JPS6366055B2 - - Google Patents

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JPS6366055B2
JPS6366055B2 JP55076747A JP7674780A JPS6366055B2 JP S6366055 B2 JPS6366055 B2 JP S6366055B2 JP 55076747 A JP55076747 A JP 55076747A JP 7674780 A JP7674780 A JP 7674780A JP S6366055 B2 JPS6366055 B2 JP S6366055B2
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manufacturing
semiconductor substrate
station
wire
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Binkuraa Kuruto
Haitsuraa Bikutooru
Aruburehito Andoreasu
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Deutsche ITT Industries GmbH
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プレーナ半導体装置およびその製造
方法、並びにこの製造方法に使用する製造装置に
関するものである。
半導体基体の量産的自動組立には金属製組立テ
ープが使用されておりそれは取着されるべき半導
体基体および意図された用途に応じて、組立てら
れる半導体基体とそれらのための支持部品が容易
に選抜できるようにあらかじめパンチされてい
る。この過程において半導体基体がまず組立テー
プ上の所定の位置に合金、ろう付け、或はボンデ
イングによつて導電的に接着される。
半導体基体の表側に配置された接続パツドをケ
ースの外部導入線に接続するために、金、銀、ま
たはアルミニウムの細線が使用されている。超音
波ボンデイング法は別として現在主として熱圧着
ボンデイング法が使用されている。いわゆるネイ
ル・ヘツドボンデイング法の形態の熱圧着ボンデ
イング法は半導体装置の製造において広く使用さ
れている。この方法によると接続細線は水素焔を
用いて切断され、水素焔により線の端部に小さな
球即ちネイル・ヘツドが形成され、案内用キヤピ
ラリを用いてこの小球は接続部分へ圧着される。
接続細線の直径は10乃至50μmの範囲である。
接続細線と半導体基体の接続パツド或は外部導
入導体との間の接続点は２つの条件を満足しなけ
ればならない、即ち、まず機械的に強固であり第
２に電気的にも良好な導電状態でなければならな
い。これは両者の場合に異なる材料から成る部品
の緊密な接続を必要とする。それに加えて、重要
なことはこの接続は自動動作中に１秒の何分の１
かの時間内に行われることである。この目的に対
して熱圧着法は共融点以下の温度において乱され
た表面層を形成せず、冷間溶接で必要な圧力より
も低い圧力が同時に加えられ、共に加圧される
時、高い機械的強度と良好な導電性を有する接着
をその境界において形成するような或る種の金属
の性質を利用している。ネイル・ヘツド圧着ボン
デイング法は広い許容性を認められてこれらの条
件に合致するものである。熱圧着ボンデイングの
ための種々の可能な接続の中で金―アルミニウム
接続は最も信頼性の高い接続であることが知られ
ている。
また、金線と半導体基体の接続パツドとの接続
の外、金線と外部導入導体との接続も緊密なもの
とすることが必要である。
それに関して組立テープまたは外部導入導体の
材料として、接続導線と良好な接続点を得るため
に金鍍金された鉄―コバルト―ニツケル合金を使
用することがドイツ特許AS1439349号に記載され
ている。鍍金にも拘らずこの合金の熱および電気
伝導度は低いことが知られているドイツ特許
AS2546443号にはこの目的に対してもつぱら銅の
組立テープを使用することが示されている。もち
ろん銅は前記鉄―コバルト―ニツケル合金より熱
および電気的特性においてすぐれているが、しか
しその表面は常に多少酸化されている。組立テー
プと接続細線または半導体基体との間の接続形成
において表面状態特にその清浄度は非常に重要で
あると考えられ、そうでなければ充分強固な接続
を形成することはできないから、銅の表面の保護
が必要である。それ故前記の最後に示したドイツ
特許においては銅の組立テープに金または銀鍍金
することが提案されている。また英国特許第
1026300号明細書には同様に金鍍金された半導体
基体用組立テープが記載されている。
半導体装置の原価は非常に厳しく計算されてお
り、ここ数年来その価格は低下の傾向にある。一
方同時に金や銀の価格は上昇しているため金や銀
の鍍金はもはや採算上許容できない状態である。
本発明の目的は、このような金や銀の鍍金の必
要のない組立テープと半導体装置または接続線と
の接着方法を提供することである。本発明は従来
技術のような組立テープと半導体装置または接続
線との間に中間層が存在しない、すなわち金等の
鍍金層のない状態で接着または接続が可能の方法
を提供するものである。
本発明の製造方法は、シリコン半導体基体がそ
の背面で外部リードを備えた組立テープに導電的
に接続され、半導体基体の表面に配置された接続
パツドが接続細線を経て外部リードに接続され、
半導体基体および接続細線は銅または銅合金を含
む組立テープまたはそのリードの表面に直接接続
されているプレーナ半導体装置の製造方法におい
て、組立テープの銅または銅合金より成る表面が
半導体基体および接続細線との接続の直前に水素
焔により還元されて清浄にされることを特徴とす
る。このように組立テープの表面が半導体基体お
よび接続細線との接続の直前に水素焔により還元
されて清浄にされることによつて金等の鍍金層が
存在しない銅または銅合金より成る組立テープで
あつても接着を阻害する表面の酸化物が還元さ
れ、確実な接着を行うことが可能になる。
以下図面第１乃至３図を参照に本発明を詳細に
説明する。
第１図において斜線を施した断面図で示す組立
テープ１は半導体基体１１の支持リード１０を備
え、半導体基体１１の裏面がそれに接着されてい
る。その接続パツド１３は組立テープ１のリード
と接続細線１２によつて接続されている。この接
続は銅または銅合金より成る組立テープ１の表面
に常に直接行われる。
第２図は斜視図において、あらかじめパンチさ
れて所定の形に打抜かれた組立テープ１はステー
シヨンＣにおいて矢印の方向にサイクルステツプ
装置２を通つて導かれている。装置２は垂直に取
付けられた管状針４を備えた管３および傾斜して
取付けられた管状針６を備えた管５より構成され
ている。２個の管状針４，６の出口開口は組立テ
ープの半導体基体１が接着される区域即ち支持リ
ード１０の区域のすぐ上に位置している。
接着剤放出ステーシヨンＡは装置２から数サイ
クルステツプだけ離れて配置され、支持リード１
０に少量の導電性接着材料を供給する如く動作す
る。更に矢印の方向に数サイクルステツプの位置
に半導体基体１１を供給する位置付けステーシヨ
ンＢが配置されている。吸引ピペツト９を備えた
その旋回腕８はウエハーから１個の半導体基体を
持上げて、それを組立テープ１上へ載置する。
第３図は、組立テープ１に接着された半導体基
体１１の接続細線１２の接続のためのステーシヨ
ンを略図で示している。旋回腕７に対してそれぞ
れの接続細線１２を供給するキヤピラリ１４が設
けられている。管状針１６中で終つているガス供
給管１５がキヤピラリ１４と平行に配置され、ガ
スの出口の開口はキヤピラリ１４の開口のレベル
に配置されている。第２図の装置が動作すると、
銅または銅合金の表面を有するあらかじめ打抜か
れた組立テープはリールから繰り出され、まず管
状針４の端部で燃えている細い水素焔を通つて導
かれ、シリコン半導体基体１１が接着される支持
リード１０の区域に水素焔を吹きつける。水素焔
を通過した後、支持リード１０は管状針６より吹
き出される窒素ガス中で冷却される。その直後、
個々の半導体基体１１は通常の方法で導電性エポ
キシ樹脂接着剤を使用して組立テープ１の上記の
ように処理された支持リード１０上に接着され
る。それに続いて接着剤は加熱してキユアされ
る。もちろんろう付け或は合金によつて半導体基
体を組立テープに取付けることも可能である。
半導体基体１が取付けられた組立テープ１はそ
れから第３図に示す接続ステーシヨンへ移動し、
そこで金線であることが望ましい接続細線１２が
ネイル・ヘツドボンデイング法によつて取付けら
れる。金の接続細線は通常の方法で旋回腕７に取
付けられたキヤピラリ１４を通して供給され、リ
ードが接続細線１２と接続される直前に水素焔が
リードの表面に吹付けるように毛細管１４の開口
に隣接して配置されているガス供給管１５および
管状針１６を通つて水素焔が供給される。金線を
圧着させるための圧力はこの場合通常必要とされ
る圧力より約50％低い。
水素焔（長さ約５mm、管状針４，１６の開口巾
約0.1乃至0.3mm）はほんの短い時間作用するだけ
で、例えば半導体基体上のそれぞれの接続パツド
に接続するために必要なサイクル時間の略々1/5
乃至1/10である。何故ならば管状針の対応した短
い運動によつて単に接続点を掃過すればよいから
である。
接続細線の接続についてはネイルヘツドボンデ
イングについて説明したが、クリムピング（折曲
げ）で、すなわち接続細線の先端部を折曲げてこ
の折曲げ部分で接着を行なつてもよい。半導体基
体と接続細線の両者の接続には超音波を補助的に
使用することができる。
したがつて、本発明によるプレーナ半導体装置
の製造方法は未鍍金の組立テープを使用すること
を可能にするだけではなく熱圧着ボンデイング中
の圧力を減少させることができる効果を有してい
る。この圧力は半導体装置に悪影響を与えないよ
うに注意深く加える必要があり、その圧力を低下
できることは大きな利点である。
驚くべきことにアルミニウムの接続パツドを水
素焔で掃過することの場合もまた金―アルミニウ
ム接続の強度を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による半導体装置例えばトラン
ジスタの断面図の概略図を示し、第２図は第１図
の半導体基体を取付ける装置の概略図を示し、第
３図は接続細線を接続するための装置の概略図を
示す。 １…組立テープ、３，５，１５…ガス供給管、
４，６，１６…管状針、７，８…旋回腕、９…吸
引ピペツト、１０…支持リード、１１…半導体基
体、１２…接続細線、１３…接続パツド、１４…
毛細管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ シリコン半導体基体がその背面で外部リード
    を備えた組立テープ導電的に接続され、半導体基
    体の表面に配置された接続パツドが接続細線を経
    て外部リードに接続され、半導体基体および接続
    細線は銅または銅合金を含む組立テープまたはそ
    のリードの表面に直接接続されているプレーナ半
    導体装置の製造方法において、 前記組立テープの銅または銅合金より成る表面
    が半導体基体および接続細線との接続の直前に水
    素焔により還元されて清浄にされることを特徴と
    するプレーナ半導体装置の製造方法。 ２ 半導体基体の接続パツドが還元による清浄化
    の直後に熱圧着ボンデイングによりリードに接続
    される特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ 半導体基体が還元による清浄化の直後に接続
    剤、ろう付けけ、合金等の手段により組立テープ
    に接着される特許請求の範囲第１項または第２項
    記載の製造方法。 ４ 接続がクリムピングにより行われる特許請求
    の範囲第１項記載の製造方法。 ５ 接着および接続中に超音波が使用される特許
    請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載
    の製造方法。 ６ 複数個の指状リードを備えた組立テープが水
    素焔を通過して導かれ、その直後に半導体基体の
    背面が対応して設けられたリード表面に接続剤に
    より導電的に接着され、さらに半導体基体のアル
    ミニウム接続パツドおよび指状リードが順次水素
    焔を受け、その直後に金線が熱圧着ボンデイング
    によつてそれに取付けられる特許請求の範囲第１
    項乃至第３項のいずれか１項記載の製造方法。 ７ シリコン半導体基体がその背面で外部リード
    を備えた組立テープに導電的に接続され、半導体
    基体の表面に配置された接続パツドが接続細線を
    経て外部リードに接続され、半導体基体および接
    続細線は銅または銅合金を含む組立テープまたは
    そのリードの表面に直接接続されているプレーナ
    半導体装置を製造する装置において、 前記組立テープが歩動的に導かれる複数の作業
    ステーシヨンを具備し、 半導体基体または接続細線の接続の直前におい
    て水素焔により前記組立てテープの表面を還元す
    る手段が前記複数の作業ステーシヨン中の１以上
    のステーシヨンに具備されていることを特徴とす
    るプレーナ半導体装置の製造装置。 ８ 前記複数の作業ステーシヨンは接着剤放出ス
    テーシヨンおよび吸引ピペツトを備えた旋回腕を
    有する半導体基体位置付けステーシヨンを含み、
    前記接着剤放出ステーシヨンの数サイクルステツ
    プ前に設けられた１ステーシヨンにおいて、垂直
    に配置された針状管および傾斜して配置された針
    状管をそれぞれ具備する互いに平行した管を備え
    た装置が設けられ、上記２個の針状管はその先端
    部が前記組立テープの表面のすぐ上に位置し、上
    記半導体基体を接着すべき区域がそこを通過して
    導かれる如く構成されている特許請求の範囲第７
    項の製造装置。 ９ 前記複数の作業ステーシヨンは接続ステーシ
    ヨンを含み、この接続ステーシヨンには前記組立
    テープ上に接続細線を案内し、供給するためのキ
    ヤピラリを支持する旋回腕が設けられ、前記キヤ
    ピラリと平行にガス供給管が設けられ、このガス
    供給管は前記キヤピラリの開口と同一レベルにあ
    る針状管で終端している特許請求の範囲第７項の
    製造装置。 １０ 組立テープの移動方向にまず最初に垂直針
    状管および傾斜針状管を備えたステーシヨンが設
    けられ、それに続いて接着剤放出ステーシヨンが
    設けられ、最後に接続ステーシヨンが設けられお
    り、それらは相互にサイクルステツプ数ができる
    だけ小さくなる如く接近して配置されている特許
    請求の範囲第７項乃至第９項のいずれか１項記載
    の製造装置。
JP7674780A 1979-06-09 1980-06-09 Planar semiconductor device and method and apparatus for manufacturing same Granted JPS5693338A (en)

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EP0020857B1 (de) 1984-06-13
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