JP2009010064A - 半導体装置及びワイヤボンディング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置において、ボンディングする際の超音波加振により他のボンディング済みワイヤに損傷が発生することを抑制する。
【解決手段】ワイヤ２１を半導体チップ１１表面のパッド１３の上にボンディングした後、ワイヤ２１を繰り出しながらキャピラリ４１をリード１７の方向及びリード１７と反対の方向に移動させて、ワイヤ２１をリード１７と反対の方向に凸の第１キンク３５とリード１７の方向に凸の第２キンク３７と第２キンク３７に続くストレート部３８とを形成した後、キャピラリ４１をルーピングしてワイヤ２１をリード１７にボンディングし、ボンディングの際にストレート部３８をリード１７の表面に沿った方向の直線部３１として成形すると共に、直線部３１をリード１７の表面に押し付ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体装置の構造及び半導体装置のワイヤのボンディング方法に関する。

ＩＣなどの半導体装置の組立工程には半導体のチップとリードフレームとの間をワイヤで接続するワイヤボンディング工程がある。ワイヤボンディング工程は、ワイヤが挿通されたキャピラリを用い、トーチ電極からの放電によりキャピラリから突出したワイヤの先端にボールを形成し、キャピラリを半導体チップのパッド上に位置させ１次ボンディングを行った後、キャピラリをリードフレームのリード上に移動させ２次ボンディングを行うことにより、半導体チップとリードフレームとの間をワイヤによって接続する方法が一般的に用いられている（例えば、特許文献１参照）。

上記のようなワイヤボンディング方法においては、２次ボンディングのワイヤとリードとの接合面積は、キャピラリのフェイス部とリードとの間に挟まれたワイヤの面積であり、ボールボンディングによって接合される１次ボンディングのワイヤとパッドとの接合面積よりも小さく、その接合強度が低く、ボンディングの信頼性が低くなることがある。

そこで、このような２次ボンディングのボンディング部の強度を向上させてボンディングの信頼性を高める方法として、特許文献１には、一旦リードに２次ボンディングを行った後、ワイヤを折り返して再度リードにボンディングする方法が提案されている。また、特許文献２には、ワイヤをリードに接続させながらキャピラリを移動させ、２次ボンディングのボンディング部を帯状に形成して接合面積を増加させ、２次ボンディングのボンディング部の強度の向上を図る方法が提案されている。

一方、半導体装置は半導体チップとリードとの間をワイヤで接合した後、全体を樹脂で封止して半導体パッケージとする方法が多用されている。しかし、半導体パッケージの実装工程において、樹脂封止された半導体パッケージの温度が上昇すると樹脂の熱膨張によってワイヤに応力がかかる場合がある。この場合、２次ボンディングのボンディング部はリードとの接合部の厚さが薄くなっており、熱膨張による応力が集中して接合部にクラックが入る場合がある。このため、特許文献３では、ワイヤ接続用のボンディング部よりも厚みの厚いボンド部を２次ボンディングのボンディング部の半導体チップ側に隣接して設け、樹脂の熱膨張によるクラックの発生を低減する方法が提案されている。更に、特許文献４では、リードとワイヤとの間に樹脂が入り込まないように、２次ボンディングの際にキャピラリをリード端部からリード面に平行に移動させてワイヤをリードに密着させる方法が提案されている。

特公平３−６３８１４号公報 特開昭５２−６７２６２号公報 特開平２−３０１５３号公報 特開平８−２９３５１２号公報

ところで、近年の半導体装置の製造においては、各半導体チップを個別に樹脂封止する個別封止法に代わって、複数の半導体チップを一括して樹脂封止する一括封止法が多く用いられるようになってきている。この一括封止法を用いる場合には、半導体チップの取り付けられる複数のアイランドとそれに対応する複数のリードとを密集させて１つのブロックとして配置し、裏側に封止剤の漏れ防止用のテープが貼り付けられたリードフレームが用いられる。このようなリードフレームをボンディングのためにボンディングステージに固定する場合、裏面のテープを介してボンディングステージに真空吸着されることと、複数の半導体チップが密集したブロックの周辺でリードフレームを上から押さえることから、リードフレームのボンディングステージへの固定状態があまりよくないので、ワイヤボンディングの際にワイヤが振動を起こすという問題があった。

特に、あるワイヤをボンディングする際にそのワイヤへの超音波加振によって既にボンディングが終了している他のワイヤのリードとのボンディング部或いはパッド側のボールネックにクラックがはいり、断線の原因となるという問題があった。

しかし、特許文献１から４には、このようなボンディングする際の超音波加振により他のボンディング済みワイヤに損傷が発生するということについては記載が無く、特許文献１〜４に記載の従来技術では、このような問題は解決されていなかった。

本発明は、ボンディングする際の超音波加振により他のボンディング済みワイヤに損傷が発生することを抑制することを目的とする。

本発明の半導体装置は、半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置であって、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部と、ボールボンディング部からリードに伸びて、リードにボンディングされるワイヤと、を含み、ワイヤは、ボールボンディング後のワイヤ繰り出し工程でリードと反対の方向に凸の第１キンクとリードの方向に凸の第２キンクとが設けられ、その後ルーピングされてリードにボンディングされ、パッドからリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とが形成され、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられていること、を特徴とする。

本発明の半導体装置は、半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置であって、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部の上に形成されたボールネックを押し潰し、押し潰したボールネック上に折り返したワイヤの側面を押し付けて形成した押し付け部と、押し付け部からリードに伸びてリードにボンディングされるワイヤと、を含み、ワイヤは、押し付け部形成後のワイヤ繰り出し工程でリードと反対の方向に凸の第１キンクとリードの方向に凸の第２キンクとが設けられ、その後ルーピングされてリードにボンディングされ、押し付け部からリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とが形成され、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられていること、を特徴とする。

本発明のワイヤボンディング方法は、半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部からリードに向かって伸び、半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とを有し、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられ、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置のワイヤボンディング方法であって、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドに押し付けてボンディングする第１ボンディング工程と、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向に移動させるリバース工程と、リバース工程よりも長くワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードの方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させ、ワイヤにリードと反対の方向に凸の第１キンクを形成する第１キンク形成工程と、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心位置まで移動させ、リードの方向に凸の第２キンクと第２キンクに続くストレート部とを形成する第２キンク形成工程と、キャピラリをリードに向かってルーピングさせ、キャピラリをリードに押し付けてワイヤをリードにボンディングする第２ボンディング工程と、を有することを特徴とする。

本発明のワイヤボンディング方法は、半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部の上に形成されたボールネックを押し潰し、押し潰したボールネック上に折り返したワイヤの側面を押し付けて形成した押し付け部と、押し付け部からリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とを有し、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられ、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置のワイヤボンディング方法であって、キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドに押し付けてボンディングする第１ボンディング工程と、
ワイヤを繰り出すと共にキャピラリを上昇させながらリードと反対方向に移動させた後、キャピラリを下降させてキャピラリのフェイス部でボールネックを押し潰し、再度ワイヤを繰り出すと共にキャピラリを上昇させながらリードの方向に移動させた後、再度キャピラリを下降させて押し潰されたボールネックの上にワイヤ側面を押し付けて押し付け部を形成する押し付け部形成工程と、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させるリバース工程と、リバース工程よりも長くワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリード方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させ、ワイヤにリードと反対方向に凸の第１キンクを形成する第１キンク形成工程と、ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心位置まで移動させ、リードの方向に凸の第２キンクと第２キンクに続くストレート部とを形成する第２キンク形成工程と、キャピラリをリードに向かってルーピングさせ、キャピラリをリードに押し付けてワイヤをリードにボンディングする第２ボンディング工程と、を有することを特徴とする。

本発明は、ボンディングする際の超音波加振により他のボンディング済みワイヤに損傷が発生することを抑制することができるという効果を奏する。

以下、本発明の半導体装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、樹脂一括封止法によって半導体装置を製造する場合のリードフレーム１２は、半導体チップが取り付けられるアイランド１５とアイランド１５に取り付けられる半導体チップ表面のパッドに対応するリード１７とが複数設けられている。各アイランド１５と各アイランド１５に対応するリードの一組は１つのセグメント５０を構成する。各セグメント５０は、半導体チップの取り付け、ワイヤボンディング、樹脂封止の後、その間に設けられた切断領域６０を切断することによって、それぞれが１つの半導体装置となる区域をいう。セグメント５０はリードフレーム１２に密集して設けられ、複数のセグメント５０によって１つのブロック７０が構成される。ブロック７０は、樹脂封止の際に一括して封止される範囲である。また、ワイヤボンディングの際にブロック７０の外周を押さえフレーム７１によって上から押さえて固定することができるよう、各ブロックの周囲にはスペースが設けられている。

図２に示すように、リードフレーム１２の裏面には、封止用の樹脂がアイランド１５とリード１７との間から漏れないように再剥離可能なテープ１６が貼り付けられている。このようなリードフレーム１２は、アイランド１５の上に半導体チップ１１が取り付けられた後、ボンディングステージ５３の上に搬送され、ボンディングステージ５３の真空吸着孔５５によってテープ１６を介してボンディングステージ５３に真空吸着されると共に、押さえフレーム７１によって各ブロック７０の周囲を上から押さえられてボンディングステージ５３に固定される。そして、各半導体チップ１１の各リード１７との間がワイヤ２１によって接続される。

リードフレーム１２がボンディングステージ５３の上に固定されると、図３に示すように、各アイランド１５に取り付けられた各半導体チップ１１の表面の各パッド１３とそれに対応する各リード１７との間が順次ワイヤ２１によって接続されていく。したがって、ワイヤボンディング工程においては、ボンディング済みのワイヤ２１に隣接した位置で次のパッド１３またはリード１７へのボンディングが行われる。そして、リードフレーム１２にある全ての半導体チップ１１のパッド１３と対応するリード１７との間の接続が終了すると、次の工程でリードフレーム１２はブロック７０ごとに樹脂によって一括封止され、その後切断領域６０を切断して各半導体装置１０が製造される。

このような半導体装置は樹脂封止したパッケージから外部接続電極が突出せず、パッケージ裏面に外部接続電極が形成されているもので、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれている。

図４に示すように、半導体装置１０は裏面にテープ１６が貼り付けられたリードフレーム１２のアイランド１５に取り付けられた半導体チップ１１の表面にあるパッド１３と、リードフレーム１２のリード１７との間をワイヤ２１によって接続されている。ワイヤ２１は、半導体チップ１１の表面にあるパッド１３の上に接合された圧着ボール２３と、圧着ボール２３からワイヤ２１に向かって断面積が変化するボールネック２５と、ボールネック２５から半導体チップ１１の厚さ方向に立ち上がり、リード１７に向かって伸びて半導体チップ１１の厚さ方向に沿って下向きに屈曲する第１の屈曲部２７と、第１の屈曲部２７と反対方向の上方向に屈曲する第２の屈曲部２９と、第２の屈曲部２９からリード１７に向かってリード１７表面に沿った方向に伸びる直線部３１と、リード１７にボンディングされる直線部側端部３３と、が形成されている。

図５に示すように、ワイヤ２１の直線部側端部３３はボンディングの際にキャピラリによってリード１７に超音波加振されながら押し付けられ、リード１７に接合されている。直線部側端部３３はボンディングの際にキャピラリの先端の形状に沿った形状に変形しており、棒状の直線部３１から直線部側端部３３に向かって次第にその厚さが薄くなるような形状となっている。

ワイヤ２１は、パッド側の圧着ボール２３とリード側の直線部側端部３３の２点によって両側を固定されて、直線部３１のリード側面がリード１７表面に向かって押しつけられるように構成されている。この押し付け力は図６に示すようなボンディング工程によってワイヤ２１をボンディングすることによってもたらされる。

図６（ａ）に示すように、キャピラリ４１によってワイヤ２１の先端部に形成された図示しないイニシャルボールをパッド１３の上に超音波加振しながら共に押し付けて接合すると共に、パッド１３の上に圧着ボール２３とボールネック２５とを形成する第１ボンディング工程の後、ワイヤ２１をキャピラリ４１の先端から繰り出しながらキャピラリ４１を上昇させた後、リード１７と反対の方向に移動させるリバース工程を行う。このリバース工程によってキャピラリ４１の位置はパッド１３上のボンディング中心線２８よりもリード１７と反対の方向に寄った位置となっている。リバース工程の終了した状態では、ワイヤ２１はパッド１３からリード１７と反対の方向に傾斜している。一方、キャピラリ４１によってワイヤ２１はパッド１３の面に略垂直な方向に保持されていることから、リバース工程が終了した状態のキャピラリ４１の先端付近のワイヤ２１には、リード１７と反対の方向に凸となるような曲がり癖がついている。

リバース工程に続いて第１キンク形成工程が行われる。図６（ｂ）に示すように、ワイヤ２１を繰り出しながらキャピラリ４１を上昇させると、ワイヤ２１には先のリバース工程でリード１７と反対の方向に凸の癖がついているので、キャピラリ４１の上昇によって曲がり部３４が形成される。キャピラリ４１の上昇により繰り出されるワイヤ２１の長さは先のリバース工程の際のワイヤ繰り出し長さよりも長くなっている。そして、図６（ｃ）に示すように、キャピラリ４１をパッド１３上のボンディング中心線２８を越えてリード１７の方向に移動させると、曲がり部３４は更に大きく屈曲し、リード１７と反対の方向に凸の第１キンク３５が形成される。キャピラリ４１はパッド１３上のボンディング中心線２８よりもリード１７の側に寄っており、第１キンク３５はパッド１３上のボンディング中心線２８よりもリード１７と反対側に形成されているので、ワイヤ２１は第１キンク３５とキャピラリ４１との間で、リード１７と反対の方向からリード１７の方向に向いて傾斜した状態となっている。一方、キャピラリ４１によってワイヤ２１はパッド１３の面に略垂直な方向に保持されていることから、第１キンク形成工程が終了した状態のキャピラリ４１の先端付近のワイヤ２１には、リード１７の方向に凸となるような曲がり癖がついている。

第１キンク形成工程に続いて、第２キンク形成工程が行われる。図６（ｄ）に示すように、ワイヤ２１を繰り出しながらキャピラリ４１を上昇させた後、キャピラリ４１の中心位置がパッド１３上のボンディング中心線２８の位置となるように、キャピラリ４１をリード１７と反対の方向に移動させる。ワイヤ２１には先の第１キンク形成工程において、リード１７の方向に凸の曲がり癖が付けられているので、キャピラリ４１の上昇とリード１７と反対側への移動によって、リード１７の方向に凸の第２キンク３７が形成される。また、第２キンク３７とキャピラリ４１との間には直線状にワイヤ２１が伸びたストレート部３８が形成される。

第２キンク３７の形成工程に続いて、第２ボンディング工程が行われる。図６（ｅ）に示すように、第２キンク形成工程の後、キャピラリ４１をパッド１３上のボンディング中心線２８からリード１７に向けてルーピングする。このルーピングによって、第１キンク３５は更に屈曲し、ボールネック２５から半導体チップ１１の厚さ方向に立ち上がり、リード１７に向かって伸びて半導体チップ１１の厚さ方向に沿って下向きに屈曲する第１の屈曲部２７となる。また、第２キンク３７は、第１の屈曲部２７と反対方向の上方向に屈曲する第２の屈曲部２９となる。そして、第２キンク形成工程で第２キンク３７とキャピラリ４１との間に形成されたストレート部３８は、第２の屈曲部２９からリード１７の表面に沿って伸びる直線部３１となる。直線部３１の端部はリード１７にボンディングされる直線部側端部３３となる。

以上述べたように、本実施形態は、ワイヤ２１を半導体チップ１１表面のパッド１３の上にボンディングした後、ワイヤ２１を繰り出しながらキャピラリ４１をリード１７の方向及びリード１７と反対の方向に移動させて、ワイヤ２１をリードと反対の方向に凸の第１キンク３５とリード１７の方向に凸の第２キンク３７と第２キンク３７に続くストレート部３８とを形成した後、キャピラリ４１をルーピングしてワイヤ２１をリード１７にボンディングするので、ボンディンクの際にストレート部３８をリード１７の表面に沿った方向の直線部３１に成形すると共に、直線部３１をリード１７の表面に押し付けた状態でワイヤ２１を接合することができる。

以上述べたような方法でボンディングされたワイヤ２１は、直線部３１がリード１７によって半導体チップ１１の厚さ方向にサポートされた状態となっている。このため、他のワイヤ２１のボンディングの際に超音波加振を行っても、ボンディング済みのワイヤ２１の直線部３１がワイヤ２１の半導体チップ１１の厚さ方向あるいはリード１７の表面に対して垂直な方向の振動を抑制することができるので、ボンディング済みのワイヤ２１が他のワイヤ２１の超音波加振により損傷することを抑制することができるという効果を奏する。

また、直線部３１はリード１７に押し付けられていることから、ボンディング済みのワイヤ２１が他のワイヤ２１のボンディングの際の超音波加振によってリード１７の表面に沿った方向に振動を起こした場合でも、その振動エネルギーを直線部３１とリード１７との間の摩擦として消費することができ、リード１７の表面に沿った方向の振動を抑制し、ワイヤ２１の損傷を抑制することができるという効果を奏する。

このように、ワイヤ２１は、直線部３１がリード１７に押し付けられていることから、リード１７の表面に垂直な方向及びリード１７の表面に沿った方向の両方向の振動を同時に抑制することができるという効果を奏する。

本実施形態は、図１から図３で説明したような一括封止法によって半導体装置１０を製造するような場合のように、リードフレーム１２がテープ１６を介してボンディングステージ５３に吸着され、各ブロック７０の外周で上から押さえられているようなリードフレーム１２の固定状態があまりよくない場合でも、直線部３１のサポート及び摩擦力による振動低減によってボンディング済みのワイヤ２１のリード１７へのボンディング部が他のワイヤ２１の超音波加振により損傷することを低減することができるという効果を奏する。

図７から図１０を参照しながら、他の実施形態について説明する。なお、先に説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図７に示すように、半導体装置１０は裏面にテープ１６が貼り付けられたリードフレーム１２のアイランド１５に取り付けられた半導体チップ１１の表面にあるパッド１３と、リードフレーム１２のリード１７との間をワイヤ２１によって接続されている。ワイヤ２１は半導体チップ１１の表面にあるパッド１３の上にボンディングによって接合された圧着ボール２３と、圧着ボール２３からワイヤ２１に向かって断面積が変化するボールネック２５を押し潰し、押し潰したボールネック２５上に折り返したワイヤ２１の側面を押し付けて形成した押し付け部２６と、押し付け部２６からリード１７に向かって伸びて半導体チップ１１の厚さ方向に沿って下向きに屈曲する第１の屈曲部２７と、第１の屈曲部２７と反対方向の上方向に屈曲する第２の屈曲部２９と、第２の屈曲部２９からリード１７に向かってリード１７表面に沿った方向に伸びる直線部３１と、リード１７にボンディングされる直線部側端部３３と、が形成されている。

図８に示すように、半導体チップ１１表面のパッド１３の上に形成された押し付け部２６は、パッド１３の上の圧着ボール２３の上にボールネック２５が押し潰されてその上面が平面状に成形された押し潰し部２５ａと、この押し潰し部２５ａからリード１７と反対側に凸となるようにワイヤ２１が折り返された折り返し部２６ａと、折り返し部２６ａに続くワイヤ２１側面が押し潰し部２５ａに向かって押し付けられ、上側の面が押し付けの際にキャピラリによって平面状に形成された平面部２６ｂが形成されている。この平面部２６ｂのパッド１３側の面は押し潰し部２５ａの上側の面に押し付けられている。また、ワイヤ２１の直線部３１と直線部側端部３３は図５を参照して説明した先の実施形態と同様の構成となっている。

ワイヤ２１は、パッド側の圧着ボール２３とリード１７側の直線部側端部３３の２点によって両側を固定されて、押し付け部２６のパッド１３側面が押し潰し部２５ａに押し付けられ、直線部３１のリード側面がリード１７表面に向かって押しつけられるように構成されている。この押し付け力は図９及び図１０に示すようなボンディング工程によってワイヤ２１をボンディングすることによってもたらされる。

先に説明した実施形態と同様に、キャピラリ４１によってワイヤ２１の先端部に形成された図示しないイニシャルボールをパッド１３の上に超音波加振すると共に押し付けて接合すると共に、パッド１３の上に圧着ボール２３とボールネック２５とを形成する第１ボンディング工程を行う。

第１ボンディング工程の後、図９（ａ）から図９（ｆ）に示すような押し付け部形成工程が行われる。なお、図９（ａ）から図９（ｆ）においてはリード１７の記載が省略されているが、図中の右側がリード１７側である。押し付け部形成工程では、図９（ａ）に示すように、ワイヤ２１を繰り出すと共にキャピラリ４１を上昇させた後、図９（ｂ）に示すようにキャピラリ４１のリード１７側のフェイス部４３がボールネック２５の上部に来るまでリード１７と反対方向にキャピラリ４１を移動させる。この際ワイヤ２１はボールネック２５からリード１７と反対の方向に傾斜した状態となっている。そして、図９（ｃ）に示すように、キャピラリ４１を下降させてキャピラリ４１のフェイス部４３でボールネック２５を押し潰し、圧着ボール２３の上に押し潰し部２５ａを形成する。押し潰し部２５ａの上面は、キャピラリ４１のフェイス部４３によって押し潰されているのでフェイス部４３の形状に沿った平面状となっている。また、ワイヤ２１は押し潰し部２５ａのリード１７と反対側に折れ曲がると共に、キャピラリ４１のストレート孔４７のリード１７と反対側の内面に沿ってパッド１３の垂直方向に向かって伸びた状態となっている。

そして、図９（ｄ）に示すように、再度ワイヤ２１を繰り出すと共にキャピラリ４１を上昇させる。すると、ワイヤ２１はキャピラリ４１のストレート孔４７に沿って直線上に繰り出される。そして、図９（ｅ）に示すように、キャピラリ４１をリード１７の方向に移動させる。するとキャピラリ４１のインナチャンファ部４５によってワイヤ２１はリード１７の方向に向かって押され、押し潰し部２５ａに続く曲がり部２５ｂで折り曲げられる。そして、キャピラリ４１のリード１７と反対側にあるフェイス部４３が圧着ボール２３の上に来る位置まで、キャピラリ４１をリード１７の方向に移動させる。そして、図９（ｆ）に示すように、キャピラリ４１を下降させ、ボールネック２５を押し潰して形成された押し潰し部２５ａの上にワイヤ２１の側面を押し付ける。このワイヤ２１の押し付けによって、ワイヤ２１の折れ曲がり部分は押し潰し部２５ａの方向に向かって折り返され、折り返し部２６ａが形成される。ワイヤ２１の押し付け部２６のパッド１３側は、押し付けによって押し潰し部２５ａの上面に押し付けられ、押し付け部２６の上面はキャピラリ４１のフェイス部４３によって平面が形成される。押し付け部形成工程が終了した状態では、キャピラリ４１はパッド１３のボンディング中心線２８よりもリード１７の側に寄った位置となっている。

以上述べたようなボンディング方法によって、パッド１３の表面にワイヤ２１が折り返されて押し付けられている押し付け部２６が形成される。この押し付け部２６は、その下面がパッド１３の圧着ボール２３の上に形成された押し潰し部２５ａへ押し付けられて、半導体チップ１１の厚さ方向あるいはパッド１３に対して垂直な方向にサポートされていると共に、押し付け力によって押し潰し部２５ａへ押し付けられている。

このため、他のワイヤ２１のボンディングの際に超音波加振を行っても、ボンディング済みのワイヤ２１の押し付け部２６がワイヤ２１の半導体チップ１１の厚さ方向あるいはパッド１３の表面に対して垂直の方向の振動を抑制することができるので、ボンディング済みのワイヤ２１が他のワイヤ２１の超音波加振により損傷することを抑制することができるという効果を奏する。

また、押し付け部２６はパッド１３の上に形成された押し潰し部２５ａの上面に押し付けられていることから、ボンディング済みのワイヤ２１が他のワイヤ２１のボンディングの際の超音波加振によってパッド１３の表面に沿った方向に振動を起こした場合でも、その振動エネルギーを押し付け部２６の下面と押し潰し部２５ａの上面との間の摩擦として消費することができ、パッド１３の表面に沿った方向の振動を抑制し、ワイヤ２１の損傷を抑制することができるという効果を奏する。

このように、ワイヤ２１は、押し付け部２６がパッド１３の上に形成された押し潰し部２５ａに押し付けられていることから、パッド１３の表面に垂直な方向及びパッド１３の表面に沿った方向の両方向の振動を同時に抑制することができるという効果を奏する。

以上のような工程によってパッド１３の上にワイヤ２１を折り返した押し付け部２６を形成した後、ワイヤ２１成形、ルーピングしてリード１７にボンディングする工程について説明する。

図１０（ａ）に示すように、図９を参照して説明した押し付け部形成工程の後、ワイヤ２１をキャピラリ４１の先端から繰り出しながらキャピラリ４１を上昇させた後、先の押し付け部形成工程の終了の際にパッド１３のボンディング中心線２８よりもリード１７側に寄っているキャピラリ４１をリード１７と反対の方向に移動させるリバース工程を行う。このリバース工程によって、パッド１３のリード１７側から立ち上がっているワイヤ２１はリード１７と反対方向に向かって曲がりながら傾斜した形状となる。一方、キャピラリ４１内のワイヤ２１はパッド１３の面に略垂直な方向に保持されていることから、リバース工程が終了した状態のキャピラリ４１の先端付近のワイヤ２１には、リード１７と反対の方向に凸となるような曲がり癖がついている。

図１０（ｂ）から図１０（ｄ）に示すように、リバース工程に続いて先の実施形態と同様に、第１キンク形成工程と、第２キンク形成工程とが行われる。そして、第２キンク形成工程に続いて、図１０（ｅ）に示すように第２ボンディング工程が行われる。図１０（ｅ）に示すように、第２キンク形成工程の後、キャピラリ４１をパッド１３上のボンディング中心線２８からリード１７に向けてルーピングする。このルーピングによって、第１キンク３５は第１の屈曲部２７に、第２キンク３７は第２の屈曲部２９に、ストレート部３８は第２の屈曲部２９からリード１７の表面に沿って伸びる直線部３１となり、直線部３１の端部はリード１７にボンディングされる直線部側端部３３となる。

以上述べたように、本実施形態は、ワイヤ２１を半導体チップ１１表面のパッド１３の上にボンディングした後、ワイヤ２１を折り返してボールネック２５の押し潰し部２５ａに押し付ける押し付け部２６を形成し、ワイヤ２１を繰り出しながらキャピラリ４１をリード１７の方向及びリード１７と反対の方向に移動させて、ワイヤ２１をリード１７と反対の方向に凸の第１キンク３５とリード１７の方向に凸の第２キンク３７と第２キンク３７に続くストレート部３８とを形成した後、キャピラリ４１をルーピングしてワイヤ２１をリード１７にボンディングするのでボンディンクの際にストレート部３８をリード１７の表面に沿った方向の直線部３１に成形すると共に、直線部３１に続く直線部側端部３３をリード１７の表面に押し付けた状態として接合することができる。以上述べたような方法でボンディングされたワイヤ２１は、直線部３１がリード１７によって半導体チップ１１の厚さ方向にサポートされた状態となる。

本実施形態は、この押し付け部２６がその下面がパッド１３の圧着ボール２３の上に形成された押し潰し部２５ａに押し付けられて、半導体チップ１１の厚さ方向あるいはパッド１３に対して垂直な方向にサポートされていると共に、押し付け力によってパッド１３の面に沿った方向の振動エネルギーを消費させることができるので、ワイヤ２１のパッド１３側においてワイヤ２１の振動を抑制することができる。更に、先の実施形態と同様にワイヤ２１の直線部３１がワイヤ２１の半導体チップ１１の厚さ方向あるいはリード１７の表面に対して垂直な方向にサポートされると共に、リード１７に押し付けられて振動エネルギーを直線部３１とリード１７との間の摩擦として消費することができるので、ワイヤ２１のリード１７側においてもワイヤ２１の振動を抑制することができる。このため、先の実施形態よりもワイヤ２１全体としてより大きな振動の抑制を行うことができ、ボンディング済みのワイヤ２１のパッド１３及びリード１７へのボンディング部が他のワイヤ２１の超音波加振により損傷することをより効果的に低減することができるという効果を奏する。

本実施形態は、先に説明した実施形態と同様、図１から図３で説明したような一括封止法によって半導体装置１０を製造するような場合のように、リードフレーム１２がテープ１６を介してボンディングステージ５３に吸着され、各ブロック７０の外周で上から押さえられているようなリードフレーム１２の固定状態があまりよくない場合でも、押し付け部２６及び直線部３１のサポート及び摩擦力による振動低減によってボンディング済みのワイヤ２１のパッド１３との接合部及びワイヤ２１とリード１７との接合部が他のワイヤ２１の超音波加振により損傷することをより効果的に低減することができるという効果を奏する。

一括封止法に用いられるリードフレームの平面図である。 一括封止法に用いられるリードフレームがボンディングステージに固定された状態を示す断面図である。 一括封止法に用いられるリードフレームにワイヤボンディングをした状態を示す部分平面図である。 本発明の実施形態における半導体装置の半導体チップとリードとを接続するワイヤを示す図である。 本発明の実施形態における半導体装置のリード側のワイヤを示す斜視図である。 本発明の実施形態における半導体装置のワイヤボンディング工程を示す説明図である。 本発明の他の実施形態における半導体装置の半導体チップとリードとを接続するワイヤを示す図である。 本発明の他の実施形態における半導体装置のパッド側の押し付け部を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態における半導体装置の押し付け部形成のためのワイヤボンディング工程を示す説明図である。 本発明の他の実施形態における半導体装置の押し付け部形成後のワイヤボンディング工程を示す説明図である。

符号の説明

１０ 半導体装置、１１ 半導体チップ、１２ リードフレーム、１３ パッド、１５ アイランド、１６ テープ、１７ リード、２１ ワイヤ、２３ 圧着ボール、２５ ボールネック、２５ａ 押し潰し部、２５ｂ 曲がり部、２６ 押し付け部、２６ａ 折り返し部、２６ｂ 平面部、２７ 第１の屈曲部、２８ ボンディング中心線、２９ 第２の屈曲部、３１ 直線部、３３ 直線部側端部、３４ 曲がり部、３５ 第１キンク、３７ 第２キンク、３８ ストレート部、４１ キャピラリ、４３ フェイス部、４５ インナチャンファ部、４７ ストレート孔、５０ セグメント、５３ ボンディングステージ、５５ 真空吸着孔、６０ 切断領域、７０ ブロック、７１ 押さえフレーム。

Claims (4)

1. 半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置であって、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部と、
   ボールボンディング部からリードに伸びて、リードにボンディングされるワイヤと、を含み、
   ワイヤは、
   ボールボンディング後のワイヤ繰り出し工程でリードと反対の方向に凸の第１キンクとリードの方向に凸の第２キンクとが設けられ、その後ルーピングされてリードにボンディングされ、
   パッドからリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とが形成され、
   直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられていること、
   を特徴とする半導体装置。
2. 半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置であって、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部の上に形成されたボールネックを押し潰し、押し潰したボールネック上に折り返したワイヤの側面を押し付けて形成した押し付け部と、
   押し付け部からリードに伸びてリードにボンディングされるワイヤと、を含み、
   ワイヤは、
   押し付け部形成後のワイヤ繰り出し工程でリードと反対の方向に凸の第１キンクとリードの方向に凸の第２キンクとが設けられ、その後ルーピングされてリードにボンディングされ、
   押し付け部からリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とが形成され、
   直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられていること、
   を特徴とする半導体装置。
3. 半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部からリードに向かって伸び、半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とを有し、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられ、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置のワイヤボンディング方法であって、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドに押し付けてボンディングする第１ボンディング工程と、
   ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向に移動させるリバース工程と、
   リバース工程よりも長くワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードの方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させ、ワイヤにリードと反対の方向に凸の第１キンクを形成する第１キンク形成工程と、
   ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心位置まで移動させ、リードの方向に凸の第２キンクと第２キンクに続くストレート部とを形成する第２キンク形成工程と、
   キャピラリをリードに向かってルーピングさせ、キャピラリをリードに押し付けてワイヤをリードにボンディングする第２ボンディング工程と、
   を有することを特徴とするワイヤボンディング方法。
4. 半導体チップ表面のパッドとリードとをワイヤで接続し、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドにボンディングしたボールボンディング部の上に形成されたボールネックを押し潰し、押し潰したボールネック上に折り返したワイヤの側面を押し付けて形成した押し付け部と、押し付け部からリードに向かって伸びて半導体チップの厚さ方向に屈曲する第１の屈曲部と、第１の屈曲部と反対方向に屈曲する第２の屈曲部と、第２の屈曲部からリードに向かってリード表面に沿った方向に伸びる直線部と、リードにボンディングされる直線部側端部とを有し、直線部のリード側面がリード表面に向かって押しつけられ、リードフレームの半導体チップ取り付け面と反対側の面にテープを貼り付けて製造する半導体装置のワイヤボンディング方法であって、
   キャピラリに挿通され、その下端より突出させたワイヤの先端に形成したイニィシャルボールをパッドに押し付けてボンディングする第１ボンディング工程と、
   ワイヤを繰り出すと共にキャピラリを上昇させながらリードと反対方向に移動させた後、キャピラリを下降させてキャピラリのフェイス部でボールネックを押し潰し、再度ワイヤを繰り出すと共にキャピラリを上昇させながらリードの方向に移動させた後、再度キャピラリを下降させて押し潰されたボールネックの上にワイヤ側面を押し付けて押し付け部を形成する押し付け部形成工程と、
   ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させるリバース工程と、
   リバース工程よりも長くワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリード方向にパッド上のボンディング中心を越える位置まで移動させ、ワイヤにリードと反対方向に凸の第１キンクを形成する第１キンク形成工程と、
   ワイヤを繰り出しながらキャピラリを上昇させた後、キャピラリをリードと反対の方向にパッド上のボンディング中心位置まで移動させ、リードの方向に凸の第２キンクと第２キンクに続くストレート部とを形成する第２キンク形成工程と、
   キャピラリをリードに向かってルーピングさせ、キャピラリをリードに押し付けてワイヤをリードにボンディングする第２ボンディング工程と、
   を有することを特徴とするワイヤボンディング方法。

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