JPH0422332B2 - - Google Patents

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JPH0422332B2
JPH0422332B2 JP60073029A JP7302985A JPH0422332B2 JP H0422332 B2 JPH0422332 B2 JP H0422332B2 JP 60073029 A JP60073029 A JP 60073029A JP 7302985 A JP7302985 A JP 7302985A JP H0422332 B2 JPH0422332 B2 JP H0422332B2
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lead
bonding
semiconductor device
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copper alloy
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Miho Hirota
Kazumichi Machida
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特
にICやトランジスタなどの製造工程において、
半導体チツプ上の電極とリード端子とを金属細線
を用いて接続するワイヤボンデイング方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
従来この種の半導体装置においては、ワイヤ材
料として金が用いられ、またリード表面には銀め
つき等の表面処理が施されていた。第４図は従来
の方式で構成された半導体装置の外観模式図を示
す。図において、１は金属ワイヤ、２は半導体チ
ツプ、３は半導体チツプ２の表面に形成されたア
ルミニウム電極、４は銅合金リード、５はリード
４の表面に形成された銀めつき層であり、上記ワ
イヤ１は主に超音波併用熱圧着方式により電極３
及びリード４に接合されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ここで材料原価低減及び素子の長期信頼性向上
という観点から、ワイヤ１材を金から銅に代える
とともに、リード４材表面の銀めつき層５を省略
し、リード４上に直接銅ワイヤ１を接合すること
が考えられる。
また超音波併用熱圧着ボンデイングにおいて、
良好な接合状態を得るためには、材料表面の酸化
被膜等の吸着物を十分に破壊、除去すること、及
び接合界面における材料の塑性変形により、酸化
膜破壊後の新生面同士の接触面積を拡大すること
が極めて重要である。
しかるに銀めつき層５を省略し、銅合金リード
４に直接ボンデイングを行なう場合、上記の２
点、即ち酸化被膜の除去及び接合界面での塑性変
形の双方において、従来の銀めつきリードに比
べ、良好な結果を得ることが著しく困難となる。
そのためリード４へのボンデイング時に接合不
良、即ち接合強度の不足、極端な場合はボンデイ
ング時のはがれなどが発生する。
このような問題を解決する方法としては、上述
のボンデイング工程において、超音波の出力、即
ち振動振幅を従来の金の場合に比べて大きく設定
することが考えられるが、この方法では、十分な
接合強度を得ようとすれば、ボンデイング中に銅
線が変形しすぎ、銅線自体の強度が低下してしま
うおそれがある。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、金属細線とリードとの良好な
接合性を確保できる半導体装置の製造方法を提供
することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置の製造方法は、金属
細線とリードとのボンデイング工程中に、リード
のボンデイングエリアを局所的に加熱軟化させる
ようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、ボンデイング工程中に、
リードのボンデイングエリアを局所的に加熱軟化
させたことから、リードの十分な機械的強度を維
持しつつ、リードのボンデイングエリアの塑性変
形態が向上し、金属細線とリードとは大きな面積
でもつて接触した状態で接合されるものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図について説明する。
第１図及び第２図は本発明の一実施例による半
導体装置の製造方法を模式的に示したものであ
る。図において、第４図と同一符号は同図と同一
のものを示し、６はリード４のボンデイングエリ
アと対応する箇所に貫通孔６ａが形成され、リー
ド４及び半導体チツプ２を加熱する所定温度、例
えば250℃前後のホツトプレート、７はYAGレー
ザあるいはアルゴンレーザ等のレーザガン、８は
レーザビーム、９はボンデイングツールであるキ
ヤピラリチツプである。
本実施例の方法では、従来の方法と同様に、
250℃前後のホツトプレート６上にリード４及び
半導体チツプ２を載置し、その状態で半導体チツ
プ２の電極３と銅合金リード４のボンデイングエ
リアとを、例えば超音波併用熱圧着方式でもつて
銅線１により結線するが、そのボンデイング工程
中にホツトプレート６の下側より銅合金リード４
のボンデイングエリア裏面にレーザビーム８を照
射してこれを260℃〜1000℃の温度範囲に加熱す
る。
銅合金リード４は、その機械的強度を確保する
ための金属元素が添加されていたことに加え、加
工硬化履歴を受けており、銅線１に比べて相対的
に硬さが高く、そのままでは接合時に塑性変形し
にくい、そこでレーザビーム８を銅合金リード４
のボンデイングエリア裏面に照射することによ
り、リード４としては十分な機械的強度を保ちな
がら、ボンデイングエリアのみを局部的に軟化さ
せるものである。
また第２図は、実験により得られたリードの硬
さと接合強度との関係を示すが、リード硬さをビ
ツカース硬さでHv50〜100にすることによつて大
幅に接合性が向上することが分る。なお図中、ａ
は合格強度、即ち必要な接合強度を示す。
以上のような本実施例の方法ではリードの硬さ
を局部的に低下させるようにしたで、銀めつきを
省略した銅合金リードへの銅線の接合性を大幅に
向上でき、金、銀等の貴金属材料の大幅な使用量
の削減を達成できる。
また第３図は本発明の他の実施例を模式的に示
したものである。図において、第１図と同一符号
は同図と同一のものを示し、１０は半導体チツプ
２を加熱する所定温度、例えば250℃前後の第１
のホツトプレート、１１はリード４を加熱する高
温、例えば260℃〜800℃の温度範囲の第２のホツ
トプレートである。
本実施例の方法では、ボンデイング工程中に、
半導体チツプ２加熱用の第１のホツトプレート１
０とは別個に設けた第２のホツトプレート１１に
よりリード４を260℃〜800℃の温度範囲に加熱す
るものである。
なお、上記実施例では銅合金リードへの適用例
を示したが、鉄系リード等への適用に対しても同
様の効果が得られる。また金属細線は銅線ではな
く、銅合金の細線であつてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係る半導体装置の製造
方法によれば、金属細線とリードとのボンデイン
グ工程中に、リードのボンデイングエリアを局所
的に加熱するようにしたので、リードと金属細線
との良好な接合性を確保でき、貴金属材料の使用
量を大幅に削減することが可能となる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による半導体装置の
製造方法を示す模式図、第２図はリード硬さと接
合強度との関係を示す図、第３図は本発明の他の
実施例を示す模式図、第４図は従来の方法を説明
するための模式図である。 １……銅線（金属細線）、２……半導体チツプ、
３……電極、４……銅合金リード、８……レーザ
ビーム、１１……ホツトプレート。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体チツプ上の電極とリードとを金属細線
    を用いて結線する半導体装置の製造方法におい
    て、ワイヤボンデイング工程中に、リードのボン
    デイングエリアを局所的に加熱軟化させることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。 ２ 上記リードとして、銅合金又は鉄合金のもの
    を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の半導体装置の製造方法。 ３ 上記金属細線として、銅又は銅合金のものを
    用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載の半導体装置の製造方法。 ４ 上記リードのボンデイングエリア裏面にレー
    ザビームを照射することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 ５ 上記リードをホツトプレートにより加熱する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
    導体装置の製造方法。 ６ 上記リードのボンデイングエリアの硬さを局
    所的にマイクロビツカース硬さ換算で50〜100の
    範囲に調質することを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の半導体装置の製造方法。
JP60073029A 1985-04-05 1985-04-05 半導体装置の製造方法 Granted JPS61231730A (ja)

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