(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板や半導体基板等からなる基板と、この基板を載置支持する基板支持部材とを備え、前記基板を前記基板支持部材に接着した状態で、両者をワイヤボンディングして成る半導体装置の製造方法において、
前記基板を前記基板支持部材に接着剤を介して接着する接着工程と、
この接着工程を実行した後、前記接着剤を硬化させる前に、前記基板と前記基板支持部材との間をワイヤボンディングするボンディング工程と、
このボンディング工程を実行した後、前記接着剤を硬化させる硬化工程とを備え、更に、
前記ボンディング工程を実行するときに、前記基板が位置ずれしないように前記基板を押さえ付ける押さえ部材を、前記基板支持部材を載置固定する治具に設けたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板を、配線基板により構成すると共に、
前記基板支持部材を、前記配線基板を収容するケースにより構成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
配線基板や半導体基板等からなる基板と、この基板を載置支持する基板支持部材とを備え、前記基板を前記基板支持部材に接着した状態で、両者をワイヤボンディングして成る半導体装置の製造方法において、
前記基板を前記基板支持部材に接着剤を介して接着する接着工程と、
この接着工程を実行した後、前記接着剤を硬化させる前に、前記基板と前記基板支持部材との間をワイヤボンディングするボンディング工程と、
このボンディング工程を実行した後、前記接着剤を硬化させる硬化工程とを備え、更に、
前記ボンディング工程を実行するときに、前記基板が位置ずれしないように前記基板を押さえ付ける押さえ部材を、ワイヤボンダーのヘッド部に設けたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を基板支持部材に接着した状態で、両者をワイヤボンディングして構成された半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば複数の半導体チップを搭載した配線基板をケース内に収容する場合、まず、配線基板をケースの内底部に接着剤を介して接着する。続いて、この接着した配線基板及びケースを加熱することにより、上記接着剤を硬化させる。そして、配線基板上に設けられたボンディングランドと、ケース上に設けられたボンディングランドとの間をワイヤボンディングすることにより接続するように構成されている。
【０００３】
ここで、ボンディングランドは、例えばＣｕで形成されているため、上記接着剤を加熱硬化するときに、その表面が酸化・汚染されてしまう。ボンディングランドが酸化・汚染されたままで、ワイヤボンディングを行うと、ボンディング強度（接合強度）が不足するという不具合がある。このため、従来構成においては、接着剤を加熱硬化する工程を行った後、ボンディングランド上の酸化膜や汚染物を例えばプラズマクリーニングにより除去する工程を実行してから、ワイヤボンディングを行うようにしていた。また、他の対策として、接着剤を硬化する工程を行う前に、ボンディングランド上にストリップマスクを塗布しておくという方法もあった。この方法の場合、接着剤を硬化する工程を行った後、ストリップマスクを除去する工程を実行してから、ワイヤボンディングを行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成の各方法の場合、作業工程数が増えるという欠点があった。また、ボンディングランド上の酸化膜や汚染物をプラズマクリーニングにより除去する方法の場合、酸化膜や汚染物を完全に除去することは困難であった。更に、ボンディングランド上にストリップマスクを塗布しておく方法の場合、硬化時間の長い接着剤や硬化温度の高い接着剤を使用すると、ボンディングランドの酸化・汚染を回避することが困難であった。
【０００５】
一方、ボンディングランドの酸化を防止する方法として、Ｎ２等低酸素濃度の雰囲気または還元雰囲気において接着剤を硬化させる方法がある。しかし、この方法の場合、接着剤等から発生するアウトガスや硬化炉内の汚染物がボンディングランドに付着してしまうという欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ワイヤボンディングのボンディング強度を十分強くすることができ、しかも、作業工程数を低減することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明によれば、基板を基板支持部材に接着剤を介して接着した後、接着剤を硬化させる前に、基板と基板支持部材との間をワイヤボンディングし、この後、接着剤を硬化させるように構成したので、ボンディングランドが酸化・汚染されない状態で、ワイヤボンディングを実行することができる。このため、ボンディング強度が十分強くなると共に、クリーニング工程やマスク工程等の作業工程を不要にすることができる。そして、ボンディング工程を実行するときに、前記基板が位置ずれしないように前記基板を押さえ付ける押さえ部材を、前記基板支持部材を載置固定する治具に設けたので、ワイヤボンディングを行なったときに、基板が位置ずれすることを確実に防止できる。
【０００８】
請求項２の発明によれば、配線基板をケースに接着して両者の間をワイヤボンディングする構成に適用することができる。また、請求項３の発明によれば、ボンディング工程を実行するときに、基板が位置ずれしないように基板を押さえ付ける押さえ部材を、ワイヤボンダーのヘッド部に設けたので、請求項１の発明とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、本実施例で使用する配線基板１について、図１（ａ）及び（ｂ）に従って説明する。この配線基板１は、プリント配線基板やセラミック基板等から構成されており、その上面には、図１（ａ）に示すように、導体パターン２が予め形成されている。そして、配線基板１の上面には、図１（ｂ）に示すように、各種の半導体チップ３や種々の部品（図示しない）が次に述べるようにして搭載されている。
【００１０】
即ち、配線基板１の導体パターン２の上に例えばＡｇペースト４を塗布する。続いて、各種の半導体チップ３や種々の部品を、上記Ａｇペースト４の上に載置することにより配線基板１の上面に貼り付ける。そして、Ａｇペースト４が硬化したら、半導体チップ３と配線基板１の導体パターン２との間をワイヤボンディングして接続する。この場合、例えばＡｕ線５を用いてワイヤボンディングを行っている。
【００１１】
次に、このような構成の配線基板１を、基板支持部材である例えばケース６内に収容して固定する作業工程について、図１（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を参照して説明する。まず、図１（ｃ）に示すように、配線基板１をケース６の内底面に接着剤７を介して接着する接着工程を実行する。本実施例の場合、接着剤７として、例えばシリコーンゴム接着剤（具体的には、東レシリコーン製のＣＹ５２−２２３Ａ／Ｂ；付加反応型（２液型）シリコーンゴム）を使用した。また、接着剤７の厚み寸法は例えば約２００μｍに設定した。
【００１２】
続いて、図１（ｄ）に示すように、上記接着剤７を硬化させる前の状態（未硬化状態）で、配線基板１とケース６との間をワイヤボンディングするボンディング工程を実行する。この場合、例えばアルミ線８を用いてワイヤボンディング（例えば超音波によるワイヤボンディング）を行っている。そして、配線基板１の上面の右端部に設けられた導体パターン２であるボンディングランド２ａと、ケース６の内底部の右端部の段部６ａに設けられた導体パターン９であるボンディングランド９ａとを、上記アルミ線８でワイヤボンディングしている。ここで、接着剤７が硬化していない状態で、ワイヤボンディングを行うと、配線基板１が位置ずれを起こすような感じがするが、実際には位置ずれが生じなかった。
【００１３】
上記配線基板１の位置ずれが生じなかった理由としては、ワイヤボンディング時に、配線基板１に作用する横向きの力が非常に弱い力であるのに対して、接着剤７が未硬化であっても、配線基板１とケース６とを接着する力がかなり強い力であるためである。この接着する力がかなり強い理由は、配線基板１の下面全体とケース６の内底面とが接着剤７を介して面で接着されているためである。尚、ワイヤボンディング時に配線基板１に作用する横向きの力は、配線基板１側のボンディングランド２ａにアルミ線８を接続した後、アルミ線８を引き出すときに生じたり、また、ランド２ａ、９ａにアルミ線８を接続した後、アルミ線８を切断したりするときに生ずる力であり、非常に弱い。そして、本実施例においては、外径寸法が例えば２５０μｍのアルミ線を用いて、超音波ワイヤボンディングを実行したが、配線基板１は全く位置ずれしなかった。
【００１４】
さて、上記ワイヤボンディング工程を実行した後は、接着剤７を硬化させる工程を実行する。この場合、周知構成の硬化炉や加熱高温槽等を用いて上記ケース６及び配線基板１を加熱することにより、接着剤７を硬化させるように構成されている。これにより、配線基板１をケース６に取り付ける作業が完了する。
【００１５】
このような構成の本実施例によれば、配線基板１をケース６に取り付けるに当たって、配線基板１をケース６に接着剤７を介して接着した後、接着剤７の未硬化状態で、配線基板１とケース６との間をワイヤボンディングした。そしてこの後、接着剤７を加熱硬化させるように構成した。この構成の場合、配線基板１及びケース６の各ボンディングランド２ａ及び９ａが酸化・汚染される前のきれいな状態で、ワイヤボンディングを実行することができる。このため、ワイヤボンディングのボンディング強度（接合強度）を十分強くすることができる。そして、このようにボンディング強度が強くなると、ワイヤボンディングのパワーを低下させても、十分なボンディング強度を容易に得ることができる。また、本実施例では、従来構成において必要としたクリーニング工程やマスク工程等の作業工程が不要になる。このため、作業工程数を低減することができる。
【００１６】
ここで、本実施例のアルミ線８のボンディング強度、具体的には、アルミ線８をボンディングした部分の引っ張り強度を調べた結果を、図２に示す。この図２において、右側のデータは、比較例のアルミ線のボンディング強度を調べた結果である。この比較例は、配線基板をケースに接着剤を介して接着した後、硬化炉により接着剤を加熱硬化させ、その後、配線基板とケースとの間をワイヤボンディングした例である。この図２から、本実施例の場合のボンディング強度が十分強くなったことがわかる。
【００１７】
尚、ボンディング強度を調べるに当たっては、図３に示すような構造にして、引っ張り強度の試験を行った。即ち、図３に示すように、基板載せ台である治具１０の上面にケース６を両面粘着テープ１１を介して接着固定した。また、比較例とクリーニング工程を行う従来構成との違いは、従来構成においては、ワイヤボンディングを行う前に、ボンディングランド上の酸化膜や汚染物を除去するクリーニング工程を行った点である。そして、クリーニング工程を行っても酸化膜や汚染物を完全には除去できないため、従来構成の場合のボンディング強度は、比較例よりも多少良くなる程度である。
【００１８】
また、上記実施例では、ワイヤボンディングを実行するときに、アルミ線８を用いたが、これに代えて、Ａｕ線等を用いても良い。更に、上記実施例では、超音波を用いたワイヤボンディングに適用したが、超音波及び熱を用いたワイヤボンディングに適用しても良いし、また、熱を用いたワイヤボンディングに適用しても良い。
【００１９】
更にまた、上記実施例では、配線基板１をケース６に取り付ける構成に適用したが、これに限られるものではなく、半導体チップを配線基板に取り付ける構成に適用しても良い。具体的には、半導体チップを配線基板に接着する接着剤として、例えば前述したシリコーンゴム系の接着剤を使用する場合、接着剤を加熱硬化するときに、ボンディングランドが酸化・汚染される。このため、上記実施例とほぼ同様にして、半導体チップを配線基板に接着した後、接着剤を硬化させる前の状態で半導体チップと配線基板との間をワイヤボンディングし、この後、接着剤を硬化させるように構成することが好ましい。
【００２０】
さて、上述したように、配線基板１をケース６に接着した接着剤７が硬化していない状態で、ワイヤボンディングを行うと、配線基板１が位置ずれを起こす可能性がある。例えば、使用するワイヤが太くて、ワイヤボンディング時に配線基板１に対して大きな横向きの力が作用するような場合や、未硬化状態の接着剤の接着力が非常に弱い接着剤を使用しなければならない場合などが考えられる。このような場合には、図４に示す第２の実施例または図５に示す第３の実施例のように構成すれば、配線基板１の位置ずれを防止することができる。以下、これら第２及び第３の実施例について順に説明する。
【００２１】
まず、第２の実施例では、図４に示すように、ケース６を載置固定する治具１２に、配線基板１を押さえ付ける押さえ部材１３を回動支点１４の回りに回動可能に設けた。そして、配線基板１を押さえなくても良いときは、押さえ部材１３を図４中２点鎖線で示す位置に回動させておく。これに対して、配線基板１をケース６に接着した接着剤７が硬化していない状態で、ワイヤボンディングを行うときは、押さえ部材１３を図４中実線で示す位置に回動させる。これにより、該押さえ部材１３によって配線基板１を押さえ付けることが可能な構成となっている。この結果、ワイヤボンディングを行なったときに、配線基板１が位置ずれすることを確実に防止できる。
【００２２】
尚、上述した以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例と同様な作用効果を得ることができる。
【００２３】
次に、第３の実施例では、図５に示すように、ワイヤボンダー１５のヘッド部１６に、配線基板１を押さえ付ける押さえ部材１７を設けた。この構成の場合、ワイヤボンディングを行うときには、図５に示すように、ワイヤボンダー１５の押さえ部材１７が配線基板１を押さえ付けるように構成されている。これにより、ワイヤボンディングを行なったときに、配線基板１が位置ずれすることを確実に防止できる。尚、上述した以外の第３の実施例の構成は、第１の実施例または第２の実施例の構成と同じ構成となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すものであり、製造工程を示す図
【図２】ワイヤボンディングの引っ張り強度の試験結果を示す図
【図３】引っ張り強度の試験を行なったときの構成を示す図
【図４】本発明の第２の実施例を示す縦断側面図
【図５】本発明の第３の実施例を示す図４相当図
【符号の説明】
１は配線基板、２は導体パターン、２ａはボンディングランド、３は半導体チップ、６はケース（基板支持部材）、７は接着剤、８はアルミ線、９は導体パターン、９ａはボンディングランド、１３は押さえ部材、１５はワイヤボンダー、１７は押さえ部材を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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