(57)【要約】【課題】ボンディングワイヤ間距離を確実に保てるようにボンディングワイヤを補強するボンディングワイヤ補強装置を提供する。【解決手段】液状の光硬化性樹脂２２が充填された樹脂槽内に半導体装置１８を保持し、この樹脂槽内に光３２を集光させて照射し、その集光点３２ｂをボンディングワイヤ上の第１接続点から他のボンディングワイヤ上の第２接続点に移動させる。そしてボンディングワイヤ３８間を糸状に硬化させた光硬化性樹脂で接続する。これにより、確実にボンディングワイヤ間距離を保てるようにボンディングワイヤ３８を補強できる。【選択図】        図２
2004288707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子上のボンディングパッドと基板上のボンディングリードとをボンディングワイヤで接続した半導体装置に対して、ボンディングワイヤの補強を行うボンディングワイヤ補強装置であって、
液状の光硬化性樹脂が充填された樹脂槽と、
樹脂槽内で半導体装置を保持する保持手段と、
樹脂槽内に光を集光させて照射する照射手段と、
光の集光点をボンディングワイヤ上の第１接続点から他のボンディングワイヤ上の第２接続点に移動させる移動手段と、
を有し、ボンディングワイヤ間を糸状に硬化させた光硬化性樹脂で接続することを特徴とするボンディングワイヤ補強装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボンディングワイヤ補強装置であって、
移動手段は、光の照射角度を半導体装置に対し相対的に調整する角度調整手段を有することを特徴とするボンディングワイヤ補強装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のボンディングワイヤ補強装置であって、さらに、
半導体装置を光硬化性樹脂の液面近傍に移動させる上下移動手段を有することを特徴とするボンディングワイヤ補強装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のボンディングワイヤ補強装置であって、
照射手段を少なくとも２以上の有することを特徴とするボンディングワイヤ補強装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボンディングパッドとボンディングリードとを接続するボンディングワイヤの補強を行うボンディングワイヤ補強装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置はワイヤボンディングがなされた後、樹脂によりモールドされている。これは、ワイヤボンディング後の半導体装置を所定の型にセットし、樹脂を流し込んで成型するものである。これにより、半導体素子およびボンディングワイヤは密封されて、保護されることになる。
【０００３】
しかしながら、この樹脂の流し込みの際に、樹脂の流れによりボンディングワイヤが押され、ボンディングワイヤの倒れや傾きが生じる場合がある。そして、隣接するボンディングワイヤ同士が互いに接触し、短絡が発生する場合がある。また、接触しない場合でも、ボンディングワイヤ間の相対的距離が変化することになる。信号線であるボンディングワイヤ間の距離が変化すると、信号線の間のインピーダンスに影響を与え、誤動作の原因となる場合がある。
【０００４】
このような問題を解決するために、特許文献１には、絶縁樹脂により複数のボンディングワイヤにまたがるブリッジを形成する方法が開示されている。これは、ワイヤボンディング後に、半導体装置を逆さまにして、ボンディングワイヤの頂点近傍を粘度を調整した絶縁樹脂に漬けてから引き上げることにより、ボンディングワイヤ間にブリッジを形成するものである。これにより、樹脂の流し込みの際にも、ボンディングワイヤが倒れることなく、短絡やボンディングワイヤ間対距離の変化を防止できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１２１４７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は、絶縁樹脂の粘度を調整することにより、ボンディングワイヤ間にブリッジを形成している。そのため、ボンディングワイヤ間距離に応じて粘度を調整する必要があり、その調整を間違えたり、複数の異なるボンディングピッチを有する半導体装置の場合には、ブリッジを形成することができない。また、ボンディングワイヤ間距離が離れている場合は、樹脂の粘度を高くしなければならず、形成されるブリッジが重くなってしまう。そしてブリッジの重さによりボンディングワイヤが潰れてしまい、ボンディングワイヤ間距離が変化する場合がある。
【０００７】
そこで、本発明では、ボンディングワイヤ間距離を確実に保てるようにボンディングワイヤを補強するボンディングワイヤ補強装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかかるボンディングワイヤ補強装置は、半導体素子上のボンディングパッドと基板上のボンディングリードとをボンディングワイヤで接続した半導体装置に対して、ボンディングワイヤの補強を行うボンディングワイヤ補強装置であって、液状の光硬化性樹脂が充填された樹脂槽と、樹脂槽内で半導体装置を保持する保持手段と、樹脂槽内に光を集光させて照射する照射手段と、光の集光点をボンディングワイヤ上の第１接続点から他のボンディングワイヤ上の第２接続点に移動させる移動手段と、を有し、ボンディングワイヤ間を糸状に硬化させた光硬化性樹脂で接続することを特徴とする。
【０００９】
これにより、ボンディングワイヤ間距離に関係なくボンディングワイヤ間に軽量な補強材を形成することができる。そのため、ボンディングワイヤ間距離を確実に保てるようにボンディングワイヤを補強することができる。
【００１０】
ここで、光硬化性樹脂としては、可視光硬化性樹脂が好適であるが、紫外線硬化性樹脂などの他の光硬化性樹脂であってもよい。また、集光点を移動させる移動手段は、集光点そのものを移動させるものでもよいし、半導体装置を移動させることにより相対的に集光点を移動させるものであってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１に、本発明の実施の形態であるボンディングワイヤ補強装置１０の概略図を示す。これは、光硬化性樹脂２２が充填された樹脂槽１２、樹脂槽内に設けられた載置ユニット１９、樹脂槽１２に光を照射するための照射ユニット１６、光の照射位置と角度を調整する移動ユニット１４に大別される。
【００１３】
樹脂槽１２は、光硬化性樹脂２２が充填された水槽である。その内部には、後述する半導体装置１８全体を浸すことができる量の光硬化性樹脂２２が充填されている。さらに、樹脂槽１２の内部には、載置ユニット１９が設けられている。載置ユニット１９は、半導体装置１８を載置、保持するための載置台２０とこれを上下移動させる上下移動機構２１を有している。載置台２０は、半導体装置１８が載置される台であり、半導体装置１８に対して着脱自在に保持する保持手段（図示せず）を有している。
【００１４】
なお、上下移動機構２１は、半導体装置１８を光硬化性樹脂２２の液面に対して相対的に移動させる機構であれば、他の機構でもよい。例えば、樹脂槽１２を上下に移動させる機構であってもよい。また、一時的に光硬化性樹脂を排出または注入し、液面の高さを変化させるものであってもよい。
【００１５】
また、本実施の形態においては、光硬化性樹脂としては、高分解能で硬化できる可視光硬化性樹脂であることが好適であるが、短時間で硬化可能な紫外線硬化性樹脂を用いてもよい。また、他の種類の光硬化性樹脂であってもよい。そして、その光硬化性樹脂の種類に応じて後述する光源の種類を変えればよい。
【００１６】
照射ユニット１６は、光源２８と光源２８からの光３２を集光する集光レンズ３０から構成されている。光源２８は、光硬化性樹脂２２を硬化させるための光３２が発せられており、その光３２は、集光レンズ３０により集光されて光硬化性樹脂２２に照射される。集光レンズ３０は、凸面レンズであり、図示しない固定手段により光源２８に対して固定されている。
【００１７】
この照射ユニット１６は、移動ユニット１４に取り付けられており、集光点の位置および照射角度の調整ができるようになっている。移動ユニット１４は、ＸＹＺテーブル２４と傾斜機構２６により構成されている。ＸＹＺテーブル２４は、傾斜機構２６を介して照射ユニット１６に接続されており、照射ユニット１６をＸＹＺ方向に移動させることができる。また、傾斜機構２６はＸ方向、Ｙ方向に伸びる軸を有しており、この軸をモータにより回転させて照射ユニット１６の傾斜角度を調整している。これらＸＹＺテーブル２４と傾斜機構２６は、ともに制御装置により、その駆動が制御されている。そして、この駆動により光３２の集光点を所望の位置に移動させることができる。
【００１８】
なお、本実施の形態においては、集光点の位置および照射角度を調整するために、移動ユニット１４を用いているが、半導体装置に対して相対的に集光点の位置を調整できれば、他の機構でもよい。例えば、載置台２０に水平移動機構を設け、載置台２０を水平移動させてもよい。また、光源２８と光硬化性樹脂２２の間に、駆動可能なミラーなどの光学系を設けて照射角度を調整してもよい。また、これ以外の機構でも、半導体装置に対して相対的に集光点の位置を調整できれば、他の機構でもよい。
【００１９】
次に、このボンディングワイヤ補強装置１０を用いて、半導体装置１８のボンディングワイヤ３８を補強する手順について図２を用いて説明する。図２は図１の一部の拡大図である。
【００２０】
ボンディングワイヤ３８の補強を行う場合は、まず、ワイヤボンディング後の半導体装置１８を載置台２０に載置する。この載置は、手動で行ってもよいし、自動で行ってもよい。例えば、ワイヤボンディング装置に本装置１０を併設または組み込み、ワイヤボンディング後の半導体装置１８を搬送装置で搬送し、載置台２０上に自動で載置してもよい。
【００２１】
次に、上下移動機構２１により載置台２０を移動させ、後述する糸状樹脂を形成したい箇所を光硬化性樹脂２２の液面近傍に移動させる。そして、照射ユニット１６により光硬化性樹脂２２内に集光した光３２を照射する。光源２８から照射された光３２は、集光レンズ３０により集光される。このとき、集光点３２ｂが液面近傍に位置するように照射する。
【００２２】
このように集光点３２ｂを液面近傍に位置するように照射することにより、高分解能で光硬化性樹脂２２を硬化させることができる。すなわち、光硬化性樹脂２２は、液面近傍のうち光３２が照射された部分が硬化するため、このように光３２を点状にして液面近傍に照射することにより、その近傍を点状に硬化させることができる。そして、この集光点３２ｂを移動ユニット１４により移動させることにより、所望の形状に硬化させることができる。
【００２３】
この集光点３２ｂの移動経路について図３を用いて説明する。図３は、ボンディングワイヤ補強装置１０を用いてボンディングワイヤを補強した半導体装置１８の一部拡大図である。
【００２４】
半導体装置１８は、半導体素子３６上に設けられた複数のボンディングパッド４０と基板上に設けられたボンディングリード４２とがそれぞれボンディングワイヤにより接続されている。
【００２５】
ボンディングワイヤ３８の補強を行う場合は、集光点３２ｂがボンディングワイヤ３８上の点である第１接続点４４ａにくるように照射ユニット１６を調整して、照射する。そして、集光点３２ｂをボンディングワイヤ３８ａ上の点である第１接続点４４ａから隣接するボンディングワイヤ３８ｂ上の点である第２接続点４４ｂまで移動させる。そして、集光点３２ｂを移動させると、集光点３２ｂの移動軌跡のみが硬化し、ボンディングワイヤ３８ａとボンディングワイヤ３８ｂとの間を接続する糸状樹脂４６が形成される。
【００２６】
そして、集光点３２ｂをさらに他のボンディングワイヤ３８ｃ上の点に移動させる。これを繰り返し、順次ボンディングワイヤ間に糸状樹脂４６を形成する。
【００２７】
なお、この糸状樹脂４６の形成開始点は、レーザー測距等の方法等の周知な手段により計測され、その結果に応じて上下移動機構１９および移動ユニット１４の駆動が制御される。また、集光点３２ｂの移動経路は、例えば、ワイヤボンディングの際に使用された軌道データ等から算出される。
【００２８】
この糸状樹脂の径は、３０から４０マイクロメータであることが望ましい。これは、約２０マイクロメータの金線で形成されるボンディングワイヤをつぶすことなく、補強するのに適した太さだからである。しかし、ボンディングワイヤの径や間隔などに応じて、他の径でもよい。例えば、ボンディングワイヤが潰れなければ１００マイクロメータ程度でもよい。また、ボンディングワイヤがモールドの際に倒れなければ１０マイクロメータ程度の径でもよい。なお、この糸状樹脂の径は、集光点３２ｂの面積を調整したり、集光点３２ｂをほぼ同一経路で複数回移動させること等により調整することができる。
【００２９】
このように集光点３２ｂを移動させることにより、ボンディングワイヤ間距離に関係なく確実に糸状樹脂を形成することができる。また、糸状樹脂の径をボンディングワイヤ間距離およびボンディングワイヤの強度に応じて調整することにより、ボンディングワイヤを潰すこともない。したがって、ボンディングワイヤ間距離に関係なく、確実にボンディングワイヤ間距離を保つことができる。
【００３０】
次に、半導体素子の上にさらに半導体素子を積み上げた、いわゆるスタックド素子を有する半導体装置のボンディングワイヤを補強する場合について図４を用いて説明する。
【００３１】
この場合も、上述の場合と同様に、半導体装置１８を載置台２０に載置し、糸状樹脂の形成開始点が液面近傍にくるように半導体装置１８を移動させる。そして、集光レンズ３０で光源２８から照射される光３２を集光して、その集光点３２ｂが光硬化性樹脂２２の液面近傍になるように照射する。この状態で、集光点３２ｂを移動ユニット１４により移動させて、ボンディングワイヤ３８間に糸状樹脂４６を形成する。このとき、後述するように他のボンディングワイヤ３８で光３２が遮られる下側のボンディングワイヤ３８に関しては、照射ユニット１６を傾斜させて斜め方向から光３２を照射する。
【００３２】
この場合の集光点３２ｂの経路を図５を用いて説明する。図５は、スタックド素子を有する半導体装置１８のボンディングワイヤ３８に補強を行ったときの一部拡大図である。
【００３３】
ボンディングワイヤ３８ａ、３８ｂを補強する場合は、集光点３２ｂをボンディングワイヤ上の一点から他のボンディングワイヤ上の一点まで移動させて、下側糸状樹脂４６ｂと上側糸状樹脂４６ａを形成する。このとき、下側糸状樹脂４６ｂのＡ点は、真上から光３２を照射すると、上側のボンディングワイヤ３８ａで光３２が遮られてしまい、光硬化性樹脂２２を硬化することができない。このような真上から光３２を照射したときに他のボンディングワイヤ３８で遮られてしまう部分については、傾斜機構２６で照射ユニット１６を傾斜させて、斜め方向から照射する。斜め方向から照射することにより、Ａ点のように上側ボンディングワイヤ３８ａの下側にある点にも光３２を照射することができ、光硬化性樹脂２２を硬化させることができる。
【００３４】
また、上側のボンディングワイヤ３８ａと下側のボンディングワイヤ３８ｂを接続する垂直樹脂５０を形成してもよい。これは、照射ユニット１６を傾斜させて光を斜め方向から照射するとともに、上下移動機構２１により半導体装置１８を垂直移動させることにより形成することができる。このように、光を斜め方向から照射することにより、金線直下の樹脂も硬化させることができる。また、その際、半導体装置１８を垂直移動させることにより、３次元的な糸状樹脂を形成することができる。
【００３５】
このように光を斜め方向から照射できるようにすることにより、スタックド素子を有する半導体装置のように立体的にボンディングワイヤが配線されている場合でもボンディングワイヤの補強が確実にされた半導体装置を得ることができる。また、光を斜めから照射するとともに、半導体装置を３次元的に移動させることにより、３次元的な糸状樹脂を形成することができる。これにより縦方向の力にも強い半導体装置を得ることができる。これは、スタックド素子を有する半導体装置に限らず、図６に示すような千鳥配線がされている場合にも有効である。
【００３６】
また、図７に示すように上側糸状樹脂４６ａと下側糸状樹脂４６ｂとをさらに別の糸状樹脂４６ｃで接続して、いわゆるトラス構造にし、ボンディングワイヤ３８の補強効果を増加させてもよい。糸状樹脂４６ｃは、集光点３２ｂを移動させるとともに上下移動機構２１により半導体装置１８を垂直方向に移動させることにより形成することができる。なお、この場合に、さらに上述した垂直上の樹脂を形成してもよい。
【００３７】
また、本実施の形態においては、照射ユニット１６を単一としたが、複数の照射ユニット１６を有していてもよい。そして、ボンディングワイヤ３８を補強する場合は、各照射ユニット１６からの光３２を異なる位置に集光させて、同時に複数の糸状樹脂を形成してもよい。このようにすることで、より短時間でボンディングワイヤの補強を行うことができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、光硬化性樹脂の液面近傍を硬化させる光造形の技術を応用しているが、例えば、内部硬化型マイクロ光造形法や２光子吸収を利用した光造形法などの技術を応用してもよい。
【００３９】
内部硬化型マイクロ光造形法は、専用の光硬化性樹脂の内部に所定の周波数を有するレーザー光を集光し、樹脂内部の一点のみを選択的に硬化させるものである。また、２光子吸収を利用した光造形法は、チタン・サファイヤレーザ等の近赤外パルス光を集光することにより２光子吸収を誘起し、光強度の大きい焦点近傍の光硬化性樹脂をピンポイント的に硬化させるものである。
【００４０】
そのため、これらの技術を応用することにより半導体装置１８を光硬化性樹脂２２内に浸した状態で糸状樹脂を形成することができる。糸状樹脂を形成するには、集光点３２ｂのみを移動させればよい。また、これらの技術を応用することにより、より高分解能な糸状樹脂を形成することができる。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、ボンディングワイヤ間距離に関係なく確実にボンディングワイヤ間に軽量な補強材を形成することができる。そのため、ボンディングワイヤ間距離を確実に保てるようにボンディングワイヤを補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるボンディングワイヤ補強装置の概略図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】ボンディングワイヤを補強した半導体装置の一部拡大図である。
【図４】スタックド素子を有する半導体装置のボンディングワイヤを補強する際のボンディングワイヤ補強装置の一部拡大図である。
【図５】スタックド素子を有する半導体装置のボンディングワイヤに補強した半導体装置の一部拡大図である。
【図６】千鳥配線された半導体装置のボンディングワイヤに補強した半導体装置の一部拡大図である。
【図７】スタックド素子を有する半導体装置のボンディングワイヤに補強した半導体装置の一部拡大図である。
【符号の説明】
１０  ボンディングワイヤ補強装置
１２  樹脂槽
１４  移動ユニット
１８  半導体装置
２２  光硬化性樹脂
２８  光源
３０  集光レンズ
３２ｂ  集光点
３６  半導体素子
３８  ボンディングワイヤ
４４ａ  第１接続点
４４ｂ  第２接続点
４６  糸状樹脂
【図１】
2004288707.tif 000003
【図２】
2004288707.tif 000004
【図３】
2004288707.tif 000005
【図４】
2004288707.tif 000006
【図５】
2004288707.tif 000007
【図６】
2004288707.tif 000008
【図７】
2004288707.tif 000009