JPH10144717A - 半導体素子の接続構造および接続方法 - Google Patents

半導体素子の接続構造および接続方法

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JPH10144717A
JPH10144717A JP8300107A JP30010796A JPH10144717A JP H10144717 A JPH10144717 A JP H10144717A JP 8300107 A JP8300107 A JP 8300107A JP 30010796 A JP30010796 A JP 30010796A JP H10144717 A JPH10144717 A JP H10144717A
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Hiroshi Toyama
広 遠山
Susumu Ozawa
進 小澤
Yuuko Kitayama
憂子 北山
渉 ▲高▼橋
Wataru Takahashi
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境下においても接合部境界面に熱膨張
係数等の違いによる歪みが発生せず、信頼性の高い接続
状態を得ることができる半導体素子の接続構造および接
続方法を提供する。 【解決手段】 半導体素子２上に形成される突起電極
４、基板１の接続電極７およびワイヤー５の金属材料
は、全て同じ金属材料、例えばＡｕ材料により形成され
ているため、同一金属材料による接合状態が得られ、異
種金属間の接合状態と異なり、高温環境下においても接
合部境界面に熱膨張係数等の違いによる歪みが発生せ
ず、信頼性の高い接続状態が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子と基板
あるいは他の半導体素子のような部品にワイヤーボンド
接続する構造及びその接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ワイヤボンドを用いた素子の接続
構造およびその接続方法として、日経ＢＰ社発行、「Ｖ
ＬＳＩパッケージング技術（下）」Ｐ．１７〜３０に
は、パッケージあるいは基板上に搭載した半導体素子等
のチップ上のＡｌ電極と、パッケージのリード電極ある
いは基板上の配線電極との間を、金属ワイヤー例えばＡ
ｕ材料からなる細線で接続する方法が開示されている。
【０００３】図３はかかる従来の半導体素子の接続部の
概略断面図である。基板１０１上には接続電極１０６が
形成されており、その基板１０１上に半導体素子１０２
が搭載されている。その半導体素子１０２の電極１０３
にワイヤー１０４のボール部１０５がボンディングさ
れ、ワイヤー１０４の他端は基板１０１の接続電極１０
６にボンディングされるようになっている。
【０００４】上記文献に開示された従来技術によれば、
Ａｕワイヤー先端部に電気トーチ等により溶融したボー
ルを形成し、キャピラリと呼ばれるツールでＡｌ電極上
に圧着し、リード電極上にＡｕワイヤーを導き、キャピ
ラリのエッジでＡｕワイヤーを圧着し、Ａｕワイヤーを
クランプして切断し、接続を完了するネイルヘッドボン
ディングと呼ばれる手法がある。
【０００５】ここで適用されるＡｕワイヤーは、第１に
展延性が大きいため断線し難い、第２に腐食し難い、第
３に大気中で酸化することなく、容易に真球ができるこ
とからネイルヘッドボンディングに利用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワイヤー接
続は、電極とワイヤーの固相拡散接合であり、上記のよ
うな従来の接続方法では、電極とワイヤーの金属材料が
異なり、例えば接合部にＡｌ−Ａｕ金属間化合物が形成
された場合、高温環境下では金属間化合物の成長が促進
されるため、金属間の熱膨張係数等の違いから境界面に
歪みが発生し、電気的オープンに至ることがあり、信頼
性の高い接続方法が必要であった。
【０００７】また、図４に示すように、従来の構成の半
導体素子１０２表面の電極１０３に接続電極１０６から
ワイヤー１０４を打ち上げようとすると、ワイヤー１０
４のループ高さＨ２は、電極１０３の厚み程度と低く抑
えることができるが、圧着する際の衝撃により、接続電
極１０６側の半導体素子１０２の端部にクラック１０７
がはいるといった問題があった。
【０００８】本発明は、上記状況に鑑みて、高温環境下
においても接合部境界面に熱膨張係数等の違いによる歪
みが発生しない、信頼性の高い接続状態を得ることがで
きる半導体素子の接続構造および接続方法を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）半導体素子の接続構造において、接続電極が形成
された基材と、この基材に搭載される半導体素子の電気
信号の入力部および出力部に形成される突起電極と、前
記突起電極と前記接続電極を接続するワイヤーとを備
え、前記突起電極、接続電極、ワイヤーに同等の金属材
料を用いるようにしたものである。
【００１０】（２）半導体素子の接続方法において、
（ａ）接続電極が形成された基材を用意し、（ｂ）前記
基材に半導体素子を搭載し、（ｃ）前記半導体素子の電
気信号の入力部および出力部に前記接続電極と同等の金
属材料からなる突起電極を形成し、（ｄ）前記突起電極
と接続電極をこれらの電極と同等の金属材料からなるワ
イヤーにより接続するようにしたものである。
【００１１】（３）上記（２）記載の半導体素子の接続
方法において、前記（ｄ）工程において、熱溶融により
形成されたワイヤーの球形部を、前記接続電極に圧着
し、もう一方のワイヤー端を前記突起電極に圧着するよ
うにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第
１実施例を示す半導体素子の接続部の概略断面図であ
る。この図には、半導体素子２として例えばＩＣチップ
が示され、半導体素子２が搭載される基材として、接続
電極７が設けられた基板１が示されている。
【００１３】半導体素子２には、入出力端子となる電極
３が、例えばＡｌ等により形成されており、電極３には
オーミック接続を取るためのバリア電極層（図示なし）
を介して突出して設けられた突起電極４が例えばＡｕ材
料により形成されている。基板１の接続電極７は、例え
ば、Ｃｕ等により形成されたベース電極（図示なし）上
に、Ａｕ材料によりメッキ処理が施されたものであり、
各接続電極７は突起電極４が設けられた位置に対応する
位置に形成されている。
【００１４】半導体素子２の突起電極４と基板１上の接
続電極７は、Ａｕ材料から成るワイヤー５で圧着され、
電気的な接続が成されている。なお、図１において、６
はワイヤー５のボール部である。このように、第１実施
例では、半導体素子２上に形成される突起電極４、基板
１の接続電極７およびワイヤー５の金属材料は、全てＡ
ｕ材料により形成されているため、同一金属材料による
接合状態が得られ、異種金属間の接合状態と異なり、高
温環境下においても接合部境界面に熱膨張係数等の違い
による歪みが発生しないため、信頼性の高い接続状態が
得られる。
【００１５】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図２は本発明の第２実施例を示す半導体素子の接続
部の概略断面図である。なお、第１実施例と同じ部分に
ついては同じ符号を付して、それらの説明は省略する。
前記した従来のネイルヘッドボンディングにおいては、
ワイヤー先端を溶融しボールを形成する際の熱影響によ
り、ボール直上のワイヤー部が再結晶化するので、断線
の無いワイヤー状態を得るためには、再結晶の発生しな
い部分にワイヤーのループを形成しなければならない。
このため、ワイヤーのループ高さＨ３（図３参照）を低
減するためには、再結合部の長さの短いワイヤー材料開
発が必須であった。
【００１６】図２においては、突起電極１１と接続電極
１２との接続に際して、接続用のワイヤー１３の先端に
形成されたボール部１４を、まず先に接続電極１２に圧
着し、ワイヤー１３を突起電極１１に圧着できる高さま
で持ち上げ、その後に突起電極１１にワイヤー１３を圧
着する。このため、図２に示されるように、ワイヤーの
ループ高さＨ１は、電極３の厚み＋突起電極１１の高さ
程度に抑えることができる。しかもボール部１４直上の
ワイヤー１３長は少なくとも半導体素子２の厚み分＋
０．５ｍｍ程度は確保されるため、従来のワイヤーで低
ループのワイヤー接続が得られる。
【００１７】また、従来の構成の半導体素子１０２表面
の電極１０３に接続電極１０６からワイヤー１０４を打
ち上げた場合、図４に示すように、ワイヤーのループ高
さＨ２は、電極１０３の厚み程度と低く抑えることがで
きるが、圧着する際の衝撃により、接続電極１０６側の
半導体素子１０２の端部にクラック１０７が入る場合が
あった。
【００１８】しかしながら、第２実施例では、図２に示
すように、電極３上に突起電極１１を設けているため、
圧着時の衝撃を突起電極１１により吸収し、半導体素子
２への衝撃を減少させることができるので、クラックの
発生を無くすことができる。また、ワイヤーを圧着する
方法としては、圧着時の制約条件が無いため荷重、熱、
超音波を用いた手法が全て適用できる。
【００１９】従って、本発明によれば、半導体素子上に
形成される突起電極、基材の接続電極及びワイヤーの金
属材料は、全てＡｕ材料により形成されているため、同
一金属材料による接合状態が得られるため、信頼性の高
い接続状態が得られている。この実施例では、さらに接
続電極に接続ワイヤーのボールを圧着後、半導体素子の
突起電極にワイヤーを圧着しているため、ワイヤーのル
ープの高さを低くした、良好なワイヤー接続が可能とな
る。
【００２０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００２１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、半導体素子上に形
成される突起電極、基材の接続電極およびワイヤーの金
属材料は、全て同じ金属材料、例えばＡｕ材料により形
成されているため、同一金属材料による接合状態が得ら
れるため、信頼性の高い半導体素子の接続構造を得るこ
とができる。
【００２２】（２）請求項２記載の発明によれば、同一
金属材料により接合状態が得られるため、異種金属間の
接合状態と異なり、高温環境下においても接合部境界面
に熱膨張係数等の違いによる歪みが発生しない、信頼性
の高い接続状態が得られる。 （３）請求項３記載の発明によれば、更に、接続電極に
ワイヤーのボールを圧着後、半導体素子の突起電極にワ
イヤーを圧着するようにしたので、ワイヤーのループの
高さを低くした、良好なワイヤー接続が可能となる。
【００２３】また、半導体素子にクラックが入ることを
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す半導体素子の接続部
の概略断面図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す半導体素子の接続部
の概略断面図である。
【図３】従来の半導体素子の接続部の概略断面図であ
る。
【図４】従来の他の半導体素子の接続部の概略断面図で
ある。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 半導体素子 ３ 半導体素子の電極 ４，１１ 突起電極 ５，１３ ワイヤー ６，１４ ワイヤーのボール部 ７，１２ 接続電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 渉 東京都港区虎ノ門１丁目７番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）接続電極が形成された基材と、
    （ｂ）前記基材に搭載される半導体素子の電気信号の入
    力部および出力部に形成される突起電極と、（ｃ）前記
    突起電極と前記接続電極を接続するワイヤーとを備え、
    （ｄ）前記突起電極、接続電極、ワイヤーに同等の金属
    材料を用いることを特徴とする半導体素子の接続構造。
  2. 【請求項２】（ａ）接続電極が形成された基材を用意
    し、（ｂ）前記基材に半導体素子を搭載し、（ｃ）前記
    半導体素子の電気信号の入力部および出力部に前記接続
    電極と同等の金属材料からなる突起電極を形成し、
    （ｄ）前記突起電極と接続電極をこれらの電極と同等の
    金属材料からなるワイヤーにより接続することを特徴と
    する半導体素子の接続方法。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体素子の接続方法に
    おいて、前記（ｄ）工程において、熱溶融により形成さ
    れたワイヤーの球形部を、前記接続電極に圧着し、もう
    一方のワイヤー端を前記突起電極に圧着することを特徴
    とする半導体素子の接続方法。
JP8300107A 1996-11-12 1996-11-12 半導体素子の接続構造および接続方法 Withdrawn JPH10144717A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006255871A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Nisshin Seisakusho:Kk ホーニング砥石およびその製造方法
JP2010123817A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Fujitsu Ltd ワイヤボンディング方法および電子装置とその製造方法

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JP2006255871A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Nisshin Seisakusho:Kk ホーニング砥石およびその製造方法
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