおよびインナーリード3Bと、被覆ワイヤ5とは、たと
えばエポキシ樹脂などの樹脂材6で封止され、リード3
のアウターリード3Cのみが該樹脂材6の外部に突出す
る。The semiconductor chip 2 thus pellet-bonded and wire-bonded and the tab of the lead 3 are formed.
3A, the inner lead 3B, and the covering wire 5 are sealed with a resin material 6 such as an epoxy resin, for example.
Only the outer leads 3C protrude outside the resin material 6.
次に、本実施例における被覆ワイヤ5のボンディング
のためのワイヤボンディング装置の構成と作用を第3図
〜第11図を中心に説明する。Next, the configuration and operation of the wire bonding apparatus for bonding the covered wire 5 in the present embodiment will be described mainly with reference to FIGS.
このワイヤボンディング装置は、いわゆるボールボン
ディング装置として構成されており、このボールボンデ
ィング装置は、第3図に示すように、スプール11に巻き
回された被覆ワイヤ5をボンディング部12に供給するよ
うに構成されている。The wire bonding apparatus is configured as a so-called ball bonding apparatus. The ball bonding apparatus is configured to supply the covering wire 5 wound around the spool 11 to the bonding section 12 as shown in FIG. Have been.
すなわち、スプール11からボンディング部12への被覆
ワイヤ5の供給は、テンショナ13,ワイヤ案内部材14,ワ
イヤクランパ15およびボンディングツール(キャピラ
リ)16を通して行われるようになっている。That is, the supply of the covering wire 5 from the spool 11 to the bonding section 12 is performed through the tensioner 13, the wire guide member 14, the wire clamper 15, and the bonding tool (capillary) 16.
前記ボンディング部12には、第3図および第4図で示
すように構成される、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装
置1が配置される。そして、樹脂封止前の樹脂封止型半
導体装置1は、第3図に示すように、ボンディング装置
の半導体装置支持台(半導体装置の装着用テーブル)17
に支持されている。The resin-sealed semiconductor device 1 before resin sealing, which is configured as shown in FIG. 3 and FIG. Then, as shown in FIG. 3, the resin-encapsulated semiconductor device 1 before resin encapsulation is mounted on a semiconductor device support base (semiconductor device mounting table) 17 of a bonding apparatus.
It is supported by.
前記半導体チップ2の外部端子2Cには、被覆ワイヤ5
の一端側の被覆膜5Bが除去され露出された金ワイヤ5Aで
形成されたボール5A1を接続している。ボール5A1は、金
ワイヤ5Aの直径に比べてたとえば2〜3倍程度大きな直
径で構成されるようになっている。リード3のインナー
リード3Bには、接続部分の被覆ワイヤ5の他端側の被覆
膜5Bを破壊して露出させた、被覆ワイヤ5の他端側の金
ワイヤ5Aを接続している。つまり、被覆ワイヤ5の他端
側は、実質的にリード3との接続部分の被覆膜5Bだけが
除去されており、それ以外の被覆膜5Bは残存するように
構成されている。この被覆ワイヤ5の他端側の被覆膜5B
の破壊は、後述するが、ボンディングツール16によって
与えられる超音波振動、適度な加圧および適度な加熱
(エネルギ)によって行うことができる。An external terminal 2C of the semiconductor chip 2 has a coating wire 5
Covering layer 5B at one end connects the ball 5A 1, which is formed of gold wire 5A which is exposed is removed. Ball 5A 1 is adapted to compared to the diameter of gold wire 5A is composed of a large diameter, for example, about 2 to 3 times. The inner lead 3B of the lead 3 is connected to a gold wire 5A at the other end of the covered wire 5 that is exposed by breaking the coating film 5B at the other end of the covered wire 5 at the connection portion. That is, the other end side of the covering wire 5 is configured so that substantially only the covering film 5B at the connection portion with the lead 3 is removed, and the other covering film 5B remains. The coating film 5B on the other end side of the coating wire 5
As will be described later, the destruction can be performed by ultrasonic vibration, appropriate pressurization, and appropriate heating (energy) provided by the bonding tool 16.
このように、被覆ワイヤ5を使用する樹脂封止型半導
体装置1において、半導体チップ2の外部端子2Cに、被
覆ワイヤ5の一端側の金ワイヤ5Aで形成されるボール5A
1を接触し、リード3のインナーリード3Bに、接触部分
の被覆膜5Bを破壊した被覆ワイヤ5の他端側の金ワイヤ
5Aを接続することにより、ボール5A1のサイズが大きい
ので、半導体チップ2の外部端子2Cと被覆ワイヤ5の金
ワイヤ5Aとの接触面積を増加し、両者間のボンダビリテ
ィを向上するこどかできると共に、リード3のインナー
リード部3Bと接続する部分以外の被覆ワイヤ5の他端側
を被覆膜5Bで覆い、この被覆ワイヤ5の他端側と隣接す
る他の被覆ワイヤ5の他端側とのショートを低減するこ
とができるので、リード3の間隔を縮小し、樹脂封止型
半導体装置1の多端子化(いわゆる、多ピン化)を図る
ことができる。As described above, in the resin-encapsulated semiconductor device 1 using the covering wire 5, the ball 5A formed by the gold wire 5A on one end side of the covering wire 5 is attached to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2.
1 and contact the inner lead 3B of the lead 3 with the gold wire on the other end side of the coated wire 5 in which the coating film 5B of the contact portion is broken.
By connecting 5A, the size of the ball 5A 1 is large, so that the contact area between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and the gold wire 5A of the coating wire 5 can be increased, and the bondability between the two can be improved. At the same time, the other end of the covered wire 5 other than the portion connected to the inner lead portion 3B of the lead 3 is covered with a covering film 5B, and the other end of the covered wire 5 adjacent to the other end of the covered wire 5 Can be reduced, so that the interval between the leads 3 can be reduced, and the number of terminals of the resin-encapsulated semiconductor device 1 (so-called multi-pin) can be increased.
前記ボンディングツール16および被覆ワイヤ5の供給
方向の先端部分(ボール5A1形成部分)は、前記第3図
および第4図に示すように、ボール5A1の形成時に、被
覆部材18Aに被覆されるように構成されている。被覆部
材18Aは、第4図に示す矢印A方向に回転移動するよう
に構成されている。つまり、被覆部材18Aは、ボール5A1
の形成時に、矢印A方向の回転動作によってツール挿入
口18Bからボンディングツール16を挿入し、それを被覆
するように構成されている。The feed direction of the distal end portion of the bonding tool 16 and the insulated wire 5 (ball 5A 1 forming portion), as shown in the FIGS. 3 and 4, during the formation of the ball 5A 1, is coated on the covering member 18A It is configured as follows. The covering member 18A is configured to rotate in the direction of arrow A shown in FIG. That is, the covering member 18A is connected to the ball 5A 1
At the time of forming, the bonding tool 16 is inserted from the tool insertion opening 18B by a rotation operation in the direction of arrow A, and is covered.
この被覆部材18Aは、第5図(具体的な構成を示す部
分断面図、第6図のV−V切断線で切った断面に相当す
る)、第6図(第5図の矢印VI方向から見た平面図)お
よび第7図(第6図のVII-VII切断線で切った断面図)
で示すように構成されている。被覆部材18Aは、後述す
るが、ボール5A1の形成時に、溶け上がる被覆膜5Bの吹
き飛ばしでボンディング部12に被覆膜5Bが飛散しないよ
うに構成されている。また、被覆部材18Aは、被覆ワイ
ヤ5の金ワイヤ5AがCu,Al等の酸化し易い材料で形成さ
れる場合、酸化防止用被覆ガス雰囲気(シールドガス雰
囲気)を保持し易いように構成されている。被覆部材18
Aは、たとえばスレンレス鋼で形成する。さらに、被覆
部材18Aは、被覆ワイヤ5のボール5A1の形成状態等を作
業者が確認できるように、透明性を有するガラス材料で
形成してもよい。This covering member 18A is shown in FIG. 5 (partial sectional view showing a specific configuration, corresponding to a section taken along the line VV in FIG. 6), FIG. 6 (from the direction of arrow VI in FIG. 5). FIG. 7 (a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6).
It is configured as shown in FIG. Covering member 18A is described below, during the formation of the ball 5A 1, the coating film 5B in the bonding portion 12 in blowing the melt up the coating film 5B are configured so as not to scatter. In addition, the coating member 18A is configured to easily hold an antioxidant coating gas atmosphere (shield gas atmosphere) when the gold wire 5A of the coating wire 5 is formed of an easily oxidizable material such as Cu or Al. I have. Covering member 18
A is formed of, for example, stainless steel. Further, the covering member 18A is a state of formation of balls 5A 1, etc. coated wire 5 so the operator can confirm, may be formed of a glass material having transparency.
前記被覆部材18Aの底部分には、第3図,第4図およ
び第5図に示すように、電気トーチ(アーク電極)18D
が設けられている。電気トーチ18Dは、第8図(ボール
の形成原理を説明する模写構成図)に示すように、被覆
ワイヤ5の供給側の先端側の金ワイヤ5Aに近接させ、両
者間にアークAcを発生させてボール5A1を形成するよう
に構成されている。電気トーチ18Dは、たとえば高温度
に耐えるタングステン(W)で形成されている。As shown in FIGS. 3, 4 and 5, an electric torch (arc electrode) 18D is provided on the bottom of the covering member 18A.
Is provided. The electric torch 18D is brought close to the gold wire 5A on the tip side on the supply side of the covering wire 5 as shown in FIG. 8 (a schematic configuration diagram illustrating the principle of ball formation), and an arc Ac is generated between the two. It is configured to form a ball 5A 1 Te. The electric torch 18D is formed of, for example, tungsten (W) that can withstand high temperatures.
電気トーチ18Dは、導電性材料で形成された吸引装置1
9への吸引管18Eを介在させて、アーク発生装置20に接続
されている。吸引管18Eは、たとえばステンレス鋼で形
成されており、Ag-Cuろう材等の接着金属層を介在させ
て電気トーチ18Dを固着している。この吸引管18Eは、挟
持部材18Fを介在させて被覆部材18Aに固着されている。
つまり、電気トーチ18Dおよび吸引管18Eと被覆部材18A
とは、一体に構成されている。Electric torch 18D is a suction device 1 made of conductive material
It is connected to the arc generator 20 via a suction pipe 18E to the pipe 9. The suction tube 18E is made of, for example, stainless steel, and fixes the electric torch 18D with an adhesive metal layer such as an Ag-Cu brazing material interposed therebetween. The suction tube 18E is fixed to the covering member 18A with the holding member 18F interposed therebetween.
That is, the electric torch 18D, the suction tube 18E and the covering member 18A
And are integrally formed.
前記電気トーチ18Dは、前述のようにボール5A1を形成
する時に被覆ワイヤ5の供給側の先端部に近接し、ボン
ディング工程中に被覆ワイヤ5の供給経路から離隔でき
るように、第4図に示す矢印A方向に移動できるように
構成されている。この電気トーチ18Dを移動させる移動
装置は、主に、吸引管18Eおよび絶縁部材18Hを介在させ
て電気トーチ18Dを支持する支持部材18G、この支持部材
18Gを矢印A方向に回転させるクランク軸18I、このクラ
ンク軸18Iを回転させる駆動源18Kで構成されている。ク
ランク軸18Iの回転は、このクランク部に連結されて駆
動源18Kのシャフト18Jの矢印B方向の移動によって行わ
れる。駆動源18Kは、たとえば電磁ソレノイドで構成さ
れている。クランク軸18Iは、図示していないが、ボン
ディング装置本体に回転自在に支持されている。なお、
電気トーチ18Dの移動と被覆部材18Aの移動とは、両者が
一体に構成されているので実質的に同一である。The electric torch 18D, as can be separated from the coated wire proximate the distal end of the supply side of the 5, the supply path of the covered wire 5 during the bonding process when forming a ball 5A 1 as described above, in FIG. 4 It is configured to be able to move in the direction of arrow A shown. The moving device for moving the electric torch 18D mainly includes a support member 18G for supporting the electric torch 18D with a suction pipe 18E and an insulating member 18H interposed therebetween,
It comprises a crankshaft 18I for rotating 18G in the direction of arrow A, and a drive source 18K for rotating this crankshaft 18I. The rotation of the crankshaft 18I is performed by the movement of the shaft 18J of the drive source 18K in the direction of the arrow B connected to the crank portion. Drive source 18K is formed of, for example, an electromagnetic solenoid. Although not shown, the crankshaft 18I is rotatably supported by the bonding apparatus main body. In addition,
The movement of the electric torch 18D and the movement of the covering member 18A are substantially the same because they are integrally formed.
前記アーク発生装置20は、第4図に示すように、主に
コンデンサC1,蓄積用コンデンサC2,トリガーで作動
するアーク発生用サイリスタD,抵抗Rで構成されてい
る。直流電源D.Cは、たとえば、−1000〜−3000〔V〕
程度の負の極性の電圧を供給するように構成されてい
る。直流電源D.Cは、サイリスタD,抵抗R等を介して電
気トーチ18Dに接続されている。基準電位GNDは、たとえ
ば接地電位(=0〔V〕)である。Vは電圧計、Aは電
流計である。As shown in FIG. 4, the arc generator 20 mainly includes a capacitor C 1 , a storage capacitor C 2 , a thyristor D for generating an arc activated by a trigger, and a resistor R. DC power supply DC is, for example, -1000 to -3000 [V]
It is configured to supply a voltage of a negative polarity of the order. The DC power supply DC is connected to the electric torch 18D via a thyristor D, a resistor R and the like. The reference potential GND is, for example, a ground potential (= 0 [V]). V is a voltmeter and A is an ammeter.
後に詳述するが、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aはスプー
ル11に巻き回された端部が基準電位GNDで接続されてい
る。この結果、電気トーチ18Dで被覆ワイヤ5の先端部
にボール5A1を形成する場合、第3図,第4図および第
8図に示すように、電気トーチ18Dを負電位(−)、被
覆ワイヤ5の供給方向の先端部の金ワイヤ5Aを正電位
(+)に設定することができる。As will be described in detail later, the gold wire 5A of the covering wire 5 has an end wound around the spool 11 connected to the reference potential GND. As a result, when forming a ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5 with electric torch 18D, FIG. 3, as shown in FIG. 4 and FIG. 8, an electric torch 18D negative potential (-), coated wire The gold wire 5A at the end in the supply direction of 5 can be set to a positive potential (+).
このように、被覆ワイヤ5の先端部の金ワイヤ5Aとア
ーク電極18Dとの間にアークAcを発生させ、被覆ワイヤ
5の先端部にボール5A1を形成するボンディング装置に
おいて、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aを正電位(+)に接
続し、電気トーチ18Dを負電位(−)に接続することに
り、前記被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aと電気トーチ18Dと
の間に発生するアークAcの発生位置をその逆の極性の場
合に比べて安定化することができるので、アークAcが被
覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの後端側に向かって這い上がる
ことを低減することができる。アークAcの這い上がりの
低減は、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がりを低減
し、絶縁性被覆膜の球の発生を防止することができる。Thus, in the bonding apparatus to generate arc Ac, forming a ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5 between the gold wire 5A and the arc electrode 18D of the distal end portion of the covered wire 5, gold coated wire 5 By connecting the wire 5A to a positive potential (+) and connecting the electric torch 18D to a negative potential (-), the arc Ac generated between the gold wire 5A of the coated wire 5 and the electric torch 18D is generated. Since the position can be stabilized as compared with the case of the opposite polarity, it is possible to reduce the arc Ac from creeping toward the rear end side of the gold wire 5A of the covering wire 5. The reduction in the crawling of the arc Ac can reduce the melting of the coating film 5B of the coating wire 5 and prevent the generation of spheres of the insulating coating film.
なお、本発明は、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aが電気ト
ーチ18Dに対して正の電位を有するように、基準電位GND
よりも高い電圧または低い電圧に前記被覆ワイヤ5の金
ワイヤ5Aを接続してもよい。It should be noted that the present invention provides a reference potential GND such that the gold wire 5A of the covering wire 5 has a positive potential with respect to the electric torch 18D.
The gold wire 5A of the covering wire 5 may be connected to a higher or lower voltage.
前記被覆ワイヤ5が巻き回された前記スプール11は、
第4図および第9図(要部分解斜視図)で示すように構
成されている。スプール11は、たとえば円筒形状のアル
ミニウム金属の表面にアルマイト処理を施して構成す
る。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキズの発生
を防止するために施す。このスプール11は、前述のよう
に、アルマイト処理が施されているので絶縁性を有す
る。The spool 11 around which the coating wire 5 is wound,
It is configured as shown in FIGS. 4 and 9 (an exploded perspective view of a main part). The spool 11 is formed by, for example, performing alumite treatment on a surface of a cylindrical aluminum metal. The alumite treatment is performed to improve mechanical strength and prevent scratches. As described above, the spool 11 has an insulating property because it is anodized.
前記スプール11は、スプールホルダ21に取付けられ、
このスプールホルダ21の回転軸21Aによってボンディン
グ装置本体10に取付けられている。The spool 11 is attached to a spool holder 21,
The spool holder 21 is attached to the bonding apparatus main body 10 by a rotation shaft 21A.
スプールホルダ21は、少なくともその一部に導電性を
有するように、たとえばステンレス鋼で構成されてい
る。The spool holder 21 is made of, for example, stainless steel so that at least a part thereof has conductivity.
前記スプール11には、第9図および第10図(要部拡大
斜視図)で示すように、接続端子11Aが設けられてい
る。接続端子11Aは、スプールホルダ21の導電性を有す
る部分と接触するスプール11の側面部分(鍔部)に、点
形状で設けられている。The spool 11 is provided with a connection terminal 11A, as shown in FIGS. 9 and 10 (enlarged perspective views of essential parts). The connection terminal 11A is provided in a dotted shape on a side surface portion (flange) of the spool 11 that comes into contact with a conductive portion of the spool holder 21.
接続端子11Aは、第10図に示すように、絶縁体11Aaの
上部に導電体11Abを設け、この導電体11Abの上部に接続
用金属部11Acを設けて構成している。絶縁体11Aaは、導
電体11Abとスプール11と確実に電気的に分離し、しか
も、スプールホルダ21に接続用金属部11Acを確実に当接
できる適度な弾力性を有するように、たとえばポリイミ
ド樹脂で形成する。導電体11Abは、被覆ワイヤ5の金ワ
イヤ5Aを接続する接続用金属部11Acと、スプールホルダ
21に接触する接続用金属部11Acとを確実に接続できるよ
うに、たとえばCu箔で形成する。接続用金属部11Acは導
電性ペースト,半田等で形成する。As shown in FIG. 10, the connection terminal 11A is configured such that a conductor 11Ab is provided on an insulator 11Aa, and a connection metal part 11Ac is provided on the conductor 11Ab. The insulator 11Aa is electrically separated from the conductor 11Ab and the spool 11 reliably, and furthermore, is made of, for example, a polyimide resin so as to have an appropriate elasticity so that the connection metal portion 11Ac can be reliably brought into contact with the spool holder 21. Form. The conductor 11Ab includes a connection metal part 11Ac for connecting the gold wire 5A of the covering wire 5 and a spool holder.
It is made of, for example, a Cu foil so that the connection metal portion 11Ac in contact with 21 can be reliably connected. The connection metal part 11Ac is formed of a conductive paste, solder, or the like.
この接続端子11Aには、スプール11の側面(鍔部)に
形成されたれ切欠部を通して、ボンディング部12に供給
される側と反対側の被覆ワイヤ5の端部の金ワイヤ5A、
すなわち被覆ワイヤ5の巻き始め端部の金ワイヤ5Aを接
続するように構成されている。この金ワイヤ5Aは、接続
用金属部11Acによって接続端子11Aに接続される。被覆
ワイヤ5の巻き始めの金ワイヤ5Aの表面の被覆膜5Bは、
加熱あるいは化学的に除去する。接続端子11A、つまり
被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aは、スプールホルダ21、その
回転軸21Aおよびボンディング装置本体10を通して基準
電位GNDに接続されている。基準電位GNDは、前記アーク
発生装置20の基準電位GNDと同様の電位である。The connection terminal 11A has a notch formed in the side surface (flange) of the spool 11 and a gold wire 5A at the end of the covering wire 5 on the opposite side to the side supplied to the bonding portion 12,
That is, it is configured to connect the gold wire 5A at the winding start end of the covering wire 5. The gold wire 5A is connected to the connection terminal 11A by the connection metal part 11Ac. The coating film 5B on the surface of the gold wire 5A at the beginning of winding of the coating wire 5 is
Heat or remove chemically. The connection terminal 11A, that is, the gold wire 5A of the covering wire 5 is connected to the reference potential GND through the spool holder 21, its rotating shaft 21A and the bonding apparatus main body 10. The reference potential GND is the same potential as the reference potential GND of the arc generator 20.
このように、前記スプール11に基準電位GNDに接続す
るための接続端子11Aを設け、この接続端子に被覆ワイ
ヤ5の巻き始め端部の金ワイヤ5Aを接続することによ
り、スプールホルダ21等を通して基準電位GNDに接続す
ることができるので、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aを確実
に基準電位GNDに接続することができる。In this manner, the spool 11 is provided with the connection terminal 11A for connection to the reference potential GND, and the connection terminal is connected to the gold wire 5A at the start end of the covering wire 5 so that the reference wire is passed through the spool holder 21 or the like. Since it can be connected to the potential GND, the gold wire 5A of the covering wire 5 can be reliably connected to the reference potential GND.
また、前記被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aが基準電位GND
に接続されることにより、ボール5A1の形成時に、電気
トーチ18Dと供給側の被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aとの間
の電位差を充分に確保し、アークAcの発生を良好にする
ことができるので、ボール5A1を確実に形成することが
できる。The gold wire 5A of the covering wire 5 is connected to the reference potential GND.
By being connected to, at the time of formation of the ball 5A 1, sufficiently securing a potential difference between the electric torch 18D and gold wire 5A of coated wire 5 on the supply side, arcing Ac can be improved since, it is possible to reliably form a ball 5A 1.
第3図および第4図に示すように、前記ボンディング
ツール16は、ボンディングアーム16Aを介在させて、ボ
ンディングヘッド(デジタルボンディングヘッド)22に
支持されている。ボンディングアーム16Aには、図示し
ていないが、超音波振動装置が内蔵されており、ボンデ
ィングツール16を超音波振動させるように構成されてい
る。ボンディングヘッド22は、XYテーブル23を介在させ
て基台24に支持されている。ボンディングヘッド22は、
ボンディング部12にボンディングツール16を近接および
離反できるように、ボンディングアーム16Aを上下方向
(矢印C方向)に移動できる移動装置が設けられてい
る。移動装置は、主に、ガイド部材22A,アーム移動部材
22B,雌ねじ部材22C,雄ねじ部材22D,モータ22Eで構成さ
れている。ガイド部材22Aは、矢印C方向にアーム移動
部材22Bを移動させるように構成されている。前記モー
タ22Eは、雄ねじ部材22Dを回転させ、この回転により雄
ねじ部材22Dと嵌合する雌ねじ部材22Cを矢印C方向に移
動させ、この移動によりアーム移動部材22Bを矢印C方
向に移動させるように構成されている。As shown in FIGS. 3 and 4, the bonding tool 16 is supported by a bonding head (digital bonding head) 22 via a bonding arm 16A. Although not shown, the bonding arm 16A has a built-in ultrasonic vibration device, and is configured to ultrasonically vibrate the bonding tool 16. The bonding head 22 is supported by a base 24 with an XY table 23 interposed. The bonding head 22
A moving device capable of moving the bonding arm 16A in the vertical direction (the direction of arrow C) is provided so that the bonding tool 16 can be moved toward and away from the bonding section 12. The moving device mainly includes a guide member 22A, an arm moving member
22B, a female screw member 22C, a male screw member 22D, and a motor 22E. The guide member 22A is configured to move the arm moving member 22B in the direction of arrow C. The motor 22E is configured to rotate the male screw member 22D, move the female screw member 22C fitted with the male screw member 22D in the direction of arrow C by this rotation, and move the arm moving member 22B in the direction of arrow C by this movement. Have been.
アーム移動部材22Bに支持されたボンディングアーム1
6Aは、回転軸22Fを中心に回転するように構成されてい
る。ボンディングアーム16Aの回転軸22Fを中心とする回
転は、弾性部材22Gにより制御される。この弾性部材22G
の回転の制御は、ボンディングツール16がボンディング
部12に当接した時に、ボンディング部12が必要以上に加
圧されることを防止し、ボンディング部12の損傷や破壊
を防止するように構成されている。Bonding arm 1 supported by arm moving member 22B
6A is configured to rotate around a rotation shaft 22F. The rotation of the bonding arm 16A about the rotation axis 22F is controlled by the elastic member 22G. This elastic member 22G
The rotation control is configured to prevent the bonding unit 12 from being pressed more than necessary when the bonding tool 16 comes into contact with the bonding unit 12, and to prevent damage or destruction of the bonding unit 12. I have.
前記ワイヤクランパ15は、被覆ワイヤ5を挟持するこ
とができ、被覆ワイヤ5の供給を制御するように構成さ
れている。ワイヤクランパ15は、クランパアーム15Aを
介在させてボンディングアーム16Aに設けられている。The wire clamper 15 can hold the covering wire 5 and is configured to control the supply of the covering wire 5. The wire clamper 15 is provided on the bonding arm 16A with the clamper arm 15A interposed.
ワイヤ案内部材14は、スプール11から供給される被覆
ワイヤ5をボンディング部12にガイドするように構成さ
れている。ワイヤ案内部材14はクランパアーム15Aに設
けられている。The wire guide member 14 is configured to guide the covered wire 5 supplied from the spool 11 to the bonding section 12. The wire guide member 14 is provided on the clamper arm 15A.
前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍であっ
て、ボンディングツール16とボンディング部12との間の
被覆ワイヤ5の供給経路の近傍には、第3図,第8図に
示すように、流体吹付装置25の流体吹付ノズル18Cが設
けられている。流体吹付ノズル18Cは、被覆ワイヤ5の
供給方向の先端部の金ワイヤ5Aでボール5A1を形成する
時に、その形成部分(金ワイヤ5Aおよび被覆膜5B)に流
体吹付装置25からの流体Gsを吹き付けるように構成され
ている。流体吹付ノズル18Cから吹き出される流体Gs
は、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の先端部の金ワ
イヤ5Aでボール5A1を形成する際に、アークAcの発生す
る熱で溶け上がる被覆膜5Bを吹き飛ばす(5Ba)ように
構成されている。As shown in FIGS. 3 and 8, in the vicinity of the leading end of the covering wire 5 in the supply direction and in the vicinity of the supply path of the covering wire 5 between the bonding tool 16 and the bonding portion 12, as shown in FIGS. A fluid spray nozzle 18C of the fluid spray device 25 is provided. Fluid spray nozzles 18C, when forming a ball 5A 1 gold wire 5A of the distal end portion of the supply direction of coated wire 5, fluid Gs from the fluid spray device 25 to the forming portion (gold wires 5A and the coating film 5B) Is configured to be sprayed. Fluid Gs blown out from fluid spray nozzle 18C
As shown in FIG. 8, when forming a ball 5A 1 gold wire 5A of the distal end portion of the covered wire 5, blow coating film 5B rising melted by heat generated by the arc Ac (5Ba) as It is configured.
流体吹付ノズル18Cは、基本的には、ボンディングツ
ール16の先端部分つまり前述のように被覆ワイヤ5の先
端部分に流体Gsを吹きつければよく、本実施例において
は、前記被覆部材18Aに設けられている。流体吹付ノズ
ル18Cは、第4図〜第7図に具体的な構造を示すよう
に、被覆膜5Bの溶け上がりを小さくするために、被覆ワ
イヤ5の後端側から先端側に向かって流体Gsを吹き付け
るように構成されている。なお、流体吹付ノズル18C
は、ボンディングツール16に取付けないほうが好まし
い。流体吹付ノズル18Cをボンディングツール16に取付
けた場合には、ボンディングツール16の重量が増加し、
その超音波振動の負荷が増大するために、接続部分のボ
ンダビリティが低下する。The fluid spray nozzle 18C may basically spray the fluid Gs to the tip of the bonding tool 16, that is, the tip of the coating wire 5 as described above. In the present embodiment, the fluid spray nozzle 18C is provided on the coating member 18A. ing. As shown in FIG. 4 to FIG. 7, the fluid spray nozzle 18C is provided with a fluid from the rear end side to the front end side of the coated wire 5 to reduce the melting of the coating film 5B. It is configured to spray Gs. The fluid spray nozzle 18C
Is preferably not attached to the bonding tool 16. When the fluid spray nozzle 18C is attached to the bonding tool 16, the weight of the bonding tool 16 increases,
Since the load of the ultrasonic vibration increases, the bondability of the connection portion decreases.
前記流体Gsは、N2,H2,He,Ar,空気等の気体を使用
し、第8図に示すように、流体吹付装置(流体源)25か
ら冷却装置25A,流量計25B,流体搬送管25Cを介在させて
流体吹付ノズル18Cに供給される。As the fluid Gs, a gas such as N 2 , H 2 , He, Ar, or air is used. As shown in FIG. 8, a fluid spraying device (fluid source) 25 supplies a cooling device 25 A, a flow meter 25 B, The fluid is supplied to the fluid spray nozzle 18C via the pipe 25C.
冷却装置25Aは、流体Gsを積極的に常温よりも低く冷
却するように構成されている。冷却装置25Aは、たとえ
ばペルチェ効果を利用した電子冷却装置で構成する。前
記流体搬送管25Cは、第8図に簡略化して示している
が、少なくとも冷却装置25Aと流体吹付ノズル18Cの供給
口との間を断熱材25Dで被覆するように構成されてい
る。つまり、断熱材25Dは冷却装置25Aで冷却された流体
Gsの温度を流体搬送管25Cの移動中に変化させない(冷
却効率を高める)ように構成されている。The cooling device 25A is configured to actively cool the fluid Gs below normal temperature. The cooling device 25A is configured by, for example, an electronic cooling device using the Peltier effect. The fluid transfer pipe 25C is shown in a simplified form in FIG. 8, but is configured to cover at least the space between the cooling device 25A and the supply port of the fluid spray nozzle 18C with a heat insulating material 25D. That is, the heat insulating material 25D is the fluid cooled by the cooling device 25A.
It is configured not to change the temperature of Gs during the movement of the fluid transport pipe 25C (to increase the cooling efficiency).
また、前記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍で
あって、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がり部分を中
心として前記流体吹付ノズル18Cに対向する位置には、
前記吸引装置19に連結された吸引管18Eが設けられてい
る。この吸引管18Eは、前述のように、電気トーチ18Dと
アーク発生装置20とを接続する導電体としても使用され
るが、主に、流体吹付ノイズ18Cで吹き飛ばされた、被
覆ワイヤ5の溶け上がった被覆膜5Baを吸引するように
構成されている。吸引管18Eで吸引された被覆膜5Baは、
吸引装置19に吸引される。Further, in the vicinity of the leading end of the coating wire 5 in the supply direction, and at a position facing the fluid spray nozzle 18C around the melted portion of the coating film 5B of the coating wire 5,
A suction tube 18E connected to the suction device 19 is provided. As described above, the suction pipe 18E is also used as a conductor for connecting the electric torch 18D and the arc generator 20, but mainly the melting of the coated wire 5 blown off by the fluid spray noise 18C. It is configured to suck the coated film 5Ba. The coating film 5Ba sucked by the suction tube 18E is
The suction is performed by the suction device 19.
また、本実施例においては、被覆ワイヤ5の他端をリ
ード3のインナーリード3Bに対して、より確実にボンデ
ィング(セカンドボンディング)するため、リード3の
インナーリード3Bのみを他の部分よりも高い温度に局部
加熱するセラミック製のヒータ26が第2図および第11図
に示す如く角形リング状に設けられている。なお、符号
26Aはこの角形リング状の局部加熱用のヒータ26への給
電線である。Further, in the present embodiment, only the inner lead 3B of the lead 3 is higher than the other parts in order to more securely bond (second bond) the other end of the covered wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3. As shown in FIGS. 2 and 11, a ceramic heater 26 for locally heating to a temperature is provided in a square ring shape. The sign
26A is a power supply line to the rectangular ring-shaped heater 26 for local heating.
次に、本実施例のワイヤボンディング方法について簡
単に説明する。Next, the wire bonding method of this embodiment will be briefly described.
まず、第3図,第4図,第5図,第8図に示すよう
に、ボンディングツール16およびその加圧面側に突出さ
れた被覆ワイヤ5の供給方向の先端部分を被覆部材18A
で被覆する。この被覆は、前記駆動源18Kで動作する移
動装置によって、被覆部材18Aを矢印A方向に移動する
ことによって行われる。また、この被覆部材18Aによる
被覆を行うことにより、電気トーチ18D,流体吹付ノズル
18Cのそれぞれ被覆ワイヤ5の先端部の近傍に配置する
ことができる。First, as shown in FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 8, the bonding tool 16 and the leading end portion of the coating wire 5 protruding toward the pressing surface thereof in the supply direction are coated with a coating member 18A.
Cover with. This coating is performed by moving the coating member 18A in the direction of arrow A by the moving device operated by the driving source 18K. Further, by performing the coating with the coating member 18A, the electric torch 18D, the fluid spray nozzle
18C can be placed near the tip of the coated wire 5 respectively.
次いで、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の供給方
向の先端部の金ワイヤ5Aと電気トーチ18Dとの間にアー
クAcを発生させ、前記金ワイヤ5Aでボール5A1を形成す
る。このボール5A1を形成するアークAcの熱によって、
被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の絶縁性被覆膜5Bが溶
け上がる。すなわち、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部
の被覆膜5Bが除去され、金ワイヤ5Aが露出される。Then, as shown in FIG. 8 to generate an arc Ac between the gold wire 5A and the electric torch 18D of the distal end portion of the supply direction of coated wire 5, to form a ball 5A 1 by the gold wire 5A. By arc Ac heat forming the ball 5A 1,
The insulating coating film 5B at the distal end in the supply direction of the coating wire 5 melts. That is, the coating film 5B at the distal end in the supply direction of the coating wire 5 is removed, and the gold wire 5A is exposed.
ボール5A1の形成は、できるだけ短時間で行う。短時
間でしかも高エネルギ(電流、電圧のそれぞれが高い領
域)でボール5A1を形成すると、被覆ワイヤ5の被覆膜5
Bの溶け上がり量が小さくなる。このように、ボール5A1
の形成を短時間、高エネルギで行うことは、前述のよう
に、アークAcの発生を安定にする、つまり電気トーチD
を負電位(−)に被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aを正電位
(+)に設定することで実現できる。Formation of the ball 5A 1 is carried out in the shortest possible time. Short, yet high energy to form a ball 5A 1 in (current, each of the higher voltage region), the coating film 5 of the covered wire 5
The melting amount of B becomes smaller. Thus, the ball 5A 1
Is performed for a short time and with high energy, as described above, stabilizes the generation of the arc Ac, that is, the electric torch D
Is set to a negative potential (-) and the gold wire 5A of the covering wire 5 is set to a positive potential (+).
そして、このボール5A1を形成する際に、被覆部材18A
と共に位置が設定された流体吹付ノズル18Cで流体吹付
装置25から流体Gsを被覆ワイヤ5の溶け上がる被覆膜5B
に吹き付け、第8図に示すように、被覆膜5Bを吹き飛ば
す。この吹き飛ばされた被覆膜5Baは、吸引管18Eを通し
て吸引装置19に吸引され、系外に除去される。Then, when forming the ball 5A 1, the covering member 18A
The fluid Gs is sprayed from the fluid spraying device 25 by the fluid spraying nozzle 18C whose position is set together with the coating film 5B in which the coating wire 5 melts.
And the coating film 5B is blown off as shown in FIG. The blown coating film 5Ba is sucked by the suction device 19 through the suction pipe 18E, and is removed out of the system.
この流体吹付ノズル18Cからの流体Gsは、第8図に示
す冷却装置25Aによって、たとえば約0〜−10〔℃〕程
度に冷却されている。流体吹付ノズル18Cからの流体Gs
の温度が低い程、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がり
量が小さい。つまり、冷却装置25Aで冷却された流体Gs
は、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5A,被覆膜5B,ボンディング
ツール16等を積極的に冷却することができるので、アー
クAc発生部分だけの被覆膜5Bを溶融し、他の部分の被覆
膜5Bは溶融されず、その結果、被覆膜5Bの溶け上がり量
を低減することができる。The fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C is cooled to, for example, about 0 to -10 [° C.] by the cooling device 25A shown in FIG. Fluid Gs from fluid spray nozzle 18C
The lower the temperature is, the smaller the melting amount of the coating film 5B of the coating wire 5 is. That is, the fluid Gs cooled by the cooling device 25A
Can actively cool the gold wire 5A, the coating film 5B, the bonding tool 16 and the like of the coating wire 5, so that the coating film 5B of only the arc Ac generating portion is melted and the other portions are coated. The film 5B is not melted, and as a result, the amount of the coating film 5B that has melted can be reduced.
次に、前記被覆部材18Aおよびそれと共に電気トーチ1
8D,流体吹付ノズル18Cのそれぞれを矢印A方向(前述と
逆方向)に移動させる。Next, the covering member 18A and the electric torch 1
8D, and each of the fluid spray nozzles 18C is moved in the direction of arrow A (the direction opposite to the above).
その次に、ボンディングツール16の加圧面に、被覆ワ
イヤ5の供給方向の先端部に形成されたボール5A1を引
き寄せる。The next, the pressing surface of the bonding tool 16, drawing the ball 5A 1 formed at the tip portion of the feed direction of the coated wire 5.
次いで、この状態で、ボンディングツール16をボンデ
ィング部12に接近させて行き、第2図に破線でボンディ
ングツール16を示すように、被覆ワイヤ5の供給方向の
先端部に形成されたボール5A1を半導体チップ2の外部
端子2Cに接続する(ファーストボンディング:1st)。こ
のボール5A1の接続は、ボンディングツール16の超音波
振動および/または熱圧着(いずれか一方でもよい)で
行う。Then, in this state, go to approximate the bonding tool 16 to the bonding portion 12, as shown the bonding tool 16 by a broken line in FIG. 2, the ball 5A 1 formed at the tip portion of the feed direction of the coated wire 5 It is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 (first bonding: 1st). Connection of the ball 5A 1 is performed in the ultrasonic vibration and / or thermal compression bonding tool 16 (may be either one).
次に、第2図に示すように、被覆ワイヤ5の後端部の
金ワイヤ5Aをボンディングツール16によってリード3の
インナーリード3Bに接続する(セカンドボンディング:2
nd)。被覆ワイヤ5の後端側の接続は、ボンディングツ
ール16の超音波振動および熱圧着(前者だけでもよい)
で行う。これにより、被覆ワイヤ5の後端をインナーリ
ード3Bとはセカンドボンディング部5A2において、強固
にウェッジボンディングされる。Next, as shown in FIG. 2, the gold wire 5A at the rear end of the covered wire 5 is connected to the inner lead 3B of the lead 3 by the bonding tool 16 (second bonding: 2
nd). The connection on the rear end side of the covered wire 5 is performed by ultrasonic vibration and thermocompression bonding of the bonding tool 16 (the former may be used alone).
Do with. Thus, the rear end of the insulated wire 5 and the inner leads 3B at second bonding portion 5A 2, are firmly wedge bonding.
この被覆ワイヤ5の後端側の接続は、接続部分の被覆
ワイヤ5は予め被覆膜5Bで被覆されているが、ボンディ
ングツール16を超音波振動させることによって接続部分
のみの被覆膜5Bが破壊され、金ワイヤ5Aが露出するよう
になっている。ボンディングツール16の超音波振動のエ
ネルギや熱圧着力によって若干変化があるが、被覆ワイ
ヤ5の被覆膜5Bは、たとえば0.2〜3〔μm〕程度の膜
厚が好ましい。被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり
小さい場合には、絶縁性被覆膜としての絶縁耐圧が小さ
い。また、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり厚い
場合には、ボンディングツール16の超音波振動によって
被覆膜5Bが破壊されにくくなり、被覆膜5Bの膜厚が所定
の値を超えた場合には、被覆膜5Bが破壊されなくなるた
め、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aとリード3のインナーリ
ード3Bとの接続不良を生じることになってしまう。The connection at the rear end side of the coated wire 5 is such that the coated wire 5 at the connection portion is coated in advance with the coating film 5B, but the coating film 5B only at the connection portion is formed by ultrasonic vibration of the bonding tool 16. It is destroyed and the gold wire 5A is exposed. Although there is a slight change depending on the energy of the ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and the thermocompression force, the coating film 5B of the coating wire 5 is preferably, for example, about 0.2 to 3 [μm] thick. When the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too small, the withstand voltage as the insulating coating film is small. If the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too large, the coating film 5B is less likely to be broken by the ultrasonic vibration of the bonding tool 16, and the coating film 5B has a predetermined value. If it exceeds, the coating film 5B will not be destroyed, so that a connection failure between the gold wire 5A of the coating wire 5 and the inner lead 3B of the lead 3 will occur.
本実施例においては、被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aの材
料として、たとえば99.99重量%以上の高純度を持つ金
(Au)に、0.03〜0.3重量%のゲルマニウム(Ge)と、
0.0005〜0.01重量%のカルシウム(Ca)を含有させたも
のを用いているので、ゲルマニウムとカルシウムとが互
いに、また高純度の金と共に、相乗的に作用し合うこと
により、金ワイヤ5Aの疲労寿命を有効に延ばすことがで
き、またボール形成時におけるネック部の結晶粒の粗大
化を防止でき、ひいてはネック切れの発生を防止でき
る。In this embodiment, as a material of the gold wire 5A of the covering wire 5, for example, gold (Au) having a high purity of 99.99% by weight or more, germanium (Ge) of 0.03 to 0.3% by weight,
Since the material containing 0.0005 to 0.01% by weight of calcium (Ca) is used, germanium and calcium act synergistically with each other and with high-purity gold, so that the fatigue life of the gold wire 5A Can be effectively extended, and the crystal grains at the neck portion can be prevented from becoming coarse during the formation of the ball, and the occurrence of neck break can be prevented.
すなわち、ボンディングワイヤの顕微鏡写真である第
51図(本発明)と第52図(従来技術)に示すように、本
発明におけるボンディングワイヤ(第51図)では、ボー
ル形成状態でもネック部における結晶粒の粗大化を防止
できており、それにより、ネック切れを防止できる。That is, the micrograph of the bonding wire
As shown in FIG. 51 (the present invention) and FIG. 52 (prior art), in the bonding wire of the present invention (FIG. 51), the coarsening of the crystal grains in the neck portion can be prevented even in the ball forming state. This can prevent neck breakage.
これに対し、従来技術(第52図)では、ネック部にお
ける結晶粒の粗大化により、ボンディングワイヤのネッ
ク部にネック切れが発生し易くなってしまっている。On the other hand, in the prior art (FIG. 52), the neck portion of the bonding wire is easily cut off due to the coarsening of the crystal grains in the neck portion.
なお、本実施例では、被覆ワイヤ5の他端のボンディ
ング(セカンドボンディング)に際して、ヒータ26でリ
ード3のインナーリード3Bのみが他の部分よりも特に高
い温度に局部加熱されていることによって、被覆膜5Bの
加熱・分割がより促進されるので、セカンドボンディン
グのボンダビリティを向上させることができ、強固なワ
イヤボンディングが可能となる。In this embodiment, when the other end of the covered wire 5 is bonded (second bonding), only the inner lead 3B of the lead 3 is locally heated by the heater 26 to a temperature which is particularly higher than the other portions. Since the heating and division of the covering film 5B are further promoted, the bondability of the second bonding can be improved, and strong wire bonding can be performed.
その後、前記ボンディングツール16を離隔させる(こ
の時、被覆ワイヤ5が切断される)ことにより、前記第
2図に示すように、被覆ワイヤ5の1回のボンディング
工程が完了する。Thereafter, the bonding tool 16 is separated (at this time, the covering wire 5 is cut), thereby completing one bonding step of the covering wire 5 as shown in FIG.
このように、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A1を形
成するボンディング技術において、被覆ワイヤ5の先端
部の近傍に、この被覆ワイヤ5の先端部分に流体Gsを吹
き付ける流体吹付ノズル18C(流体吹付装置25の一部)
を設けることにより、前記被覆ワイヤ5の溶け上がる被
覆膜5Bを吹き飛ばすことができるので、被覆ワイヤ5に
絶縁性被覆膜5Bの球が形成されることを防止することが
できる。この結果、絶縁性被覆膜5Bの球に起因してボン
ディングツール16に被覆ワイヤ5が引っ掛かることを防
止し、被覆ワイヤ5をボンディングツール16の加圧面に
引き寄せることができるので、ボールボンディングを行
うことができ、ボンディング不良を防止することができ
る。Thus, in bonding technique to form a ball 5A 1 to the distal end portion of the coated wire 5, in the vicinity of the distal end portion of the covered wire 5, the fluid spray nozzle 18C (fluid spray for spraying a fluid Gs at the tip portion of the insulated wire 5 Part of device 25)
Is provided, the coating film 5B, which melts the coating wire 5, can be blown off, so that it is possible to prevent the sphere of the insulating coating film 5B from being formed on the coating wire 5. As a result, the coated wire 5 is prevented from being caught by the bonding tool 16 due to the sphere of the insulating coating film 5B, and the coated wire 5 can be drawn to the pressing surface of the bonding tool 16, so that ball bonding is performed. And bonding defects can be prevented.
また、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A1を形成する
ボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18C
(流体吹付装置25の一部)を設け、被覆ワイヤ5の先端
部の近傍に、前記流体吹付ノズル18Cからの流体Gsの吹
きつけで吹き飛ばされる被覆ワイヤ5の被覆膜5Bを吸引
する吸引管18E(吸引装置19)を設けることにより、前
記被覆ワイヤ5の溶け上がる被覆膜5Bを吹き飛ばし、被
覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成されることを防止し、
前述のようにボンディング不良を防止することができる
と共に、吹き飛ばされた被覆膜5Baをボンディング部12
に飛散させないので、飛散された被覆膜5Baに起因する
ボンディング不良を防止することができる。飛散された
被覆膜5Baに起因するボンディング不良とは、たとえ
ば、半導体チップ2の外部端子2Cまたはリード3のイン
ナーリード3Bと被覆ワイヤ5の金ワイヤ5Aとの間に前記
被覆膜5Baが飛散し、両者間に導通不良となる場合であ
る。Further, a bonding technique to form a ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5, wherein the fluid spray nozzle 18C
(A part of the fluid spraying device 25) is provided, and a suction pipe for sucking a coating film 5B of the coated wire 5 blown off by blowing the fluid Gs from the fluid spray nozzle 18C near the tip of the coated wire 5. By providing 18E (suction device 19), the coating film 5B, which melts, of the coating wire 5 is blown off, and the sphere of the coating film 5B is prevented from being formed on the coating wire 5,
As described above, the bonding failure can be prevented and the blown coating film 5Ba can be bonded to the bonding portion 12
Since it is not scattered, bonding defects caused by the scattered coating film 5Ba can be prevented. The bonding failure caused by the scattered coating film 5Ba is, for example, that the coating film 5Ba scatters between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 or the inner lead 3B of the lead 3 and the gold wire 5A of the coating wire 5. However, this is a case where conduction failure occurs between the two.
また、被覆ワイヤ5の先端部にボール5A1を形成する
ボンディング技術であって、前記流体吹付ノズル18C
(流体吹付装置25)を設け、この流体吹付ノズル18Cの
流体Gsを冷却する冷却装置25Aを設けることにより、前
記被覆ワイヤ5の絶縁性被覆膜5Bの溶け上がりを著しく
低減し、溶け上がった場合でも被覆膜5Bを吹き飛ばすこ
とができるので、被覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成さ
れることを防止し、前述のようにボンディング不良を防
止することができる。Further, a bonding technique to form a ball 5A 1 to the distal end portion of the covered wire 5, wherein the fluid spray nozzle 18C
By providing a (fluid spraying device 25) and a cooling device 25A for cooling the fluid Gs of the fluid spraying nozzle 18C, melting of the insulating coating film 5B of the coated wire 5 is significantly reduced and melted. Even in this case, since the coating film 5B can be blown off, it is possible to prevent the sphere of the coating film 5B from being formed on the coating wire 5 and prevent the bonding failure as described above.
また、被覆ワイヤ5を使用するボンディング技術にお
いて、被覆ワイヤ5の供給方向の先端側にボール5A1を
形成し、このボール5A1を半導体チップ2の外部端子2C
に接続し、前記被覆ワイヤ5の供給方向の後端側を前記
リード3のインナーリード3Bに接触させ、この接触部分
の被覆膜5Bを破壊し、被覆ワイヤ5の他端側の金ワイヤ
5Aをリード3のインナーリード3Bに接続することによ
り、前記被覆ワイヤ5の後端側の被覆膜5Bを除去する被
覆膜除去トーチを使用することなく被覆膜5Bの除去を行
うことができるので、被覆膜除去トーチ、その移動装置
および制御装置などを削減することができる。この結
果、ボンディング装置の構造を簡単にすることができ
る。Further, the coating in the bonding technique using a wire 5 to form a ball 5A 1 on the distal end side of the feed direction of the coated wire 5, the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 to the ball 5A 1
And the rear end side of the coating wire 5 in the supply direction is brought into contact with the inner lead 3B of the lead 3, and the coating film 5B at the contact portion is broken, and the gold wire on the other end side of the coating wire 5
By connecting 5A to the inner lead 3B of the lead 3, the coating film 5B can be removed without using a coating film removing torch for removing the coating film 5B on the rear end side of the coated wire 5. Therefore, it is possible to reduce the coating film removing torch, its moving device, control device, and the like. As a result, the structure of the bonding apparatus can be simplified.
特に、本実施例の半導体装置1においては、被覆ワイ
ヤ5の絶縁性被覆膜5Bとして、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させ、分子骨格にテレフタール酸から
誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンを用いたこ
とにより、被覆膜5Bの熱分化によって生じる膜破壊によ
るタブショート、チップショート、あるいはワイヤ間シ
ョートを確実に防止することができる。In particular, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, a heat-resistant polyurethane containing a structural unit derived from terephthalic acid in the molecular skeleton is used as the insulating coating film 5B of the coating wire 5 by reacting a polyol component with an isocyanate. As a result, it is possible to reliably prevent a tab short, a chip short, or a short between wires due to film destruction caused by thermal differentiation of the coating film 5B.
すなわち、前記の如く被覆ワイヤ5をボンディングし
た後に、樹脂材6でレジンモールド作業が行われて、樹
脂封止型半導体装置1が製造されるのであるが、たとえ
ば第12図に示すように、半導体チップ2の外部端子2Cと
リード3のインナーリード3Bのボンディング部位との間
の距離が長い場合、第13図に示すように、被覆ワイヤ5
と半導体チップ2のシリコン領域とが接触する、いわゆ
るチップタッチ状態や、第15図に示すように、被覆ワイ
ヤ5とタブ3Aとが接触する、いわゆるタブタッチ状態、
さらには被覆ワイヤ5どうしが互いに接触する、いわゆ
るワイヤ間タッチ状態などが生じることがある。このよ
うなワイヤのタッチ現象は、特にワイヤ長が2.5mm以上
になったり、またタブ3Aのサイズが半導体チップ2のサ
イズよりも大きすぎるような場合などに起こり易いもの
である。That is, after bonding the covering wire 5 as described above, a resin molding operation is performed with the resin material 6 to manufacture the resin-encapsulated semiconductor device 1. For example, as shown in FIG. When the distance between the external terminal 2C of the chip 2 and the bonding portion of the inner lead 3B of the lead 3 is long, as shown in FIG.
A so-called chip touch state in which the silicon wire of the semiconductor chip 2 contacts with the so-called chip touch state, or a so-called tab touch state in which the covering wire 5 and the tab 3A contact each other as shown in FIG.
Further, a so-called wire-to-wire touch state where the coated wires 5 come into contact with each other may occur. Such a wire touch phenomenon is likely to occur particularly when the wire length becomes 2.5 mm or more, or when the size of the tab 3A is larger than the size of the semiconductor chip 2.
このようなワイヤのタッチ現象が生じると、たとえば
第14図のように、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが半導体チッ
プ2からの発熱などに起因する熱劣化で破壊され、金ワ
イヤ5Aが半導体チップ2と直接接触して、半導体チップ
2との間にチップショート不良を発生したり、第16図の
如く、タブ3Aとの間にタブショート不良を発生し、さら
にワイヤどうしの間でワイヤ間ショートを発生してしま
うことがある。When such a wire touch phenomenon occurs, for example, as shown in FIG. 14, the coating film 5B of the coating wire 5 is broken by thermal deterioration caused by heat generation from the semiconductor chip 2, and the gold wire 5A becomes Directly contact with the semiconductor chip 2 to cause a chip short failure with the semiconductor chip 2 or a tab short failure with the tab 3A as shown in FIG. May occur.
ところが、本実施例の半導体装置1においては、前記
の如く、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが特殊な耐熱ポリウレ
タンで作られていることにより、仮に前記のような、チ
ップタッチ、タブタッチあるいはワイヤ間タッチ状態が
発生したとしても、ショート不良を起こすことを確実に
防止できるものである。However, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, as described above, since the coating film 5B of the coating wire 5 is made of a special heat-resistant polyurethane, it is temporarily assumed that the chip touch, the tab touch or the wire Even if a touch state occurs, it is possible to reliably prevent a short circuit from occurring.
このような本発明による半導体素子用ボンディングワ
イヤにより得られるネック切れ防止効果およびショート
不良防止効果などを確認するため、本発明者らが樹脂封
止後の半導体装置について行った実験結果を実験例とし
て以下に説明する。なお、実験例中の部は重量部を示し
ている。In order to confirm the neck breaking prevention effect and the short failure prevention effect obtained by such a bonding wire for a semiconductor element according to the present invention, an experimental result obtained by the present inventors on a semiconductor device after resin sealing is used as an experimental example. This will be described below. Parts in the experimental examples indicate parts by weight.
実験例1 99.99重量%の金(Au)に、ゲルマニウム(Ge)およ
びカルシウム(Ca)を添加して溶解鋳造し、それに線引
加工を施して線径25μmのボンディング用の金ワイヤを
作製し、該金ワイヤの伸び率、破断荷重等の機械的特性
を測定すると共に、それを用いてボンディング作業を行
った。Experimental Example 1 Germanium (Ge) and calcium (Ca) were added to 99.99% by weight of gold (Au), melt-cast, and subjected to wire drawing to produce a bonding gold wire having a wire diameter of 25 μm. The mechanical properties such as the elongation percentage and the breaking load of the gold wire were measured, and a bonding operation was performed using the measured mechanical properties.
その結果として得られた諸々のボンディング特性を機
械的特性と共に、ゲルマニウムおよびカルシウムの含有
量別にして第1表に示す。The resulting bonding properties, along with the mechanical properties, are shown in Table 1 by germanium and calcium content.
第1表から明らかなように、99.99重量%の金に、0.0
3〜0.3重量%のゲルマニウムと、0.0005〜0.01重量%の
カルシウムを含有させることによって、金ワイヤの破断
荷重など機械的特性が改善されると共に、ボンディング
時のネック部とアーチ部(ネック部からセカンドボンデ
ィング側にかけてループ状に張り渡される部分)の結晶
粒の均一性が確保されてネック切れを防止し、ボンディ
ング特性を改善し得ることが確認できた。 As is clear from Table 1, 0.09.99% by weight of gold
By containing 3 to 0.3% by weight of germanium and 0.0005 to 0.01% by weight of calcium, the mechanical properties such as the breaking load of the gold wire are improved, and at the time of bonding, the neck portion and the arch portion (second from the neck portion) It was confirmed that the uniformity of the crystal grains in the portion (the portion extending in a loop toward the bonding side) was ensured, the neck was cut, and the bonding characteristics could be improved.
特に、ゲルマニウムとカルシウムの含有量をそれぞれ
0.05〜0.15重量%および0.001〜0.003重量%とすること
により、さらに良好な結果が得られる。In particular, the content of germanium and calcium respectively
Even better results are obtained with 0.05-0.15% by weight and 0.001-0.003% by weight.
実験例2 実験例1で得られた金ワイヤを用いて、その疲労強度
を確認するため、その破断荷重〔kg/mm2〕および伸び率
〔%〕を測定した。金ワイヤの線径は25〔μm〕であっ
た。Experimental Example 2 Using the gold wire obtained in Experimental Example 1, the breaking load [kg / mm 2 ] and the elongation [%] were measured to confirm the fatigue strength. The wire diameter of the gold wire was 25 [μm].
その結果、金ボール形成とは関係なく金ワイヤ自体に
ついての疲労強度は第45図に、金ボール形成後のネック
部の疲労強度は第46図に示す如くであった。As a result, the fatigue strength of the gold wire itself was as shown in FIG. 45 regardless of the formation of the gold ball, and the fatigue strength of the neck portion after the formation of the gold ball was as shown in FIG. 46.
第45図から明らかなように、本発明の金ワイヤは従来
のものに比べて優れた疲労強度を有しており、特にゲル
マニウムの含有量が0.1重量%、カルシウムの含有量が
0.002重量%の時に最も良好な破断荷重と伸び率が得ら
れた。そして、破断荷重が15〜30kg/mm2、伸び率10〜25
%の金ワイヤの場合には特に良好な結果が得られた。As is clear from FIG. 45, the gold wire of the present invention has superior fatigue strength as compared with the conventional one, and particularly, the content of germanium is 0.1% by weight, and the content of calcium is 0.1% by weight.
The best breaking load and elongation were obtained at 0.002% by weight. And the breaking load is 15-30 kg / mm 2 , the elongation 10-25
%, Especially good results were obtained.
ネック部の疲労強度についても、第46図に示す如く、
本発明により良好な結果が得られた。なお、ネック部の
疲労強度の測定において、金ワイヤを正極、トーチ電極
を負極にそれぞれ接続し、金ワイヤとトーチ電極との間
の距離を0.5mmとし、金ワイヤの先端に金ボールを形成
したものを使用した。そして、この試料用金ワイヤをテ
ンシロン引張試験機により、試料金ワイヤ長=13mm、引
張速度=2mm/分の測定条件で破断荷重と伸び率とを測定
した。Regarding the fatigue strength of the neck, as shown in FIG. 46,
Good results have been obtained with the present invention. In the measurement of the fatigue strength of the neck portion, the gold wire was connected to the positive electrode, the torch electrode was connected to the negative electrode, the distance between the gold wire and the torch electrode was 0.5 mm, and a gold ball was formed at the tip of the gold wire. One used. Then, the breaking load and the elongation of this sample gold wire were measured by a Tensilon tensile tester under the measurement conditions of a sample gold wire length of 13 mm and a pulling speed of 2 mm / min.
また、第46図から明らかなように、ネック部の破断荷
重および伸び率は金ワイヤの熱処理温度によってほとん
ど影響されない。Further, as apparent from FIG. 46, the breaking load and the elongation of the neck portion are hardly affected by the heat treatment temperature of the gold wire.
実験例3 金ワイヤ、特にそのネック部の疲労強度を試験するた
め、金ボール形成後の金ワイヤを金ボール部(1stボン
ディング側)のみで固定部にボンディングし、該金ワイ
ヤの他端を水銀に浸すと共に、ボンディング部から所定
長さの位置で該金ワイヤをクランパでクランプし、該ク
ランパを所定の変位量(振幅)で繰り返し振動させ、金
ワイヤの疲労による破断を検出した。Experimental Example 3 In order to test the fatigue strength of the gold wire, particularly its neck, the gold wire after forming the gold ball was bonded to the fixed portion only at the gold ball portion (1st bonding side), and the other end of the gold wire was mercury. And the gold wire was clamped by a clamper at a position of a predetermined length from the bonding portion, and the clamper was repeatedly vibrated with a predetermined displacement (amplitude) to detect breakage due to fatigue of the gold wire.
この疲労試験の結果は第47図に示す通りであり、本発
明の金ワイヤは極めて優れた耐疲労強度を有することが
確認された。The results of the fatigue test are as shown in FIG. 47, and it was confirmed that the gold wire of the present invention had extremely excellent fatigue resistance.
実験例4 金ワイヤのボール形成時における放電の極性の違いに
よる金ワイヤ疲労強度の変化を測定した。Experimental Example 4 The change in the fatigue strength of the gold wire due to the difference in the polarity of the discharge when forming the ball of the gold wire was measured.
この試験における放電は、ワイヤを負(−)、トーチ
電極を正(+)とした正電極放電と、その逆にワイヤを
正、トーチ電極を負とした負電極放電との2つであっ
た。そして、正電極放電と負電極放電とにおける放電条
件はボール径が60μmとなるよう設定し、それぞれの放
電電流は3〔mA〕と15〔mA〕、放電時間は6.0〔msec〕
と6.5〔msec〕、また、放電電圧はいずれも1200〔V〕
であった。The discharge in this test was a positive electrode discharge in which the wire was negative (-) and the torch electrode was positive (+), and conversely, a negative electrode discharge in which the wire was positive and the torch electrode was negative. . The discharge conditions for the positive electrode discharge and the negative electrode discharge were set so that the ball diameter was 60 μm, the respective discharge currents were 3 mA and 15 mA, and the discharge time was 6.0 msec.
And 6.5 msec, and the discharge voltage was 1200 V
Met.
ボール形成後の疲労試験は前記実験例3と同様の方法
で行った。The fatigue test after ball formation was performed in the same manner as in Experimental Example 3.
本実験は2つのタイプの金ワイヤについてそれぞれ行
い、その各々の結果は第48図と第49図に示されている。The experiment was performed on two types of gold wire, respectively, and the results of each are shown in FIGS. 48 and 49.
これらの図からも明らかなように、いずれのタイプの
場合にも、正電極放電から負電極放電にすることによ
り、ワイヤ疲労強度が約2倍になっている。また、負電
極放電では、両タイプ間における疲労強度の差がほとん
どなくなっている。As is clear from these figures, in any case, the wire fatigue strength is approximately doubled by changing from the positive electrode discharge to the negative electrode discharge. Further, in the negative electrode discharge, the difference in fatigue strength between both types is almost eliminated.
このように、金ワイヤのボール形成時における放電の
極性の違いは疲労強度に大きな影響を及ぼし、負電極放
電の方が金ボールネック部の疲労寿命が約2倍長くなる
ことが判明した。Thus, it was found that the difference in the polarity of the discharge during the formation of the gold wire ball had a great effect on the fatigue strength, and that the negative electrode discharge had about twice the fatigue life of the gold ball neck.
また、負電極放電の方が金ボール形状も安定している
という利点が見い出された。In addition, it has been found that the negative electrode discharge has an advantage that the shape of the gold ball is more stable.
実験例5 まず、後記の第2表に示すような原料を、同表に示す
ような割合で配合し、これを500ccのフラスコに入れ、
温度計,上記コンデンサを取付け反応させ、3種類のテ
レフタール酸系ポリオールP1−,P−2,P−3を得た。こ
のときのテレフタール酸とエチレングリコールとの割合
および反応時間等を第2表に併せて示した。そして、上
記合成反応の終点は、理論反応水と酸価5以下に基づい
て決定した。この場合、必要に応じて減圧反応も行わせ
た。Experimental Example 5 First, the raw materials as shown in Table 2 below were blended in the ratio as shown in the same table, and this was put in a 500 cc flask.
A thermometer and the above condenser were attached and reacted to obtain three types of terephthalic acid-based polyols P1-, P-2, and P-3. The ratio of terephthalic acid to ethylene glycol and the reaction time at this time are also shown in Table 2. The end point of the above synthesis reaction was determined based on theoretical reaction water and an acid value of 5 or less. In this case, a reduced pressure reaction was performed as needed.
上記のようにした得られた3種類のテレフタール酸系
ポリオールP−1,P−2,P−3と、市販のポリオールとを
用い、これらポリオール成分とイソシアネート成分とを
後記の第3表に示すような割合で配合し、塗料組成物を
作った。そして、このようにして得られた塗料組成物を
溶剤を用い濃度10%に希釈し、ワイヤ本体の外周面に2
回以上塗布を行い、その後175℃で21分間加熱し、170℃
で2時間アフタキュアして耐熱ポリウレタンからなる絶
縁被膜を形成し、製線した。この場合の組成配合と、塗
膜特性とを後記の第3表に示した。 Using the three types of terephthalic acid-based polyols P-1, P-2, P-3 obtained as described above and commercially available polyols, these polyol components and isocyanate components are shown in Table 3 below. A coating composition was prepared by blending at such a ratio. Then, the coating composition thus obtained was diluted to a concentration of 10% using a solvent, and 2 μm
Apply at least 175 ° C for 21 minutes, then 170 ° C
For 2 hours to form an insulating film made of heat-resistant polyurethane, followed by wire drawing. The composition and coating film properties in this case are shown in Table 3 below.
次に、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被
覆ワイヤを使用し、上記の如くワイヤボンディングした
半導体チップを樹脂材でモールドし、第13図(チップタ
ッチ状態)および第15図(タブタッチ状態)に示すタッ
チ状態に相当する半導体装置を製作し、MIL-883Bの温度
サイクルテストを実施し、市販のポリウレタン被覆ワイ
ヤを用いた半導体装置との短絡率を比較実験し、本発明
の改善具合を評価した。 Next, using the heat-resistant polyurethane-coated wire obtained as described above, the semiconductor chip wire-bonded as described above is molded with a resin material, and FIG. 13 (chip touch state) and FIG. 15 (tab touch state). A semiconductor device corresponding to the touch state shown in Fig. 1 was manufactured, a temperature cycle test of MIL-883B was conducted, and a short-circuit rate with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire was compared to evaluate the improvement of the present invention. did.
この比較実験の結果は、第17図と第18図に示すとおり
であった。すなわち、第17図は第13図のようなチップタ
ッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率
を示しているが、同図から明らかなように、本発明の耐
熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置では、市
販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置に比べ
て、著しい短絡率すなわちチップショート防止効果が確
認された。The results of this comparative experiment were as shown in FIG. 17 and FIG. That is, FIG. 17 shows the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire in the chip touch state as shown in FIG. 13. As is clear from FIG. 17, the semiconductor using the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention was used. In the device, a remarkable short-circuit rate, that is, a chip short-circuit preventing effect was confirmed as compared with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire.
また、第18図は第15図のようなタブチップ状態におけ
るタブと被覆ワイヤとの短絡率を示しているが、この場
合も、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ使用の半導
体装置においては、顕著な短絡率すなわちタブショート
防止効果が得られることが確認された。FIG. 18 shows the short-circuit rate between the tab and the coated wire in the tab chip state as shown in FIG. 15, but also in this case, the semiconductor device using the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention has a remarkable short-circuit. Rate, that is, a tab short prevention effect was obtained.
次に、本発明者らは、本発明による耐熱ポリウレタン
被覆ワイヤと市販のポリウレタン被覆ワイヤとを樹脂封
止以前ワイヤ状態で後記の試験条件により比較実験し、
被覆膜の摩耗強度や劣化率などを評価した。これらの実
験結果および他の各種実験の結果を以下に実験例6〜10
として第19図〜第25図に関して説明する。Next, the present inventors compared the heat-resistant polyurethane-coated wire according to the present invention and a commercially available polyurethane-coated wire in a wire state before resin sealing under the test conditions described below,
The wear strength and the deterioration rate of the coating film were evaluated. The results of these experiments and other various experiments are described below in Experimental Examples 6 to 10.
19 to 25 will be described.
実験例6 実験条件は第19図に示すモデル図で表されるものであ
った。すなわち、絶縁性の被覆膜(本発明の耐熱ポリウ
レタンまたは市販のポリウレタン)5Bで外表面を被覆し
た被覆ワイヤ5の下端に一定の荷重(1g)を吊り下げて
垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタブ3Aを
被覆ワイヤ5に対して接触角度α=45度でそのエッジで
接触させ、該タブエッジ接触部とは反対側から水平方向
に荷重W1(0.65g)で被覆ワイヤ5に押付力を与え、そ
してタブ3Aを上下方向に20μm振動させることにより、
被覆膜5Bの摩耗などを評価した。Experimental Example 6 Experimental conditions were represented by a model diagram shown in FIG. That is, a fixed load (1 g) is hung on the lower end of the insulated wire 5 whose outer surface is coated with an insulating coating film (heat-resistant polyurethane of the present invention or commercially available polyurethane) 5B to make a vertically suspended state, The tab 3A of the lead frame is brought into contact with the coated wire 5 at the edge thereof at a contact angle α = 45 degrees, and is pressed against the coated wire 5 in a horizontal direction from the side opposite to the tab edge contact portion with a load W 1 (0.65 g). By applying force and oscillating the tab 3A vertically by 20 μm,
The wear of the coating film 5B was evaluated.
ここで、被覆膜5Bが摩耗して破壊に至るまでの振幅
(振動)回数Nfを摩耗強度と定義して、評価した。Here, the amplitude (vibration) frequency Nf until the coating film 5B wears and breaks is defined as a wear strength and evaluated.
また、被覆膜5Bの耐熱性は、高温放置(150〜200℃、
0〜1000時間)後のNfの測定によって評価した。In addition, the heat resistance of the coating film 5B is high temperature storage (150-200 ° C,
(0 to 1000 hours).
その結果、ポリウレタンの場合には、これをイミド化
することにより熱劣化を大幅に抑制でき、また温度サイ
クル寿命T∞をも大幅に向上させることができることな
どが判明した。As a result, it has been found that, in the case of polyurethane, thermal degradation can be greatly suppressed by imidizing the polyurethane, and the temperature cycle life T∞ can be significantly improved.
以下に、これらの実験結果を具体的に説明する。 Hereinafter, these experimental results will be specifically described.
まず、第20図と第21図はそれぞれ温度150℃と175℃と
における被覆膜5Bの摩耗強度の熱劣化(100時間後の被
覆膜破壊回数低減)を示すものである。これらの図から
明らかなように、本発明の耐熱ポリウレタンを用いた被
覆膜の場合には、高温放置時間が経過しても摩耗強度Nf
の低下は小さく、被覆膜の劣化が非常に少ないことが判
明した。特に、150〜175℃、100時間(Hrs)後の被覆膜
破壊回数低減における被覆膜5Bの劣化率が20%以内であ
ることは被覆ワイヤにとって極めて有利な特性であるこ
とが判った。First, FIGS. 20 and 21 show the thermal deterioration of the wear strength of the coating film 5B at 150 ° C. and 175 ° C., respectively (reduction of the number of coating film breakage after 100 hours). As is apparent from these figures, in the case of the coating film using the heat-resistant polyurethane of the present invention, the wear strength Nf even after the high-temperature leaving time has elapsed.
Was found to be small, and the deterioration of the coating film was very small. In particular, it was found that the fact that the rate of deterioration of the coating film 5B in reducing the number of times the coating film was destroyed after 150 to 175 ° C for 100 hours (Hrs) was within 20% was an extremely advantageous characteristic for the coated wire.
実験例7 次に、第22図は温度(横軸)と劣化率すなわち劣化速
度〔ΔNf/100Hrs〕(=N0−N100/100Hrs)(縦軸)と
の関係の実験結果を示すものである。この図において
も、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合には、
劣化速度が市販のポリウレタンの場合に比べて非常に小
さなことが理解される。Experimental Example 7 Next, FIG. 22 shows the experimental results of the relationship between the temperature (horizontal axis) and the deterioration rate, that is, the deterioration rate [ΔNf / 100Hrs] (= N 0 −N 100 / 100Hrs) (vertical axis). is there. Also in this figure, in the case of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention,
It is understood that the deterioration rate is much smaller than that of the commercially available polyurethane.
実験例8 次いで、第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化
速度すなわち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤの
セカンド(2nd)ボンディングの剥がれ強度(右側の縦
軸)との関係を示す実験結果である。Experimental Example 8 Next, FIG. 23 shows the imidization rate (horizontal axis) and the deterioration rate of the coating film, that is, the deterioration rate (vertical axis on the left), and the peel strength of the second (2nd) bonding of the coated wire (vertical axis on the right). It is an experimental result showing the relationship with.
なお、2ndボンディングの剥がれ強度については、直
径φ=25μmの耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いて第
2図の如く被覆膜5Bを予め剥がすことなくインナーリー
ド3Bにボンディングしたものについて本発明者らが実験
を行った結果である。The peel strength of the 2nd bonding was determined by the inventors of the present invention using a heat-resistant polyurethane-coated wire having a diameter of φ = 25 μm and bonding the inner film 3B to the inner lead 3B without previously peeling the coating film 5B as shown in FIG. This is the result of performing.
第23図から明らかなように、被覆膜のイミド化率は約
1/3であるのが劣化速度(劣化率)および剥がれ強度の
両方について好ましいものである。As is clear from FIG. 23, the imidization ratio of the coating film is about
1/3 is preferable for both the deterioration rate (deterioration rate) and the peel strength.
特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合、
2ndボンディング部の剥がれ強度が大きいので、ボンデ
ィングの信頼性が高く、極めて有利な結果が得られた。In particular, in the case of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention,
Since the peel strength of the 2nd bonding part was large, the reliability of bonding was high and an extremely advantageous result was obtained.
実験例9 さらに、第24図は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅
(−55〜150℃)と温度サイクル寿命についての実験結
果を示している。同図から明らかなように、市販のポリ
ウレタンによる被覆膜の寿命T∞が約400であるのに対
して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は4000以上にま
で大幅に向上した。Experimental Example 9 Further, FIG. 24 shows the experimental results on the temperature cycle amplitude (−55 to 150 ° C.) and the temperature cycle life of the coated wire. As is clear from the figure, the service life T の of the coating film made of a commercially available polyurethane is about 400, while that of the heat-resistant polyurethane of the present invention is greatly improved to 4000 or more.
実験例10 また、第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加
の有無による劣化速度(劣化率)への影響を実験した結
果を示す図である。Experimental Example 10 FIG. 25 is a graph showing the results of an experiment on the effect of the presence or absence of a coloring agent on the coating film of a coated wire on the deterioration rate (deterioration rate).
本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ5を用いてボ
ンディングを行うに際して、たとえばボール形成を行う
場合、被覆膜5Bの厚さは非常に薄いので、その溶け上が
りや剥がれの有無を確認することは非常に困難であり、
少なくとも肉眼では不可能と言ってよい。そこで、本発
明者らは被覆膜5Bに着色剤たとえばオイルスカーレット
を添加すれば、その溶け上がりや剥がれを視覚的に確認
でき(たとえば電子顕微鏡の使用により)、極めて有用
であることを見い出したのである。According to the knowledge of the present inventors, when performing bonding using the covered wire 5, for example, when forming a ball, since the thickness of the covering film 5B is very thin, it is checked whether or not the coating film 5B melts or peels. Is very difficult to do,
At least it's impossible with the naked eye. Thus, the present inventors have found that if a coloring agent such as oil scarlet is added to the coating film 5B, the melt-up or peeling thereof can be visually confirmed (for example, by using an electron microscope), and it is extremely useful. It is.
ただし、着色剤を添加する量があまり多いと、被覆膜
の劣化速度(劣化率)が大きくなってしまうので、その
適量について本発明者らは諸々の実験を行ったものであ
り、その結果が第25図に示されている。However, if the amount of the coloring agent added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, and the present inventors conducted various experiments on the appropriate amount, and as a result, Is shown in FIG.
この第25図の実験結果から明らかなように、着色剤の
添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜の劣化速度
(劣化率)が大きくなる一方、添加量があまり少な過ぎ
ると、前記したような着色剤添加のメリットが失われて
しまう。そこで、これら2つの相反する要求に鑑みて、
本発明者らが鋭意研究した結果、着色剤(本実施例で
は、オイルスカーレット)の添加量は2.0重量%以下、
特に、0.5重量%〜2.0重量%が最適であることが明らか
となった。この範囲で被覆膜に着色剤を添加することに
より、被覆膜の特性を損なうことを防止しながら、被覆
ワイヤからの被覆膜の溶け上がりや剥がれを視覚的に確
認できるという利点が得られる。As is clear from the experimental results shown in FIG. 25, when the amount of the colorant added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, while when the amount is too small, the above-mentioned results are obtained. The merit of adding such a coloring agent is lost. So, in light of these two conflicting requirements,
As a result of extensive studies by the present inventors, the amount of the coloring agent (in this example, oil scarlet) was 2.0% by weight or less,
In particular, it became clear that 0.5% by weight to 2.0% by weight was optimal. By adding a colorant to the coating film in this range, the advantage that the coating film can be visually confirmed as melting or peeling from the coating wire while preventing the characteristics of the coating film from being impaired is obtained. Can be
前記実験例5、さらには実験例6〜10、ならびに他の
様々な実験・研究・検討・確認などにより、本発明者ら
は次のような知見を得た。The present inventors have obtained the following findings through Experimental Example 5 and further Experimental Examples 6 to 10 and various other experiments, studies, studies, and confirmations.
すなわち、前記の如く、被覆ワイヤの被覆膜として本
発明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いることは被覆
膜の熱劣化やボンディング性、さらにはボンディングの
剥がれ強度の向上などに極めて有用である。That is, as described above, the use of the heat-resistant polyurethane having the above composition of the present invention as the coating film of the coated wire is extremely useful for the thermal deterioration of the coating film, the bonding property, and the improvement of the peeling strength of the bonding.
さらに、これ以外に、たとえば実験例6などから明ら
かなように、被覆膜の温度サイクル試験や第19図の実験
条件での摩耗試験などを通して、被覆膜の熱劣化(劣化
速度)、すなわち150℃〜175℃、100時間後の被覆膜破
壊回数低減における劣化率を20%以内にできる材料を被
覆膜の構成材料として用いることが極めて重要である。In addition to this, as apparent from, for example, Experimental Example 6, the thermal degradation (degradation rate) of the coating film, that is, the abrasion test under the experimental conditions shown in FIG. It is extremely important to use a material that can reduce the degradation rate within 20% in reducing the number of times the coating film is destroyed after 100 hours at 150 ° C. to 175 ° C. as a constituent material of the coating film.
しかも、被覆膜として備えるべき特性としては、被覆
ワイヤをワイヤボンディング作業に実用した際に、ボン
ディング性などに不具合を与えないものであることも非
常に重要である。この点について本発明者らが鋭意研究
したところ、被覆膜は、たとえばボールボンディングに
おけるボール形成時、あるいは被覆膜の加熱除去時に、
非炭化性を示す材料で構成することが重要であることが
判明した。In addition, as a characteristic to be provided as a coating film, it is also very important that the coated wire does not cause a problem in bonding property when the coated wire is put to practical use in a wire bonding operation. The present inventors have conducted intensive research on this point, and found that the coating film is formed, for example, when forming a ball in ball bonding, or when removing the coating film by heating.
It has been found that it is important to configure the material with non-carbonizing properties.
その理由は次のとおりである。すなわち、ボールの形
成時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜はボールの直上に溶
け上がるが、被覆膜が炭化性であると、その時に加熱温
度たとえば1060℃の高温によって、分解されずに、炭化
してしまう。その結果、その炭化した被覆膜はボールの
直上で金ワイヤを包むようにして付着残留するため、ボ
ンディングツールでボンディングを行う際に、その付着
炭化被覆膜は被覆ワイヤがキャピラリを通過して供給さ
れることを妨げる妨害物となり、被覆ワイヤがキャピラ
リを通過することを困難または不可能としてしまう。一
方、その付着炭化被覆膜が何らかの原因で半導体チップ
の集積回路形成面に落下すると、炭化物を導電性を有す
るので、その落下物のために集積回路の電気的ショート
不良の原因となってしまうのである。しかも、炭化物が
付着した被覆ワイヤはたとえばインナーリードへの2nd
ボンディング時にも、ボンディング不良の原因になるこ
とが判明した。The reason is as follows. That is, the coating film melts immediately above the ball when the ball is formed or when the coating film is removed by heating, but when the coating film is carbonized, it is not decomposed due to the heating temperature at that time, for example, a high temperature of 1060 ° C. At the same time. As a result, the carbonized coating film adheres and remains on the gold wire just above the ball, so that the carbonized coating film is supplied through the capillary when bonding with a bonding tool. And makes it difficult or impossible for the coated wire to pass through the capillary. On the other hand, if the adhered carbonized coating film falls on the integrated circuit forming surface of the semiconductor chip for some reason, the carbide has conductivity, and the dropped object causes an electrical short-circuit failure of the integrated circuit. It is. In addition, the coated wire with carbide adhered to, for example, the second lead to the inner lead
It has been found that bonding also causes bonding failure.
このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイ
ヤの被覆膜として、前記した所定の条件の下での劣化
率、すなわち150℃〜175℃、100時間後の被覆膜破壊回
数低減における劣化率が20%以内であること、およびボ
ールの形成時あるいは被覆膜の加熱除去時に非炭化性を
示す材料であるこの2つの要件が極めて重要であり、こ
れらの2つの要件を満たす材料は被覆ワイヤとして非常
に満足すべき結果が得られることが本発明者らによって
確認された。Considering such facts comprehensively, as the coating film of the coated wire, the deterioration rate under the above-mentioned predetermined conditions, ie, 150 ° C. to 175 ° C., in reducing the number of times of coating film destruction after 100 hours It is extremely important that these two requirements, that is, a material exhibiting non-carbonization when the deterioration rate is within 20% and when the ball is formed or the coating film is removed by heating, are extremely important. It has been confirmed by the inventors that very satisfactory results are obtained as a coated wire.
そして、本発明者らの検討結果によれば、前記した組
成の耐熱ポリウレタンは勿論、これら2つの要件を満た
すものであるが、これら2つの要件を満たす材料は、前
記組成の前記耐熱本考案ウレタンのみに限定されるもの
ではなく、他の組成の耐熱ポリウレタン、さらには耐熱
ポリウレタン以外の材料も、この好ましい被覆膜の材料
として利用することができるものである。According to the study results of the present inventors, not only the heat-resistant polyurethane having the above-described composition, but also those satisfying these two requirements, the material satisfying these two requirements is the heat-resistant urethane of the above-described composition. The material is not limited to the above, and a heat-resistant polyurethane having another composition, or a material other than the heat-resistant polyurethane, can be used as the material of the preferable coating film.
これについて、ポリウレタンのうちでも、市販のポリ
ウレタン、またホルマールは非炭化性の要件は満たす
が、前記した劣化率が20%を超えるので、被覆膜として
は不適当である。In this regard, among polyurethanes, commercially available polyurethanes and formals satisfy the requirement of non-carbonization, but are not suitable as coating films because the above-mentioned deterioration rate exceeds 20%.
他方、ポリイミド,ポリアミド,ナイロン,ポリエス
テル,ポリアミドイミド,ポリエステルイミドなどはボ
ールの形成時または被覆膜の加熱除去時に炭化性を示す
ので、被覆ワイヤの被覆膜として使用するには不適当で
あることが明らかになった。On the other hand, polyimide, polyamide, nylon, polyester, polyamide imide, polyester imide, and the like exhibit carbonization during ball formation or when the coating film is removed by heating, and are therefore unsuitable for use as a coating film for a coating wire. It became clear.
次に、本発明に利用できるワイヤボンディング方式の
他の各種実施例に示す第26図〜第30図に関して本発明を
さらに説明する。Next, the present invention will be further described with reference to FIGS. 26 to 30 showing other various embodiments of the wire bonding method which can be used in the present invention.
〔実施例2〕 第26図の実施例では、本発明に含まれる他のワイヤボ
ンディング方式の一例として、被覆ワイヤ5のファース
ト(1st)ボンディング側は前記実施例1と同じくボー
ル5A1によるボールボンディング方式であるが、セカン
ド(2nd)ボンディング側はセカンドボンディング部5A
22として図示する如く、2ndボンディングに先立って予
め被覆膜5Bを除去し、熱圧着および/または超音波振動
方式で2ndボンディングを行うものである。Example 2 In the embodiment of FIG. 26, as an example of another wire bonding method included in the present invention, first the coated wire 5 (1st) bonding side likewise ball bonding using balls 5A 1 as in Example 1 The second (2nd) bonding side is the second bonding part 5A
As shown in FIG. 22 , the coating film 5B is removed in advance before the second bonding, and the second bonding is performed by thermocompression bonding and / or an ultrasonic vibration method.
〔実施例3〕 次に、第27図の実施例においては、セカンドボンディ
ング部5A2は実施例1と同じく被覆膜5Bを除去すること
なくボンディングしているのに加えて、ファーストボン
ディング側もボールによるボールボンディングではなく
て、被覆膜5Bを予め除去せずに熱圧着および/または超
音波振動方式でファーストボンディングし、ファースト
ボンディング部5A11を形成している。Then Example 3, in the embodiment of Figure 27, in addition to second bonding portion 5A 2 are bonded without removing the same coating film 5B to Example 1, also the first bonding side rather than ball bonding by the ball, the coating film 5B and the first bonding by thermocompression and / or ultrasonic vibration method without prior removal, to form the first bonding portion 5A 11.
したがって、本実施例では、ファーストおよびセカン
ドの両ボンディング共に、同一のボンディング方式をと
っている。Therefore, in the present embodiment, the same bonding method is used for both the first and second bonding.
〔実施例4〕 さらに、第28図の実施例は、ファーストボンディング
部5A11は実施例3と同じであるが、セカンドボンディン
グ部5A22を実施例2と同じく、被覆膜5Bを予め除去して
ボンディングしているものである。Example 4 Further, examples of FIG. 28 is first bonding portion 5A 11 are the same as in Example 3, like-second bonding portion 5A 22 Example 2, previously removed covering film 5B Is bonded.
〔実施例5〕 また、第29図の実施例では、ファーストボンディング
部5A12として、被覆膜5Bを予め除去したボンディング方
式とし、セカンドボンディング部5A2は実施例1および
3と同じく、被覆膜5Bの除去を行うことなくボンディン
グしたものである。Example 5 In the embodiment of Figure 29, as the first bonding portion 5A 12, the previously removed the bonding method of the coating film 5B, similarly second bonding portion 5A 2 and Examples 1 and 3, the coating The bonding is performed without removing the film 5B.
〔実施例6〕 さらに、第30図の実施例においては、ファーストボン
ディング部5A12およびセカンドボンディング部5A22のい
ずれも被覆膜5Bを予め除去した状態で金ワイヤ5Aを非ボ
ール形成方式でボンディングする例である。Example 6 Further, in the embodiment of Figure 30, the bonding gold wires 5A the state in which the previously removed covering film 5B of the first bonding portion 5A 12 and second bonding portion 5A 22 in a non-ball forming method Here is an example.
〔実施例7〕 第31図は本発明の他の実施例によるワイヤボンディン
グ部を示す部分断面図である。Embodiment 7 FIG. 31 is a partial sectional view showing a wire bonding portion according to another embodiment of the present invention.
本実施例では、被覆ワイヤ5の被覆膜が複合被覆構造
とされたものである。すなわち、被覆ワイヤ5の外表面
を前記した耐熱ポリウレタンよりなる該被覆膜5Bで被覆
し、かつ該被覆膜5Bの外表面上をさらに他の絶縁性材料
よりなる第2の被覆膜5Cで被覆した例である。In this embodiment, the coating film of the coating wire 5 has a composite coating structure. That is, the outer surface of the covering wire 5 is covered with the covering film 5B made of the above-described heat-resistant polyurethane, and the outer surface of the covering film 5B is further covered with a second covering film 5C made of another insulating material. This is an example of coating with.
この第2の被覆膜5Cの材料としては、前記の如く、ポ
リアミド樹脂,特殊なポリエステル樹脂,特殊なエポキ
シ樹脂等を使用できる。ナイロン等を用いてキャピラリ
内の被覆ワイヤの滑り性を良くする目的で、第2の被覆
膜を施すこともできる。As the material of the second coating film 5C, as described above, a polyamide resin, a special polyester resin, a special epoxy resin, or the like can be used. For the purpose of improving the slipperiness of the coated wire in the capillary using nylon or the like, a second coating film can be applied.
また、第2図の被覆膜5Cの厚みは被覆膜5Bの厚みの2
倍以下、好ましくは0.5倍以下にすることができる。The thickness of the coating film 5C in FIG. 2 is 2 times the thickness of the coating film 5B.
It can be less than or equal to 0.5 times, preferably less than or equal to 0.5 times.
〔実施例8〕 第32図は本発明の他の実施例に用いられる組立装置と
してのワイヤボンディング装置における、ワイヤスプー
ルからボンディングツールに至る被覆ワイヤの経路を示
す説明図、第33図はエアバックテンショナの構造を示す
一部を切り欠いた状態の斜視図、第34図は上記エアバッ
クテンショナの内周面形状を示す側面図、第35図はクラ
ンパを示す概略断面図、第36図はクランパ近傍を示す拡
大斜視図、第37図はクランパの駆動機構を示す概略平面
図、第38図は上記第35図と比較するための従来技術にお
けるクランパの概略断面図、第39図は本実施例における
ワイヤボンディング状態を示す説明断面図、第40図は本
実施例によるワイヤボンディング状態を示すリードフレ
ームにおける平面説明図、第41図は本実施例によって得
られる樹脂封止型半導体装置33の全体断面図である。[Embodiment 8] Fig. 32 is an explanatory view showing a route of a covering wire from a wire spool to a bonding tool in a wire bonding apparatus as an assembling apparatus used in another embodiment of the present invention, and Fig. 33 is an airbag. FIG. 34 is a partially cutaway perspective view showing the structure of the tensioner, FIG. 34 is a side view showing the inner peripheral surface shape of the airbag tensioner, FIG. 35 is a schematic sectional view showing a clamper, and FIG. 36 is a clamper 37 is an enlarged perspective view showing the vicinity, FIG. 37 is a schematic plan view showing a driving mechanism of the clamper, FIG. 38 is a schematic cross-sectional view of a conventional clamper for comparison with FIG. 35, and FIG. , FIG. 40 is an explanatory plan view of a lead frame showing a wire bonding state according to the present embodiment, and FIG. 41 is a resin sealing obtained by the present embodiment. It is an overall cross sectional view of a type semiconductor device 33.
本実施例では、ワイヤボンディング装置自体の構造に
ついては上記実施例1における第2図で示されたものと
ほぼ同様であるが、本実施例ではワイヤスプール11より
ボンディングツール16に至る間に設けられた除電手段が
異なる点が特徴である。In this embodiment, the structure of the wire bonding apparatus itself is almost the same as that shown in FIG. 2 in the first embodiment, but in this embodiment, the wire bonding apparatus is provided between the wire spool 11 and the bonding tool 16. It is characterized in that the static elimination means is different.
すなわち、ワイヤスプール11より供給された被覆ワイ
ヤ5は、エアバックテンショナ31、スプロケット14およ
びクランパ32を経てボンディングツール16に挿入されて
いる。That is, the coated wire 5 supplied from the wire spool 11 is inserted into the bonding tool 16 via the airbag tensioner 31, the sprocket 14, and the clamper 32.
上記エアバックテンショナ31は、第33図に示されるよ
うに、一対のガイド板31Aを有している。このガイド板3
1Aは、アルミニウム合金の表面にアルマイト処理を施し
たものでもよいが、少なくとも被覆ワイヤ5との接触面
を導電性金属で構成することにより、接触時における被
覆ワイヤ5の帯電を防止できる構造となっている。さら
に、接触面のみならずガイド板31Aの全体をステンレス
鋼等で構成してもよい。The airbag tensioner 31 has a pair of guide plates 31A as shown in FIG. This guide plate 3
1A may be an aluminum alloy surface that has been subjected to alumite treatment. However, by forming at least the contact surface with the coated wire 5 with a conductive metal, a structure that can prevent charging of the coated wire 5 at the time of contact. ing. Further, not only the contact surface but also the entire guide plate 31A may be made of stainless steel or the like.
本実施例の上記ガイド板31Aのワイヤ通路空間31G側の
面には第34図に示されるように、同図長辺方向と平行に
複数状の突起31Bが形成されている。このような突起31B
の構造を得る技術としてはプレス等の加工技術を用い
て、ガイド板31Aの内周面を突起状に加工してもよい
し、あるいは平坦に形成されたガイド板31Aの内周面に
接合あるいは接着等の手段を用いて棒状部材を固定して
もよい。As shown in FIG. 34, a plurality of projections 31B are formed on the surface of the guide plate 31A of the present embodiment on the wire passage space 31G side, as shown in FIG. Such a protrusion 31B
As a technique for obtaining the structure of the above, by using a processing technique such as pressing, the inner peripheral surface of the guide plate 31A may be processed into a protruding shape, or may be joined to the inner peripheral surface of the guide plate 31A formed flat. The rod-shaped member may be fixed using a means such as bonding.
このように、本実施例では、ガイド板31Aの内周面に
おいて、被覆ワイヤ5の通過方向とほぼ垂直方向に延設
される突起31Bを設けることによって、エアバックテン
ショナ31を通過する際の被覆ワイヤ5の外周面とガイド
板31Aの内周面との接触がほぼ点接触状態となり、接触
面積の狭小化によって摩擦を抑制して被覆ワイヤ5の外
周面の帯電を防止できる。As described above, in the present embodiment, by providing the protrusion 31B extending in the direction substantially perpendicular to the direction in which the covering wire 5 passes on the inner peripheral surface of the guide plate 31A, the covering when passing through the airbag tensioner 31 is provided. The contact between the outer peripheral surface of the wire 5 and the inner peripheral surface of the guide plate 31A is substantially in a point contact state, and by reducing the contact area, friction can be suppressed and the outer peripheral surface of the covered wire 5 can be prevented from being charged.
上記両ガイド板31Aの長手方向の一側端には流体供給
管31Cに接続された金属性のアダプタ31Dが装着されてお
り、該アダプタ31Dの端面には流体吹出口31Eが開設され
ている。流体吹出口31Eの周囲からは偏平状のスペーサ3
1Fが突出形成されており、該スペーサ31Fの厚さによっ
て上記ワイヤ通路空間31Gの幅が決定されている。この
ようなワイヤ通路空間31Gの幅は、使用される被覆ワイ
ヤ5の直径あるいは上記突起31Bのガイド板31Aの内面か
らの高さによっても異なるが、本実施例では1mm程度と
している。A metal adapter 31D connected to a fluid supply pipe 31C is mounted on one longitudinal end of both guide plates 31A, and a fluid outlet 31E is opened on an end surface of the adapter 31D. A flat spacer 3 is provided around the fluid outlet 31E.
1F is formed so as to protrude, and the width of the wire passage space 31G is determined by the thickness of the spacer 31F. The width of such a wire passage space 31G varies depending on the diameter of the covering wire 5 used or the height of the projection 31B from the inner surface of the guide plate 31A, but is about 1 mm in the present embodiment.
上記アダプタ31Dに接続された流体供給管31Cは、流体
供給源31Hに接続されている。この流体供給源31Hには例
えばコロナ放電手段31H1を内蔵しており、これによりイ
オン分離されたイオンガスが除電流体Cs2としてアダプ
タ31Dの吹出口31Eより上記ワイヤ通路空間31Gに供給さ
れる構造となっている。The fluid supply pipe 31C connected to the adapter 31D is connected to a fluid supply source 31H. The fluid supply source 31H has, for example, a built-in corona discharge means 31H1, so that ion-separated ion gas is supplied from the outlet 31E of the adapter 31D to the wire passage space 31G as a current eliminator Cs2. ing.
したがって、本実施例によればワイヤ通路空間31Gへ
の除電流体Gs2の供給によって、エアバックテンショナ3
1の本来の目的である被覆ワイヤ5のバックテンション
の印加が可能であるとともに、これと同時に被覆ワイヤ
5の静電気の帯電をも除去できる。さらに、上記のよう
にガイド板31Aの内周面の突起31Bの構造により被覆ワイ
ヤ5とエアバックテンショナ31との接触はほぼ点接触と
なるため、エアバックテンショナ31を通過することによ
る被覆ワイヤ5の外周面の再帯電も抑制される。Therefore, according to the present embodiment, the supply of the current eliminator Gs2 to the wire passage space 31G causes the airbag tensioner 3
It is possible to apply the back tension of the coated wire 5 which is the original purpose, and at the same time, to remove the electrostatic charge of the coated wire 5. Further, as described above, the contact between the covering wire 5 and the airbag tensioner 31 is substantially point contact due to the structure of the projection 31B on the inner peripheral surface of the guide plate 31A. Of the outer peripheral surface is also suppressed.
上記エアバックテンショナ31の下方に位置されている
クランパ32は、第36図および第37図に示されるような一
対のクランパアーム32Aを有しており、該クランパアー
ム32Aは、軸支部32Bを経てその後端側で係合されるカム
機構32Cの作動によってその先端側が開閉可能とされて
いる(第37図)。なお、該一対のクランパアーム32A1,3
2A2は通常の状態においては、ばね32D等によりその先端
が閉塞する方向に付勢されており、この状態から上記カ
ム機構32Cが作動されることによってクランパアーム32A
1,32A2の先端が互いに離反方向に移動してクランパ32を
開いた状態とできるよう構成されている。The clamper 32 located below the airbag tensioner 31 has a pair of clamper arms 32A as shown in FIGS. 36 and 37, and the clamper arm 32A passes through a shaft support 32B. The front end side can be opened and closed by the operation of the cam mechanism 32C engaged at the rear end side (FIG. 37). The pair of clamper arms 32A1, 3A
2A2 is normally urged by a spring 32D or the like in a direction in which the tip is closed, and the cam mechanism 32C is actuated from this state to cause the clamper arm 32A to operate.
The distal ends of 1, 32A2 are configured to move away from each other so that the clamper 32 can be opened.
一方のクランパアーム32A1(固定側)の先端内方には
ステンレス等の硬質金属で構成されその表面がクロムメ
ッキ等で鏡面加工された第1のクランパチップ32E1が固
定されている。第1のクランパチップ32E1のチップ面に
おいてそのほぼ中央には第35図および第36図に示すよう
な除電流体Gs2の吹出口32Fが介設されており、該吹出口
32Fは流体供給源31Hに接続された流体供給管31Cと連通
されて、たとえばイオンガス、あるいはN2ガス等の除
電流体Gs2の吹き付けが可能となっている。上記流体供
給源31Hには上記のエアバックテンショナ31の説明にお
いても述べたようなコロナ放電手段31H1が内蔵されてい
る。A first clamper chip 32E1, which is made of a hard metal such as stainless steel and whose surface is mirror-finished by chrome plating or the like, is fixed inside the tip of one clamper arm 32A1 (fixed side). At the approximate center of the chip surface of the first clamper chip 32E1, an outlet 32F of a current eliminator Gs2 as shown in FIGS. 35 and 36 is provided.
32F is communicated with the fluid supply tube 31C connected to a fluid supply source 31H, for example, ion gas or the spraying of neutralizing fluid Gs2 such as N 2 gas, it is possible. The fluid supply source 31H incorporates the corona discharge means 31H1 as described in the description of the airbag tensioner 31 described above.
他方のクランパアーム32A2(可動側)の先端には板ば
ね状の所定の弾性を有するサブアーム32Gがその根元部
分をねじ32H等によって固定された状態で取り付けられ
ており、当該サブアーム32Gの先端にはルビー等で構成
された第2のクランパチップ32E2が固定されている。該
第2のクランパチップ32E2は、サブアーム32Gの単位で
クランパアーム32A2より着脱可能とされており、所定回
数のランプ作業により摩耗を生じた場合にはサブアーム
32Gの単位でこれを交換可能となっている。このように
板ばね状のサブアーム32Gの構造により、被覆ワイヤ5
のクランプ時における被覆ワイヤ5の側面に対する負荷
力が制御され、被覆ワイヤ5の損傷を防止する構造とな
っている。A leaf spring-like sub-arm 32G having a predetermined elasticity is attached to the tip of the other clamper arm 32A2 (movable side) with its base fixed with screws 32H or the like. A second clamper chip 32E2 made of ruby or the like is fixed. The second clamper chip 32E2 is detachable from the clamper arm 32A2 in units of sub-arms 32G.
This can be exchanged in units of 32G. With the structure of the leaf spring-like sub arm 32G, the covering wire 5
The load applied to the side surface of the covered wire 5 at the time of clamping is controlled to prevent the covered wire 5 from being damaged.
なお、上記第2のクランパチップ32E2の背面側、すな
わち可動側のクランパアーム32A2の内端にはチップ状の
ストッパ32Jが固定されている。Note that a chip-shaped stopper 32J is fixed to the back side of the second clamper chip 32E2, that is, to the inner end of the movable clamper arm 32A2.
上記クランパ32と被覆ワイヤ5との位置関係は、第35
図および第36図に示すとおりであり、スプロケット14よ
りボンディングツール16に至る被覆ワイヤ5が上記第1
および第2のクランパチップ32E1,32E2の相対向するチ
ップ面間のほぼ中央を通過するような配置となってい
る。ここで、第35図に示されるように、第1のクランパ
チップ32E1のチップ面に開設された吹出口32Fからは常
時除電流体Gs2が吹き出されるようになっており、この
除電流体Gs2、たとえばイオンガスが被覆ワイヤ5およ
び第2のクランパチップ32E2のチップ面を通過すること
により、被覆ワイヤ5ならびに第2のクランパチップ32
E2のチップ面に帯電した静電気が除去される。本発明者
等の実験によれば除電流体Gs2として上記イオンガスの
他、N2ガス等の吹き付けによっても除電効果の得られ
ることが確認されている。The positional relationship between the clamper 32 and the covering wire 5 is as follows.
As shown in FIG. 36 and FIG. 36, the covering wire 5 from the sprocket 14 to the bonding tool 16
The second clamper chips 32E1 and 32E2 are arranged so as to pass through substantially the center between the opposing chip surfaces. Here, as shown in FIG. 35, a current eliminator Gs2 is constantly blown out from an outlet 32F opened on the chip surface of the first clamper chip 32E1, and this current eliminator Gs2, for example, The ion gas passes through the coating wire 5 and the chip surface of the second clamper tip 32E2, so that the coating wire 5 and the second clamper tip 32
Static electricity charged on the chip surface of E2 is removed. Addition to the above ion gas as neutralization fluid Gs2 According to experiments by the present inventors, also obtained a neutralizing effect by blowing N 2 gas or the like has been confirmed.
なお、クランパチップ32E2のチップ面のみの除電を行
うのであれば吹出口32Fを必ずしも第1のクランパチッ
プ32E1のクランパチップ面の中央に配置する必要はない
が、本実施例のような配置により被覆ワイヤ5の側面に
対しても除電流体Gs2のブローを行うことが可能とな
る。その結果、被覆ワイヤ5の除電ならびに被覆ワイヤ
5の側面に付着した小辺等の吸着異物5Dを飛散除去で
き、被覆ワイヤ5を清浄化できる。このため、本実施例
では被覆ワイヤ5に吸着された吸着異物5Dが原因となる
ボンディングツール16内の目詰まり等をも有効に防止で
き、ボンディングツール16のメンテナンス周期が延長さ
れる結果、効率的な樹脂封止型半導体装置33の製造をも
実現できる。本実施例8では以上のようにサブアーム32
Gの先端に取り付けられた、ルビーで構成されたクラン
パチップ32E2の静電気の帯電が有効に防止されているた
め、ボンディングツール16への挿通前に被覆ワイヤ5が
クランパチップ32E2に吸着されてカールされることを防
止できる。すなわち、従来技術においては、第38図に示
されるように、クランパチップ32E2の静電気の帯電によ
り、クランパチップ32E2に対して被覆ワイヤ5が吸着さ
れた状態となり、クランパ32が開かれた状態においても
被覆ワイヤ5がカールされたままとなっていた。これが
ボンディングツール16に挿通されてワイヤボンディング
が行われた場合、ボール形状がワイヤボンディングのル
ープ形状にも影響を与え、外部端子2C(ボンディングパ
ッド)あるいはインナーリード33Bと被覆ワイヤ5との
接合強度を低下させたりループ異常による樹脂モールド
時のワイヤ流れを来す結果となっていた。また、被覆ワ
イヤ5が帯電されたクランパチップ32E2に吸着されるこ
とにより、ワイヤボンディング時においてボンディング
ツール16からの被覆ワイヤ5の送りだしが滑らかに行わ
れず、ボンディングツール16の下降の際に該ボンディン
グツール16に対して余分な抵抗力が付加される結果とな
り、ボンディングツール16の先端から被覆ワイヤ5を導
出させながら被覆ワイヤ5を張設した際に、被覆ワイヤ
5の断線あるいはループ異常を生じる可能性があった。
この点に関して、本実施例8によればクランパチップ32
E2に対する除電が確実に行われているため、クランパチ
ップ面への被覆ワイヤ5の吸着が防止され、その結果被
覆ワイヤ5は第35図および第36図に示されるように真直
な状態でかつ滑らかにボンディングツール16に対して挿
入される。Note that the outlet 32F need not always be arranged at the center of the clamper chip surface of the first clamper chip 32E1 if static elimination is performed only on the chip surface of the clamper chip 32E2. It is possible to blow the current eliminator Gs2 also to the side surface of the wire 5. As a result, it is possible to remove static electricity from the covered wire 5 and to scatter and remove the adsorbed foreign matter 5D such as a small side adhered to the side surface of the covered wire 5, and to clean the covered wire 5. For this reason, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent clogging and the like in the bonding tool 16 caused by the adsorbed foreign matter 5D adsorbed on the coated wire 5, and as a result of extending the maintenance cycle of the bonding tool 16, the efficiency is improved. It is also possible to realize the production of the resin-encapsulated semiconductor device 33. In the eighth embodiment, as described above,
Since the electrostatic charging of the ruby clamper chip 32E2 attached to the tip of G is effectively prevented, the coated wire 5 is adsorbed and curled by the clamper chip 32E2 before insertion into the bonding tool 16. Can be prevented. That is, in the prior art, as shown in FIG. 38, the covering wire 5 is attracted to the clamper chip 32E2 due to the electrostatic charging of the clamper chip 32E2, and even when the clamper 32 is opened. The covered wire 5 remained curled. When this is inserted into the bonding tool 16 and wire bonding is performed, the ball shape also affects the wire bonding loop shape, and the bonding strength between the external terminal 2C (bonding pad) or the inner lead 33B and the coated wire 5 is reduced. As a result, the wire flow at the time of resin molding due to lowering or a loop abnormality has resulted. In addition, since the coated wire 5 is attracted to the charged clamper chip 32E2, the coated wire 5 is not smoothly fed from the bonding tool 16 during wire bonding, and the bonding tool 16 is lowered when the bonding tool 16 is lowered. As a result, an extra resistance force is added to the wire 16, and when the wire 5 is stretched while the wire 5 is pulled out from the tip of the bonding tool 16, a breakage of the wire 5 or an abnormal loop may occur. was there.
In this regard, according to the eighth embodiment, the clamper chip 32
Since the static elimination of E2 is reliably performed, the coated wire 5 is prevented from being attracted to the clamper chip surface, and as a result, the coated wire 5 is straight and smooth as shown in FIGS. 35 and 36. To the bonding tool 16.
このため、被覆ワイヤ5の断線あるいはカールによる
ループ異常にともなうボンディング不良が効果的に防止
されている。なお、本発明者等の研究によれば、上記ク
ランパチップ32E2の帯電による被覆ワイヤ5の吸着(第
38図)は、実施例1で説明したものと同様な構造の被覆
ワイヤ5において顕著に生じる現象ではあるが、このよ
うな被覆ワイヤ5に限らず、裸線状態の金(Au)、アル
ミニウム(Al)あるいは銅(Cu)等のワイヤをボンディ
ングワイヤとして用いた場合にも生じる可能性の高いこ
とが見い出されている。For this reason, a bonding failure due to a loop abnormality due to disconnection or curling of the covered wire 5 is effectively prevented. According to the study of the present inventors, the adsorption of the covered wire 5 due to the electrification of the clamper chip 32E2 (No.
FIG. 38) is a phenomenon that occurs remarkably in the covered wire 5 having the same structure as that described in the first embodiment, but is not limited to such a covered wire 5, and bare gold (Au) and aluminum ( It has been found that the possibility of occurrence is high even when a wire such as Al) or copper (Cu) is used as a bonding wire.
次に、本実施例8で組立てられる樹脂封止型半導体装
置33の構造について簡単に説明する。Next, the structure of the resin-sealed semiconductor device 33 assembled in the eighth embodiment will be briefly described.
本実施例8においては、上記樹脂封止型半導体装置33
は組立前の状態、すなわちリードフレーム33Aの状態で
提供される。第40図は既にワイヤボンディングが完了し
た状態を示しているが、便宜上同図を用いてリードフレ
ーム33Aのインナーリード33Bの部分の構成について説明
する。当該リードフレーム33Aは同図に示されるよう
に、タブ吊りリード33Cによってそのほぼ中央に支持さ
れたタブ33Dを中心に、該タブ33Dとは非接触で平面4方
向にそれぞれ延設されるインナーリード33Bを有してい
る。各インナーリード33Bは、同図で示されたさらに外
周部分で図示されないフレーム枠によって互いに接続さ
れた状態となっている。このようなリードフレーム33A
は、たとえばコバール、42アロイあるいはニッケル合金
等の厚さ0.15mm程度の板状部材をプレスあるいはエッチ
ング処理を経て第40図に示す形状に加工することによっ
て得られるものである。In the eighth embodiment, the resin-encapsulated semiconductor device 33
Is provided in a state before assembly, that is, in a state of the lead frame 33A. FIG. 40 shows a state in which wire bonding has already been completed. For convenience, the structure of the inner lead 33B of the lead frame 33A will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the lead frame 33A is provided with inner leads extending in four directions in a plane 4 in a non-contact manner with the tab 33D centered on a tab 33D supported substantially at the center by a tab suspension lead 33C. 33B. The respective inner leads 33B are in a state of being connected to each other by a frame (not shown) at a further outer peripheral portion shown in FIG. Such a lead frame 33A
Is obtained by pressing or etching a plate-like member having a thickness of about 0.15 mm such as Kovar, 42 alloy or nickel alloy into a shape shown in FIG.
上記タブ33D上に、第39図に示すように厚さ30μm程
度に被着された銀ペースト、シリコンペーストあるいは
金箔等の接合材4を介して半導体チップ2が固定されて
いる。この半導体チップ2の上層には、詳細な図示を省
略するがフォトレジスト技術を用いた酸化・拡散工程等
を経てマイクロプロセッサ、あるいは論理回路等が形成
されている。半導体チップ2の内部における各層の概略
構成について簡単に説明すると、厚さ400μm程度で形
成されたシリコン(Si)からなるチップ基板2A1の上層
には0.45μm程度のシリコン酸化膜2A2が形成され、さ
らにその上層には層間絶縁膜としてのPSG膜2A3が0.3μ
m程度の厚さで形成されている。最上層には保護膜とし
てのパッシベーション膜2Bが1.2μm程度の厚さで被着
されており、その一部は開口されて下層において部分的
に設けられたアルミニウム(Al)からなる厚さ0.8μm
程度の外部端子2Cがその上面を外部に露出させた状態と
なっている。As shown in FIG. 39, the semiconductor chip 2 is fixed on the tab 33D via a bonding material 4 such as a silver paste, a silicon paste, or a gold foil applied to a thickness of about 30 μm. Although not shown in detail, a microprocessor, a logic circuit, or the like is formed in an upper layer of the semiconductor chip 2 through an oxidation / diffusion process using a photoresist technique. Briefly describing the schematic configuration of each layer inside the semiconductor chip 2, a silicon oxide film 2A2 of about 0.45 μm is formed on an upper layer of a chip substrate 2A1 made of silicon (Si) having a thickness of about 400 μm. On the upper layer, a PSG film 2A3 as an interlayer insulating film is 0.3μ.
It is formed with a thickness of about m. On the uppermost layer, a passivation film 2B as a protective film is deposited with a thickness of about 1.2 μm, a part of which is opened and has a thickness of 0.8 μm made of aluminum (Al) partially provided in the lower layer.
A degree of external terminal 2C exposes its upper surface to the outside.
次に、本実施例によるワイヤボンディング手順につい
て説明する。なお以下の説明において第32図に図示され
た以外のワイヤボンディング装置の構造については上記
実施例1で説明した第3図のものと同様であるとする。Next, a wire bonding procedure according to the present embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the structure of the wire bonding apparatus other than that shown in FIG. 32 is the same as that of FIG. 3 described in the first embodiment.
まず、ボンディングステージ17のステージ面上の所定
位置でリードフレーム33Aが固定されると、ボンディン
グステージ17内に内蔵されたヒータ26の熱がリードフレ
ーム33Aに伝えられ、該リードフレーム33Aならびに半導
体チップ2が所定のボンディング条件温度にまで高めら
れる。First, when the lead frame 33A is fixed at a predetermined position on the stage surface of the bonding stage 17, the heat of the heater 26 built in the bonding stage 17 is transmitted to the lead frame 33A, and the lead frame 33A and the semiconductor chip 2 Is increased to a predetermined bonding condition temperature.
続いて、XYテーブル23が作動してボンディングヘッド
22を所定量移動してボンディングツール16がリードフレ
ーム33A上の半導体チップ2の直上となる位置に停止さ
れる。Subsequently, the XY table 23 is operated to activate the bonding head.
The bonding tool 16 is stopped at a position immediately above the semiconductor chip 2 on the lead frame 33A by moving the bonding tool 22 by a predetermined amount.
このとき、上記クランパ32は被覆ワイヤ5を側面から
挟持した状態となっており、被覆ワイヤ5はこれにより
位置を固定された状態となっている。At this time, the clamper 32 is in a state of holding the covering wire 5 from the side surface, and the covering wire 5 is in a state where the position is fixed thereby.
続いて、第8図に示すように電気トーチ18Dにより、
第8図(ボール5A1の形成原理を説明する模写構成図)
に示すように、被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金ワイ
ヤ5Aに近接させ、両者間にアークAcを発生させてボール
5A1が形成される。続いて、ボンディングツール16に対
して超音波振動が印加され該ボンディングツール16の先
端が上記半導体チップ2の外部端子2Cに押圧されること
により、上記ヒータ26の加熱と超音波振動との相乗効果
で上記ボール5A1が外部端子2C上に接合される(1stボン
ディング)。Subsequently, as shown in FIG. 8, the electric torch 18D
Fig. 8 (Simulated configuration diagram illustrating the principle of forming the ball 5A1)
As shown in the figure, the ball is brought close to the gold wire 5A on the tip side on the supply side of the coated wire 5 and an arc Ac is generated between the two.
5A1 is formed. Subsequently, ultrasonic vibration is applied to the bonding tool 16 and the tip of the bonding tool 16 is pressed against the external terminal 2C of the semiconductor chip 2, whereby a synergistic effect between the heating of the heater 26 and the ultrasonic vibration is obtained. , The ball 5A1 is bonded to the external terminal 2C (1st bonding).
次に、クランパ32におけるカム機構32Cが作動される
と、互いのクランパアーム32A1,32A2は開かれた状態と
なり、被覆ワイヤ5はクランパ32から開放される。Next, when the cam mechanism 32C of the clamper 32 is operated, the respective clamper arms 32A1 and 32A2 are opened, and the covered wire 5 is released from the clamper 32.
このとき本実施例では一方のクランパチップ32E1の吹
出口32Fからの除電流体Gs2のブローによって他方のクラ
ンパチップ32E2に帯電している静電気の除去が確実に行
われているため、従来技術における第38図に示したよう
な被覆ワイヤ5のカール状態を生じることなく、当該被
覆ワイヤ5をほぼ直線状態のままボンディングツール16
に挿通させることが可能となっている。At this time, in this embodiment, the static electricity charged in the other clamper chip 32E2 is reliably removed by blowing the current eliminator Gs2 from the outlet 32F of the one clamper chip 32E1, so The curling wire 5 is not substantially curled as shown in FIG.
It is possible to be inserted.
この状態でボンディングヘッド22内の上下動ブロック
22BおよびXYテーブル23がそれぞれの方向に所定量だけ
移動されると、ボンディングツール16はその先端より被
覆ワイヤ5を送り出しながら、該被覆ワイヤ5をループ
を描くようにして移動し、所定のインナーリード33Bの
直上で停止する(第39図参照)。このとき、ボンディン
グツール16の先端より送り出される被覆ワイヤ5は、ワ
イヤスプール11より供給され、エアバックテンショナ31
ならびにクランパ32を経てボンディングツール16に至っ
ているが、この間、第33図,第35図に示すように、エア
バックテンショナ31ならびにクランパ32において除電流
体Gsの吹き付け(ブロー)が行われている。なおこの
間、本実施例8では実施例1に記載したようなボンディ
ングツール16に対する超音波振動の継続印加は行っても
よいし、あるいは接合時以外は超音波振動の印加を停止
していてもよい。In this state, the vertically moving block in the bonding head 22
When the XY table 23 and the XY table 23 are moved by a predetermined amount in the respective directions, the bonding tool 16 moves the coating wire 5 so as to draw a loop while feeding the coating wire 5 from the tip thereof, and a predetermined inner lead is formed. Stops just above 33B (see Figure 39). At this time, the coated wire 5 sent out from the tip of the bonding tool 16 is supplied from the wire spool 11 and is supplied to the airbag tensioner 31.
In addition, it reaches the bonding tool 16 via the clamper 32. During this time, as shown in FIGS. 33 and 35, the current eliminator Gs is blown (blown) in the airbag tensioner 31 and the clamper 32. During this time, in the eighth embodiment, the continuous application of the ultrasonic vibration to the bonding tool 16 as described in the first embodiment may be performed, or the application of the ultrasonic vibration may be stopped except during the bonding. .
次に、上下動ブロック22Bが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ5をその先端から導出させた状態のまま
ボンディングツール16の先端がインナーリード33Bの表
面に着地する。Next, when the vertical movement block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 lands on the surface of the inner lead 33B while the covered wire 5 is drawn out from the tip.
続いて、上下動ブロック22Bが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ5をその先端から引き出した状態のまま
ボンディングツール16の先端がインナーリード33Bの表
面に着地する。ここで、超音波発振機構22Hが作動さ
れ、再度ボンディングツール16の先端に対して超音波振
動が印加されると、ボンディングツール16から導出され
た被覆ワイヤ5の腹部において、被着された被覆膜5Bの
部分がインナーリード33Bの表面と摩擦され、この超音
波エネルギによって被覆膜5Bの一部が破壊・除去されて
内部の金ワイヤ5Aがインナーリード33Bの表面と接触状
態となる。この状態でさらに超音波振動の印加が続けら
れることによって第39図に示すように、該金ワイヤ5Aと
インナーリード33Bとが接合される(2ndボンディン
グ)。Subsequently, when the vertical movement block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 lands on the surface of the inner lead 33B with the covering wire 5 pulled out from the tip. Here, when the ultrasonic oscillation mechanism 22H is operated and ultrasonic vibration is applied to the tip of the bonding tool 16 again, the coating applied to the abdomen of the coating wire 5 derived from the bonding tool 16 is applied. The portion of the film 5B is rubbed against the surface of the inner lead 33B, and the ultrasonic energy causes a part of the coating film 5B to be broken / removed, so that the internal gold wire 5A comes into contact with the surface of the inner lead 33B. By continuing the application of ultrasonic vibration in this state, the gold wire 5A and the inner lead 33B are joined as shown in FIG. 39 (2nd bonding).
次に、クランパ32が閉じられてボンディングツール16
の上方において被覆ワイヤ5が挟持され、さらに上下動
ブロック22Bの上方への移動が行われると、上記被覆ワ
イヤ5の接合部分とボンディングツール16との間におい
て被覆ワイヤ5が切断されて1サイクルのワイヤボンデ
ィング作業が完了する。Next, the clamper 32 is closed and the bonding tool 16 is closed.
When the covering wire 5 is clamped above and the upward and downward movement block 22B is further moved, the covering wire 5 is cut between the bonding portion of the covering wire 5 and the bonding tool 16 to complete one cycle. The wire bonding operation is completed.
上記のワイヤボンディング作業を、半導体チップ2上
のすべての外部端子2C(ボンディングバッド)とこれに
対応するインナーリード33Bとの間で所定サイクル繰り
返すことによって、本実施例のワイヤボンディング工程
が完了する。The wire bonding process of this embodiment is completed by repeating the above-described wire bonding operation for all the external terminals 2C (bonding pads) on the semiconductor chip 2 and the corresponding inner leads 33B for a predetermined cycle.
このように、本実施例8では、エアバックテンショナ
31からの除電流体Gs2による被覆ワイヤ5の除電、なら
びにクランパチップ32E2の除電を通じて被覆ワイヤ5の
吸着、さらには吸着異物5D等の除去が行われているた
め、ワイヤボンディング時における被覆ワイヤ5の断
線、ループ異常およびボンディングツールの目詰まり等
が確実に防止されている。As described above, in the eighth embodiment, the airbag tensioner
Since the coated wire 5 is neutralized by the current eliminator Gs2 from the base 31 and the clamper chip 32E2 is neutralized to remove the adsorbed foreign matter 5D and the like, the coated wire 5 is disconnected during wire bonding. , Loop abnormalities and clogging of the bonding tool are reliably prevented.
このように本実施例8では、被覆ワイヤ5を用いたワ
イヤボンディングが実質的に実現可能となるため、第40
図においてaで示した部位におけるクロスボンディング
等も可能となり、高機能化・高集積化されたマイクロプ
ロセッサあるいは論理素子の実現が可能となっている。As described above, in the eighth embodiment, since wire bonding using the covered wire 5 can be substantially realized,
Cross-bonding and the like at the portion indicated by a in the figure are also possible, and a highly functional and highly integrated microprocessor or logic element can be realized.
なお、第40図ではbで示される箇所において、被覆ワ
イヤ5がタブ吊りリード33Cを跨いだ状態でワイヤボン
ディングされるため、上記被覆ワイヤ5とタブ吊りリー
ド33Cとが接触状態となる可能性が高い。しかし、たと
え被覆ワイヤ5がタブ吊りリード33Cと接触した場合に
も、本実施例8ではその被覆膜5Bがタブ吊りリード33C
と接触するのみで電気的な短絡は防止される。このよう
に、本実施例8では従来の裸線の金ワイヤでは困難であ
ったワイヤボンディングをも実現できる。In FIG. 40, since the covered wire 5 is wire-bonded while straddling the tab suspending lead 33C at the location indicated by b in FIG. 40, there is a possibility that the covering wire 5 and the tab suspending lead 33C may come into contact with each other. high. However, even in the case where the coated wire 5 comes into contact with the tab suspension lead 33C, in the eighth embodiment, the coating film 5B is connected to the tab suspension lead 33C.
Electrical short circuit is prevented only by contact with As described above, in the eighth embodiment, wire bonding, which was difficult with the conventional bare gold wire, can also be realized.
上記のようなワイヤボンディング工程の完了後、上記
リードフレーム33Aは図示されない金型内に載置され、
この金型内に溶融状態の合成樹脂が高圧注入されること
により樹脂封止型半導体装置33のパッケージ本体33E
(第41図参照)が形成される。このとき、ボンディング
された上記被覆ワイヤ5のループ形状にカール等の異常
がある場合には、合成樹脂の注入圧によって被覆ワイヤ
5同士の接触(ワイヤショート)、被覆ワイヤ5とタブ
33Dとの接触(タブショート)等の不良を生じる可能性
が高くなる。しかし、本実施例によればワイヤボンディ
ング工程において、前述の説明のようにエアバックテン
ショナ31による被覆ワイヤ5の除電、ならびにクランパ
チップ32E2の除電が行われ、これらによりクランパ32等
の各部の通過時における被覆ワイヤ5の吸着および異物
の付着が有効に防止されているため、これらに伴う断線
等のボンディング不良並びにワイヤループの形状異常が
防止され、信頼性の高いワイヤボンディングが実現され
ている。After the completion of the wire bonding process as described above, the lead frame 33A is placed in a mold (not shown),
The package body 33E of the resin-encapsulated semiconductor device 33 is injected by injecting a high-pressure synthetic resin in a molten state into the mold.
(See FIG. 41). At this time, if there is an abnormality such as curl in the loop shape of the bonded covered wire 5, contact (wire short) between the covered wires 5 by the injection pressure of the synthetic resin, the covering wire 5 and the tab
The possibility of causing a defect such as contact with 33D (tab short) increases. However, according to the present embodiment, in the wire bonding step, as described above, static elimination of the coated wire 5 by the airbag tensioner 31 and static elimination of the clamper chip 32E2 are performed. In this case, the adsorption of the covered wire 5 and the attachment of foreign matter are effectively prevented, so that a bonding failure such as disconnection and an abnormal shape of the wire loop due to these are prevented, and highly reliable wire bonding is realized.
以上のようにして、注入された合成樹脂が冷却硬化さ
れた後、パッケージ本体33Eの形成されたリードフレー
ム33Aが金型より取り出される。After the injected synthetic resin is cooled and hardened as described above, the lead frame 33A on which the package body 33E is formed is taken out of the mold.
次にパッケージ本体33Eに突出されたアウターリード3
3Gが電気的に分割・独立状態に加工され、さらに該アウ
ターリード33Gが所定角度に折曲されることによって、
第41図に示される樹脂封止型半導体装置33が得られる。Next, the outer lead 3 protruding from the package body 33E
3G is electrically divided and processed into an independent state, and by further bending the outer lead 33G at a predetermined angle,
A resin-sealed semiconductor device 33 shown in FIG. 41 is obtained.
〔実施例9〕 ボンディングツール16への超音波振動のエネルギーは
前記実施例における例以外に、ボンディング部位や目的
などに応じて可変制御できる。[Embodiment 9] The energy of the ultrasonic vibration to the bonding tool 16 can be variably controlled according to the bonding site, purpose, etc. other than the example in the above embodiment.
第50図(a),(b)は本発明の他の実施例における
ボンディングツールに対する超音波振動エネルギーの印
加状態とボンディングツールの動作状態をそれぞれ示す
ものである。FIGS. 50 (a) and 50 (b) show the application state of ultrasonic vibration energy to the bonding tool and the operation state of the bonding tool in another embodiment of the present invention.
同図から明らかなように、超音波発振機構22Eに制御
部(図示せず)を設けることにより、半導体チップ2の
外部端子2C(第1の電極)への1stボンディング時とイ
ンナーリード3B(第2の電極)への2ndボンディング時
との間で超音波エネルギー(パワー)を最適状態に制御
できる。As is clear from the figure, by providing a control unit (not shown) in the ultrasonic oscillation mechanism 22E, the first bonding to the external terminal 2C (first electrode) of the semiconductor chip 2 and the inner lead 3B (first The ultrasonic energy (power) can be controlled to an optimum state between the time of the second bonding to the second electrode and the second bonding.
すなわち、まず半導体チップ2の外部端子2Cに対する
1sかボンディング時においては、超音波発振機構22Eに
対して、S1で示す如く、パワーP1の第1の超音波振動
を印加する。That is, first, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2
During 1s or bonding, to the ultrasonic oscillation mechanism 22E, as indicated by S1, applying a first ultrasonic vibration of the power P 1.
次に、インナーリード3Bへの2ndボンディング位置に
ボンディングツール16が移動させるが、この移動時にボ
ンディングツール16に対する超音波振動はパワーP0で
示される初期値に戻してもよいが、二点鎖線部分Sxで示
す如く移動中のボンディングツール16に対する超音波振
動の印加をたとえばパワーPxの超音波振動エネルギーで
継続することができる。Next, the bonding tool 16 is moved to the second bonding position to the inner lead 3B. At this time, the ultrasonic vibration to the bonding tool 16 may be returned to the initial value indicated by the power P 0. As indicated by Sx, application of ultrasonic vibration to the moving bonding tool 16 can be continued with, for example, ultrasonic vibration energy of power Px.
このように、移動中のボンディングツール16に対する
超音波振動エネルギーの印加を継続しておくことによっ
て、ボンディングツール16内での被覆ワイヤ5の吸着が
防止され、ボンディングツール16の先端からのワイヤ送
りが円滑になるため、上記被覆ワイヤ5の吸着に起因す
る被覆ワイヤ5の曲がり等の変形が防止され、ループ異
常も抑制される。また、このようにインナーリード3Bへ
の着地前から超音波振動をボンディングツール16に印加
しておくことにより、着地と同時に被覆膜5Bの除去が行
われるので、より確実な被覆膜除去が可能である。As described above, by continuously applying the ultrasonic vibration energy to the moving bonding tool 16, the suction of the coated wire 5 in the bonding tool 16 is prevented, and the wire feed from the tip of the bonding tool 16 is prevented. Since the coating wire 5 is smooth, deformation such as bending of the coating wire 5 due to the suction of the coating wire 5 is prevented, and a loop abnormality is also suppressed. Also, by applying ultrasonic vibration to the bonding tool 16 before landing on the inner lead 3B, the coating film 5B is removed simultaneously with landing, so that a more reliable coating film removal can be achieved. It is possible.
ボンディングツール16がインナーリード3Bの上方に移
動した後に下降され、ボンディングツール16がインナー
リード3B上に着地すると、ボンディングツール16はS2で
示す如くパワーP2の超音波振動エネルギーで第2の超
音波振動を印加される。それにより、ボンディングツー
ル16の先端から導出された被覆ワイヤ5の腹部はインナ
ーリード3Bの所定の部位上に摺接され、その部分の被覆
膜5Bは機械的に破壊されて除去され、金ワイヤ5Aが露出
される。Bonding tool 16 is lowered after moving above the inner leads 3B, the bonding tool 16 lands on the inner lead 3B, the bonding tool 16 is the power P 2 as shown in S2 in the ultrasonic vibration energy of the second ultrasonic Vibration is applied. Thereby, the abdomen of the covering wire 5 led out from the tip of the bonding tool 16 is slid on a predetermined portion of the inner lead 3B, and the covering film 5B at that portion is mechanically broken and removed, and the gold wire is removed. 5A is exposed.
この第2の超音波振動エネルギーによる被覆膜5この
破壊・除去はインナーリード3Bの第2のボンディング位
置以外で行うことができ、その場合には、ボンディング
ツール16は第2の超音波振動を継続した状態のまま、被
覆膜除去位置からインナーリード3Bの2ndボンディング
部5A22上に移動され、その後ボンディングツール16には
S3で示す如く第3の超音波振動が印加される。それによ
り、ヒータによる加熱との相乗効果で、被覆ワイヤ5の
先端部において露出された金ワイヤはインナーリード3B
の2ndボンディング部5A22上に確実に接合される。The destruction and removal of the coating film 5 by the second ultrasonic vibration energy can be performed at a position other than the second bonding position of the inner lead 3B. In that case, the bonding tool 16 generates the second ultrasonic vibration. While continuing, it is moved from the coating film removal position to the second bonding portion 5A22 of the inner lead 3B, and then the bonding tool 16
A third ultrasonic vibration is applied as shown by S3. As a result, due to the synergistic effect with the heating by the heater, the gold wire exposed at the distal end of the covered wire 5 becomes the inner lead 3B.
Is securely bonded on the second bonding portion 5A22.
このような本実施例における第1(S1),第2(S2)
および第3(S3)、さらにはSxの超音波振動による超音
波エネルギーの推移とそれに対応するボンディングツー
ル16の上昇・下降などの動作をそれぞれ示したものが第
50図(a)および(b)である。同図において、第1お
よび第3の超音波振動(S1,S3)は、金ワイヤ5Aと外部
端子2Cあるいはインナーリード3Bとの接合に必要なもの
であり、第2の超音波振動(S2)は、被覆膜5Bの破壊に
おいて必要なものであり、さらに超音波振動(Sx)は、
ボンディングツール16の内部における被覆ワイヤ5の吸
着防止およびワイヤ送り出しや被覆膜破壊の円滑化のた
めに必要なものである。The first (S1) and second (S2) in this embodiment as described above.
The third and third (S3), and the transition of the ultrasonic energy due to the ultrasonic vibration of Sx and the corresponding operation such as raising and lowering of the bonding tool 16 are respectively shown in the third.
50 (a) and (b). In the figure, the first and third ultrasonic vibrations (S1, S3) are necessary for bonding the gold wire 5A to the external terminal 2C or the inner lead 3B, and the second ultrasonic vibration (S2) Is necessary for the destruction of the coating film 5B, and the ultrasonic vibration (Sx) is
This is necessary to prevent the coated wire 5 from being attracted inside the bonding tool 16 and to smoothly feed the wire and break the coating film.
本発明者等の研究によれば、被覆膜5Bの破壊・除去に
とって必要な超音波エネルギーは、必ずしもワイヤ接合
に必要な超音波エネルギーのレベルのものではなく、超
音波周波数等についても接合時のそれに較べて低周波の
ものが効果的であることが判明している。According to the study by the present inventors, the ultrasonic energy necessary for breaking / removing the coating film 5B is not always at the level of the ultrasonic energy necessary for wire bonding, and the ultrasonic energy and the like are not necessarily the same at the time of bonding. It has been found that those with lower frequencies are more effective than those of.
また、ボンディングツール16の内部における被覆ワイ
ヤ5の吸着防止に必要な超音波エネルギーもワイヤ接合
に必要な超音波エネルギーと同じレベルのものでなくて
もよい。Also, the ultrasonic energy required to prevent the coated wire 5 from being attracted inside the bonding tool 16 may not be at the same level as the ultrasonic energy required for wire bonding.
したがって、本実施例では、第50図(a),(b)に
示すように超音波振動の印加目的に最適な超音波エネル
ギー出力とするように超音波発振子を制御することによ
って、効率的な被覆膜5Bの除去および金ワイヤ5Aと外部
端子2Cおよびインナーリード3Bとの接合が可能となって
いる。なお、同図においては、第1と第3との超音波振
動(S1,S3)における超音波エネルギーのレベルを等し
く設定してあるが、加熱等による温度条件に対応して、
異なる超音波エネルギーのレベルに変更してもよい。Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 50 (a) and 50 (b), by controlling the ultrasonic oscillator so as to obtain the optimum ultrasonic energy output for the purpose of applying the ultrasonic vibration, the efficiency is improved. It is possible to remove the coating film 5B and bond the gold wire 5A to the external terminal 2C and the inner lead 3B. Although the level of the ultrasonic energy in the first and third ultrasonic vibrations (S1 and S3) is set to be equal in FIG.
Different levels of ultrasonic energy may be changed.
このように、本実施例では制御部によって超音波発振
子の超音波エネルギーを可変に制御することによって、
被覆膜5Bの効率的な除去およびボンディング信頼性の向
上を図ることが可能となっている。As described above, in the present embodiment, the control unit variably controls the ultrasonic energy of the ultrasonic oscillator,
It is possible to efficiently remove the coating film 5B and improve the bonding reliability.
また、本実施例ではさらに、インナーリード3B上にお
いて、被覆膜5Bの除去を行う部位とワイヤ接合を行う部
位とを別部位とすれば、ワイヤ接合部位が清浄に維持さ
れ、被覆膜5B辺等の汚染によるボンディング不良を防止
することができる。Further, in the present embodiment, if the part where the coating film 5B is removed and the part where the wire bonding is performed are separated on the inner lead 3B, the wire bonding part is kept clean and the coating film 5B Bonding failure due to contamination of sides and the like can be prevented.
さらに、被覆膜5Bの除去を行う際に、等該インナーリ
ード3Bの表面が凹凸面で構成されていることによって、
被覆膜5Bの残着を確実に防止でき、金ワイヤ5Aとインナ
ーリード3Bとの接合強度を高めることができる。Further, when the coating film 5B is removed, the surface of the inner lead 3B is formed of an uneven surface, etc.
The remaining of the coating film 5B can be reliably prevented, and the bonding strength between the gold wire 5A and the inner lead 3B can be increased.
なお、1stボンディングから2ndボンディングに至る移
動中のボンディングツール16に対する超音波振動(Sx)
の印加はその移動の全動作中にわたって継続的に行う必
要はなく、たとえば第50図(a)にTxで示す時点から2n
dボンディングの前段階としてボンディングツール16の2
ndボンディング地点への下降中に行うようにすることも
できる。Ultrasonic vibration (Sx) for the moving bonding tool 16 from the 1st bonding to the 2nd bonding
Need not be continuously performed during the entire movement of the movement, for example, 2n from the point indicated by Tx in FIG. 50 (a).
Bonding tool 16-2 as a pre-stage for d-bonding
It can be performed during descent to the nd bonding point.
また、1stボンディングに先立って、被覆ワイヤ5の
一端を印加してボール5A1を形成する際またはボール形
成後に、第50図(a)にSpで示す如く、ボンディングツ
ール16に対して、たとえばパワーPxの超音波振動エネル
ギーを印加しておくことにより、ボンディングツール16
からの被覆ワイヤ5の送り出しがさらに容易となる。ボ
ール形成直後の被覆ワイヤ5は被覆膜5Bの樹脂材料が軟
化していることなどにより、特に送り出しが困難となり
易いので、ワイヤ送り出しの円滑化は極めて有用であ
る。Prior to the first bonding, when applying one end of the covered wire 5 to form the ball 5A1, or after forming the ball, as shown by Sp in FIG. By applying the ultrasonic vibration energy of
The feeding of the covering wire 5 from the wire is further facilitated. Since the coated wire 5 immediately after the formation of the ball is particularly difficult to be sent out due to the softening of the resin material of the coating film 5B, smoothing out of the wire is extremely useful.
以上本発明者によってなされた発明を実施例1〜9に
基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。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the first to ninth embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
たとえば、本発明は被覆ワイヤのみに限定されるもの
ではなく、裸ワイヤのみからなるボンディングワイヤに
も適用でき、いずれの場合も、ボンディング温度はたと
えば160〜300℃である。For example, the present invention is not limited to only a covered wire, but can be applied to a bonding wire consisting of only a bare wire. In any case, the bonding temperature is, for example, 160 to 300 ° C.
また、本発明を適用できる半導体装置は、第11図、第
12図、第40図、第41図の例に限られることはなく、たと
えば第42図、第43図、第44図に示すような半導体装置な
どにも広く適用できる。Further, a semiconductor device to which the present invention can be applied is shown in FIGS.
The present invention is not limited to the examples shown in FIGS. 12, 40 and 41 and can be widely applied to, for example, semiconductor devices shown in FIGS. 42, 43 and 44.
これらの各種の半導体装置の例において、第12図、第
42図、第43図に示すメモリ型半導体装置は勿論、第40図
および第41図に示すロジック型半導体装置においても、
ボンディングワイヤとして被覆ワイヤおよび裸ワイヤの
両方を利用できる。In the examples of these various semiconductor devices, FIG.
42, as well as the memory type semiconductor device shown in FIG. 43, also in the logic type semiconductor device shown in FIGS. 40 and 41,
Both insulated wires and bare wires can be used as bonding wires.
また、第11図および第44図に示すロジック型半導体装
置についてはワイヤショートの防止のためには被覆ワイ
ヤが有利であるが、勿論、裸ワイヤを用いることもでき
る。Also, in the logic type semiconductor device shown in FIGS. 11 and 44, a covered wire is advantageous for preventing a wire short, but a bare wire can be used as a matter of course.
なお、ボンディングワイヤとして裸ワイヤを用いる場
合には、前記実施例における被覆材の吹き飛ばし用の流
体供給管31Cを省略できる。When a bare wire is used as the bonding wire, the fluid supply pipe 31C for blowing off the coating material in the above embodiment can be omitted.
また、吹出口32Fからの除電流体Gs2のブローは、ワイ
ヤボンディングの間、常時行う場合で説明したが、ブロ
ーのサイクルを所定時間で制御して行うようにしてもよ
い。なお、装置のメンテナンス時において被覆ワイヤ5
をボンディングツール16に再挿入する際には、吹出口32
Fからの除電流体Gs2のブローを停止することはいうまで
もない。In addition, although the case where the blowing of the current eliminator Gs2 from the outlet 32F is always performed during the wire bonding has been described, the blowing cycle may be controlled for a predetermined time. It should be noted that the wire 5
When reinserting into the bonding tool 16,
It goes without saying that the blowing of the current eliminator Gs2 from F is stopped.
なお、ブローを行う除電流体Gs2として、各実施例で
はコロナ放電によりイオン分離のなされたイオンガス、
あるいはN2ガスを用いたものを説明したが、これらに
限らず、除電効果のあるものとしては、α線あるいはβ
線による放射線の照射、紫外線の照射等があり、さらに
は水等の液体の吹き付けによっても帯電を除去できるこ
とが知られおり、これらを用いた除電手段としたもので
あってもよい。In addition, in each embodiment, ion gas subjected to ion separation by corona discharge as the current eliminator Gs2 for blowing,
Alternatively, the method using N 2 gas has been described. However, the present invention is not limited to these.
It is known that there are radiation irradiation with rays, irradiation of ultraviolet rays, etc., and it is also known that the charge can be removed by spraying a liquid such as water, and a charge removing means using these may be used.
さらに、被覆膜5B、または5Cを形成するための材料、
たとえばポリオール成分,イソシアネート,テレフター
ル酸,およびその化合物、さらには添加物の種類や組成
などは前記した例に限定されるものではない。Further, a material for forming the coating film 5B or 5C,
For example, the types and compositions of the polyol component, isocyanate, terephthalic acid, and compounds thereof, and the additives are not limited to those described above.
さらに、ボンディングツール16としてはキャピラリに
限らず、ナイフ状のウェッジを用いてもよい。Further, the bonding tool 16 is not limited to a capillary, and a knife-shaped wedge may be used.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である、いわゆる熱圧着と超音波接合
との併用形のワイヤボンディング装置に適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、た
とえば超音波接合形のワイヤボンディング装置にも適用
できる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a wire bonding apparatus of a combined use type of so-called thermocompression bonding and ultrasonic bonding, which is a field of application, has been described, but is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to an ultrasonic bonding type wire bonding apparatus.
また、以上の説明では主として本発明者によってなさ
れた発明をその利用分野である樹脂封止型半導体装置に
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、たとえばセラミック封止型半導体装置など
の様々な半導体装置およびその製造技術に広く適用でき
る。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a resin-encapsulated semiconductor device as a field of application has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be widely applied to various semiconductor devices such as devices and manufacturing techniques thereof.
本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1).本発明の半導体装置の製造方法においては、ボ
ンディングワイヤに含有された0.03〜0.3重量%のゲル
マニウムと、0.0005〜0.01重量%のカルシウムとが互い
に、また99.99重量%以上の高純度の金属と共に、相乗
的に作用し合うことにより、金属ワイヤの疲労寿命を有
効に延ばすことができ、半導体装置の信頼性を向上させ
ることができる。(1). In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, 0.03 to 0.3% by weight of germanium and 0.0005 to 0.01% by weight of calcium contained in a bonding wire are synergistically formed with each other and with a high-purity metal of 99.99% by weight or more. By effectively acting, the fatigue life of the metal wire can be effectively extended, and the reliability of the semiconductor device can be improved.
(2).前記(1)により、ボール形成時におけるネッ
ク部の結晶粒の粗大化を防止でき、ひいてはネック切れ
の発生を防止できる。(2). According to the above (1), it is possible to prevent the crystal grains at the neck portion from becoming coarse during the formation of the ball, and thus to prevent the occurrence of neck breakage.
(3).前記(1)により、金属ワイヤの破断荷重など
の機械的特性、ボンディングの信頼性を向上させること
ができる。(3). According to the above (1), mechanical characteristics such as a breaking load of the metal wire and reliability of bonding can be improved.
(4).また、ゲルマニウムとカルシウムの含有量をそ
れぞれ0.05〜0.15重量%と0.001〜0.003重量%にするこ
とにより、より良好な疲労寿命延長効果および(また
は)ネック部結晶粒粗大化防止(ネック切れ防止)効果
などを得ることができる。(4). In addition, by making the contents of germanium and calcium 0.05 to 0.15% by weight and 0.001 to 0.003% by weight, respectively, better fatigue life extension effect and / or neck grain coarsening prevention (neck break prevention) effect. And so on.
(5).また、本発明の半導体素子用ボンディングワイ
ヤは着色剤が添加された絶縁材よりなる被覆膜で被覆さ
れているので、被覆膜の溶け上がりや剥がれを視覚的に
確認することができるだけでなく、ワイヤ同士の接触に
よるワイヤ間ショート、あるいはチップ端部との接触に
よるチップショート、さらにはタブとの接触によるタブ
ショートなどの不具合の発生を排除できる。(5). In addition, since the bonding wire for a semiconductor element of the present invention is covered with a coating film made of an insulating material to which a coloring agent is added, not only can the melting and peeling of the coating film be visually confirmed. In addition, it is possible to eliminate problems such as short-circuit between wires due to contact between wires, chip short-circuit due to contact with a chip end, and tab short-circuit due to contact with a tab.
(6).前記(5)により、長距離ボンディングや細線
化、スモールボール化などが可能となる。(6). According to the above (5), long-distance bonding, thinning, small ball, and the like can be performed.
(7).前記(5),(6)により、半導体装置の多ピ
ン化(多端子化)、ひいては半導体装置の高集積化が可
能となる。(7). According to the above (5) and (6), it is possible to increase the number of pins of the semiconductor device (to increase the number of terminals), and to achieve higher integration of the semiconductor device.
(8).また、本発明において金属ワイヤの被覆のため
に用いられる耐熱ポリウレタンは通常のワイヤボンディ
ング時の接合温度あるいは超音波振動エネルギでも、そ
のウレタン結合が分解されて接合可能となるので、常時
の加熱による熱圧着と超音波振動との併用または超音波
振動で確実なボンディングを得ることができる。この場
合、ボンディング部位の局部加熱を併用すれば、さらに
確実なワイヤボンディングが可能となる。(8). In addition, the heat-resistant polyurethane used for coating the metal wire in the present invention can be bonded by decomposing the urethane bond even at the bonding temperature or ultrasonic vibration energy during normal wire bonding. Reliable bonding can be obtained by using both pressure bonding and ultrasonic vibration or by ultrasonic vibration. In this case, if local heating of the bonding site is used together, more reliable wire bonding can be performed.
第1図は本発明による半導体装置の製造方法の一実施例
であるボンディングワイヤを用いた樹脂封止型半導体装
置の半断面図、 第2図はワイヤボンディング部の概略的拡大断面図、 第3図は本発明に用いることのできるワイヤボンディン
グ装置の概略構成図、 第4図はその要部斜視図、 第5図は前記ワイヤボンディング装置の要部の具体的な
構成を示す部分断面図、 第6図は第5図の矢印VI方向から見た平面図、 第7図は第6図のVII-VII切断線で切った断面図、 第8図はボールの形成原理を示す模写構成図、 第9図は前記ワイヤボンディング装置のスプールの要部
分解斜視図、 第10図は前記スプールの要部拡大斜視図、 第11図はワイヤボンディングのための局部加熱部の概略
平面図、 第12図はワイヤボンディングの一例を示す平面図、 第13図は被覆ワイヤのチップタッチ状態を示す部分断面
図、 第14図はそのチップショート状態を示す拡大部分断面
図、 第15図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、 第16図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、 第17図は本発明における温度サイクルに対する半導体チ
ップと被覆ワイヤとの短絡率を示す図、 第18図は同じく本発明における温度サイクルに対するタ
ブと被覆ワイヤとの短絡率を示す図、 第19図は本発明に用いられる被覆ワイヤの被覆膜の評価
に使用される実験条件を示すモデル図、 第20図および第21図はそれぞれ本発明における被覆膜の
摩耗強度の比較実験の結果を示す図、 第22図は本発明における温度と劣化速度との関係につい
ての実験結果を示す図、 第23図は被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化速度すなわ
ち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤのセカンド
(2nd)ボンディングの剥がれ強度(右側の縦軸)との
関係についての実験結果を示す図、 第24図は被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイクル
寿命についての実験結果を示す図、 第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無に
よる劣化速度(劣化率)への影響を示す図、 第26図〜第31図は本発明の実施例2〜7におけるワイヤ
ボンディング状態を説明するための部分断面図、 第32図は本発明の実施例8によるワイヤボンディング装
置において、ワイヤスプールからボンディングツールに
至る被覆ワイヤの経路を示す説明図、 第33図は実施例8においてエアバックテンショナの構造
を示す一部を切り欠いた状態の斜視図、 第34図は同じく実施例8のエアバックテンショナの内周
面形状を示す側面図、 第35図は実施例8のクランパを示す概略断面図、 第36図は同じくクランパ近傍を示す拡大斜視図、 第37図は同じくクランパの駆動機構を示す概略平面図、 第38図は上記第35図と比較するための従来技術における
クランパの概略断面図、 第39図は実施例8におけるワイヤボンディング状態を示
す説明断面図、 第40図は実施例8によるワイヤボンディング状態を示す
リードフレームを示す平面説明図、 第41図は実施例8によって得られる樹脂封止型半導体装
置の全体断面図、 第42図〜第44図は本発明を適用できる半導体装置の各種
実施例を示す図、 第45図および第46図は本発明における金ワイヤの破断荷
重と伸び率の実験結果を示す図、 第47図〜第49図は本発明における金ワイヤの疲労強度試
験の結果を示す図、 第50図(a),(b)は本発明の実施例9におけるボン
ディングツールに対する超音波エネルギーの印加状態と
ボンディングツールの動作状態を示す図、 第51図は本発明におけるボンディングワイヤのネック部
の金属組織を示す顕微鏡写真、 第52図は同じく従来技術におけるボンディングワイヤの
ネック部の金属組織を示す顕微鏡写真である。 1……樹脂封止型半導体装置、2……半導体チップ、2A
……基板、2A1……チップ基板、シリコン酸化膜2A2、2A
3……PSG膜、2B……パッシベーション膜、2C……外部端
子(ボンディングパッド)、3……リード、3A……タ
ブ、3B……インナーリード、4……接合材、5……被覆
ワイヤ、5A……金ワイヤ、5A1……ボール、5A11,5A12…
…1stボンディング部、5A2,5A22……2ndのボンディング
部、5B,5Ba……被覆膜、5C……第2の被覆膜、5D……吸
着異物、6……樹脂材、10……ボンディング装置本体、
11……ワイヤスプール、11A……接続端子、11Aa……絶
縁体、11Ab……導電体、11Ac……接続用金属部、12……
ボンディング部、13……テンショナ、14……スプロケッ
ト、15……クランパ、16……ボンディングツール(キャ
ピラリ)、16A……ボンディングアーム、16B……貫通
孔、16C……導電性物質、17……ボンディングステー
ジ、18A……被覆部材、18B……ツール挿入口、18C……
冷却流体吹付ノズル、18D……電気トーチ(アーク電
極)、18E……吸引管、18F……挟持部材、18G……支持
部材、18H……絶縁部材、18I……クランク軸、18J……
シャフト、18K……駆動源、19……吸引装置、20……ア
ーク発生装置、21……スプールホルダ、21A……回転
軸、22……ボンディングヘッド(デジタルボンディング
ヘッド)、22A……ガイド部材、22B……上下動ブロッ
ク、22C……雌ねじ部材、22D……雄ねじ部材、22E……
モータ、22F……回転軸、22G……弾性部材、22H……超
音波発振機構、23……XYテーブル、24……基台、25……
冷却流体吹付装置(流体源)、25A……冷却装置、25B…
…流量計、25C……流体搬送管、25D……断熱材、25E…
…コロナ放電手段、26……ヒータ、26A……給電線、31
……エアバックテンショナ、31A……ガイド板、31B……
突起、31C……流体供給管、31D……アダプタ、31E……
流体吹出口、31F……スペーサ、31G……ワイヤ通路空
間、31H……流体供給源、31H1……コロナ放電手段、32
……クランパ、32A1,32A2……クランパアーム、32B……
軸支部、32C……カム機構、32D……ばね、32E1……第1
のクランパチップ、32E2……第2のクランパチップ、32
F……吹出口、32G……サブアーム、32H……ねじ、32J…
…ストッパ、33……樹脂封止型半導体装置、33A……リ
ードフレーム、33B……インナーリード、33C……タブ吊
りリード、33D……タブ、33E……パッケージ本体、33G
……アウターリード、C1……コンデンサ、C2……蓄積用
コンデンサ、D……アーク発生用サイリスタ、R……抵
抗、DC……直流電源、GND……基準電位、Gs……冷却流
体、Gs2……除電流体、V……電圧計、A……電流計。FIG. 1 is a half sectional view of a resin-sealed semiconductor device using a bonding wire, which is one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic enlarged sectional view of a wire bonding portion. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a wire bonding apparatus that can be used in the present invention. FIG. 4 is a perspective view of a main part of the wire bonding apparatus. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a specific configuration of a main part of the wire bonding apparatus. FIG. 6 is a plan view as seen from the direction of arrow VI in FIG. 5, FIG. 7 is a sectional view taken along section line VII-VII in FIG. 6, FIG. 9 is an exploded perspective view of a main part of a spool of the wire bonding apparatus, FIG. 10 is an enlarged perspective view of a main part of the spool, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating unit for wire bonding, and FIG. Plan view showing an example of wire bonding, FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a chip touch state of the coated wire, FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing the chip shorted state, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a tab touch state of the coated wire, and FIG. 16 is a tab FIG. 17 is an enlarged partial cross-sectional view showing a short-circuit state, FIG. 17 is a diagram showing a short-circuit rate between a semiconductor chip and a coated wire with respect to a temperature cycle in the present invention, and FIG. 18 is a short-circuit between a tab and a coated wire with a temperature cycle in the present invention. FIG. 19 is a model diagram showing experimental conditions used for evaluating the coating film of the coated wire used in the present invention, and FIGS. 20 and 21 are wear of the coating film in the present invention, respectively. FIG. 22 shows the results of a comparative experiment of strength, FIG. 22 shows the results of an experiment on the relationship between temperature and degradation rate in the present invention, and FIG. 23 shows the imidization rate (horizontal axis) and degradation rate of the coating film. Ie poor Fig. 24 shows the experimental results on the relationship between the rate (left vertical axis) and the peel strength of the second (2nd) bonding of the coated wire (right vertical axis). Fig. 24 shows the temperature cycle amplitude and temperature cycle life of the coated wire. FIG. 25 is a view showing the experimental results of the present invention, FIG. 25 is a view showing the influence on the deterioration rate (deterioration rate) by the presence or absence of a coloring agent to the coating film of the coated wire, and FIGS. 26 to 31 are the present invention. FIG. 32 is a partial cross-sectional view for explaining a wire bonding state in Examples 2 to 7 of the present invention. FIG. 32 is an explanatory diagram showing a route of a covered wire from a wire spool to a bonding tool in a wire bonding apparatus according to Example 8 of the present invention. 33 is a perspective view showing a structure of the airbag tensioner according to the eighth embodiment with a part cut away, and FIG. 34 shows an inner peripheral surface shape of the airbag tensioner according to the eighth embodiment. FIG. 35 is a schematic sectional view showing the clamper of the eighth embodiment, FIG. 36 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the clamper, FIG. 37 is a schematic plan view showing the drive mechanism of the clamper, FIG. FIG. 39 is a schematic sectional view of a conventional clamper for comparison with FIG. 35, FIG. 39 is an explanatory sectional view showing a wire bonding state in the eighth embodiment, and FIG. 40 is a lead showing a wire bonding state in the eighth embodiment. FIG. 41 is an explanatory plan view showing a frame. FIG. 41 is an overall sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device obtained according to an eighth embodiment. FIGS. 42 to 44 show various embodiments of a semiconductor device to which the present invention can be applied. FIGS. 45 and 46 are diagrams showing experimental results of breaking load and elongation of the gold wire in the present invention, FIGS. 47 to 49 are diagrams showing results of a fatigue strength test of the gold wire in the present invention, Fig. 50 (a), (b) FIG. 51 is a view showing the state of application of ultrasonic energy to the bonding tool and the operating state of the bonding tool in Embodiment 9 of the present invention. FIG. 51 is a micrograph showing the metal structure of the neck portion of the bonding wire according to the present invention. It is a microscope photograph similarly showing the metal structure of the neck part of the bonding wire in the prior art. 1 ... resin-encapsulated semiconductor device, 2 ... semiconductor chip, 2A
…… Substrate, 2A1 …… Chip substrate, silicon oxide film 2A2, 2A
3 ... PSG film, 2B ... Passivation film, 2C ... External terminal (bonding pad), 3 ... Lead, 3A ... Tab, 3B ... Inner lead, 4 ... Bonding material, 5 ... Coated wire, 5A …… Gold wire, 5A1 …… Ball, 5A11, 5A12…
... 1st bonding part, 5A2, 5A22 ... 2nd bonding part, 5B, 5Ba ... coating film, 5C ... second coating film, 5D ... adsorption foreign material, 6 ... resin material, 10 ... bonding Device body,
11 Wire spool, 11A Connection terminal, 11Aa Insulator, 11Ab Conductor, 11Ac Connection metal part, 12
Bonding part, 13 ... tensioner, 14 ... sprocket, 15 ... clamper, 16 ... bonding tool (capillary), 16A ... bonding arm, 16B ... through hole, 16C ... conductive material, 17 ... bonding Stage, 18A …… Coating member, 18B …… Tool insertion slot, 18C ……
Cooling fluid spray nozzle, 18D: electric torch (arc electrode), 18E: suction tube, 18F: clamping member, 18G: support member, 18H: insulating member, 18I: crankshaft, 18J ...
Shaft, 18K Drive source, 19 Suction device, 20 Arc generator, 21 Spool holder, 21A Rotary shaft, 22 Bonding head (digital bonding head), 22A Guide member, 22B ... vertical movement block, 22C ... female screw member, 22D ... male screw member, 22E ...
Motor, 22F ... Rotary shaft, 22G ... Elastic member, 22H ... Ultrasonic oscillation mechanism, 23 ... XY table, 24 ... Base, 25 ...
Cooling fluid spray device (fluid source), 25A …… Cooling device, 25B…
… Flow meter, 25C …… Fluid transfer pipe, 25D …… Insulation material, 25E…
... Corona discharge means, 26 ... Heater, 26A ... Feed line, 31
…… Airbag tensioner, 31A …… Guide plate, 31B ……
Projection, 31C …… Fluid supply pipe, 31D …… Adapter, 31E ……
Fluid outlet, 31F ... spacer, 31G ... wire passage space, 31H ... fluid supply source, 31H1 ... corona discharge means, 32
…… Clamper, 32A1, 32A2 …… Clamper arm, 32B ……
Shaft support, 32C ... Cam mechanism, 32D ... Spring, 32E1 ... First
The second clamper chip, 32E2 ... 32E2
F …… Outlet, 32G …… Sub arm, 32H …… Screw, 32J…
... Stopper, 33 ... Resin-sealed semiconductor device, 33A ... Lead frame, 33B ... Inner lead, 33C ... Tab suspension lead, 33D ... Tab, 33E ... Package body, 33G
…… Outer lead, C1 …… Capacitor, C2 …… Storage capacitor, D …… Arc thyristor, R …… Resistance, DC… DC power supply, GND …… Reference potential, Gs …… Cooling fluid, Gs2… ... current eliminator, V ... voltmeter, A ... ammeter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−290836(JP,A) 特開 昭61−194735(JP,A) 特開 昭57−162438(JP,A) 特開 平2−304944(JP,A) 特開 平2−263447(JP,A) 特開 平2−304943(JP,A) 特開 平2−266541(JP,A) 特公 昭57−34659(JP,B2) 特公 平7−19788(JP,B2) 特公 平7−19789(JP,B2) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-290836 (JP, A) JP-A-61-194735 (JP, A) JP-A-57-162438 (JP, A) JP-A-2- 304944 (JP, A) JP-A-2-26347 (JP, A) JP-A-2-304943 (JP, A) JP-A-2-266541 (JP, A) JP-B-57-34659 (JP, B2) Special Publication 7-19788 (JP, B2) Special Publication 7-19789 (JP, B2)
Claims (3)
端子とリードとを接続してなる半導体装置の製造方法で
あって、前記ボンディングワイヤが99.99重量%以上の
高純度を有する金に、0.03〜0.3重量%のゲルマニウム
と、0.0005〜0.01重量%のカルシウムとを含有し、かつ
前記ボンディングワイヤが着色剤を所定量添加した絶縁
材よりなる被覆膜で被覆され、前記ボンディングワイヤ
の一端側を前記半導体チップの外部端子に接続し、他端
部をリードに接続することを特徴とする半導体装置の製
造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising connecting an external terminal of a semiconductor chip and a lead with a bonding wire, wherein the bonding wire has a purity of 99.99% by weight or more and gold of 0.03 to 0.3%. % Of germanium and 0.0005 to 0.01% by weight of calcium, and the bonding wire is covered with a coating film made of an insulating material to which a predetermined amount of a coloring agent is added, and one end of the bonding wire is connected to the semiconductor chip. And connecting the other end to a lead.
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。2. The method according to claim 1, wherein said insulating material is made of a heat-resistant polyurethane resin.
ることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置
の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a second insulating coating film is provided on said coating film.
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JPS57162438A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Nec Home Electronics Ltd | Bonding wire and wire bonding |
JPS61194735A (en) * | 1985-02-25 | 1986-08-29 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JPH0819498B2 (en) * | 1986-06-07 | 1996-02-28 | 田中電子工業株式会社 | Gold wire for semiconductor element bonding |
-
1989
- 1989-04-04 JP JP1085399A patent/JP2756136B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2793550B2 (en) | 1996-04-04 | 1998-09-03 | 株式会社日立製作所 | Method for manufacturing semiconductor device |
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