JP2000077454A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
程を含む半導体装置の製造方法において、ワイヤと基板
のワイヤボンディングパッドと間の接続強度を高めるこ
とができるようにする。 【解決手段】 ワイヤボンディングパッド20a(20
b)を有する複数のリード端子部20A,…(20B,
…)からなる配線パターンが、一面側に形成された基板
2Aに、複数の端子部30,…を有する半導体チップ3
を実装し、半導体チップ3の各端子部30と各ワイヤボ
ンディングパッド20a(20b)との間をワイヤ6′
によって結線する工程を含む半導体装置の製造方法にお
いて、各ワイヤボンディングパッド20a(20b)
を、その一方向の寸法がこの一方向と直交する方向の寸
法よりも長手状とし、上記各ワイヤボンディングパッド
20a(20b)にワイヤ6′をボンディングする際
に、上記一方向に振動の方向を合致させて超音波を付与
するようにした。
Description
形成された基板上に半導体チップが実装され、この半導
体チップの端子部と配線パターンのワイヤボンディング
パッドとの間がワイヤによって結線された半導体装置を
製造する方法に関する。
要請により、樹脂パッケージのサイズを半導体チップの
サイズにより近づけたCSP(Chip Size Pacage)と称
されるタイプの半導体装置の開発が盛んに行われてい
る。この種の半導体装置の一例を図10に示すが、同図
に示した半導体装置1においては、ワイヤボンディング
パッド20a(20b)を有する複数のリード端子部2
0A,…(20B,…)からなる配線パターンが形成さ
れた基板2上に、複数の端子部を有する半導体チップ3
が実装されており、半導体チップ3の各端子部と各リー
ド端子部20A(20B)のワイヤボンディングパッド
20a(20b)との間がワイヤ6によって結線されて
いる。そして、基板2の上面側おいて、半導体チップ3
およびワイヤ6を封止するようにして樹脂パッケージ5
が形成されている。
体チップ3の各端子部と各ワイヤボンディングパッド2
0a(20b)との間がワイヤ6によって結線されてい
るが、ワイヤ6によって結線する工程は以下に説明する
ファーストボンディングとセカンドボンディングとから
なる。図11に示すように、ファーストボンディング
は、後において基板2となるべき領域が複数形成された
キャリアテープ2Aなどに半導体チップ3を実装した状
態でこれを予め加熱しておき、キャピラリ8内に挿通さ
れたワイヤ6′の先端部を突出させ、突出したワイヤ
6′の先端部を溶融させて半導体チップ3の端子部30
に圧着することによって行われる。このとき、半導体チ
ップ3やキャリアテープ2Aの加熱温度を低くするとと
もに半導体チップ3の端子部30とワイヤ6′との間の
接続強度を高めるべく、超音波が付与されることがあ
る。一方、セカンドボンディングは、引き続き半導体チ
ップ3やキャリアテープ2Aを加熱しておき、キャリア
テープ2Aのワイヤボンディングパッド20a(20
b)に、キャピラリ8によってワイヤ6′を圧着するこ
とによって行われる。このセカンドボンディングにおい
てもファーストボンディングと同様に、ワイヤ6′の圧
着に際して超音波が付与されることがある。とくに、セ
カンドボンディングにおいては、ワイヤ6′を溶融させ
ずに直接的にワイヤボンディングパッド20a(20
b)にワイヤ6′を圧着するためにファーストボンディ
ングに比べて接続強度が弱く、ワイヤ6′の圧着に際し
て超音波を付与する必要性が高い。
による振動には方向性があり、1つのキャリアテープ2
Aに付与される超音波の振動方向が一義的に定められて
しまい、あるワイヤボンディングパッド20a(20
b)に対してはキャリアテープ2Aの幅方向に振動を与
え、他のワイヤボンディングパッド20b(20a)に
対してはキャリアテープ2Aの長手方向に振動を与える
のは困難である。このため、全てのワイヤボンディング
パッド20a,…20b,…に対して、同じ方向に振動
する超音波を付与せざるをえない。
は、図10に示したように各リード端子部20A(20
B)が基板2の周縁部から半導体チップ3に向けて延び
るとともに、ワイヤボンディングパッド20a(20
b)が半導体チップ3に向けて長辺が延びる長矩形状と
されている。すなわち、このような半導体装置1をキャ
リアテープ2Aから製造するには、キャリアテープ2A
としては、たとえばキャリアテープ2Aの幅方向(図1
1の矢印方向)に延びるリード端子部20Bのワイヤボ
ンディングパッド20bがキャリアテープ2Aの幅方向
に広がる一方、キャリアテープ2Aの長手方向に延びる
リード端子部20Aのワイヤボンディング20aがキャ
リアテープ2Aの長手方向に広がるものが使用される。
このため、たとえばキャリアテープ2Aの幅方向に振動
する超音波を付与した場合には、キャリアテープ2Aの
幅方向に延びるワイヤボンディングパッド20bでは付
与された超音波の振動方向に長手状とされているため
に、超音波振動によってワイヤボンディングパッド20
bがキャリアテープ2Aの幅方向には移動しにくい。し
たがって、付与された超音波エネルギをワイヤ6′とワ
イヤボンディングパッド20bとの間の接合エネルギと
して良好に利用することができる。一方、キャリアテー
プ2Aの長手方向に延びるワイヤボンディングパッド2
0aでは、超音波の振動方向であるキャリアテープ2A
の幅方向の寸法が小さいために、超音波振動によってワ
イヤボンディングパッド20aがキャリアテープ2Aの
幅方向には移動しやすい。したがって、付与された超音
波エネルギの一部がワイヤボンディングパッド20aの
移動させるためのエネルギとして消費され、付与された
超音波エネルギを有効に利用することができない。この
ように、従来の半導体装置1においては、超音波の振動
方向と同じ方向の寸法が小さいワイヤボンディングパッ
ド20aでは、付与した超音波エネルギを有効に利用で
きないためにワイヤ6′とワイヤボンディングパッド2
0aとの間の接続強度が低いといった欠点があった。
されたものであって、超音波振動を付与するワイヤボン
ディング工程を含む半導体装置の製造方法において、ワ
イヤと基板のワイヤボンディングパッドと間の接続強度
を高めることができるようにすることをその課題として
いる。
は、次の技術的手段を講じている。
体装置の方法は、ワイヤボンディングパッドを有する複
数のリード端子部からなる配線パターンが、絶縁性基材
の一面側に形成された基板に、複数の端子部を有する半
導体チップを実装し、上記半導体チップの各端子部と上
記各ワイヤボンディングパッドとの間をワイヤによって
結線する工程を含む半導体装置の製造方法であって、上
記各ワイヤボンディングパッドは、その一方向の寸法が
この一方向と直交する方向の寸法よりも長手状とされて
おり、かつ、上記各ワイヤボンディングパッドに上記ワ
イヤをボンディングする際に、上記一方向に振動の方向
を合致させて超音波を付与することを特徴としている。
なお、上記基板としては、ポリイミド樹脂製あるいはガ
ラスエポシキ樹脂製のものが好適に採用される。
は、長手状をしているとともに、上記各ワイヤボンディ
ングパッドは、その基板幅方向の寸法が基板長手方向の
寸法よりも長手状とされており、上記各ワイヤボンディ
ングパッドに上記ワイヤをボンディングする際に、上記
基板の幅方向に振動の方向を合致させて超音波を付与す
る。なお、本願発明でいう「基板」は、半導体装置にお
ける基板の他、半導体装置の基板となるべき領域が複数
形成されたキャリアテープや集合基板をも含んでいる。
ングパッドが一方向(たとえば基板の幅方向)に長手状
とされた基板が用いられ、しかもワイヤボンディングパ
ッドにワイヤをボンディングする際に付与される超音波
の振動の方向が上記一方向とされている。このように、
本願発明では、全てのワイヤボンディングパッドに対し
てワイヤボンディングパッドの長手方向に振動方向を合
わせて超音波が付与されるため、全てのワイヤボンディ
ングパッドが超音波の振動方向へ基板に対して相対的に
移動しにくくなされている。このため、付与した超音波
エネルギがさほどワイヤボンディングパッドの移動に消
費されることなくワイヤとワイヤボンディングパッドの
接合エネルギとして有効に利用できる。したがって、付
与する超音波の出力を大きくすることなく、ワイヤをワ
イヤボンディングパッドに圧し付ける際の荷重を大きく
することなく、しかも超音波の付与時間が短くてもワイ
ヤとワイヤボンディングとの間の良好な接合状態を達成
することができる。
形状としては、長円形状、楕円形状あるいは長矩形状な
どが挙げられるが、長矩形状が好適に採用される。
付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より
明らかとなろう。
形態を図面を参照して具体的に説明する。図1は、本願
発明に係る半導体装置の製造方法によって製造された半
導体装置の一例を表す全体斜視図、図2は、図1の半導
体装置を裏面側から見た全体斜視図、図3は、図1のII
I −III 線に沿う断面図である。なお、これらの図にお
いては、従来例を説明するために参照した図面に表され
ていた部材および要素などと同等なものには同一の符号
を付してある。
装置1は、いわゆるBGA(Ball Grid Array )型と称
されるものである。この半導体装置1は、絶縁性を有す
る基板2と、この基板2に実装された半導体チップ3と
を有しており、この半導体チップ3を封止するようにし
て樹脂パッケージ5が形成されている。
上記基板2は、絶縁性を有するポリイミドなどの樹脂フ
ィルムによって矩形状に形成されており、その表面21
には、複数のリード端子部20A,…,20B,…から
なる配線パターンが形成されている。そして、基板の中
央部に集中して複数の貫通孔24が格子状に配列形成さ
れているが、上記各リード端子部20A(20B)は、
上記基板2の周縁端から連続して、その一端部がそれぞ
れの対応する貫通孔24にまで至っている。すなわち、
各貫通孔24は、上記各リード端子部20A(20B)
の一端部によって上部開口が閉塞された恰好とされてお
り、上記各貫通孔24を介して上記基板2の裏面側から
上記各リード端子部20A(20B)の一端部が臨んで
いる。
ングパッド20aをそれぞれ有しており、これらのワイ
ヤボンディングパッド20a,…は一方向(図1の矢印
方向)、すなわちリード端子部20Aが延びる方向と交
差する方向に長辺を有する長矩形状とされている。そし
て、それぞれのリード端子部20Aのワイヤボンディン
グパッド20aが千鳥状に配置されている。各リード端
子部20Bもまたワイヤボンディングパッド20bをそ
れぞれ有しており、これらのワイヤボンディングパッド
20b,…も上記一方向、すなわちリード端子部20B
延びる方向に長辺を有する長矩形状とされている。もち
ろん、それぞれのリード端子部20A,…,20B,…
は、互いに接触ないし交差しないように独立して形成さ
れており、また各貫通孔24が形成された領域を覆うよ
うにして絶縁性を有する素材により保護膜を形成しても
よい。
は、その上面3aに複数の端子部(図示略)が形成され
ているが、この半導体チップ3は絶縁性を有するエポキ
シ樹脂などの接着剤7を介して基板2に対して機械的に
接合されている。なお、半導体チップ3としては、たと
えばICやLSIなどのベアチップを用いることがで
き、接着剤7としては、常温硬化性のものでも、熱硬化
性のものでもよい。また、上記半導体チップ3は、図1
および図3に良く表れているように、上記半導体チップ
3の各端子部と上記各リード端子部20A(20B)の
ワイヤボンディングパッド20a(20b)との間が金
線などのワイヤ6を介して接続されており、このワイヤ
6によって上記半導体チップ3と上記各リード端子部2
0aとの電気的な導通が図られている。
の裏面22には、上記各貫通孔24に対応して複数の外
部端子部4が格子状に配列形成されている。これらの外
部端子部4は、たとえばハンダによって半球状に形成さ
れているが、上記各端子部20aとは上記貫通孔24を
介して導通されており、結局、上記各外部端子部4が上
記半導体チップ3と導通していることになる。
導体チップ3およびワイヤ6を封止するようにして、た
とえばエポキシ樹脂を用いた金型成形によって樹脂パッ
ケージ5が形成されている。
とえば回路基板などに実装されて使用されるが、上記各
外部端子部4がハンダボールとされていることから、上
記半導体装置1にはハンダリフローの手法などが好適に
採用される。
て図4ないし図9を参照しつつ説明する。なお、図4
は、図1ないし図3を参照して説明した半導体装置の製
造に使用されるキャリアテープの一例の要部を表す斜視
図、図5は、図4のキャリアテープに半導体チップを実
装する工程を説明するための図、図6および図7は、ワ
イヤボンディング工程を説明するための図、図8は、樹
脂パッケージング工程を説明するための図、図9は、外
部端子部を形成する工程を説明するための図である。ま
た、これらの図においては、従来例を説明するために参
照した図面に表されていた部材および要素などと同等な
ものには同一の符号を付してある。
ワイヤボンディング工程、樹脂パッケージング工程、外
部端子部形成工程、およびキャリアテープ2Aから半導
体装置1となるべき部分を切り離す工程などを経て製造
されるが、便宜上、半導体装置1の製造に使用されるキ
ャリアテープ2Aについて先に説明する。
脂などによってたとえば短冊状に形成されており、図4
に示したようにその表面には複数のリード端子部20
A,…,20B,…からなる配線パターンが繰り返し形
成されている。各配線パターンは、通電ライン22によ
って囲まれる矩形領域20内にそれぞれ形成されてお
り、各矩形領域20には、図面上には明確に表れていな
いが中央部に集中して複数の貫通孔24が形成されてい
る。各リード端子部20A(20B)は、矩形領域20
の内包側に向けて一端部が延びるとともに、これらの一
端部がそれぞれ対応する貫通孔24にまで至っており、
各リード端子部20A(20B)の一端部によって各端
通孔24の上部開口が閉塞されている。各リード端子部
20Aは、キャリアテープ2Aの幅方向(図4の矢印方
向Aa)に長い長矩形状とされたワイヤボンディングパ
ッド20aをそれぞれ有している。一方、各リード端子
部20Bは、キャリアテープ2Aの幅長手方向(図4の
矢印方向Bb)に長い長矩形状とされたワイヤボンディ
ングパッド20bをそれぞれ有している。そして、各ワ
イヤボンディングパッド20bは千鳥状に配置されてい
る。また、上記キャリアテープ2Aの幅方向の両側部に
は、一定間隔毎に係止穴25がそれぞれ連続して設けら
れている。すなわち、爪付きローラなどの回転体の爪部
が、上記係止穴25に係止されるとともに、上記回転体
の回転によって上記キャリアテープ2Aが連続または間
欠送りされるようになされている。なお、このような配
線パターンおよび通電ライン22は、たとえば上記キャ
リアテープ2Aの表面に銅皮膜を形成した後に、あるい
はキャリアテープ2Aの表面に適宜の接着材などによっ
て銅箔を貼着した後にエッチング処理を施すことによっ
て形成することができる。
は、まず半導体チップ実工程が行われる。この工程で
は、まず、たとえば上記各矩形領域20の中央部に液状
ないし固体状のエポキシ樹脂などの熱硬化性の接着剤を
塗布ないし載置しておき、既存のチップマウンタなどを
用いて接着剤を介在させた状態で半導体チップ3がキャ
リアテープ2A上に載置される。そして、ヒータなどを
用いて接着剤を溶融・熱硬化させることによって半導体
チップ3がキャリアテープ2Aに実装されて図5に示し
たような状態とされる。
る。この工程は、ファーストボンディングとセカンドボ
ンディングからなり、図6に示したようにキャピラリ8
と呼ばれる治具が用いられる。具体的には、まず、キャ
リアテープ2Aおよび半導体チップ3を予め加熱してお
き、この状態においてファーストボンディングが行われ
る。上記キャピラリ8内には、ワイヤ6′が挿通されて
おり、キャピラリ8から突出したワイヤ6′の先端部が
溶融させられてボール状とされ、これを半導体チップ3
の端子部30に圧着することによってファーストボンデ
ィングが行われる。そして、端子部30にワイヤ6′を
圧着する際には、振動方向がキャリアテープ2Aの幅方
向(図6の矢印方向)、すなわちワイヤボンディングパ
ッド20a(20b)の長手方向と同一方向とされた数
十kHz程度の超音波がキャピラリ8を介して付与され
る。次いで、キャピラリ8からワイヤ6′を引き出しつ
つキャピラリ8をワイヤボンディングパッド20a(2
0b)にまで移動させる。このとき、ワイヤボンディン
グパッド20a(20b)に振動方向がキャリアテープ
2Aの幅方向と合致させられた超音波を付与しつつキャ
ピラリ8の先端部を圧し付けることによってセカンドボ
ンディングが行われて図7に示した状態とされる。
あり、1つのキャリアテープ2Aに付与される超音波の
振動方向が一義的に定められてしまい、あるワイヤボン
ディングパッド20a(20b)に対してはキャリアテ
ープ2Aの幅方向に振動を与え、他のワイヤボンディン
グパッド20b(20a)に対してはキャリアテープ2
Aの長手方向に振動を与えるのは困難である。このた
め、全てのワイヤボンディングパッド20a,…20
b,…に対して、同じ方向の振動する超音波を付与せざ
るをえず、本実施形態では、キャリアテープ2Aの幅方
向に振動する超音波を付与している。一方、全てのワイ
ヤボンディングパッド20a,…,20b,…は、キャ
リアテープ2Aの幅方向に長い長矩形状とされており、
全てのワイヤボンディングパッド20a,…,20b,
…が超音波の振動方向であるキャリアテープ2Aに対し
てその幅方向に相対的に移動しにくくなされている。し
たがって、付与した超音波エネルギがさほどワイヤボン
ディングパッド20a(20b)の移動に消費されるこ
となくワイヤ6とワイヤボンディングパッド20a(2
0b)の接合エネルギとして有効に利用できる。このよ
うに、本実施形態では、付与する超音波の出力を大きく
することなく、ワイヤ6をワイヤボンディングパッド2
0a(20b)に圧し付ける際の荷重を大きくすること
なく、しかも超音波の付与時間が短くてもワイヤ6とワ
イヤボンディング20a(20b)との間の良好な接合
状態を達成することができる。
この工程では、キャリアテープ2Aの上面側において半
導体チップ3、ワイヤ6を封入するようにして樹脂パッ
ケージ5が形成されて図8に示したような状態とされ
る。この工程には、型締め状態においてキャビティ空間
を形成する上下の金型を用いた、いわゆるトランスファ
モールド法などが好適に採用される。具体的には、まず
上記キャビティ空間内に上記半導体チップないしボンデ
ィングワイヤを収容した恰好で上記キャリアテープ2A
を挟持して上下の金型の型締めを行う。そして、上記キ
ャビティ空間内にエポキシ樹脂などを溶融状態で注入し
た後に硬化させることにより、配線パターン形成領域
(矩形領域20)の上面側にのみ上記樹脂パッケージ5
が形成される。
工程では、上記キャリアテープ2Aの表裏を反転させ、
配線パターン形成領域(矩形領域20)に裏面側、すな
わち格子状に配列形成された複数の貫通孔24のそれぞ
れに外部端子部4が形成される。これらの各外部端子部
4は、図9に示したようにハンダボール4′をフラック
スとともに各貫通孔24に対応させて載置し、それぞれ
のハンダボール4′を溶融・固化させることによって各
外部端子部4が形成される。このとき、各外部端子部4
は、溶融時のの表面張力によって半球状とされる。
体装置1となるべき部位を切り離すことによって図1な
いし図3に示したような個々の半導体装置1が得られ
る。
振動方向がキャリアテープ2Aの幅方向とされ、各ワイ
ヤボンディングパッド20a(20b)が上記幅方向に
長辺を有する長矩形状とされていたが、付与する超音波
の振動方向をキャリアテープ2Aの長手方向とし、各ワ
イヤボンディングパッド20a(20b)を上記長手方
向に長辺を有する長矩形状としてもよい。もちろん、各
ワイヤボンディングパッド20a(20b)は、超音波
の振動方向に長手状の形状とされていればよく、その形
状は長矩形状に限らず、長円形または楕円形などの形状
であってもよい。
製造された半導体装置の一例を表す全体斜視図である。
る。
るキャリアテープの一例の要部を表す斜視図である。
る工程を説明するための図である。
ある。
ある。
ある。
である。
ある。
ワイヤボンディング工程を説明するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ワイヤボンディングパッドを有する複数
のリード端子部からなる配線パターンが一面側に形成さ
れた基板に、複数の端子部を有する半導体チップを実装
し、上記半導体チップの各端子部と上記各ワイヤボンデ
ィングパッドとの間をワイヤによって結線する工程を含
む半導体装置の製造方法であって、 上記各ワイヤボンディングパッドは、その一方向の寸法
がこの一方向と直交する方向の寸法よりも長手状とされ
ており、かつ、 上記各ワイヤボンディングパッドに上記ワイヤをボンデ
ィングする際に、上記一方向に振動の方向を合致させて
超音波を付与することを特徴とする、半導体装置の製造
方法。 - 【請求項2】 上記基板は、長手状をしているととも
に、上記各ワイヤボンディングパッドは、その基板幅方
向の寸法が基板長手方向の寸法よりも長手状とされてお
り、上記各ワイヤボンディングパッドに上記ワイヤをボ
ンディングする際に、上記基板の幅方向に振動の方向を
合致させて超音波を付与する、請求項1に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項3】 上記各ワイヤボンディングパッドは、長
矩形状をしている、請求項1または2に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項4】 上記基板は、上記絶縁性基材がポリイミ
ド樹脂製あるいはガラスエポシキ樹脂製である、請求項
1ないし3のいずれかに記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24602298A JP3639125B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24602298A JP3639125B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077454A true JP2000077454A (ja) | 2000-03-14 |
| JP3639125B2 JP3639125B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=17142291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24602298A Expired - Fee Related JP3639125B2 (ja) | 1998-08-31 | 1998-08-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3639125B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004077560A1 (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-10 | Ibiden Co., Ltd. | 多層プリント配線板 |
-
1998
- 1998-08-31 JP JP24602298A patent/JP3639125B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004077560A1 (ja) * | 2003-02-26 | 2004-09-10 | Ibiden Co., Ltd. | 多層プリント配線板 |
| US7894203B2 (en) | 2003-02-26 | 2011-02-22 | Ibiden Co., Ltd. | Multilayer printed wiring board |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3639125B2 (ja) | 2005-04-20 |
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