JPS6197938A - 半導体素子の組立方法 - Google Patents

半導体素子の組立方法

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JPS6197938A
JPS6197938A JP59219903A JP21990384A JPS6197938A JP S6197938 A JPS6197938 A JP S6197938A JP 59219903 A JP59219903 A JP 59219903A JP 21990384 A JP21990384 A JP 21990384A JP S6197938 A JPS6197938 A JP S6197938A
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修 薄田
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芳彦 佐野
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
ット２上の電極パッド３と外部リード４との接続は、金
線で作られたボンディング線５を架設することにより行
われている。このようにデンディング線５に金線を採用
するものでは、次のような問題がある。
■　高温でざンｒイング線５の架設を行うと、Ａｔ製の
電極・９ツド３とメンディング線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ィング線５自身に酸化が起きな
い場合であっても、接合部の電気特性の劣化によって半
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？ンディング処理後の
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５５−８８３１
８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、銅線からなるメンディング線と銅製のリー
ドフレーム間でボンディ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ィング線の方に発生
する酸化物によって接合不良が発生すると共に、ボンデ
ィング線の先端部に所定のビ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
ィ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、ボンディン
グ線を導出するキャ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
と共にボンディング線の酸化防止をしてボンディング処
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
構が必要となシ、１秒以下の処理速度で行われるボンデ
ィング処理の下では、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
なるボンディン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ィ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、半導体ペレットに高い信頼性と高い強度の下
に、しかも安価にワイヤざンディンダを施すことができ
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、ピンガイング処理
を行うボンディング処理部及びボンディング線を導出す
るキャピラリの周辺領域を常に十分な還元雰囲気に保ち
、かつ、ボンディ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、半導体ペレットに高い信頼性と
萬い強度の下に、しかも安価にワイヤデンディングを行
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
って示す説明図である。図中１０は、リードフレーム１
ノ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ｌＯ内には、グイボン
ディング部１２、ワイヤボンディング部ｌ　３、ポスト
デンディンダ部１４が所定の間隔を設けて配置されてい
る。
グイボンディング部の搬送路１１の天井部には、半導体
ヘレット１５をグイボンディング部１２に供給するコレ
ット等の把持具が出入する窓１６が開口している。ワイ
ヤメンディング部１３の搬送路１１の天井部には、ボン
ディング線１２を供給するキャピラリ１８をがンディン
ダ部１２内に出入させるための窓１９が開口されている
。゛ポストボンディング部１４の搬送路１ノの天井部に
は、？ンディング線１７をリードフレーム１２の外部リ
ード２１側に熱圧着させるための抑圧具２０が出入する
窓２２が開口されている。また、搬送路１ノの床部には
、ガイドレール等からなる搬送手段が設けられている。
グイざンディング部１２、ワイヤボンディング部１３、
ボス）＆ンディング部１４の床部には、リードフレーム
１２を所定温度に加熱するためのヒータ’　３　ｅ　２
４　＃　２５が内蔵されている。
而して、先ず、リードフレーム１ノを搬送手段によりグ
イボンディング部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
ボンディングｓ１２に供給されたリードフレーム１ノは
、ヒータ２３で所定温度に加熱される。この状態で窓１
６から半導体ペレ、ト１５が供給され、リードフレーム
１ノのマウント部に半田層２６を介して半導体ペレット
１５が装着される。
次に、第２図（４）に示す如く、半導体ベレット１５が
装着されたリードフレーム１ノは、ダイメンディング部
１２に供給される。グイデンディング部１２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
って約３００℃に加熱され、半導体ベレット１５上の電
極も所定温度に加熱される。次めで、窓１９の入口部ま
でキャピラリ１８が降下し、窓１９の近傍に設けられた
バーナー２８によりキャピラリ１８の先端部から導出し
たボンディング線１７の先端部分にボール２９を形成す
る。ボンディング線１７は、無酸素銅、リン脱酸銅、Ｃ
ｕ−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２８
ｇとこれよりも僅に内側に入った内管２８ｂとからなる
２重構造を有している。内管２８ｂからはＨ２と０□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？−ル２９を形成するようになっている。
外管２８ｈ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
によるゾール２９の形成は、窓１９を構成する可動カバ
ー３２でボンディング線１７の先端部を囲みながら、ワ
イヤボンディ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３ノに包まれた酸水素炎３０によっ
て行われる。
次に、キャビ２す１８を降下して電極パッド２７上にゾ
ール２９の部分を介してざンディング線１７を熱圧着す
る。この時、ボール２９はボンディング線１７を押し出
す荷重に応じて第４図（Ａ）　（Ｂ）に示す如く、少な
くともボール２９の肉厚の０．５〜３μｍの厚さく３）
だけ電極パッド２７内に喰込んだ状態で押し潰されて偏
平した端部２９ＩＬとなって電極パッド２７と一体化す
る。
この偏平した端部２９ｍの喰込み深さく３）は、例えば
電極パッド２７が厚さ１〜３μのＡｔ層で形成されてお
シ、ボンディング線１７が２５ｍφの銅線である場合、
８０〜１００ｇの荷重をボンディング線１７に加えると
２０〜５０μｍ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、キャピラリ１８を引き
上げて窓１９の部分でバーナー２８によりボンディング
＃１１７を所定の長さに切断すると共に、電極パッド２
７に接続したボンディング線１７ａの端部及びキャピラ
リ１８側に残ったボンディング線１７ｂの端部にボール
２９ａ。
２９ｂを夫々形成する。この学もボンディング線１７ｍ
、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、ボンディング線１７ｍ
を外部リード２ノ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を次のボス）＆ンｒイン
グ部Ｊ４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１１が
ポストボンディング部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２０ｔｌ−窓２２から挿入降下し、ホーミングされ
たボンディング線Ｊ７ａの端部のボール２９ｇの部分を
外部リード２１に熱圧着する。このとき、メール２９ａ
には３００〜５００ｇの荷重を加えて外部リード２１に
ざ−ル２９ｈを２０〜５０μｍの深さまで喰込ませる。
このボス）ｙＮンディング処理の際にも抑圧具２０は可
動カバー３２で囲まれてオリ、押圧具２０、ビール２９
！Ｌ及びｙンディング＃ｉｉＪ　７　ｍ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１１に装着された半導体ペレット
１５に、銅または銅合金からなるボンディング線１７を
架設する。
このようにしてボンディング線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（４）から明らかなように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った。これに対
して従来の方法でボンディ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、１
００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
ィング線１７を架設するので、引張り強度は１３〜１５
ｇ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
ィング線１７を使用するので、その接合部ではアルミニ
ウムー金の化合物が発生する虞れはなく、ボンディング
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、ボンディング線１７と電極パッド２
７及び外部リード２ノ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ィング線Ｊ７を使
用するので製造コストヲ低減させることができる。
なお、実施例では、ワイヤぎンディングとポストポンデ
ィ／ダの前に？ンｒイング線１７にボール２９を予め形
成しておく所謂メールツーボール方式のボンディング手
段を使用した場合について説明したが、本発明は、この
他にもボス）ｙ＆ンｒイング後のゲンｆイングｆａ１７
の切断をキャピラリ１８のエツジ部分で行う所謂ウェッ
ジ方式のボンディ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、半導体ペレッ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ィ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勤構成を示す説明図、第
２図囚乃至同図（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（４）（Ｂ）は、本発明方
法で接続されたゴンｒ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、従来方法でボンディ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、１ノ・・・リードフレーム、１２・
・・ダイゴンｒイング部、ノ３・・・ワイヤボンディン
グ部、１４・・・ポストボンディング部、１５・・・半
導体ペレット、１６，１９．２２・・・窓、１７・・・
ピンｆイングＨ１ｔｓ・・・キャピラリ、２０・・・押
圧具、２ノ・・・外部リード、２３．ｚ４．ｚｓ・・・
ヒータ、　２６・・・半田層、　２７・・・電極・４′
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。 第１図 （Ａ） ｚ４ （Ｃ） ２図 ＣＢ） （Ｄ） 第３図　　　　　第４図 第５図　　　　　（Ｂ） 時間　　（Ｔ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 還元性ガスを満たした搬送路に結合してボンディング部
    を設け、この搬送路を通過した銅若しくは銅合金からな
    る半導体部材を固着する搬送部材と、銅若しくは銅合金
    からなるボンディング線とを前記ボンディング部に供給
    し、不活性ガス及び還元性ガスからなる群から選定され
    るいずれか一方のガスを前記ボンディング部に供給し、
    前記ボンディング線を還元性ガス雰囲気で加熱してボー
    ルに変形し、前記還元性ガス雰囲気の前記搬送部材を所
    定温度に加熱後、この搬送部材に固着する前記半導体部
    材の所定領域に前記ボールを所定の荷重で押圧して該ボ
    ールの肉厚の０．５〜３μｍが該所定領域に喰込むよう
    に熱圧着しすることを特徴とする半導体素子の組立方法
    。
JP59219903A 1984-07-27 1984-10-19 半導体素子の組立方法 Granted JPS6197938A (ja)

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US06/759,273 US4732313A (en) 1984-07-27 1985-07-26 Apparatus and method for manufacturing semiconductor device
DE8585109406T DE3577371D1 (de) 1984-07-27 1985-07-26 Apparat zum herstellen einer halbleiteranordnung.
KR1019850005537A KR900000205B1 (ko) 1984-10-19 1985-07-31 결속상태가 개선된 반도체 장치의 제조장치
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Applications Claiming Priority (1)

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JP59219903A JPS6197938A (ja) 1984-10-19 1984-10-19 半導体素子の組立方法

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52142485A (en) * 1976-05-21 1977-11-28 Mitsubishi Electric Corp Wire bonding device
JPS5713747A (en) * 1980-06-27 1982-01-23 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device
JPS58223339A (ja) * 1982-06-22 1983-12-24 Toshiba Corp 半導体ペレツトのワイヤボンデイング方法

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