(57)【要約】【課題】樹脂モールド工程におけるボンディングワイヤ流れを、高価なＩＣチップを使用しない低コストで簡便な方法によって評価でき、更にワイヤピッチの異なる隣接したワイヤ同士のワイヤ変形量を解析することが可能な、ボンディングワイヤ流れの評価方法を提供する。【解決手段】半導体素子とリードフレーム等とを接続するボンディングワイヤを有する半導体装置の製造工程において、半導体封止用樹脂を樹脂モールドする際に生じるボンディングワイヤのワイヤ流れを評価する代用評価方法であって、リードフレームのアイランド部に樹脂注入方向と直角になるように、且つボンディングワイヤ間のワイヤピッチが５００μｍ以下となるようにボンディングワイヤを複数ボンディングし、樹脂モールドを行った後、ボンディングワイヤの変形量を測定することを特徴とするボンディングワイヤ流れの評価方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子とリードフレーム等とを接続するボンディングワイヤを有する半導体装置の製造工程において、半導体封止用樹脂を樹脂モールドする際に生じるボンディングワイヤのワイヤ流れを評価する代用評価方法であって、リードフレームのアイランド部に樹脂注入方向と直角になるように、且つボンディングワイヤ間のワイヤピッチが５００μｍ以下となるようにボンディングワイヤを複数ボンディングし、樹脂モールドを行った後、ボンディングワイヤの変形量を測定することを特徴とするボンディングワイヤ流れの評価方法。
【請求項２】
５００μｍ以下の任意のワイヤピッチでボンディングされたボンディングワイヤ群が２群以上アイランド上にボンディングされており、それぞれのボンディングワイヤ群のワイヤピッチは同一ではなく、且つワイヤピッチの異なる隣接したボンディングワイヤの変計量を測定する請求項１に記載のボンディングワイヤ流れの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子とリードフレーム等とを接続するボンディングワイヤを有する半導体装置の製造工程において、半導体封止用樹脂を樹脂モールドの際に生じるボンディングワイヤの変形量、いわゆるワイヤ流れを評価する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣやトランジスタ等の半導体装置の製造工程において、半導体素子とリードフレーム等とを接続するボンディングワイヤは樹脂モールドの際に注入される樹脂により流されて変形することがあり、その変形量が大きいとボンディングワイヤ同士が接触してショートする危険がある。従って、ボンディングワイヤの変形量を測定して樹脂モールド時のワイヤ流れを評価することは、モールド樹脂の開発時、樹脂モールドの各種条件設定時、適正なボンディングワイヤの開発時、ボンディングワイヤの線材の選択時などにおいて極めて重要となる。
従来のボンディングワイヤ流れの評価は、実際の半導体素子を用いて行われていた。即ち、リードフレームのアイランド部に実際の半導体素子であるＩＣチップをダイボンディングし、ＩＣチップの各ボンディングパッドとリードフレームの各インナーリードとをボンディングワイヤでそれぞれワイヤボンディングした後、これをモールディング装置を用いて樹脂モールドする。次に、樹脂モールドしたサンプルをＸ線透過装置で観察して、ＩＣチップとリードフレームとの間に張られたボンディングワイヤの変形量を測定していた。しかし、この従来の評価方法では、ＩＣチップは非常に高価であるためコストが高くなるうえ、多ピンのＩＣチップに実際にワイヤボンディングする必要があるため、非常に工数が掛かり評価の効率が低下するという問題があった。
【０００３】
また、本発明と同様にリードフレームのアイランド部に樹脂注入方向と直角になるようにボンディングワイヤをボンディングし、樹脂モールドを行った後、ボンディングワイヤの変形量を測定する方法が提言されている（例えば、特許文献１参照。）が、この評価方法であると任意のワイヤ高さ及びワイヤ長において任意の剪断速度で充填した際のワイヤ変形量の測定しかできなかった。昨今のＢＧＡやＱＦＰのワイヤボンディング状態を考えると狭ピッチ部と広ピッチ部が不規則に発生しワイヤピッチの異なる隣接するワイヤ同士の変形量が大きく異なるためショートの可能性が著しく高くなることが分かっている。ワイヤ変形は封入樹脂の充填条件にも依存するが、ワイヤ同士の位置関係も樹脂特性、封入条件以上にワイヤの位置関係に大きく依存することが分かっている。従って、ＢＧＡやＱＦＰのように狭ピッチ部と広ピッチ部が不規則に存在するものに対応できるボンディングワイヤ流れの評価方法が強く望まれていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−９２８９２号公報（第２〜４頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の事情に鑑み、樹脂モールド工程におけるボンディングワイヤ流れを、高価なＩＣチップを使用しない低コストで簡便な方法によって評価でき、更にワイヤピッチの異なる隣接したワイヤ同士のワイヤ変形量を解析することが可能な、ボンディングワイヤ流れの評価方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記［１］〜［２］に記載の本発明により達成される。
［１］  半導体素子とリードフレーム等とを接続するボンディングワイヤを有する半導体装置の製造工程において、半導体封止用樹脂を樹脂モールドする際に生じるボンディングワイヤのワイヤ流れを評価する代用評価方法であって、リードフレームのアイランド部に樹脂注入方向と直角になるように、且つボンディングワイヤ間のワイヤピッチが５００μｍ以下となるようにボンディングワイヤを複数ボンディングし、樹脂モールドを行った後、ボンディングワイヤの変形量を測定することを特徴とするボンディングワイヤ流れの評価方法。
［２］  ５００μｍ以下の任意のワイヤピッチでボンディングされたボンディングワイヤ群が２群以上アイランド上にボンディングされており、それぞれのボンディングワイヤ群のワイヤピッチは同一ではなく、且つワイヤピッチの異なる隣接したボンディングワイヤの変計量を測定する第［１］項１に記載のボンディングワイヤ流れの評価方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明方法は、リードフレームのアイランド部に樹脂注入方向と直角になるように、且つボンディングワイヤ間のワイヤピッチが５００μｍ以下となるようにボンディングワイヤを複数ボンディングし、樹脂モールドを行った後、ボンディングワイヤの変形量を測定することによって、高価なＩＣチップを使用しない低コストで簡便な方法によって評価でき、更にワイヤピッチの異なる隣接したワイヤ同士のワイヤ変形量を解析することを可能とするボンディングワイヤ流れの評価方法を提供するものである。
以下、本発明のボンディングワイヤ流れの評価方法について詳細に説明する。
【０００８】
本発明方法においては、高価なＩＣチップを使用せず、リードフレームのアイランド部に直接ボンディングワイヤをボンディングして張り渡し、これを樹脂モールドして、ワイヤ流れを測定評価する。尚、ＩＣチップを用いずリードフレームのアイランド部を用いるため、実際のワイヤ流れとは異なる近似値としての評価になるが、結果の解析に支障はない。
また、リードフレームのアイランド部にボンディングワイヤをボンディングするので、ＩＣチップの場合と異なり、ボンディングワイヤを張る方向に制限がない。従って、ボンディングワイヤに対して直角方向に樹脂が流動したとき、ボンディングワイヤが最も大きな応力を受けてワイヤ流れが最大になると推定できるから、本発明方法ではワイヤ流れが最大となる樹脂注入方向と直角方向にボンディングワイヤを張るのである。
更にワイヤはそのピッチを５００μｍ以下であることが必要であり、任意のワイヤピッチでボンディングされたワイヤ群が２群以上あり、且つそれぞれのボンディングワイヤ群のワイヤピッチが同一ではないことが望ましい。ＢＧＡ、ＱＦＰを代表とするＩＣの主力製品は、特にＩ／Ｏ数が多くチップ上に存在するボンディングパッドの位置ならびに、インナーリードの位置の関係より一定のピッチでワイヤボンディングされないことがほとんどである。異なるワイヤピッチが隣接するワイヤ同士のワイヤ変形量が他のワイヤに比べて多いのは周知の事実である。また、大きく異なるワイヤピッチのワイヤはチップのコーナー部に発生するケースが高く即ち必然的に樹脂の流動（注入方向）に対して直角及び直角に近くなるケースが多くなる。従ってワイヤピッチを任意に変更し、更に異なるワイヤピッチが隣接するワイヤの変形量を簡易的に測定することが可能となる本評価方法は実パッケージでの評価を代用できる有効な手段となる。
ワイヤピッチとしては５００μｍ以下であることが必要であるが、その理由は５００μｍを越えてもワイヤ変形量には大きく変化がないことがあげられる。また、その下限値に関しては、ワイヤボンディング技術のレベルに依存しており、現状では３０μｍが限界となっている。今後、ワイヤボンディング技術が向上し更に狭ピッチのワイヤボンディングが可能となった際には下限値はこの限りではない。
更に任意のワイヤピッチでボンディングされたワイヤ群が２群以上アイランド上にボンディングされていることが望ましいが、同一ピッチのワイヤは少なくとも５本以上あること、また３群以上のワイヤピッチでボンディングすることがより望ましい。その際に使用されるボンディングワイヤの仕様（組成、硬さ、径など）は任意で問題ない。また、ボンディングワイヤの張り方（ループ高さ、ループ形状、ワイヤ長など）も任意で問題はない。ワイヤピッチが異なるワイヤ群が２群以上ある場合に、それぞれのワイヤ群の仕様は同一である必要はない。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明のボンディングワイヤ流れの評価方法の一例を、図１、図２を参照して説明する。線径２５μｍの金のボンディングワイヤ１を、図１に示すように、リードフレームのアイランド部２に矢印で示す樹脂注入方向と直角になるように、それぞれボンディングした。ボンディングワイヤの高さは２５０μｍとした。またボンディングワイヤの長さは６ｍｍとした。
次に、ボンディングピッチに関しては、ゲート近傍側から５０μｍ、１００μｍ、３００μｍと変化させ、各ピッチのワイヤを同一アイランド上に１０本ずつボンディングしたリードフレームを準備し、樹脂封止し、封入後のワイヤ変形量を軟Ｘ線透過装置にて観察した。
ワイヤ変形量は全てのワイヤについて測定及び計算を行った。その計算方法は、図２に示すワイヤ変形率（％）＝ｘ／ｌ×１００として計算した。その結果得られたワイヤピッチとワイヤ変形率の関係を図３に示した。図３から分かるように、ワイヤ変形が大きいワイヤは、端部のワイヤとワイヤピッチが変化する部分のワイヤであることが分かる。ピッチ５０μｍの１０本目のワイヤとピッチ１００μｍの１本目のワイヤは同一となる。同様に１００μｍの１０本目のワイヤとピッチ３００μｍの１本目のワイヤも同一のワイヤとなる。
封入後のワイヤ間隙について封入前の初期値と比較したものを図４に示した。
ワイヤピッチが変化する部分のワイヤが著しく変形するため、図４に示すようにそれぞれに近接するワイヤが初期値と比べて非常に接近するケースが出てくることが分かる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂モールド工程におけるボンディングワイヤ流れを、従来のごとく高価なＩＣチップを使用せずに、低コストで簡便な方法によって評価することができ、更にワイヤピッチの異なる隣接したワイヤ同士のワイヤ変形量を解析することができる。従って、本発明のボンディングワイヤ流れの評価方法によれば、ＢＧＡやＱＦＰのように狭ピッチ部と広ピッチ部が不規則に存在する用途に対しても、ＩＣパッケージのモールド樹脂の生産開発、樹脂モールディング工程、ボンディングワイヤの生産開発、ワイヤボンディング工程その他で、生産性の向上、開発時間の短縮、開発費用の圧縮、及び高品質製品の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法によるリードフレームのアイランド部にボンディングワイヤをボンディングした状態を示す概略の平面図の一例
【図２】ワイヤ変形の測定方法及び計算方法を示す図
【図３】実施例の各ボンディングピッチワイヤの変形率を示すグラフ
【図４】封入後のワイヤ間隙について封入前の初期値と比較したグラフ
【符号の説明】
１  ボンディングワイヤ
２  リードフレームのアイランド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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