DE60304802T2

DE60304802T2 - Halbleiterbauelement mit einer Drahtverbindung, die eine Zusammenpressung auf einem "Ball" enthält; Verfahren zum Drahtverbinden und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE60304802T2
Application number: DE60304802T
Authority: DE
Inventors: Hiromi Fujisawa
Original assignee: Kaijo Corp
Current assignee: Kaijo Corp
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2023-11-20
Also published as: CN100409422C; MY135211A; KR100646833B1; KR20040045321A; US6933608B2; US7262124B2; TW200414383A; CN1516254A; SG115587A1; DE60304802D1; EP1422014B1; US20050189567A1; TWI244711B; EP1422014A1; US20040104477A1; JP2004172477A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Drahtverbindungsverfahren zum Verbinden eines ersten Verbindungspunktes und eines zweiten Verbindungspunktes über einen Draht, auf eine Drahtverbindungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie auf ein Halbleiterbauelement, das eine Drahtverbindung umfasst.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise wurde in einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes eine Drahtverbindung zum Verbinden einer Auflage 2a oder eines ersten Verbindungspunktes A eines an einem Verbindungsrahmen 1 befestigten Halbleiterchips 2 und einem Kontakt 1a oder einem zweiten Verbindungspunkt Z des Verbindungsrahmens 1 mittels eines Drahtes 3 wie in 7A oder 7B gezeigt erstellt. Typischerweise umfassen die Verbindungsformen des Drahtes 3, welcher den ersten und zweiten Verbindungspunkt A und Z verbindet, eine Trapezform und eine Dreiecksform wie sie in den 7A beziehungsweise 7B gezeigt und beispielsweise im U.S. Patent Nr. 6,036,080 oder in der Japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2000-277558 beschrieben sind.
Die in 7A gezeigte Drahtverbindung mit einer Trapezform wird wie in 8 gezeigt durch eine Sequenz von Schritten gebildet. Zunächst wird im Schritt (a) von 8 eine Kapillare 4, durch die der Draht 3 hindurch läuft, abgesenkt, und ein Ball 30, welcher an einer Spitze des Drahtes 3 gebildet wurde, wird an die Auflage 2a des Chips 2 oder den ersten Verbindungspunkt A befestigt. Dann wird im Schritt (b) von 8 die Kapillare 4 vertikal bis zu einem Punkt B angehoben, während der Draht 3 abgegeben wird. Danach wird im Schritt (c) von 8 die Kapillare 4 in einer vom zweiten Verbindungspunkt Z entgegengesetzten Richtung horizontal zu einem Punkt C verschoben.
Im Allgemeinen wird ein Vorgang, bei dem die Kapillare 4 in die vom zweiten Verbindungspunkt Z entgegengesetzte Richtung verschoben wird, als ein "umgekehrter Vorgang" bezeichnet. Als Ergebnis wird der Bereich des Drahtes 3 zwischen den Punkten A und C derart geformt, dass er geneigt ist, und der Draht 3 wird an einem oberen Ende von dessen geneigtem Bereich mit einer Knickstelle 3a durch ein unteres Ende der Kapillare 4 geformt. Der so abgegebene Bereich des Drahtes 3 zwischen den Punkten A und C entspricht der Höhe eines Nackenbereiches H (oder eines Bereiches des Drahtes 3 zwischen der Auflage 2a und der Knickstelle 3a) und wird den Nackenbereich H bilden.
Anschliessend wird im Schritt (d) von 8 die Kapillare 4 vertikal bis zu einem Punkt D angehoben, während der Draht 3 abgegeben wird. Dann wird im Schritt (e) von 8 der umgekehrte Vorgang der Kapillare 4 nochmals ausgeführt, d.h. die Kapillare 4 wird horizontal in die vom zweiten Verbindungspunkt Z entgegengesetzte Richtung zu einem Punkt E verschoben. Als Ergebnis dieses umgekehrten Vorganges weist der Draht 3 einen anderen, sich zwischen den Punkten C und E erstreckenden geneigten Bereich auf, und eine Knickstelle 3b wird an einem oberen Ende dieses geneigten Bereichs des Drahtes 3 gebildet.
Dieser so abgegebene geneigte Bereich des Drahtes 3 wird einen oberen Basisbereich L (oder einen Bereich des Drahtes 3 zwischen den Knickstellen 3a und 3b) der Drahtverbindung mit einer in 7A gezeigten Trapezform bilden. Danach wird im Schritt (f) von 8 die Kapillare 4 vertikal bis zu einem Punkt F angehoben, so dass der Draht 3 in einer Länge, welche einem langen geneigten Bereich S (oder einem Bereich des Drahtes 3 zwischen der Knickstelle 3b und dem Kontakt 1a) der in 7A gezeigten Drahtverbindung entspricht, abgegeben wird. Anschliessend wird die Kapillare 4 über die Positionen f1 und f2 bis zum zweiten Verbindungspunkt Z abgesenkt, so dass der Draht 3 an den zweiten Verbindungspunkt Z oder den Kontakt 1a gebunden wird.
Die in 7B gezeigte Drahtverbindung mit einer Dreiecksform wird wie in 9 gezeigt in einer Sequenz von Schritten gebildet. Da die Drahtverbindung mit einer Dreiecksform – anders als die oben beschriebene Drahtverbindung mit einer Trapezform – nicht mit einem oberen Basisbereich (L) versehen ist, wird zur Bildung der Drahtverbindung mit einer Dreiecksform der zweite umgekehrte Vorgang gemäss den Schritten (d) und (e) von 8 nicht ausgeführt. Demnach wird in diesem Beispiel ein Schritt, welche den Schritten (d), (e) und (f ausser für f1 und f2) von 8 entspricht, nur im Schritt (d) von 9 ausgeführt. Insbesondere sind die Schritte (a), (b) und (c) von 9 dieselben wie die Schritte (a), (b) und (c) von 8, und nachdem ersten umgekehrten Vorgang im Schritt (c) von 9 wird die Kapillare 4 im Schritt (d) von 9 vertikal bis zu einem Punkt F angehoben, während der Draht 3 freigegeben wird. Anschliessend wird im Schritt (e) von 9 die Kapillare 4 über Positionen e1 und e2 auf eine ähnliche Art wie diejenige im Schritt (f) von 8 verschoben mit dem Ergebnis, dass der Draht 3 an den zweiten Verbindungspunkt Z oder den Kontakt 1a gebunden wird.
Allerdings wird bei den oben beschriebenen Verfahren die Drahtverbindung hoch, da die Drahtverbindung einen Nackenbereich H mit einer recht grossen Höhe umfasst, was dazu führt, dass sie instabil wird. Im Fall, dass eine Drahtverbindung ohne einen umgekehrten Vorgang der Kapillare gebildet wird, um die Höhe von deren Nackenbereich H klein zu halten, und die Höhe eines Nackenbereiches H bis auf ein gewisses Mass oder darunter verringert wird, ist der Nackenbereich H beim Ziehen oder Verschieben des Drahtes 3 zwecks dessen Ausrichtung anfällig für Beschädigungen, weil der Draht 3 sich vom ersten Verbindungspunkt A aus vertikal erstreckt.
Die JP 9-051011 A beschreibt ein Drahtverbindungsverfahren sowie eine damit gebildete Drahtverbindung. Eine mit Wärme beaufschlagte Zone 4 wird mit dem pressverbundenen Ball 3' pressverbunden, indem die Kapillare 7 angehoben und seitlich verschoben wird während die mit Wärme beaufschlagte Zone in zwei Teile gefaltet wird. Danach wird die Kapillare 7 seitlich verschoben, um eine Pressverbindung der Seitenfläche des Drahtes 5 an einer vorbestimmten Position auf dem Kontakt 6 zu erstellen. Demnach bleibt wie in der 3 gezeigt die Richtung, in welche sich der an den pressverbundenen Ball 3' gebundene Draht 5 von diesem Bereich aus erstreckt, unverändert.
Dementsprechend besteht im Fall, dass sich die Elektrode 2 tief innerhalb von der äusseren Kante des Halbleiterchips 1 befindet, die Möglichkeit, dass der sich zur äusseren Elektrode 6 hin erstreckende Draht mit der äusseren Kante des Halbleiterchips 1 in Kontakt treten wird.
Die US-A-S 961 029, auf welche sich die Oberbegriffe der Ansprüche 1, 5 und 9 beziehen, beschreibt ein Drahtverbindungsverfahren, in welchem die Drahtverbindung auf dem Draht 3 gebildete Knickstellen 3a, 3b und 3c aufweist. Allerdings erhebt sich ein Bereich des Drahtes 3, der an die Spitze des pressverbundenen Balles angrenzt, direkt aus der Spitze des pressverbundenen Balles ohne einen solchen gestauchten Teil aufzuweisen, wie er durch Pressen des Teils des Drahtes auf. den gebundenen Ball oder zusammen mit dem gebundenen Ball auf die Auflage 2a gebildet wird.
Die US-A-6 052 462 beschreibt, dass zur Bildung eines Balles verschiedene Parameter eingegeben werden. Allerdings sind darin keine Mittel zur manuellen Eingabe der Höhe einer anzuhebenden Kapillare erwähnt, um die Verschiebung der Kapillare automatisch zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik gemacht.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterbauelement mit einer Drahtverbindung mit einem niedrigen Profil bereitzustellen, welche stabil ist und bei welcher der Nackenbereich kaum beschädigt werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Drahtverbindungsverfahren bereitzustellen, das zur Bildung von besagtem Halbleiterbauelement mit einer Drahtver bindung mit einem niedrigen Profil befähigt ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drahtverbindungsvorrichtung bereitzustellen, die zur Durchführung des besagten Drahtverbindungsverfahrens befähigt ist.
In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement gemäss Anspruch 1 definiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Nackenbereich eine erste Knickstelle, die durch einen Teil des auf gedoppelten Nackenbereiches geformt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Hauptbereich des Drahtes einen sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung vom Nackenbereich her erstreckenden horizontalen Bereich und einen geneigten Bereich, welcher sich vom horizontalen Bereich bis zum zweiten Verbindungspunkt erstreckt und dessen eines Ende mit dem zweiten Verbindungspunkt verbunden ist; und der geneigte Bereich ist mit dem horizontalen Bereich durch eine weitere, in einem Teil des Drahtes dazwischen gebildete Knickstelle verbunden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Nackenbereich mindestens eine zusätzliche auf doppelnde Knickstelle wie die erste Knickstelle.
Gemäss einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drahtverbindungsverfahren zum Verbinden eines Drahtes zwischen einem ersten Verbindungspunkt und einem zweiten Verbindungspunkt unter Verwendung einer Kapillare gemäss Anspruch 5 angegeben.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Nackenbereich des Drahtes in den Schritten (b) und (c) aufgedoppelt, um eine Knickstelle zu bilden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden die Schritte (b) und (c) vielfach wiederholt ausgeführt, um mindestens ein zusätzliche auf doppelnde Knickstelle im Nackenbereich auszubilden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt (d) die Betätigung der Kapillare, um in einem zwischen dem gestauchten Bereich und dem zweiten Verbindungspunkt angeordneten Bereich des Drahtes eine zusätzliche Knickstelle auszubilden.
Gemäss noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Drahtverbindungsvorrichtung gemäss Anspruch 9 zur Durchführung des Drahtverbindungsverfahrens bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und auch andere Aufgaben sowie viele der damit einhergehenden Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres erkennbar, wenn diese anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügten Abbildungen besser verständlich gemacht wird, wobei:
1A eine seitliche Ansicht zur Veranschaulichung einer Form einer Ausgestaltung einer Drahtverbindung in einem Halbleiterbauelement gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
1B eine schematische teilweise Aufsicht zur Veranschaulichung des Halbleiterbauelementes ist;
2 eine schematische seitliche Ansicht zur Veranschaulichung eines Verschiebungsweges der Kapillare zur Bildung der Drahtverbindung mit einer in 1 gezeigten Form und einem Verbindungszustand der Drahtverbindung ist;
3 ein schematisches Diagramm zur beispielhaften Veranschaulichung von Drahtformen in entsprechenden Schritten in Verbindung mit der Verschiebung der Kapillare gemäss einem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine seitliche Ansicht zur Veranschaulichung einer Form gemäss einer anderen Ausgestaltung einer Drahtverbindung in einem Halbleiterbauelement gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
5 eine seitliche Ansicht zur Veranschaulichung einer Form gemäss noch einer anderen Ausgestaltung einer Drahtverbindung in einem Halbleiterbauelement gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Ausgestaltung einer Drahtverbindungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist;
7A und 7B seitliche Ansichten zur Veranschaulichung von herkömmlichen Drahtverbindungen mit einer Trapezform beziehungsweise einer Dreiecksform sind;
8 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung von Drahtformen in entsprechenden Schritten in Verbindung mit der Verschiebung der Kapillare zur Bildung der in 7A gezeigten Drahtverbindung einer Trapezform ist; und
9 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung von Drahtformen in entsprechenden Schritten in Verbindung mit der Verschiebung der Kapillare zur Bildung der in 7B gezeigten Drahtverbindung mit einer Dreiecksform ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden ein Halbleiterbauelement, ein Drahtverbindungsverfahren und eine Drahtverbindungsvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Abbildungen beschrieben, in welchen gleiche Teile in jeder der verschiedenen Abbildungen mit demselben Bezugszeichen oder derselben Bezugsziffer bezeichnet sind.
Bezugnehmend auf die 1A und 1B ist eine erste Ausgestaltung eines Halbleiterbauelementes 10 gemäss der vorliegenden Erfindung dargestellt. Im Halbleiterbauelement 10 ist ein Halbleiterchip 2 an einem Kontaktrahmen 1 befestigt und mit einer darauf befindlichen Auflage 2a versehen, welche einen ersten Verbindungspunkt A bildet. Die Drahtverbindung eines Drahtes 3 ist so gebildet, dass sie im Allgemeinen eine Trapezform aufweist und einen Nackenbereich H mit einem mit der Auflage 2a oder dem ersten Verbindungspunkt A verbundenen Ball 30 sowie einen aus einem horizontalen oberen Bereich L und einem geneigten Bereich S bestehenden Hauptbereich umfasst, dessen eine Ende an einen Kontakt 1a des Kontaktrahmens 1 oder an einen zweiten Verbindungspunkt Z gebunden ist. Der horizontale obere Bereich L der Drahtverbindung ist an deren entgegengesetzten Enden mit Knickstellen 3a und 3b versehen.
Eine solche Konstruktion der dargestellten Ausgestaltung ist ungefähr dieselbe wie diejenige eines herkömmlichen Halbleiterbauelementes. Allerdings ist der gestauchte Bereich 3c im horizontalen oberen Bereich L des Drahtes 3, welcher der Knickstelle 3a angrenzt, durch Stauchen des Teils des Drahtes 3 zusammen mit einem Oberteil des Balles 30 gebildet. Da die Drahtverbindung den so geformten gestauchten Bereich 3c angrenzend zur Knickstelle 3a aufweist, ist die Knickstelle 3a stabil verformt, was dazu führt, dass die Drahtverbindung ein niedriges Profil hat und eine starke Formrückhaltung aufweist.
Bezugnehmend auf die 2 und 3 wird nun eine Ausgestaltung des Drahtverbindungsverfahrens gemäss der vorliegen den Erfindung beschrieben, durch welche das in den 1A und 1B gezeigte Halbleiterbauelement 10 erhalten wird.
Die 2 zeigt einen Verschiebungsweg P einer Kapillare 4 und einen fertiggestellten Zustand der Drahtverbindung, welche durch Drahtverbinden mit dem ersten und zweiten Verbindungspunkt A und Z verbunden ist. Im Vergleich zu dem in 8 gezeigten herkömmlichen Verfahren umfasst die dargestellte Ausführungsform des Drahtverbindungsverfahrens weiterhin die Schritte (e) und (f) von 3, welche zwischen den Schritte (d) und (e) von 8 ausgeführt werden. Die verbleibenden Schritte von 3 sind dieselben wie diejenigen von 8, d.h. die Schritte (a) bis (d) und die Schritte (g) bis (k) von 3 entsprechen den Schritten (a) bis (d) und den Schritten (e) und (f [über Positionen f1 und f2]) von 8.
Zunächst werden nun die Schritte (a) bis (d) von 3, welche dieselben sind wie diejenigen beim herkömmlichen Ver fahren, beschrieben. In der 3 ist eine Klemme 5, die zum Klemmen eines Drahtes 3 und zu dessen Freigabe verwendet wird, in solch einer Art dargestellt, dass ein geschlossener Zustand der Klemme 5 und ein offener Zustand davon durch Kontaktieren der Klemme 5 mit dem Draht 3 beziehungsweise durch deren Trennen vom Draht 3 angezeigt sind, und dass ein Fall, in welchem die Klemme 5 entweder im geschlossenen Zustand oder offenen Zustand gehalten werden kann, durch in die Klemme 5 eingeführte diagonale Linien angezeigt ist. Im Schritt (a) von 3 wird die Kapillare 4 abgesenkt, während die Klemme 5 geöffnet wird, so dass ein an einer Spitze des Drahtes 3 gebildeter Ball 30 an den ersten Verbindungspunkt A gebunden wird. Dann wird die Kapillare 4 im Schritt (b) von 3 vertikal zu einem Punkt B angehoben, während der Draht 3 abgegeben wird. Danach wird im Schritt (c) von 3 eine umgekehrte Betätigung der Kapillare 4 durchgeführt, d.h. die Kapillare 4 wird horizontal in einer Richtung entgegengesetzt zum zweiten Verbindungspunkt Z zu einem Punkt C verschoben. Im Ergebnis wird im Draht 3 auf dieselbe Art wie beim herkömmlichen Verfahren eine Knickstelle 3a gebildet.
Danach wird die Kapillare 4 vertikal bis zu einem wunschgemäss auswählbaren Punkt D1 angehoben während der Draht 3 abgegeben wird. Dann werden wichtige oder charakteristische Schritte der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Insbesondere wird im Schritt (e) von 3 die Kapillare 4 in einer Richtung gegen den zweiten Verbindungspunkt Z hin bis zu einem Punkt D2 verschoben, welcher nahezu unmittelbar über dem ersten Verbindungspunkt A angeordnet ist und dessen vertikale und horizontale Stellungen wunschgemäss bestimmt werden können. Anschliessend wird der Draht 3 auf solch eine Weise an einen Punkt M1 gebunden, dass ein Teil des Drahtes 3 mit einem Oberteil des an den ersten Verbindungspunkt A gebundenen Balles 30 zusammengestaucht wird. Als Ergebnis dieses Vorgangs wird angrenzend zur Knickstelle 3a im Draht 3 ein gestauchter Bereich 3c gebildet, während die Knickstelle 3a in einer Form, in welcher der Teil des Drahtes 3 aufgedoppelt wird, gebildet wird.
Dann wird im Schritt (g) von 3 die Kapillare 4 vertikal auf einen Punkt D angehoben, während der Draht 3 freigegeben wird. Bei dieser Gelegenheit kann die Kapillare 4 leicht in eine horizontale Richtung gegen den zweiten Verbindungspunkt Z verschoben und dann vertikal bis zu einem Punkt (nicht gezeigt) angehoben werden, welcher vom Punkt D wenig abweicht. Alternativ kann die Kapillare 4 schräg bis zu dem wenig abweichenden Punkt angehoben werden. Demnach wird in den Schritten (e) und (f) von 3 der gestauchte Bereich 3c im Draht 3 gebildet.
Danach wird im Schritt (h) von 3 eine zweite umgekehrte Betätigung der Kapillare 4 ausgeführt. Das heisst, die Kapillare 4 wird horizontal in einer Richtung entgegengesetzt zum zweiten Verbindungspunkt Z bis zu einem Punkt E verschoben. Die Verschiebung der Kapillare 4 vom Punkt D zum Punkt E bildet eine Knickstelle 3b im Draht 3. Danach wird im Schritt (i) von 3 die Kapillare 4 vertikal bis zu einem Punkt F angehoben, so dass der Draht 3 über eine Länge, welche dem sich zwischen der Knickstelle 3b und dem Kontakt 1a erstreckenden ansteigenden Bereich S des Drahtes 3 entspricht, freigegeben wird.
Anschliessend werden die Schritte (j) und (k) von 3 auf dieselbe Art wie die oben beim herkömmlichen Verfahren beschriebenen durchgeführt, so dass die Kapillare 4 gesenkt wird, bis sie sich am zweiten Verbindungspunkt Z befindet, so dass im Ergebnis der Draht 3 an den zweiten Verbindungspunkt Z gebunden wird. Übrigens kann die Verschiebung der Kapillare 4 vom Punkt F zum zweiten Verbindungspunkt Z entlang demselben Weg wie beim oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren ausgeführt werden, oder sie kann auf geeignete Weise aus verschiedenen möglichen Wegen ausgewählt werden.
Wie oben beschrieben, wird das zweite Verbinden des Drahtes 3 am nahezu oberhalb des ersten Verbindungspunktes A oder in dessen Nähe angeordneten Punkt M1 im Schritt (f) von 3 ausgeführt, und nicht nachdem die Kapillare 4 wie im Schritt (b) von 3 lediglich angehoben wurde. Stattdessen wird das zweite Verbinden im Schritt (f) von 3 ausgeführt, nachdem die Kapillare 4 im Schritt (c) von 3 horizontal in der zum zweiten Verbindungspunkt Z entgegengesetzte Richtung verschoben wurde, und die Knickstelle 3a wird im Draht 3 durch das Ausführen der Schritte (d) und (e) von 3 gebildet, wodurch der gestauchte Bereich 3c im Draht 3 gebildet wird. Im Ergebnis wird der Nackenbereich H gestaucht oder verformt und erhält dadurch eine verringerte Höhe, welche im Wesentlichen gleich ist wie eine Höhe des sich zwischen den Knickstellen 3a und 3b erstreckenden horizontalen Bereiches L, mit dem Ergebnis, dass die Drahtverbindung mit einem niedrigen Profil gebildet werden kann. Wenn beispielsweise ein Golddraht mit einer Dicke von 25 μm drahtverbunden wird, um einen verbundenen Teil zu bilden, welcher einen Durchmesser von ungefähr 60 μm und eine Dicke von ungefähr 12 μm aufweist, hat der Nackenbereich H gemäss der vorliegenden Erfindung eine Höhe von ungefähr 50–80 μm, während der Nackenbereich H gemäss dem herkömmlichen Vefah ren eine Höhe von ungefähr 100–130 μm hat. Ausserdem wird, weil der gestauchte Bereich 3c des Drahtes 3 an die Position M1 unmittelbar über dem ersten Verbindungspunkt A gebunden wird, ein vom ersten Verbindungspunkt A ansteigender Teil des Drahtes 3 gebildet, welcher im Vergleich zu demjenigen der herkömmlichen Drahtverbindung stark ist, mit dem Ergebnis, dass eine Drahtverbindung gebildet werden kann, welche stabil angeordnet ist und welche eine starke Formrückhaltung hat.
Ausserdem können, um die Höhe des Nackenbereiches H unmittelbar über dem ersten Verbindungspunkt A einzuhalten oder um eine möglicherweise am Nackenbereich H verursachte Beschädigung zu beheben, die Betätigungen in den Schritten (b) bis (f) von 3 mit Bezug auf den Punkt M1 unmittelbar über dem ersten Verbindungspunkt A oder in dessen Nähe wiederholt zweimal oder mehrere Male ausgeführt werden. Ausgestaltungen von Drahtverbindungen, die durch mehrmaliges Ausführen einer solchen Drahtverbindung im Bezug auf den ersten Verbindungspunkt A gebildet werden, sind in den 4 und 5 beispielhaft gezeigt.
Die in der 4 gezeigte Drahtverbindung ist am Nackenbereich H mit Knickstellen 3a₁ und 3a₂ versehen, welche durch Variieren eines Abstandes gebildet werden, um welchen die Kapillare 4 im Schritt (c) von 3 horizontal verschoben wird. Insbesondere ist der Abstand, um welchen die Kapillare 4 zur Bildung der Knickstelle 3a₂ horizontal verschoben wird, etwas kürzer als derjenige zur Bildung der Knickstelle 3a₁ .
Die in der 5 gezeigte Drahtverbindung ist am Nackenbereich H mit drei Knickstellen 3a₁ , 3a₂ und 3a₃ versehen, welche durch Variieren nicht nur eines Abstandes, sondern auch einer Richtung, in welche die Kapillare 4 im Schritt (c) von 3 horizontal verschoben wird, gebildet werden. Die Knickstellen 3a₁ und 3a₃ werden durch Verschieben der Kapillare 4 in dieselbe Richtung weg vom zweiten Verbindungspunkt Z um verschiedene Abstände gebildet, während die Knickstelle 3a₂ im Schritt (c) von 3 durch Verschieben der Kapillare 4 in eine Richtung gegen den zweiten Verbindungspunkt Z gebildet wird.
Wie oben beschrieben, wird in den Ausführungsformen des Drahtverbindungsverfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung der Verbindungsschritt gemäss den Schritten (b) bis (f) von 3 mindestens einmal ausgeführt.
Das Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise mittels einer in der 6 gezeigten Drahtverbindungsvorrichtung ausgeführt. Die Verbindungsvorrichtung umfasst eine Basis 20, einen an der Basis 20 befestigten X-Y-Tisch 22, einen z-Achsenverschiebungsmechanismus 24, eine Steuereinheit 32 und eine Servolenkungs- und Steuerungsgruppe 33 zum Steuern des X-Y-Tisches 22 und des z-Achsenverschiebungsmechanismus 24 über x-, y- und z-Achsenmotoren 21, 23 und 26. Die Vorrichtung umfasst zudem ein Bindungsgestell 28, auf welches ein Kontaktrahmen 1 gesetzt wird. Der z-Achsenverschiebungsmechanismus 24 ist mit einem Arm 27 versehen, an dessen distalem Ende eine Kapillare 4 befestigt ist, wobei ein Draht 3 in die Kapillare 4 eingeführt ist. Eine Klemme 5 ist über der Kapillare 4 angeordnet, um den Draht 3 festzuklemmen und freizugeben. Eine solche Konstruktion ermöglicht es, die Kapillare 4 zwischen einer Auflage 2a (oder einem ersten Verbindungspunkt A) ei nes am Kontaktrahmen 1 befestigten Halbleiterchips 2 und einem Kontakt 1a (oder einem zweiten Verbindungspunkt Z) des Kontaktrahmens 1 zu verschieben, während die Verbindungssteuerung durchgeführt wird. Der z-Achsenverschiebungsmechanismus 24 ist an einer Drehachse 25 derart gelagert, dass das distale Ende des Armes 27 durch den z-Achsenmotor 26 vertikal verschoben wird.
Die Steuereinheit 32 ist dazu ausgebildet, an die Servolenkungs- und Steuerungsgruppe 33 ein Steuerungssignal auf der Basis von Parametern auszusenden, welche darin vorgängig so gesetzt werden, dass die Servolenkungs- und Steuerungsgruppe 33 die Kapillare 4 zu und weg von den ersten und zweiten Verbindungspunkten A und Z entlang einem vorbestimmten Weg verschiebt und die Kapillare 4 sowie die Klemme 5 betätigt. Die Steuereinheit 32 ist mit einem daran angeordneten manuellen Eingabeteil 34 versehen, um während dem Drahtverbindungsvorgang Parameter wie Positionen der Käpillare 4 in horizontaler und vertikaler Richtung in die Steuereinheit 32 einzugeben. Demnach wird die Höhe, um welche die Kapillare 4 anzuheben ist, über den manuellen Eingabeabschnitt 34 manuell in die Steuereinheit 32 eingegeben, wodurch die Verschiebung der Kapillare 4 automatisch gesteuert wird. In 6 bezeichnen die Bezugszeichen 30, 35 und 36 einen an einer Spitze des Drahtes 3 gebildeten Ball, eine ITV-Kamera beziehungsweise eine Bilderkennungseinheit.
Die derart aufgebaute Vorrichtung führt das Drahtverbinden wie oben mit Bezugnahme auf die Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben in entsprechender Art und Weise aus.
Wie aus dem Vorangegangenen entnommen werden kann, ist beim Drahtverbindungsverfahren und bei der Drahtverbindungsvorrichtung die den ersten Verbindungspunkt und den zweiten Verbindungspunkt verbindende Drahtverbindung an ihrem Nackenbereich mit dem gestauchten Bereich versehen, welcher durch Stauchen eines Teiles des Drahtes in der Umgebung des Nackenbereiches zusammen mit dem Oberteil des an den ersten Verbindungspunkt gebundenen Balles gebildet wird. Eine solche Konstruktion kann eine Drahtverbindung mit einem niedrigen Profil erstellen, welche stabil ist und eine starke Formrückhaltung aufweist. Eine derartige Form der Drahtverbindung kann ohne Weiteres erhalten werden, indem nach dem Verbinden des Balles des Drahtes an den ersten Verbindungs-Punkt die Kapillare leicht angehoben wird, die Verbindungskontrolle durchgeführt wird und anschliessend der Draht mit der Spitze oder der Umgebung der Spitze des Balles verbunden wird.
Demnach kann nicht nur eine Drahtverbindung mit einem kurzen Verdrahtungsabstand, sondern auch eine Drahtverbindung mit einem langen Verdrahtungsabstand als eine stabile Drahtverbindung mit niedrigem Profil erstellt werden. Ausserdem hat die so gebildete Drahtverbindung eine starke Formrückhaltung, welche einer Kraft oder einem Druck, die von Aussen auf die Drahtverbindung ausgeübt werden, standhält. Demnach kann die Drahtverbindung eine ausgezeichnete Stossabsorptionsfunktion gegen einen Stoss wie beispielsweise einen durch Kontakt der Kapillare oder durch Emission einer Ultraschallwelle verursachten Stoss während des Verbindens des Drahtes mit dem zweiten Verbindungspunkt, durch eine Vibration des Drahtes, durch eine durch einen Fluss von gepresstem Material während des Einspritzens des Pressmate rials oder dergleichen erzeugte äussere Kraft gewähren mit dem Ergebnis, dass ein Biegen oder Kippen des Drahtes und ein Bruch im Nackenbereich der Drahtverbindung wirksam verhindert werden können.
Während bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung mit einem gewissen Grad von Detaillierung unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben worden sind, sind im Lichte der obigen Lehren offensichtliche Modifikationen und Variationen möglich. Es versteht sich demnach, dass die Erfindung innerhalb der Grenzen der angefügten Ansprüche auch anderweitig als hier im Einzelnen beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

Halbleiterbauelement mit einem ersten Verbindungspunkt (A); einem zweiten Verbindungspunkt (Z); und einem mit dem ersten Verbindungspunkt (A) und dem zweiten Verbindungspunkt (Z) verbundenen Draht (3), um dadurch den ersten Verbindungspunkt (A) mit dem zweiten Verbindungspunkt (Z) zu verbinden; wobei der Draht (3) einen mit dem ersten Verbindungspunkt (A) verbundenen Ball (30), einen dem Ball (30) angrenzenden Nackenbereich (H) und einen sich von dem Nackenbereich (H) zu dem zweiten Verbindungspunkt (Z) hin erstreckenden Hauptbereich (L, S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbereich (L, S) des Drahtes (3) einen gestauchten Bereich (3c) aufweist, der in der Nähe des Nackenbereichs (H) durch Stauchen des Teils des Drahtes (3) zusammen mit dem Oberteil des Balles (30) ausgebildet ist, wobei sich der Nackenbereich (H) des Drahtes (3) in eine Richtung erstreckt, so dass er dem gestauchten Bereich nahe ist und der Hauptbereich (L, S) des Drahtes (3) sich von dem gestauchten Bereich hinab in eine andere Richtung erstreckt, so dass er den zweiten Verbindungspunkt (Z) berührt.
Das Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei der Nackenbereich (H) eine erste Knickstelle (3a, 3a1) umfasst, die dadurch ausgebildet ist, dass ein Teil des Nackenbereichs (H) doppelt gelegt ist.
Das Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptbereich (L, S) des Drahtes (3) einen horizontalen Bereich (L) umfasst, der sich im wesentlichen horizontal vom Nackenbereich (H) her erstreckt, sowie einen geneigten Bereich (S), der sich vom horizontalen Bereich (L) zu dem zweiten Verbindungspunkt (Z) erstreckt und ein Ende aufweist, das mit dem zweiten Verbindungspunkt (Z) verbunden ist, wobei der geneigte Bereich (S) mit dem horizontalen Bereich (L) durch eine zweite, in einem Bereich des Drahtes (3) dazwischen ausgebildete Knickstelle (3b) verbunden ist.
Das Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, wobei der Nackenbereich (H) zumindest eine zusätzliche, auf doppelnde Knickstelle (3a2, 3a3) in der Art der ersten Knickstelle (3a1) aufweist.
Drahtverbindungsverfahren zum Verbinden eines Drahtes (3) zwischen einem ersten Verbindungspunkt (A) und einem zweiten Verbindungspunkt (Z) unter Verwendung einer Kapillare (4), mit den Schritten: (a) Verbinden eines an der Spitze des Drahtes (3) ausgebildeten Balles (30) mit dem ersten Verbindungspunkt (A); (b) horizontales und vertikales Bewegen der Kapillare (4) während des Ausführens einer Bewegungssteuerung, um dabei eine Knickstelle (3a, 3a1) in einem, dem Ball angrenzenden Nackenbereich (H) des Drahtes auszubilden; (c) Verbinden des Drahtes (3) am Oberbereich oder in der Nähe des Oberbereichs des mit dem ersten Verbindungspunkt (A) verbundenen Balles (30); und (d) danach ein horizontales und vertikales Bewegen der Kapillare (4) zum zweiten Verbindungspunkt (Z) hin, während der Draht (3) aus der Kapillare (4) abgegeben wird, unter Ausführen einer Bewegungssteuerung, und dann ein Verbinden des Drahtes (3) mit dem zweiten Verbindungspunkt (Z), dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (c) ein Stauchen eines Teiles des Drahtes (3) und des Oberbereichs des Balles (30) mit Hilfe der Kapillare (4) umfasst, um damit einen gestauchten Bereich (3c) des Drahtes (3) so auszubilden, dass sich der Nackenbereich (H) des Drahtes (3) in einer Richtung erstreckt, so dass er dem gestauchten Bereich (3c) nahe ist, und der Draht sich von dem gestauchten Bereich (3c) in einer anderen Richtung hinab so erstreckt, dass er den zweiten Verbindungspunkt (Z) berührt.
Das Drahtverbindungsverfahren nach Anspruch 5, wobei in den Schritten (b) und (c) der Nackenbereich (H) des Drähtes zur Ausbildung der Knickstelle (3a) doppelt gelegt ist.
Das Drahtverbindungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Schritte (b) und (c) vielfach wiederholt ausgeführt werden, um dabei zumindest eine zusätzliche aufdoppelnde Knickstelle (3a2, 3a3) in Nackenbereich (H) auszubilden.
Das Drahtverbindungsverfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei der Schritt (d) ein Bearbeiten der Kapillare zum Ausbilden einer weiteren Knickstelle (3b) in dem Bereich des Drahtes (3) umfasst, der sich zwischen dem gestauchten Bereich (3c) und dem zweiten Verbindungspunkt (Z) befindet.
Drahtverbindungsvorrichtung zum Durchführen des Drahtverbindungsverfahrens nach einem der Ansprüche 5 bis 8, mit einer Kapillare (4) mit einem durch sie geführten Draht (3) zum Abgeben des Drahtes (3) aus der Kapillare (4); einer Klemmeinrichtung (5) zum lösbaren Klemmen des Drahtes (3); einer Bewegungseinrichtung zum horizontalen und vertikalen Bewegen der Kapillare (4); dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin aufweist: eine Steuerungseinrichtung (32) zum Steuern der Bewegung der Kapillare (4); und Mittel (34) zur manuellen Eingabe der Höhe der Kapillare (4) zum Einbringen in die Steuerungseinrichtung (32), wobei die Bewegung der Kapillare (4) automatisch gesteuert wird.