JPH0367340B2 - - Google Patents

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JPH0367340B2
JPH0367340B2 JP59219903A JP21990384A JPH0367340B2 JP H0367340 B2 JPH0367340 B2 JP H0367340B2 JP 59219903 A JP59219903 A JP 59219903A JP 21990384 A JP21990384 A JP 21990384A JP H0367340 B2 JPH0367340 B2 JP H0367340B2
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wire
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reducing gas
bonding wire
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Mitsuo Kobayashi
Osamu Usuda
Yoshihiko Sano
Koichiro Atsumi
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体素子の組立方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来の半導体素子の組立方法では、第６図に示
す如く、リードフレーム１のマウント床に装着さ
れた半導体ペレツト２上の電極パツド３と外部リ
ード４との接続は、金線で作られたボンデイング
線５を架設することにより行われている。このよ
うにボンデイング線５に金線を採用するもので
は、次のような問題がある。
高温でボンデイング線５の架設を行うと、
Al製の電極パツド３とボンデイング線５の接
合部に金とアルミニウムの化合物が生じる。こ
のため接合部で電気特性の劣化が生じる。
金線からなるボンデイング線５自身に酸化が
起きない場合であつても、接合部の電気特性の
劣化によつて半導体素子の信頼性が低下する。
金とアルミニウムの化合物はボンデイング処
理後の放置された状態下でも発生するため、電
気特性の安定した半導体素子が得られない。
金線は高価であるため、製造価格が高くな
る。
このような問題を解消するために特願昭55−
88318号公報にて被ボンデイング領域を選択的に
活性化することにより、銅線からなるボンデイン
グ線と銅製のリードフレーム間でボンデイング線
の架設を行う技術が開示されている。しかしなが
ら、この技術ではボンデイング線の方に発生する
酸化物によつて接合不良が発生すると共に、ボン
デイング線の先端部に所定のボールを形成するの
が難しいため、接合不良を招く問題がある。更
に、各々のボンデイング処理毎に被ボンデイング
領域の活性化を行うため、作業性が悪い。
また、特願昭57−51237号公報では、ボンデイ
ング線を導出するキヤピラリの先端部を還元雰囲
気に保たれたカバー内に導入して、所望形状のボ
ールを形成すると共にボンデイング線の酸化防止
をしてボンデイング処理を行う技術が開示されて
いる。しかしながら、この技術では還元雰囲気を
保つためのカバーを含んだ複雑な機構が必要とな
り、１秒以下の処理速度で行われるボンデイング
処理の下では、故障が起き易すく保守管理に手間
を要する問題がある。また、外部リードが形成さ
れたリードフレーム側の酸化物を除去できないた
め、銅線からなるボンデイグ線と銅製のリードフ
レームとの間では信頼性の高いボンデイング処理
を行うことができない問題がある。
〔発明の目的〕
本発明は、半導体ペレツトに高い信頼性と高い
強度の下に、しかも安価にワイヤボンデイングを
施すことができる半導体素子の組立方法を提供す
ることをその目的とするものである。
〔発明の概要〕
本発明は、リードフレームの搬送路、ボンデイ
ング処理を行うボンデイング処理部及びボンデイ
ング線を導出するキヤピラリの周辺領域を常に十
分な還元雰囲気に保ち、かつ、ボンデイング線の
先端部に形成したボールをその肉厚の0.5〜3μｍ
が被ボンデイング領域に喰込むようにしたことに
より、半導体ペレツトに高い信頼性と高い強度に
下に、しかも安価にワイヤボンデイングを行うこ
とができる半導体素子の組立方法である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
第１図は、本発明方法をリードフレームの移動
順路に従つて示す説明図である。図中１０は、リ
ードフレーム１１を搬送する搬送路である。搬送
路１０内には例えばガス源からN2とH210％のよ
うな還元性のガスが連続的に供給され、十分に還
元性の雰囲気に保たれている。搬送路１０内に
は、ダイボンデイング部１２、ワイヤボンデイン
グ部１３、ポストボンデイング部１４が所定の間
隔を設けて配置されている。ダイボンデイング部
の搬送路１０の天井部には、半導体ペレツト１５
をダイボンデイング部１２に供給するコレツト等
の把持具が出入する窓１６が開口している。ワイ
ヤボンデイグ部１３の搬送路１０の天井部には、
ボンデイング線１７を供給するキヤピラリ１８を
ボンデイング部１３内に出入させるための窓１９
が開口されている。ポストボンデイング部１４の
搬送路１０の天井部には、ボンデイング線１７を
リードフレーム１１の外部リード２１側に熱圧着
させるための押圧具２０が出入する窓２２が開口
されている。また、搬送路１０の床部には、ガイ
ドレール等からなる搬送手段が設けられている。
ダイボンデイング部１２、ワイヤボンデイング部
１３、ポストボンデイング部１４の床部には、リ
ードフレーム１１を所定温度に加熱するためのヒ
ータ２３，２４，２５が内蔵されている。
而して、先ず、リードフレーム１１を搬送手段
によりダイボンデイグ部１２に供給する。リード
フレーム１１は、無酸素銅、リン脱酸銅、Cu−
20％Au等の銅または銅合金で形成されている。
ダイボンデイング部１２に供給されたリードフレ
ーム１１は、ヒータ２３で所定温度に加熱され
る。この状態で窓１６から半導体ペレツト１５が
供給され、リードフレーム１１のマウント部に半
田層２６を介して半導体ペレツト１５が装着され
る。
次に、第２図Ａに示す如く、半導体ペレツト１
５が装着されたリードフレーム１１は、ワイヤボ
ンデイング１３に供給される。ワイヤボンデイン
グ１３の所定位置に設定されると、リードフレー
ム１１はヒータ２４によつて約300℃に加熱され、
半導体ペレツト１５上の電極も所定温度に加熱さ
れる。次いで、窓１９の入口部までキヤピラリ１
８が降下し、窓１９の近傍に設けられたバーナー
２８によりキヤピラリ１８の先端部から導出した
ボンデイング線１７の先端部分にボール２９を形
成する。ボンデイング線１７は、無酸素銅、リン
脱酸銅、Cu−20％Au等の銅または銅合金で形成
されている。ここで、バーナー２８は、第３図に
示す如く、外管２８ａとこれよりも僅に内側に入
つた内管２８ｂとからなる２重構造を有してい
る。内管２８ｂからはH2とO2の混合ガスが噴出
して酸水素炎３０を形成し、この酸水素炎３０に
よりボール２９を形成するようになつている。外
管２８ａからは空気が噴出し、酸水素炎３０を囲
むエアカーテン３１を形成している。而して、バ
ーナー２８によるボール２９の形成は、窓１９を
構成する可動カバー３２でボンデイング線１７の
先端部を囲みながら、ワイヤボンデイング部から
噴上げる還元性ガス３３の雰囲気内でエアカーテ
ン３１に包まれた酸水素炎３０によつて行われ
る。
次に、キヤピラリ１８を降下して電極パツド２
７上にボール２９の部分を介してボンデイング線
１７を熱圧着する。その時、ボール２９はボンデ
イング線１７を押し出す荷重に応じて第４図Ａに
示す如く、少なくともボール２９の肉厚の0.5〜
3μｍの厚さＸだけ電極パツド２７内に喰込んだ
状態で押し潰されて偏平な形状となつて電極パツ
ド２７と一体化する。この偏平した端部２９の喰
込み深さＸは、例えば電極パツド２７が厚さ１〜
3μのAl層で形成されており、ボンデイング線１
７が２５μｍφの銅線である場合、80〜100ｇの
荷重をボンデイング線１７に加えると0.5〜3μｍ
の範囲に設定することができる。
次に、第２図Ｂに示す如く、キヤピラリ１８を
引き上げて窓１９の部分でバーナー２８によりボ
ンデイング線１７を所定の長さに切断すると共
に、電極パツド２７に接続したボンデイング線１
７ａの端部及びキヤピラリ１８側に残つたボンデ
イング線１７の端部にボール２９ａ，２９ｂを
夫々形成する。この時もボンデイング線１７ａ，
１７ｂは、還元性ガス３３で囲まれている。
次に、第２図Ｃに示す如く、ボンデイング線１
７ａを外部リード２１側に所定の角度で折曲して
ホーミングしてから、リードフレーム１１を次の
ポストボンデイング部１４に供給する。このとき
搬送路１０内の雰囲気ガスの温度は、200〜300℃
に保たれている。
次に、第２図Ｄに示す如く、リードフレーム１
１がポストボンデイング部１４の所定位置に設定
されたところで、これを約300℃以上の温度で加
熱しながら、押圧具２０を窓２２から挿入降下
し、ホーミングされたボンデイング線１７ａの端
部のボール２９ａの部分を外部リード２１に熱圧
着する。このとき、ボール２９ａには300〜500ｇ
の荷重を加えて、第４図Ｂに示す如く、外部リー
ド２１にボール２９ａを20〜50μｍの深さまで喰
込ませる。このポストボンデイング処理の際にも
押圧具２０は可動カバー３２で囲まれており、押
圧具２０、ボール２９ａ及びボンデイング線17a
は、、還元性ガス３３で包まれている。このよう
にして銅または銅合金からなるリードフレーム１
１に装着された半導体ペレツト１５に、銅または
銅合金からなるボンデイング線１７を架設する。
このようにしてボンデイング線１７を架設した
半導体素子では、第５図に示す高温放置試験での
不良品発生特性線Ａから有らかなように200℃の
温度下で200時間放置しても不良品は全く発生し
なかつた。これに対して従来の方法でボンデイン
グ線の架設をした半導体装置では不良品発生特性
線Ｂから明らかなように、100時間放置後には不
良品が25％発生し、200時間後には50％の不良品
が発生した。
また、本発明方法では、銅または銅合金からな
るボンデイング線１７を架設するので、引張り強
度は13〜15ｇであり金線の５〜９ｇに比べ２〜
2.5倍向上させることができる。
また、本発明方法では、銅または銅合金からな
るボンデイング線１７を使用するので、電極パツ
ド２７との接合部においてアルミニウム−金の化
合物が発生する虞れはなく、ボンデイング時の温
度を150〜450℃の高温域に設定することができ
る。その結果、ボンデイング線１７と電極パツド
２７及び外部リード２１との接合を良好にして半
導体素子の電気特性を向上させることができる。
また、銅または銅合金からなるボンデイング線
１７を使用するので製造コストを低減させること
ができる。
なお、実施例では、ワイヤボンデイングとポス
トボンデイングの前にボンデイング線１７にボー
ル２９を予め形成しておく所謂ボールツーボール
方式のボンデイング手段を使用した場合について
説明したが、本発明は、この他にもワイヤボンデ
イグ後のボンデイング線１７の切断をキヤピラリ
１８のエツジ部分で行う所謂ウエツジ方式のボン
デンイング手段を採用しても良いことは勿論であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明に係る半導体素子の
組立方法によれば、半導体ペレツトに高い信頼性
と高い強度の下に、しかも安価にワイヤボンデイ
ングを施すことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例の概略構成を示す説
明図、第２図Ａ乃至同図Ｄは、本発明方法の主な
工程を示す説明図、第３図は、本発明方法で使用
するバーナーの炎の状態を示す説明図、第４図
Ａ，Ｂは、本発明方法で接続されたボンデイング
線の接続部を示す説明図、第５図は、不良品発生
率と時間との関係を示す特性図、第６図は、従来
方法でボンデイング線を架設したリードフレーム
の要部を示す斜視図である。 １０……搬送路、１１……リードフレーム、１
２……ダイボンデイング部、１３……ワイヤボン
デイング部、１４……ポストボンデイング部、１
５……半導体ペレツト、１６，１９，２２……
窓、１７……ボンデイング線、１８……キヤピラ
リ、２０……押圧具、２１……外部リード、２
３，２４，２５……ヒータ、２６……半田層、２
７……電極パツド、２８……バーナー、２９……
ボール、３０……酸水素炎、３１……エアカーテ
ン、３２……可動カバー、３３……還元性ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体ペレツト、銅若しくは銅合金製のリー
    ドフレーム、及び銅若しくは銅合金製のボンデイ
    ング線を使用して半導体素子を組立てる方法であ
    つて、 前記リードフレームに取付けられた前記半導体
    ペレツトに前記ボンデイング線の一方の端部を接
    着する為のワイヤボンデイング部、及び、前記リ
    ードフレームに前記ボンデイング線の他方の端部
    を接着する為のポストボンデイング部、を搬送路
    に沿つて一体的に順次形成し、且つ前記搬送路全
    体を還元性ガス雰囲気の概ね閉鎖された空間とし
    て形成し、前記搬送路に沿つて前記リードフレー
    ムを搬送する工程と、 前記ワイヤボンデイング部において、前記ボン
    デイング線の原材を供給すると共に、前記還元性
    ガス雰囲気中で、前記ボンデイング線の前記一方
    の端部を加熱してボール状に変形する工程と、 前記ワイヤボンデイング部において、前記還元
    性ガス雰囲気中で、前記リードフレームを加熱し
    ながら前記ボンデイング線の前記一方の端部を前
    記半導体ペレツトに対して押圧し、前記半導体ペ
    レツトに対して前記ボール状の一方の端部が0.5
    〜3μｍ食込むように熱圧着する工程と、 前記ワイヤボンデイング部において、前記還元
    性ガス雰囲気中で、前記ボンデイング線の原材を
    所定寸法に溶断し、前記ボンデイング線の前記他
    方の端部を得る工程と、 前記ポストボンデイング部において、前記還元
    性ガス雰囲気中で、前記リードフレームを加熱し
    ながら前記ボンデイング線の前記他方の端部を前
    記リードフレームに対して押圧し、前記リードフ
    レームに対して前記他方の端部が20〜50μｍ食込
    むように熱圧着する工程と、 を具備することを特徴とする半導体素子の組立方
    法。 ２ 前記リードフレームに前記半導体ペレツトを
    接着する為のダイボンデイング部を、前記ワイヤ
    ボンデイング部、及び前記ポストボンデイング部
    と共に、前記搬送路に沿つて一体的に順次形成
    し、且つ前記搬送路全体を還元性ガス雰囲気の概
    ね閉鎖された空間として形成し、 前記ダイボンデイング部において、前記還元性
    ガス雰囲気中で、前記リードフレームを加熱しな
    がら前記リードフレーム上に半田層を介して前記
    半導体ペレツトを接着する、 特許請求の範囲第１項に記載の方法。
JP59219903A 1984-07-27 1984-10-19 半導体素子の組立方法 Granted JPS6197938A (ja)

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