(57)【要約】【課題】  ワイヤボンディング後のワイヤの変形を抑制することである。【解決手段】  ボンディングワイヤ補強装置１０は、２種類の樹脂の微粉末６２，６４を噴霧する微粉末噴霧器４０と、半導体装置８０を保持し加熱するヒータ７０とを備える。２種類の微粉末６２，６４は、所定温度の下の混合により溶融、固化するいわゆる２液性の熱硬化性樹脂を構成する２種類の微粉末である。ヒータ７０は、２種類の樹脂の融点以上の温度に設定される。微粉末噴霧器４０により半導体装置８０に対して噴霧される微粉末６２，６４は、ワイヤ８６の上面に付着し、混合溶融し、固化し、絶縁性の樹脂薄膜がワイヤ上面に形成され、ワイヤ８６が補強される。微粉末を浮遊させた雰囲気の微粉末浮遊室に半導体装置を搬入してワイヤ全面に微粉末を付着させてもよい。また、ボンディングワイヤ補強装置をワイヤボンディング装置に組み込んでもよい。【選択図】図２
2004282021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続した後、ワイヤの補強を行う装置であって、
樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着手段と、
微粉末を加熱する加熱手段と、
を備え、樹脂の微粉末をワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強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において、
樹脂の微粉末の粒径は、ワイヤ直径の１／１００以上１／３以下であ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に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
樹脂の微粉末は、熱硬化性樹脂の微粉末、または半導体素子をその後パッケージングする際の加熱温度よりも高い融点を有する熱可塑性樹脂の微粉末であ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３に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
熱硬化性樹脂の微粉末は、所定温度で相互に混合し溶融させることで架橋反応により固化する２種類の樹脂の微粉末を含むことを特徴とするボンディングワイヤ補強装置。
【請求項５】
請求項１に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
付着手段は、樹脂の微粉末をワイヤに吹き付ける手段であ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６】
請求項１に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
付着手段は、樹脂の微粉末を浮遊させた雰囲気の微粉末浮遊室内に半導体素子を搬入し保持する手段であ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７】
請求項１に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
加熱手段は、樹脂の微粉末の光吸収特性に合わせた波長の光をワイヤの任意の場所に放射して加熱する手段であ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８】
請求項１に記載のボンディングワイヤ補強装置において、
加熱手段は、ワイヤの光吸収特性に合わせた波長の光をワイヤの任意の場所に放射して加熱する手段であ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９】
半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続した後、ワイヤの補強を行う方法であって、
樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着工程と、
微粉末を加熱する加熱工程と、
を備え、樹脂の微粉末をワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強することを特徴とするボンディングワイヤ補強方法。
【請求項１０】
半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続するボンディング装置において、さらに、
樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着手段と、
微粉末を加熱する加熱手段と、
を備え、樹脂の微粉末をボンディング後のワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強することを特徴とするボンディング装置。
【請求項１１】
基板と、基板上に配置された半導体素子と、基板と半導体素子との間を接続するボンディングワイヤとを含む半導体装置について樹脂モールドを行う樹脂モールド半導体装置の製造装置であって、
樹脂モールド前の半導体装置を収納するキャビティと、
モールド樹脂をキャビティ内に注入するためのモールド注入口と、
ボンディングワイヤ補強用の樹脂微粉末をキャビティに注入するための微粉末導入口と、
を有するモールド金型と、
微粉末導入口に樹脂微粉末を供給し樹脂微粉末をボンディングワイヤに付着させる付着手段と、
微粉末を加熱する加熱手段と、
を備え、樹脂の微粉末をボンディングワイヤ上で溶融させ、固化させてボンディングワイヤを補強した後にモールド注入口からモールド樹脂を注入し樹脂モールドを行うことを特徴とするボンディングワイヤが補強された樹脂モールド半導体装置の製造装置。
【請求項１２】
基板と、基板上に配置された半導体素子と、基板と半導体素子との間を接続するボンディングワイヤとを含み、全体が樹脂モールドされた樹脂モールド半導体装置であって、
ボンディングワイヤは、ボンディングワイヤの径より十分小さい径を有する樹脂の微粉末をボンディングワイヤに付着させ、ボンディングワイヤ上で微粉末を溶融し固化させることで形成される樹脂薄膜を表面に有することを特徴とするボンディングワイヤが補強された樹脂モールド半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の樹脂モールド半導体装置において、
ボンディングワイヤは、基板に向かい合う側と反対側の表面に樹脂薄膜を有することを特徴とする樹脂モールド半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディングワイヤの補強に係り、特に、ワイヤボンディングの後にワイヤの強度を増す処理を行うボンディングワイヤ補強装置、ボンディングワイヤ補強方法、ボンディング装置、樹脂モールド半導体装置の製造装置及びボンディングワイヤが補強された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ等の半導体素子は、回路基板にダイボンディングされた後、ＬＳＩのボンディングパッドと回路基板のボンディングリードとがワイヤボンディングにより接続され、その後樹脂モールド技術等を用いてパッケージ化される。ここで、ワイヤボンディングのワイヤは、例えば直径５０μｍのごく細い金線等が用いられるので、樹脂モールド時における樹脂の流れにより変形することが起こる。ＬＳＩと回路基板を接続するワイヤが変形を受けると、隣接するワイヤ同士が接触し、短絡事故につながる。また、短絡まで行かなくても、信号を伝達するワイヤが変形を受けることで、隣接するワイヤ間の距離が変化し、信号線の間のインピーダンスに影響を与え、ＬＳＩの周波数特性等が変化する。
【０００３】
このようなワイヤの接触あるいは変形を防止するために、特許文献１には、絶縁性樹脂に半導体チップ及びリードフレームを浸漬し、あるいはテフロン（登録商標）液を噴射ノズルによってリードフレームの上下方向から吹き付けることが提案されている。また、特許文献２には、ボンディングリード部分のワイヤ根元に補強用樹脂を塗布することが記載され、特許文献３には、ワイヤボンディングが行われた後、樹脂モールドが行われる前に、ワイヤを含めてペレット部分をシリコーンゲルによりアンダーコートすることが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２４６１２７号公報
【特許文献２】特開平８−１８６１３７号公報
【特許文献３】特開平２−１１９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ＬＳＩの微細化、パッケージの超小型化に伴い、ワイヤボンディングにおいて、ワイヤ間のピッチをさらに狭くするいわゆるファインピッチ化の要求が強くなってきている。ファインピッチ化されたワイヤボンディングにおいては、ボンディングパッドからボンディングリードに至るワイヤループの形状についても管理が必要になることがある。このように、ファインピッチ化の要求の下では、隣接するワイヤの間における距離の変化をより少なくすることが望まれる。
【０００６】
従来技術においては、さまざまなワイヤの接触または変形の防止法が提案されているが、これらの方法によっても、隣接するワイヤの間における距離の変化を十分に抑えることができない。例えば、特許文献１においては用いられる材料が液体であるため、浸漬や吹き付け自体により隣接するワイヤの間の距離が変化する恐れがある。特許文献３においてもシリコーンゲルをアンダーコート材として用いるので、ゲルのワイヤへの塗布自体により隣接するワイヤの距離が変化する恐れがある。特許文献２においては、補強がワイヤのループ部分に行われていないので、隣接するワイヤ間における距離の変化の防止についてはあまり期待できない。
【０００７】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、ワイヤの変形を抑制することができるボンディングワイヤ補強装置、ボンディングワイヤ補強方法、ボンディング装置、樹脂モールド半導体装置の製造装置、及び樹脂モールド半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るボンディングワイヤ補強装置は、半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続した後、ワイヤの補強を行う装置であって、樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着手段と、微粉末を加熱する加熱手段と、を備え、樹脂の微粉末をワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強することを特徴とする。
【０００９】
また、樹脂の微粉末の粒径は、ワイヤ直径の１／１００以上１／３以下であることが好ましい。
【００１０】
また、樹脂の微粉末は、熱硬化性樹脂の微粉末、または半導体素子をその後パッケージングする際の加熱温度よりも高い融点を有する熱可塑性樹脂の微粉末であることが好ましい。
【００１１】
また、熱硬化性樹脂の微粉末は、所定温度で相互に混合し溶融させることで架橋反応により固化する２種類の樹脂の微粉末を含むことが好ましい。
【００１２】
また、付着手段は、樹脂の微粉末をワイヤに吹き付ける手段であることが好ましい。また、付着手段は、樹脂の微粉末を浮遊させた雰囲気の微粉末浮遊室内に半導体素子を搬入し保持する手段であることが好ましい。
【００１３】
また、加熱手段は、樹脂の微粉末の光吸収特性に合わせた波長の光をワイヤの任意の場所に放射して加熱する手段であることが好ましい。また、加熱手段は、ワイヤの光吸収特性に合わせた波長の光をワイヤの任意の場所に放射して加熱する手段であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るボンディングワイヤ補強方法は、半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続した後、ワイヤの補強を行う方法であって、樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着工程と、微粉末を加熱する加熱工程と、を備え、樹脂の微粉末をワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るボンディング装置は、半導体素子のボンディングパッドと基板のボンディングリードとの間をワイヤで接続するボンディング装置において、さらに、樹脂の微粉末をワイヤに付着させる付着手段と、微粉末を加熱する加熱手段と、を備え、樹脂の微粉末をボンディング後のワイヤ上で溶融させ、固化させてワイヤを補強することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る樹脂モールド半導体装置の製造装置は、基板と、基板上に配置された半導体素子と、基板と半導体素子との間を接続するボンディングワイヤとを含む半導体装置について樹脂モールドを行う樹脂モールド半導体装置の製造装置であって、樹脂モールド前の半導体装置を収納するキャビティと、モールド樹脂をキャビティ内に注入するためのモールド注入口と、ボンディングワイヤ補強用の樹脂微粉末をキャビティに注入するための微粉末導入口と、を有するモールド金型と、微粉末導入口に樹脂微粉末を供給し樹脂微粉末をボンディングワイヤに付着させる付着手段と、微粉末を加熱する加熱手段と、を備え、樹脂の微粉末をボンディングワイヤ上で溶融させ、固化させてボンディングワイヤを補強した後にモールド注入口からモールド樹脂を注入し樹脂モールドを行うことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る樹脂モールド半導体装置は、基板と、基板上に配置された半導体素子と、基板と半導体素子との間を接続するボンディングワイヤとを含み、全体が樹脂モールドされた樹脂モールド半導体装置であって、ボンディングワイヤは、ボンディングワイヤの径より十分小さい径を有する樹脂の微粉末をボンディングワイヤに付着させ、ボンディングワイヤ上で微粉末を溶融し固化させることで形成される樹脂薄膜を表面に有することを特徴とする。また、ボンディングワイヤは、基板に向かい合う側と反対側の表面に樹脂薄膜を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成の少なくとも１つにより、ワイヤに付着させた樹脂の微粉末をワイヤ上溶融させ、固化させる。すなわち、ワイヤ上に固化した樹脂薄膜が形成される。したがって、ワイヤが固化した樹脂薄膜により補強され、隣接するワイヤ間の距離の変化を抑制できる。また、ワイヤに与える負荷としては、微粉末の付着時に与える力や、微粉末が溶融し固化する際に与える力が考えられるが、いずれもワイヤの変形に与える影響は少なく、従来技術における液体あるいはゲルの塗布、浸漬、吹き付け等に比べ大幅に軽減される。
【００１９】
また、上記構成の少なくとも１つにより、微粉末は、自らの大きさに比べ十分大きいワイヤに効率よく捕らえられ、ワイヤ上に形成される樹脂薄膜の均一性を向上させることができる。
【００２０】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ワイヤ上に形成された樹脂薄膜が、パッケージング工程において再び軟化することがなく、例えばモールド樹脂の流動に対しても隣接するワイヤ間の距離の変化を抑制できる。
【００２１】
パッケージング工程に用いられる樹脂の多くは２種類の樹脂の混合による架橋反応を利用する熱硬化性樹脂であるので、上記構成の少なくとも１つにより、パッケージング工程に用いられる樹脂と同じものをワイヤの補強に用いることができ、パッケージング工程との整合性をよくすることができる。
【００２２】
また、上記構成の少なくとも１つにより、微粉末浮遊雰囲気に半導体素子を搬入することで、ワイヤの全面に微粉末を付着させることができる。
【００２３】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ワイヤの任意の場所を補強することができる。
【００２４】
また、上記構成の少なくとも１つにより、樹脂モールド前の半導体装置を収納するキャビティと、モールド樹脂をキャビティ内に注入するためのモールド注入口と、ワイヤ補強用の樹脂微粉末をキャビティに注入するための微粉末導入口と、を有するモールド金型を備える。このモールド金型は、微粉末導入口から樹脂微粉末をキャビティ内に導入できるので、キャビティ内で半導体装置のボンディングワイヤに微粉末を付着させ、ボンディングワイヤ上で微粉末を溶融固化させてボンディングワイヤを補強することができる。さらに、このモールド金型は、モールド注入口よりモールド樹脂を注入できるので、ボンディングワイヤの補強を終えた半導体装置をキャビティ内に配置したまま引き続き樹脂モールドを行うことができる。したがって、ボンディングワイヤの補強と、樹脂モールドとを１つの製造装置で行うことができる。
【００２５】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ボンディングワイヤは、ボンディングワイヤの径より十分小さい径を有する樹脂の微粉末をボンディングワイヤに付着させ、ボンディングワイヤ上で微粉末を溶融し固化させることで形成される樹脂薄膜を表面に有する。また、基板の上方から樹脂微粉末が供給されるときは、基板に向かい合う側と反対側の表面に樹脂薄膜を有する。すなわち、常温では固体である樹脂粉末をワイヤ上で溶融させ固化させた樹脂薄膜を表面に有することが本発明に係るワイヤの特徴事項である。これにより、隣接するワイヤ間の距離の変化を抑制できる。
【００２６】
上記のように、本発明に係るボンディングワイヤ補強装置、ボンディングワイヤ補強方法及びボンディング装置によれば、ワイヤボンディング後のワイヤの変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、ボンディングワイヤ補強装置１０の概念図である。ボンディングワイヤ補強装置１０は、箱型のフード３０と、フード３０の天井側に設けられた微粉末噴霧器４０と、微粉末噴霧器４０に供給パイプ５０を介して接続され微粉末を収納する供給槽６０と、フード３０内に設置されるヒータ７０を含む。
【００２８】
箱型のフード３０は、半導体装置８０に微粉末噴霧器４０から樹脂の微粉末を噴霧する際に、微粉末が周りに飛散しないようにする仕切り室である。箱型のフード３０は、例えば作業テーブルの上に置くことができ、手前側の正面壁に開閉可能なワーク出し入れ口３２が設けられ、側面壁に排気ダクト３４が設けられる。
【００２９】
微粉末噴霧器４０は、微粉末を噴霧し、吹き付ける装置で、例えば送風機で構成できる。市販の粉体噴霧器を用いてもよい。微粉末噴霧器４０に設けられる供給量調整部４２は、送風機の送風量の調整及び微粉末供給路の途中に設けられる絞り５２の開口を調整し、微粉末噴霧量を所定量に制御する機能を有するコントローラである。
【００３０】
供給槽６０は、２種類の樹脂の微粉末６２，６４を所定の混合比で混合したものを収納する槽である。２種類の樹脂の微粉末６２，６４の材料は、第１の樹脂としてノボラック型エポキシ樹脂、第２の樹脂としてノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。この第１の樹脂と第２の樹脂とは、相互に混合し所定の温度で加熱することで架橋反応により固化がおこる、いわゆる２液性の熱硬化性樹脂である。具体的な樹脂の仕様等については、半導体装置のパッケージに用いられるものをそのまま用いることができる。
【００３１】
微粉末の粒径は、例えば、０．２−５μｍ程度のものを用いることができる。微粉末の粒径の選択は、ワイヤ直径にあわせて行うことが好ましい。すなわち、ワイヤ直径の１／１００以上１／３以下とすることが好ましい。より好ましくは、ワイヤ直径のおよそ１／５０から１／１０の範囲がよい。例えば、ワイヤ直径が５０μｍのときは１−５μｍが好ましく、ワイヤ直径が１０μｍのときは、０．２−１μｍが好ましい。したがって、微粉末は、対象となるワイヤ直径に応じた範囲で粒径が揃えられたものを用いることが好ましい。所定の粒径の微粉末は、例えば半導体装置のパッケージに用いられる樹脂のペレットを粉砕機で粉砕し、粒径選別機で選別して得ることができる。
【００３２】
ヒータ７０は、ボンディングワイヤの補強の対象となる半導体装置８０を保持し、加熱する機能を有する加熱装置で、例えばホットプレートで構成することができる。また、加熱された気体を接触させることで半導体装置８０を加熱するランプ加熱やファンヒータ等を用いることもできる。加熱温度は、図示されていない温度コントローラにより制御される。
【００３３】
次に上記構成の作用を説明する。半導体装置８０のボンディングワイヤ補強を行うために、まず、フード３０のワーク出し入れ口３２を開けて半導体装置８０をヒータ７０の上に置いて保持し、図示されていない温度コントローラにより半導体装置８０を所定の温度に加熱する。所定の温度は、２種類の樹脂の架橋反応温度以上に設定する。その後微粉末噴霧器４０を起動し、供給量調整部４２の設定を所定の供給量にする。このことで、２種類の樹脂の微粉末６２，６４が所定の混合比、所定の噴霧量で、フード３０の天井側から、ヒータ７０上の半導体装置８０に吹き付けられる。
【００３４】
加熱には、あらかじめワイヤを加熱して温度を上げておき、高温のワイヤにより付着する微粉末を加熱してもよく、まだ温度の低いワイヤに微粉末を付着させ、その後ワイヤとともに微粉末を加熱してもよい。前者の場合には、ワイヤに微粉末が付着するとともに溶融が始まる。
【００３５】
図２は、ボンディングワイヤ補強装置１０の部分拡大図である。ヒータ７０の上に保持される半導体装置８０は、基板８２と、基板８２の上にダイボンディングにより位置決め搭載された半導体素子８４とを含み、基板８２のボンディングリードと半導体素子８４のボンディングパッドとの間がワイヤ８６で接続されている。このワイヤ８６が補強の対象である。半導体素子８４は、一般的なＬＳＩチップのほか、スタックド素子、すなわち半導体素子の上にさらに別の半導体素子を積み重ねた素子であってもよい。基板８２は、ガラスエポキシ回路基板等の積層回路基板の他、ポリイミドフィルム基板、セラミック基板等であってもよい。
【００３６】
上記のように、微粉末噴霧器４０からは、２種類の樹脂の微粉末６２，６４が半導体装置８０に対して噴霧されるので、基板８２の上面、半導体素子８４の上面、ワイヤ８６の上面に微粉末６２，６４が付着する。
【００３７】
図３は、ワイヤ８６の上面に付着した微粉末６２，６４が溶融固化する様子を示す図である。図３（ａ）は、付着直後を示す図である。ヒータ７０によりこれらは融点以上に加熱されているので、図３（ｂ）に示すように、付着した２種類の樹脂の微粉末６２，６４の中で相互に接触した部分で混合溶融がおこる。次にその溶融した液状部分に次々に他の微粉末が混合しつつ溶融し、混合溶融の範囲が広がる。図３（ｃ）は、複数の混合溶融部分がつながり、ワイヤ８６の上面全体が覆われた様子を示す図である。こうして、基板８２の上面、半導体素子８４の上面、ワイヤ８６の上面が溶融樹脂で覆われる。そして架橋反応がすすみ、溶融樹脂部分が固化し、絶縁性の樹脂薄膜が形成されてワイヤが補強される。樹脂薄膜はワイヤの補強のためであるので、必ずしもワイヤの全面を覆う必要がない。
【００３８】
次に、基板８２の上面、半導体素子８４の上面、ワイヤ８６の上面が樹脂薄膜で覆われた半導体装置をヒータ７０から取り外し、フード３０の外に搬出する。その後、所定の樹脂モールド装置を用いて、半導体装置がパッケージングされる。パッケージングには、ボンディングワイヤの補強に用いた樹脂と同じものを用いることで、基板８２の上面、半導体素子８４の上面、ワイヤ８６の上面に形成された樹脂薄膜と整合が取れたパッケージとすることができる。すなわち、補強のために形成された樹脂薄膜と、パッケージの樹脂とは同一樹脂であるので、熱膨張係数、水分透過率等の特性が同じにできる。
【００３９】
図４は、樹脂モールド８８によりパッケージングされた半導体装置９０の模式図である。樹脂モールド８８の内部には、基板８２上に半導体素子８４が搭載され、半導体素子８４のボンディングパッドと基板８２のボンディングリードとの間は、表面が固化した樹脂薄膜で補強されたワイヤ８７によって接続されている。上記のように、ワイヤの表面の樹脂薄膜は、ワイヤの径より十分小さい径、例えばワイヤ直径の１／１００以上１／３以下の粒径を有する樹脂の微粉末をワイヤに付着させ、ワイヤ上で微粉末を溶融し固化させることで形成される樹脂薄膜で、樹脂モールド８８と同じ材質である。
【００４０】
図５は、別の微粉末付着方式のボンディングワイヤ補強装置１００を示す図である。このボンディングワイヤ補強装置１００では、フード１０２の中に微粉末６２，６４を十分満たし、微粉末を浮遊された雰囲気とし、その雰囲気の中に半導体装置８０を搬入するものである。フード１０２の天井側には微粉末噴霧器１０４が設けられ、フード１０２内にはヒータ１０６が設置される。微粉末噴霧器１０４には、図示されていない供給槽から２種類の微粉末６２，６４が供給パイプ１１０により供給され、供給パイプ１１０の途中には絞り１１２が設けられる。フード１０２、微粉末噴霧器１０４、ヒータ１０６、供給パイプ１１０、絞り１１２は、図１に説明したものと同様のものを用いることができる。
【００４１】
上記構成において、フード１０２内に半導体装置８０が搬入されない状態でフード１０２は密閉され、微粉末噴霧器１０４より微粉末６２，６４がフード１０２内に噴霧される。噴霧速度と噴霧時間は、フード１０２内に任意の微粉末濃度になるように設定される。例えば、図１のものに比して緩やかな噴霧速度とし、時間をかけて微粉末６２，６４を任意の濃度にすることもでき、かなり速い噴霧速度として短時間に任意の濃度にしてもよい。フード１０２内が任意の微粉末濃度に到達したことを確認して絞り１１２を閉じ、微粉末噴霧器１０４の運転も止める。適当な攪拌流を起こすため、微風をフード１０２内に送り込んでもよい。このとき、フード１０２内は、いわば微粉末浮遊室となっている。
【００４２】
次に、ヒータを所定温度に設定して温度を上げる。そして、ワーク取り入れ口１０８ａから、ワイヤを補強する対象の半導体装置８０を、任意の微粉末濃度のフード１０２内に搬入する。微粉末は、フード１０２内に浮遊している状態なので、半導体装置８０のワイヤの周囲、すなわち、ワイヤの下側も含めて全面に微粉末６２，６４を付着させることができる。したがって、ワイヤ全面にわたって混合溶融、固化を進ませ樹脂薄膜を形成することができる。樹脂薄膜の膜厚等は、半導体装置８０をヒータ１０６の上に置く時間により制御することができる。
【００４３】
フード１０２からワイヤが補強された後の半導体装置を取り出すには、図１の説明と同様に、ワーク取り入れ口１０８ａから行ってもよい。また、図５に示すように、フード１０２の両側面の壁にそれぞれ対応するようにワーク取り入れ口１０８ａとワーク取り出し口１０８ｂを設けて、搬送ベルトを用い、半導体装置の搬入・搬出を自動的に行ってもよい。例えば、フード１０２内の搬送ベルトの搬送速度を管理することで形成される樹脂薄膜の膜厚等を制御し、その搬送速度に同期してワーク取り入れ口１０８ａ、ワーク取り出し口１０８ｂを開閉することで、半導体装置８０の搬入、樹脂薄膜形成、搬出を自動的に行うことができる。搬送ベルトの他に、搬送ロボットを用いてもよい。図１においても同様の自動搬入・搬出の構成を適用することができる。
【００４４】
図６は、ボンディングワイヤ補強機能を備えたワイヤボンディング装置１２０の構成を示す図である。ワイヤボンディング装置１２０は、（ａ）ワイヤボンディング予熱ステーション、（ｂ）ワイヤボンディングステーション、（ｃ）ボンディングワイヤ補強ステーションを備える。これらのステーションの間は、ワーク搬送機構１３０により接続され、半導体装置が順次各ステーションで所定の処理をうけつつ搬送される。ワーク搬送機構１３０には、ベルト搬送やロボット搬送等を用いることができる。
【００４５】
（ａ）ワイヤボンディング予熱ステーションは、ワイヤボンディング用のプレヒータ１３２を備え、ダイボンディング後の半導体装置７９を予熱する機能を有する。（ｂ）ワイヤボンディングステーションは、ワイヤボンディング用のメインヒータ１３４と、ワイヤボンディングのための機構１３６を備え、ダイボンディング後の半導体装置７９にワイヤボンディングを行う機能を有する。ワイヤボンディングを行うための機構１３６としては、一般的なワイヤボンディング機構、例えば超音波ワイヤボンディング機構を用いることができる。メインヒータ１３４の設定温度は、例えば２００℃程度にすることができる。
【００４６】
（ｃ）のボンディングワイヤ補強ステーションは、図１あるいは図５で説明したボンディングワイヤ補強装置と共通の要素を用いて構成することができる。図６の例では、フード１２２をワーク搬送機構１３０の上に設け、フード１２２の天井側に微粉末噴霧器１２４、ワーク搬送機構１３０の下部にワイヤ補強用ヒータ１２６が設けられる。微粉末噴霧器１２４は、図示されていない供給槽から供給パイプを介して２種類の微粉末６２，６４が供給される。フード１２２の両側面の壁に、ワーク取り入れ口１２８ａ、ワーク取り出し口１２８ｂが設けられる。また、フード１２２には、図示されていない排気ダクトが接続される。
【００４７】
図６に示すワイヤボンディング装置１２０においては、ワーク搬送機構１３０により、半導体装置７９が予熱処理、ワイヤボンディング処理され、ワイヤボンディング後の半導体装置８０が、ワイヤボンディング時の温度、例えば２００℃の状態で、フード１２２内に搬入される。ワイヤ補強用ヒータ１２６は、この上を半導体装置が通過する際に、ワイヤの温度が２種類の樹脂の融点以上になるように設定される。ワーク搬送機構により半導体装置がフード１２２内を通過する搬送速度にあわせ、微粉末噴霧器１２４から微粉末６２，６４が吹き付けられ、ワイヤ上に微粉末６２，６４が付着し、混合、溶融、固化が進行し、樹脂薄膜が形成される。樹脂薄膜形成されてワイヤが補強された半導体装置は、ワーク搬送機構１３０により自動的にフード１２２の外部に搬出される。
【００４８】
このように、ワイヤボンディング装置にボンディングワイヤ補強ステーションを備えることで、変形を受けやすいごく細いワイヤをワイヤボンディング後速やかに補強処理を行うことができる。したがって、以後の取り扱いにおいて、隣接するワイヤ間の距離の変化を抑制できる。
【００４９】
上記において、加熱装置は、半導体装置８０自体を保持し加熱するヒータを用いて、ワイヤが２種類の樹脂の融点以上に加熱されているものとして説明した。これらの場合は、微粉末がワイヤに付着するとほぼ同時に混合溶融が始まる。これ以外に、２種類の樹脂の融点以下の温度のワイヤ、例えば常温のワイヤ上に微粉末を付着させ、その後、ヒータによってワイヤとともに微粉末を加熱し、２種類の樹脂の融点以上にしてもよい。この場合、ワイヤ上に微粉末が十分な量付着することを確認した後、微粉末の供給を止めて２種類の樹脂の融点以上に加熱をすることができるので、樹脂薄膜の形成の制御がより容易になる。
【００５０】
図７は、加熱装置として、光照射器１４０を用いる例を示す図である。光照射器１４０は、集光素子を用いてビーム状の光をワイヤ８６の任意の位置を照射できる機能を有する光学装置である。したがって、ワイヤ８６の上に付着した微粉末６２，６４に対し、任意の範囲を溶融固化させることができる。
【００５１】
照射される光の波長は、微粉末６２，６４の光吸収特性に合わせた波長を用いることが好ましい。微粉末６２，６４に適当な着色材を含ませ、光エネルギの吸収をよくすることもできる。
【００５２】
また、照射される光の波長を、ワイヤの光吸収特性に合わせた波長を用いることもできる。例えば、金ワイヤの場合、およそ４００ｎｍ以下の波長を用いて照射することで、ワイヤの任意の場所を加熱できる。
【００５３】
ワイヤボンディングが行われた半導体装置に対し、ワイヤの補強に引き続き樹脂モールドを１つの装置で連続的に行うことができると便利である。図８は、そのような樹脂モールド半導体装置の製造装置２００を示す図である。この製造装置２００は、上金型２３０と、上金型２３０の上側に設けられた樹脂微粉末導入口２３２を覆うように配置される微粉末噴霧器２４０と、微粉末噴霧器２４０と図示されていない微粉末供給槽を接続する供給パイプ２５０と、上金型２３０と組み合わされる下金型２７０を含む。
【００５４】
ワイヤボンディングが行われた半導体装置８０を構成する基板８２、半導体素子８４、ワイヤ８６の内容、及び微粉末噴霧器２４０、図示されていない微粉末供給槽、供給パイプ２５０の内容は、図１で説明した同じ名称の要素と同様であるので説明を省略する。下金型２７０は、上金型２３０とともに組み金型を構成するものとしてもよく、図８に示すように半導体装置８０を位置決め配置できるジグであってもよい。このジグは、図１で説明したようなヒータであってもよい。
【００５５】
上金型２３０は、樹脂微粉末導入口２３２とともにモールド樹脂を注入するためのモールド注入口２３４を有し、また、これらが通じているくぼみであるキャビティ２３６を備える。ここで下金型２７０の上にモールド前の半導体装置８０を位置決めして配置し、その上から上金型２３０を位置決めして組み合わせて結合することで、半導体装置８０は基板８２の端末部分を除いてキャビティ２３６の内部に収納される。このキャビティ２３６と下金型２７０の上面とで規定される空間部分に後述するようにモールド樹脂が充填される。すなわち、この空間部分の大きさが、半導体装置８０の樹脂モールドされる大きさとなる。
【００５６】
かかる構成の製造装置２００を用いて樹脂モールド半導体を製造する手順を図９から図１２を用いて説明する。最初に、金型に半導体装置をセットする工程を行う。具体的には、図８で説明したように、モールド前の半導体装置８０のモールドすべき部分がキャビティ２３６内に収納されるように、下金型２７０、半導体装置８０、上金型２３０を位置決めして固定する。そして上金型２３０の樹脂微粉末導入口２３２を覆うように微粉末噴霧器２４０をかぶせる。微粉末噴霧器２４０が移動可能なように、供給パイプ２５０は柔軟性を有することが好ましい。
【００５７】
次に、樹脂微粉末をワイヤに付着させる工程を行う。具体的には図９に示すように、上金型２３０のから２種類の樹脂の微粉末６２，６４をキャビティ２３６内に導入し、半導体装置８０のワイヤ８６に付着させる。２種類の樹脂の微粉末６２，６４の大きさ、材質等の内容は、図２において説明したものと同様であるので詳細な説明を省略する。図８のように、基板の上方から樹脂の微粉末６２，６４が供給される場合には、ワイヤ８６の上側の表面に樹脂の微粉末６２，６４が付着する。
【００５８】
また、微粉末を加熱する工程を行う。具体的には、下金型２７０がヒータであるときはヒータを稼動させ、樹脂微粉末が付着したワイヤ８６ごと半導体装置８０全体を加熱する。あるいは樹脂微粉末の付着の前にワイヤ８６の温度が上がるように半導体装置８０全体を予め加熱しておいてもよい。ヒータを用いずに、樹脂微粉末導入口２３２から熱風を供給して予めワイヤ８６の温度を上げておいてもよい。この加熱により、図３で説明したと同様の過程により、樹脂微粉末６２，６４がワイヤ８６上で溶融し、固化して、ワイヤ８６の表面に樹脂薄膜６６が形成される。図１０はその様子を示す図である。こうして、表面の樹脂薄膜により補強されたワイヤ８７が得られる。
【００５９】
次にモールド樹脂を充填する工程を行う。具体的には、図１１に示すように、上金型２３０のモールド注入口２３４からモールド樹脂２８７をキャビティ２３６の中に注入し充填する。これに先立ち樹脂微粉末導入口２３２を封止しておくことが好ましい。この工程については、例えば所定の加圧条件、加熱条件のもとで射出成形を行う一般的な射出成形技術を用いることができ、その点からこの工程を射出成形工程と呼ぶことができる。
【００６０】
モールド樹脂は、ワイヤの補強に用いた樹脂と同じものを用いることができる。射出成形工程のタイミングは、樹脂微粉末が完全に固化する前であっても樹脂モールドの負荷に耐えられる程度の強度になれば、モールド樹脂の充填等を開始することができる。特に、モールド樹脂とワイヤの補強に用いた樹脂とが同じものの場合には、樹脂微粉末が完全に固化する前に射出成形を行うことで樹脂薄膜とモールド樹脂との間で樹脂特性の整合性の向上を図り、両樹脂間の結合強度を増すことができる。
【００６１】
射出成形工程が終わると、上金型２３０と下金型２７０とを分離し、成形され固化したモールド樹脂２８８によりパッケージングされた半導体装置２９０を取り出す。こうして、製造装置２００を用いて、ワイヤの補強に引き続き樹脂モールドを行い、樹脂薄膜により補強されたワイヤ８７を内部に有する樹脂モールド半導体装置２９０を得ることができる。
【００６２】
図１３は、樹脂モールド半導体装置２９０のワイヤ８６の周囲の断面図である。このように、ワイヤ８６の表面の一部、図８の場合では、基板８２に向かい合う側と反対側の表面に、樹脂薄膜６６が形成され、これらの周囲を成形されたモールド樹脂１８８が包んでいる。上記のようにモールド樹脂の材料を、ワイヤの補強に用いた樹脂と同じにすることで、樹脂薄膜６６と成形されたモールド樹脂２８８の熱膨張係数、水分透過率等の特性を整合させることができる。その場合でも、ワイヤ上で微粉末が溶融し固化しつつある樹脂薄膜と液状のモールド樹脂とが接する境界部分は、モールド樹脂のみの部分、あるいはワイヤ８６とモールド樹脂との境界部分と物性的に異なるものがあると考えられる。例えば、一般的に異なる材料との境界では重合反応の程度が低いので、樹脂薄膜６６と成形されたモールド樹脂２８８との境界部分の物性が他の部分と異なることが予想される。したがって、樹脂薄膜６６の形成状況の確認手段には、ワイヤ８６の周囲の物性等の観察を用いることが好ましい。
【００６３】
上記においては、ワイヤに微粉末を直接付着させるものとして説明したが、ワイヤに微粉末を付着させる前に、付着促進の手段を設けることができる。付着促進の手段としては、静電的な付着促進手段を用いることができる。例えば、ワイヤにプラスあるいはマイナスの電荷を与え、微粉末にワイヤに与えた電荷と逆の極性の電荷を与える荷電手段を設ける。ワイヤに与える電荷量としては、半導体素子の特性を劣化させない程度十分低い量とする。このように、ワイヤと微粉末との間に、互いに極性の逆の電荷を与えることで、ワイヤと微粉末との間に静電的吸引力を生じさせることができ、ワイヤ上における微粉末の付着を促進できる。
【００６４】
また、表面張力的な付着促進手段を用いることもできる。例えば、ワイヤに粘性の低い液体を吹き付ける。吹き付ける液体の粘性及び吹き付け力は、ワイヤに変形の影響を及ぼさない程度に低い粘性、弱い吹き付け力とする。ワイヤ上に液体があることで、その表面張力により微粉末がワイヤ上に捕らえられやすくなり、付着を促進できる。
【００６５】
以上の説明においては、ボンディングワイヤを補強するのに熱硬化性樹脂を用いた。この他に、熱可塑性樹脂を用いてもよい。この場合は、半導体装置をその後パッケージングする際の処理温度より高い融点を有する材料の熱可塑性樹脂を用いる。
【００６６】
このようにして、樹脂の微粉末をワイヤに付着させ、ワイヤ上で溶融、固化させてワイヤを補強することができる。かかる方法によるワイヤの補強には、次のような利点もある。
【００６７】
すなわち、ワイヤの補強のためには、ワイヤの全周を必ずしも覆う必要がないので、装置を簡略にすることができる。例えば、隣接するワイヤの接触による短絡を防止するためにワイヤに絶縁皮膜を設ける従来の方法の場合には、ワイヤの全周を覆う必要があり、周囲のワイヤ等によって隠されるワイヤがあるときは、被覆剤に浸漬させる等の方法をとらざるを得ず、作業が煩雑になることがあるからである。
【００６８】
つまり、ワイヤに液状の樹脂等の被覆剤を塗布又は浸漬したものの場合は、それを乾燥あるいは加熱硬化させても、ワイヤに十分な補強強度を与えられないことがある。したがって、ワイヤがその後の樹脂封止等により変形することがあり、これによる短絡を防止するにはワイヤの全周を覆う必要があるためである。これに対し、本発明に係る実施の形態では、常温において固体である樹脂の微粉末をワイヤに付着させ、これをワイヤ上で溶融させ固化させるので、十分な補強強度を得ることができる。
【００６９】
また、ワイヤの変形自体を防ぐことができ、従来の方法では困難であったインピーダンスの変化の防止を行うことができる。図１４は、ワイヤの変形とインピーダンス特性の変化の関係を説明する図である。ここでは、ワイヤの強度が十分でワイヤの変形が起こっていない１組のワイヤ８６ａ，８６ｂと、ワイヤの強度が十分でないためにワイヤの変形が起こっている他の１組のワイヤ８６ｃ，８６ｄとを同じ図で示してある。隣接するワイヤは、容量結合（キャパシタンス結合：Ｃ）と、誘導結合（インダクタンス結合：Ｌ）をしている。これらの結合の大きさは、隣接するワイヤの間の間隔やワイヤの形状に依存している。図１４では、変形のない１組のワイヤ８６ａ，８６ｂに比べ、変形のある他の１組のワイヤ８６ｃ，８６ｄの方が、隣接するワイヤの間の間隔がかなり狭くなり、その間の容量が増大している。
【００７０】
このように、ワイヤの強度が十分でなくモールド工程等でワイヤの変形が生ずると、ワイヤ間の容量が変化し、それに伴いワイヤ間、すなわち半導体素子８４の信号端子間のインピーダンスが変化する。誘導結合についても同様に変化し、これらは、半導体素子８４の信号端子間におけるインピーダンス特性の変化を招く。本発明の実施の形態によれば、ワイヤの表面に樹脂薄膜が形成されワイヤの強度が補強され、ワイヤの変形自体を防ぐことができ、インピーダンスの変化の防止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるボンディングワイヤ補強装置の概念図である。
【図２】本発明に係る実施の形態におけるボンディングワイヤ補強装置の部分拡大図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、ワイヤの上面に付着した微粉末が溶融固化する様子を示す図である。
【図４】本発明に係る実施の形態における樹脂モールドによりパッケージングされた半導体装置の模式図である。
【図５】他の実施の形態におけるボンディングワイヤ補強装置を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、ボンディングワイヤ補強機能を備えたワイヤボンディング装置の構成を示す図である。
【図７】他の実施の形態において、加熱装置に光照射器を用いる例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、樹脂モールド半導体装置の製造装置を示す図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、樹脂微粉末をワイヤに付着させる工程を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、ワイヤの表面に樹脂薄膜が形成される様子を示す図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、モールド樹脂を充填する工程を示す図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態における樹脂モールド半導体装置を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、樹脂モールド半導体装置のワイヤの周囲の断面図である。
【図１４】ワイヤの変形とインピーダンス特性の変化の関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０，１００  ボンディングワイヤ補強装置、３０，１０２，１２２  フード、３２  ワーク出し入れ口、３４  排気ダクト、４０，１０４，１２４，２４０  微粉末噴霧器、４２  供給量調整部、５０，１１０，２５０  供給パイプ、６０  供給槽、６２，６４  微粉末、６６  樹脂薄膜、７０，１０６  ヒータ、７９  ダイボンディング後ワイヤボンディング前の半導体装置、８０  ワイヤボンディング後の半導体装置、８２  基板、８４  半導体素子、８６，８６ａ，８６ｂ，８６ｃ，８６ｄ  ワイヤ、８７  補強されたワイヤ、８８  樹脂モールド、９０  パッケージングされた半導体装置、１０８ａ，１２８ａ  ワーク取り入れ口、１０８ｂ，１２８ｂ  ワーク取り出し口、１２０  ワイヤボンディング装置、１２６  ワイヤ補強用ヒータ、１３０  ワーク搬送機構、１３２  プレヒータ、１３４  メインヒータ、１３６  ワイヤボンディングのための機構、１４０  光照射器、２３０  上金型、２３２  微粉末導入口、２３４  モールド注入口、２３６  キャビティ、２７０  下金型、２８７  モールド樹脂、２８８  成形されたモールド樹脂、２９０  樹脂モールド半導体。
【図１】
2004282021.tif 000003
【図２】
2004282021.tif 000004
【図３】
2004282021.tif 000005
【図４】
2004282021.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004282021.tif 000009
【図８】
2004282021.tif 000010
【図９】
2004282021.tif 000011
【図１０】
2004282021.tif 000012
【図１１】
2004282021.tif 000013
【図１２】
2004282021.tif 000014
【図１３】
2004282021.tif 000015
【図１４】
2004282021.tif 000016