(57)【要約】【課題】ワイヤとリードの接続性を向上する。【解決手段】先端に向けて突出自在にスライド可能な押さえ部材６ｄが外周部に設けられたキャピラリ６ａを用いてワイヤボンディングを行うことで、キャピラリ６ａのワイヤボンディングの動作中にキャピラリ先端による押圧面積を増やすことができるため、インナリード２ａに対してワイヤボンディングする際に、キャピラリ６ａの先端部６ｃに近接して押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆを配置してキャピラリ６ａの先端部６ｃと押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆとで銅ワイヤ５を押圧することで、銅ワイヤ５の接続面積を増やすことができ、その結果、ワイヤボンディング工程のスループットを低下させることなく、銅ワイヤ５とインナリード２ａの接続性を向上させることができる。【選択図】図１４
2013038370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボンディングツールであるキャピラリに通した導電性ワイヤを用いて半導体チップの電極パッドと前記半導体チップの周囲に配置されたリードとをワイヤボンディングする半導体装置の製造方法であって、
（ａ）主面に複数の電極パッドが形成された前記半導体チップを準備する工程と、
（ｂ）前記半導体チップの前記電極パッドに前記キャピラリを用いて前記導電性ワイヤを電気的に接続する工程と、
（ｃ）前記キャピラリを用いて前記導電性ワイヤと前記リードとを電気的に接続する工程と、
を有し、
前記（ｂ）工程で、前記キャピラリの先端部で前記導電性ワイヤを前記電極パッドに押さえ付けて接続し、
前記（ｃ）工程で、前記キャピラリと、前記キャピラリの先端部に近接して設けられた押さえ部材とによって前記導電性ワイヤを前記リードに押さえ付けて接続し、
前記半導体チップの前記電極パッドと前記リードとを前記導電性ワイヤで接続する際の前記キャピラリのワイヤボンディングの動作中に、前記押さえ部材を前記キャピラリの先端部に近接して配置し得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記押さえ部材の材質は、前記キャピラリの材質と同じであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、前記押さえ部材は、前記導電性ワイヤを押圧するワイヤ押圧部と、前記ワイヤ押圧部を支持する支持部とを有し、前記ワイヤ押圧部の押圧面積は、前記支持部の延在方向と交差する方向の断面積より大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の製造方法において、前記（ｂ）工程で前記導電性ワイヤを前記電極パッドに接続した後、前記キャピラリを上方に移動させた際に、前記押さえ部材の先端部を前記キャピラリの先端部に近接して配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、前記導電性ワイヤは、銅を主成分とする銅ワイヤである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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、ワイヤボンディングが行われる半導体装置の組み立てに適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤボンディング用のツールであるキャピラリにおいて、少なくとも先端部分をＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ系セラミックスによって形成する技術が、例えば、特開平６−３１４７２１号公報（特許文献１）に記載されており、前記文献にキャピラリの構造が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１４７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、半導体デバイスのプロセスルールの微細化やチップサイズの小型化などの影響により、半導体チップの電極パッドの開口寸法は縮小される傾向であり、これに追従してワイヤボンディング用のツールであるキャピラリの先端部の形状も半導体チップの電極パッドの開口寸法に合うように縮小されている。
【０００５】
このようなキャピラリを用いて基板（配線基板）もしくはリードフレームのリードにワイヤを接続する場合、キャピラリの先端が細いために押し付け荷重や超音波振動が接続箇所に伝わりにくく、接続不良の要因の一つとなっている。
【０００６】
一般的にリードの幅は半導体チップの電極パッドより寸法が大きいので、キャピラリの先端部の形状をリードに合わせた大きな形状にすればこの問題は解決するが、半導体チップの電極パッドからリードにワイヤを接続する工程中に治工具を変えることは出来ないので、一番小さな接続箇所である電極パッド側に合わせた小径の先端のキャピラリを用いらざるを得ない。
【０００７】
特に、近年の材料コストの低減化のために注目されている銅（Ｃｕ）ワイヤでは、リードとの接続性が金（Ａｕ）ワイヤに比較して低いため、前述の接続不良が特に多く発生することが課題となっている。
【０００８】
なお、前記特許文献１（特開平６−３１４７２１号公報）に記載された構造のキャピラリを用いた際にもキャピラリの先端部は細いため、リードに対するワイヤ接続で、接続不良が発生し易いものと思われる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤとリードの接続性を向上することができる技術を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１３】
代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、キャピラリのワイヤボンディングの動作中に押さえ部材をキャピラリの先端部に近接して配置し、キャピラリとキャピラリの先端部に近接して配置された押さえ部材とによって導電性ワイヤをリードに押さえ付けてワイヤボンディングを行うものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１５】
ワイヤボンディングの接続性を向上することができる。
【００１６】
また、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図４】図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程で用いられるボンディングツールであるキャピラリの構造の一例を示す部分側面図と先端図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す拡大断面図である。
【図９】図７に示すキャピラリの延在方向に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるボール形成時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１１】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるチップ側ボンド時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１２】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるキャピラリ上昇時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１３】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるキャピラリ下降時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１４】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるリード側ボンド時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１５】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるワイヤ切断時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【図１６】図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるリード側接続後の接続部の構造の一例を示すキャピラリ先端図、部分側面図、部分平面図及びステッチ形状図である。
【図１７】図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１８】図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の変形例の半導体装置（ＢＧＡ）の構造を示す断面図である。
【図２０】図１９に示す半導体装置の組み立てで用いられる配線基板の構造の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１９】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００２１】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２２】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【００２５】
本実施の形態の半導体装置は、リードフレームを用いて組み立てられる多ピンで、かつ樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態では前記半導体装置の一例として、図１に示すような多ピンのＱＦＰ（Quad Flat Package)１を取り上げて説明する。
【００２６】
図１、図２に示すＱＦＰ１の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ４と、半導体チップ４の周囲に放射状に配置された複数のインナリード（リード）２ａと、インナリード２ａと一体に形成された複数のアウタリード２ｂと、半導体チップ４の主面４ａに形成された表面電極である電極パッド４ｃとこれに対応するインナリード２ａとを電気的に接続する銅ワイヤ（導電性ワイヤ）５とを有している。
【００２７】
さらに、ＱＦＰ１は、銀ペースト等のダイボンディング材を介して半導体チップ４が固定されたチップ搭載部であるタブ（ダイパッドともいう）２ｃと、樹脂モールディングによって封止用樹脂等から形成され、かつ半導体チップ４とタブ２ｃと複数の銅ワイヤ５と複数のインナリード２ａを封止する封止体３とを有している。ＱＦＰ１であるため、複数のインナリード２ａそれぞれと一体に形成された複数のアウタリード２ｂは、封止体３の４辺それぞれから外部に向かって突出しており、各アウタリード２ｂは、ガルウィング状に曲げ成形されている。
【００２８】
ここで、ＱＦＰ１に搭載された半導体チップ４は、その主面４ａに形成された複数の電極パッド４ｃが、狭パッドピッチで設けられており、これにより、多ピン化が図られている。つまり、半導体チップ４の主面４ａには、その周縁部に複数の電極パッド４ｃが略四角形に並んで配列されている。複数の電極パッド４ｃそれぞれは、アルミニウムを主成分とした表面電極である。
【００２９】
また、半導体チップ４の複数の電極パッド４ｃとそれぞれに対応する複数のインナリード２ａとをそれぞれ電気的に接続する複数の銅ワイヤ５は、銅を主成分とする銅線である。すなわち、本実施の形態のＱＦＰ１は、導電性ワイヤとして銅線（銅ワイヤ５）を採用しており、低コスト化が図られている。なお、銅ワイヤ５に含まれる銅は、例えば、９９．９９％銅、もしくは９９．９９９％銅等の純銅である。ただし、導電性ワイヤは、金ワイヤ等であってもよい。
【００３０】
また、半導体チップ４は、各リードに対してワイヤ接続されているため、その主面４ａを上方に向けてフェイスアップ実装でタブ２ｃ上に搭載されている。つまり、半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃとがダイボンディング材を介して接合されている。
【００３１】
また、インナリード２ａ、アウタリード２ｂ及びタブ２ｃは、例えば、銅合金等の薄板状の部材によって形成され、さらに、封止体３は、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂等から成り、樹脂モールディングによって形成されたものである。
【００３２】
次に、本実施の形態の半導体装置（ＱＦＰ１）の製造方法を、図３に示すフロー図に沿って説明する。
【００３３】
図３は図１に示す半導体装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図、図４は図１に示す半導体装置の組み立てで用いられるリードフレームの構造の一例を示す拡大部分平面図、図５は図１に示す半導体装置の組み立てのダイボンディング後の構造の一例を示す部分断面図、図６は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング後の構造の一例を示す部分断面図である。
【００３４】
また、図７は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程で用いられるボンディングツールであるキャピラリの構造の一例を示す部分側面図と先端図、図８は図７のＢ−Ｂ線に沿って切断した構造の一例を示す拡大断面図、図９は図７に示すキャピラリの延在方向に沿って切断した構造の一例を示す部分断面図である。
【００３５】
また、図１０は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるボール形成時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図、図１１は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるチップ側ボンド時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図、図１２は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるキャピラリ上昇時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。さらに、図１３は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるキャピラリ下降時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図、図１４は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるリード側ボンド時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図、図１５は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるワイヤ切断時のキャピラリ動作の一例を示す部分概念図である。
【００３６】
また、図１６は図１に示す半導体装置の組み立てのワイヤボンディング工程におけるリード側接続後の接続部の構造の一例を示すキャピラリ先端図、部分側面図、部分平面図及びステッチ形状図、図１７は図１に示す半導体装置の組み立ての樹脂モールディング後の構造の一例を示す部分断面図、図１８は図１に示す半導体装置の組み立ての切断・成形後の構造の一例を示す部分断面図である。
【００３７】
まず、図３のステップＳ１に示すリードフレーム準備を行う。ここでは、図４に示すリードフレームの一例であるマトリクスフレーム２を準備する。マトリクスフレーム２には、半導体チップ４が搭載されるデバイス領域２ｄが複数個並んで形成されているとともに、それぞれのデバイス領域２ｄに複数のインナリード（リード）２ａやアウタリード（リード）２ｂが設けられている。
【００３８】
本実施の形態で用いられる図４に示すマトリクスフレーム２は、１つのＱＦＰ１を形成するための領域であるデバイス領域２ｄが複数行×複数列（例えば、図４では２行×２列の領域のみを表示している）に亘ってマトリクス配置で複数個形成された多連の薄板部材であり、各デバイス領域２ｄには、１つのタブ（ダイパッド）２ｃ、複数のインナリード２ａと複数のアウタリード２ｂ等が形成されている。
【００３９】
また、マトリクスフレーム２は、例えば、銅合金（銅を主成分とする金属）等によって形成された長方形の薄板材であり、タブ２ｃ、複数のインナリード２ａ及びアウタリード２ｂが一体に形成されている。図４に示すマトリクスフレーム２では、Ｘ方向が長方形の長手方向であり、Ｙ方向が長方形の幅方向である。
【００４０】
また、マトリクスフレーム２の幅方向の両端部の枠部２ｅには、処理の際の位置決め用の長孔２ｇやガイド用のスプロケットホール２ｆが複数個設けられている。
【００４１】
なお、図４に示すマトリクスフレーム２における１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、図１に示すＱＦＰ１におけるアウタリード２ｂの本数と異なっているが、これはマトリクスフレーム２のリード部分の形状をわかり易く示すためのものであり、ＱＦＰ１を組み立てるために用いられるマトリクスフレーム２の１つのデバイス領域２ｄのインナリード２ａの本数は、ＱＦＰ１のアウタリード２ｂの本数と同じであることは言うまでもない。
【００４２】
さらに、マトリクスフレーム２は、複数のデバイス領域２ｄが単列で配置されたものであってもよい。
【００４３】
その後、図３のステップＳ２に示すダイボンディングを行う。ここでは、主面４ａに複数の電極パッド４ｃが形成された半導体チップ４を準備し、その後、マトリクスフレーム２の複数のデバイス領域２ｄのタブ（チップ搭載部）２ｃに、図５に示すようにダイボンディング材を介して半導体チップ４を搭載する。すなわち、半導体チップ４の裏面４ｂとタブ２ｃとを前記ダイボンディング材によって接合する。
【００４４】
なお、半導体チップ４の主面４ａには、その周縁部に複数の電極パッド４ｃが並んで配置されている。
【００４５】
その後、図３のステップＳ３に示すワイヤボンディングを行う。すなわち、図６に示すように、半導体チップ４の主面４ａの電極パッド４ｃと、これに対応するインナリード２ａとを図７に示すボンディングツールであるキャピラリ６ａの案内によって銅ワイヤ（導電性ワイヤ）５で電気的に接続する。なお、銅ワイヤ５は、銅を主成分とする銅線である。
【００４６】
ここで、ステップＳ３のワイヤボンディング工程で使用される図７に示すボンディングツールであるキャピラリ６ａの構造について説明する。
【００４７】
ワイヤボンディング工程で用いられるワイヤボンダの主要部であるボンディングヘッド（図示せず）には、ワイヤボンディング時に銅ワイヤ５を案内するキャピラリ６ａが設けられている。
【００４８】
本実施の形態で用いられるキャピラリ６ａは、図７〜図９に示すように円筒形のものであるが、先端部６ｃに向けて途中から先細りの円錐形状となっており、その中心には図１０に示す銅ワイヤ５を通すための貫通孔６ｂがキャピラリ６ａの延在方向に沿って形成されている。
【００４９】
さらに、図８及び図９に示すように、キャピラリ６ａの円錐形状部分の外周部の一部には、細長い棒状の押さえ部材６ｄを収容可能な収容部６ｈが設けられている。その際、押さえ部材６ｄは、収容部６ｈから突出・収容可能に設けられ、スライド自在に取り付けられている。
【００５０】
ここで、押さえ部材６ｄは、銅ワイヤ５を押圧する先端側のワイヤ押圧部６ｆと、このワイヤ押圧部６ｆを支持し、かつ収容部６ｈに収容される細長い棒状の支持部６ｇとを有している。つまり、押さえ部材６ｄの収容部６ｈに収容される支持部６ｇは、細長い棒状であり、収容部６ｈから突出及び収容部６ｈに収容自在に設けられており、キャピラリ６ａの外周部に設けられた駆動部６ｉによって収容部６ｈから突出及び収容されるように設けられている。
【００５１】
詳細には、押さえ部材６ｄは、その先端部６ｅであるワイヤ押圧部６ｆを、キャピラリ６ａの先端部６ｃに近接配置可能なように、また、収容部６ｈから突出した支持部６ｇが再度収容部６ｈに収まるように設けられている。つまり、押さえ部材６ｄは、キャピラリ６ａの円錐部分の外周部に設けられた収容部６ｈに支持部６ｇが収まるように設けられており、突出時には、先端部６ｅであるワイヤ押圧部６ｆがキャピラリ６ａの先端部６ｃに並んで近接配置され、一方、退避時には突出した支持部６ｇが収容部６ｈに収容されてワイヤ押圧部６ｆがキャピラリ６ａの先端部６ｃより引っ込んだ状態となる。
【００５２】
つまり、押さえ部材６ｄは、図７に示すキャピラリ６ａの円錐部分の外周部においてキャピラリ６ａの延在方向Ｐに対してスライド移動自在に設けられている。その際、押さえ部材６ｄのスライド移動は、駆動部６ｉによって行われる。
【００５３】
なお、押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆの収容部６ｈからの突出動作及び退避動作は、キャピラリ６ａの移動動作とともにワイヤボンダにおける自動制御によって行われる。すなわち、ワイヤボンダでのプログラムの設定により、キャピラリ６ａの動作と同様に、押さえ部材６ｄの突出や退避のタイミングを駆動部６ｉを介して制御する。
【００５４】
これにより、キャピラリ６ａのワイヤボンディングの動作中に、押さえ部材６ｄをキャピラリ６ａの先端部６ｃに近接して配置することができる。
【００５５】
すなわち、ワイヤボンディングにおけるキャピラリ６ａの動作（キャピラリ６ａの移動動作や停止動作等を含む）中に、必要に応じて押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させ、キャピラリ６ａの先端部６ｃに押さえ部材６ｄの先端部６ｅ（ワイヤ押圧部６ｆ）を近接させ、キャピラリ６ａと押さえ部材６ｄによって銅ワイヤ５を押圧することができ、また、キャピラリ６ａの前記動作中に押さえ部材６ｄの支持部６ｇを収容部６ｈに退避させることができる。
【００５６】
このように、ワイヤボンディングにおいて、押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させ、キャピラリ６ａの先端部６ｃに押さえ部材６ｄの先端部６ｅを近接させてキャピラリ６ａと押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆとによって銅ワイヤ５を押圧することで、銅ワイヤ５とリード等の接続面積を増加させることができ、その結果、ワイヤ接続部の接続強度を高めてその接続性を向上させることができる。
【００５７】
また、ワイヤ押圧部６ｆの銅ワイヤ５を押圧する押圧面積は、支持部６ｇのキャピラリ６ａの延在方向と交差する方向の断面積より大きい。
【００５８】
すなわち、押さえ部材６ｄの先端部６ｅに形成されたワイヤ押圧部６ｆは、ワイヤ接続時に銅ワイヤ５を押圧する面積が大きくなるように、その押圧面積は、支持部６ｇの横断面積（キャピラリ６ａの支持部６ｇの延在方向と交差する方向の断面積）に比べて遥かに大きい。
【００５９】
つまり、押さえ部材６ｄにおいて収容部６ｈに収まる支持部６ｇは、スライド動作し易いように細長い棒状になっており、一方、ワイヤボンディング時に銅ワイヤ５を押圧するワイヤ押圧部６ｆは、銅ワイヤ５を広い（大きな）面積で押圧し、かつ収容部６ｈに収まる必要はないため、大きな面積となっている。
【００６０】
このようにワイヤ押圧部６ｆの面積を大きくすることにより、銅ワイヤ５の押圧面積を増やすことができ、したがって、銅ワイヤ５とインナリード２ａの接続面積を増やすことができるため、銅ワイヤ５の接続強度を高めてその接続性を向上させることができる。
【００６１】
さらに、ワイヤ押圧部６ｆの面積を大きくすることで、キャピラリ６ａの先端部６ｃと一緒に銅ワイヤ５を押圧する際に、押さえ部材６ｄの収容部６ｈにおける支持部６ｇのガタ等による位置ずれが生じても確実に銅ワイヤ５を押圧することができる。
【００６２】
以上のように、本実施の形態のキャピラリ６ａでは、押さえ部材６ｄがキャピラリ６ａの先端部６ｃより引っ込んでいる場合には、半導体チップ４の電極パッド４ｃ等の比較的小さい面積の場所にワイヤボンディングを行い、一方、押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させてその先端部６ｅであるワイヤ押圧部６ｆをキャピラリ６ａの先端部６ｃに並ぶように近接させた場合には、インナリード２ａ等の比較的大きな（広い）面積の場所にワイヤボンディングを行う。
【００６３】
すなわち、キャピラリ６ａの先端部６ｃの面積と押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆの面積とを合わせた面積より大きな面積の箇所にワイヤボンディングを行う場合に、押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させてそのワイヤ押圧部６ｆをキャピラリ６ａの先端部６ｃに並ぶように近接させ、一方、キャピラリ６ａの先端部６ｃの面積と押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆの面積とを合わせた面積より小さな面積の箇所にワイヤボンディングを行う場合には、押さえ部材６ｄを収容部６ｈに収容してキャピラリ６ａの先端部６ｃのみによりワイヤボンディングを行う。
【００６４】
なお、押さえ部材６ｄの材質は、キャピラリ６ａの材質と同じであることが好ましい。キャピラリ６ａは、例えば、セラミックやルビー等から形成されており、押さえ部材６ｄもセラミックやルビー等から形成されていることが好ましい。
【００６５】
これにより、押さえ部材６ｄの熱膨張係数を、キャピラリ６ａの熱膨張係数と同じにすることができ、キャピラリ６ａが高温で熱膨張した際にも押さえ部材６ｄも同様に熱膨張するため、キャピラリ６ａの熱膨張が押さえ部材６ｄのスライド移動の妨げになることを防ぐことができる。
【００６６】
次に、図１０〜図１５に示すワイヤボンディングにおけるキャピラリ６ａの動作について説明する。
【００６７】
本実施の形態では、超音波・熱圧着によるボールボンディングの場合を一例として、取り上げて説明する。
【００６８】
まず、図１０に示すボール形成を行う。ここでは、半導体チップ４の電極パッド４ｃ上にキャピラリ６ａを配置した後、キャピラリ６ａによって案内された銅ワイヤ５の先端をトーチ（図示せず）でアーク放電してボール５ａを形成する。
【００６９】
その後、図１１に示すように、チップ側ボンドを行う。すなわち、半導体チップ４の電極パッド４ｃにキャピラリ６ａを用いて銅ワイヤ５の先端のボール５ａを電気的に接続する。その際、キャピラリ６ａの先端部６ｃで銅ワイヤ５のボール５ａを電極パッド４ｃに押さえ付けて接続する。つまり、キャピラリ６ａの押さえ部材６ｄは収容部６ｈから突出させることなく収容部６ｈに収容した（引っ込ませた）状態で隣り合う電極パッド４ｃに干渉しないようにし、かつ超音波と熱を印加してキャピラリ６ａの先端部６ｃのみによってボール５ａを電極パッド４ｃに押さえ付けてワイヤボンディングを行う。
【００７０】
これにより、半導体チップ４の電極パッド４ｃと銅ワイヤ５が電気的に接続される。
【００７１】
その後、図１２に示すように、キャピラリ６ａを上方に移動させる。その際、押さえ部材６ｄの先端部６ｅであるワイヤ押圧部６ｆをキャピラリ６ａの先端部６ｃに近接して配置する。すなわち、図７の駆動部６ｉにより押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させて（押さえ部材６ｄを下方向に移動させて）、キャピラリ６ａの先端部６ｃに押さえ部材６ｄの先端部６ｅが近接して並ぶように押さえ部材６ｄをキャピラリ６ａの先端方向にスライドさせる（キャピラリ先端のワイヤ押さえ付け部分の面積が広くなるようにする）。
【００７２】
つまり、キャピラリ６ａの上方への移動時に、押さえ部材６ｄの突出動作を終えておく。
【００７３】
したがって、図１３に示すキャピラリ移動・下降において、キャピラリ６ａがインナリード２ａに向かって下降移動を行う際には、押さえ部材６ｄの突出動作は完了しており、キャピラリ６ａの先端部６ｃと押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆとがキャピラリ先端で並んだ状態となっている。
【００７４】
このようにチップ側ボンドを終えた後、キャピラリ６ａを上昇させた際に、押さえ部材６ｄの突出動作を完了することで、リード側ボンドのための押さえ部材６ｄの押圧準備を早期に済ませることができ、一連のキャピラリ６ａのボンディング動作に悪影響を及ぼすことを避けることができる。
【００７５】
すなわち、一連のキャピラリ６ａのボンディング動作の速度（スループット）を低下させることなく、リード側ボンドで押さえ部材６ｄによる押圧動作を行うことができる。
【００７６】
以上のように、図１３に示すようにキャピラリ６ａの先端部６ｃと押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆとが並んだ状態を維持して、キャピラリ６ａをインナリード２ａに向けて下降移動させる。
【００７７】
その後、図１４に示すように、インナリード２ａ上にキャピラリ６ａを着地させてリード側ボンドを行う。ここでは、キャピラリ６ａを用いて銅ワイヤ５とインナリード２ａとを電気的に接続する。その際、キャピラリ６ａと、キャピラリ６ａの先端部６ｃに近接して配置された押さえ部材６ｄとによって銅ワイヤ５をインナリード２ａに押さえ付けて接続する。
【００７８】
すなわち、キャピラリ６ａの先端部６ｃと、押さえ部材６ｄの先端部６ｅであるワイヤ押圧部６ｆとによって銅ワイヤ５をインナリード２ａに押さえ付けて接続する（キャピラリ先端のワイヤ押さえ付け部分の面積が広くなるようにして接続する）。その際、チップ側ボンドと同様に、超音波と熱を印加してキャピラリ６ａと押さえ部材６ｄとで銅ワイヤ５をインナリード２ａに押さえ付けてワイヤボンディングを行う。
【００７９】
これにより、ワイヤボンディング時に、銅ワイヤ５は、キャピラリ６ａだけでなく押さえ部材６ｄによっても加圧が行われた状態で（キャピラリ先端のワイヤ押さえ付け部分の面積が広くなった状態で押さえ付けられて）ワイヤボンディングされるため、銅ワイヤ５のインナリード２ａとの接続面積（接合面積）を増やすことができ、その結果、ワイヤボンディングの接続性を向上することができる。
【００８０】
なお、リード側ボンド前の押さえ部材６ｄを収容部６ｈから突出させる動作は、前述のようなチップ側ボンド後のキャピラリ上昇時に行うことに限定されるものではなく、リード側ボンドが行われる前であれば、チップ側ボンド後、何れのタイミングで行ってもよい。
【００８１】
リード側ボンド完了後、図１５に示すワイヤ切断を行う。ここでは、まず、キャピラリ６ａを上昇させる。さらに、クランパ６ｊによって銅ワイヤ５をクランプした後、上方に銅ワイヤ５を引っ張って銅ワイヤ５を引きちぎる（切断する）。その際、例えば、キャピラリ６ａを上昇させた際に、図７の駆動部６ｉにより押さえ部材６ｄを収容部６ｈに戻す（退避させる）動作を行う。すなわち、駆動部６ｉによって押さえ部材６ｄを引き上げて押さえ部材６ｄの支持部６ｇを収容部６ｈに収容する。
【００８２】
このようにリード側ボンドを終えた後、キャピラリ６ａを上昇させた際に、押さえ部材６ｄを収容部６ｈに収容しておくことで、次の電極パッド４ｃへのキャピラリ６ａのワイヤボンディング動作の準備を早期に済ませることができ、一連のキャピラリ６ａのボンディング動作に悪影響を及ぼすことを避けることができる。
【００８３】
すなわち、一連のキャピラリ６ａのボンディング動作の速度（スループット）を低下させることなく、チップ側ボンドに移ることができる。
【００８４】
なお、リード側ボンド後の押さえ部材６ｄの収容動作（退避動作）は、リード側ボンド後のキャピラリ上昇時のタイミングに限定されるものではなく、例えば、リード側ボンド後のキャピラリ６ａの上昇動作前に行っても良く、すなわち、リード側ボンド後で、かつ次のチップ側ボンド前であれば、何れのタイミングで行ってもよい。
【００８５】
これらの動作を同様のワイヤボンディング方法で所定の電極パッド４ｃに対して行い、ワイヤボンディングの完了となる。
【００８６】
ワイヤボンディング工程完了後、図３のステップＳ４に示す樹脂モールディングを行う。ここでは、図示しない樹脂成形金型を用いて図４のマトリクスフレーム２のデバイス領域２ｄにおける図６に示すタブ２ｃ、半導体チップ４、複数のインナリード２ａ及び銅ワイヤ５を封止用樹脂を用いて樹脂封止し、図１７に示す封止体３を形成する。なお、前記封止用樹脂は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。
【００８７】
その後、図３のステップＳ５に示す切断・成形を行う。ここでは、マトリクスフレーム２を切断して各パッケージ単位に個片化する。その際、図１８に示すように、封止体３から突出する複数のアウタリード２ｂのそれぞれをマトリクスフレーム２から切断・分離し、さらにガルウィング状に曲げ成形してＱＦＰ１の組立て完了となる。
【００８８】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、キャピラリ６ａのワイヤボンディングの動作中にキャピラリ先端による押圧面積を変えることができ、したがって、接続箇所に応じたキャピラリ６ａの先端形状でワイヤボンディングを行うことができる。本実施の形態のキャピラリ６ａでは、押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆによってキャピラリ先端による押圧面積を増やすことができ、その結果、ワイヤボンディング工程のスループットを低下させることなく、ワイヤボンディングの接続性を向上することができる。特に、銅ワイヤ５とインナリード２ａ等のリードとの接続性を向上させることができる。
【００８９】
すなわち、一般的なキャピラリは先端形状が固定であるのに対して、本実施の形態のキャピラリ６ａでは、接続箇所の面積の大きさに応じてキャピラリ先端の押圧部の大きさ（面積）をキャピラリ６ａのワイヤボンディング動作中に変えることが可能なものである。したがって、半導体チップ４の電極パッド４ｃ等のように比較的小さい面積の接続箇所に対してワイヤ接続をする際にはキャピラリ６ａそのものの先端部６ｃのみで銅ワイヤ５を押圧し、一方、インナリード２ａ等のように比較的広い（大きい）面積の接続箇所に対してワイヤ接続する際には、キャピラリ６ａの先端部６ｃと押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆとで銅ワイヤ５を押さえ付けることにより、キャピラリ６ａが押さえ付ける面積を増やすことができ、これにより、荷重や超音波振動をより伝わり易くすることができる。
【００９０】
その結果、銅ワイヤ５とインナリード２ａの接続性（接合性）を向上させることができる。
【００９１】
ここで、図１６は、本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてリード側ボンドを行った際のステッチ形状を示すものである。斜線部Ｑは、キャピラリ本体そのものの先端部６ｃによる押さえ付けのステッチ面積を示しており、一方、斜線部Ｒは、押さえ部材６ｄのワイヤ押圧部６ｆによる押さえ付けのステッチ面積を示している。
【００９２】
本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてインナリード２ａ等のリードにワイヤ接続を行った際には、斜線部Ｑ＋斜線部Ｒのステッチ面積となり、キャピラリ本体そのものの先端部６ｃのみによる押さえ付け（斜線部Ｑ）の場合に比較してステッチ面積が大幅に増えていることが示されており、その結果、銅ワイヤ５とインナリード２ａの接続性を向上させることができる。
【００９３】
また、銅ワイヤ５とインナリード２ａの接続性を向上できるため、ＱＦＰ１（半導体装置）の信頼性の向上を図ることができる。
【００９４】
また、インナリード２ａ等のリードとの接続性が金ワイヤに比較して低い銅ワイヤ５を用いる際にも、インナリード２ａとの接続面積を増やすことができるため、インナリード２ａと銅ワイヤ５の接続性を高めることができる。その結果、銅ワイヤ５を用いることが可能になるため、ＱＦＰ１の材料コストの低減化を図ることができる。
【００９５】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００９６】
図１９は本発明の変形例の半導体装置（ＢＧＡ）の構造を示す断面図、図２０は図１９に示す半導体装置の組み立てで用いられる配線基板の構造の一例を示す平面図である。
【００９７】
図１９、図２０に示す変形例は、本実施の形態のキャピラリ６ａを用いたボールボンディングによって組み立てられる半導体装置が基板タイプのＢＧＡ（Ball Grid Array)７の場合であり、そのＢＧＡ７の構造と、ボールボンディングを含む組み立て工程で用いられる多数個取り基板９の構造を示すものである。
【００９８】
図１９に示すＢＧＡ７は、ＢＧＡ基板８の主面８ａ上に樹脂ペースト材１０等のダイボンディング材を介して搭載された半導体チップ４を有するものであり、半導体チップ４の表面電極とＢＧＡ基板８の主面８ａのボンディングリード（リード）８ｃとが複数の銅ワイヤ５によって電気的に接続されている。さらに、半導体チップ４と複数の銅ワイヤ５がＢＧＡ基板８の主面８ａ上において封止用樹脂から成る封止体３によって樹脂封止されている。
【００９９】
また、ＢＧＡ基板８の裏面８ｂ側には、外部接続端子となる複数の半田ボール１１がグリッド状（格子状）に並んで設けられている。
【０１００】
図２０は、ＢＧＡ７の組み立てに用いられる多数個取り基板９の構造を示すものであり、その主面９ｄ上には、１つのＢＧＡ７を組み立て可能な領域であるデバイス領域９ａが複数個マトリクス配列で形成されている。それぞれのデバイス領域９ａは、ダイシングライン９ｂによって区画されている。また、多数個取り基板９の主面９ｄの外周部には、基板の搬送などで位置決めやガイド用として用いられる複数の貫通孔９ｃが形成されている。
【０１０１】
このような多数個取り基板９を用い、かつ本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてボールボンディングを行ってＢＧＡ７を組み立てることで、ＱＦＰ１の場合と同様に、銅ワイヤ５とボンディングリード８ｃの接続性を向上させることができる。
【０１０２】
さらに、銅ワイヤ５とボンディングリード８ｃの接続性を向上できるため、ＢＧＡ７（半導体装置）の信頼性の向上を図ることができる。
【０１０３】
なお、図１９及び図２０に示す前記変形例によって得られるその他の効果については、本実施の形態のＱＦＰ１の製造方法によって得られるその他の効果と同様であるため、その重複説明は省略する。
【０１０４】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０５】
例えば、前記実施の形態では、前記半導体装置がリードフレーム（マトリクスフレーム２）を用いて組み立てられるＱＦＰ１の場合を一例として取り上げて説明したが、前記半導体装置は、本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてワイヤボンディングが行われて組み立てられるものであれば、例えば、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) 等のＱＦＰ以外の半導体装置であってもよい。
【０１０６】
さらに、基板タイプの半導体装置においても、本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてワイヤボンディングが行われて組み立てられるものであれば、例えば、ＬＧＡ（Land Grid Array)等のＢＧＡ以外の半導体装置であってもよい。
【０１０７】
すなわち、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、本実施の形態のキャピラリ６ａを用いてワイヤボンディングが行われて組み立てられる全ての半導体パッケージ（半導体装置）に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、ワイヤボンディングが行われる電子装置の組み立てに好適である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  ＱＦＰ（半導体装置）
２  マトリクスフレーム
２ａ  インナリード（リード）
２ｂ  アウタリード
２ｃ  タブ
２ｄ  デバイス領域
２ｅ  枠部
２ｆ  スプロケットホール
２ｇ  長孔
３  封止体
４  半導体チップ
４ａ  主面
４ｂ  裏面
４ｃ  電極パッド
５  銅ワイヤ（導電性ワイヤ）
５ａ  ボール
６ａ  キャピラリ（ボンディングツール）
６ｂ  貫通孔
６ｃ  先端部
６ｄ  押さえ部材
６ｅ  先端部
６ｆ  ワイヤ押圧部
６ｇ  支持部
６ｈ  収容部
６ｉ  駆動部
６ｊ  クランパ
７  ＢＧＡ（半導体装置）
８  ＢＧＡ基板
８ａ  主面
８ｂ  裏面
８ｃ  ボンディングリード（リード）
９  多数個取り基板
９ａ  デバイス領域
９ｂ  ダイシングライン
９ｃ  貫通孔
９ｄ  主面
１０  樹脂ペースト材
１１  半田ボール
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2013038370.tif 000012
【図１１】
2013038370.tif 000013
【図１２】
2013038370.tif 000014
【図１３】
2013038370.tif 000015
【図１４】
2013038370.tif 000016
【図１５】
2013038370.tif 000017
【図１６】
2013038370.tif 000018
【図１７】
2013038370.tif 000019
【図１８】
2013038370.tif 000020
【図１９】
2013038370.tif 000021
【図２０】
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