JP2720428B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高集積・高機能型の半導体チップを備えた
半導体装置の組み立て、特に電極間結線を行うワイヤボ
ンディング工程に適用して有効な技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is effective when applied to the assembly of a semiconductor device having a highly integrated and highly functional type semiconductor chip, particularly to a wire bonding step for connecting electrodes. About technology.
この種の技術について記載されている例としては、株
式会社工業調査会、昭和62年11月18日発行、「電子材料
別冊、超LSI製造・試験装置ガイドブック」P123〜P129
がある。Examples of this type of technology are described in, for example, the Industrial Research Council, published on November 18, 1987, "Electronic Materials Separate Volume, Ultra LSI Manufacturing and Testing Equipment Guidebook", P123-P129
There is.
上記文献においては、ボンディング方式の分類をはじ
め、近年および今後におけるワイヤボンディングに関す
る技術動向が説明されている。In the above-mentioned documents, technical trends relating to wire bonding in recent years and in the future, including classification of bonding methods, are described.
すなわち、半導体装置の組立工程においては、半導体
チップ(ペレット)の外部端子(電極パッド)と、リー
ドフレームのインナーリードとを電気的に導通させる技
術として導電性の金属線(ワイヤ)を張設する、いわゆ
るワイヤボンディング技術が一般に行われている。That is, in a semiconductor device assembling process, a conductive metal wire (wire) is provided as a technique for electrically connecting external terminals (electrode pads) of a semiconductor chip (pellet) to inner leads of a lead frame. That is, a so-called wire bonding technique is generally used.
上記文献にも記載されているように、メモリ素子にお
ける記憶容量の増加の要求にともなう高集積化、マイコ
ン・ロジック製品等における多機能化が促進されること
により、半導体チップ上の外部端子の間隔、およびイン
ナーリード先端のピッチ間隔も狭小化する傾向にある。
これに対応してボンディングされるワイヤピッチもさら
に狭まる傾向にある。このような状況でワイヤボンディ
ングを実行した場合、ワイヤ同士のショート(ワイヤシ
ョート)、ワイヤと半導体チップあるいはタブとのショ
ート(チップショート、タブショート)等のボンディン
グ不良を生じ易い状態となっていた。As described in the above-mentioned literature, the space between external terminals on a semiconductor chip is promoted by promoting high integration and a multi-functionality in a microcomputer / logic product in response to a demand for an increase in storage capacity of a memory element. , And the pitch interval between the tips of the inner leads also tends to be narrowed.
Correspondingly, the wire pitch to be bonded tends to be further narrowed. When wire bonding is performed in such a situation, a bonding failure such as a short between wires (wire short), a short between a wire and a semiconductor chip or a tab (chip short, tab short) or the like has been likely to occur.
また、上記に対応したワイヤの細線化にともなって、
ボンディングされたワイヤにおいて自身でループ形状を
保持する強度が得られずに、ワイヤのへたり等を生じ、
これが上記各ショートを引き起こす要因ともなってい
た。Also, with the thinning of the wires corresponding to the above,
In the bonded wire, the strength to maintain the loop shape by itself is not obtained, causing the wire to sag, etc.
This was a factor causing each of the above short circuits.
このような観点から、金(Au)、アルミニウム(Al)
あるいは銅(Cu)等からなる導電性の金属線の周囲に絶
縁性の樹脂を被着した、いわゆる被覆ワイヤが提案され
ている。From such a viewpoint, gold (Au), aluminum (Al)
Alternatively, a so-called covered wire in which an insulating resin is applied around a conductive metal wire made of copper (Cu) or the like has been proposed.
上記被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング方法につ
いて簡単に説明すると下記の通りである。The wire bonding method using the above-mentioned covered wire is briefly described as follows.
すなわち、まずボンディングツールの先端より導出さ
れた被覆ワイヤに対して、高圧放電作用により、その先
端近傍の被覆材を溶融除去させた後、露出状態となった
金属線の先端を球状に溶融加工し、該球状部分を半導体
チップの外部端子に超音波振動の印加とともに押圧する
ことにより第1ボンディングを行う。That is, first, the coated wire drawn out from the tip of the bonding tool is melted and removed by the high-pressure discharge action near the tip, and then the tip of the exposed metal wire is melted into a spherical shape. The first bonding is performed by pressing the spherical portion against the external terminals of the semiconductor chip while applying ultrasonic vibration.
続いて、上記ボンディングツールの先端より被覆ワイ
ヤを導出させながら、該被覆ワイヤがループ形状を描く
ようにしてその他端側をインナーリードの所定部位に着
地させ、ボンディングツールに対して再度超音波振動を
印加して、この超音波エネルギーによってインナーリー
ドの表面と接する部分の被覆膜を破壊・除去して金属線
の露出と結合とを同時に行っていた。Subsequently, while the covering wire is drawn out from the tip of the bonding tool, the other end side is landed on a predetermined portion of the inner lead so that the covering wire draws a loop shape, and ultrasonic vibration is again applied to the bonding tool. By applying the ultrasonic energy, the coating film in the portion in contact with the surface of the inner lead is destroyed / removed to expose and bond the metal wire at the same time.
上記被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング技術は、
解決すべき下記のような課題が残存しているために、実
現困難となっていることが本発明者等によって明らかに
された。The wire bonding technology using the coated wire is
The present inventors have clarified that the following problems to be solved remain, making it difficult to realize.
第1に、被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング技術
では、ワイヤスプールからボンディングツールに至る間
にワイヤの周囲の被覆膜の部分に静電気の帯電を生じ、
これが原因となって当該被覆ワイヤはエアバックテンシ
ョナ、スプロケット、クランパ等のワイヤボンディング
装置の各機構部に吸着されてしまい、ボンディングツー
ルの下降移動の際に該ボンディングツールに対して余分
な抵抗力が付加される結果となり、ボンディングツール
の先端からワイヤを導出させながらループ状に張設した
際に、ワイヤの断線あるいはループ形状の異常を生じる
要因となっていた。また、上記吸着によってワイヤはカ
ール状に変形された状態のままボンディングツールに挿
入されるため、張設されたワイヤのループ形状に異常を
生じ、ワイヤの接合状態が不良となる可能性も高かっ
た。さらに、帯電状態のワイヤが半導体チップのパッド
に接触することによって半導体チップの静電破壊を生じ
る危険もあった。First, in the wire bonding technology using a coated wire, static electricity is generated in a portion of the coating film around the wire from the wire spool to the bonding tool,
Due to this, the covered wire is attracted to each mechanism of the wire bonding apparatus such as an airbag tensioner, a sprocket, a clamper, etc., and an extra resistance force is applied to the bonding tool during the downward movement of the bonding tool. As a result, when the wire is pulled out from the tip of the bonding tool and stretched in a loop shape, the wire breakage or an abnormal loop shape is caused. In addition, since the wire is inserted into the bonding tool while being deformed into a curl shape by the suction, there is a high possibility that the loop shape of the stretched wire may be abnormal and the wire bonding state may be defective. . Further, there is a risk that the semiconductor chip may be electrostatically damaged due to the contact of the charged wire with the pad of the semiconductor chip.
第2に、上記被覆ワイヤの帯電によって、ワイヤの周
囲に被覆膜の小片あるいは塵埃等の異物が吸着され、こ
の状態でワイヤがボンディングツールに挿通されること
によってボンディングツールの目詰まりを生じ、ワイヤ
の導出不良あるいはワイヤの断線を生じていることが明
らかとなった。Second, due to the charging of the coated wire, a small piece of the coating film or foreign matter such as dust is adsorbed around the wire, and in this state, the wire is inserted into the bonding tool, thereby causing clogging of the bonding tool. It was clarified that the wire was poorly led or the wire was broken.
第3に、ワイヤが帯電されていない状態であっても、
ワイヤをクランプするクランパ面が帯電されることによ
り、上記第1の課題と同様な現象を生じることが見い出
された。すなわち、帯電状態のクランパ面にワイヤが吸
着されることによってボンディングツールの下降の際に
該ボンディングツールに対して余分な抵抗力が付加され
る結果となり、ボンディングツールの先端からワイヤを
導出させながらワイヤを張設した際に、ワイヤの断線あ
るいはループ異常を生じる要因となっていたのである。
また、上記吸着によってワイヤはカール状に変形された
状態のままボンディングツールに挿入されるため、張設
されたワイヤのループ形状に異常を生じ、ワイヤの接合
状態が不良となる可能性も高かったのである。Third, even when the wire is uncharged,
It has been found that the same phenomenon as the first problem occurs when the clamper surface for clamping the wire is charged. That is, since the wire is attracted to the charged clamper surface, an extra resistance force is applied to the bonding tool when the bonding tool is lowered, and the wire is drawn out from the tip of the bonding tool. This was a cause of wire breakage or loop abnormality when the cable was stretched.
In addition, since the wire is inserted into the bonding tool while being deformed into a curl shape by the suction, there is a high possibility that the loop shape of the stretched wire may be abnormal and the wire bonding state may be defective. It is.
以上の諸課題の残存のために、事実上、被覆ワイヤに
よる結線が困難となっており、これが高集積型半導体装
置あるいは高機能型半導体装置の実現を難しくする原因
となっていた。Because of the above-mentioned problems, it is practically difficult to connect with a coated wire, and this has caused a difficulty in realizing a highly integrated semiconductor device or a highly functional semiconductor device.
なお、上記第1および第2の課題については被覆ワイ
ヤに特有な課題であるが、第3の課題については被覆ワ
イヤに限らず通常の裸線状態の金属線(ワイヤ)を用い
ても同様に生じる課題であることが本発明者等によって
確認された。Note that the first and second problems are specific to the coated wire, but the third problem is not limited to the coated wire, and the same applies to the case where a normal bare metal wire (wire) is used. It has been confirmed by the present inventors that this is a problem that arises.
ところが、上記被覆ワイヤを用いた技術においては、
下記のような解決すべき課題の残存していることが本発
明者によって明らかにされた。However, in the technology using the coated wire,
The present inventors have clarified that the following problems to be solved remain.
すなわち、上記被覆ワイヤを用いる場合には、被覆膜
をいかに除去するかがボンディングの良否を決する上で
重要である。つまり、上記従来技術によれば、第2ボン
ディング時の被覆膜の除去は、ボンディングツールへの
超音波振動の印加によって内部の金属線との接合とほぼ
同時に行われるが、かかる技術においては、被覆膜の破
壊・除去が不完全な場合が多く、被覆膜片の残着により
金属線とインナーリード表面との接合強度が低下し、接
触抵抗を増大させ、最悪の場合には樹脂モールド時にお
けるワイヤの断線等の製品不良を生じる可能性があっ
た。That is, when using the above-mentioned covered wire, how to remove the covering film is important in determining the quality of bonding. That is, according to the above-described conventional technology, the removal of the coating film at the time of the second bonding is performed almost simultaneously with the bonding with the internal metal wire by applying the ultrasonic vibration to the bonding tool. In many cases, the destruction and removal of the coating film is incomplete, and the remaining coating film pieces reduce the bonding strength between the metal wire and the inner lead surface, increasing the contact resistance. There is a possibility that a product defect such as wire breakage may occur.
また、上記従来技術では、被覆膜のより完全な除去を
行うためには、インナーリード表面においてボンディン
グツールに対して長時間の超音波振動の印加の維持が必
要であり、そのためにボンディング効果が低下する結果
となっていた。Further, in the above-described conventional technology, it is necessary to maintain the application of ultrasonic vibration to the bonding tool for a long time on the inner lead surface in order to more completely remove the coating film. The result was a decline.
さらに、本発明者の研究によれば、接合を行ことを主
目的とした超音波エネルギーは、必ずしも被覆膜の除去
効率の向上に寄与しないことが明らかにされた。Furthermore, according to the research of the present inventors, it has been clarified that ultrasonic energy mainly intended for bonding does not necessarily contribute to improvement in the efficiency of removing the coating film.
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、
その目的は第1に被覆ワイヤを用いたワイヤボンディン
グの際に被覆ワイヤの帯電を防止し、第2のワイヤと接
触される装置各機構の帯電を防止し、信頼性の高い半導
体装置の組立工程を実現することにある。The present invention has been made in view of the above problems,
The first object is to prevent charging of the coated wire during wire bonding using the coated wire, prevent charging of each mechanism in contact with the second wire, and assemble a highly reliable semiconductor device. It is to realize.
第3に被覆ワイヤによるボンディング信頼性を向上さ
せることにある。Third, the object is to improve the bonding reliability of the coated wire.
第4にワイヤボンディング効率を向上させることにあ
る。Fourth, to improve wire bonding efficiency.
第5に被覆ワイヤを用いたワイヤボンディング技術を
確立することにより、高集積・高機能型半導体装置を実
現化することにある。Fifth, the object is to realize a highly integrated and highly functional semiconductor device by establishing a wire bonding technique using a covered wire.
更に、本発明の目的は、被覆ワイヤを用いたワイヤボ
ンディングにおいて第2ボンディングの接合信頼性を高
めることのできる技術を提供することにある。A further object of the present invention is to provide a technique capable of improving the bonding reliability of the second bonding in wire bonding using a covered wire.
更に本発明の一つの目的は高信頼性のレジン封止ICを
提供することにある。A further object of the present invention is to provide a highly reliable resin-sealed IC.
更に、本発明の一つの目的は不所望な放電によるピン
ホールや傷のない被覆ワイヤによるワイヤ・ボンディン
グ技術を提供することにある。It is a further object of the present invention to provide a wire bonding technique using a covered wire without pinholes or scratches due to undesired discharge.
更に本発明の一つの目的は、非常に多いリード数のリ
ードフレームを用いたワイヤ・ボンディングの精度を向
上させることにある。Another object of the present invention is to improve the accuracy of wire bonding using a lead frame having a very large number of leads.
更に本発明の一つの目的は、ボンディング時の超音波
印加効率の向上にある。Another object of the present invention is to improve the efficiency of applying ultrasonic waves during bonding.
更に本発明の一つの目的は、ワイヤ・ループ形状の制
御を容易にすることにある。It is a further object of the present invention to facilitate control of the wire loop shape.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、本願発明の半導体装置の製造方法は、導電
性の金属線の周囲に絶縁性樹脂の被覆膜が被着された被
覆ワイヤの一端から露出した金属線の一の箇所つまり第
1ボンディングに対応する一端部を半導体チップの電極
に接続し、被覆ワイヤの他の箇所において選択的に露出
された金属線の他の箇所つまり第2ボンディング部に対
応する部分をリードに接続する工程を有し、第1ボンデ
ィング工程から第2ボンディング工程までの間にボンデ
ィングツールに対して超音波振動の印加を継続的に行う
ようにする。それぞれのボンディング工程にあっては、
高エネルギーによる超音波振動のエネルギーをボンディ
ングツールに印加し、高エネルギーによる超音波振動の
エネルギーよりも低い低エネルギーによる超音波振動を
ボンディング時以外にも継続的にボンディングツールに
印加している。In other words, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: Connecting the corresponding one end to the electrode of the semiconductor chip and connecting the other portion of the metal wire selectively exposed at the other portion of the covering wire, that is, the portion corresponding to the second bonding portion to the lead. The ultrasonic vibration is continuously applied to the bonding tool between the first bonding step and the second bonding step. In each bonding process,
The energy of the ultrasonic vibration by the high energy is applied to the bonding tool, and the ultrasonic vibration by the low energy lower than the energy of the ultrasonic vibration by the high energy is continuously applied to the bonding tool other than at the time of bonding.
そして、低エネルギーと高エネルギーとの中間の中間
エネルギーによる超音波振動を、第2ボンディングに対
応する部分の被覆膜に印加することにより、その部分の
被覆膜を除去するようにしている。Then, by applying ultrasonic vibration at an intermediate energy between the low energy and the high energy to the coating film at the portion corresponding to the second bonding, the coating film at the portion is removed.
また、リードフレームが配置されるボンディングステ
ージには粗面を有する接触面が形成されており、リード
フレームはボンディングステージとの間で押さえ部材に
よって固定されるようになっている。金属線の周囲に絶
縁物が被着された被覆ワイヤにより半導体チップ上の第
1の部位を結線した後にリードフレームにインナーリー
ド上の第2の部位を結線する際に、インナーリードは粗
面の接触面で保持される。この粗面の接触面はボンディ
ングステージにダイヤモンド粒を被着して形成される。Further, a contact surface having a rough surface is formed on a bonding stage on which the lead frame is arranged, and the lead frame is fixed to the bonding stage by a pressing member. After connecting the first portion on the semiconductor chip with the coated wire having the insulator attached to the periphery of the metal wire and then connecting the second portion on the inner lead to the lead frame, the inner lead has a rough surface. It is held at the contact surface. The rough contact surface is formed by applying diamond grains to the bonding stage.
本発明にあっては、第1ボンディング終了から第2ボ
ンディング開始までの間でもボンディングツールに対し
て継続的に低エネルギーによる超音波振動を印加するよ
うにしたので、ボンディングツール内の異物を超音波振
動により除去することが可能となり、ボンディングツー
ルの目詰まりを有効に防止することができる。また、ボ
ンディングツールに対する超音波振動の印加の継続によ
って、ボンディングツールの貫通孔内におけるワイヤの
偏位が防止され、貫通孔内でのワイヤのカール状態の発
生を防止できる。In the present invention, the ultrasonic vibration with low energy is continuously applied to the bonding tool even during the period from the end of the first bonding to the start of the second bonding. The removal can be performed by vibration, and clogging of the bonding tool can be effectively prevented. Further, by continuously applying the ultrasonic vibration to the bonding tool, the deflection of the wire in the through hole of the bonding tool can be prevented, and the occurrence of the curling state of the wire in the through hole can be prevented.
また、リードフレームのインナーリードはボンディン
グステージの粗面の接触面と押さえ部材との間で固定さ
れるので、超音波振動を印加したときにおけるインナー
リードの共振を防止することができる。さらに、インナ
ーリードの表面がボンディングステージの表面と平行状
態を維持するように固定されるので、インナーリードの
傾きなどに起因するボンディング不良も防止される。Further, since the inner leads of the lead frame are fixed between the rough contact surface of the bonding stage and the pressing member, resonance of the inner leads when ultrasonic vibration is applied can be prevented. Further, since the surface of the inner lead is fixed so as to maintain a state parallel to the surface of the bonding stage, bonding failure due to the inclination of the inner lead and the like is also prevented.
以下本発明の実施例を適宜区分して説明するが、各実
施例は独立したものではなく、各々が相互にその一部又
はその一部の変形例等に対応している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below as appropriate, but each embodiment is not independent, and each corresponds to a part thereof or a modification of part thereof.
従って、以下の各実施例の内、各ステップ又は構成要
素を他の実施例に置換したものも、当然本願の実施例で
ある。Therefore, in each of the following embodiments, each step or component is replaced with another embodiment.
例えば、実施例・5のダイヤモンド電着押圧部材によ
るリードのボンディングは、他の全ての実施例に適用可
能である。なお、各表は詳細な説明の末尾に添付してい
る。For example, the bonding of leads by the diamond electrodeposition pressing member of Embodiment 5 can be applied to all other embodiments. Each table is attached at the end of the detailed description.
(1)実施例・1 第1図(a)および(b)は本発明の実施例・1のI
によるワイヤボンディング手順を示す説明断面図、第2
図は本実施例に用いられる組立装置としてのワイヤボン
ディング装置の概略構成図、第3図は本実施例により得
られる樹脂封止型半導体装置の半断面図、第4図は上記
ワイヤボンディング装置の要部斜視図、第5図は同じく
要部の具体的な構成を示す部分断面図、第6図は第5図
の矢印VI方向から見た平面図、第7図は第6図のVII−V
II切断線で切った断面図、第8図は金属ボールの形成原
理を示す複写構成図、第9図は上記ワイヤボンディング
装置のワイヤスプールの要部分解斜視図、第10図は上記
ワイヤスプールの要部拡大斜視図、第11図はワイヤボン
ディングのための局部加熱部の概略平面図、第12図はワ
イヤボンディングの一例を示す平面図、第13図は被覆ワ
イヤのチップタッチ状態を示す部分断面図、第14図はそ
のチップショート状態を示す拡大部分断面図、第15図は
被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面図、第16図
はタブショート状態を示す拡大部分断面図、第17図は本
発明における温度サイクルに対する半導体チップと被覆
ワイヤとの短絡率を示すグラフ、第18図は同じく本発明
における温度サイクルに対するタブと被覆ワイヤとの短
絡率を示すグラフ、第19図は、本実施例に用いられる被
覆ワイヤの被覆膜の評価に使用された実験条件を示すモ
デル図、第20図および第21図は本実施例1において被覆
膜の摩耗強度の比較実験の結果を示す説明図、第22図は
本実施例の説明中の被覆ワイヤにおける温度変化と劣化
速度との関係についての実験結果を示す説明図、第23図
は同じく被覆膜のイミド化率(横軸)と劣化速度すなわ
ち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤの2ndボンデ
ィングの剥がれ強度(右側の縦軸)との関係についての
実験結果を示す説明図、第24図は同じく被覆ワイヤの温
度サイクル振幅と温度サイクル寿命についての実験結果
を示す説明図、第25図は同じく被覆ワイヤの被覆膜への
着色剤の添加の有無による劣化速度(劣化率)への影響
を示す説明図、第26図〜第31図は本実施例における変形
例を示すワイヤボンディング状態を説明するための部分
断面図である。(1) Embodiment 1 FIGS. 1 (a) and 1 (b) show I of Embodiment 1 of the present invention.
Cross-sectional view showing a wire bonding procedure according to
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a wire bonding apparatus as an assembling apparatus used in the present embodiment, FIG. 3 is a half sectional view of a resin-sealed semiconductor device obtained by the present embodiment, and FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a specific structure of the main part, FIG. 6 is a plan view of the main part viewed from the direction of arrow VI in FIG. 5, and FIG. V
8 is a cross-sectional view taken along a cutting line, FIG. 8 is a copy configuration diagram showing the principle of forming a metal ball, FIG. 9 is an exploded perspective view of a main part of a wire spool of the wire bonding apparatus, and FIG. Main part enlarged perspective view, FIG. 11 is a schematic plan view of a local heating unit for wire bonding, FIG. 12 is a plan view showing an example of wire bonding, and FIG. 13 is a partial cross section showing a chip touch state of a coated wire. FIG. 14, FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing a chip short state, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a tab touch state of the coated wire, FIG. 16 is an enlarged partial cross-sectional view showing a tab short state, FIG. FIG. 18 is a graph showing the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire with respect to the temperature cycle according to the present invention; FIG. 18 is a graph showing the short-circuit rate between the tab and the coated wire with respect to the temperature cycle according to the present invention; Is a model diagram showing the experimental conditions used for evaluating the coating film of the coated wire used in the present embodiment. FIGS. 20 and 21 show the results of a comparative experiment of the wear strength of the coating film in the first embodiment. FIG. 22 is an explanatory diagram showing the results, FIG. 22 is an explanatory diagram showing the experimental results on the relationship between the temperature change and the deterioration rate of the coated wire in the description of the present embodiment, and FIG. FIG. 24 is an explanatory view showing the experimental results on the relationship between the degradation rate, that is, the degradation rate (vertical axis on the left side) and the peel strength of the second bonding of the coated wire (vertical axis on the right side). FIG. 25 is an explanatory diagram showing experimental results on temperature cycle amplitude and temperature cycle life, and FIG. 25 is an explanatory diagram showing the influence on the deterioration rate (deterioration rate) depending on whether or not a coloring agent is added to the coating film of the coating wire. FIGS. 26 to 31 show variations in the present embodiment. It is a fragmentary sectional view for explaining the wire bonding state showing a form example.
本実施例を通じて組み立てられる樹脂封止型半導体装
置1は第3図に示す通りであり、その半導体チップ2は
たとえばメモリ,ゲートアレイ,マイクロプロセッサお
よびMOSロジック(論理)などの半導体集積回路素子と
して構成されている。The resin-sealed semiconductor device 1 assembled through this embodiment is as shown in FIG. 3, and the semiconductor chip 2 is configured as a semiconductor integrated circuit element such as a memory, a gate array, a microprocessor and a MOS logic (logic). Have been.
この半導体チップ2は、たとえばシリコン(Si)等よ
りなる基板2Aと、その最上部のパッシベーション膜2B
と、該パッシベーション膜2Bの開口部から露出された外
部端子2C(ボンディングパッド)とを有している。そし
て、この半導体チップ2は、たとえば銀(Ag)ペースト
の如き接合材4により、リード3のタブ3Aに接合されて
いる。This semiconductor chip 2 includes a substrate 2A made of, for example, silicon (Si) and a passivation film 2B on the top thereof.
And an external terminal 2C (bonding pad) exposed from the opening of the passivation film 2B. The semiconductor chip 2 is joined to the tab 3A of the lead 3 by a joining material 4 such as a silver (Ag) paste.
一方、半導体チップ2の外部端子2Cはリード3のイン
ナーリード3Bと導電性のワイヤで互いに電気的に接続さ
れるが、本実施例では、この導電性ワイヤとして被覆ワ
イヤ5が用いられている。この被覆ワイヤ5は金属線5A
の表面に絶縁性の被覆膜5Bを被着した構造よりなる。On the other hand, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 are electrically connected to the inner leads 3B of the leads 3 by conductive wires. In this embodiment, the covering wires 5 are used as the conductive wires. This coated wire 5 is a metal wire 5A
And a structure in which an insulating coating film 5B is applied to the surface of the substrate.
被覆ワイヤ5の金属線5Aの材料としては、たとえば金
(Au),銅(Cu)あるいはアルミニウム(Al)を用いる
ことができる。As a material of the metal wire 5A of the covered wire 5, for example, gold (Au), copper (Cu), or aluminum (Al) can be used.
被覆ワイヤ5の被覆膜5Bは、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタンより
なるものである。The coating film 5B of the coating wire 5 is formed by reacting a polyol component with an isocyanate, and is made of a heat-resistant polyurethane having a molecular skeleton containing a structural unit derived from terephthalic acid.
このような被覆膜5Bの構成材料について、本発明者ら
が封止後の樹脂封止型半導体装置について行った実験結
果を実施例1として以下に説明する。なお、実施例中の
部は重量部を示している。With respect to such a constituent material of the coating film 5B, a result of an experiment performed by the present inventors on a resin-sealed semiconductor device after sealing will be described as Example 1. The parts in the examples are parts by weight.
実験例1 まず、後記の第1表に示すような原料を、同表に示す
ような割合で配合し、これを500ccのフラスコに入れ、
温度計,蒸気コンデンサを取付け反応させ、3種類のテ
レフタール酸系ポリオールP−1,P−2,P−3を得た。こ
のときのテレフタール酸とエチレングリコールとの割合
および反応時間等を第1表に併せて示した。そして、上
記合成反応の終点は、理論反応水と酸価5以下に基づい
て決定した。この場合、必要に応じて減圧反応も行わせ
た。Experimental Example 1 First, raw materials as shown in Table 1 below were blended in a ratio as shown in the table, and this was put into a 500 cc flask.
A thermometer and a steam condenser were attached and reacted to obtain three types of terephthalic acid-based polyols P-1, P-2 and P-3. Table 1 also shows the ratio of terephthalic acid and ethylene glycol and the reaction time at this time. The end point of the above synthesis reaction was determined based on theoretical reaction water and an acid value of 5 or less. In this case, a reduced pressure reaction was performed as needed.
上記のようにして得られた3種類のテレフタール酸系
ポリオールP−1,P−2,P−3と、市販のポリオールとを
用い、これらポリオール成分とイソシアネート成分とを
後記の第2表に示すような割合で配合し、塗料組成物を
作った。そして、このようにして得られた塗料組成物を
溶剤を用いて濃度10%に希釈し、ワイヤ本体の外周面に
2回以上塗布を行い、その後175℃で21分間加熱し、170
℃で2時間アフタキュアして耐熱ポリウレタンからなる
絶縁被膜を形成し、製線した。この場合の組成配線と、
塗膜特性とを後記の第2表に示した。Using the three types of terephthalic acid-based polyols P-1, P-2, P-3 obtained as described above and commercially available polyols, these polyol components and isocyanate components are shown in Table 2 below. A coating composition was prepared by blending at such a ratio. Then, the coating composition thus obtained is diluted to a concentration of 10% using a solvent, and applied to the outer peripheral surface of the wire body at least twice, and then heated at 175 ° C. for 21 minutes,
After-curing at 2 ° C. for 2 hours to form an insulating film made of heat-resistant polyurethane, and the wire was formed. Composition wiring in this case;
The coating properties are shown in Table 2 below.
次に、上記のようにして得られた耐熱ポリウレタン被
覆ワイヤを使用し、ワイヤボンディングした半導体チッ
プ2を樹脂材6でモールドし、第13図(チップタッチ状
態)および第15図(タブタッチ状態)に示すタッチ状態
に相当する半導体装置を製作し、MIL−883Bの温度サイ
クルテストを実施し、市販のポリウレタン被覆ワイヤを
用いた半導体装置との短絡率を比較実験し、本実施例に
使用される被覆ワイヤの改善具合を評価した。Next, using the heat-resistant polyurethane-coated wire obtained as described above, the wire-bonded semiconductor chip 2 is molded with a resin material 6, and as shown in FIG. 13 (chip touch state) and FIG. 15 (tab touch state). A semiconductor device corresponding to the touch state shown was manufactured, a temperature cycle test of MIL-883B was performed, and a short-circuit rate comparison with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire was performed. The improvement of the wire was evaluated.
この比較実験の結果は、第17図と第18図に示すとおり
であった。すなわち、第17図は第13図のようなチップタ
ッチ状態における半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率
を示しているが、同図から明らかなように、本実施例の
耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置では、
市販のポリウレタン被覆ワイヤを用いた半導体装置に比
べて、著しい短絡率すなわちチップショート防止効果が
確認された。The results of this comparative experiment were as shown in FIG. 17 and FIG. That is, FIG. 17 shows the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire in the chip touch state as shown in FIG. 13, and as apparent from FIG. 17, the heat-resistant polyurethane-coated wire of this example was used. In semiconductor devices,
As compared with a semiconductor device using a commercially available polyurethane-coated wire, a remarkable short-circuit rate, that is, an effect of preventing chip short-circuit was confirmed.
また、第18図は第15図のようなタブチップ状態におけ
るタブと被覆ワイヤとの短絡率を示しているが、この場
合も、本実施例の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤ使用の半
導体装置においては、顕著な短絡率すなわちタブショー
ト防止効果が得られることが確認された。FIG. 18 shows the short-circuit rate between the tab and the coated wire in the tab chip state as shown in FIG. 15, but also in this case, in the semiconductor device using the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present embodiment, it is remarkable. It was confirmed that a short-circuit rate, that is, an effect of preventing tab short-circuiting was obtained.
次に、本発明者らは、上記耐熱ポリウレタン被覆ワイ
ヤと市販のポリウレタン被覆ワイヤとを樹脂封止以前の
ワイヤ状態で後記の試験条件により比較実験し、被覆膜
の摩耗強度や劣化率などを評価した。これらの実験結果
および他の各種実験の結果を以下に実施例2〜5として
第19図〜第25図に関して説明する。Next, the present inventors conducted a comparative experiment of the above-mentioned heat-resistant polyurethane-coated wire and a commercially available polyurethane-coated wire in a wire state before resin sealing under the test conditions described below to determine the wear strength and the deterioration rate of the coating film. evaluated. The results of these experiments and the results of various other experiments will be described below with reference to FIGS. 19 to 25 as Examples 2 to 5.
実験例2 実験条件は第19図に示すモデル図で表されるものであ
った。すなわち、絶縁性の被覆膜(本実施例の耐熱ポリ
ウレタンまたは市販のポリウレタン)5Bで外表面を被覆
した被覆ワイヤ5の下端に一定の荷重(1g)を吊り下げ
て垂直方向の吊下げ状態とし、リードフレームのタブ3A
を被覆ワイヤ5に対して接触角度α=45度でそのエッジ
で接触させ、該タブエッジ接触部とは反対側から水平方
向に荷重W1(0.65g)で被覆ワイヤ5に押付力を与え、
そしてタブ3Aを上下方向に20μm振動させることによ
り、被覆膜5Bの摩耗などを評価した。Experimental Example 2 Experimental conditions were represented by a model diagram shown in FIG. That is, a constant load (1 g) is hung on the lower end of the insulated wire 5 whose outer surface is coated with an insulating coating film (heat-resistant polyurethane of this embodiment or commercially available polyurethane) 5B to be in a vertically suspended state. , Lead frame tab 3A
At its edge at a contact angle α = 45 degrees with respect to the coated wire 5, and applies a pressing force to the coated wire 5 with a load W1 (0.65 g) in the horizontal direction from the opposite side to the tab edge contact portion,
Then, the tab 3A was vibrated up and down by 20 μm to evaluate the wear of the coating film 5B and the like.
ここで、被覆膜5Bが摩耗して破壊に至るまでの振幅
(振動)回数Nfを摩耗強度と定義して、評価した。Here, the amplitude (vibration) frequency Nf until the coating film 5B wears and breaks is defined as a wear strength and evaluated.
また、被覆膜5Bの耐熱性は、高温放置(150〜200℃、
0〜1000時間)後のNfの測定によって評価した。In addition, the heat resistance of the coating film 5B is high temperature storage (150-200 ° C,
(0 to 1000 hours).
その結果、ポリウレタンの場合には、これをイミド化
することにより熱劣化を大幅に抑制でき、また温度サイ
クル寿命T∞をも大幅に向上させることができることな
どが判明した。As a result, it has been found that, in the case of polyurethane, thermal degradation can be greatly suppressed by imidizing the polyurethane, and the temperature cycle life T∞ can be significantly improved.
以下に、これらの実験結果を具体的に説明する。 Hereinafter, these experimental results will be specifically described.
まず、第20図と第21図はそれぞれ温度150℃と175℃と
における被覆膜5Bの摩耗強度の熱劣化(100時間後の被
覆膜破壊回数低減)を示すものである。これらの図から
明らかなように、本発明の耐熱ポリウレタンを用いた被
覆膜の場合には、高温放置時間が経過しても摩耗強度Nf
の低下は小さく、被覆膜の劣化が非常に少ないことが判
明した。特に、150℃〜175℃で100時間後の被覆膜破壊
回数低減における劣化率が20%以内であることは被覆ワ
イヤにとって極めて有利な特性であることが判った。First, FIGS. 20 and 21 show the thermal deterioration of the wear strength of the coating film 5B at 150 ° C. and 175 ° C., respectively (reduction of the number of coating film breakage after 100 hours). As is apparent from these figures, in the case of the coating film using the heat-resistant polyurethane of the present invention, the wear strength Nf even after the high-temperature leaving time has elapsed.
Was found to be small, and the deterioration of the coating film was very small. In particular, the fact that the rate of deterioration in reducing the number of times the coating film was destroyed after 100 hours at 150 ° C. to 175 ° C. was within 20% proved to be a very advantageous characteristic for the coated wire.
実験例3 次に、第22図は温度(横軸)と劣化率すなわち劣化速
度〔ΔNf/100Hrs〕(=NO−N100/100Hrs)(縦軸)との
関係の実験結果を示すものである。この図においても、
本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合には、劣化
速度が市販のポリウレタンの場合に比べて非常に小さい
ことが理解される。Experimental Example 3 Next, FIG. 22 shows the experimental results of the relationship between the temperature (horizontal axis) and the deterioration rate, that is, the deterioration rate [ΔNf / 100Hrs] (= NO−N100 / 100Hrs) (vertical axis). Also in this figure,
It is understood that the degradation rate of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention is much smaller than that of the commercially available polyurethane.
実験例4 次いで、第23図には被覆膜のイミド化率(横軸)と劣
化速度すなわち劣化率(左側の縦軸)および被覆ワイヤ
の2ndボンディングの剥がれ強度(右側の縦軸)との関
係を示す実験結果である。Experimental Example 4 Next, FIG. 23 shows the imidization rate (horizontal axis) of the coating film, the degradation rate, that is, the deterioration rate (vertical axis on the left), and the peel strength of the second bonding of the coated wire (vertical axis on the right). It is an experimental result showing a relationship.
なお、2ndボンディングの剥がれ強度については、直
径φ=25μmの耐熱ポリウレタン被覆ワイヤを用いて第
1図の如く被覆膜5Bを予め剥がすことなくインナーリー
ド3Bにボンディングしたものについて本発明者らが実験
を行った結果である。The peel strength of the 2nd bonding was determined by the inventors of the present invention using a heat-resistant polyurethane-coated wire having a diameter of φ = 25 μm and bonding the coating film 5B to the inner lead 3B without previously peeling off the coating film 5B as shown in FIG. This is the result of performing.
第23図から明らかなように、被覆膜のイミド化率は約
1/3程度が劣化速度(劣化率)および剥がれ強度の両方
について好ましいものである。As is clear from FIG. 23, the imidization ratio of the coating film is about
About 1/3 is preferable for both the deterioration rate (deterioration rate) and the peeling strength.
特に、本発明の耐熱ポリウレタン被覆ワイヤの場合、
2ndボンディング部の剥がれ強度が大きいので、ボンデ
ィングの信頼性が高く、極めて有利な結果が得られた。In particular, in the case of the heat-resistant polyurethane-coated wire of the present invention,
Since the peel strength of the 2nd bonding part was large, the reliability of bonding was high and an extremely advantageous result was obtained.
実験例5 さらに、第24図は、被覆ワイヤの温度サイクル振幅
(−55〜150℃)と温度サイクル寿命についての実験結
果を示している。同図から明らかなように、市販のポリ
ウレタンによる被覆膜の寿命T∞が約400であるのに対
して、本発明の耐熱ポリウレタンの場合は4000以上にま
で大幅に向上した。Experimental Example 5 FIG. 24 shows the experimental results on the temperature cycle amplitude (−55 to 150 ° C.) and the temperature cycle life of the coated wire. As is clear from the figure, the service life T の of the coating film made of a commercially available polyurethane is about 400, while that of the heat-resistant polyurethane of the present invention is greatly improved to 4000 or more.
実験例6 また、第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加
の有無による劣化速度(劣化率)への影響を実験した結
果を示す図である。Experimental Example 6 FIG. 25 is a diagram showing the results of an experiment on the effect of the presence or absence of a coloring agent on the coating film of a coated wire on the deterioration rate (deterioration rate).
本発明者らの知見によれば、被覆ワイヤ5を用いてボ
ンディングを行う際に、たとえば金属ボール形成を行う
場合、被覆膜5Bの厚さは非常に薄いので、その溶け上が
りや剥がれの有無を確認することは非常に困難であり、
少なくとも肉眼では不可能と言ってよい。そこで、本発
明者らは被覆膜5Bに着色剤たとえばオイルスカーレット
を添加すれば、その溶け上がりや剥がれを視覚的に確認
でき(たとえば電子顕微鏡の使用により)、極めて有用
であることを見い出したのである。According to the knowledge of the present inventors, when performing bonding using the covered wire 5, for example, when forming a metal ball, the thickness of the covering film 5 </ b> B is very small, and therefore, the presence or absence of melting or peeling thereof is determined. Is very difficult to verify,
At least it's impossible with the naked eye. Thus, the present inventors have found that if a coloring agent such as oil scarlet is added to the coating film 5B, the melt-up or peeling thereof can be visually confirmed (for example, by using an electron microscope), and it is extremely useful. It is.
ただし、着色剤を添加する量があまり多いと、被覆膜
の劣化速度(劣化率)が大きくなってしまうので、その
適量について本発明者らは諸々の実験を行ったものであ
り、その結果が第25図に示されている。However, if the amount of the coloring agent added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, and the present inventors conducted various experiments on the appropriate amount, and as a result, Is shown in FIG.
この第25図の実験結果から明らかなように、着色剤の
添加量があまり多くなり過ぎると、被覆膜の劣化速度
(劣化率)が大きくなる一方、添加量があまり少な過ぎ
ると、上記したような着色剤添加の利点が失われてしま
う。そこで、これら2つの相反する要求に鑑みて、本発
明者らが研究した結果、着色剤(本実施例1ではオイル
スカーレット)の添加量は20重量%以下、特に、0.5重
量%〜2.0重量%が最適であることが明らかとなった。
この範囲で被覆膜に着色剤を添加することにより、被覆
膜の特性を損なうことを防止しながら、被覆ワイヤ5か
らの被覆膜5Bの溶け上がりや剥がれを視覚的に確認でき
るという利点が得られる。As is clear from the experimental results in FIG. 25, when the amount of the colorant added is too large, the deterioration rate (deterioration rate) of the coating film increases, while when the amount of the colorant is too small, the above-mentioned results are obtained. The advantage of such a colorant addition is lost. In view of these two conflicting requirements, the present inventors have studied and found that the addition amount of the coloring agent (oil scarlet in Example 1) was 20% by weight or less, particularly 0.5% by weight to 2.0% by weight. Was found to be optimal.
By adding a coloring agent to the coating film in this range, it is possible to visually confirm melting and peeling of the coating film 5B from the coating wire 5 while preventing the characteristics of the coating film from being impaired. Is obtained.
上記実験例1、さらには実験例2〜6、ならびに他の
種々な実験・研究・検討・確認などにより、本発明者ら
は次のような知見を得た。The present inventors have obtained the following findings through Experimental Example 1 described above, Experimental Examples 2 to 6, and various other experiments, studies, studies, and confirmations.
すなわち、上記の如く、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bとし
て本発明の上記組成の耐熱ポリウレタンを用いることは
被覆膜の熱劣化やボンディング性、さらにはボンディン
グの剥がれ強度の向上などに極めて有用である。That is, as described above, the use of the heat-resistant polyurethane having the above composition of the present invention as the coating film 5B of the coating wire 5 is extremely useful for improving the thermal degradation of the coating film, the bonding property, and the bonding peeling strength. is there.
さらに、これ以外に、たとえば実験例2などから明ら
かなように、被覆膜5Bの温度サイクル試験や第19図の実
験条件での摩耗試験などを通して、150℃〜175℃で100
時間後における被覆膜破壊回数低減における劣化率を20
%以内にできる材料を被覆膜5Bの構成材料として用いる
ことが極めて重要である。In addition to this, as is apparent from, for example, Experimental Example 2, a temperature cycle test of the coating film 5B and a wear test under the experimental conditions shown in FIG.
The degradation rate in reducing the number of coating film breakage after 20 hours
It is extremely important to use a material that can be formed within a range of 0.1% as a constituent material of the coating film 5B.
しかも、被覆膜として備えるべき特性としては、被覆
ワイヤをワイヤボンディング作業に実用した際に、ボン
ディング性などに不具合を与えないものであることも非
常に重要である。この点について本発明者らが研究した
ところ、被覆膜は、たとえばボールボンディングにおけ
る金属ボール形成時、あるいは被覆膜の加熱除去時に、
非炭化性を示す材料で構成することが重要であることが
判明した。In addition, as a characteristic to be provided as a coating film, it is also very important that the coated wire does not cause a problem in bonding property when the coated wire is put to practical use in a wire bonding operation. The present inventors have studied this point, the coating film, for example, when forming a metal ball in ball bonding, or at the time of heat removal of the coating film,
It has been found that it is important to configure the material with non-carbonizing properties.
その理由は次のとおりである。すなわち、金属ボール
の形成時や被覆膜の加熱除去時に被覆膜は金属ボールの
直上に溶け上がるが、被覆膜が炭化性であると、その時
に加熱温度たとえば1060℃の高温によって、分解されず
に、炭化してしまう。その結果、その炭化した被覆膜5B
は金属ボール5A1の直上で金属線5Aを包むようにして付
着残留するため、ボンディングツール16でボンディング
を行う際に、その付着炭化被覆膜は被覆ワイヤ5がボン
ディングツール16を通過して供給されることを妨げる吸
着異物5Dとなる。このような吸着異物5Dは第1図(b)
で説明した超音波振動により被覆ワイヤ5の表面より除
去可能であるが、かかる炭化被覆膜は生成されないに越
したことはない。The reason is as follows. In other words, the coating film melts immediately above the metal ball when forming the metal ball or removing the coating film by heating, but if the coating film is carbonized, the coating film is decomposed by the heating temperature at that time, for example, a high temperature of 1060 ° C. Instead, it is carbonized. As a result, the carbonized coating film 5B
Is attached to the metal ball 5A1 so as to wrap the metal wire 5A immediately above the metal ball 5A1. Therefore, when bonding is performed with the bonding tool 16, the adhered carbonized coating film is supplied by the coated wire 5 passing through the bonding tool 16. Foreign matter 5D that hinders the movement. Such an adsorbed foreign matter 5D is shown in FIG.
Although it can be removed from the surface of the coated wire 5 by the ultrasonic vibration described in the above section, such a carbonized coating film is not generated.
このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイ
ヤの被覆膜として、上記した所定の条件の下での劣化
率、すなわち150℃〜175℃で100時間後の被覆膜破壊回
数低減における劣化率が20%以内であること、および金
属ボールの形成時あるいは被覆膜の加熱除去時に非炭化
性を示す材料であるこの2つの要件が極めて重要であ
り、これらの2つの要件を満たす材料は被覆ワイヤとし
て非常に満足すべき結果が得られた。Considering such facts comprehensively, as the coating film of the coated wire, the deterioration rate under the above-mentioned predetermined conditions, that is, in the reduction of the number of times of coating film destruction after 100 hours at 150 ° C. to 175 ° C. It is extremely important that the deterioration rate is within 20% and that these two requirements are non-carbonized at the time of forming the metal ball or removing the coating film by heating. Gave very satisfactory results as a coated wire.
そして、本発明者等の検討結果によれば、上記した組
成の耐熱ポリウレタンはかかる2つの条件を満たすもの
である。According to the study results of the present inventors, the heat-resistant polyurethane having the above composition satisfies these two conditions.
既に説明したように、被覆膜5Bを構成する耐熱ポリウ
レタンは、ポリオール成分とイソシアネートとを反応さ
せてなり、分子骨格にテレフタール酸から誘導される構
成単位を含むものである。As described above, the heat-resistant polyurethane constituting the coating film 5B is obtained by reacting a polyol component with an isocyanate, and has a molecular skeleton containing a structural unit derived from terephthalic acid.
上記耐熱ポリウレタンよりなる被覆膜5Bは熱劣化に起
因する膜破壊の発生が抑制されるため、被覆ワイヤ5の
タブショート、チップショート、あるいはワイヤ間ショ
ートの如き電気的なショート不良の防止に適している。Since the coating film 5B made of the heat-resistant polyurethane suppresses the occurrence of film destruction due to thermal deterioration, it is suitable for preventing an electrical short failure such as a tab short, a chip short, or a short between wires of the coated wire 5. ing.
また、被覆膜5Bとしての上記耐熱ポリウレタンは、通
常のワイヤボンディング時の接合温度あるいはボンディ
ングツール16による超音波振動エネルギでも、そのウレ
タン結合が分解されて接合可能となるので、通常の加熱
による熱圧着と超音波振動との併用または超音波振動で
確実なボンディングを得ることができる。その場合、第
1図(a)で説明したように、ヒータ26等の加熱源を用
いたボンディング部位の局部加熱を併用すれば、さらに
確実なワイヤボンディングが可能となる。Further, the above heat-resistant polyurethane as the coating film 5B can be bonded by decomposing the urethane bond even at the bonding temperature during normal wire bonding or the ultrasonic vibration energy by the bonding tool 16, so that the heat generated by normal heating can be obtained. Reliable bonding can be obtained by using both pressure bonding and ultrasonic vibration or by ultrasonic vibration. In this case, as described with reference to FIG. 1A, more reliable wire bonding can be performed by using local heating of the bonding site using a heating source such as the heater 26.
さらに、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bとして、150℃〜175
℃で100時間後における被覆膜破壊回数低減における劣
化率が20%以内で、かつ金属ボール5A1の形成時あるい
は被覆膜5Bの破壊・除去時に非炭化性の材料を用いるこ
とにより、被覆膜5Bの熱劣化を防止できるので、膜破壊
による電気的ショート不良を防止することが可能とな
る。Further, as the coating film 5B of the coating wire 5, 150 ° C. to 175
Degradation rate in reduction of the number of times of coating film destruction after 100 hours at ℃ is within 20%, and non-carbonized material is used when forming metal balls 5A1 or destructing / removing coating film 5B. Since thermal deterioration of the film 5B can be prevented, it is possible to prevent electrical short-circuit failure due to film destruction.
次に、本発明において被覆ワイヤ5の被覆膜5Bに用い
られる耐熱ポリウレタンについてさらに詳細に説明する
と、この耐熱ポリウレタンは、ポリオール成分とイソシ
アネートとを反応させてなり、分子骨格にテレフタール
酸から誘導される構成単位を含むものであって、この耐
熱ポリウレタンは、活性水素を含んだテレフタール酸系
ポリオールを主成分とするポリマー成分と、イソシアネ
ートとを用いて得られる。ここで、「主成分とする」と
は、全体が主成分のみからなる場合も含める趣旨であ
る。Next, the heat-resistant polyurethane used for the coating film 5B of the coated wire 5 in the present invention will be described in more detail. The heat-resistant polyurethane is obtained by reacting a polyol component with an isocyanate, and its molecular skeleton is derived from terephthalic acid. This heat-resistant polyurethane is obtained by using a polymer component having a terephthalic acid-based polyol containing active hydrogen as a main component, and isocyanate. Here, “consists of a main component” is intended to include a case where the whole is composed only of a main component.
上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
は、テレフタール酸と多価アルコールとを用い、OH/COO
H=1.2〜30の範囲で、反応温度70〜250℃に設定し、常
法のエステル化反応によって得ることができる。一般
に、平均分子量が30〜10000で水酸基を100〜500程度有
するものであって、分子差の両末端に水酸基を有するも
のが用いられる。Terephthalic acid-based polyol containing the active hydrogen, terephthalic acid and polyhydric alcohol, using OH / COO
It can be obtained by a conventional esterification reaction with H = 1.2-30 and a reaction temperature of 70-250 ° C. In general, those having an average molecular weight of 30 to 10,000 and having about 100 to 500 hydroxyl groups and having hydroxyl groups at both ends of the molecular difference are used.
このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原
料として、エチレングリコール,ジエチレングリコー
ル,プロピレングリコール,ジプロピレングリコール,
ヘキサングリコール,ブタングリコール,グリセリン,
トリメチロールプロパン,ヘキサントリオール,ペンタ
エリスリトール等の脂肪族系グリコールが挙げられる。
また、それ以外に、1,4−ジメチロールベンゼンのよう
な多価アルコールが挙げられる。特に、エチレングリコ
ール,プロピレングリコール,グリセリンを使用するこ
とが好適である。Raw materials constituting such a terephthalic acid-based polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol,
Hexane glycol, butane glycol, glycerin,
Aliphatic glycols such as trimethylolpropane, hexanetriol and pentaerythritol;
In addition, polyhydric alcohols such as 1,4-dimethylolbenzene can be mentioned. In particular, it is preferable to use ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin.
ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられる
が、必要に応じて、アミド酸,イミド酸を併用すること
ができる。Terephthalic acid is used as the dicarboxylic acid. If necessary, amic acid and imidic acid can be used in combination.
なお、イミド酸の構造式は次のようなものである。 The structural formula of the imidic acid is as follows.
また、耐熱性が低下しない程度でイソフタル酸、オル
ソフタル酸、コハク酸、アジビソ酸、セバシン酸などの
2塩基酸や、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、シク
ロペンタンテトラカルボン酸、エチレンテトラカルボン
酸、ピロメリット酸、トリメリット酸などの多塩基酸を
併用しても差し支えはない。 Further, dibasic acids such as isophthalic acid, orthophthalic acid, succinic acid, adivisic acid and sebacic acid, 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, ethylene Polybasic acids such as tetracarboxylic acid, pyromellitic acid and trimellitic acid may be used in combination.
上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるイソシ
アネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも
2個のイソシアネート基を有する多価イソシアネートの
イソシアネート基を、活性水素を有する化合物、たとえ
ばフェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトン
オキシムでブロック化したものを挙げることができる。
このようなイソシアネートは、安定化されている。ま
た、上記多価イソシアネート化合物をトリメチルロール
プロパン、ヘキサントリオール、ブタンジオール等の多
価アルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブ
ロック化してなるものも挙げられる。As the isocyanate to be reacted with the terephthalic acid-based polyol, the isocyanate group of a polyvalent isocyanate having at least two isocyanate groups in one molecule such as toluylene diisocyanate and xylylene diisocyanate is converted into a compound having active hydrogen, for example, phenol. , Caprolactam and those blocked with methyl ethyl ketone oxime.
Such isocyanates are stabilized. Further, a compound obtained by reacting the above polyvalent isocyanate compound with a polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, hexanetriol or butanediol and blocking with a compound having active hydrogen may also be used.
上記イソシアネート化合物の例としては、日本ポリウ
レタン社製、ミリオネートMS−50、コロネート2501,250
3,2505,コロネートAP−St,デスモジュールCT−St等を挙
げることができる。そして、上記多価イソシアネートと
しては、分子量300〜10000程度のものを用いることが好
適である。Examples of the isocyanate compound, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Millionate MS-50, Coronate 2501,250
3,2505, Coronate AP-St, Death Module CT-St and the like. It is preferable to use a polyisocyanate having a molecular weight of about 300 to 10,000.
本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつ
くり、これをワイヤ本体の金属線5Aに塗装し、数μmの
膜厚の被覆膜5B化することにより、ワイヤ本体の金属線
5Aの周囲を絶縁した被覆ワイヤ5を得るものである。The present invention is to prepare a coating composition using the above-described raw materials, apply the coating composition to the metal wire 5A of the wire body, and form a coating film 5B having a thickness of several μm, thereby forming the metal wire of the wire body.
This is to obtain a coated wire 5 insulated around 5A.
上記塗料組成物としては、ポリオール成分の水酸基1
当量につき、安定化イソシアネートのイソシアネート基
0.4〜4.0当量、好ましくは0.9〜2.0当量および所要量の
硬化促進触媒を加えて、さらに適量の有機溶剤(フェノ
ール類、グリコールエーテル類、ナフサ等)を加え、通
常、固型分含量10〜30重量%とすることにより得られる
ことができる。このとき必要に応じ、外観改良剤、染料
等の添加剤を適量配合することもできる。As the coating composition, the hydroxyl group 1 of the polyol component is used.
Per equivalent, isocyanate groups of the stabilized isocyanate
0.4 to 4.0 equivalents, preferably 0.9 to 2.0 equivalents and a required amount of a curing accelerator are added, and an appropriate amount of an organic solvent (phenols, glycol ethers, naphtha, etc.) is further added. % By weight. At this time, if necessary, an appropriate amount of an additive such as an appearance improving agent and a dye can be blended.
本発明において、ポリオール成分の1水酸基当量につ
き、安定化イソシアネートのイソシアネート基を0.4〜
4.0当量加える理由は、0.4当量未満では、得られる絶縁
ワイヤのクレージング特性が低下し、一方4.0当量を超
える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるからである。塗料
組成物調整時に加えられる硬化促進触媒は、ポリオール
成分100重量部当たり、好ましくは0.1〜10重量部であ
る。これが、0.1重量部未満になると、硬化促進効果が
少なくなると共に塗膜形成能が悪くなる傾向がみられ、
逆に10重量部を超えると、得られる耐熱ウレタンボンデ
ィングワイヤの熱劣化特性の低下がみられるようになる
からである。In the present invention, the isocyanate group of the stabilized isocyanate is 0.4 to 0.4 per hydroxyl equivalent of the polyol component.
The reason for adding 4.0 equivalents is that if it is less than 0.4 equivalents, the crazing characteristics of the resulting insulated wire will decrease, while the wear resistance of the coating film exceeding 4.0 equivalents will be inferior. The curing acceleration catalyst added at the time of preparing the coating composition is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component. When this is less than 0.1 part by weight, the tendency to deteriorate the film-forming ability as well as the curing promoting effect is reduced,
Conversely, if the amount exceeds 10 parts by weight, the heat-resistant urethane bonding wire obtained will have reduced thermal degradation characteristics.
上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ
酸、フェノール類を挙げることができ、具体的にはナフ
テン酸、オクテン酸、パーサチック酸などの亜鉛塩、鉄
塩、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、1,8ジア
ザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7,2,4,6トリス(ジメ
チルアミノメチル)フェノールが用いられる。Examples of the curing acceleration catalyst include metal carboxylic acids, amino acids, and phenols.Specifically, naphthenic acid, octenoic acid, zinc salts such as persatic acid, iron salts, copper salts, manganese salts, cobalt salts, A tin salt, 1,8 diazabicyclo (5,4,0) undecene-7,2,4,6 tris (dimethylaminomethyl) phenol is used.
上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金属線5Aの表
面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付けるこ
とにより得ることができる。It can be obtained by applying the above-mentioned coating composition on the surface of the metal wire 5A of the wire main body and baking it with a conventional baking coating apparatus.
上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化イソシ
アネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量
によっても異なるが、通常200〜300℃で4〜100秒程度
である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了させう
るに足りる温度と時間で焼き付けがなされ本実施例の被
覆ワイヤ5が得られる。The coating and baking conditions vary depending on the amounts of the polyol component, the stabilized isocyanate, the polymerization initiator and the curing accelerator, but are usually about 200 to 300 ° C. for about 4 to 100 seconds. In short, the coating is baked at a temperature and for a time sufficient to substantially complete the curing reaction of the coating composition, and the coated wire 5 of this embodiment is obtained.
なお、本発明者等の検討結果によれば、上記した組成
の耐熱ポリウレタンの他、市販のポリウレタン、またホ
ルマールは非炭化性の要件は満たすが、150℃〜175℃で
1時間後の被覆膜破壊回数低減における上記条件での劣
化率が20%を超えるので、被覆膜としては不適当であ
る。According to the study results of the present inventors, in addition to the heat-resistant polyurethane having the above-described composition, a commercially available polyurethane and formal satisfy the non-carbonizing requirement, but the coating after 1 hour at 150 ° C. to 175 ° C. Since the rate of deterioration under the above conditions in reducing the number of times of film destruction exceeds 20%, it is not suitable as a coating film.
他方、ポリイミド,ポリアミド,ナイロン,ポリエス
テル,ポリアミドイミド,ポリエステルイミドなどは金
属ボールの形成時または被覆膜の加熱除去時に炭化性を
示すので、被覆ワイヤの被覆膜として使用するには不適
当であることが明らかになった。On the other hand, polyimide, polyamide, nylon, polyester, polyamide imide, polyester imide and the like exhibit carbonization when forming metal balls or when the coating film is removed by heating, so that they are unsuitable for use as a coating film for a coated wire. It turned out that there was.
以上のプロセスを経て得られた被覆ワイヤ5は、その
ファースト(第1=1st)ボンディング側、すなわち半
導体チップ2の外部端子2Cと被覆ワイヤ5の一端との接
続側が金属ボール5A1の形成によるボールボンディング
により導電接続される一方、セカンド(第2=2nd)ボ
ンディング側、すなわちリード3のインナーリード3Bと
該被覆ワイヤ5の他端との接続が熱圧着および超音波振
動を利用したいわゆるサーモソニックボンディングによ
り該被覆膜5Bを予め除去することなく2ndボンディング
部5A2として導電接続されている。The coated wire 5 obtained through the above process has its first (1st = 1) bonding side, that is, the connection side between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and one end of the coated wire 5 formed by ball bonding by forming metal balls 5A1. On the other hand, the second (2 = 2nd) bonding side, that is, the connection between the inner lead 3B of the lead 3 and the other end of the covering wire 5 is formed by so-called thermosonic bonding using thermocompression bonding and ultrasonic vibration. It is conductively connected as the second bonding portion 5A2 without removing the coating film 5B in advance.
このようにして、ワイヤボンディングされた半導体チ
ップ2と、リード3のタブ3Aおよびインナーリード3B
と、被覆ワイヤ5とは、たとえばエポキシ樹脂などの樹
脂材6で封止され、リード3のアウターリード3Cのみが
該樹脂材6の外部に突出されている。Thus, the wire-bonded semiconductor chip 2, the tab 3A of the lead 3, and the inner lead 3B
And the covering wire 5 are sealed with a resin material 6 such as an epoxy resin, for example, and only the outer leads 3C of the leads 3 protrude outside the resin material 6.
次に、本実施例における被覆ワイヤ5のボンディング
のためのワイヤボンディング装置の構成と作用を第2
図,第4図〜第11図を中心に説明する。Next, the configuration and operation of the wire bonding apparatus for bonding the covered wire 5 in the present embodiment will be described in the second.
The description will be made mainly with reference to FIG. 4 and FIGS.
このワイヤボンディング装置は、いわゆるボールボン
ディング装置として構成されており、このボールボンデ
ィング装置は、第2図に示すように、ワイヤスプール11
に巻回された被覆ワイヤ5をボンディング部12に対して
供給するように構成されている。This wire bonding apparatus is configured as a so-called ball bonding apparatus. As shown in FIG.
The coating wire 5 wound around is supplied to the bonding portion 12.
すなわち、ワイヤスプール11からボンディング部12へ
の被覆ワイヤ5の供給は、テンショナ13,スプロケット1
4,クランパ15およびボンディングツール(キャピラリ)
16を通して行われるようになっている。このボンディン
グツール16は、本実施例においてはルビーを第1図
(b)に示す形状に切削加工することにより得られ、そ
の内部には軸方向に貫通される貫通孔16Bを備えてい
る。上記貫通孔16Bの内周面には第1図(b)に示すよ
うに、導電性物質16Cを被着している。該導電性物質16C
は、たとえばアルミニウム(Al)あるいはクロム(Cr)
等を鍍金あるいは蒸着等の手段によって被着したもので
あり、被覆ワイヤ5が当該ボンディングツールを通過す
る際に、被覆ワイヤ5の外周部が上記導電性物質16Cの
面と接触されることにより、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bに
帯電している静電気が除電可能な構造となっている。な
お、上記ボンディングツール16は、耐久性の点から上記
ルビーが好ましいが、従来のセラミックによるものであ
ってもよいことは勿論である。That is, the supply of the covering wire 5 from the wire spool 11 to the bonding portion 12 is performed by the tensioner 13 and the sprocket 1.
4, Clamper 15 and bonding tool (capillary)
This is done through 16. In this embodiment, the bonding tool 16 is obtained by cutting ruby into the shape shown in FIG. 1 (b), and has a through hole 16B penetrating in the axial direction. As shown in FIG. 1 (b), a conductive material 16C is applied to the inner peripheral surface of the through hole 16B. The conductive substance 16C
Is, for example, aluminum (Al) or chromium (Cr)
Are applied by means such as plating or vapor deposition. When the covered wire 5 passes through the bonding tool, the outer peripheral portion of the covered wire 5 is brought into contact with the surface of the conductive material 16C, The structure is such that static electricity charged on the coating film 5B of the coating wire 5 can be removed. The bonding tool 16 is preferably the ruby in view of durability, but it is needless to say that the bonding tool 16 may be made of a conventional ceramic.
上記ボンディングツール16の下方に位置されたボンデ
ィング部12には、第2図および第4図で示す位置関係
で、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装置1が配置され
る。そして、樹脂封止前の樹脂封止型半導体装置1は、
第2図に示すように、その下面(半導体チップ2の装着
されていない側の面)側をボンディング装置のボンディ
ングステージ17に支持されている。The resin-sealed semiconductor device 1 before resin-sealing is disposed in the bonding portion 12 located below the bonding tool 16 in a positional relationship shown in FIGS. 2 and 4. The resin-sealed semiconductor device 1 before resin sealing is
As shown in FIG. 2, the lower surface (the surface on which the semiconductor chip 2 is not mounted) is supported by a bonding stage 17 of a bonding apparatus.
上記半導体チップ2の外部端子2Cには、被覆ワイヤ5
の一端側の被覆膜5Bを除去して露出状態とした金属線5A
の先端を溶融して形成された金属ボール5A1が接合され
ている。当該金属ボール5A1は、金属線5Aの直径に比べ
てたとえば2〜3倍程度大きな直径で構成されるように
なっている。一方、リード3のインナーリード3Bには、
接続部分の被覆ワイヤ5の他端側の被覆膜5Bを破壊して
露出させた状態の金属線5Aが接合されている。すなわ
ち、被覆ワイヤ5の他端側は、実質的にリード3との接
続部分の被覆膜5Bだけが除去されており、それ以外の被
覆膜5Bは残存するように構成されている。この被覆ワイ
ヤ5の他端側の被覆膜5Bの破壊は、後述するが、ボンデ
ィングツール16によって与えられる超音波振動、適度な
加圧および適度な加熱(エネルギ)によって行うことが
できる。An external terminal 2C of the semiconductor chip 2 has a coating wire 5
Metal wire 5A that is exposed by removing the coating film 5B on one end side of
The metal ball 5A1 formed by melting the tip of is joined. The metal ball 5A1 has a diameter that is, for example, about two to three times larger than the diameter of the metal wire 5A. On the other hand, the inner lead 3B of the lead 3
The metal wire 5A in a state where the coating film 5B on the other end side of the coating wire 5 at the connection portion is broken and exposed is joined. That is, the other end side of the coating wire 5 is configured such that substantially only the coating film 5B at the connection portion with the lead 3 is removed, and the other coating film 5B remains. The coating film 5B at the other end of the coating wire 5 can be destroyed by ultrasonic vibration, appropriate pressurization, and appropriate heating (energy) provided by the bonding tool 16, as described later.
このように、被覆ワイヤ5を使用する本実施例の樹脂
封止型半導体装置1では、半導体チップ2の外部端子2C
に、被覆ワイヤ5の一端側の金属線5Aで形成される金属
ボール5A1を接続し、リード3のインナーリード3Bに、
接触部分の被覆膜5Bを破壊した被覆ワイヤ5の他端側の
金属線5Aを接続している。ここで、金属ボール5A1の形
状が大形状であるため、半導体チップ2の外部端子2Cと
被覆ワイヤ5の金属線5Aとの接触面積が増加し、両者間
のボンダビリティが向上されている。また、リード3の
インナーリード部3Bと接続する部分以外の被覆ワイヤ5
の他端側を被覆膜5Bで覆い、この被覆ワイヤ5の他端側
と隣接する他の被覆ワイヤ5の他端側とのショートを低
減することができるので、リード3の間隔を縮小し、樹
脂封止型半導体装置1の多端子化(いわゆる、多ピン
化)を図ることができる。As described above, in the resin-sealed semiconductor device 1 of the present embodiment using the covering wire 5, the external terminals 2C of the semiconductor chip 2 are provided.
Is connected to a metal ball 5A1 formed by a metal wire 5A on one end side of the covering wire 5, and to an inner lead 3B of the lead 3,
The metal wire 5A on the other end side of the coated wire 5 in which the coating film 5B of the contact portion is broken is connected. Here, since the shape of the metal ball 5A1 is large, the contact area between the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 and the metal wire 5A of the covering wire 5 is increased, and the bondability between the two is improved. In addition, the covering wire 5 other than the portion connected to the inner lead portion 3B of the lead 3
Is covered with a coating film 5B, and a short circuit between the other end of the coated wire 5 and the other end of the adjacent coated wire 5 can be reduced. In addition, it is possible to increase the number of terminals (so-called, more pins) of the resin-encapsulated semiconductor device 1.
上記ボンディングツール16および被覆ワイヤ5の供給
方向の先端部分(金属ボール5A1形成部分)は、上記第
2図および第4図に示すように、金属ボール5A1の形成
時に、被覆部材18Aによって覆われるように構成されて
いる。被覆部材18Aは、第4図に示す矢印A方向に回転
移動するように構成されている。つまり、被覆部材18A
は、金属ボール5A1の形成時に、矢印A方向の回転動作
によってツール挿入口18Bからボンディングツール16を
挿入し、それを覆うように構成されている。As shown in FIGS. 2 and 4, a tip portion of the bonding tool 16 and the covering wire 5 in the supply direction (a portion where the metal ball 5A1 is formed) is covered by the covering member 18A when the metal ball 5A1 is formed. Is configured. The covering member 18A is configured to rotate in the direction of arrow A shown in FIG. That is, the covering member 18A
When the metal ball 5A1 is formed, the bonding tool 16 is inserted from the tool insertion opening 18B by a rotating operation in the direction of arrow A, and covers the metal ball 5A1.
この被覆部材18Aは、第5図(具体的な構成を示す部
分断面図、第6図のV−V切断線における断面に相当す
る)、第6図(第5図の矢印VI方向から見た平面図)お
よび第7図(第6図のVII−VII切断線における断面図)
で示すように構成されている。被覆部材18Aは、後述す
るが、金属ボール5A1の形成時において、溶け上がる被
覆膜5Bの吹き飛ばしによってボンディング部12に対して
被覆膜5Bの一部が飛散しないように構成されている。ま
た、被覆部材18Aは、被覆ワイヤ5の金属線5AがCu,Al等
の酸化し易い材料で形成される場合、酸化防止用ガス雰
囲気(シールドガス雰囲気)を保持し易いように構成さ
れている。このような被覆部材18Aは、たとえばステン
レス鋼で形成する。さらに、被覆部材18Aは、被覆ワイ
ヤ5の金属ボール5A1の形成状態等を作業者が確認でき
るように、透明性を有するガラス材料で形成してもよ
い。This covering member 18A is shown in FIG. 5 (partial sectional view showing a specific configuration, corresponding to a section taken along the line VV in FIG. 6), and FIG. 6 (viewed from the direction of arrow VI in FIG. 5). FIG. 7 (a plan view) and FIG. 7 (a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6).
It is configured as shown in FIG. As will be described later, the coating member 18A is configured such that a part of the coating film 5B does not scatter to the bonding portion 12 due to the blowing of the melting coating film 5B when the metal ball 5A1 is formed. When the metal wire 5A of the coating wire 5 is formed of a material that is easily oxidized such as Cu or Al, the coating member 18A is configured to easily maintain an oxidation-preventing gas atmosphere (shield gas atmosphere). . Such a covering member 18A is formed of, for example, stainless steel. Further, the covering member 18A may be formed of a transparent glass material so that an operator can confirm the formation state and the like of the metal ball 5A1 of the covering wire 5.
上記被覆材料18Aの底部分には、第2図,第4図およ
び第5図に示すように、電気トーチ(アーク電極)18D
が設けられている。電気トーチ18Dは、第8図(金属ボ
ールの形成原理を説明する模写構成図)に示すように、
被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金属線5Aに近接させ、
両者間にアークAcを発生させて金属ボール5A1を形成す
るように構成されている。電気トーチ18Dは、たとえば
高温度に耐えるタングステン(W)で形成されている。As shown in FIGS. 2, 4 and 5, an electric torch (arc electrode) 18D is provided on the bottom of the coating material 18A.
Is provided. The electric torch 18D is, as shown in FIG. 8 (a schematic configuration diagram illustrating the principle of forming a metal ball),
Close to the metal wire 5A on the tip side on the supply side of the coated wire 5,
An arc Ac is generated between the two to form a metal ball 5A1. The electric torch 18D is formed of, for example, tungsten (W) that can withstand high temperatures.
電気トーチ18Dは、導電性材料で形成された吸引装置1
9への吸引管18Eを介在させて、アーク発生装置20に接続
されている。吸引管18Eは、たとえばステンレス鋼で形
成されており、Ag−Cuろう材等の接着金属層を介在させ
て電気トーチ18Dを固着している。この吸引管18Eは、挟
持部材18Fを介在させて被覆部材18Aに固着されている。
つまり、電気トーチ18Dおよび吸引管18Eと被覆部材18A
とは、一体に構成されている。Electric torch 18D is a suction device 1 made of conductive material
It is connected to the arc generator 20 via a suction pipe 18E to the pipe 9. The suction tube 18E is made of, for example, stainless steel, and fixes the electric torch 18D with an adhesive metal layer such as an Ag-Cu brazing material interposed therebetween. The suction tube 18E is fixed to the covering member 18A with the holding member 18F interposed therebetween.
That is, the electric torch 18D, the suction tube 18E and the covering member 18A
And are integrally formed.
上記電気トーチ18Dは、前述のように金属ボール5A1を
形成する時に被覆ワイヤ5の供給側の先端部に近接し、
ボンディング工程中に被覆ワイヤ5の供給経路から離隔
できるようにするため、第4図に示す矢印A方向に移動
可能な状態で構成されている。この電気トーチ18Dを移
動させる移動装置は、主に、吸引管18Eおよび絶縁部材1
8Hを介在させて電気トーチ18Dを支持する支持部材18G、
この支持部材18Gを矢印A方向に回転させるクランク軸1
8I、このクランク軸18Iを回転させる駆動源18Kで構成さ
れている。クランク軸18Iの回転は、このクランク軸18I
に連結されて駆動源18Kのシャフト18Jの矢印B方向の移
動によって行われる。駆動源18Kは、たとえば電磁ソレ
ノイドで構成されている。クランク軸18Iは、図示して
いないが、ボンディング装置本体に回転自在に支持され
ている。なお、電気トーチ18Dと被覆部材18Aの移動は、
両者が一体に構成されているので同期して行われる。The electric torch 18D is close to the tip of the supply side of the covering wire 5 when forming the metal ball 5A1 as described above,
In order to be able to be separated from the supply path of the covering wire 5 during the bonding process, it is configured to be movable in the direction of arrow A shown in FIG. The moving device for moving the electric torch 18D mainly includes the suction pipe 18E and the insulating member 1
Support member 18G that supports electric torch 18D with 8H interposed,
Crankshaft 1 for rotating this support member 18G in the direction of arrow A
8I, and a drive source 18K for rotating the crankshaft 18I. The rotation of the crankshaft 18I
The driving is performed by the movement of the shaft 18J of the drive source 18K in the direction of the arrow B. Drive source 18K is formed of, for example, an electromagnetic solenoid. Although not shown, the crankshaft 18I is rotatably supported by the bonding apparatus main body. The movement of the electric torch 18D and the covering member 18A
Since both are configured integrally, they are performed in synchronization.
上記アーク発生装置20は、第4図に示すように、主に
コンデンサC1,蓄電用コンデンサC2,トリアーで作動する
アーク発生用サイリスタD,抵抗Rで構成されている。直
流電源D.Cは、たとえば、−1000〜−3000〔V〕程度の
負の極性の電圧を供給するように構成されている。直流
電源D.Cは、サイリスタD,抵抗R等を介して電気トーチ1
8Dに接続されている。基準電位CNDは、たとえば接地電
位(=0〔V〕)である。なお図中、Vは電圧計、Aは
電流計である。As shown in FIG. 4, the arc generator 20 mainly includes a capacitor C1, a capacitor C2 for storage, a thyristor D for arc generation operated by a trier, and a resistor R. The DC power supply DC is configured to supply a negative polarity voltage of, for example, about -1000 to -3000 [V]. The DC power supply DC is connected to an electric torch 1 via a thyristor D, a resistor R, etc.
Connected to 8D. The reference potential CND is, for example, a ground potential (= 0 [V]). In the figures, V is a voltmeter, and A is an ammeter.
後に詳述するが、被覆ワイヤ5の金属線5Aはワイヤス
プール11に巻回された端部が基準電位GNDで接続されて
いる。この結果、電気トーチ18Dで被覆ワイヤ5の先端
部に金属ボール5A1を形成する場合、第2図,第4図お
よび第8図に示すように、電気トーチ18Dを負電位
(−)、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の金属線5Aを
正電位(+)に設定することができる。As will be described later in detail, the end of the metal wire 5A of the covering wire 5 wound around the wire spool 11 is connected to the reference potential GND. As a result, when the metal ball 5A1 is formed at the tip of the covered wire 5 by the electric torch 18D, as shown in FIGS. 2, 4 and 8, the electric torch 18D is set to the negative potential (-) The metal wire 5A at the tip in the supply direction of 5 can be set to a positive potential (+).
このように、被覆ワイヤ5の先端部の金属線5Aとアー
ク電極18Dとの間にアークAcを発生させ、被覆ワイヤ5
の先端部に金属ボール5A1を形成するボンディング装置
において、被覆ワイヤ5の金属線5Aを正電位(+)に接
続し、電気トーチ18Dを負電位(−)に接続することに
より、上記被覆ワイヤ5の金属線5Aと電気トーチ18Dと
の間に発生するアークAcの発生位置をその逆の極性の場
合に比べて安定化することができるので、アークAcが被
覆ワイヤ5の金属線5Aの後端側に向かって這い上がるこ
とを低減することができる。アークAcの這い上がりの低
減は、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がりの低減とし
て顕著な効果をもたらし、被覆材の溶け上がりによる樹
脂溜りの発生を防止することができる。Thus, the arc Ac is generated between the metal wire 5A at the tip of the covered wire 5 and the arc electrode 18D, and the covered wire 5
In the bonding apparatus in which the metal ball 5A1 is formed at the tip of the wire, the metal wire 5A of the coating wire 5 is connected to a positive potential (+), and the electric torch 18D is connected to the negative potential (-). The generation position of the arc Ac generated between the metal wire 5A and the electric torch 18D can be stabilized as compared with the case of the opposite polarity, so that the arc Ac becomes the rear end of the metal wire 5A of the coated wire 5. Crawling up to the side can be reduced. The reduction in the crawling of the arc Ac has a remarkable effect as the reduction in the melting of the coating film 5B of the coating wire 5, and the occurrence of the resin pool due to the melting of the coating material can be prevented.
なお、本発明は、被覆ワイヤ5の金属線5Aが電気トー
チ18Dに対して正の電位を有するように、基準電位GNDよ
りも高い電圧または低い電圧に上記被覆ワイヤ5の金属
線5Aを接続してもよい。Note that the present invention connects the metal wire 5A of the coated wire 5 to a voltage higher or lower than the reference potential GND so that the metal wire 5A of the coated wire 5 has a positive potential with respect to the electric torch 18D. You may.
上記被覆ワイヤ5が巻回された上記ワイヤスプール11
は、第4図および第9図(要部分解斜視図)で示すよう
に構成されている。ワイヤスプール11は、たとえば円筒
形状のアルミニウム金属の表面にアルマイト処理を施し
て構成する。アルマイト処理は、機械的強度の向上やキ
ズの発生を防止するために施す。このワイヤスプール11
は、前述のように、アルマイト処理が施されているので
絶縁性を有する。The wire spool 11 around which the covering wire 5 is wound.
Is configured as shown in FIG. 4 and FIG. 9 (exploded perspective view of a main part). The wire spool 11 is formed by, for example, performing alumite treatment on the surface of a cylindrical aluminum metal. The alumite treatment is performed to improve mechanical strength and prevent scratches. This wire spool 11
Has an insulating property because it is anodized as described above.
なお、該ワイヤスプール11にクロム(Cr)メッキを施
し、導電性を具備させてもよい。The wire spool 11 may be plated with chromium (Cr) to have conductivity.
さらに、ワイヤスプール11をステンレス鋼で構成する
ことも可能である。Further, the wire spool 11 can be made of stainless steel.
上記ワイヤスプール11は、スプールホルダ21に取付け
られ、このスプールホルダ21の回転軸21Aによってボン
ディング装置本体10に取付けられている。The wire spool 11 is attached to a spool holder 21 and attached to the bonding apparatus main body 10 by a rotation shaft 21A of the spool holder 21.
スプールホルダ21は、少なくともその一部に導電性を
有するように、たとえば接地された状態のステンレス鋼
で構成されている。したがって、該スプールホルダ21に
巻回された被覆ワイヤ5は、その被覆膜5Bに帯電された
静電気が上記ステンレス鋼を通じて放電されるようにな
っている。The spool holder 21 is made of, for example, a grounded stainless steel so that at least a part thereof has conductivity. Therefore, in the coated wire 5 wound around the spool holder 21, the static electricity charged in the coating film 5B is discharged through the stainless steel.
上記ワイヤスプール11には、第9図および第11図(要
部拡大斜視図)で示すように、接続端子11Aが設けられ
ている。接続端子11Aは、スプールホルダ21の導電性を
有する部分と接触するワイヤスプール11の側面部分(鍔
部)に、点形状で設けられている。The wire spool 11 is provided with a connection terminal 11A, as shown in FIGS. 9 and 11 (an enlarged perspective view of a main part). The connection terminal 11A is provided in a point shape on a side surface portion (a flange portion) of the wire spool 11 that comes into contact with a conductive portion of the spool holder 21.
接続端子11Aは、第10図に示すように、絶縁体11Aaの
上部に導電体11Abを設け、この導電体11Abの上部に接続
用金属部11Acを設けて構成している。絶縁体11Aaは、導
電体11Abとワイヤスプール11と確実に電気的に分離し、
しかも、スプールホルダ21に接続用金属部11Acを確実に
当接できる適度な弾力性を有するように、たとえばポリ
イミド樹脂で形成する。導電体11Abは、被覆ワイヤ5の
金属線5Aを接続する接続用金属部11Acと、スプールホル
ダ21に接触する接続用金属部11Acとを確実に接続できる
ように、たとえばCu箔で形成する。接続用金属部11Acは
導電性ペースト,半田等で形成する。As shown in FIG. 10, the connection terminal 11A is configured such that a conductor 11Ab is provided on an insulator 11Aa, and a connection metal part 11Ac is provided on the conductor 11Ab. The insulator 11Aa is reliably electrically separated from the conductor 11Ab and the wire spool 11,
In addition, it is formed of, for example, a polyimide resin so as to have appropriate elasticity so that the connection metal portion 11Ac can surely contact the spool holder 21. The conductor 11Ab is formed of, for example, Cu foil so that the connection metal portion 11Ac connecting the metal wire 5A of the covering wire 5 and the connection metal portion 11Ac contacting the spool holder 21 can be reliably connected. The connection metal part 11Ac is formed of a conductive paste, solder, or the like.
この接続端子11Aには、ワイヤスプール11の側面(鍔
部)に形成された切欠部を通して、ボンディング部12に
供給される側と反対側の被覆ワイヤ5の端部の金属線5
A、すなわち被覆ワイヤ5の巻き始め端部の金属線5Aを
接続するように構成されている。この金属線5Aは、接続
用金属部11Acによって接続端子11Aに接続される。被覆
ワイヤ5の巻き始めの金属線5Aの表面の被覆膜5Bは、加
熱あるいは化学的に除去する。接続端子11A、つまり被
覆ワイヤ5の金属線5Aは、スプールホルダ21、その回転
軸21Aおよびボンディング装置本体10を通して基準電位G
NDに接続されている。基準電位GNDは、上記アーク発生
装置20の基準電位GNDと同様の電位である。The connection terminal 11A passes through a notch formed in the side surface (flange) of the wire spool 11 to pass through the metal wire 5 at the end of the covered wire 5 opposite to the side supplied to the bonding portion 12.
A, that is, the metal wire 5A at the winding start end of the covering wire 5 is connected. The metal wire 5A is connected to the connection terminal 11A by the connection metal part 11Ac. The coating film 5B on the surface of the metal wire 5A at the beginning of the winding of the coating wire 5 is heated or chemically removed. The connection terminal 11A, that is, the metal wire 5A of the covering wire 5 is supplied to the reference potential G through the spool holder 21, its rotating shaft 21A and the bonding apparatus main body 10.
Connected to ND. The reference potential GND is the same potential as the reference potential GND of the arc generator 20.
このように、上記ワイヤスプール11に基準電位GNDに
接続するための接続端子11Aを設け、この接続端子に被
覆ワイヤ5の巻き始め端部の金属線5Aを接続することに
より、スプールホルダ21等を通して基準電位GNDに接続
することできるので、被覆ワイヤ5の金属線5Aを確実に
基準電位GNDに接続することができる。Thus, the connection terminal 11A for connecting to the reference potential GND is provided on the wire spool 11 and the metal wire 5A at the start end of the covering wire 5 is connected to this connection terminal, so that the connection can be made through the spool holder 21 or the like. Since the metal wire 5A of the covered wire 5 can be reliably connected to the reference potential GND because it can be connected to the reference potential GND.
また、上記被覆ワイヤ5の金属線5Aが基準電位GNDに
接続されることにより、金属ボール5A1の形成時に、電
気トーチ18Dと供給側の被覆ワイヤ5の金属線5Aとの間
の電位差を充分に確保し、アークAcの発生を良好にする
ことができるので、金属ボール5A1を確実に形成するこ
とができる。Further, since the metal wire 5A of the covered wire 5 is connected to the reference potential GND, a potential difference between the electric torch 18D and the metal wire 5A of the covered wire 5 on the supply side can be sufficiently reduced when the metal ball 5A1 is formed. As a result, it is possible to improve the generation of the arc Ac, so that the metal ball 5A1 can be reliably formed.
第2図および第4図に示すように、上記ボンディング
ツール16は、ボンディングアーム16Aを介在させて、ボ
ンディングヘッド(デジタルボンディングヘッド)22に
よって支持されている。ボンディングアーム16Aにおい
て、そのボンディングヘッド22側の一端には、所定周波
数による超音波発振機構22Hが内蔵されており、該超音
波発振機構22Hによる発振はボンディングアーム16Aを経
てボンディングツール16を超音波振動させるように構成
されている。As shown in FIGS. 2 and 4, the bonding tool 16 is supported by a bonding head (digital bonding head) 22 with a bonding arm 16A interposed therebetween. In the bonding arm 16A, an ultrasonic oscillation mechanism 22H with a predetermined frequency is built in at one end on the side of the bonding head 22. The oscillation by the ultrasonic oscillation mechanism 22H causes the bonding tool 16 to ultrasonically oscillate through the bonding arm 16A. It is configured to be.
ボンディングヘッド22は、XYテーブル23を介在させて
基台24に支持されている。ボンディングヘッド22は、ボ
ンディング部12にボンディングツール16を近接および離
反できるように、ボンディングアーム16Aを上下方向
(第2図の矢印C方向)に移動できる移動装置が設けら
れている。該移動装置は、主としてガイド部材22A,上下
動ブロック22B,雌ねじ部材22C,雄ねじ部材22D,モータ22
Eで構成されている。ガイド部材22Aは、矢印C方向に上
下動ブロック22Bを移動させるように構成されている。
上記モータ22Eはサーボモータであり、所定電流の印加
によって雄ねじ部材22Dを所定量だけ回転させ、この回
転量に対応して該雄ねじ部材22Dに嵌合される雌ねじ部
材22Cを軸方向に移動させ、この移動により連動される
上下動ブロック22Bを図中の矢印C方向に移動させるよ
うに構成されている。The bonding head 22 is supported by a base 24 with an XY table 23 interposed. The bonding head 22 is provided with a moving device that can move the bonding arm 16A in the vertical direction (the direction of arrow C in FIG. 2) so that the bonding tool 16 can be moved toward and away from the bonding section 12. The moving device mainly includes a guide member 22A, a vertically moving block 22B, a female screw member 22C, a male screw member 22D, and a motor 22.
Consists of E. The guide member 22A is configured to move the vertical movement block 22B in the direction of arrow C.
The motor 22E is a servomotor, rotates the male screw member 22D by a predetermined amount by applying a predetermined current, and moves the female screw member 22C fitted to the male screw member 22D in the axial direction in accordance with the rotation amount, The vertical movement block 22B interlocked with this movement is configured to move in the direction of arrow C in the figure.
上下動ブロック22Bに支持されたボンディングアーム1
6Aは、回転軸22Fを中心に回転するように構成されてい
る。ボンディングアーム16Aの回転軸22Fを中心とする回
転は、弾性部材22Gにより制御される。この弾性部材22G
の回転の制御は、ボンディングツール16がボンディング
部12に当接した時に、ボンディング部12が必要以上に加
圧されることを防止し、ボンディング部12の損傷や破壊
を防止するように構成されている。Bonding arm 1 supported by vertical movement block 22B
6A is configured to rotate around a rotation shaft 22F. The rotation of the bonding arm 16A about the rotation axis 22F is controlled by the elastic member 22G. This elastic member 22G
The rotation control is configured to prevent the bonding unit 12 from being pressed more than necessary when the bonding tool 16 comes into contact with the bonding unit 12, and to prevent damage or destruction of the bonding unit 12. I have.
なお、同図では図示していないが、ボンディングアー
ム16Aの回転については、上下動ブロック22B内に配置さ
れたボイスコイルモータの揺動によって行うものとして
もよい。Although not shown in the figure, the rotation of the bonding arm 16A may be performed by swinging of a voice coil motor disposed in the vertical movement block 22B.
上記クランパ15は、被覆ワイヤ5をその両側面より挾
持可能な構造を有しており、被覆ワイヤ5の供給を制御
するように構成されている。クランパ15は、クランパア
ーム15Aを介在させてボンディングアーム16Aに設けられ
ている。The clamper 15 has a structure capable of holding the covering wire 5 from both side surfaces thereof, and is configured to control the supply of the covering wire 5. The clamper 15 is provided on the bonding arm 16A with the clamper arm 15A interposed.
スプロケット14は、ワイヤスプール11から供給される
被覆ワイヤ5をボンディングツール16に対して正確に位
置決めするためのものであり、クランパアーム15Aに対
して固定されている。本実施例においては、上記クラン
パ15およびスプロケット14はいずれもステンレス鋼等の
導電性金属で構成されており、かつこれらは接地された
状態となっているため、クランパ15およびスプロケット
14を通過する際の被覆ワイヤ5との摩耗による被覆膜5B
の帯電は防止されている。また、被覆膜5Bにおいて帯電
を生じている場合には上記導電性金属からなるクランパ
15およびスプロケット14との被覆ワイヤ5の外周面が接
触される際に、帯電状態の静電気はクランパ15およびプ
ロケット14を通じて除電される。The sprocket 14 is for accurately positioning the coated wire 5 supplied from the wire spool 11 with respect to the bonding tool 16, and is fixed to the clamper arm 15A. In the present embodiment, the clamper 15 and the sprocket 14 are both made of a conductive metal such as stainless steel and are grounded.
Coating film 5B due to abrasion with coated wire 5 when passing through 14
Is prevented from being charged. In addition, when the coating film 5B is charged, a clamper made of the conductive metal is used.
When the outer peripheral surface of the coated wire 5 is brought into contact with the sprocket 15 and the sprocket 14, the static electricity in the charged state is eliminated through the clamper 15 and the proket 14.
上記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍であっ
て、ボンディングツール16とボンディング部12との間の
被覆ワイヤ5の供給経路の近傍には、第2図,第8図に
示すように、冷却流体吹付装置25の冷却流体吹付ノズル
18Cが設けられている。冷却流体吹付ノズル18Cは、被覆
ワイヤ5の供給方向の先端部の金属線5Aで金属ボール5A
1を形成する時に、その形成部分(金属線5Aおよび被覆
膜5B)に冷却流体吹付装置25からの冷却流体(Gs)を吹
き付けるように構成されている。冷却流体吹付ノズル18
Cから吹き出される冷却流体Gsは、第8図に示すよう
に、被覆ワイヤ5の先端部の金属線5Aで金属ボール5A1
を形成する際に、アークAcの発生する熱で溶け上がって
形成される被覆膜5Bを吹き飛ばして(5Ba)、ボンディ
ングツール16の先端から突出された被覆ワイヤ5の周囲
での樹脂溜りの発生を防止するとともに、溶け上がりを
一定位置で制御するように構成されている。As shown in FIGS. 2 and 8, in the vicinity of the leading end of the covering wire 5 in the supply direction and in the vicinity of the supply path of the covering wire 5 between the bonding tool 16 and the bonding portion 12, as shown in FIGS. Cooling fluid spray nozzle of cooling fluid spray device 25
18C is provided. The cooling fluid spray nozzle 18C is connected to the metal ball 5A with the metal wire 5A at the tip of the coating wire 5 in the supply direction.
At the time of forming 1, the cooling fluid (Gs) from the cooling fluid spraying device 25 is sprayed on the formation portion (the metal wire 5A and the coating film 5B). Cooling fluid spray nozzle 18
As shown in FIG. 8, the cooling fluid Gs blown out of C is supplied to the metal ball 5A1 by the metal wire 5A at the tip of the covering wire 5.
Is formed, the coating film 5B that is melted up by the heat generated by the arc Ac is blown off (5Ba), and a resin pool is generated around the coating wire 5 protruding from the tip of the bonding tool 16. And the melting is controlled at a fixed position.
上記冷却流体Gsは、ボンディングツール16の先端延長
方向、すなわち被覆ワイヤ5の先端部分に冷却流体Gsを
吹き付ければよく、本実施例においてその冷却流体吹付
ノズル18Cは、上記被覆部材18Aに対して設けられてい
る。該冷却流体吹付ノズル18Cは、第4図〜第7図に具
体的な構造を示すように、被覆膜5Bの溶け上がりを小さ
くするために、図中斜め上方に位置し、被覆ワイヤ5の
後端側から先端側に向かって冷却流体Gsを吹き付けるよ
うに構成されている。なお、冷却流体吹付ノズル18C
は、ボンディングツール16に取付けないほうが好まし
い。すなわち、冷却流体吹付ノズル18Cをボンディング
ツール16に取付けた場合には、ボンディングツール16の
重量が増加し、その超音波振動の負荷が増大するため
に、接続部分のボンダビリティが低下するためである。The cooling fluid Gs only needs to spray the cooling fluid Gs in the direction in which the tip of the bonding tool 16 extends, that is, the tip of the coating wire 5. In the present embodiment, the cooling fluid spray nozzle 18 </ b> C Is provided. As shown in FIG. 4 to FIG. 7, the cooling fluid spray nozzle 18C is positioned diagonally above in the figure to reduce the melting of the coating film 5B. The cooling fluid Gs is sprayed from the rear end toward the front end. The cooling fluid spray nozzle 18C
Is preferably not attached to the bonding tool 16. That is, when the cooling fluid spray nozzle 18C is attached to the bonding tool 16, the weight of the bonding tool 16 increases, and the load of the ultrasonic vibration increases, so that the bondability of the connection portion decreases. .
上記冷却流体Gsとしては、N2,H2,He,Ar,空気等の気
体を使用し、第8図に示すように、冷却流体吹付装置
(流体源)25から冷却装置25A,流量計25B,流体搬送管25
Cを介在させて冷却流体吹付ノズル18Cに供給される。As the cooling fluid Gs, a gas such as N 2 , H 2 , He, Ar, or air is used. As shown in FIG. 8, a cooling fluid spraying device (fluid source) 25 sends a cooling device 25A and a flow meter 25B. , Fluid transfer pipe 25
C is supplied to the cooling fluid spray nozzle 18C via C.
なお、このときに冷却流体吹付装置25内においてコロ
ナ放電手段25Eを設け、イオン分離された状態のイオン
ガス(除電流体)を冷却流体Gsとして用いてもよい。こ
の場合には、ワイヤボンディングの直前位置における被
覆ワイヤ5の除電が可能となるため、ワイヤボンディン
グ時における被覆膜5Bの帯電に起因する半導体チップ2
の静電破壊を有効に防止することができる。At this time, the corona discharge means 25E may be provided in the cooling fluid spraying device 25, and the ion gas (current removing member) in a state where ions are separated may be used as the cooling fluid Gs. In this case, since it is possible to remove the charge of the covering wire 5 immediately before the wire bonding, the semiconductor chip 2 caused by the charging of the covering film 5B at the time of the wire bonding is formed.
Can be effectively prevented from being electrostatically damaged.
なお、本発明者等の研究によれば、上記イオンガスの
他、単なるN2による気体の吹き付けによっても被覆膜5B
の除電効果のあることが確認されている。Note that according to the study by the present inventors, in addition to the ion gas, also covering layer 5B by blowing the gas by the mere N 2
Has been confirmed to have a static elimination effect.
冷却装置25Aは、冷却流体Gsを積極的に常温よりも低
く冷却するように構成されている。冷却装置25Aは、た
とえばペルチェ効果を利用した電子冷却装置で構成す
る。上記流体搬送管25Cは、第8図に簡略化して示して
いるが、少なくとも冷却装置25Aと冷却流体吹付ノズル1
8Cの供給口との間を断熱材25Dで覆うように構成されて
いる。つまり、断熱材25Dは冷却装置25Aで冷却された冷
却流体Gsの温度を流体搬送管25Cの移動中に変化させな
い(冷却効率を高める)ように構成されている。The cooling device 25A is configured to actively cool the cooling fluid Gs below normal temperature. The cooling device 25A is configured by, for example, an electronic cooling device using the Peltier effect. Although the fluid transport pipe 25C is shown in a simplified form in FIG. 8, at least the cooling device 25A and the cooling fluid spray nozzle 1
It is configured to cover the space between the supply port of 8C and the heat insulating material 25D. That is, the heat insulating material 25D is configured not to change the temperature of the cooling fluid Gs cooled by the cooling device 25A during movement of the fluid transport pipe 25C (to increase the cooling efficiency).
また、上記被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の近傍で
あって、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの溶け上がり部分を中
心として上記冷却流体吹付ノズル18Cに対向する位置に
は、上記吸引装置19に連結された吸引管18Eが設けられ
ている。この吸引管18Eは、前述のように、電気トーチ1
8Dとアーク発生装置20とを接続する導電体としても使用
されるが、主に、冷却流体吹付ノズル18Cで吹き飛ばさ
れた、被覆ワイヤ5の溶け上がった被覆膜5Baを吸引す
るように構成されている。吸引管18Eで吸引された被覆
膜5Baは、吸引装置19に吸引された後、外部に排出され
る。The suction device 19 is located in the vicinity of the leading end of the covering wire 5 in the supply direction and at a position opposed to the cooling fluid spray nozzle 18C around the melted portion of the covering film 5B of the covering wire 5. Is provided with a suction pipe 18E connected to the suction pipe 18E. The suction tube 18E is connected to the electric torch 1 as described above.
Although it is also used as a conductor for connecting the 8D and the arc generator 20, it is mainly configured to suck the melted coating film 5Ba of the coating wire 5 blown off by the cooling fluid spray nozzle 18C. ing. The coating film 5Ba sucked by the suction pipe 18E is discharged to the outside after being sucked by the suction device 19.
また、本実施例においては、被覆ワイヤ5の他端をリ
ード3のインナーリード3Bに対して、より確実にボンデ
ィング(2ndボンディング)するため、リード3のイン
ナーリード3Bのみを他の部分よりも高い温度に局部加熱
するセラミック製のヒータ26が第1図(a)および第11
図に示す如く角形リング状に設けられている。なお、符
号26Aはこの角形リング状の局部加熱用のヒータ26への
給電線である。Further, in this embodiment, only the inner lead 3B of the lead 3 is higher than the other parts in order to bond the other end of the covered wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3 more reliably (2nd bonding). The heater 26 made of ceramic for locally heating to a temperature is shown in FIG.
It is provided in a square ring shape as shown in the figure. Reference numeral 26A denotes a power supply line to the rectangular ring-shaped heater 26 for local heating.
次に、本実施例のワイヤボンディング方法について簡
単に説明する。Next, the wire bonding method of this embodiment will be briefly described.
まず、第2図,第4図,第5図,第8図に示すよう
に、ボンディングツール16およおびその加圧面側に突出
された被覆ワイヤ5の供給方向の先端部分を被覆部材18
Aで覆う。このような作業は、上記駆動源18Kで動作する
移動装置によって、被覆部材18Aを第4図の矢印A方向
に移動することによって行われる。また、この被覆部材
18Aを用いることにより、電気トーチ18D,冷却流体吹付
ノズル18Cのそれぞれを被覆ワイヤ5の先端部の近傍に
配置することができる。First, as shown in FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 8, the bonding tool 16 and the leading end portion of the coating wire 5 protruding toward the pressing surface side in the supply direction are coated with a coating member 18.
Cover with A. Such an operation is performed by moving the covering member 18A in the direction of arrow A in FIG. 4 by the moving device operated by the driving source 18K. In addition, this covering member
By using 18A, each of the electric torch 18D and the cooling fluid spray nozzle 18C can be arranged in the vicinity of the tip of the covering wire 5.
次いで、第8図に示すように、被覆ワイヤ5の供給方
向の先端部の金属線5Aと電気トーチ18Dとの間にアークA
cを発生させ、上記金属線5Aで金属ボール5A1を形成す
る。この金属ボール5A1を形成するアークACの熱によっ
て、被覆ワイヤ5の供給方向の先端部の絶縁性被覆膜5B
が溶け上がる。すなわち、被覆ワイヤ5の供給方向の先
端部の被覆膜5Bが除去され、金属線5Aが露出される。Next, as shown in FIG. 8, an arc A is provided between the metal wire 5A at the end of the coating wire 5 in the supply direction and the electric torch 18D.
c is generated, and a metal ball 5A1 is formed by the metal wire 5A. The heat of the arc AC forming the metal ball 5A1 causes the insulating coating film 5B at the tip end in the supply direction of the coating wire 5 to be formed.
Melts up. That is, the coating film 5B at the tip in the supply direction of the coating wire 5 is removed, and the metal wire 5A is exposed.
金属ボール5A1の形成は、できるだけ短時間で行う。
短時間でしかも高エネルギ(電流,電圧のそれぞれが高
い領域)で金属ボール5A1を形成すると、被覆ワイヤ5
の被覆膜5Bの溶け上がり量が小さくなる。このように、
金属ボール5A1の形成を短時間、高エネルギで行うこと
は、前述のように、アークAcの発生を安定にする、つま
り電気トーチDを負電位(−)に被覆ワイヤ5の金属線
5Aを正電位(+)に設定することで実現できる。The formation of the metal ball 5A1 is performed in as short a time as possible.
When the metal ball 5A1 is formed in a short time and with high energy (area where current and voltage are high), the coated wire 5A1
Of the coating film 5B is reduced. in this way,
Performing the formation of the metal ball 5A1 in a short time and with high energy stabilizes the generation of the arc Ac as described above, that is, the electric torch D is set to the negative potential (-) by the metal wire of the covering wire 5.
This can be achieved by setting 5A to a positive potential (+).
そして、この金属ボール5A1を形成する際に、被覆部
材18Aと共に位置が設定された冷却流体吹付ノズル18Cで
冷却流体吹付装置25から冷却流体Gsを被覆ワイヤ5の溶
け上がる被覆膜5Bに吹き付け、第8図に示すように、被
覆膜5Bを吹き飛ばす。この吹き飛ばされた被覆膜5Ba
は、吸引管18Eを通して吸引装置19に吸引され、系外に
除去される。When the metal ball 5A1 is formed, the cooling fluid Gs is sprayed from the cooling fluid spraying device 25 onto the coating film 5B, which melts the coating wire 5, by the cooling fluid spraying nozzle 18C whose position is set together with the coating member 18A. As shown in FIG. 8, the coating film 5B is blown off. This blown coating film 5Ba
Is sucked into the suction device 19 through the suction pipe 18E, and is removed out of the system.
この冷却流体吹付ノズル18Cからの冷却流体Gsは、第
8図に示す冷却装置25Aによって、たとえば約0〜−10
〔℃〕程度に冷却されている。冷却流体吹付ノズル18C
からの冷却流体Gsの温度が低い程、被覆ワイヤ5の被覆
膜5Bの溶け上がり量が小さい。つまり、冷却装置25Aで
冷却された冷却流体Gsは、被覆ワイヤ5の金属線5A,被
覆膜5B,ボンディングツール16等を積極的に冷却するこ
とができるので、アークAc発生部分だけの被覆膜5Bを溶
融し、他の部分の被覆膜5Bは溶融されず、その結果、被
覆膜5Bの溶け上がり量を低減することができる。The cooling fluid Gs from the cooling fluid spray nozzle 18C is supplied to the cooling device 25A shown in FIG.
It has been cooled to about [° C]. Cooling fluid spray nozzle 18C
The lower the temperature of the cooling fluid Gs is, the smaller the amount of the coating film 5B of the coating wire 5 that has melted is. That is, the cooling fluid Gs cooled by the cooling device 25A can actively cool the metal wire 5A, the coating film 5B, the bonding tool 16 and the like of the coating wire 5, so that only the arc Ac generating portion is coated. The film 5B is melted, and the other part of the coating film 5B is not melted. As a result, the amount of the coating film 5B that has melted can be reduced.
次に、上記被覆部材18Aおよびそれと共に電気トーチ1
8D、冷却流体吹付ノズル18Cのそれぞれを矢印A方向
(前述と逆方向)に移動させる。Next, the covering member 18A and the electric torch 1
8D, each of the cooling fluid spray nozzles 18C is moved in the direction of arrow A (the direction opposite to the above).
その次に、ボンディングツール16の加圧面に、被覆ワ
イヤ5の供給方向の先端部に形成された金属ボール5A1
を引き寄せる。Next, a metal ball 5A1 formed on the tip of the bonding tool 16 in the supply direction of the covering wire 5 is placed on the pressing surface.
Attraction.
次いで、この状態で、ボンディングツール16をボンデ
ィング部12に接近させて行き、第1図(a)において破
線で示したように、ボンディングツール16を、金属ボー
ル5A1を介して外部端子2Cの表面に着地させた状態とす
る。この状態のまま、ボンディングヘッド22内の超音波
発振機構22Hを作動してボンディングアーム16Aを経てボ
ンディングツール16に対して所定周波数の超音波振動を
印加する。上記外部端子2Cと金属ボール5A1とは加熱環
境下における超音波振動の相乗効果によって互いに接合
状態となる(1stボンディング)。Next, in this state, the bonding tool 16 is moved closer to the bonding portion 12, and the bonding tool 16 is placed on the surface of the external terminal 2C via the metal ball 5A1, as shown by a broken line in FIG. Landed. In this state, the ultrasonic oscillation mechanism 22H in the bonding head 22 is operated to apply ultrasonic vibration of a predetermined frequency to the bonding tool 16 via the bonding arm 16A. The external terminal 2C and the metal ball 5A1 are joined to each other by a synergistic effect of ultrasonic vibration in a heating environment (1st bonding).
次に、上記超音波振動の印加を継続した状態のまま、
XYテーブル23およびモータ22Eの駆動制御によってボン
ディングツール16を第1図(a)の2点鎖線に示す経路
で移動して、該ボンディングツール16をインナーリード
3Bの直上に位置させ、さらに下降させることにより、被
覆ワイヤ5は半導体チップ2とインナーリード3Bとの間
をループ状に張設される。このとき、ボンディングツー
ル16の先端より導出された被覆ワイヤ5の腹部がインナ
ーリード3Bの表面に対して擦り付けられる。ここで、ボ
ンディングツール16に継続的に印加されている超音波振
動により、インナーリード3Bの表面に接触されている被
覆ワイヤ5の被覆膜5Bは破壊・剥離され、金属線5Aが露
出された状態となる。超音波振動がさらに継続されるこ
とにより、露出状態とされた上記金属線5Aがインナーリ
ード3Bの表面に対して超音波接合される(2ndボンディ
ング)。Next, while the application of the ultrasonic vibration is continued,
The bonding tool 16 is moved by the drive control of the XY table 23 and the motor 22E along the path shown by the two-dot chain line in FIG.
The covering wire 5 is stretched in a loop between the semiconductor chip 2 and the inner lead 3B by being positioned immediately above 3B and further lowered. At this time, the abdomen of the covered wire 5 led out from the tip of the bonding tool 16 is rubbed against the surface of the inner lead 3B. Here, due to the ultrasonic vibration continuously applied to the bonding tool 16, the coating film 5B of the coating wire 5 in contact with the surface of the inner lead 3B was broken and peeled, and the metal wire 5A was exposed. State. By continuing the ultrasonic vibration, the exposed metal wire 5A is ultrasonically bonded to the surface of the inner lead 3B (2nd bonding).
上記にも説明したように、本実施例では1stボンディ
ングから2ndボンディングに至るボンディングツール16
の移動途中において、超音波振動の印加が継続された状
態となっている。そのため、第1図(b)に示されるよ
うに移動中のボンディングツール16の上方では、ボンデ
ィングツール16の超音波振動にともなって被覆ワイヤ5
自体も振動状態となっており、この位置で被覆ワイヤ5
の周囲に付着されている静電気による吸着異物5Dは該振
動によって被覆ワイヤ5の表面より離脱される。As described above, in this embodiment, the bonding tool 16 from the first bonding to the second bonding is used.
Is in a state where the application of the ultrasonic vibration is continued during the movement of. Therefore, as shown in FIG. 1B, above the moving bonding tool 16, the covering wire 5 is moved by the ultrasonic vibration of the bonding tool 16.
The wire itself is also in a vibrating state.
Adsorbed foreign matter 5D due to static electricity attached to the periphery of the wire 5 is separated from the surface of the covered wire 5 by the vibration.
このように、被覆ワイヤ5の表面における殆どの吸着
異物5Dは、ボンディングツール16の貫通孔16Bに挿入さ
れる前の段階で離脱・除去されるため、上記吸着異物5D
に起因するボンディングツール16の目詰まりは確実に防
止される。As described above, most of the adsorbed foreign matter 5D on the surface of the covered wire 5 is separated and removed before being inserted into the through hole 16B of the bonding tool 16, so that the adsorbed foreign matter 5D
Clogging of the bonding tool 16 due to the above is reliably prevented.
さらに、上記超音波振動の印加によって被覆ワイヤ5
は、ボンディングツール16内部の貫通孔16Bの内部にお
いて、その周囲から平均的に超音波振動を受けるため、
貫通孔16B内における被覆ワイヤ5の偏位、すなわち貫
通孔16Bの特定の内壁部分と接触されたままとなること
が防止されている。そのため、被覆ワイヤ5において長
時間の接触が原因となる曲がり(カール)等を生じるこ
とを防止でき、真直な状態で被覆ワイヤ5をボンディン
グツール16内で保持可能となる。そのため、この段階に
おいて被覆ワイヤ5のカールが原因となるボンディング
不良も効果的に予防される。さらに本実施例では上記第
1図(b)においても示されているように、ボンディン
グツール16の貫通孔16Bにおける内壁面に導電性物質16C
が被着された構成となっているため、被覆ワイヤ5の帯
電防止および被覆ワイヤ5の除電効果も得ることができ
る。Further, by applying the above ultrasonic vibration, the coated wire 5
In the inside of the through hole 16B inside the bonding tool 16, since it receives ultrasonic vibrations from its surroundings on average,
The displacement of the covering wire 5 in the through hole 16B, that is, the contact with a specific inner wall portion of the through hole 16B is prevented. For this reason, it is possible to prevent the covering wire 5 from being bent (curled) or the like due to long-term contact, and the covering wire 5 can be held in the bonding tool 16 in a straight state. Therefore, at this stage, the bonding failure caused by the curling of the covering wire 5 is also effectively prevented. Further, in this embodiment, as shown in FIG. 1B, the conductive material 16C is formed on the inner wall surface of the through hole 16B of the bonding tool 16.
Is applied, it is also possible to obtain an effect of preventing static electricity of the coated wire 5 and a static elimination effect of the coated wire 5.
ところで、上記超音波振動は、2ndボンディングにお
ける被覆膜5Bの除去ならびに露出された金属線5Aとイン
ナーリード3Bとの超音波接合に必要な範囲の振動周波数
で設定されているが、上記のボンディングツール16の移
動途中における振動周波数と2ndボンディング時におけ
る揺動周波数とは可変に制御してもよい。また、被覆膜
5Bのワイヤ表面における膜厚については、上記ボンディ
ングツール16の超音波振動のエネルギや熱圧着力によっ
て若干変化があるが、たとえば0.2〜3〔μm〕程度の
膜厚が好ましい。被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があま
り小さい場合には、絶縁性被覆膜としての絶縁耐圧が小
さい。また、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bの膜厚があまり厚
い場合には、ボンディングツール16の超音波振動によっ
て被覆膜5Bが破壊されにくくなり、被覆膜5Bの膜厚が所
定の値を超えた場合には、被覆膜5Bが破壊されなくなる
ため、被覆ワイヤ5の金属線5Aとリード3のインナーリ
ード3Bとの接続不良を生じることになってしまう。Incidentally, the ultrasonic vibration is set at a vibration frequency in a range necessary for removing the coating film 5B in the second bonding and ultrasonic bonding between the exposed metal wire 5A and the inner lead 3B. The oscillation frequency during the movement of the tool 16 and the oscillation frequency during the second bonding may be variably controlled. Also, coating film
The thickness of the 5B wire surface varies slightly depending on the energy of the ultrasonic vibration of the bonding tool 16 and the thermocompression force, but is preferably, for example, about 0.2 to 3 [μm]. When the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too small, the withstand voltage as the insulating coating film is small. If the thickness of the coating film 5B of the coating wire 5 is too large, the coating film 5B is less likely to be broken by the ultrasonic vibration of the bonding tool 16, and the coating film 5B has a predetermined value. If it exceeds, the coating film 5B will not be destroyed, resulting in poor connection between the metal wire 5A of the coating wire 5 and the inner lead 3B of the lead 3.
なお、本実施例では、被覆ワイヤ5の他端のボンディ
ング(2ndボンディング)に際して、ヒータ26でリード
3のインナーリード3Bのみが他の部分よりも特に高い温
度に局部加熱されていることによって、被覆膜5Bの加熱
・分解がより促進されるので、2ndボンディングのボン
ダビリティを向上させることができ、強固なワイヤボン
ディングが可能となる。In the present embodiment, when the other end of the covered wire 5 is bonded (2nd bonding), only the inner lead 3B of the lead 3 is locally heated by the heater 26 to a temperature which is particularly higher than that of the other portions. Since the heating / decomposition of the cover film 5B is further promoted, the bondability of the second bonding can be improved, and strong wire bonding can be performed.
上記2ndボンディングの完了後、上記ボンディングツ
ール16をインナーリード3Bより上昇・離隔させる。この
時、被覆ワイヤ5はその途中部分(ボンディングツール
16の上方)においてクランパ15によって挾持された状態
となるため、上記2ndボンディングの後端部より切断さ
れ、上記第1図(a)に示すような被覆ワイヤ5の1サ
イクルのワイヤボンディング工程が完了する。After the completion of the second bonding, the bonding tool 16 is raised and separated from the inner lead 3B. At this time, the covering wire 5 is in the middle (bonding tool).
(Above 16) is clamped by the clamper 15, so that it is cut from the rear end of the second bonding, and the wire bonding process of one cycle of the covered wire 5 as shown in FIG. 1 (a) is completed. I do.
このように、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1
を形成するボンディング技術にといて、被覆ワイヤ5の
先端部の近傍に、この被覆ワイヤ5の先端部分に冷却流
体Gsを吹き付ける冷却流体吹付ノズル18C(冷却流体吹
付装置25の一部)を設けることにより、上記被覆ワイヤ
5の溶け上がる被覆膜5Bを飛散させることができるの
で、被覆ワイヤ5に被覆膜5Bによる樹脂溜りが形成され
ることを防止できる。Thus, the metal ball 5A1
In the bonding technique for forming the cooling wire, a cooling fluid spraying nozzle 18C (a part of the cooling fluid spraying device 25) for spraying the cooling fluid Gs to the tip of the covering wire 5 is provided near the tip of the covering wire 5. Thereby, the coating film 5B that melts the coating wire 5 can be scattered, so that it is possible to prevent the resin pool from being formed on the coating wire 5 due to the coating film 5B.
この結果、絶縁性の被覆膜5Bの樹脂溜りに起因するボ
ンディングツール16に対する被覆ワイヤ5の引掛りが防
止され、被覆ワイヤ5をボンディングツール16の加圧面
に対してより引き寄せることが可能となるため、良好な
ボールボンディングを行うことが可能となる。As a result, the covering wire 5 is prevented from being caught on the bonding tool 16 due to the resin pool of the insulating covering film 5B, and the covering wire 5 can be drawn more toward the pressing surface of the bonding tool 16. Therefore, good ball bonding can be performed.
また、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1を形成
するボンディング技術であって、上記冷却流体吹付ノズ
ル18C(冷却流体吹付装置25の一部)を設け、被覆ワイ
ヤ5の先端部の近傍に、上記冷却流体吹付ノズル18Cか
らの冷却流体Gsの吹き付けで吹き飛ばされる被覆ワイヤ
5の被覆膜5Bを吸引する吸引管18E(吸引装置19)を設
けることにより、上記被覆ワイヤ5の溶け上がる被覆膜
5Bを吹き飛ばし、被覆ワイヤ5に被覆膜5Bの球が形成さ
れることを防止し、前述のようにボンディング不良を防
止することができると共に、吹き飛ばされた被覆膜5Ba
をボンディング部12に飛散させないので、飛散された被
覆膜5Baに起因するボンディング不良を防止することが
できる。飛散された被覆膜5Baに起因するボンディング
不良とは、たとえば、半導体チップ2の外部端子2Cまた
はリード3のインナーリード3Bと被覆ワイヤ5の金属線
5Aとの間に上記被覆膜5Baが飛散し、両者間が導通不良
となる場合である。Further, the bonding technique for forming the metal ball 5A1 at the tip of the covering wire 5 is provided by providing the cooling fluid spray nozzle 18C (part of the cooling fluid spraying device 25), and in the vicinity of the tip of the covering wire 5, By providing a suction pipe 18E (suction device 19) for sucking the coating film 5B of the coating wire 5 blown off by spraying the cooling fluid Gs from the cooling fluid spray nozzle 18C, the coating film of the coating wire 5 that melts is provided.
5B is blown off to prevent the spheres of the coating film 5B from being formed on the coating wire 5 and to prevent the bonding failure as described above.
Is not scattered to the bonding portion 12, so that a bonding failure caused by the scattered coating film 5Ba can be prevented. The bonding failure caused by the scattered coating film 5Ba is, for example, the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 or the inner lead 3B of the lead 3 and the metal wire of the coating wire 5.
This is the case where the coating film 5Ba scatters between the two and 5A, resulting in poor connection between the two.
また、被覆ワイヤ5の先端部に金属ボール5A1を形成
するボンディング技術であって、上記冷却流体吹付ノズ
ル18C(冷却流体吹付装置25)を設け、この冷却流体吹
付ノズル18Cの冷却流体Gsを冷却する冷却装置25Aを設け
ることにより、上記被覆ワイヤ5の絶縁性被覆膜5Bの溶
け上がりを著しく低減し、溶け上がった場合でも被覆膜
5Bを吹き飛ばすことができるので、被覆ワイヤ5に被覆
膜5Bの球が形成されることを防止し、前述のようにボン
ディング不良を防止することができる。Further, this is a bonding technique for forming a metal ball 5A1 at the tip end of the covering wire 5, in which the cooling fluid spray nozzle 18C (cooling fluid spray device 25) is provided to cool the cooling fluid Gs of the cooling fluid spray nozzle 18C. By providing the cooling device 25A, the melting of the insulating coating film 5B of the coated wire 5 is significantly reduced.
Since 5B can be blown off, it is possible to prevent the sphere of the coating film 5B from being formed on the coating wire 5 and prevent the bonding failure as described above.
さらに、冷却流体Gsとして、イオンガス(除電流体)
を用いることによって、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bにおけ
る除電が可能となるため、ワイヤボンディング時におけ
る被覆膜5Bの帯電に起因する半導体チップ2の静電破壊
が有効に防止される。In addition, ion gas (current eliminator) as cooling fluid Gs
By using, the charge can be removed from the coating film 5B of the coating wire 5 and thus, electrostatic breakdown of the semiconductor chip 2 due to the charging of the coating film 5B during wire bonding can be effectively prevented.
また、被覆ワイヤ5を使用するボンディング技術にお
いて、被覆ワイヤ5の供給方向の先端側に金属ボール5A
1を形成し、この金属ボール5A1を半導体チップ2の外部
端子2Cに接続し、上記被覆ワイヤ5の供給方向の後端側
を上記リード3のインナーリード3Bに接触させ、この接
触部分の被覆膜5Bを破壊し、被覆ワイヤ5の他端側の金
属線5Aをリード3のインナーリード3Bに接続することに
より、上記被覆ワイヤ5の後端側の被覆膜5Bを除去する
被覆膜除去トーチを使用することなく被覆膜5Bの除去を
行うことができるので、被覆膜除去トーチ、その移動装
置および制御装置などを削減することができる。この結
果、ワイヤボンディング装置における装置構造を簡易化
でき、半導体装置製造工程における低コスト化を実現す
ることができる。In the bonding technique using the covered wire 5, a metal ball 5A
1, the metal ball 5A1 is connected to the external terminal 2C of the semiconductor chip 2, the rear end of the coating wire 5 in the supply direction is brought into contact with the inner lead 3B of the lead 3, and the contact portion is covered. The coating film is removed by breaking the film 5B and connecting the metal wire 5A on the other end of the coating wire 5 to the inner lead 3B of the lead 3 to remove the coating film 5B on the rear end side of the coating wire 5. Since the coating film 5B can be removed without using a torch, it is possible to reduce the coating film removing torch, its moving device, control device, and the like. As a result, the device structure of the wire bonding apparatus can be simplified, and cost reduction in the semiconductor device manufacturing process can be realized.
また、被覆ワイヤ5を用いたワイヤボンディングが実
質的に実現可能となるため、第12図に示すような外部端
子2Cが半導体チップ2上においてその対向する両短辺に
配置されたメモリ素子等のように、外部端子数が少なく
とも複雑なボンディング配線を必要とするもの、あるい
は外部端子数が多く、クロスボンディング等の複雑なボ
ンディング配線を必要とする高機能・高集積のマイクロ
プロセッサあるいは論理素子等の実現が容易となる。In addition, since wire bonding using the covering wire 5 can be substantially realized, an external terminal 2C as shown in FIG. As described above, those having at least external terminals requiring a complicated bonding wiring or high-function / high-integration microprocessors or logic elements having a large number of external terminals and requiring complicated bonding wiring such as cross bonding are required. Realization becomes easy.
また、本実施例の樹脂封止型半導体装置1において
は、被覆ワイヤ5の絶縁性被覆膜5Bとして、ポリオール
成分とイソシアネートを反応させ、分子骨格にテレフタ
ール酸から誘導される構成単位を含む耐熱ポリウレタン
を用いたことにより、被覆膜5の熱分化によって生じる
膜破壊によるタブショート,チップショート,あるいは
ワイヤ間ショートを確実に防止することができる。Further, in the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment, as the insulating coating film 5B of the coating wire 5, a polyol component and an isocyanate are allowed to react with each other, and a heat-resistant component containing a structural unit derived from terephthalic acid in a molecular skeleton. By using polyurethane, tab shorts, chip shorts, or shorts between wires due to film destruction caused by thermal differentiation of the coating film 5 can be reliably prevented.
すなわち、上記の如く被覆ワイヤ5をボンディングし
た後に、樹脂材6でレジンモールド作業が行われて、樹
脂封止型半導体装置1が製造されるのであるが、例えば
第12図に示すように、半導体チップ2の外部端子2Cとリ
ード3のインナーリード3Bのボンディング部位との間の
距離が長い場合、第13図に示すように、被覆ワイヤ5と
半導体チップ2のシリコン領域とが接触する、いわゆる
チップタッチ状態や、第15図に示すように、被覆ワイヤ
5とタブ3Aとが接触する、いわゆるタブタッチ状態、さ
らには被覆ワイヤ5どうしが互いに接触する、いわゆる
ワイヤ間タッチ状態などが生じることがある。このよう
なワイヤのタッチ現象は、特にワイヤ長が2.5mm以上に
なったり、またタブ3Aのサイズが半導体チップ2のサイ
ズよりも大き過ぎるような場合などに起こり易いもので
ある。That is, after bonding the covering wire 5 as described above, a resin molding operation is performed with the resin material 6 to manufacture the resin-encapsulated semiconductor device 1. For example, as shown in FIG. When the distance between the external terminal 2C of the chip 2 and the bonding portion of the inner lead 3B of the lead 3 is long, as shown in FIG. 13, the so-called chip where the covering wire 5 and the silicon region of the semiconductor chip 2 come into contact with each other. A touch state, a so-called tab touch state in which the covered wire 5 contacts the tab 3A as shown in FIG. 15, and a so-called inter-wire touch state in which the covered wires 5 contact each other may occur. Such a wire touch phenomenon tends to occur particularly when the wire length becomes 2.5 mm or more, or when the size of the tab 3A is larger than the size of the semiconductor chip 2.
このようなワイヤのタッチ現象が生じると、たとえば
第14図のように、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが半導体チッ
プ2からの発熱などに起因する熱劣化で破壊され、金属
線5Aが半導体チップ2と直接接触して、半導体チップ2
との間にチップショートを発生したり、第16図の如く、
タブ3Aとの間にタブショート不良を発生し、さらにワイ
ヤどうしの間でワイヤ間ショートを発生してしまうこと
がある。When such a wire touch phenomenon occurs, for example, as shown in FIG. 14, the coating film 5B of the coating wire 5 is broken by thermal deterioration caused by heat generation from the semiconductor chip 2, and the metal wire 5A is 2 is in direct contact with the semiconductor chip 2
Or a chip short between them, as shown in Fig. 16,
A tab short failure may occur between the wire and the tab 3A, and a short between wires may occur between wires.
ところが、本実施例の樹脂封止型半導体装置1におい
ては、上記の如く、被覆ワイヤ5の被覆膜5Bが特殊な耐
熱ポリウレタンで作られていることにより、仮に上記の
ような、チップタッチ,タブタッチあるいはワイヤ間タ
ッチ状態が発生したとしても、ショート不良を起こすこ
とを確実に防止できるものである。However, in the resin-encapsulated semiconductor device 1 of the present embodiment, as described above, since the coating film 5B of the coating wire 5 is made of a special heat-resistant polyurethane, it is assumed that the chip touch, Even if a tab touch or a wire-to-wire touch occurs, it is possible to reliably prevent a short circuit from occurring.
次に、本実施例によるワイヤボンディング方式の他の
変形例を第26図〜第30図を用いてさらに説明する。Next, another modification of the wire bonding method according to the present embodiment will be further described with reference to FIGS.
第26図は、被覆ワイヤ5の1stボンディング側は上記
実施例1と同じく金属ボール5A1によるボールボンディ
ング方式であるが、2ndボンディング側は2ndボンディン
グ部5A22として図示する如く、2ndボンディングに先立
って予め被覆膜5Bを除去し、熱圧着および/または超音
波振動方式で2ndボンディングを行うものである。FIG. 26 shows a ball bonding method using a metal ball 5A1 on the first bonding side of the covered wire 5 as in the first embodiment, but the second bonding side is previously covered before the second bonding as shown in the figure as a second bonding portion 5A22. The cover film 5B is removed, and 2nd bonding is performed by thermocompression bonding and / or ultrasonic vibration.
第27図は、2ndボンディング部5A2は第1図で説明した
ものと同じく被覆膜5Bを除去するこおとなくボンディン
グしているのに加えて、1stボンディング側も金属ボー
ルによるボールボンディングではなくて、被覆膜5Bを予
め除去せずに熱圧着および/または超音波振動方式で1s
tボンディングし、1stボンディング部5A11を形成したも
のである。したがって、同図では、1stおよび2ndの両ボ
ンディング共に、同一のボンディング方式をとることが
可能となっている。FIG. 27 shows that the second bonding portion 5A2 is bonded without removing the coating film 5B in the same manner as described with reference to FIG. 1, and the 1st bonding side is not ball-bonded with a metal ball. Without removing the coating film 5B in advance for 1 s by thermocompression bonding and / or ultrasonic vibration.
The first bonding portion 5A11 is formed by t bonding. Therefore, in the same figure, the same bonding method can be used for both the 1st and 2nd bonding.
第28図では、1stボンディング部5A11は上記第27図の
場合と同じであるが、2ndボンディング部5a22を上記第2
6図と同じ方法、すなわち被覆膜5Bを予め除去してボン
ディングしている。In FIG. 28, the first bonding portion 5A11 is the same as that in FIG. 27, but the second bonding portion 5a22 is
The same method as in FIG. 6, that is, bonding is performed by removing the coating film 5B in advance.
第29図では、1stボンディング部5A12として、被覆膜5
Bを予め除去したボンディング方式とし、2ndボンディン
グ部5A2は第1図(a)および第27図と同じく、被覆膜5
Bの除去を行うことなくボンディングしたものである。In FIG. 29, as the first bonding portion 5A12, the coating film 5
B is removed in advance, and the second bonding portion 5A2 is covered with the coating film 5 as in FIGS. 1 (a) and 27.
Bonded without removing B.
第30図は、1stボンディング部5A12および2ndボンディ
ング部5A22のいずれも被覆膜5Bを予め除去した状態で金
属線5Aを非ボール形成方式でボンディングする例であ
る。FIG. 30 is an example in which the metal wire 5A is bonded by a non-ball forming method in a state where the coating film 5B has been removed in advance in both the first bonding portion 5A12 and the second bonding portion 5A22.
第31図は、被覆ワイヤ5の被覆膜が複合被覆膜構造と
されたものである。すなわち、被覆ワイヤ5の外表面を
上記した耐熱ポリウレタンよりなる該被覆膜5Bで被覆
し、かつ該被覆膜5Bの外表面上をさらに他の絶縁性材料
よりなる第2の被覆膜5Cで被覆した例である。この第2
の被覆膜5Cの材料としては、上記の如く、ポリアミド樹
脂,特殊なポリエステル樹脂,特殊なエポキシ樹脂等を
使用できる。さらに、ボンディングツール16内の被覆ワ
イヤ5の滑りを良好にさせる目的で上記第2の被覆膜5C
を施すこともできる。このような目的のためには第2の
保護膜5Cとしてナイロン等を用いることが可能である。FIG. 31 shows a case where the coating film of the coating wire 5 has a composite coating film structure. That is, the outer surface of the coated wire 5 is coated with the coating film 5B made of the above-described heat-resistant polyurethane, and the outer surface of the coating film 5B is further coated with a second coating film 5C made of another insulating material. This is an example of coating with. This second
As a material of the coating film 5C, a polyamide resin, a special polyester resin, a special epoxy resin, or the like can be used as described above. Further, in order to improve the slip of the coated wire 5 in the bonding tool 16, the second coating film 5C is used.
Can also be applied. For such a purpose, nylon or the like can be used as the second protective film 5C.
また、第2の被覆膜5Cの厚さは被覆膜5Bの厚さの2倍
以下、好ましくは0.5倍以下にすることができる。In addition, the thickness of the second coating film 5C can be set to twice or less, preferably 0.5 times or less, the thickness of the coating film 5B.
以上、本発明者によってなされた発明を実施例1に基
づき具体的に説明したが、本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能である。As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the first embodiment. However, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
たとえば、ボンディングツール16としてはキャピラリ
を用いた図によって説明したが、これに限らずナイフ状
のウエッジを用いた場合でもよい。この場合にも本実施
例1で説明した如く、1stボンディングと2ndボンディン
グとの間のワイヤ送り時に超音波振動の印加を継続して
おくことによって、ワイヤの目詰まり、吸着異物5Dの除
去あるいはワイヤカールの防止等が可能となり上記と同
様の効果を得ることができる。For example, the bonding tool 16 has been described with reference to a drawing using a capillary, but the present invention is not limited to this, and a knife-shaped wedge may be used. Also in this case, as described in the first embodiment, the application of the ultrasonic vibration is continued during the wire feeding between the first bonding and the second bonding, whereby the clogging of the wire, the removal of the adsorbed foreign matter 5D, or the wire Curling can be prevented, and the same effect as described above can be obtained.
また、被覆膜5B又は5Cを形成するための材料、たとえ
ばポリオール成分、イソシアネート、テレフタール酸、
およびその化合物、さらには添加物の種類や組成などは
上記した例に限定されるものではない。Further, a material for forming the coating film 5B or 5C, for example, a polyol component, isocyanate, terephthalic acid,
Further, the types and compositions of the compounds and the additives, and the additives are not limited to the examples described above.
第32図は本発明の実施例・1にIIに用いられる組立装
置としてのワイヤボンディング装置における、ワイヤス
プールからボンディングツールに至る被覆ワイヤの経路
を示す説明図、第33図はエアバックテンショナの構造を
示す一部を切り欠いた状態の斜視図、第34図は上記エア
バックテンショナの内周面形状を示す側面図、第35図は
クランパを示す概略断面図、第36図はクランパ近傍を示
す拡大斜視図、第37図はクランパの駆動機構を示す概略
平面図、第38図は上記第35図と比較するための従来技術
におけるクランパの概略断面図、第39図は本実施例にお
けるワイヤボンディング状態を示す説明断面図、第40図
は本実施例によるワイヤボンディング状態を示すリード
フレームにおける平面説明図、第41図は本実施例によっ
て得られる樹脂封止型半導体装置33の全体断面図であ
る。FIG. 32 is an explanatory view showing a route of a covering wire from a wire spool to a bonding tool in a wire bonding apparatus as an assembling apparatus used in Embodiment 1 of the present invention II, and FIG. 33 is a structure of an airbag tensioner. 34 is a partially cutaway perspective view, FIG. 34 is a side view showing the inner peripheral surface shape of the airbag tensioner, FIG. 35 is a schematic sectional view showing a clamper, and FIG. 36 shows the vicinity of the clamper. 37 is an enlarged perspective view, FIG. 37 is a schematic plan view showing a driving mechanism of the clamper, FIG. 38 is a schematic sectional view of a conventional clamper for comparison with FIG. 35, and FIG. 39 is wire bonding in the present embodiment. FIG. 40 is an explanatory plan view of a lead frame showing a wire bonding state according to the present embodiment, and FIG. 41 is a resin-encapsulated semiconductor obtained by the present embodiment. It is an overall cross sectional view of the location 33.
本実施例では、ワイヤボンディング装置自体の構造に
ついては上記実施例・1のIにおける第2図で示された
ものとほぼ同様であるが、本実施例ではワイヤスプール
11よりボンディングツール16に至る間に設けられた除電
手段が異なる点が特徴である。In the present embodiment, the structure of the wire bonding apparatus itself is almost the same as that shown in FIG. 2 in I of Embodiment 1 described above.
The feature is that the static elimination means provided between 11 and the bonding tool 16 is different.
すなわち、ワイヤスプール11より供給された被覆ワイ
ヤ5は、エアバックテンショナ31,スプロケット14およ
びクランパ32を経てボンディングツール16に挿入されて
いる。That is, the covering wire 5 supplied from the wire spool 11 is inserted into the bonding tool 16 via the airbag tensioner 31, the sprocket 14, and the clamper 32.
上記エアバックテンショナ31は、第33図に示されるよ
うに、一対のガイド板31Aを有している。このガイド板3
1Aは、アルミニウム合金の表面にアルマイト処理を施し
たものでもよいが、少なくとも被覆ワイヤ5との接触面
を導電性金属で構成することにより、接触時における被
覆ワイヤ5の帯電を防止できる構造となっている。さら
に、接触面のみならずガイド板31Aの全体をステンレス
鋼等で構成してもよい。The airbag tensioner 31 has a pair of guide plates 31A as shown in FIG. This guide plate 3
1A may be an aluminum alloy surface that has been subjected to alumite treatment. However, by forming at least the contact surface with the coated wire 5 with a conductive metal, a structure that can prevent charging of the coated wire 5 at the time of contact. ing. Further, not only the contact surface but also the entire guide plate 31A may be made of stainless steel or the like.
本実施例の上記ガイド板31Aのワイヤ通路空間31G側の
面には第34図に示されるように、同図長辺方向と平行に
複数状の突起31Bが形成されている。このような突起31B
の構造を得る技術としてはプレス等の加工技術を用い
て、ガイド板31Aの内周面を突起状に加工してもよい
し、あるいは平坦に形成されたガイド板31Aの内周面に
接合あるいは接着等の手段を用いて棒状部材を固定して
もよい。As shown in FIG. 34, a plurality of projections 31B are formed on the surface of the guide plate 31A of the present embodiment on the wire passage space 31G side, as shown in FIG. Such a protrusion 31B
As a technique for obtaining the structure of the above, by using a processing technique such as pressing, the inner peripheral surface of the guide plate 31A may be processed into a protruding shape, or may be joined to the inner peripheral surface of the guide plate 31A formed flat. The rod-shaped member may be fixed using a means such as bonding.
このように、本実施例では、ガイド板31Aの内周面に
おいて、被覆ワイヤ5の通過方向とほぼ垂直方向に延設
される突起31Bを設けることによって、エアバックテン
ショナ31を通過する際の被覆ワイヤ5の外周面とガイド
板31Aの内周面との接触がほぼ点接触状態となり、接触
面積の狭小化によって摩擦を抑制して被覆ワイヤ5の外
周面の帯電を防止できる。As described above, in the present embodiment, by providing the protrusion 31B extending in the direction substantially perpendicular to the direction in which the covering wire 5 passes on the inner peripheral surface of the guide plate 31A, the covering when passing through the airbag tensioner 31 is provided. The contact between the outer peripheral surface of the wire 5 and the inner peripheral surface of the guide plate 31A is substantially in a point contact state, and by reducing the contact area, friction can be suppressed and the outer peripheral surface of the covered wire 5 can be prevented from being charged.
上記両ガイド板31Aの長手方向の一側端には流体供給
管31Cに接続された金属性のアダプタ31Dが装着されてお
り、該アダプタ31Dの端面には流体吹出口31Eが開設され
ている。流体吹出口31Eの周囲からは偏平状のスペーサ3
1Fが突出形成されており、該スペーサ31Fの厚さによっ
て上記ワイヤ通路空間31Gの幅が決定されている。この
ようなワイヤ通路空間31Gの幅は、使用される被覆ワイ
ヤ5の直径あるいは上記突起31Bのガイド板31Aの内面か
らの高さによっても異なるが、本実施例では1mm程度と
している。A metal adapter 31D connected to a fluid supply pipe 31C is mounted on one longitudinal end of both guide plates 31A, and a fluid outlet 31E is opened on an end surface of the adapter 31D. A flat spacer 3 is provided around the fluid outlet 31E.
1F is formed so as to protrude, and the width of the wire passage space 31G is determined by the thickness of the spacer 31F. The width of such a wire passage space 31G varies depending on the diameter of the covering wire 5 used or the height of the projection 31B from the inner surface of the guide plate 31A, but is about 1 mm in the present embodiment.
上記アダプタ31Dに接続された流体供給管31Cは、流体
供給源31Hに接続されている。この流体供給源31Hには例
えばコロナ放電手段31H1を内蔵しており、これによりイ
オン分離されたイオンガスが除電流体Gs2としてアダプ
タ31Dの吹出口31Eより上記ワイヤ通路空間31Gに供給さ
れる構造となっている。The fluid supply pipe 31C connected to the adapter 31D is connected to a fluid supply source 31H. The fluid supply source 31H has, for example, a built-in corona discharge means 31H1, whereby ion-separated ion gas is supplied to the wire passage space 31G from the outlet 31E of the adapter 31D as a current eliminator Gs2. ing.
したがって、本実施例によればワイヤ通路空間31Gへ
の除電流体Gs2の供給によって、エアバックテンショナ3
1の本来の目的である被覆ワイヤ5のバックテンショナ
の印加が可能であるとともに、これと同時に被覆ワイヤ
5の静電気の帯電をも除去できる。さらに、上記のよう
にガイド板31Aの内周面の突起31Bの構造により被覆ワイ
ヤ5とエアバックテンショナ31との接触はほぼ点接触と
なるため、エアバックテンショナ31を通過することによ
る被覆ワイヤ5の外周面の再帯電も抑制される。Therefore, according to the present embodiment, the supply of the current eliminator Gs2 to the wire passage space 31G causes the airbag tensioner 3
It is possible to apply the back tensioner of the covered wire 5 which is the original purpose, and at the same time, it is possible to remove the electrostatic charge of the covered wire 5. Further, as described above, the contact between the covering wire 5 and the airbag tensioner 31 is substantially point contact due to the structure of the projection 31B on the inner peripheral surface of the guide plate 31A. Of the outer peripheral surface is also suppressed.
上記エアバックテンショナ31の下方に位置されている
クランパ32は、第36図および第37図に示されるような一
対のクランパアーム32Aを有しており、該クランパアー
ム32Aは、軸支部32Bを経てその後端側で係合されるカウ
機構32Cの作動によってその先端側が開閉可能とされて
いる(第37図)。なお、該一対のクランパアーム32A1,3
2A2は通常の状態においては、ばね32D等によりその先端
が閉塞する方向に付勢されており、この状態から上記カ
ム機構32Cが作動されることによってクランパアーム32A
1,32A2の先端が互いに離反方向に移動してクランパ32を
開いた状態とできるように構成されている。The clamper 32 located below the airbag tensioner 31 has a pair of clamper arms 32A as shown in FIGS. 36 and 37, and the clamper arm 32A passes through a shaft support 32B. The front end side can be opened and closed by the operation of the cow mechanism 32C engaged at the rear end side (FIG. 37). The pair of clamper arms 32A1, 3A
2A2 is normally urged by a spring 32D or the like in a direction in which the tip is closed, and the cam mechanism 32C is actuated from this state to cause the clamper arm 32A to operate.
The distal ends of 1, 32A2 are configured to move away from each other to open the clamper 32.
一方のクランパアーム32A1(固定側)の先端内方には
ステンレス等の硬質金属で構成されその表面がクロムメ
ッキ等で鏡面加工された第1のクランパチップ32E1が固
定されている。第1のクランパチップ32E1のチップ面に
おいてそのほぼ中央には第35図および第36図に示すよう
な除電流体Gs2の吹出口32Fが開設されており、該吹出口
32Fは流体供給源31Hに接続された流体供給管31Cと連通
されて、たとえばイオンガス、あるいはN2ガス等の除電
流体Gs2の吹き付けが可能となっている。上記流体供給
源31Hには上記のエアバックテンショナ31の説明におい
ても述べたようなコロナ放電手段31H1が内蔵されてい
る。A first clamper chip 32E1, which is made of a hard metal such as stainless steel and whose surface is mirror-finished by chrome plating or the like, is fixed inside the tip of one clamper arm 32A1 (fixed side). In the chip surface of the first clamper chip 32E1, an outlet 32F of the current eliminator Gs2 as shown in FIGS. 35 and 36 is opened substantially at the center thereof.
32F is communicated with the fluid supply tube 31C connected to a fluid supply source 31H, for example, ion gas or the spraying of neutralizing fluid Gs2 such as N 2 gas, it is possible. The fluid supply source 31H incorporates the corona discharge means 31H1 as described in the description of the airbag tensioner 31 described above.
他方のクランパアーム32A2(可動側)の先端には板ば
ね状の所定の弾性を有するサブアーム32Gがその根元部
分をねじ32H等によって固定された状態で取り付けられ
ており、当該サブアーム32Gの先端にはルビー等で構成
された第2のクランパチップ32E2が固定されている。該
第2のクランパアーム32E2は、サブアーム32Gの単位で
クランパアーム32A2より着脱可能とされており、所定回
数のクランプ作業により摩耗を生じた場合にはサブアー
ム32Gの単位でこれを交換可能となっている。このよう
な板ばね状のサブアーム32Gの構造により、被覆ワイヤ
5のクランプ時における被覆ワイヤ5の側面に対する負
荷力が制御され、被覆ワイヤ5の損傷を防止する構造と
なっている。A leaf spring-like sub-arm 32G having a predetermined elasticity is attached to the tip of the other clamper arm 32A2 (movable side) with its base fixed with screws 32H or the like. A second clamper chip 32E2 made of ruby or the like is fixed. The second clamper arm 32E2 is detachable from the clamper arm 32A2 in units of sub-arms 32G, and can be replaced in units of sub-arms 32G when wear occurs due to a predetermined number of clamping operations. I have. With such a structure of the leaf spring-like sub-arm 32G, the load force on the side surface of the covered wire 5 at the time of clamping the covered wire 5 is controlled, so that the covered wire 5 is prevented from being damaged.
なお、上記第2のクランパチップ32E2の背面側、すな
わち可動側のクランパアーム32A2の内側にはチップ状の
ストッパ32Jが固定されている。Note that a chip-shaped stopper 32J is fixed on the back side of the second clamper chip 32E2, that is, inside the movable clamper arm 32A2.
上記クランパ32と被覆ワイヤ5との位置関係は、第35
図および第36図に示すとおりであり、スプロケット14よ
りボンディングツール16に至る被覆ワイヤ5が上記第1
および第2のクランパチップ32E1,32E2の相対向するチ
ップ面間のほぼ中央を通過するような配置となってい
る。ここで、第35図に示されるように、第1のクランパ
チップ32E1のチップ面に開設された吹出口32Fからは常
時除電流体Gs2が吹き出されるようになっており、この
除電流体Gs2、たとえばイオンガスが被覆ワイヤ5およ
び第2のクランパチップ32E2のチップ面を通過すること
により、被覆ワイヤ5ならびに第2のクランパチップ32
E2のチップ面に帯電した静電気が除去される。本発明者
等の実験によれば除電流体Gs2として上記イオンガスの
他、N2ガス等の吹き付けによっても除電効果の得られる
ことが確認されている。The positional relationship between the clamper 32 and the covering wire 5 is as follows.
As shown in FIG. 36 and FIG. 36, the covering wire 5 from the sprocket 14 to the bonding tool 16
The second clamper chips 32E1 and 32E2 are arranged so as to pass through substantially the center between the opposing chip surfaces. Here, as shown in FIG. 35, a current eliminator Gs2 is constantly blown out from an outlet 32F opened on the chip surface of the first clamper chip 32E1, and this current eliminator Gs2, for example, The ion gas passes through the coating wire 5 and the chip surface of the second clamper tip 32E2, so that the coating wire 5 and the second clamper tip 32
Static electricity charged on the chip surface of E2 is removed. According to experiments performed by the present inventors, it has been confirmed that a static elimination effect can be obtained by spraying an N 2 gas or the like in addition to the ion gas as the current eliminator Gs2.
なお、クランパチップ32E2のチップ面のみの除電を行
うのであれば吹出口32Fを必ずしも第1のクランパチッ
プ32E1のクランパチップ面の中央に配置する必要はない
が、本実施例のような配置により被覆ワイヤ5の側面に
対しても除電流体Gs2のブローを行うことが可能とな
る。その結果、被覆ワイヤ5の除電ならびに被覆ワイヤ
5の側面に付着した小片等の吸着異物5Dを飛散除去で
き、被覆ワイヤ5を清浄化できる。このため、本実施例
では被覆ワイヤ5に吸着された吸着異物5Dが原因となる
ボンディングツール16内の目詰まり等をも有効に防止で
き、ボンディングツール16のメンテナンス周期が延長さ
れる結果、効率的な樹脂封止型半導体装置33の製造をも
実現できる。本実施例2では以上のようにサーブアーム
32Gの先端に取り付けられた、ルビーで構成されたクラ
ンパチップ32E2の静電気の帯電が有効に防止されている
ため、ボンディングツール16への挿通前に被覆ワイヤ5
がクランパチップ32E2に吸着されてカールされることを
防止できる。すなわち、従来技術においては、第38図に
示されるように、クランパチップ32E2の静電気の帯電に
より、クランパチップ32E2に対して被覆ワイヤ5が吸着
された状態となり、クランパ32が開かれた状態において
も被覆ワイヤ5がカールされたままとなっていた。。こ
れがボンディングツール16に挿通されてワイヤボンディ
ングが行われた場合、カール形状がワイヤボンディング
のループ形状にも影響を与え、外部端子2C(ボンディン
グパッド)あるいはインナーリード33Bと被覆ワイヤ5
との接合強度を低下させたりループ異常による樹脂モー
ルド時のワイヤ流れを来す結果となっていた。また、被
覆ワイヤ5が帯電されたクランパチップ32E2に吸着され
ることにより、ワイヤボンディング時においてボンディ
ングツール16からの被覆ワイヤ5の送りだしが滑らかに
行われず本明細書冒頭においても説明したように、ボン
ディングツール16の下降の際に該ボンディングツール16
に対して余分な抵抗力が付加される結果となり、ボンデ
ィングツール16の先端から被覆ワイヤ5を導出させなが
ら被覆ワイヤ5を張設した際に、被覆ワイヤ5の断線あ
るいはループ異常を生じる可能性があった。この点に関
して、本実施例・1のIIによればクランパチップ32E2に
対する除電が確実に行われているため、クランパチップ
面への被覆ワイヤ5の吸着が防止され、その結果被覆ワ
イヤ5は第35図および第36図に示されるように真直な状
態でかつ滑らかにボンディングツール16に対して挿入さ
れる。Note that the outlet 32F need not always be arranged at the center of the clamper chip surface of the first clamper chip 32E1 if static elimination is performed only on the chip surface of the clamper chip 32E2. It is possible to blow the current eliminator Gs2 also to the side surface of the wire 5. As a result, it is possible to remove the static electricity from the coated wire 5 and to scatter and remove the adsorbed foreign matter 5D such as a small piece attached to the side surface of the coated wire 5, and to clean the coated wire 5. For this reason, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent clogging and the like in the bonding tool 16 caused by the adsorbed foreign matter 5D adsorbed on the coated wire 5, and as a result of extending the maintenance cycle of the bonding tool 16, the efficiency is improved. It is also possible to realize the production of the resin-encapsulated semiconductor device 33. In the second embodiment, as described above,
Since the electrostatic charging of the ruby clamper chip 32E2 attached to the tip of the 32G is effectively prevented, the covering wire 5 is inserted before the insertion into the bonding tool 16.
Can be prevented from being curled by being adsorbed by the clamper chip 32E2. That is, in the prior art, as shown in FIG. 38, the covering wire 5 is attracted to the clamper chip 32E2 due to the electrostatic charging of the clamper chip 32E2, and even when the clamper 32 is opened. The covered wire 5 remained curled. . When this is inserted into the bonding tool 16 and wire bonding is performed, the curl shape also affects the loop shape of the wire bonding, and the external terminal 2C (bonding pad) or the inner lead 33B and the coated wire 5
This results in a decrease in bonding strength with the wire and a wire flow at the time of resin molding due to a loop abnormality. Further, since the covered wire 5 is attracted to the charged clamper chip 32E2, the covered wire 5 is not smoothly fed out from the bonding tool 16 during wire bonding, and the bonding wire 5 is connected to the bonding tool 16 as described at the beginning of this specification. When the tool 16 is lowered, the bonding tool 16
As a result, an extra resistance force is added to the wire, and when the covered wire 5 is stretched while drawing the covered wire 5 from the tip of the bonding tool 16, there is a possibility that the covered wire 5 may be disconnected or a loop abnormality may occur. there were. In this regard, according to II of the first embodiment, since the static elimination of the clamper chip 32E2 is reliably performed, the attraction of the coated wire 5 to the clamper chip surface is prevented. As shown in FIG. 36 and FIG. 36, it is inserted into the bonding tool 16 in a straight state and smoothly.
このため、被覆ワイヤ5の断線あるいはカールによる
ループ異常にともなうボンディング不良が効果的に防止
されている。なお、本発明者等の研究によれば、上記ク
ランパチップ32E2の帯電による被覆ワイヤ5の吸着(第
38図)は、実施例・1のIで説明したものと同様な構造
の被覆ワイヤ5において顕著に生じる現象ではあるが、
このような被覆ワイヤ5に限らず、裸線状態の金(A
u),アルミニウム(Al)あるいは銅(Cu)等の金属線
をワイヤとして用いた場合にも生じる可能性の高いこと
が見い出されている。For this reason, a bonding failure due to a loop abnormality due to disconnection or curling of the covered wire 5 is effectively prevented. According to the study of the present inventors, the adsorption of the covered wire 5 due to the electrification of the clamper chip 32E2 (No.
FIG. 38) is a phenomenon that occurs remarkably in the covered wire 5 having the same structure as that described in the example 1 I.
Not only the coated wire 5 but also gold (A
u), aluminum (Al) or copper (Cu) has been found to be highly likely to occur even when used as a wire.
次に、本実施例・1のIIで組立てられる樹脂封止型半
導体装置33の構造について簡単に説明する。Next, the structure of the resin-sealed semiconductor device 33 assembled in II of the first embodiment will be briefly described.
本実施例・1のIIにおいては、上記樹脂封止型半導体
装置33は組立前の状態、すなわちリードフレーム33Aの
状態で提供される。第40図は既にワイヤボンディングが
完了した状態を示しているが、便宜上同図を用いてリー
ドフレーム33Aのインナーリード33Bの部分の構成につい
て説明する。当該リードフレーム33Aは同図に示される
ように、タブ吊りリード33Cによってそのほぼ中央に支
持されたタブ33Dを中心に、該タブ33Dとは非接触で平面
4方向にそれぞれ延設されるインナーリード33Bを有し
ている。各インナーリード33Bは、同図で示されたさら
に外周部分で図示されないフレーム枠によって互いに接
続された状態となっている。このようなリードフレーム
33Aは、たとえばコバール、42アロイあるいはニッケル
合金等の厚さ0.15mm程度の板状部材をプレスあるいはエ
ッチング処理を経て第40図に示す形状に加工することに
よって得られるものである。In II of the first embodiment, the resin-encapsulated semiconductor device 33 is provided in a state before assembly, that is, in a state of the lead frame 33A. FIG. 40 shows a state in which wire bonding has already been completed. For convenience, the structure of the inner lead 33B of the lead frame 33A will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the lead frame 33A is provided with inner leads extending in four directions in a plane 4 in a non-contact manner with the tab 33D centered on a tab 33D supported substantially at the center by a tab suspension lead 33C. 33B. The respective inner leads 33B are in a state of being connected to each other by a frame (not shown) at a further outer peripheral portion shown in FIG. Such a lead frame
33A is obtained by processing a plate-like member having a thickness of about 0.15 mm, such as Kovar, 42 alloy or nickel alloy, into a shape shown in FIG. 40 through pressing or etching.
上記タブ33D上には、第39図に示すように厚さ30μm
程度に被着された銀ペースト,シリコンペーストあるい
は金箔等の接合材4を介して半導体チップ2が固定され
ている。この半導体チップ2の上層には、詳細な図示を
省略するがフォトレジスト技術を用いた酸化・拡散工程
等を経てマイクロプロセッサ、あるいは論理回路等が形
成されている。半導体チップ2の内部における各層の概
略構成について簡単に説明すると、厚さ400μm程度で
形成されたシリコン(Si)からなるチップ基板2A1の上
層には0.45μm程度のシリコン酸化膜2A2が形成され、
さらにその上層には層間絶縁膜としてのPSG膜2A3が0.3
μm程度の厚さで形成されている。最上層には保護膜と
してのパッシベーション膜2Bが1.2μm程度の厚さで被
着されており、その一部は開口されて下層において部分
的に設けられたアルミニウム(Al)からなる厚さ0.8μ
m程度の外部端子2Cがその上面を外部に露出させる状態
となっている。On the tab 33D, as shown in FIG. 39, a thickness of 30 μm
The semiconductor chip 2 is fixed via a bonding material 4 such as a silver paste, a silicon paste or a gold foil, which is applied to a certain extent. Although not shown in detail, a microprocessor, a logic circuit, or the like is formed in an upper layer of the semiconductor chip 2 through an oxidation / diffusion process using a photoresist technique. Briefly describing the schematic configuration of each layer inside the semiconductor chip 2, a silicon oxide film 2A2 of about 0.45 μm is formed on an upper layer of a chip substrate 2A1 made of silicon (Si) having a thickness of about 400 μm.
In addition, the PSG film 2A3 as an interlayer insulating film is
It is formed with a thickness of about μm. On the uppermost layer, a passivation film 2B as a protective film is deposited with a thickness of about 1.2 μm, a part of which is opened and has a thickness of 0.8 μm made of aluminum (Al) partially provided in the lower layer.
About m external terminals 2C expose the upper surface to the outside.
次に、本実施例によるワイヤボンディング手順につい
て説明する。なお以下の説明において第32図に図示され
た以外のワイヤボンディング装置の構造については上記
実施例・1のIで説明した第2図のものと同様であると
する。Next, a wire bonding procedure according to the present embodiment will be described. In the following description, it is assumed that the structure of the wire bonding apparatus other than that shown in FIG. 32 is the same as that of FIG.
まず、ボンディングステージ17のステージ面上の所定
位置でリードフレーム33Aが固定されると、ボンディン
グステージ17内に内蔵されたヒータ26の熱がリードフレ
ーム33Aに伝えられ、該リードフレーム33Aならびに半導
体チップ2が所定のボンディング条件温度にまで高めら
れる。First, when the lead frame 33A is fixed at a predetermined position on the stage surface of the bonding stage 17, the heat of the heater 26 built in the bonding stage 17 is transmitted to the lead frame 33A, and the lead frame 33A and the semiconductor chip 2 Is increased to a predetermined bonding condition temperature.
続いて、XYテーブル23が作動してボンディングヘッド
22を所定量移動してボンディングツール16がリードフレ
ーム33A上の半導体チップ2の直上となる位置に停止さ
れる。Subsequently, the XY table 23 is operated to activate the bonding head.
The bonding tool 16 is stopped at a position immediately above the semiconductor chip 2 on the lead frame 33A by moving the bonding tool 22 by a predetermined amount.
このとき、上記クランパ32は被覆ワイヤ5を側面から
挾持した状態となっており、被覆ワイヤ5はこれにより
位置を固定された状態となっている。At this time, the clamper 32 holds the covering wire 5 from the side, and the position of the covering wire 5 is fixed by this.
続いて、第8図に示すような電気トーチ18Dにより、
第8図(金属ボール5A1の形成原理を説明する模写構成
図)に示すように、被覆ワイヤ5の供給側の先端側の金
属線5Aに近接させ、両者間にアークAcを発生させて金属
ボール5A1が形成される。続いて、ボンディングツール1
6に対して超音波振動が印加され該ボンディングツール1
6の先端が上記半導体チップ2の外部端子2Cに押圧され
ることにより、上記ヒータ26の加熱と超音波振動との相
乗効果で上記金属ボール5A1が外部端子2C上に接合され
る(1stボンディング)。Subsequently, the electric torch 18D as shown in FIG.
As shown in FIG. 8 (a schematic configuration diagram illustrating the principle of formation of the metal ball 5A1), the metal wire 5A is brought close to the metal wire 5A on the tip side on the supply side of the coated wire 5, and an arc Ac is generated between the two. 5A1 is formed. Then, bonding tool 1
Ultrasonic vibration is applied to 6 and the bonding tool 1
6 is pressed against the external terminal 2C of the semiconductor chip 2 so that the metal ball 5A1 is bonded onto the external terminal 2C by a synergistic effect of the heating of the heater 26 and the ultrasonic vibration (1st bonding). .
次に、クランパ32におけるカム機構32Cが作動される
と、互いのクランパアーム32A1,32A2が開かれた状態と
なり、被覆ワイヤ5はクランパ32から開放される。Next, when the cam mechanism 32C of the clamper 32 is operated, the respective clamper arms 32A1 and 32A2 are opened, and the covered wire 5 is released from the clamper 32.
このとき本実施例では一方のクランパチップ32E1の吹
出口32Fからの除電流体Gs2のブローによって他方のクラ
ンパチップ32E2に帯電している静電気の除去が確実に行
われているため、従来技術における第38図に示したよう
な被覆ワイヤ5のカール状態を生じることなく、当該被
覆ワイヤ5をほぼ直線状態のままボンディングツール16
に挿通させることが可能となっている。At this time, in this embodiment, the static electricity charged in the other clamper chip 32E2 is reliably removed by blowing the current eliminator Gs2 from the outlet 32F of the one clamper chip 32E1, so The curling wire 5 is not substantially curled as shown in FIG.
It is possible to be inserted.
この状態でボンディングヘッド22内の上下動ブロック
22BおよびXYテーブル23がそれぞれの方向に所定量だけ
移動されると、ボンディングツール16はその先端より被
覆ワイヤ5を送り出しながら、該被覆ワイヤ5をループ
を描くようにして移動し、所定のインナーリード33Bの
直上で停止する(第39図参照)。このとき、ボンディン
グツール16の先端より送り出される被覆ワイヤ5は、ワ
イヤスプール11より供給され、エアバックテンショナ31
ならびにクランパ32を経てボンディングツール16に至っ
ているが、この間、第33図,第35図に示すように、エア
バックテンショナ31ならびにクランパ32において除電流
体Gsの吹き付け(ブロー)が行われている。なおこの
間、本実施例2では実施例1に記載したようなボンディ
ングツール16に対する超音波振動の継続印加は行っても
よいし、あるいは接合時以外は超音波振動の印加を停止
していてもよい。In this state, the vertically moving block in the bonding head 22
When the XY table 23 and the XY table 23 are moved by a predetermined amount in the respective directions, the bonding tool 16 moves the coating wire 5 so as to draw a loop while feeding the coating wire 5 from the tip thereof, and a predetermined inner lead is formed. Stops just above 33B (see Figure 39). At this time, the coated wire 5 sent out from the tip of the bonding tool 16 is supplied from the wire spool 11 and is supplied to the airbag tensioner 31.
In addition, it reaches the bonding tool 16 via the clamper 32. During this time, as shown in FIGS. 33 and 35, the current eliminator Gs is blown (blown) in the airbag tensioner 31 and the clamper 32. During this time, in the second embodiment, the continuous application of the ultrasonic vibration to the bonding tool 16 as described in the first embodiment may be performed, or the application of the ultrasonic vibration may be stopped except during the bonding. .
次に、上下動ブロック22Bが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ5をその先端から導出させた状態のまま
ボンディングツール16の先端がインナーリード33Bの表
面に着地する。Next, when the vertical movement block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 lands on the surface of the inner lead 33B while the covered wire 5 is drawn out from the tip.
続いて、上下動ブロック22Bが再度下方に移動される
と、被覆ワイヤ5をその先端から引き出した状態のまま
ボンディングツール16の先端がインナーリード33Bの表
面に着地する。ここで、超音波発振機構22Hが作動さ
れ、再度ボンディングツール16の先端に対して超音波振
動が印加されると、ボンディングツール16から導出され
た被覆ワイヤ5の腹部において、被着された被覆膜5Bの
部分がインナーリード33Bの表面と摩擦され、この超音
波エネルギによって被覆膜5Bの一部が破壊・除去されて
内部の金属線5Aがインナーリード33Bの表面と接触状態
となる。この状態でさらに超音波振動の印加が続けられ
ることによって第39図に示すように、該金属線5Aとイン
ナーリード33Bとが接合される(2ndボンディング)。Subsequently, when the vertical movement block 22B is moved downward again, the tip of the bonding tool 16 lands on the surface of the inner lead 33B with the covering wire 5 pulled out from the tip. Here, when the ultrasonic oscillation mechanism 22H is operated and ultrasonic vibration is applied to the tip of the bonding tool 16 again, the coating applied to the abdomen of the coating wire 5 derived from the bonding tool 16 is applied. The portion of the film 5B is rubbed against the surface of the inner lead 33B, and a part of the coating film 5B is broken / removed by the ultrasonic energy, and the inner metal wire 5A comes into contact with the surface of the inner lead 33B. By continuing the application of ultrasonic vibration in this state, the metal wire 5A and the inner lead 33B are joined as shown in FIG. 39 (2nd bonding).
次に、クランパ32が閉じられてボンディングツール16
の上方において被覆ワイヤ5が挾持され、さらに上下動
ブロック22Bの上方への移動が行われると、上記被覆ワ
イヤ5の接合部分とボンディングツール16との間におい
て被覆ワイヤ5が切断されて1サイクルのワイヤボンデ
ィング作業が完了する。Next, the clamper 32 is closed and the bonding tool 16 is closed.
When the covering wire 5 is clamped above and the vertical movement block 22B is further moved upward, the covering wire 5 is cut between the bonding portion of the covering wire 5 and the bonding tool 16 to complete one cycle. The wire bonding operation is completed.
上記のワイヤボンディング作業を、半導体チップ2上
のすべての内部端子2C(ボンディングパッド)とこれに
対応するインナーリード33Bとの間で所定サイクル繰り
返すことによって、本実施例のワイヤボンディング工程
が完了する。The wire bonding process of the present embodiment is completed by repeating the above-described wire bonding operation for a predetermined cycle between all the internal terminals 2C (bonding pads) on the semiconductor chip 2 and the corresponding inner leads 33B.
このように、本実施例2では、エアバックテンショナ
31からの除電流体Gs2による被覆ワイヤ5の除電、なら
びにクランパチップ32E2の除電を通じて被覆ワイヤ5の
吸着、さらには吸着異物5D等の除去が行われているた
め、ワイヤボンディング時における被覆ワイヤ5の断
線、ループ異常およびボンディングツールの目詰まり等
が確実に防止されている。As described above, in the second embodiment, the airbag tensioner
Since the coated wire 5 is neutralized by the current eliminator Gs2 from the base 31 and the clamper chip 32E2 is neutralized to remove the adsorbed foreign matter 5D and the like, the coated wire 5 is disconnected during wire bonding. , Loop abnormalities and clogging of the bonding tool are reliably prevented.
このように本実施例・1のIIでは、被覆ワイヤ5を用
いたワイヤボンディングが実質的に実現可能となるた
め、第40図においてaで示した部位におけるクロスボン
ディング等も可能となり、高機能化・高集積化されたマ
イクロプロセッサあるいは論理素子の実現が可能となっ
ている。As described above, according to II of the first embodiment, since wire bonding using the covered wire 5 can be substantially realized, cross-bonding and the like at a portion indicated by a in FIG. -A highly integrated microprocessor or logic element can be realized.
なお、第40図ではbで示される箇所において、被覆ワ
イヤ5がタブ吊りリード33Cを跨いだ状態でワイヤボン
ディングされるため、上記被覆ワイヤ5とタブ吊りリー
ド33Cとが接触状態となる可能性が高い。しかし、たと
え被覆ワイヤ5がタブ吊りリード33Cと接触した場合に
も、本実施例2ではその被覆膜5Bがタブ吊りリード33C
と接触するのみで電気的な短絡は防止される。このよう
に、本実施例・1のIIでは従来の裸線の金属線では困難
であったワイヤボンディングをも実現できる。In FIG. 40, since the covered wire 5 is wire-bonded while straddling the tab suspending lead 33C at the location indicated by b in FIG. 40, there is a possibility that the covering wire 5 and the tab suspending lead 33C may come into contact with each other. high. However, even in the case where the coated wire 5 comes into contact with the tab suspension lead 33C, in the second embodiment, the coating film 5B is connected to the tab suspension lead 33C.
Electrical short circuit is prevented only by contact with As described above, according to II of the first embodiment, wire bonding that was difficult with the conventional bare metal wire can be realized.
上記のようなワイヤボンディング工程の完了後、上記
リードフレーム33Aは図示されない金型内に載置され、
この金型内に溶融状態の合成樹脂が高圧注入されること
により樹脂樹脂封止型半導体装置33のパッケージ本体33
E(第41図参照)が形成される。このとき、ボンディン
グされた上記被覆ワイヤ5のループ形状にカール等の異
常がある場合には、合成樹脂の注入圧によって被覆ワイ
ヤ5同士の接触(ワイヤショート)、被覆ワイヤ5とタ
ブ33Dとの接触(タブショート)等の不良を生じる可能
性が高くなる。しかし、本実施例によればワイヤボンデ
ィング工程において、前述の説明のようにエアバックテ
ンショナ31による被覆ワイヤ5の除電、ならびにクラン
パチップ32E2の除電が行われ、これらによりクランパ32
等の各部の通過時における被覆ワイヤ5の吸着および異
物の付着が有効に防止されているため、これらに伴う断
線等のボンディング不良並びにワイヤループの形状異常
が防止され、信頼性の高いワイヤボンディングが実現さ
れている。After the completion of the wire bonding process as described above, the lead frame 33A is placed in a mold (not shown),
The package body 33 of the resin-encapsulated semiconductor device 33 is injected by injecting a high-pressure molten synthetic resin into the mold.
E (see FIG. 41) is formed. At this time, if there is an abnormality such as curl in the loop shape of the bonded coated wire 5, contact (wire short) between the coated wires 5 and contact between the coated wire 5 and the tab 33 D due to the injection pressure of the synthetic resin. The possibility of causing defects such as (tab short) increases. However, according to the present embodiment, in the wire bonding step, as described above, static elimination of the covered wire 5 by the airbag tensioner 31 and static elimination of the clamper chip 32E2 are performed.
And the like, and the adhesion of the covered wire 5 and the attachment of foreign matter during the passage of each part are effectively prevented. Therefore, the bonding failure such as disconnection and the abnormal shape of the wire loop due to these are prevented, and the reliable wire bonding is achieved. Has been realized.
以上のようにして、注入された合成樹脂が冷却硬化さ
れた後、パッケージ本体33Eの形成されたリードフレー
ム33Aが金型より取り出される。After the injected synthetic resin is cooled and hardened as described above, the lead frame 33A on which the package body 33E is formed is taken out of the mold.
次にパッケージ本体33Eに突出されたアウターリード3
3Gが電気的に分離・独立状態に加工され、さらに該アウ
ターリード33Gが所定角度に折曲されることによって、
第41図に示される樹脂封止型半導体装置33が得られる。Next, the outer lead 3 protruding from the package body 33E
3G is electrically separated and processed into an independent state, and by further bending the outer lead 33G at a predetermined angle,
A resin-sealed semiconductor device 33 shown in FIG. 41 is obtained.
以上本発明者によってなされた発明を実施例2に基づ
き具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the second embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it can be said that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Not even.
たとえば、吹出口32Fからの除電流体Gs2のブローは、
ワイヤボンディングの間、常時行う場合で説明したが、
ブローのサイクルを所定時間で制御して行うようにして
もよい。なお、装置のメンテナンス時において被覆ワイ
ヤ5をボンディングツール16に再挿入する際には、吹出
口32Fからの除電流体Gs2のブローを停止することはいう
までもない。For example, the blow of the current eliminator Gs2 from the outlet 32F
As described in the case of always performing during wire bonding,
The blowing cycle may be controlled by a predetermined time. When the covering wire 5 is reinserted into the bonding tool 16 during maintenance of the apparatus, it goes without saying that the blowing of the current eliminator Gs2 from the outlet 32F is stopped.
なお、ブローを行う除電流体Gs2として、各実施例で
はコロナ放電によるイオン分離のなされたイオンガス、
あるいはN2ガスを用いたものを説明したが、これらに限
らず、除電効果のあるものとしては、α線あるいはβ線
による放射線の照射、紫外線の照射等があり、さらには
水等の液体の吹き付けによって帯電を除去できることが
知られており、これらを用いた除電手段としたものであ
ってもよい。In each embodiment, an ion gas subjected to ion separation by corona discharge is used as the current eliminator Gs2 for blowing,
Alternatively, the method using N 2 gas has been described, but not limited to these, examples of those having a static elimination effect include irradiation with α-rays or β-rays, irradiation with ultraviolet rays, and the like. It is known that electrification can be removed by spraying, and a static elimination means using these may be used.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である、いわゆる熱圧着と超音波接合
との併用形のワイヤボンディング装置に適用した場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではなく、た
とえば超音波接合形のワイヤボンディング装置にも適用
できる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to a wire bonding apparatus of a combined use type of so-called thermocompression bonding and ultrasonic bonding, which is a field of application, has been described, but is not limited thereto. For example, the present invention can be applied to an ultrasonic bonding type wire bonding apparatus.
上記各実施例において開示される発明のうち代表的な
ものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の
とおりである。The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the above embodiments will be briefly described as follows.
すなわち、半導体装置の組立工程における電極間のワ
イヤボンディングの際に、ボンディングツールの超音波
振動の印加を継続的に行うことによって、ボンディング
ツール内の異物を振動により除去することが可能とな
り、ボンディングツールの目詰まりを有効に防止するこ
とができる。That is, during the wire bonding between the electrodes in the semiconductor device assembling process, by continuously applying the ultrasonic vibration of the bonding tool, it is possible to remove the foreign matter in the bonding tool by the vibration. Clogging can be effectively prevented.
被覆ワイヤの除電を可能とすることによって、ワイヤ
ボンディング時における被覆ワイヤの断線、ループ異常
ならびにボンディングツールの目詰まりを防止できる。By enabling the static elimination of the coated wire, disconnection of the coated wire, loop abnormality, and clogging of the bonding tool during wire bonding can be prevented.
被覆ワイヤによるクロスボンディング等の複雑な結線
形状が可能となるため、マイクロプロセッサ素子あるい
は論理素子としての高集積型・高機能型半導体装置を実
現することができる。Since a complicated connection shape such as cross-bonding with a covering wire becomes possible, a highly integrated and high-performance semiconductor device as a microprocessor element or a logic element can be realized.
エアバックテンショナにおける供給流体に除電流体を
用いることにより、ワイヤのバックテンショナの印加と
ワイヤ表面の除電を同時に行うことができ、装置構造を
複雑化することなくワイヤの帯電を防止できる。By using the current eliminator as the supply fluid in the airbag tensioner, the application of the wire backtensioner and the elimination of electricity on the surface of the wire can be performed at the same time, and the electrification of the wire can be prevented without complicating the device structure.
クランパチップ面における除電により、被覆ワイヤあ
るいは裸線ワイヤを問わずに組立装置側の帯電に起因す
るワイヤの吸着を防止できるため、ループ異常,断線,
ボンディングツールの目詰まり等を効果的に防止でき
る。The static elimination on the clamper chip surface prevents wire sticking due to charging on the assembly device side, regardless of whether the wire is a covered wire or a bare wire.
Clogging of the bonding tool can be effectively prevented.
以上により、樹脂封止型半導体装置の組立工程におけ
るボンディング効率を高めることができ、信頼性の高い
高集積・高機能型半導体装置を提供することが可能とな
る。As described above, the bonding efficiency in the process of assembling the resin-encapsulated semiconductor device can be improved, and a highly reliable, highly integrated and highly functional semiconductor device can be provided.
(2)実施例・2 第42図は本発明の実施例・2である半導体装置の組立
工程において、ボンディングツールに対する超音波エネ
ルギーの印加状態を示す説明図、第43図はワイヤボンデ
ィング装置の全体概略図、第44図は本実施例で用いられ
るリードフレームを示す平面図、第45図は本実施例にお
けるインナーリードの表面状態を示す拡大部分斜視図、
第46図は半導体チップの構造を示す断面説明図、第47図
はワイヤ供給系統を示す斜視図、第48図は本実施例にお
けるエアバックテンショナの要部を示す拡大斜視図、第
49図はこのエアバックテンショナの正面図、第50図はボ
ンディングツール近傍の各機構の配置状態を示す説明
図、第51図は被覆ワイヤの構造を示す断面斜視図、第52
図は摩耗試験の説明図、第53図は半導体装置の全体構成
を示す断面図である。(2) Embodiment 2 FIG. 42 is an explanatory view showing a state of application of ultrasonic energy to a bonding tool in an assembling process of a semiconductor device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 43 is an entire wire bonding apparatus. Schematic diagram, FIG. 44 is a plan view showing a lead frame used in this embodiment, FIG. 45 is an enlarged partial perspective view showing a surface state of an inner lead in this embodiment,
46 is a cross-sectional explanatory view showing a structure of a semiconductor chip, FIG. 47 is a perspective view showing a wire supply system, FIG. 48 is an enlarged perspective view showing a main part of an airbag tensioner in this embodiment, FIG.
FIG. 49 is a front view of the airbag tensioner, FIG. 50 is an explanatory view showing the arrangement of each mechanism near the bonding tool, FIG. 51 is a cross-sectional perspective view showing the structure of the covering wire, and FIG.
The figure is an explanatory view of the abrasion test, and FIG. 53 is a sectional view showing the entire configuration of the semiconductor device.
本実施例のワイヤボンディング装置201は、たとえば
第52図に示されるような樹脂封止パッケージ構造の樹脂
封止型半導体装置202の組立に際して半導体チップ203の
外部端子204とリードフレーム205のインナーリード206
(内端電極)との電気的結線に用いられるものである。The wire bonding apparatus 201 according to the present embodiment is configured such that, when assembling a resin-sealed semiconductor device 202 having a resin-sealed package structure as shown in FIG. 52, for example, the external terminals 204 of the semiconductor chip 203 and the inner leads 206 of the lead frame 205 are assembled.
(Inner electrode) for electrical connection.
ワイヤボンディング装置201における概略的な構成は
第43図に示す通りであり、駆動機構としてのボンディン
グヘッド207が搭載されたXYステージ208と、リードフレ
ーム205の載置されるボンディングステージ210と、これ
らの作動を制御する制御部211とを有している。The schematic configuration of the wire bonding apparatus 201 is as shown in FIG. 43, and an XY stage 208 on which a bonding head 207 as a driving mechanism is mounted, a bonding stage 210 on which a lead frame 205 is mounted, and And a control unit 211 for controlling the operation.
制御部211は、上記ワイヤボンディング装置201の総合
的な制御を行い、例えばマイクロプロセッサおよびメモ
リを備えたマイコンシステムで構成され、オペレータに
よって設定された作動条件に従ってボンディング作業が
可能なシステムとなっている。The control unit 211 performs overall control of the wire bonding apparatus 201, and is configured by, for example, a microcomputer system including a microprocessor and a memory, and is a system capable of performing a bonding operation according to operating conditions set by an operator. .
ボンディングステージ210は、上下動可能なヒートブ
ロック212で構成されている。The bonding stage 210 includes a heat block 212 that can move up and down.
上記ヒートブロック212は、ステンレス合金等の熱伝
導物質で構成され、ボンディングステージ210本体に対
して着脱可能に取り付けられている。The heat block 212 is made of a heat conductive material such as a stainless alloy, and is detachably attached to the bonding stage 210 main body.
また、ヒートブロック212の内部にはカートリッジヒ
ータ等の如き図示しない加熱源を備えており、ステージ
210の上面のリードフレーム205を所定温度に高める機能
を有している。Also, a heating source (not shown) such as a cartridge heater is provided inside the heat block 212, and a stage is provided.
It has a function of raising the temperature of the lead frame 205 on the upper surface of the 210 to a predetermined temperature.
なお、本実施例において、上記ボンディングステージ
210上に供給されるリードフレーム205は第44図に示すよ
うに、タブ吊りリード215によってそのほぼ中央に支持
されたタブ216を中心に、該タブ216とは非接触で平面四
方向にそれぞれ延設される内端電極としてのインナーリ
ード206を有している。各インナーリード206は同図のさ
らに外周部分においてフレーム枠によって互いに接続さ
れた状態となっている。In the present embodiment, the bonding stage
As shown in FIG. 44, the lead frame 205 supplied on the 210 is extended around a tab 216 supported at the approximate center thereof by a tab suspension lead 215, and in a non-contact manner with the tab 216 in four directions in a plane. An inner lead 206 is provided as an inner end electrode to be provided. Each inner lead 206 is connected to each other by a frame at a further outer peripheral portion in FIG.
なお、第44図では既にワイヤボンディングを完了した
状態のリードフレーム205で図示しているが、上記ステ
ージ210の上面に供給された状態では上記タブ216上に半
導体チップ203が装着された段階のものである。Note that FIG. 44 shows the lead frame 205 in a state where wire bonding has already been completed, but in a state where the semiconductor chip 203 is mounted on the tab 216 in a state where the semiconductor chip 203 is supplied on the upper surface of the stage 210. It is.
このようなリードフレーム205は、たとえばコバー
ル、42アロイあるいはニッケル合金等の厚さ0.15mm程度
の板状部材をプレスあるいはエッチング処理を経て同図
に示す形状に加工して得られるものである。Such a lead frame 205 is obtained by processing a plate-like member having a thickness of about 0.15 mm such as Kovar, 42 alloy or nickel alloy into a shape shown in FIG.
上記インナーリード206(内端電極)の先端表面の一
部は第45図に示すように、凹凸面206Aで構成されてい
る。このような凹凸面206Aは、まず一旦第44図に示す形
状にリードフレーム205を加工した後、インナーリード2
06の先端表面に対して凹凸状のパンチでプレス加工を施
すことにより形成可能である。また、同図ではインナー
リード206の先端表面の一部に切込みを模様状に形成し
た場合を示しているが。このような凹凸をさらに密度を
高くすることによって、インナーリード206の先端表面
を粗面に構成してもよい。このような凹凸面206Aの機能
によって、後述の被覆ワイヤ217の被覆膜217Aの破壊・
除去が確実に行われるがその詳細は後述する。As shown in FIG. 45, a part of the front end surface of the inner lead 206 (the inner end electrode) is formed of an uneven surface 206A. Such an uneven surface 206A is formed by first processing the lead frame 205 into the shape shown in FIG.
It can be formed by pressing the tip surface of 06 with an uneven punch. Also, FIG. 7 shows a case where a cut is formed in a part of the tip surface of the inner lead 206 in a pattern. By increasing the density of such irregularities, the distal end surface of the inner lead 206 may be made rough. By the function of the uneven surface 206A, the coating film 217A of the coating wire 217 to be described later
The removal is surely performed, but the details will be described later.
次に、上記リードフレーム205のタブ216上に装着され
た半導体チップ203について説明する。Next, the semiconductor chip 203 mounted on the tab 216 of the lead frame 205 will be described.
半導体チップ203は、第46図に示すように上記タブ216
上に厚さ30μm程度に被着された銀ペースト,シリコン
ペーストあるいは金箔等の接合材218を介して固定され
ている。The semiconductor chip 203 is connected to the tab 216 as shown in FIG.
It is fixed via a bonding material 218 such as a silver paste, a silicon paste, or a gold foil, which has a thickness of about 30 μm.
このような半導体チップ203は、単結晶引き挙げ法等
の技術によって得られたシリコン(Si)からなるインゴ
ットを結晶方向にスライスしてウエハ状態とし、該ウエ
ハの表面にフォトレジスト技術を用いた酸化・拡散工程
を経てマイクロプロセッサ、あるいは論理回路等を形成
した後、四角形状に分断(ダイシング)して得られる。Such a semiconductor chip 203 is obtained by slicing an ingot made of silicon (Si) obtained by a technique such as a single crystal pulling method in a crystal direction into a wafer state, and oxidizing the surface of the wafer using a photoresist technique. After being formed through a diffusion process to form a microprocessor or a logic circuit or the like, it can be obtained by dicing into a square shape.
このような半導体チップ203の内部における各層の概
略構成について簡単に説明すると、厚さ40μm程度で形
成されたシリコン(Si)からなるチップ基板220の上層
には0.45μm程度のシリコン酸化膜221が形成され、さ
らにその上層には層間絶縁膜としてのPSG膜222が0.3μ
m程度の厚さで形成されている。その最上層には保護膜
としてのパッシベーション膜223が1.2μm程度の厚さで
被着されており、その一部は開口されてその下層におい
て部分的に設けられたアルミニウム(Al)からなる厚さ
0.8μm程度の外部端子4(ボンディングパッド)がそ
の上面を外部上方に露出させた状態となっている。A brief description of the schematic configuration of each layer inside such a semiconductor chip 203 is as follows. A silicon oxide film 221 of about 0.45 μm is formed on an upper layer of a chip substrate 220 made of silicon (Si) having a thickness of about 40 μm. In addition, a PSG film 222 as an interlayer insulating film is further
It is formed with a thickness of about m. A passivation film 223 as a protective film is deposited on the uppermost layer with a thickness of about 1.2 μm, a part of which is opened and has a thickness made of aluminum (Al) partially provided thereunder.
External terminals 4 (bonding pads) of about 0.8 μm have upper surfaces exposed to the upper outside.
一方、第43図に示すように、XYステージ208上のボン
ディングヘッド207の内部には、上下動ブロック224がXY
ステージ208に対して垂直方法に設けられた案内軸225に
よって昇降可能に配設されており、当該上下動ブロック
224の側面にはボンディングヘッド207に固定されたサー
ポモータ226の回転を上下方向の直線運動に変換するボ
ールねじ機構227が設けらている。したがって、サーボ
モータ226の回転にともなって上下動ブロック224が所定
量だけ上下方向に移動可能とされている。On the other hand, as shown in FIG. 43, inside the bonding head 207 on the XY stage 208,
It is arranged to be able to move up and down by a guide shaft 225 provided in a vertical manner with respect to the stage 208, and
A ball screw mechanism 227 that converts the rotation of the servo motor 226 fixed to the bonding head 207 into a vertical linear motion is provided on the side surface of the bonding head 207. Therefore, the vertical movement block 224 can be moved up and down by a predetermined amount with the rotation of the servomotor 226.
上記の上下動ブロック224内には回転軸228を中心に鉛
直平面内において回転可能なボンディングアーム230を
有しており、該ボンディングアーム230の一端は、上下
動ブロック224に固定されたばね等の弾性手段232によっ
て第43図上方に付勢されており、上下動ブロック224の
作動にともなって、ボンディングアーム230に対して反
時計方向の付勢力が作用するように構成されている。こ
の弾性手段232は、ボンディングツール233が半導体チッ
プ203の外部端子204に当接した時に、これらの外部端子
204が必要以上に加圧されることを防止し、これらの損
傷・破壊の発生を防止するように構成されている。The vertical movement block 224 has a bonding arm 230 rotatable in a vertical plane about a rotation shaft 228. One end of the bonding arm 230 has an elasticity such as a spring fixed to the vertical movement block 224. 43 is urged upward by means 232, and is configured so that a counterclockwise urging force acts on the bonding arm 230 with the operation of the vertical movement block 224. When the bonding tool 233 contacts the external terminals 204 of the semiconductor chip 203, the elastic means 232
It is configured to prevent the 204 from being pressurized more than necessary, and to prevent the occurrence of such damage and destruction.
ボンディングアーム230の上下動ブロック224の側の内
端には超音波発振子234を有しており、ボンディングア
ーム230に対して所定の超音波エネルギーを供給可能と
なっている。本実施例において、当該超音波発振子234
は制御部211の制御信号に基づいて、その出力エネルギ
ーを可変に制御される構造となっており、制御部211は
記憶部に格納されたプログラムに基づいて超音波発振子
234に対して上記超甘波エネルギーの出力制御を指示す
るようになっている。An ultrasonic oscillator 234 is provided at the inner end of the bonding arm 230 on the side of the vertical movement block 224, so that predetermined ultrasonic energy can be supplied to the bonding arm 230. In this embodiment, the ultrasonic oscillator 234
Has a structure in which the output energy is variably controlled based on a control signal of the control unit 211, and the control unit 211 uses an ultrasonic oscillator based on a program stored in the storage unit.
234 is instructed to control the output of the super sweet wave energy.
上記超音波エネルギーの伝えられるボンディングアー
ム230の先端には、ボンディングツール233(キャピラ
リ)が設けられている。このボンディングツール233に
は、ワイヤスプール235より供給された被覆ワイヤ217が
その先端を僅かに突出させた状態で挿通されている。At the tip of the bonding arm 230 to which the ultrasonic energy is transmitted, a bonding tool 233 (capillary) is provided. The covering wire 217 supplied from the wire spool 235 is inserted into the bonding tool 233 with its tip slightly protruding.
次に、本実施例で用いられる被覆ワイヤ217の構成の
一例について説明する。Next, an example of the configuration of the covered wire 217 used in this embodiment will be described.
本実施例で用いられる被覆ワイヤ217は第51図に示す
ように、金属線217Bの周囲に被覆膜217Aの被着された断
面構造を有している。As shown in FIG. 51, the covering wire 217 used in this embodiment has a cross-sectional structure in which a covering film 217A is attached around a metal wire 217B.
上記被覆ワイヤ217の構成部材について説明すると、
金属線217Bとしては金(Au)、銅(Cu)もしくはアルミ
ニウム(Al)が用いられている。To explain the components of the covered wire 217,
Gold (Au), copper (Cu), or aluminum (Al) is used as the metal wire 217B.
被覆膜217Aとしては、耐熱ポリウレタン樹脂が用いら
れており、これはポリオール成分とイソシアネートとを
反応させて形成され、分子骨格にテレフタレート酸から
誘導される構成単位を含むものである。被覆膜217Aとし
てこのような組成の耐熱ポリウレタン樹脂を用いること
は、被覆膜217Aの熱劣化およびボンディング性、さらに
はボンディングの剥がれ強度の向上等に極めて有用であ
る。As the coating film 217A, a heat-resistant polyurethane resin is used, which is formed by reacting a polyol component with an isocyanate, and has a molecular skeleton containing a structural unit derived from terephthalate acid. The use of a heat-resistant polyurethane resin having such a composition as the coating film 217A is extremely useful for improving the thermal degradation and bonding property of the coating film 217A, and further improving the peeling strength of bonding.
上記被覆膜217Aの具体的な特性条件としては、温度サ
イクル試験あるいは第52図に示す実験条件における摩耗
試験等を通じて、150℃〜175℃の環境での100時間後に
おける被覆膜217A破壊回数低減における劣化率が20%以
内となる条件を満たす材料を被覆膜217Aの構成材料とし
て選択することが重要である。The specific characteristics of the coating film 217A include, for example, a temperature cycle test or a wear test under the experimental conditions shown in FIG. 52, and the number of times the coating film 217A was destroyed after 100 hours in an environment of 150 to 175 ° C. It is important to select a material that satisfies the condition that the deterioration rate in reduction is within 20% as a constituent material of the coating film 217A.
さらに、上記被覆ワイヤ217で実際のワイヤボンディ
ング作業を行った際に、ボンディング性に不具合を生じ
ないことが必要である。この点について本発明者の研究
結果によれば、後述の金属ボール217C形成時における被
覆膜217Aの加熱除去の際に非炭化性を示す材料で構成す
ることが望ましい。Furthermore, when the actual wire bonding operation is performed with the covered wire 217, it is necessary that a defect does not occur in the bonding property. According to the research results of the inventor of the present invention, it is desirable that the coating film 217A be made of a material that is non-carbonizable when the coating film 217A is removed by heating when forming the metal balls 217C described later.
その理由は以下の通りである。すなわち、後述の金属
ボール217Cの形成時の被覆膜217Aの加熱除去において
は、被覆膜217Aは上記金属ボール217Cの上方に溶け上が
るが、このときに被覆膜217Aが炭化性である場合には、
加熱温度、たとえば1060℃程度の高温条件において被覆
膜217Aが分解されずに炭化してしまうことになる。その
結果、炭化した被覆膜217Aは上記金属ボール217Cの直上
で金属線217Bを包み込むようにして該金属線217Bの表面
に付着残留するため、これが吸着異物となって、ボンデ
ィングツール233内の目詰まりの要因となり、最悪の場
合にはワイヤカール、さらには断線を引き起こすことに
もなる。The reason is as follows. That is, in the heating and removal of the coating film 217A during the formation of the metal ball 217C described below, the coating film 217A melts above the metal ball 217C, but at this time, the coating film 217A is carbonizable. In
Under the heating temperature, for example, a high temperature condition of about 1060 ° C., the coating film 217A is carbonized without being decomposed. As a result, the carbonized coating film 217A adheres to and remains on the surface of the metal wire 217B so as to wrap the metal wire 217B immediately above the metal ball 217C. It causes clogging and, in the worst case, causes wire curl and even breakage.
このような事実を総合的に勘案考慮すると、被覆ワイ
ヤ217の被覆膜217Aとして、少なくとも下記の二つの条
件を満たすことが必要となる。Considering such facts comprehensively, it is necessary for the coating film 217A of the coating wire 217 to satisfy at least the following two conditions.
すなわち、第1に、温度サイクル試験あるいは第52図
に示す実験条件における摩耗試験等を通じて、150℃〜1
75℃の温度条件で100時間後の被覆膜217A破壊回数低減
における劣化率が20%以下となること。That is, first, through a temperature cycle test or a wear test under the experimental conditions shown in FIG.
The deterioration rate in reducing the number of times of destruction of the coating film 217A after 100 hours under a temperature condition of 75 ° C. should be 20% or less.
第2に、金属ボール217Cの形成時における被覆膜217A
の加熱除去の際に非炭化性を示す材料で構成すること。Second, the coating film 217A during the formation of the metal balls 217C
It should be composed of a material that is non-carbonizable when it is removed by heating.
以上の条件を満たす被覆膜217Aの構成材料としての耐
熱ポリウレタンについて、さらに具体的に説明すると、
この耐熱ポリウレタンは、活性水素を含んだテレフタレ
ート酸系ポリオールを主成分とするポリマー成分と、イ
ソシアネートとを用いて得られる。なお注記すると、こ
こで「主成分とする」とは、全体が主成分のみからなる
場合も含める趣旨である。The heat-resistant polyurethane as a constituent material of the coating film 217A satisfying the above conditions will be described more specifically.
This heat-resistant polyurethane is obtained by using a polymer component mainly containing a terephthalate acid-based polyol containing active hydrogen and isocyanate. It should be noted that “being a main component” here means that the case where the whole consists only of the main component is included.
上記活性水素を含んだテレフタール酸系ポリオール
は、テレフタール酸と多価アルコールとを用い、OH/COO
H=1.2〜30の範囲で、反応温度70℃〜250℃に設定し、
常法のエステル化学反応によって得ることができる。一
般に平均分子量が30〜10000の範囲で水酸基を100〜500
程度有するものであって、分子差の両末端に水酸基を有
するものが用いられている。Terephthalic acid-based polyol containing the active hydrogen, terephthalic acid and polyhydric alcohol, using OH / COO
In the range of H = 1.2-30, set the reaction temperature to 70 ° C-250 ° C,
It can be obtained by a conventional ester chemical reaction. Generally, the average molecular weight is in the range of 30 to 10,000 and the hydroxyl group is 100 to 500.
The one having a hydroxyl group at both ends of the molecular difference is used.
このようなテレフタール酸系ポリオールを構成する原
材料として、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、
ヘキサングリコール、ブタングリコール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ペンタ
エリスリトール等の脂肪族系グリコールが挙げられる。
また上記以外にも、1,4−ジメチロールベンゼンのよう
な多価アルコールが挙げられる。上記中においては特
に、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリ
セリンを用いることが好適である。Raw materials constituting such a terephthalic acid-based polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol,
Hexane glycol, butane glycol, glycerin,
Aliphatic glycols such as trimethylolpropane, hexanetriol and pentaerythritol;
In addition to the above, polyhydric alcohols such as 1,4-dimethylolbenzene can be used. Among the above, it is particularly preferable to use ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin.
ジカルボン酸としては、テレフタール酸が用いられる
が、必要に応じて、アミド酸、イミド酸を併用すること
ができる。Terephthalic acid is used as the dicarboxylic acid. If necessary, amic acid and imidic acid can be used in combination.
また、耐熱性が低下しない程度において、イドフタル
酸、オルソフタル酸、コハク酸、アジビソ酸、セバシン
酸等の2塩基酸、あるいは1,2,3,4−ブタンテトラカル
ボン酸、シクロベンタンテトラカルボン酸、エチレンテ
トラカルボン酸,ピロメリット酸,トリメリット酸等の
多塩基酸を併用しても差し支えない。Further, to the extent that the heat resistance is not reduced, diphthalic acid, orthophthalic acid, succinic acid, adivisic acid, dibasic acids such as sebacic acid, or 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, Polybasic acids such as ethylenetetracarboxylic acid, pyromellitic acid and trimellitic acid may be used in combination.
上記テレフタール酸系ポリオールと反応させるイソシ
アネートとしては、トルイレンジイソシアネート、キシ
リレンジイソシアネートのような一分子中に少なくとも
2個のイソシアネート基を有する多価イソシアネートの
イソシアネート基を、活性水素を有する化合物、たとえ
ばフェノール類、カプロラクタム、メチルエチルケトン
オキシムでブロック化したものを挙げることができる。
このようなイソシアネートは、安定化されている。ま
た、上記多価イソシアネート化合物をトリメチルロール
プロパン、ヘキサントリオール、ブタンジオール等の多
価アルコールと反応させ、活性水素を有する化合物でブ
ロック化してなるものも挙げられる。As the isocyanate to be reacted with the terephthalic acid-based polyol, the isocyanate group of a polyvalent isocyanate having at least two isocyanate groups in one molecule such as toluylene diisocyanate and xylylene diisocyanate is converted into a compound having active hydrogen, for example, phenol. , Caprolactam and those blocked with methyl ethyl ketone oxime.
Such isocyanates are stabilized. Further, a compound obtained by reacting the above polyvalent isocyanate compound with a polyhydric alcohol such as trimethylolpropane, hexanetriol or butanediol and blocking with a compound having active hydrogen may also be used.
上記イソシアネート化合物の例としては、日本ポリウ
レタン社製、ミリオネートMS−50、コロネート2501,250
3,2505,コロネートAP−St,デスモジュールCT−St等を挙
げることができる。そして、上記多価イソシアネートと
しては、分子量300〜10000程度のものを用いることが好
適である。Examples of the isocyanate compound, manufactured by Nippon Polyurethane Co., Millionate MS-50, Coronate 2501,250
3,2505, Coronate AP-St, Death Module CT-St and the like. It is preferable to use a polyisocyanate having a molecular weight of about 300 to 10,000.
本発明は、上記のような原料を用いて塗料組成物をつ
くり、これをワイヤ本体の金属線217Bに塗装し、数μm
の膜厚の被覆膜化することにより、ワイヤ本体の金属線
217Bの周囲を絶縁した被覆ワイヤ217を得るものであ
る。In the present invention, a coating composition is prepared by using the above-described raw materials, and the coating composition is applied to the metal wire 217B of the wire main body, and several μm
By forming a coating film with a thickness of
This is to obtain a covered wire 217 insulated around 217B.
上記塗料組成物としては、ポリオール成分の水酸基1
当量につき、安定化イソシアネートのイソシアネート基
0.4〜4.0当量、好ましくは0.9〜2.0当量および所要量の
硬化促進触媒を加えて、さらに適量の有機溶剤(フェノ
ール類、グリコールエーテル類、ナフサ等)を加え、通
常、固型分含量10〜30重量%とすることにより得られる
ことができる。このとき必要に応じ、外観改良剤、染料
等の添加剤を適量配合することもできる。As the coating composition, the hydroxyl group 1 of the polyol component is used.
Per equivalent, isocyanate groups of the stabilized isocyanate
0.4 to 4.0 equivalents, preferably 0.9 to 2.0 equivalents and a required amount of a curing accelerator are added, and an appropriate amount of an organic solvent (phenols, glycol ethers, naphtha, etc.) is further added. % By weight. At this time, if necessary, an appropriate amount of an additive such as an appearance improving agent and a dye can be blended.
本発明において、ポリオール成分の1水酸基当量につ
き、安定化イソシアネートのイソシアネート基を0.4〜
4.0当量加える理由は、まず、0.4当量未満では、得られ
る絶縁ワイヤのクレージング特性が低下し、一方4.0当
量を超える塗膜の耐摩耗性が劣るようになるためであ
る。塗料組成物調整時に加えられる硬化促進触媒は、ポ
リオール成分100重量部当たり、好ましくは0.1〜10重量
部である。また、これが、0.1重量部未満になると、硬
化促進硬化が少なくなると共に塗膜形成能が悪くなる傾
向がみられ、逆に10重量部を超えると、得られる耐熱ウ
レタンボンディングワイヤの熱劣化特性の低下がみられ
るようになるためである。In the present invention, the isocyanate group of the stabilized isocyanate is 0.4 to 0.4 per hydroxyl equivalent of the polyol component.
The reason for adding 4.0 equivalents is that if it is less than 0.4 equivalent, the crazing characteristics of the resulting insulated wire will decrease, while the wear resistance of the coating film exceeding 4.0 equivalents will deteriorate. The curing acceleration catalyst added at the time of preparing the coating composition is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the polyol component. Also, if this is less than 0.1 part by weight, the tendency of curing accelerated curing to be reduced and the ability to form a coating film tends to be poor, and if it exceeds 10 parts by weight, the heat-resistant urethane bonding wire obtained has a heat-deteriorating property. This is because a decrease is observed.
上記硬化促進触媒としては、金属カルボン酸、アミノ
酸、フェノール類を挙げることができ、具体的にはナフ
テン酸、オクテン酸、パーサチック酸などの亜鉛塩、鉄
塩、銅塩、マンガン塩、コバルト塩、スズ塩、1,8ジア
ザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7,2,4,6,トリス(ジ
メチルアミノメチル)フェノールが用いられる。Examples of the curing acceleration catalyst include metal carboxylic acids, amino acids, and phenols.Specifically, naphthenic acid, octenoic acid, zinc salts such as persatic acid, iron salts, copper salts, manganese salts, cobalt salts, A tin salt, 1,8 diazabicyclo (5,4,0) undecene-7,2,4,6, tris (dimethylaminomethyl) phenol is used.
上記のような塗料組成物をワイヤ本体の金属線217Bの
表面上に塗布した後、常用の焼付塗装装置で焼き付ける
ことにより得ることができる。It can be obtained by applying the coating composition as described above on the surface of the metal wire 217B of the wire main body and baking it with a conventional baking coating apparatus.
上記塗布焼付条件は、ポリオール成分、安定化イソシ
アネート、重合開始剤および硬化促進触媒の類の配合量
によっても異なるが、通常200〜300℃で4〜100秒程度
である。要は、塗料組成物の硬化反応をほぼ完了させう
るに足りる温度と時間で焼き付けがなされ本実施例の被
覆ワイヤ217が得られる。The coating and baking conditions vary depending on the amounts of the polyol component, the stabilized isocyanate, the polymerization initiator and the curing accelerator, but are usually about 200 to 300 ° C. for about 4 to 100 seconds. In short, the coating composition is baked at a temperature and for a time sufficient to substantially complete the curing reaction, and the coated wire 217 of this embodiment is obtained.
上記被覆膜217Aの膜厚に関しては、ボンディングツー
ル233の超音波エネルギーおよび熱圧着力等によって若
干の変化があるが、たとえば0.2〜3〔μm〕程度の膜
厚が望ましい。すなわち、膜厚が小さい場合には被覆膜
217Aとしての絶縁信頼性に欠けるし、逆に大きな場合に
はボンディング時における被覆膜217Aの除去が困難とな
るためである。The thickness of the coating film 217A varies slightly depending on the ultrasonic energy and the thermocompression force of the bonding tool 233, but is preferably, for example, about 0.2 to 3 μm. In other words, if the film thickness is small,
This is because the insulation reliability of the 217A is lacking, and if it is large, it is difficult to remove the coating film 217A during bonding.
なお、本発明者等の検討結果によれば、被覆膜217Aの
構成材料として、上記した組成の耐熱ポリウレタンの
他、市販のポリウレタン、またホルマールは非炭化性の
要件は満たすが、150℃〜175℃で100時間後の被覆膜217
A破壊回数低減における上記条件での劣化率が20%を超
えるので、被覆膜217Aとしては特性的に不充分である。According to the study results of the present inventors, as a constituent material of the coating film 217A, in addition to the heat-resistant polyurethane having the above-described composition, a commercially available polyurethane, and formal also satisfy the non-carbonizing requirement, Coating film 217 after 100 hours at 175 ° C
Since the rate of deterioration under the above conditions in reducing the number of times of A destruction exceeds 20%, the properties of the coating film 217A are insufficient.
他方、ポリイミド,ポリアミド,ナイロン,ポリエス
テル,ポリアミドイミド,ポリエステルイミドなどは金
属ボール217Cの形成時または被覆膜217Aの加熱除去時に
炭化性を示すので、被覆ワイヤ217の被覆膜217Aとして
使用するには特性的に不充分であることが明らかになっ
た。On the other hand, polyimide, polyamide, nylon, polyester, polyamide imide, polyester imide, etc. exhibit carbonization when forming the metal balls 217C or when removing the coating film 217A by heating, so that it is used as the coating film 217A of the coating wire 217. Was found to be insufficient in characteristics.
上記でその構成の一例を示した被覆ワイヤ217は、本
実施例のワイヤボンディング装置201において、第47図
に示すように、被覆ワイヤ217の巻回されるワイヤスプ
ール235、エアバックテンショナ236、スプロケット237
およびクランパ238を経てボンディングツール233に供給
されている。As shown in FIG. 47, in the wire bonding apparatus 201 of the present embodiment, as shown in FIG. 47, the coated wire 217, the wire spool 235 around which the coated wire 217 is wound, the airbag tensioner 236, 237
Then, it is supplied to the bonding tool 233 via the clamper 238.
ワイヤスプール235は、たとえば円筒形状のアルミニ
ウム金属の表面にアルマイト処理を施して構成されてい
る。このアルマイト処理は、機械的強度の向上およびキ
ズの発生を防止するために施されているものである。た
だし、これに巻回される被覆ワイヤ217が帯電するのを
防止するために、クロム(Cr)メッキ等を施して表面処
理を行い、導電性を具備させてもよい。さらに、このワ
イヤスプール235自体をステンレス合金で構成してもよ
い。The wire spool 235 is formed by, for example, performing alumite treatment on the surface of a cylindrical aluminum metal. This alumite treatment is performed to improve mechanical strength and prevent generation of scratches. However, in order to prevent the covering wire 217 wound therearound from being charged, chrome (Cr) plating or the like may be applied to perform a surface treatment to provide conductivity. Further, the wire spool 235 itself may be made of a stainless alloy.
上記ワイヤスプール235は、スプールホルダ35Aによっ
て支持されており、該スプールホルダ235Aの回転軸235B
はボンディング装置本体201Aに固定されている。このス
プールホルダ235Aは、少なくともその一部に導電性を有
するように、たとえば接地された状態のステンレス合金
で構成されている。したがって、上記スプールホルダ23
5Aに巻回された被覆ワイヤ217において、その被覆膜217
Aに帯電された静電気は上記ステンレス合金部分を通じ
て放電される構造となっている。また詳細な図示は省略
するが、巻回された被覆ワイヤ217の巻き始め部分の一
端は、被覆膜217Aが除去され金属線217Bが露出されてお
り、この露出状態の金属線217Bの部分がワイヤスプール
235に接合されている。したがって、第47図に示すよう
に、巻回状態の被覆ワイヤ217の金属線217Bは、上記ワ
イヤスプール235、スプールホルダ235A、回転軸235Bお
よびボンディング装置本体201Aを通じて、基準電位GND
に接続されている。この基準電位GNDは、本実施例では
アーク発生装置240の基準電位GNDと同値の電位となって
いる。このように、被覆ワイヤ217の金属線217Bが基準
電位GNDに接続されることにより、後述の金属ボール217
Cの形成時において、電気トーチ241と被覆ワイヤ217の
金属線217Bとの電位差を規定値に確保し、安定したアー
クAcの発生を実現できるため、金属ボール217Cの確実な
形成が可能となる。The wire spool 235 is supported by a spool holder 35A, and a rotation shaft 235B of the spool holder 235A.
Is fixed to the bonding apparatus main body 201A. The spool holder 235A is made of, for example, a grounded stainless alloy so that at least a part thereof has conductivity. Therefore, the spool holder 23
In the covering wire 217 wound around 5A, the covering film 217
The static electricity charged to A is discharged through the stainless alloy part. Although not shown in detail, one end of the winding start portion of the wound covered wire 217 has the coating film 217A removed to expose the metal wire 217B, and the exposed portion of the metal wire 217B is exposed. Wire spool
Joined to 235. Therefore, as shown in FIG. 47, the metal wire 217B of the covered wire 217 in the wound state is connected to the reference potential GND through the wire spool 235, the spool holder 235A, the rotating shaft 235B, and the bonding device main body 201A.
It is connected to the. This reference potential GND has the same value as the reference potential GND of the arc generator 240 in this embodiment. In this manner, by connecting the metal wire 217B of the covering wire 217 to the reference potential GND, a metal ball
At the time of forming C, the potential difference between the electric torch 241 and the metal wire 217B of the covering wire 217 is secured to a specified value, and stable generation of the arc Ac can be realized, so that the metal ball 217C can be reliably formed.
エアバックテンショナ236は、第48図および第49図に
示すように、その間を被覆ワイヤ217が通過可能な一対
のガイド板236Aを有している。このガイド板236Aは、ア
ルミニウム合金の表面にアルマイト処理を施し、さらに
その表面にクロム(Cr)メッキを施したものであるが、
ステンレス合金等で構成されたものであってもよい。少
なくとも被覆ワイヤ217との接触時において被覆ワイヤ2
17の帯電を防止できる構造であればよい。上記カイド板
236Aのワイヤ通路空間α側の面には第49図に示されるよ
うに、複数状の突起236Bが設けられている。この突起23
6Bは上記ワイヤ通路空間αを通過する被覆ワイヤ217と
ガイド板236Aとの接触部分を極力小さくするために設け
られたものであり、この突起236Bの作用によって、ワイ
ヤ通路空間αを通過する被覆ワイヤ217は上記ガイド板2
36Aに対してほぼ点接触状態となり、接触摩擦による被
覆膜217Aへの帯電を防止されている。したがって、上記
突起236Bもその表面が導電性を有している必要があり、
表面がクロム(Cr)等のメッキ処理、あるいは突起236B
自体がステンレス合金等で構成されている。このような
突起236Bの構造を得る技術としては、プレス等の加工技
術を用いてガイド板236Aの内周面を突出させてもよい
し、あるいは平坦に形成されたガイド板236Aの内周面に
接合あるいは接着等の手段を用いて突起236Bを構成する
棒状の部材を固定してもよい。As shown in FIGS. 48 and 49, the airbag tensioner 236 has a pair of guide plates 236A through which the covering wire 217 can pass. This guide plate 236A is made by subjecting the surface of an aluminum alloy to an alumite treatment and further plating the surface with chromium (Cr).
It may be made of a stainless alloy or the like. At least at the time of contact with the insulated wire 217
Any structure can be used as long as it can prevent the charging of 17. The above guide plate
As shown in FIG. 49, a plurality of protrusions 236B are provided on the surface of the wire 236A on the wire passage space α side. This projection 23
6B is provided in order to minimize the contact portion between the covering wire 217 passing through the wire passage space α and the guide plate 236A, and by the action of the projection 236B, the covering wire passing through the wire passage space α. 217 is the above guide plate 2
The contact point is almost in a point contact state with 36A, thereby preventing the coating film 217A from being charged due to contact friction. Therefore, the surface of the protrusion 236B also needs to have conductivity,
The surface is plated with chromium (Cr) or projections 236B
It is itself composed of a stainless alloy or the like. As a technique for obtaining such a structure of the projection 236B, the inner peripheral surface of the guide plate 236A may be projected using a processing technique such as pressing, or the inner peripheral surface of the guide plate 236A formed flat. The rod-shaped member constituting the projection 236B may be fixed by means such as joining or bonding.
上記両ガイド板236Aの長手方向の一端には流体供給管
242に接続された金属性のアダプター243が接着されてお
り、該アダプタ243の端面には流体吹出口244が開設され
ている。流体吹出口244の周囲からは偏平状のスペーサ2
45が上記長手方向に突出されており、このスペーサ245
の厚さによって上記ワイヤ通路空間αの幅が決定されて
いる。このように決定されるワイヤ通路空間αの幅とし
ては、使用される被覆ワイヤ217の直径あるいは上記突
起236Bの高さ等によっても異なるが、一例として1mm前
後に設定されている。A fluid supply pipe is provided at one longitudinal end of both guide plates 236A.
A metal adapter 243 connected to 242 is bonded, and a fluid outlet 244 is opened at an end surface of the adapter 243. A flat spacer 2 from around the fluid outlet 244
45 project in the longitudinal direction, and the spacer 245
Determines the width of the wire passage space α. The width of the wire passage space α determined in this manner varies depending on the diameter of the covering wire 217 used, the height of the protrusion 236B, and the like, but is set to about 1 mm as an example.
上記アダプタ243に接続された流体供給管242は流体供
給源に接続されている。この流体供給源には、例えばコ
ロナ放電手段を内蔵しており、これによりイオン分離さ
れたイオンガスが除電流体Gsとしてアダプタ243の流体
吹出口244より上記ワイヤ通路空間αに供給される構造
となっている。The fluid supply pipe 242 connected to the adapter 243 is connected to a fluid supply source. The fluid supply source has, for example, a built-in corona discharge means, whereby ion gas separated by ion is supplied to the wire passage space α from the fluid outlet 244 of the adapter 243 as a current removing member Gs. ing.
したがって、本実施例によればエアバックテンショナ
236の本来の目的である、被覆ワイヤ217へのバックテン
ションの印加が可能であるとともに、除電流体Gsを使用
することによって被覆ワイヤ217の静電気の除去をも可
能となっている。さらに、上記のようにガイド板236Aの
内周面の突起236Bの作用によって被覆ワイヤ217とガイ
ド板236A(エアバックテンショナ236)との接触はほぼ
点接触状態となるため、エアバックテンショナ236の通
過にともなう被覆ワイヤ217の帯電も防止される。Therefore, according to the present embodiment, the airbag tensioner
It is possible to apply the back tension to the covering wire 217, which is the original purpose of the 236, and to remove the static electricity from the covering wire 217 by using the current eliminator Gs. Further, as described above, the contact between the covering wire 217 and the guide plate 236A (the airbag tensioner 236) is substantially in a point contact state by the action of the projection 236B on the inner peripheral surface of the guide plate 236A. Accordingly, the charging of the covering wire 217 is also prevented.
上記ワイヤスプール235から供給され、エアバックテ
ンショナ236を経た被覆ワイヤ217は、スプロケット237
およびクランパ238を経てボンディングツール233に挿入
されている。上記スプロケット237は、被覆ワイヤ217を
ボンディングツール233に対して正確に位置決めするた
めのものであり、ボンディング装置本体201Aに対して固
定されている。また、クランパ238は、ボンディングツ
ール233に挿入される被覆ワイヤ217を保持/開放するた
めのものであり、一対のクランパチップ238Aの開閉移動
によって被覆ワイヤ217を側面から挟持する構造となっ
ている。The coated wire 217 supplied from the wire spool 235 and passing through the airbag tensioner 236 is
And, it is inserted into the bonding tool 233 via the clamper 238. The sprocket 237 is for accurately positioning the covering wire 217 with respect to the bonding tool 233, and is fixed to the bonding apparatus main body 201A. The clamper 238 is for holding / opening the covering wire 217 inserted into the bonding tool 233, and has a structure in which the covering wire 217 is clamped from the side by opening and closing movement of the pair of clamper chips 238A.
本実施例では、被覆ワイヤ217と接触状態となる上記
スプロケット237およびクランパ238について、導電性金
属で構成することによって、被覆ワイヤ217の被覆膜217
Aへの帯電および被覆膜217Aの静電気の除去を図ってい
る。なお、クランパ238のように、耐摩耗性等の理由か
ら導電性金属を用いることができない場合には、上記エ
アバックテンショナ236において説明したものと同様の
除電流体Gsの吹出口を設け被覆ワイヤ217および部材の
除電ブローを施すことによって、被覆ワイヤ217の帯電
防止および除電を実現することも可能である。In the present embodiment, the sprocket 237 and the clamper 238 that are in contact with the coating wire 217 are made of a conductive metal, so that the coating film 217 of the coating wire 217 is formed.
A charging of A and removal of static electricity of the coating film 217A are performed. When a conductive metal cannot be used for reasons such as abrasion resistance as in the case of the clamper 238, an outlet for the current eliminator Gs similar to that described in the airbag tensioner 236 is provided to provide the covering wire 217. In addition, by performing the static elimination blow of the member, it is also possible to realize the prevention of static electricity and the static elimination of the coated wire 217.
上記クランパ238の下方に位置されたボンディングツ
ール233は、金属ボール217Cの形成時においては、第47
図に示すようにカバー247で覆われる構造となってい
る。このカバー247は、同図中、矢印A方向に回転移動
が可能となっており、この回転動作によってツール挿入
口248からボンディングツール233を挿入し、これを覆う
ように構成されている。このようなカバー247を設けた
理由は、第1に、金属ボール217Cの形成時において溶け
上がる被覆膜217Aの飛散によって半導体チップ203ある
いはインナーリード206等が汚染されないようにするた
めのものであり、第2に、被覆ワイヤ217の金属線217B
がCu,Al等の酸化性の材料の場合に酸化防止用ガス雰囲
気(シールドガス雰囲気)を保持し易いようにするため
である。このようなカバー247は、たとえば耐熱性のス
テンレス合金で構成することが可能である。さらに、該
カバー247は、内部での金属ボール217Cの形成状態を作
業者が確認可能なように、透明性を有する耐熱性のガラ
ス材料で形成してもよい。When forming the metal ball 217C, the bonding tool 233 located below the clamper 238
As shown in the figure, the structure is covered with a cover 247. The cover 247 is rotatable in the direction of arrow A in the figure, and is configured to insert the bonding tool 233 from the tool insertion port 248 by this rotation and cover it. The reason for providing such a cover 247 is, first, to prevent the semiconductor chip 203 or the inner leads 206 from being contaminated by the scattering of the coating film 217A that melts when the metal balls 217C are formed. Second, the metal wire 217B of the insulated wire 217
This is to make it easier to maintain an antioxidant gas atmosphere (shield gas atmosphere) when using an oxidizing material such as Cu or Al. Such a cover 247 can be made of, for example, a heat-resistant stainless steel alloy. Further, the cover 247 may be formed of a heat-resistant glass material having transparency so that an operator can confirm the formation state of the metal balls 217C inside.
上記カバー247の底部分には、第47図に示すように電
気トーチ241(アーク電極)が配置されている。該電気
トーチ241はボンディングツール233の先端より導出され
た被覆ワイヤ217の金属線217Bの先端に近接した位置に
配置され(第50図参照)、両者間にアークAcを発生させ
て金属ボール217Cを形成するように構成されている。こ
のような電気トーチ241としては、高温度に耐えるタン
グステン(W)等で形成することが可能である。An electric torch 241 (arc electrode) is arranged at the bottom of the cover 247 as shown in FIG. The electric torch 241 is disposed at a position close to the tip of the metal wire 217B of the covering wire 217 led out from the tip of the bonding tool 233 (see FIG. 50), and generates an arc Ac between the two to form a metal ball 217C. It is configured to form. Such an electric torch 241 can be formed of tungsten (W) or the like that can withstand high temperatures.
上記電気トーチ241は内部が中空で形成されており、
第50図に示すように吸引装置250に接続された吸引管251
と連通されて、後述の流体吹付ノズル252より噴出され
た冷却流体CGsによって飛散された被覆膜片等を吸引除
去するように構成されている。上記電気トーチ241およ
び吸引管251を通じて吸引された被覆膜片は、外部の吸
引装置250に吸引された後、外部に排出される。The electric torch 241 has a hollow interior,
A suction pipe 251 connected to a suction device 250 as shown in FIG.
, And is configured to suck and remove the coating film pieces and the like scattered by the cooling fluid CGs ejected from the fluid spray nozzle 252 described later. The coating film piece sucked through the electric torch 241 and the suction tube 251 is sucked by the external suction device 250 and then discharged to the outside.
電気トーチ241は、上記吸引管251を介在させてアーク
発生装置240に電気的に接続されている。吸引管251は、
たとえばステンレス合金等の導電性金属で構成されてお
り、Ag−Cuろう材等の接着金属層を介在させて上記電気
トーチ241を固着している。該吸引管251は、さらに挟持
部材253を介在して上記カバー247を固着しており、した
がって、電気トーチ241とカバー247とは、この吸引管25
1を通じて一体に移動可能な構成となっている。The electric torch 241 is electrically connected to the arc generator 240 via the suction tube 251. The suction tube 251 is
For example, the electric torch 241 is made of a conductive metal such as a stainless alloy, and is fixed to the electric torch 241 with an adhesive metal layer such as an Ag-Cu brazing material interposed therebetween. The suction tube 251 further fixes the cover 247 with a sandwiching member 253 interposed therebetween. Therefore, the electric torch 241 and the cover 247 are
It is configured to be able to move together through 1.
上記吸引管251の移動手段としては、吸引管251を固定
的に支持する支持部材254と、該支持部材254を第47図矢
印A方向に回転させるクランク軸255と、このクランク
軸255を回転させる電磁ソレノイド等の駆動源256とで構
成されている。上記クランク軸255の回転は、このクラ
ンク軸255に連結されて同図矢印B方向に移動可能なシ
ャフト257の移動によって実現されている。なお、上記
クランク軸255は、ボンディング装置本体201Aに対して
回転自在に支持されている。As means for moving the suction tube 251, a support member 254 for fixedly supporting the suction tube 251, a crankshaft 255 for rotating the support member 254 in the direction of arrow A in FIG. 47, and rotating the crankshaft 255 A drive source 256 such as an electromagnetic solenoid is used. The rotation of the crankshaft 255 is realized by the movement of a shaft 257 connected to the crankshaft 255 and movable in the direction of arrow B in FIG. The crankshaft 255 is rotatably supported by the bonding apparatus main body 201A.
上記回転構造のカバー247に対しては、カバー247の外
部より内部に対して流体吹付ノズル252が取り付けられ
ている。第50図は、この流体吹付ノズル252の冷却流体C
Gsの供給機構を示しており、カバー247内においてボン
ディングツール233から突出された被覆ワイヤ217に対し
てその突出根元部分に対して冷却流体CGsの供給が可能
なように配置されている。A fluid spray nozzle 252 is attached to the inside of the cover 247 from the outside of the cover 247 to the inside of the cover 247 of the rotating structure. FIG. 50 shows the cooling fluid C of the fluid spray nozzle 252.
The drawing shows a supply mechanism of Gs. The cover 247 is arranged so that the covering wire 217 protruding from the bonding tool 233 in the cover 247 can supply the cooling fluid CGs to the protruding root portion.
上記流体吹付ノズル252より噴出される冷却流体CGs
は、同図に示すように、被覆ワイヤ217の先端における
金属ボール217Cの形成時に電気トーチ241との間のアー
クAcによって溶け上がる被覆膜217Aを被覆ワイヤ217の
周面から飛散・除去させるとともに、この溶け上がった
被覆膜217Aを一定量で冷却硬化させ、樹脂溜りの発生を
抑制して、これによってボンディングツール233内での
目詰まりを防止する機能を有している。このような観点
から、流体吹付ノズル252は、被覆膜217Aの溶け上がり
を抑制するため、図中斜め上方より被覆ワイヤ217に対
して臨む位置に配置され、該被覆ワイヤ217の後端側
(上方)から先端(下方)に対して冷却流体CGsを吹き
付ける構成となっている。Cooling fluid CGs ejected from the fluid spray nozzle 252
As shown in the figure, the coating film 217A melted by the arc Ac between the electric torch 241 at the time of forming the metal ball 217C at the tip of the coating wire 217 is scattered and removed from the peripheral surface of the coating wire 217. The melted coating film 217A has a function of cooling and hardening the coating film 217A in a fixed amount to suppress the generation of a resin pool, thereby preventing clogging in the bonding tool 233. From such a viewpoint, the fluid spray nozzle 252 is disposed at a position facing the covering wire 217 from an obliquely upper side in the drawing to suppress the melting of the covering film 217A, and the rear end side ( The cooling fluid CGs is sprayed from the upper part) to the tip part (the lower part).
このような、流体吹付ノズル252は、本実施例の如く
そのカバー247に固定し、ボンディングツール233には固
定しない方が望ましい。すなわち、このような流体吹付
ノズル252をボンディングツール233に対して固定した場
合には、ボンディングツール233の重量が増加するため
に、超音波振動の負荷が増大し、ボンダビリティを低下
させるためである。It is desirable that such a fluid spray nozzle 252 be fixed to the cover 247 and not to the bonding tool 233 as in the present embodiment. That is, when such a fluid spray nozzle 252 is fixed to the bonding tool 233, the weight of the bonding tool 233 increases, so that the load of ultrasonic vibration increases and bondability decreases. .
なお、上記冷却流体CGsとしては、N2,H2,He,Arさら
にはクリーンエア等の使用が可能であり、第50図に示す
ように、流体吹付装置258(流体源)より冷却装置260、
流量計261、流体搬送管262を通じて上記流体吹付ノズル
252に供給される。なおこのときに、上記流体吹付装置2
58内において、コロナ放電手段を設け、イオン分離され
たイオンガス(除電流体Gs)を冷却流体CGsとして使用
してもよい。この場合には、ワイヤボンディング作業の
直前位置における被覆ワイヤ217の除電が可能となるた
め、被覆膜217Aの帯電に起因する半導体チップ203の静
電破壊等が防止できる。なお、本発明者等の研究によれ
ば、上記イオンガスの他に、単なるN2ガスによる気体の
吹き付けによっても被覆膜217Aの除電効果のあることが
確認されている。As the cooling fluid CGs, N 2 , H 2 , He, Ar, clean air or the like can be used. As shown in FIG. 50, a cooling device 260 is provided by a fluid spraying device 258 (fluid source). ,
The fluid spray nozzle through the flow meter 261 and the fluid transfer pipe 262
252. At this time, the fluid spraying device 2
In 58, a corona discharge means may be provided, and the ion gas (current eliminator Gs) subjected to ion separation may be used as the cooling fluid CGs. In this case, since the charge of the covering wire 217 can be removed immediately before the wire bonding operation, electrostatic breakdown of the semiconductor chip 203 due to the charging of the covering film 217A can be prevented. According to the study of the present inventors, it has been confirmed that the spraying of a gas with a simple N 2 gas in addition to the above-mentioned ion gas also has an effect of eliminating the charge of the coating film 217A.
冷却装置260は、冷却流体CGsを積極的に常温よりも低
く冷却するように構成されている。この冷却装置260と
しては、たとえばペルチェ効果を利用した電子冷却装置
等で構成することが可能である。また、第50図において
は図示を簡略化してあるが、上記冷却装置260と流体吹
付ノズル252との間の流体搬送管262の周囲は、断熱材26
3で覆われるように構成されており、流体搬送管262中の
冷却流体CGsの温度上昇が抑制されている。また、上記
流体搬送管262自体を外管と内管との2重管構造とし
て、流体搬送途中においても積極的に冷却を行う構成と
してもよい。The cooling device 260 is configured to actively cool the cooling fluid CGs below normal temperature. The cooling device 260 can be constituted by, for example, an electronic cooling device utilizing the Peltier effect. Although the illustration is simplified in FIG. 50, the periphery of the fluid transfer pipe 262 between the cooling device 260 and the fluid spray nozzle 252 is covered with a heat insulating material 26.
3, so that the temperature rise of the cooling fluid CGs in the fluid transfer pipe 262 is suppressed. Further, the fluid transfer pipe 262 itself may have a double pipe structure of an outer pipe and an inner pipe so that cooling is actively performed even during the transfer of the fluid.
第47図中、2点鎖線で囲まれた範囲で示すアーク発生
装置240は、コンデンサC1,蓄電用コンデンサC2,トリガ
ーで作動するアーク発生用サイリスタDおよび抵抗Rで
構成されている。このアーク発生装置240に供給される
直流電源D.Cは、例えば、−1000〜−3000〔V〕程度の
負極性を有している。In FIG. 47, an arc generating device 240 indicated by a range surrounded by a two-dot chain line includes a capacitor C1, a storage capacitor C2, an arc generating thyristor D activated by a trigger, and a resistor R. The DC power supply DC supplied to the arc generator 240 has, for example, a negative polarity of about -1000 to -3000 [V].
上記直流電源D.Cは、サイリスタDおよび抵抗R等を
介して電気トーチ241に接続されており、基準電位GND側
は例えば0〔V〕とされている。なお同図中、Vおよび
Aは、それぞれ電圧計および電流計を示している。The DC power supply DC is connected to the electric torch 241 via the thyristor D and the resistor R, and the reference potential GND side is set to, for example, 0 [V]. In the figure, V and A indicate a voltmeter and an ammeter, respectively.
次に、本実施例によるワイヤボンディング方法につい
て説明する。Next, a wire bonding method according to the present embodiment will be described.
ボンディングステージ210上にリードフレーム205が載
置された状態でXYステージ208が作動されると、ボンデ
ィングヘッド207が所定量だけ移動され、ボンディング
ツール233がタブ216上の半導体チップ203の直上に位置
した状態となる。When the XY stage 208 is operated while the lead frame 205 is mounted on the bonding stage 210, the bonding head 207 is moved by a predetermined amount, and the bonding tool 233 is positioned directly above the semiconductor chip 203 on the tab 216. State.
この状態で第47図に示す駆動源256が作動して吸引管2
51が同図矢印A方向に移動してボンディングツール233
の先端がカバー247によって覆われた状態となる。In this state, the drive source 256 shown in FIG.
51 moves in the direction of arrow A in FIG.
Is covered by the cover 247.
次に、第50図に示すように、アーク発生装置240に−1
000〜−3000〔V〕程度の高電圧が印加され、これに接
続される電気トーチ241とボンディングツール233より突
出された被覆ワイヤ217の金属線217Bの先端との間にア
ークAcが発生される。このアークAcの作用によって金属
線217Bの先端が溶融されて球状の金属ボール217Cが形成
される。このとき、上記アークAcの熱によって被覆ワイ
ヤ217の被覆膜217Aがそのワイヤ先端方向より溶け上が
り、この部分の被覆膜217Aが除去され、金属線217Bの表
面が露出された状態となる。Next, as shown in FIG.
A high voltage of about 000 to -3000 [V] is applied, and an arc Ac is generated between the electric torch 241 connected thereto and the tip of the metal wire 217B of the covering wire 217 protruding from the bonding tool 233. . By the action of the arc Ac, the tip of the metal wire 217B is melted to form a spherical metal ball 217C. At this time, the coating film 217A of the coating wire 217 melts from the wire tip direction due to the heat of the arc Ac, the coating film 217A in this portion is removed, and the surface of the metal wire 217B is exposed.
上記金属ボール217Cの形成は、できる限り短時間で行
われることが望ましい。またこのとき、高エネルギー
(高電流、高電圧)によって金属ボール217Cの形成を行
うことによって、被覆ワイヤ217の被覆膜217Aの溶け上
がり量も少なくすることができる。このように、金属ボ
ール217Cの形成を短時間かつ高エネルギーで行うこと
は、アークAcの発生状態を安定させることを意味する。
本実施例では、前述の如く、電気トーチ241を−1000〜
−3000〔V〕程度の負電位とした状態で、一方の被覆ワ
イヤ217の金属線217Bが基準電位GND(=0〔V〕)で固
定・保持されているため、上記アークAcも安定してお
り、溶け上がり量の増大・ばらつき等が抑制されてい
る。It is desirable that the formation of the metal ball 217C be performed in as short a time as possible. At this time, by forming the metal balls 217C with high energy (high current and high voltage), the amount of the coating film 217A of the coating wire 217 that has melted can also be reduced. Performing the formation of the metal ball 217C in a short time and with high energy in this way means stabilizing the state of the generation of the arc Ac.
In the present embodiment, as described above, the electric torch 241 is
Since the metal wire 217B of one of the covering wires 217 is fixed and held at the reference potential GND (= 0 [V]) at a negative potential of about -3000 [V], the arc Ac is also stable. As a result, an increase and variation in the melt-up amount are suppressed.
さらに、上記金属ボール217Cの形成時において、カバ
ー247で囲まれたボンディング空間に対して流体吹付ノ
ズル252を通じて冷却流体CGsが上記被覆ワイヤ217の被
覆膜217Aの溶け上がり部分に対して吹き付けられてい
る。この冷却流体CGsの吹付によって、溶け上がった被
覆膜217Aが飛散され、電気トーチ241および吸引管251を
通じて吸引装置250に吸引されて系外部に除去される。Further, at the time of forming the metal ball 217C, the cooling fluid CGs is sprayed on the melted portion of the coating film 217A of the coating wire 217 through the fluid spray nozzle 252 to the bonding space surrounded by the cover 247. I have. The sprayed cooling fluid CGs causes the melted coating film 217A to be scattered, sucked by the suction device 250 through the electric torch 241 and the suction pipe 251 and removed to the outside of the system.
この流体吹付ノズル252からの冷却流体CGsは、第50図
に示す冷却装置260によってたとえば約−10〜0℃程度
に冷却されており、このときの流体吹付ノズル252から
の冷却流体CGsが低温である程、被覆ワイヤ217の溶け上
がり量は小さくなる。すなわち、冷却装置260で冷却さ
れた冷却流体CGsは、被覆ワイヤ217の金属線217B、被覆
膜217Aおよびボンディングツール233を積極的に冷却す
ることができるため、他の被覆膜217A部分に影響を与え
ることなく、アークAcの発生部分のみの被覆膜217Aを溶
融することができ、被覆膜217Aの溶け上がり量の制御が
可能である。The cooling fluid CGs from the fluid spray nozzle 252 is cooled to, for example, about −10 to 0 ° C. by the cooling device 260 shown in FIG. 50, and the cooling fluid CGs from the fluid spray nozzle 252 at this time is at a low temperature. To a certain extent, the amount of the covered wire 217 melted becomes smaller. That is, the cooling fluid CGs cooled by the cooling device 260 can actively cool the metal wire 217B, the coating film 217A and the bonding tool 233 of the coating wire 217, and thus affect the other coating film 217A. The coating film 217A only in the portion where the arc Ac is generated can be melted without giving the effect, and the amount of melting of the coating film 217A can be controlled.
以上のようにして金属ボール217Cが形成された後、駆
動源256が再び作動されて、吸引管251が回動し、ボンデ
ィングツール233の周囲よりカバー247が離脱して、ボン
ディングツール233が開放状態となる。After the metal ball 217C is formed as described above, the drive source 256 is operated again, the suction pipe 251 is rotated, the cover 247 is detached from around the bonding tool 233, and the bonding tool 233 is opened. Becomes
この状態でボンディングヘッド207のサーボモータ226
が所定量だけ作動されてボールねじ機構227が下方に移
動されると、ボンディングツール233は半導体チップ203
上の所定の外部端子204上に着地する。In this state, the servo motor 226 of the bonding head 207
When the ball screw mechanism 227 is moved downward by a predetermined amount, the bonding tool 233
It lands on the upper predetermined external terminal 204.
上記着地状態を維持したまま、制御部211の制御によ
って超音波発振子234が作動されると(第1の超音波振
動の印加)、所定の超音波振動がボンディングアーム23
0よりボンディングツール233に対して伝えられる。When the ultrasonic oscillator 234 is operated under the control of the control unit 211 while maintaining the landing state (application of the first ultrasonic vibration), predetermined ultrasonic vibration is applied to the bonding arm 23.
It is transmitted to the bonding tool 233 from 0.
このとき、上下動ブロック224の作動による付勢力
と、上記超音波振動と、ヒートブロック212による加熱
の相乗効果によって金属ボール217Cは上記外部端子204
に対して接合状態となる(第1ボンディング)。At this time, due to the synergistic effect of the urging force by the operation of the vertical movement block 224, the ultrasonic vibration, and the heating by the heat block 212, the metal ball 217C
(First bonding).
次に、制御部211の制御によって超音波発振子234の超
音波エネルギーが初期値に戻され(第42図参照)、サー
ボモータ226が駆動されると、ボンディングツール233は
半導体チップ203の上方に上昇する。さらにXYステージ2
08が作動されると、上記ボンディングツール233は、第4
6図の2点鎖線で示す経路をその先端より被覆ワイヤ217
をたぐり出しながら移動してインナーリード206の所定
部位の直上に達する。この「所定部位」とは、ここで
は、インナーリード206の表面において前述の凹凸面206
Aが形成されている部位を示している。Next, the ultrasonic energy of the ultrasonic oscillator 234 is returned to the initial value by the control of the control unit 211 (see FIG. 42), and when the servo motor 226 is driven, the bonding tool 233 is moved above the semiconductor chip 203. To rise. XY stage 2
When 08 is activated, the bonding tool 233
The path indicated by the two-dot chain line in FIG.
And moves to a position just above a predetermined portion of the inner lead 206. Here, the “predetermined portion” refers to the aforementioned uneven surface 206 on the surface of the inner lead 206.
The part where A is formed is shown.
なお、ボンディングツール233の移動の際に、超音波
発振子234による超音波エネルギーは継続させておいて
もよい。Note that, when the bonding tool 233 is moved, the ultrasonic energy from the ultrasonic oscillator 234 may be continued.
超音波エネルギーの印加を継続しておくことによっ
て、ボンディングツール233内での被覆ワイヤ217の吸着
が防止され、ボンディングツール233の先端からのワイ
ヤ送りが円滑になるため、上記被覆ワイヤ217の吸着に
起因する被覆ワイヤ217の曲がり等の変形が防止され、
ループ異常も抑制される。By continuing the application of the ultrasonic energy, the attraction of the insulated wire 217 in the bonding tool 233 is prevented, and the wire feed from the tip of the bonding tool 233 becomes smooth. Deformation such as bending of the covered wire 217 due to is prevented,
Loop abnormalities are also suppressed.
この状態で、サーボモータ226が作動すると、ボンデ
ィングツール233は、上記インナーリード206の凹凸面20
6A上に着地する。次に、制御部211の制御によって超音
波発振子234が作動されると(第2の超音波振動の印
加)、ボンディングツール233の先端より導出された被
覆ワイヤ217の腹部は上記凹凸面206Aと摺接され、この
部分の被覆膜217Aが機械的に破壊・除去されて金属線21
7Bが露出された状態となる。In this state, when the servo motor 226 operates, the bonding tool 233 removes the uneven surface 20 of the inner lead 206.
Land on 6A. Next, when the ultrasonic oscillator 234 is operated under the control of the control unit 211 (application of the second ultrasonic vibration), the abdomen of the covered wire 217 led out from the tip of the bonding tool 233 is in contact with the above-mentioned uneven surface 206A. The coating film 217A in this portion is slid and mechanically broken and removed, and the metal wire 21
7B is exposed.
上記第2の超音波振動を継続した状態のまま、XYステ
ージ208が作動されてボンディングツール233がインナー
リード206上を外方(第46図右方向)に移動されると、
制御部211の制御により超音波発振子234の超音波エネル
ギーの印加状態が切り換えられ(第3の超音波振動)、
この超音波振動と、XYステージ208のインナーリード206
に対応する内部に設けられたヒータ264からの加熱との
相乗効果によって、露出された金属線217Bの部分がイン
ナーリード206の表面に対して接合される。When the XY stage 208 is operated and the bonding tool 233 is moved outward (rightward in FIG. 46) on the inner lead 206 while the second ultrasonic vibration is continued,
Under the control of the controller 211, the application state of the ultrasonic energy of the ultrasonic oscillator 234 is switched (third ultrasonic vibration),
This ultrasonic vibration and the inner lead 206 of the XY stage 208
The exposed portion of the metal wire 217B is joined to the surface of the inner lead 206 by a synergistic effect with the heating from the heater 264 provided inside corresponding to the above.
以上に説明した第1(S1),第2(S2)および第3
(S3)の超音波振動による超音波エネルギーの推移を示
したものが第42図(a)および(b)である。同図にお
いて、第1および第3の超音波振動(S1,S3)は、金属
線217bと外部端子204あるいはインナーリード206との接
合に必要なものであり、第2の超音波振動(S2)は、被
覆膜217Aの破壊において必要なものである。本発明者等
の研究によれば、被覆膜217Aの破壊・除去にとって必要
な超音波エネルギーは、かならずしも接合に必要な超音
波エネルギーのレベルのものでなく、超音波周波数等に
ついても接合時のそれに較べて低周波のものが効果的で
あることが判明している。The first (S1), second (S2) and third
FIGS. 42 (a) and 42 (b) show the transition of the ultrasonic energy due to the ultrasonic vibration in (S3). In the figure, the first and third ultrasonic vibrations (S1, S3) are necessary for joining the metal wire 217b to the external terminal 204 or the inner lead 206, and the second ultrasonic vibration (S2) Are necessary for breaking the coating film 217A. According to the study of the present inventors, the ultrasonic energy necessary for the destruction and removal of the coating film 217A is not always at the level of the ultrasonic energy required for the bonding, and the ultrasonic frequency and the like at the time of bonding are not necessarily the same. Low frequency ones have been found to be more effective.
したがって、本実施例では、同図に示すように超音波
振動の印加目的に最適な超音波エネルギー出力とするよ
うに超音波発振子234を制御することによって、効率的
な被覆膜217Aの除去および金属線217Bと外部端子204お
よびインナーリード206との接合が可能となっている。
なお、同図においては、第1と第3との超音波振動(S
1,S3)における超音波エネルギーのレベルを等しく設定
してあるが、加熱等による温度条件に対応して、異なる
超音波エネルギーのレベルに変更してもよい。Therefore, in the present embodiment, as shown in the figure, by controlling the ultrasonic oscillator 234 so as to obtain the optimum ultrasonic energy output for the purpose of applying the ultrasonic vibration, the removal of the coating film 217A can be efficiently performed. In addition, the metal wire 217B can be joined to the external terminal 204 and the inner lead 206.
In the figure, the first and third ultrasonic vibrations (S
Although the levels of the ultrasonic energy in (1, S3) are set to be equal, the level of the ultrasonic energy may be changed to a different level according to the temperature condition due to heating or the like.
このように、本実施例では制御部211によって超音波
発振子234の超音波エネルギーを可変に制御することに
よって、被覆膜217Aの効率的な除去およびボンディング
信頼性の向上を図ることが可能となっている。As described above, in this embodiment, by controlling the ultrasonic energy of the ultrasonic oscillator 234 variably by the control unit 211, it is possible to efficiently remove the coating film 217A and improve the bonding reliability. Has become.
また、本実施例ではさらに、インナーリード206上に
おいて、被覆膜217Aの除去を行う部位と接合を行う部位
とが別部位であることによって、接合部位が清浄に維持
され、被覆膜217A片等の汚染によるボンディング不良を
防止されている。Further, in the present embodiment, furthermore, on the inner lead 206, the portion where the coating film 217A is removed and the portion where the bonding is performed are different portions, so that the bonding portion is kept clean and the coating film 217A Bonding failure due to contamination such as is prevented.
さらに、被覆膜217Aの除去を行う際に、当該インナー
リード206の表面が凹凸面206Aで構成されていることに
よって、被覆膜217Aの残着を確実に防止でき、金属線21
7Bとインナーリード206との接合強度を高めることがで
きる。Further, when the coating film 217A is removed, since the surface of the inner lead 206 is formed of the uneven surface 206A, the remaining of the coating film 217A can be reliably prevented, and the metal wire 21
The joining strength between 7B and inner lead 206 can be increased.
上記のようなワイヤボンディング工程の完了後、上記
リードフレーム205は金型内に載置され、この金型内に
エポキシ樹脂等の溶融樹脂が高圧注入されることによっ
て第52図に示す樹脂封止型半導体装置2のパッケージ本
体265が形成される。このとき、特に上記第2ボンディ
ングにおいて、被覆膜217Aの剥離が不完全でインナーリ
ード206の表面に被覆膜217Aが残着したままの状態で金
属線217Bとインナーリード206との接合が行われている
場合には、上記溶融樹脂の注入圧力にともなってワイヤ
流れあるいは被覆ワイヤ217の断線を生じる可能性があ
る。この点、本実施例においては、上記の如く超音波振
動の印加制御およびインナーリード206表面の凹凸面206
Aへの摺接による被覆膜217Aの破壊・除去によって被覆
膜217Aがほぼ完全に剥離されているため、露出された金
属線217Bとインナーリード206との接合が確実に行われ
ており、上記のワイヤ流れおよび被覆ワイヤ217の断線
が有効に防止されている。After the completion of the wire bonding process as described above, the lead frame 205 is placed in a mold, and a molten resin such as an epoxy resin is injected into the mold at a high pressure, so that the resin sealing shown in FIG. 52 is performed. The package body 265 of the semiconductor device 2 is formed. At this time, particularly in the second bonding, the bonding between the metal wire 217B and the inner lead 206 is performed in a state where the coating film 217A is incompletely peeled and the coating film 217A remains on the surface of the inner lead 206. In this case, there is a possibility that the flow of the wire or the breaking of the covering wire 217 may be caused by the injection pressure of the molten resin. In this regard, in this embodiment, the control of the application of the ultrasonic vibration and the uneven surface 206 on the surface of the inner lead 206 are performed as described above.
Since the coating film 217A is almost completely peeled off by destruction and removal of the coating film 217A by sliding contact with A, the bonding between the exposed metal wire 217B and the inner lead 206 is reliably performed, The wire flow and the breakage of the covering wire 217 are effectively prevented.
このようにして注入された溶融樹脂が硬化された後、
パッケージ本体265の形成されたリードフレーム205が金
型より取り出される。After the molten resin injected in this way is cured,
The lead frame 205 on which the package body 265 is formed is taken out of the mold.
次に、上記パッケージ本体265の側面より突出された
リード266(アウターリード)が加工・成形されること
によって第52図に示す樹脂封止型半導体装置202が得ら
れる。この半導体装置202においては、パッケージ本体2
65の厚さが略1mm程度の薄形パッケージ構造が実現され
ている。Next, the resin-encapsulated semiconductor device 202 shown in FIG. 52 is obtained by processing and molding the leads 266 (outer leads) protruding from the side surface of the package body 265. In this semiconductor device 202, the package body 2
A thin package structure with a thickness of about 1 mm has been realized.
以上に説明したように、本実施例では、特に第2ボン
ディングにおける被覆膜217Aの破壊・除去を確実に行う
ことができるため、接合強度を高め、被覆ワイヤ217に
よる半導体装置202内の電極結線の信頼性を高めること
ができる。As described above, in the present embodiment, in particular, since the coating film 217A can be reliably broken and removed in the second bonding, the bonding strength is increased, and the electrode connection in the semiconductor device 202 by the coating wire 217 is increased. Reliability can be improved.
このため、たとえば第44図中において、aで示すよう
な、いわゆるクロスボンディング、あるいはbで示すよ
うなタブ吊りリード215を跨ぐような複雑な結線も可能
となり、半導体装置202の高集積化・高機能化に対応す
ることが容易となる。For this reason, for example, in FIG. 44, so-called cross bonding as shown by a, or complicated wiring that straddles the tab suspension lead 215 as shown by b becomes possible, and the integration and height of the semiconductor device 202 are increased. It is easy to respond to functionalization.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Nor.
たとえば、ボンディングツール233としてキャピラリ
を用いた場合で図示したが、これに限らずナイフ状のウ
ェッジを用いてもよい。For example, although a case is shown in which a capillary is used as the bonding tool 233, the present invention is not limited to this, and a knife-shaped wedge may be used.
また、実施例ではボンディングツール233に印加され
る超音波振動は断続的に行う場合で説明したが、第1ボ
ンディングから第2ボンディングに至る間、超音波振動
の印加を継続的に行ってもよい。この場合には、超音波
振動の作用によってボンディングツール233内での被覆
ワイヤ217の周囲における吸着異物の除去および、被覆
ワイヤ217のカール等が防止でき、ワイヤボンディング
における接合信頼性をさらに高めることができる。Further, in the embodiment, the case where the ultrasonic vibration applied to the bonding tool 233 is performed intermittently has been described. However, the application of the ultrasonic vibration may be performed continuously from the first bonding to the second bonding. . In this case, the action of the ultrasonic vibration can remove the adsorbed foreign matter around the covering wire 217 in the bonding tool 233 and prevent the curling of the covering wire 217, thereby further improving the bonding reliability in wire bonding. it can.
本実施例において開示される発明のうち代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとお
りである。The following is a brief description of an effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present embodiment.
すなわち、超音波振動を可変に制御することにより、
被覆膜の除去・破壊並びに電極表面との接合において、
それぞれ最適な超音波エネルギーあるいは超音波周波数
等の超音波振動印加条件を選択でき、被覆膜の除去を確
実に行うことが可能となるため、金属線と電極表面との
接合強度が向上し、ボンディング信頼性を高めることが
できる。That is, by variably controlling the ultrasonic vibration,
In removal and destruction of the coating film and bonding with the electrode surface,
The optimum ultrasonic energy or ultrasonic vibration application conditions such as ultrasonic frequency can be selected, and the coating film can be reliably removed, so that the bonding strength between the metal wire and the electrode surface is improved, Bonding reliability can be improved.
また、電極の近傍に凹凸面を形成することにより、超
音波振動の印加による被覆膜の破壊・除去効率を高める
ことができ、ボンディング作業性を向上させることがで
きるとともに、被覆膜の除去がより確実となり、ボンデ
ィング信頼性を高めることもできる。Also, by forming an uneven surface in the vicinity of the electrode, the efficiency of destruction / removal of the coating film by application of ultrasonic vibration can be increased, thereby improving bonding workability and removing the coating film. Is more reliable, and the bonding reliability can be improved.
さらに、内端電極の一部の電極表面を凹凸面で形成す
ることによって、被覆膜の除去を確実に行うことができ
るため、接合強度を高め、被覆ワイヤを用いた半導体装
置構造が実質的に実現可能となり、信頼性の高い高集積
・高機能型半導体装置を提供することができる。Further, by forming a part of the electrode surface of the inner end electrode with an uneven surface, the coating film can be surely removed, so that the bonding strength is increased and the semiconductor device structure using the coating wire is substantially reduced. And a highly reliable, highly integrated and highly functional semiconductor device can be provided.
(3)実施例・3 本実施例は以上の各実施例の一部工程の詳細又はその
変形例であるボンディング・プロセスを説明する。(3) Embodiment 3 This embodiment describes the details of some of the steps of each of the above-described embodiments or a bonding process that is a modification thereof.
第54図は本発明の被覆ワイヤ・ボンディング装置の要
部を示す模式部分断面図である。同図において、301は
離間アーク放電によって形成された直径約70〜90μmの
ボール、302はボール形成時の熱により樹脂被覆が溶け
上った被覆除去部(20〜200μm)、303はボール形成雰
囲気供給用ガス・ノズル、304はそれと一体となった放
電電極、305aはボンディング・ワイヤの芯材、すなわ
ち、メタル芯材部、305bはその被覆層、306はサーモソ
ニック・ボール・ボンディング用(ボール・ウェッジ・
タイプ)のキャピラリー(ボンディング・ツール)で、
垂直方向に加圧できるとともに、水平方向(ボンディン
グ・アームの延在方向)に超音波振動が印加できるよう
になっている。307a及び307bはそれぞれ溶け上り防止ガ
ス・ノズル、308は多連のリードフレーム、309a〜fは
それぞれ上記リードフレーム上のダイパッド上にダイ・
ボンディングされた集積回路チップ(309aはワイヤ・ボ
ンディングが完了している。)、310はリード及びチッ
プを加熱するためのヒート・ブロック、311はリードフ
レームを通過させるようにした両側開口チューブ、312
はその上側に設けられたワイヤ・ボンディングのための
開口部、321は溶け上り防止ガス流、322はボール形成時
およびその後のアニール時にボール部をシールドするボ
ール形成雰囲気ガス、323a〜dはリードフレーム等の酸
化防止のためのリード・ガス雰囲気流、324はリードフ
レームの移送方向である。FIG. 54 is a schematic partial sectional view showing a main part of the coated wire bonding apparatus of the present invention. In the figure, 301 is a ball having a diameter of about 70 to 90 μm formed by a separated arc discharge, 302 is a coating removal portion (20 to 200 μm) in which the resin coating has melted by heat during ball formation, and 303 is a ball forming atmosphere. A supply gas nozzle, 304 is a discharge electrode integrated therewith, 305a is a core material of a bonding wire, that is, a metal core portion, 305b is a coating layer thereof, and 306 is a thermosonic ball bonding (ball Wedge
Type) capillary (bonding tool)
In addition to applying pressure in the vertical direction, ultrasonic vibration can be applied in the horizontal direction (the extending direction of the bonding arm). 307a and 307b are melt-up preventing gas nozzles, 308 is a multiple lead frame, and 309a to f are die pads on the die pad on the lead frame, respectively.
Bonded integrated circuit chip (309a has wire bonding completed), 310 is a heat block for heating the leads and the chip, 311 is a double-sided open tube through which the lead frame is passed, 312
Is an opening for wire bonding provided on the upper side thereof, 321 is a gas flow for preventing melt-up, 322 is a ball forming atmosphere gas for shielding the ball portion at the time of ball formation and subsequent annealing, and 323a to d are lead frames. 324 is a lead gas atmosphere flow for preventing oxidation, etc., and 324 is a lead frame transfer direction.
表・3及び4は第54図のボンディングに際しての各種
条件を示す。Tables 3 and 4 show various conditions at the time of bonding in FIG.
以下にワイヤ・ボンディングの具体的プロセスを第54
図及び表・3並びに表・4に基づいて説明する。The specific process of wire bonding is as follows.
Explanation will be made based on the figures, Table 3 and Table 4.
まず、ワイヤのスプール側終端をアースにおとした状
態で、ワイヤの先端と放電電極304の距離を一定にたも
った状態でワイヤ側が正極となるようにパルス電圧を印
加することによって、ワイヤ先端と電極304の間にアー
ク放電を生成して、その熱によりボール301を形成する
とともに、先端部の被覆を溶け上らせる。このとき、ボ
ールの酸化を防止するためのボール形成の前後を通じて
ボール雰囲気ガス322がワイヤの側方から吹きつけられ
る。一方、同時に被覆の過剰な溶け上がりを防止するた
めに冷却用ガス321が上方よりボール直上のワイヤ・ネ
ック部にボール形成中及び被覆溶け上りが停止するまで
供給される。First, with the end of the wire on the spool side grounded, a pulse voltage is applied so that the wire side becomes a positive electrode while the distance between the tip of the wire and the discharge electrode 304 is kept constant. An arc discharge is generated between the electrode and the electrode 304, and the heat forms the ball 301 and melts the coating at the tip. At this time, a ball atmosphere gas 322 is blown from the side of the wire before and after formation of the ball to prevent oxidation of the ball. On the other hand, at the same time, in order to prevent excessive melting of the coating, a cooling gas 321 is supplied from above to the wire neck portion immediately above the ball during ball formation and until the melting of the coating stops.
放電時のボール温度(1000℃以上)よりボール形成ガ
ス322中で300〜200℃前後まで除冷されたボールはワイ
ヤボンディングに供される。ボール形成完了すると電極
304が退避し、キャピラリ306が降下してチューブ311の
開口312よりチューブ311内に侵入して第1ボンディング
(サーモソニック・ボンディングによるチップ309b上の
Alパッドへのネイル・ヘッド・ボンディング)を行な
い、それにつづいて、対応するリードの第2ボンディン
グ点へワイヤ305を送り出しながらキャピラリー306が移
動する。その点で被覆を破壊しながらウェッジ・ボンデ
ィングが行なわれる。この間、チューブ内は、リード雰
囲気ガスで満されている。以上のワイヤ1本のボンディ
ング・サイクルは、0.1〜0.3秒程度の間に行なわれる。
以上のサイクルをくり返すことによって全ワイヤのボン
ディングが行なわれる。The ball, which has been cooled to about 300 to 200 ° C. in the ball forming gas 322 from the ball temperature (1000 ° C. or higher) at the time of discharge, is subjected to wire bonding. When ball formation is completed, the electrode
304 retracts, the capillary 306 descends, enters the tube 311 through the opening 312 of the tube 311 and performs the first bonding (on the chip 309b by thermosonic bonding).
Then, the capillary 306 moves while sending out the wire 305 to the second bonding point of the corresponding lead. At that point, wedge bonding is performed while breaking the coating. During this time, the inside of the tube is filled with a lead atmosphere gas. The above-described bonding cycle of one wire is performed for about 0.1 to 0.3 seconds.
By repeating the above cycle, bonding of all the wires is performed.
(4)実施例・4 本実施例は先行する実施例の一部の構造又は工程の詳
細又は変形例を示すものである。(4) Fourth Embodiment This embodiment shows details or modifications of a part of the structure or steps of the preceding embodiment.
第55図は本発明の面実装レジン・パッケージの部分断
面図である。同図において、402aはSi基板(200〜400μ
m厚)、402bはSiO2よりなるファイナル・パッシベーシ
ョン膜(1μm厚)、402cはAlボンディング・パッド
(1μm厚;100μm×100μm角)、402d及びeはPSG等
よりなる層間絶縁膜(0.5〜1.5μm厚)、402fはLOCOS
酸化(SiNによる選択酸化)によるフィールドSiO2膜
(0.3〜1μm厚)、403a〜cは一枚のメタル・シート
からパターニングされたリードフレームであり、これら
内、403aはダイパッド部、403bはインナーリード部、40
3cはアウターリード部である。404はAgペースト等のダ
イボンディング用接着材、405aはボンディング・ワイヤ
芯材、405bはその被覆、406は先の実施例で示した低応
力レジン材、407はリード内端のスポット・メッキ部、4
08はチップ端の面取り部である。FIG. 55 is a partial sectional view of the surface mount resin package of the present invention. In the figure, 402a is a Si substrate (200 to 400μ).
m), 402b is a final passivation film (1 μm thick) made of SiO 2 , 402c is an Al bonding pad (1 μm thick; 100 μm × 100 μm square), 402d and e are interlayer insulating films made of PSG or the like (0.5 to 1.5) μm thickness), 402f is LOCOS
Field SiO 2 film (0.3-1 μm thick) by oxidation (selective oxidation by SiN), 403a-c are lead frames patterned from one metal sheet, 403a is a die pad part, 403b is an inner lead Part, 40
3c is an outer lead part. 404 is an adhesive for die bonding such as Ag paste, 405a is a bonding wire core material, 405b is its coating, 406 is the low stress resin material shown in the previous embodiment, 407 is a spot plating portion at the inner end of the lead, Four
08 is a chamfer at the tip end.
表・5は、これらのレジン封止デバイスの具体例の各
部材料を示す一覧表であり、その例は表・3及び4に対
応している。Table 5 is a list showing materials of respective parts of specific examples of these resin-sealed devices, and the examples correspond to Tables 3 and 4.
(5)実施例・5 第56図(a)は本発明の実施例・5であるワイヤボン
ディング工程におけるヒートブロック、押え板、リード
フレーム等の配置状態を示した説明図、第56図(b)は
ダイヤモンド電着層の表面状態を示す拡大説明図、第57
図は本実施例の効果を従来技術と比較した説明図、第58
図は本実施例により得られる半導体装置を示す断面図、
第59図はワイヤボンディングの状態を示す断面図、表・
6は従来方法と本実施例の方法により得られた半導体装
置の熱サイクル試験結果の比較を示す説明図である。(5) Embodiment 5 FIG. 56 (a) is an explanatory view showing the arrangement of the heat block, the holding plate, the lead frame, etc. in the wire bonding step which is Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 56 (b). ) Is an enlarged explanatory view showing the surface state of the diamond electrodeposition layer, FIG.
The figure is an explanatory view comparing the effect of the present embodiment with the prior art, and FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device obtained according to this embodiment.
Fig. 59 is a sectional view showing the state of wire bonding,
FIG. 6 is an explanatory view showing a comparison of the results of a thermal cycle test of a semiconductor device obtained by the conventional method and the method of the present embodiment.
本実施例のワイヤボンディング装置におけるボンディ
ングステージ501の特徴は、第56図(a)に示すとおり
であり、ボンディングステージ501の上面はヒートブロ
ック502により構成されており、該ヒートブロック502の
表面にはバンク部503および位置固定溝504が形成されて
いる。上記バンク部503はタブ505の位置の固定ならびに
ワイヤループを一定の高さに位置するために設けられて
いる。The characteristics of the bonding stage 501 in the wire bonding apparatus of this embodiment are as shown in FIG. 56 (a), and the upper surface of the bonding stage 501 is constituted by a heat block 502. A bank portion 503 and a position fixing groove 504 are formed. The bank portion 503 is provided to fix the position of the tab 505 and to position the wire loop at a fixed height.
また、位置固定溝504はインナーリード506の先端より
も僅かに外方に形成され、当該位置固定溝504のエッジ5
04aと上方からの押え板507とによってインナーリード50
6が挟持されることでインナーリード面506aとボンディ
ングステージ面501aとの平行性が確保されるようになっ
ている。The position fixing groove 504 is formed slightly outside the tip of the inner lead 506, and the edge 5 of the position fixing groove 504 is formed.
Inner lead 50 by 04a and holding plate 507 from above
By sandwiching 6, the parallelism between the inner lead surface 506a and the bonding stage surface 501a is ensured.
上記ヒートブロック502および押え板507の表面にはダ
イヤモンド電着層508が形成されている。このようなダ
イヤモンド電着層508の表面状態は第56図(b)に示す
通りである。ダイヤモンド電着層508の形成は、まず径
が15〜20μmのダイヤモンド微粒510(できるだけ鋭角
な粒状のものが望ましい)に対してニッケル(Ni)をコ
ーティングしたものを用意し、該コーティング済のダイ
ヤモンド微粒510を電気泳動によってボンディングステ
ージ501(ヒートブロック502)となるステンレス基板の
表面に吸着させる。On the surfaces of the heat block 502 and the holding plate 507, a diamond electrodeposition layer 508 is formed. The surface condition of such a diamond electrodeposition layer 508 is as shown in FIG. 56 (b). The diamond electrodeposition layer 508 is formed by first preparing a diamond fine particle 510 (preferably as sharp as possible) having a diameter of 15 to 20 μm coated with nickel (Ni). 510 is adsorbed on the surface of a stainless steel substrate to be a bonding stage 501 (heat block 502) by electrophoresis.
次いで、ダイヤモンド微粒510が付着された状態で上
記ステンレス基板を加熱して上記Niを溶融させて上記ダ
イヤモンド微粒510をステンレス基板の表面に対して固
定させるものである。Next, the stainless steel substrate is heated with the diamond fine particles 510 attached thereto to melt the Ni and fix the diamond fine particles 510 to the surface of the stainless steel substrate.
なお、ダイヤモンド微粒510の径については上記数値
の範囲外のものでもよいが、径が大きくなりすぎると径
のばらつきにより固定状態でのインナーリード506が傾
くおそれがあり、逆に径が小さいと摩擦係数が低下して
インナーリード506の固定が確実に行えないおそれがあ
る。Note that the diameter of the diamond fine particles 510 may be outside the above range, but if the diameter is too large, the inner lead 506 in a fixed state may be inclined due to variation in the diameter. There is a possibility that the coefficient may decrease and the inner lead 506 may not be securely fixed.
また、ダイヤモンド電着層508を形成する他に、ボン
ディングステージ501(ヒートブロック502)の表面に直
接傷を付ける等して粗面化することも考えられるが、傷
を付ける程度の粗面化では十分な固定効果は得られなか
った。In addition to forming the electrodeposited diamond layer 508, the surface of the bonding stage 501 (heat block 502) may be roughened by directly flawing it. A sufficient fixing effect was not obtained.
上記ボンディングステージ面501aに対して供給される
リードフレーム511は中央にタブ505を有しており、その
周囲にフレーム枠より延設されたインナーリード506が
タブ505とは非接触の状態で延設されている。The lead frame 511 supplied to the bonding stage surface 501a has a tab 505 at the center, and an inner lead 506 extending from the frame around the tab 505 extends in a non-contact state with the tab 505. Have been.
このようなリードフレーム511は、たとえばコバー
ル、42アロイあるいはニッケル合金等で構成された厚さ
0.15mm程度の板状部材に対してプレス加工あるいはエッ
チング処理を施すことによって得られるものである。Such a lead frame 511 has a thickness of, for example, Kovar, 42 alloy or nickel alloy.
It is obtained by subjecting a plate member of about 0.15 mm to press working or etching.
上記タブ505上には第59図に示すように、厚さ30μm
程度に被着された銀ペースト、シリコンペーストあるい
は金箔等の接合材512を介して半導体チップ513が固定さ
れている。On the tab 505, as shown in FIG. 59, a thickness of 30 μm
The semiconductor chip 513 is fixed via a bonding material 512 such as a silver paste, a silicon paste, or a gold foil, which is applied to a certain degree.
この半導体チップ513の上層にはフォトレジスト技術
を用いた酸化・拡散工程を通じてマイクロプロセッサ、
あるいは論理回路、記憶回路等が形成されている。半導
体チップ513の内部における各層の概略構成について簡
単に説明すると、厚さ400μm程度で形成されたシリコ
ン(Si)からなるチップ基板514の上層には0.45μm程
度のシリコン酸化膜515が形成され、さらにその上層に
は層間絶縁膜としてのPSG膜516が0.3μm程度の厚さで
形成されている。最上層には保護膜としてのパッシベー
ション膜517が1.2μm程度の厚さで被着されており、そ
の一部は開口されて下層において部分的に設けられたア
ルミニウム(Al)からなる厚さ0.8μm程度のボンディ
ングパッド518が露出されている。The upper layer of this semiconductor chip 513 is a microprocessor, through an oxidation and diffusion process using photoresist technology,
Alternatively, a logic circuit, a storage circuit, and the like are formed. Briefly describing the schematic configuration of each layer inside the semiconductor chip 513, a silicon oxide film 515 of about 0.45 μm is formed on an upper layer of a chip substrate 514 made of silicon (Si) having a thickness of about 400 μm. On the upper layer, a PSG film 516 as an interlayer insulating film is formed with a thickness of about 0.3 μm. On the uppermost layer, a passivation film 517 as a protective film is deposited with a thickness of about 1.2 μm, a part of which is opened and has a thickness of 0.8 μm made of aluminum (Al) partially provided in the lower layer. Extent of bonding pad 518 is exposed.
次に、上記ボンディングステージ501上におけるワイ
ヤボンディング工程について説明する。Next, a wire bonding step on the bonding stage 501 will be described.
まず、ボンディングステージ501のステージ面501a上
に、半導体チップ513の装着されたリードフレーム511が
供給されると、ボンディングツール520が所定のボンデ
ィングパッド518の直上となるように位置される。First, when the lead frame 511 on which the semiconductor chip 513 is mounted is supplied onto the stage surface 501a of the bonding stage 501, the bonding tool 520 is positioned directly above a predetermined bonding pad 518.
次に、放電トーチによりボンディングツール520より
突出された被覆ワイヤ521(金属線522)の先端との間に
アーク放電が発生され、金属線522の先端が加熱溶融さ
れて球状のボンディングボール523が形成される。当該
加熱にともなって、被覆ワイヤ521の先端近傍の被覆膜5
24としての樹脂は被覆ワイヤ521の上方に次第に溶け上
がり、ボンディングボール523の周辺の金属線522部分が
露出される。Next, an arc discharge is generated between the tip of the coated wire 521 (metal wire 522) projected from the bonding tool 520 by the discharge torch, and the tip of the metal wire 522 is heated and melted to form a spherical bonding ball 523. Is done. With the heating, the coating film 5 near the tip of the coating wire 521
The resin 24 gradually melts above the covering wire 521, and the metal wire 522 around the bonding ball 523 is exposed.
次に、ボンディングツール520がボンディングパッド5
18に対して降下するとボンディングツール520から突出
されたボンディングボール523は所定のボンディングパ
ッド518の表面に着地する。Next, the bonding tool 520 is
When descending with respect to 18, the bonding ball 523 protruding from the bonding tool 520 lands on the surface of a predetermined bonding pad 518.
続いて、ボンディングツール520の先端に所定の荷重
が印加されるとともに、所定周波数の超音波振動がボン
ディングツール520の先端に印加される。Subsequently, a predetermined load is applied to the tip of the bonding tool 520, and ultrasonic vibration of a predetermined frequency is applied to the tip of the bonding tool 520.
この超音波発振パワーと加熱と荷重との相乗効果によ
って、ボンディングボール523は上記ボンディングパッ
ド518の表面に接合され、第1ボンディングが完了す
る。By the synergistic effect of the ultrasonic oscillation power, the heating and the load, the bonding ball 523 is bonded to the surface of the bonding pad 518, and the first bonding is completed.
続いて、ボンディングツール520の上方および水平方
向への移動によって被覆ワイヤ521の途中部分はボンデ
ィングツール520の先端から導出されながらループを描
くように張設して、所定のインナーリード506の直上に
移動する。Subsequently, by moving the bonding tool 520 upward and in the horizontal direction, the middle part of the covered wire 521 is stretched so as to draw a loop while being led out from the tip of the bonding tool 520, and is moved directly above a predetermined inner lead 506. I do.
次に、ボンディングツール520の先端は被覆ワイヤ521
を導出したままの状態で上記インナーリード506の所定
位置に着地される。ここで、再度ボンディングツール52
0に対して超音波振動が印加されると、ボンディングツ
ール520の先端より導出された被覆ワイヤ521の腹部はイ
ンナーリード506の表面に対して擦り付けられ、これに
よってインナーリード506との接触部分の被覆ワイヤ521
の被覆膜524が剥離される。Next, the tip of the bonding tool 520 is
Is landed at a predetermined position of the inner lead 506 in a state in which. Here, again the bonding tool 52
When ultrasonic vibration is applied to the inner lead 506, the abdomen of the covering wire 521 led out from the tip of the bonding tool 520 is rubbed against the surface of the inner lead 506, thereby covering the contact portion with the inner lead 506. Wire 521
Is peeled off.
被覆膜524が剥離された後、さらに超音波振動の印加
が継続されることによって、露出状態とされた軸線(金
属線522)がインナーリード506の表面に対して接合され
る。このとき、超音波振動の印加とともにヒータ等の加
熱源をボンディングステージ501内に内蔵し、第2ボン
ディング部位の加熱を行ってもよい。さらに、上記超音
波振動は第1ボンディングの完了後、第2ボンディング
の位置までボンディングツール520が移動するまでの間
継続して行うようにしてもよい。このようにボンディン
グツール520の移動途中も超音波振動の印加を継続する
ことによって、ボンディングツール520内での被覆ワイ
ヤ521の曲がりクセ等を防止できるため、目詰まりを防
止できる効果もある。After the coating film 524 is peeled off, the application of the ultrasonic vibration is continued, so that the exposed axis (metal wire 522) is bonded to the surface of the inner lead 506. At this time, a heating source such as a heater may be built in the bonding stage 501 together with the application of the ultrasonic vibration to heat the second bonding portion. Further, the ultrasonic vibration may be continuously performed after the completion of the first bonding until the bonding tool 520 moves to the position of the second bonding. By continuing the application of the ultrasonic vibration during the movement of the bonding tool 520 in this way, the bending of the covering wire 521 in the bonding tool 520 can be prevented, so that the clogging can be prevented.
本実施例では、このような第2ボンディングにおける
超音波振動の印加時において、前述の説明のように、イ
ンナーリード506は押え板507と押え駒との表面に各々形
成されたダイヤモンド電着層508によって確実に固定さ
れている。このため、インナーリード506の共振を防止
することができ、被覆膜524の剥離を確実に行うことが
できる。In the present embodiment, when the ultrasonic vibration is applied in the second bonding, as described above, the inner lead 506 is attached to the diamond electrodeposition layer 508 formed on the surface of the holding plate 507 and the holding piece, respectively. It is securely fixed by. Therefore, resonance of the inner leads 506 can be prevented, and the coating film 524 can be reliably peeled.
また、本実施例ではさらに位置固定溝504のエッジ504
aと押え板507とによって、インナーリード506の表面が
ボンディングステージ501の表面と平行状態を維持する
ように固定されているため、インナーリード506の傾き
等に起因するボンディング不良も防止される。In this embodiment, the edge 504 of the position fixing groove 504 is further provided.
Since the surface of the inner lead 506 is fixed so as to be kept parallel to the surface of the bonding stage 501 by the a and the holding plate 507, bonding failure due to the inclination of the inner lead 506 and the like is also prevented.
上記のようにして被覆ワイヤ521の接合が完了した
後、ボンディングツール520の上方において被覆ワイヤ5
21がクランパ等により挟持された状態となり、続いてボ
ンディングツール520が所定量Z方向に上昇されると、
被覆ワイヤ521は上記ボンディング部分よりその不要部
分を切断されて第2ボンディングを完了する。After the bonding of the covering wire 521 is completed as described above, the covering wire 5 is positioned above the bonding tool 520.
When the bonding tool 520 is lifted in the Z direction by a predetermined amount,
Unnecessary portions of the covering wire 521 are cut off from the above-mentioned bonding portions, and the second bonding is completed.
以上に説明したボンディングサイクルを、全てのボン
ディングパッド518とインナーリード506について所定回
数だけ繰り返すことによって半導体チップ513とインナ
ーリード506との電気的導通が実現される。The electrical connection between the semiconductor chip 513 and the inner leads 506 is realized by repeating the bonding cycle described above a predetermined number of times for all the bonding pads 518 and the inner leads 506.
上記ワイヤボンディング工程の後、リードフレーム51
1は金型内に装置され、この金型内に溶融状態の合成樹
脂が高圧注入されることにより半導体装置525のパッケ
ージ本体526が形成される。After the above wire bonding step, the lead frame 51
1 is installed in a mold, and a synthetic resin in a molten state is injected at a high pressure into the mold to form a package body 526 of the semiconductor device 525.
次に、本実施例により得られた具体的な効果を本発明
者の実験結果によって説明する。Next, specific effects obtained by the present embodiment will be described based on experimental results of the inventor.
第57図(a)は本実施例と従来技術との比較を示した
ものである。本発明者は、従来構造のボンディングス
テージ、位置固定溝504を備えたボンディングステー
ジ、位置固定溝504とダイヤモンド電着層508とを備え
たボンディングステージ501の3種類のボンディングス
テージを用いて第2ボンディング側の被覆ワイヤ521の
剥がれおよび切断率と超音波発振パワーとの関係を検査
したものである。FIG. 57 (a) shows a comparison between this embodiment and the prior art. The inventor of the present invention has performed the second bonding using three types of bonding stages: a bonding stage having a conventional structure, a bonding stage having a position fixing groove 504, and a bonding stage 501 having a position fixing groove 504 and a diamond electrodeposition layer 508. The relationship between the peeling and cutting rates of the coated wire 521 on the side and the ultrasonic oscillation power was inspected.
第57図(b)は第2ボンディング側のワイヤのつぶれ
幅と超音波発振パワーとの関係、第57図(c)はワイヤ
の引っ張り強度と超音波発振パワーとの関係をそれぞれ
示したものである。FIG. 57 (b) shows the relationship between the crushing width of the wire on the second bonding side and the ultrasonic oscillation power, and FIG. 57 (c) shows the relationship between the tensile strength of the wire and the ultrasonic oscillation power. is there.
上記第57図(b)からも明らかなように、超音波発振
パワーを大きくしていくと第2ボンディング側のワイヤ
のつぶれ幅が大きくなり、ワイヤの肉厚が薄くなるた
め、同図(c)に示すように引っ張り強度が低下する。
またワイヤボンディング時における第2ボンディング部
位の切断も発生しやすくなる。As is clear from FIG. 57 (b), when the ultrasonic oscillation power is increased, the crushed width of the wire on the second bonding side is increased and the thickness of the wire is reduced. ), The tensile strength decreases.
In addition, the cutting of the second bonding portion at the time of wire bonding is also likely to occur.
したがって、超音波発振パワーはできるだけ小さく設
定して第2ボンディング側のワイヤのつぶれ幅を少なく
することが望ましいわけであるが、超音波発振パワーを
極端に低下させると第56図(a)に示すように被覆膜52
4の破壊力が逆に低下し、ボンディング後の剥がれ率が
上昇するため、超音波発振パワーは剥がれの発生しない
限界値あるいはそれよりもわずかに高い値に設定する必
要がある。Therefore, it is desirable to set the ultrasonic oscillation power as small as possible to reduce the crush width of the wire on the second bonding side. However, when the ultrasonic oscillation power is extremely reduced, it is shown in FIG. 56 (a). As coating film 52
On the contrary, since the destructive force of No. 4 decreases and the peeling rate after bonding increases, it is necessary to set the ultrasonic oscillation power to a limit value at which peeling does not occur or a slightly higher value.
この点に関して、従来技術のボンディングステージ構
造()では、インナーリード506の共振により超音波
発振パワーが被覆膜524の除去にとって有効に作用しな
いため、超音波発振パワーを90bitsまで上げないと剥が
れを防止することができなかった。このため、ボンディ
ング作業可能領域が90bitsから切断の生じる直前値であ
る120bitsまでと狭く、この領域では同図(c)にも示
すように引っ張り強度も低い値となっていた。In this regard, in the bonding stage structure () of the prior art, the ultrasonic oscillation power does not effectively work for removing the coating film 524 due to the resonance of the inner lead 506. Could not be prevented. For this reason, the bonding workable area is as narrow as 90 bits to 120 bits, which is the value immediately before cutting occurs, and in this area, the tensile strength is also low as shown in FIG.
これに対して、ボンディングステージに位置固定溝50
4を設けた構造()では、第57図(a)に示す特性曲
線のように、インナーリード506の固定状態が比較的安
定し、超音波発振パワーにおけるはがれ発生の限界値を
80bitsにまで下げることが可能となった。On the other hand, the position fixing groove 50
In the structure (4) provided with (4), the fixed state of the inner lead 506 is relatively stable, as shown by the characteristic curve shown in FIG.
It has become possible to reduce it to 80 bits.
さらに、上記位置固定溝504とともに、ダイヤモンド
電着層508を設けたボンディングステージ501の構造
()では、インナーリード506の固定はさらに安定
し、超音波発振パワーを60bitsにまで下げることが可能
となった。Furthermore, in the structure () of the bonding stage 501 provided with the diamond electrodeposition layer 508 together with the position fixing groove 504, the fixing of the inner lead 506 is further stabilized, and the ultrasonic oscillation power can be reduced to 60 bits. Was.
このように、本実施例ではまず位置固定溝504を設け
た構造()とすることによりインナーリード506の固
定を安定化させることができ、さらにダイヤモンド電着
層508を設けることによって、さらに固定を安定させら
れる。この結果、ワイヤボンディングの作業領域が60〜
120bitsに拡大するため、安定的なワイヤボンディング
が実現するとともに、接合信頼性の高い半導体装置を供
給することができる。As described above, in this embodiment, the fixing of the inner lead 506 can be stabilized by first providing the structure () in which the position fixing groove 504 is provided, and the fixing is further performed by providing the diamond electrodeposition layer 508. Be stabilized. As a result, the working area for wire bonding is 60 to
Since it is expanded to 120 bits, stable wire bonding is realized and a semiconductor device with high bonding reliability can be supplied.
第58図は、本実施例を通じて得られる半導体装置525
の完成状態を示す断面図である。同図では、上記のワイ
ヤボンディング工程を結線された半導体チップ513とリ
ードフレーム511とが樹脂モールド法によりエポキシ樹
脂で封止されている。当該樹脂モールド工程では、金型
内に溶融状態のエポキシ樹脂を高圧注入するため、被覆
ワイヤ521の流れあるいは断線等を生じる場合がある
が、本実施例によれば、上記の如く接合強度の高いワイ
ヤボンディングが行われているために、このようなワイ
ヤ流れ、断線等は生じない。FIG. 58 shows a semiconductor device 525 obtained through this embodiment.
FIG. 4 is a sectional view showing a completed state of FIG. In the figure, the semiconductor chip 513 and the lead frame 511 connected in the above wire bonding step are sealed with epoxy resin by a resin molding method. In the resin molding process, a high-pressure injection of the epoxy resin in a molten state into the mold may cause a flow or disconnection of the covering wire 521, but according to the present embodiment, the bonding strength is high as described above. Since the wire bonding is performed, such a wire flow, a disconnection, and the like do not occur.
また、被覆ワイヤ521を用いたワイヤボンディングが
実現されているため、ワイヤ同士の接触が生じても金属
線522を覆う被覆膜524同士の接触となるため、電気的短
絡が防止されている。Further, since wire bonding using the covering wire 521 is realized, even if contact between the wires occurs, the covering film 524 covering the metal wire 522 comes into contact with each other, so that an electrical short circuit is prevented.
第59図は、以上のようにして得られた半導体装置525
の熱サイクル試験結果を示す説明図であり、試験条件は
同図に示す通りである。FIG. 59 shows the semiconductor device 525 obtained as described above.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the results of a heat cycle test, and the test conditions are as shown in FIG.
同図によれば、ダイヤモンド電着層508を用いない従
来技術のボンディングステージ構造によってワイヤボン
ディングを実行した場合、500サイクル以上で第2ボン
ディング側での断線現象が発生する。これは従来技術で
は第2ボンディングにおけるつぶれ幅が大きくなりすぎ
ているため、接合強度が熱サイクルの繰り返しにより次
第に低下し、熱応力によってついには断線に至るもので
ある。According to the figure, when wire bonding is performed by a conventional bonding stage structure without using the diamond electrodeposition layer 508, a disconnection phenomenon occurs on the second bonding side after 500 cycles or more. This is because, in the prior art, the crushing width in the second bonding is too large, so that the bonding strength gradually decreases due to the repetition of the thermal cycle, and eventually the wire breaks due to thermal stress.
一方、ダイヤモンド電着層508を備えた本実施例のボ
ンディングステージ501の構造によれば、1000サイクル
を完了した時点においても断線を生じることはなかっ
た。On the other hand, according to the structure of the bonding stage 501 of the present embodiment provided with the diamond electrodeposition layer 508, no disconnection occurred even after completing 1000 cycles.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、粗面の形成
方法として接触面にダイヤモンド微粒を電気泳動で被着
させた場合で説明したが、ダイヤモンド微粒に限らず硬
質の粒状物を用いてもよい。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Nor. For example, as a method of forming a rough surface, a case has been described where diamond fine particles are adhered to a contact surface by electrophoresis. However, not only diamond fine particles but also hard granular materials may be used.
また、ダイヤモンド微粒の被着方法については、実施
例に記載した電気泳動による他、例えば粘着テープにダ
イヤモンド微粒を吸着させたものをステージ面に貼り付
けてもよい。Regarding the method for applying diamond fine particles, in addition to the electrophoresis described in the embodiment, for example, an adhesive tape in which diamond fine particles are adsorbed may be attached to the stage surface.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその利用分野である、いわゆる被覆ワイヤを用いた
ワイヤボンディング技術に適用した場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、たとえば裸線の
金属線を用いたワイヤボンディング技術にも適用でき
る。裸線の場合には、第2ボンディング時における被覆
膜の剥離という要請はないものの、インナーリードの共
振を防止して接合強度を高めるという必要性は高く、本
発明の適用は極めて有効となる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to a wire bonding technique using a so-called covered wire, which is a field of application, has been mainly described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is also applicable to a wire bonding technique using a metal wire. In the case of a bare wire, although there is no request to peel off the coating film at the time of the second bonding, the necessity of preventing resonance of the inner lead and increasing the bonding strength is high, and the application of the present invention is extremely effective. .
本実施例において開示される発明のうち代表的なもの
によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとお
りである。The following is a brief description of an effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present embodiment.
本発明によれば、粗面化された接触面(たとえばボン
ディングステージ面)によってインナーリードが固定さ
れるため、ボンディングツールからの超音波振動の印加
によるインナーリードの共振が防止されるため、特に第
2ボンディングにおける被覆ワイヤの被覆膜の除去が確
実に行われる。According to the present invention, since the inner lead is fixed by the roughened contact surface (for example, the bonding stage surface), resonance of the inner lead due to application of ultrasonic vibration from the bonding tool is prevented. 2 The removal of the coating film of the coating wire in the bonding is reliably performed.
このため、被覆ワイヤを用いたワイヤボンディングに
おける接合信頼性を大幅に向上させることができる。Therefore, bonding reliability in wire bonding using the covered wire can be significantly improved.
本願発明によれば、あらかじめ薄膜絶縁層の被覆を有
する細線ボンディング・ワイヤを用いてボール・ウェッ
ジ・ボンディングを行なうに際して、第1ボンディング
点においてボール・ボンディング後、第2ボンディング
点にワイヤを送り出しながらキャピラリが移動する際、
キャピラリに超音波振動を印加することにより、ワイヤ
のくり出しをスムーズに行なうことができる。According to the present invention, when performing ball wedge bonding using a thin wire bonding wire having a coating of a thin film insulating layer in advance, the ball bonding is performed at the first bonding point, and then the capillary is sent out to the second bonding point. As they move,
By applying the ultrasonic vibration to the capillary, the wire can be smoothly drawn out.
第1図(a)および(b)は本発明の実施例・1のIに
よるワイヤボンディング手順を示す説明断面図、 第2図は上記実施例に用いられるワイヤボンディング装
置の概略構成図、 第3図は上記実施例により得られる樹脂封止型半導体装
置の半断面図、 第4図は上記実施例で用いられるワイヤボンディング装
置の要部斜視図、 第5図は同じく要部の具体的な構成を示す部分断面図、 第6図は上記第5図の矢印VI方向から見た平面図、 第7図は上記第6図のVII−VII切断線における断面図、 第8図は実施例・1のIにおける金属ボールの形成原理
を示す模写構成図、 第9図は実施例・1のIにおけるワイヤボンディング装
置のワイヤスプールの要部分解斜視図、 第10図は上記ワイヤスプールの要部拡大斜視図、 第11図は実施例・1のIのワイヤボンディングのための
局部加熱部の概略平面図、 第12図は実施例・1のIのワイヤボンディングの一例を
示す平面図、 第13図は実施例・1のIの被覆ワイヤのチップタッチ状
態を示す部分断面図、 第14図はそのチップショート状態を示す拡大部分断面
図、 第15図は被覆ワイヤのタブタッチ状態を示す部分断面
図、 第16図はタブショート状態を示す拡大部分断面図、 第17図は実施例・1のIにおける温度サイクルに対する
半導体チップと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、 第18図は同じく本実施例・1のIにおける温度サイクル
に対するタブと被覆ワイヤとの短絡率を示すグラフ、 第19図は本実施例・1のIに用いられる被覆ワイヤの被
覆膜の評価に使用されて実験条件を示すモデル図、 第20図および第21図は実施例・1のIにおいて被覆膜の
摩耗強度の比較実験の結果を示す説明図、 第22図は実施例・1のIの説明中の被覆ワイヤにおける
温度変化と劣化速度との関係についての実験結果を示す
説明図、 第23図は実施例・1のIにおいて被覆膜のイミド化率
(横軸)と劣化速度すなわち劣化率(左側の縦軸)およ
び被覆ワイヤの2ndボンディングの剥がれ強度(右側の
縦軸)との関係についての実験結果を示す説明図、 第24図は被覆ワイヤの温度サイクル振幅と温度サイクル
寿命についての実験結果を示す説明図、 第25図は被覆ワイヤの被覆膜への着色剤の添加の有無に
よる劣化速度(劣化率)への影響を示す説明図、 第26図〜第31図は実施例・1のIにおける変形例を示す
ワイヤボンディング状態を説明するための部分断面図、 第32図は実施例・1のIIのワイヤボンディング装置にお
いて、ワイヤスプールからボンディングツールに至る被
覆ワイヤの経路を示す説明図、 第33図は実施例・1のIIにおいてエアバックテンショナ
の構造を示す一部を切り欠いた状態の斜視図、 第34図は同じく実施例・1のIIエアバックテンショナの
内周面形状を示す側面図、 第35図は実施例・1のIIのクランパを示す概略断面図、 第36図は同じくクランパ近傍を示す拡大斜視図、 第37図は同じくクランパの駆動機構を示す概略平面図、 第38図は上記第35図と比較するための従来技術における
クランパの概略断面図、 第39図は実施例・1のIIにおけるワイヤボンディング状
態を示す説明断面図、 第40図は実施例・1のIIによるワイヤボンディング状態
を示すリードフレームを示す平面説明図、 第41図は実施例・1のIIによって得られる樹脂封止型半
導体装置の全体断面図である。 第42図は本発明の実施例・2である半導体装置の組立工
程において、ボンディングツールに対する超音波エネル
ギーの印加状態を示す説明図、 第43図はワイヤボンディング装置の全体概略図、 第44図は本実施例・2で用いられるリードフレームを示
す平面図、 第45図は本実施例・2におけるインナーリードの表面状
態を示す拡大部分斜視図、 第46図は半導体チップの構造を示す断面説明図、 第47図はワイヤ供給系統を示す斜視図、 第48図は本実施例・2におけるエアバックテンショナの
要部を示す拡大斜視図、 第49図はこのエアバックテンショナの正面図、 第50図はボンディングツール近傍の各機構の配置状態を
示す説明図、 第51図は被覆ワイヤの構造を示す断面斜視図、 第52図は摩耗試験の説明図、 第53図は半導体装置の全体構成を示す断面図である。 第54図は、本発明の実施例・3のボンディング装置の模
式断面図である。 第55図は、本発明による実施例・4のレジン封止半導体
集積回路装置の断面図である。 第56図(a)は本発明の実施例・5であるワイヤボンデ
ィング工程におけるヒートブロック、押え板、リードフ
レーム等の配置状態を示した説明図、 第56図(b)はダイヤモンド電着層の表面状態を示す拡
大説明図、 第57図(a)〜(c)は本実施例の効果を従来技術と比
較した説明図、 第58図は本実施例により得られる半導体装置を示す断面
図、 第59図はワイヤボンディングの状態を示す断面図であ
る。 1…樹脂封止型半導体装置、2…半導体チップ、2A…基
板、2A1…チップ基板、シリコン酸化膜2A2、2A3…PSG
模、2B…パッシベーション模、2C…外部端子(ボンディ
ングパッド)、3…リード、3A…タブ、3B…インナーリ
ード、4…接合材、5…被覆ワイヤ、5A…金属線、5A1
…金属ボール、5A11,5A12…1stボンディング部、5A2,5A
22…2ndボンディング部、5B,5Ba…被覆膜、5C…第2の
被覆膜、5D…吸着異物、6…樹脂材、10…ボンディング
装置本体、11…ワイヤスプール、11A…接続端子、11Aa
…絶縁体、11Ab…導電体、11Ac…接続用金属部、12…ボ
ンディング部、13…テンショナ、14…スプロケット、15
…クランパ、16…ボンディングツール(キャピラリ)、
16A…ボンディングアーム、16B…貫通孔、16C…導電性
物質、17…ボンディングステージ、18A…被覆部材、18B
…ツール挿入口、18C…冷却流体吹付ノズル、18D…電気
トーチ(アーク電極)、18E…吸引管、18F…挟持部材、
18G…支持部材、18H…絶縁部材、18I…クランク軸、18J
…シャフト、18K…駆動源、19…吸引装置、20…アーク
発生装置、21…スプールホルダ、21A…回転軸、22…ボ
ンディングヘッド(デジタルボンディングヘッド)、22
A…ガイド部材、22B…上下動ブロック、22C…雌ねじ部
材、22D…雄ねじ部材、22E…モータ、22F…回転軸、22G
…弾性部材、22H…超音波発振機構、23…XYテーブル、2
4…基台、25…冷却流体吹付装置(流体源)、25A…冷却
装置、25B…流量計、25C…流体搬送管、25D…断熱材、2
5E…コロナ放電手段、26…ヒータ、26A…給電線、31…
エアバックテンショナ、31A…ガイド板、31B…突起、31
C…流体供給管、31D…アダプタ、31E…流体吹出口、31F
…スペーサ、31G…ワイヤ通路空間、31H…流体供給源、
31H1…コロナ放電手段、32…クランパ、32A1,32A2…ク
ランパアーム、32B…軸支部、32C…カム機構、32D…ば
ね、32E1…第1のクランパチップ、32E2…第2のクラン
パチップ、32F…吹出口、32G…サブアーム、32H…ね
じ、32J…ストッパ、33…樹脂封止型半導体装置、33A…
リードフレーム、33B…インナーリード、33C…タブ吊り
リード、33D…タブ、33E…パッケージ本体、33G…アウ
ターリード、C1…コンデンサ、C2…蓄積用コンデンサ、
D…アーク発生用サイリスタ、R…抵抗、D.C…直流電
源、GND…基準電位、Gs…冷却流体、Gs2…除電流体、V
…電圧計、A…電流計。1 (a) and 1 (b) are explanatory sectional views showing a wire bonding procedure according to I of Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a wire bonding apparatus used in the above embodiment, FIG. FIG. 5 is a half sectional view of a resin-encapsulated semiconductor device obtained by the above embodiment, FIG. 4 is a perspective view of a main part of a wire bonding apparatus used in the above embodiment, and FIG. FIG. 6 is a plan view seen from the direction of arrow VI in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is a schematic configuration view showing the principle of forming a metal ball in I. FIG. 9 is an exploded perspective view of a main part of a wire spool of the wire bonding apparatus in I in Embodiment 1; FIG. Fig. 11, Fig. 11 shows the wire of I of Embodiment 1 FIG. 12 is a schematic plan view of a local heating unit for bonding, FIG. 12 is a plan view showing an example of the wire bonding of I of Embodiment 1 and FIG. 13 is a chip touch state of the coated wire of I of Embodiment 1; FIG. 14 is an enlarged partial cross-sectional view showing the chip short state, FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing the tab touch state of the coated wire, FIG. 16 is an enlarged partial cross-sectional view showing the tab short state, FIG. 17 is a graph showing the short-circuit rate between the semiconductor chip and the coated wire with respect to the temperature cycle in Example 1, I. FIG. 18 is also the short-circuit rate between the tub and the coated wire with respect to the temperature cycle in Example 1, I. FIG. 19 is a model diagram showing experimental conditions used for evaluating the coating film of the coated wire used in I of Example 1 of the present invention, and FIGS. 20 and 21 are diagrams of Example 1 of the present invention. Coating film in I FIG. 22 is an explanatory diagram showing the results of a comparative experiment of wear strength. FIG. 22 is an explanatory diagram showing the experimental results on the relationship between the temperature change and the deterioration rate of the coated wire in the description of I of Example 1. FIG. In Example 1, I, the relationship between the imidization rate of the coating film (horizontal axis), the degradation rate, that is, the degradation rate (vertical axis on the left), and the peel strength of the coated wire for the second bonding (vertical axis on the right) Explanatory drawing showing the experimental results, Fig. 24 is an explanatory drawing showing the experimental results on the temperature cycle amplitude and temperature cycle life of the coated wire, and Fig. 25 is degradation due to the presence or absence of the coloring agent in the coating film of the coated wire. FIGS. 26 to 31 are partial cross-sectional views for explaining a wire bonding state showing a modification of the first embodiment I, and FIG. 32 is an embodiment.・ For 1 II wire bonding equipment FIG. 33 is an explanatory view showing a path of a covering wire from a wire spool to a bonding tool. FIG. 33 is a perspective view showing a structure of an airbag tensioner in II of Embodiment 1 with a part cut away. Is a side view showing the inner peripheral shape of the II airbag tensioner of the embodiment 1; FIG. 35 is a schematic sectional view showing the clamper of the II of the embodiment 1; and FIG. 36 is an enlarged perspective view showing the vicinity of the clamper. FIG. 37 is a schematic plan view showing a driving mechanism of the clamper in the same manner. FIG. 38 is a schematic sectional view of a conventional clamper for comparison with FIG. 35, and FIG. FIG. 40 is an explanatory sectional view showing a wire bonding state, FIG. 40 is a plan explanatory view showing a lead frame showing a wire bonding state according to Example 1 II, and FIG. 41 is a resin sealing type obtained by Example 1 II Semiconduct It is an overall cross sectional view of the apparatus. FIG. 42 is an explanatory view showing an applied state of ultrasonic energy to a bonding tool in an assembling process of a semiconductor device which is Embodiment 2 of the present invention. FIG. 43 is an overall schematic view of a wire bonding apparatus. FIG. 45 is a plan view showing a lead frame used in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 45 is an enlarged partial perspective view showing a surface state of an inner lead in Embodiment 2 of the present invention. FIG. 46 is an explanatory sectional view showing a structure of a semiconductor chip. 47 is a perspective view showing a wire supply system, FIG. 48 is an enlarged perspective view showing a main part of the airbag tensioner in the second embodiment, FIG. 49 is a front view of the airbag tensioner, FIG. Is an explanatory view showing an arrangement state of each mechanism in the vicinity of the bonding tool. FIG. 51 is a cross-sectional perspective view showing a structure of the covering wire. FIG. 52 is an explanatory view of a wear test. FIG. 53 shows an entire configuration of the semiconductor device. Interruption It is a diagram. FIG. 54 is a schematic sectional view of a bonding apparatus according to Example 3 of the present invention. FIG. 55 is a sectional view of a resin-sealed semiconductor integrated circuit device according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 56 (a) is an explanatory view showing an arrangement state of a heat block, a holding plate, a lead frame and the like in a wire bonding step which is Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 56 (b) is a view showing a diamond electrodeposition layer. FIGS. 57 (a) to 57 (c) are explanatory diagrams comparing the effect of the present embodiment with the conventional technology, FIG. 58 is a cross-sectional view showing a semiconductor device obtained by the present embodiment, FIG. 59 is a cross-sectional view showing a state of wire bonding. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Resin-sealed semiconductor device, 2: Semiconductor chip, 2A: Substrate, 2A1: Chip substrate, silicon oxide film 2A2, 2A3 ... PSG
Model, 2B: passivation model, 2C: external terminal (bonding pad), 3: lead, 3A: tab, 3B: inner lead, 4: bonding material, 5: coated wire, 5A: metal wire, 5A1
… Metal ball, 5A11, 5A12… 1st bonding part, 5A2, 5A
22: 2nd bonding part, 5B, 5Ba: coating film, 5C: second coating film, 5D: adsorbed foreign matter, 6: resin material, 10: bonding apparatus body, 11: wire spool, 11A: connection terminal, 11Aa
... Insulator, 11Ab ... Conductor, 11Ac ... Connection metal part, 12 ... Bonding part, 13 ... Tensioner, 14 ... Sprocket, 15
... clamper, 16 ... bonding tool (capillary),
16A: bonding arm, 16B: through hole, 16C: conductive material, 17: bonding stage, 18A: covering member, 18B
... Tool insertion port, 18C ... Cooling fluid spray nozzle, 18D ... Electric torch (arc electrode), 18E ... Suction tube, 18F ... Nipping member,
18G: Supporting member, 18H: Insulating member, 18I: Crankshaft, 18J
... Shaft, 18K ... Drive source, 19 ... Suction device, 20 ... Arc generator, 21 ... Spool holder, 21A ... Rotating shaft, 22 ... Bonding head (digital bonding head), 22
A: Guide member, 22B: Vertical movement block, 22C: Female screw member, 22D: Male screw member, 22E: Motor, 22F: Rotating shaft, 22G
… Elastic member, 22H… ultrasonic oscillation mechanism, 23… XY table, 2
4… Base, 25… Cooling fluid spraying device (fluid source), 25A… Cooling device, 25B… Flow meter, 25C… Fluid conveying pipe, 25D… Insulation material, 2
5E: Corona discharge means, 26: heater, 26A: power supply line, 31 ...
Airbag tensioner, 31A: Guide plate, 31B: Projection, 31
C: Fluid supply pipe, 31D: Adapter, 31E: Fluid outlet, 31F
... spacer, 31G ... wire passage space, 31H ... fluid supply source,
31H1: Corona discharge means, 32: clamper, 32A1, 32A2: clamper arm, 32B: shaft support, 32C: cam mechanism, 32D: spring, 32E1: first clamper chip, 32E2: second clamper chip, 32F: blowing Outlet, 32G… Sub arm, 32H… Screw, 32J… Stopper, 33… Resin-sealed semiconductor device, 33A…
Lead frame, 33B… Inner lead, 33C… Tab hanging lead, 33D… Tab, 33E… Package body, 33G… Outer lead, C1… Capacitor, C2… Storage capacitor,
D: thyristor for arc generation, R: resistance, DC: DC power supply, GND: reference potential, Gs: cooling fluid, Gs2: current eliminator, V
... voltmeter, A ... ammeter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/607 H01L 21/607 B (72)発明者 沖川 進 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 三木野 博 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 渡辺 宏 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 佐藤 利博 東京都青梅市藤橋3丁目3番地2 日立 東京エレクトロニクス株式会社内 (72)発明者 谷本 道夫 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 株式会社日立製作所武蔵工場内 (72)発明者 小野寺 篤 東京都青梅市藤橋3丁目3番地2 日立 東京エレクトロニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−78544(JP,A) 特開 平1−321645(JP,A) 特開 昭57−162438(JP,A) 特開 昭61−101043(JP,A) 特開 昭62−140428(JP,A) 特開 平2−112249(JP,A) 特開 平1−295431(JP,A) 特開 平2−277251(JP,A)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location H01L 21/607 H01L 21/607 B (72) Inventor Susumu Okikawa 5 Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo No. 20-1 in the Musashi Factory of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Mikino 5-2-1, Kamisumi Honcho, Kodaira-shi, Tokyo In the Musashi Factory of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Hiroshi Watanabe Kodaira, Tokyo 5-2-1, Josuizu-cho, Ichizu-shi Musashi Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshihiro Sato 3-3-2, Fujibashi, Ome-shi, Tokyo Inside Hitachi Tokyo Electronics Co., Ltd. (72) Michio Tanimoto Kodaira, Tokyo Hitachi, Ltd. Musashi Plant, 5-2-1, Josui-Honcho, City (72) Inventor Atsushi Onodera 3-3-2, Fujibashi, Ome-shi, Tokyo Hitachi East Electronics Co., Ltd. (56) References JP-A-63-78544 (JP, A) JP-A-1-321645 (JP, A) JP-A-57-162438 (JP, A) JP-A-61-101043 (JP) JP-A-62-140428 (JP, A) JP-A-2-112249 (JP, A) JP-A-1-295431 (JP, A) JP-A-2-277251 (JP, A)
Claims (4)
膜が被着された被覆ワイヤの一端から露出した前記金属
線の一の箇所を半導体チップの電極に接続し、前記被覆
ワイヤの他の箇所において選択的に露出された前記金属
線の他の箇所をリードに接続する工程を有する半導体装
置の製造方法であって、 前記被覆ワイヤの一端から露出した前記金属線の一の箇
所を前記電極に向けて接近移動させる際に前記ボンディ
ングツールに低エネルギーによる超音波振動を印加する
工程と、 前記ボンディングツールに前記低エネルギーよりも大き
な高エネルギーによる超音波振動を印加して前記金属線
の一の箇所を前記電極に接続する第1ボンディング工程
と、 前記ボンディングツールに前記低エネルギーによる超音
波振動を継続させたまま前記ボンディングツールの先端
より前記被覆ワイヤを送り出しこの被覆ワイヤをループ
状に形成する工程と、 前記ボンディングツールに前記高エネルギーによる超音
波振動を印加して露出した前記金属線の他の箇所を前記
リードに接続する第2ボンディング工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method according to claim 1, wherein one portion of said metal wire exposed from one end of a coating wire having an insulating resin coating film applied around a conductive metal wire is connected to an electrode of a semiconductor chip. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of connecting another portion of the metal wire, which is selectively exposed at another portion of the wire, to a lead, wherein one of the metal wires exposed from one end of the covering wire is provided. A step of applying ultrasonic vibration with low energy to the bonding tool when moving a portion toward the electrode; and applying ultrasonic vibration with high energy larger than the low energy to the bonding tool to form the metal. A first bonding step of connecting one part of a wire to the electrode; and the bonding tool while the ultrasonic vibration of the low energy is continued in the bonding tool. Sending out the coated wire from the tip of a bonding tool and forming the coated wire in a loop shape; and applying the ultrasonic vibration by the high energy to the bonding tool and exposing another portion of the metal wire to the lead. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a second bonding step of connecting.
って、前記低エネルギーと前記高エネルギーとの中間の
中間エネルギーによる超音波振動を前記被覆ワイヤの前
記他の箇所における被覆膜に印加して、その被覆膜の部
分を超音波振動により除去するようにしたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein ultrasonic vibrations at an intermediate energy between said low energy and said high energy are applied to said coating film at said other portion of said coating wire. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a portion of the coating film is removed by applying ultrasonic waves by applying ultrasonic waves.
リードフレームのインナーリード上の第2の部位とを金
属線の周囲に絶縁物が被着された被覆ワイヤで結線して
半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、 粗面の接触面を有するボンディングステージに前記リー
ドフレームを配置する工程と、 押さえ部材と前記ボンディングステージとの間で前記イ
ンナーリードを固定する工程とを有し、 前記被覆ワイヤを前記第2の部位に接合する際に、前記
インナーリードを前記粗面の接触面で保持するようにし
たことを特徴とする半導体装置の製造方法。3. A semiconductor device in which a first portion formed on a semiconductor chip and a second portion on an inner lead of a lead frame are connected by a covering wire having an insulator attached around a metal wire. A step of disposing the lead frame on a bonding stage having a rough contact surface; and a step of fixing the inner lead between a pressing member and the bonding stage. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: when joining the covered wire to the second portion, holding the inner lead on the rough contact surface.
って、前記粗面の接触面は前記ボンディングステージに
ダイヤモンド粒を被着して形成されていることを特徴と
する半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein said rough contact surface is formed by applying diamond particles to said bonding stage. Method.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152360A JP2720428B2 (en) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
| US07/395,088 US5031821A (en) | 1988-08-19 | 1989-08-16 | Semiconductor integrated circuit device, method for producing or assembling same, and producing or assembling apparatus for use in the method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1152360A JP2720428B2 (en) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0319353A JPH0319353A (en) | 1991-01-28 |
| JP2720428B2 true JP2720428B2 (en) | 1998-03-04 |
Family
ID=15538841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1152360A Expired - Fee Related JP2720428B2 (en) | 1988-08-19 | 1989-06-16 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-06-16 JP JP1152360A patent/JP2720428B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH0319353A (en) | 1991-01-28 |
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