引線接合裝置以及引線接合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠?qū)⒅睆?00 μπι以上且600 μπι以下的引線引線接合到半導(dǎo)體元件上的電極的半導(dǎo)體裝置的制造裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在進(jìn)行引線接合時(shí)，作為與隨著超聲波處理、加壓處理以及加熱處理而進(jìn)行引線接合的裝置有關(guān)的文獻(xiàn)，已知以下專利文獻(xiàn)I?3。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中記載了以下半導(dǎo)體芯片的連接方法:在形成于半導(dǎo)體芯片上的鋁合金制的電極焊盤上粘接以Pb、In、Sn中的任一個(gè)作為主要元素的焊錫凸塊，將該焊錫凸塊以加熱到其液相線溫度以下的狀態(tài)熱壓接在基板的布線上來使該焊錫凸塊與基板上的布線接合。而且，記載了該熱壓接方法為兼用超聲波的熱壓接。
[0004]在專利文獻(xiàn)2中記載了一種接合裝置，該接合裝置構(gòu)成為具備接合片，該接合片進(jìn)行基于超聲波的加振以及規(guī)定溫度的加熱，以將引線擴(kuò)散接合到配置于印刷基板的焊盤上，使該接合片在垂直方向上升降，在通過形成為夾持該引線的前端部的凹部來按壓該引線時(shí)，根據(jù)需要，以該接合片的中心為旋轉(zhuǎn)軸使該接合片向規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)。
[0005]在專利文獻(xiàn)3的段落0021至段落0022中記載了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，在銅制且寬度為0.35mm的引線上以超聲波接合方式接合形成有柱形凸塊的半導(dǎo)體芯片。而且，記載了該超聲波接合的條件為加熱溫度100°C、加壓0.5N、超聲波輸出70mW。
[0006]另外，在專利文獻(xiàn)4中記載了以下內(nèi)容:超聲波引線接合器將從超聲波振動(dòng)單元產(chǎn)生的超聲波振動(dòng)經(jīng)由超聲波喇叭施加到接合工具。而且，記載了超聲波引線接合器還具備引線提供單元、預(yù)熱單元以及加熱器。記載了將鋁引線通過預(yù)熱單元加熱到250°C至400°C左右來形成引線的薄壁部。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平3-283542號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開平5-198930號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-209213號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)4:日本特開2003-303845號(hào)公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)5:日本特開2013-171964號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_2] 發(fā)明要解決的問題
[0013]在專利文獻(xiàn)I中，為了對引線與半導(dǎo)體芯片上的電極焊盤進(jìn)行接合而使用焊錫，因此存在需要將焊錫配置到電極焊盤的工序這種問題。另外，存在熱壓接時(shí)的溫度為170°C而加熱所需的能量大這種問題。
[0014]在專利文獻(xiàn)2中記載了以規(guī)定溫度對接合片進(jìn)行加熱的情況，但是未記載具體的加熱溫度的值。
[0015]在專利文獻(xiàn)3的段落0021至段落0022中記載了銅制引線的寬度為0.35mm的情況。在專利文獻(xiàn)3的方法中，材料、引線的寬度與本發(fā)明不同，存在無法接合作為本發(fā)明的對象的直徑500 μπι以上且600 μπι以下的引線這種問題。
[0016]在專利文獻(xiàn)4中，進(jìn)行加熱并進(jìn)行加壓成型而形成的薄壁部并非是與電極接合的引線的接合部，是引線的環(huán)形部分，且未記載本發(fā)明的施加超聲波振動(dòng)的部位的溫度。因而，沒有如本發(fā)明那樣記載引線接合時(shí)的引線接合部位的溫度為50°C以上且100°C以下的內(nèi)容。
[0017]在專利文獻(xiàn)5中公開了一種超聲波引線接合裝置，通過楔焊接合使直徑超過50 μπι且2mm以下的引線與半導(dǎo)體元件上的第一電極和配置在上述半導(dǎo)體元件的外部的第二電極兩者進(jìn)行接合而將上述兩個(gè)電極進(jìn)行電連接，該超聲波引線接合裝置的特征在于，具有:接合工具，其使前端與上述引線卡合；線進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其將上述引線提供給上述接合工具；振動(dòng)傳遞機(jī)構(gòu)，其對上述接合工具施加超聲波振動(dòng)；以及加壓機(jī)構(gòu)，其對上述接合工具施加載荷來對與上述電極相接合的上述引線的接合部位進(jìn)行加壓，其中，還具有對上述引線的上述接合部位進(jìn)行加熱的加熱機(jī)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)5中以銅引線為對象，其加熱的溫度范圍也大。但是，在本發(fā)明中，以鋁合金制引線為對象，存在鋁合金制引線特有的問題，因此無法解決本發(fā)明的問題。
[0018]為了解決上述問題，專心研究的結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)在隨著加熱和加壓并使用超聲波對直徑粗的引線進(jìn)行接合時(shí)，在加熱溫度過高時(shí)在接合區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生未接合的區(qū)域。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)⒅睆?00 μπι以上且600 μπι以下的引線引線接合到半導(dǎo)體元件上的電極的半導(dǎo)體裝置的制造裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0019]用于解決問題的方案
[0020]為了解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的引線接合裝置是通過引線接合來對電極與鋁合金制的引線進(jìn)行電連接的引線接合裝置，該引線接合裝置具備:引線提供裝置，其用于提供直徑500 μ m以上且600 μ m以下的上述引線；加熱裝置，其用于將上述引線加熱到50°C以上且100°C以下；加壓裝置，其用于在上述電極處對上述引線進(jìn)行加壓；以及超聲波產(chǎn)生裝置，其用于對由上述加壓裝置加壓后的上述引線施加超聲波振動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將引線接合時(shí)的引線溫度加熱到50°C以上且100°C以下，因此能夠增加引線與電極的接合面積，能夠?qū)⒅睆?00 μπι以上且600 μπι以下的引線引線接合到電極。在引線溫度小于50°C時(shí)，存在接合面積不足這種問題。當(dāng)引線溫度超過100°C時(shí)，存在引線與電極的未接合面積增加這種問題。
[0021]在上述引線接合裝置中，期望上述加熱裝置具備:對上述引線進(jìn)行加熱的引線加熱器和經(jīng)由上述電極對上述引線進(jìn)行加熱的平板加熱器中的任一方或者兩方；溫度傳感器，其對上述引線的溫度進(jìn)行計(jì)量；以及控制裝置，其將上述溫度傳感器的計(jì)量溫度與設(shè)定溫度進(jìn)行比較來控制上述加熱裝置的輸出，上述加壓裝置具備用于傳遞上述超聲波產(chǎn)生裝置的超聲波振動(dòng)的喇叭以及可安裝和拆卸地固定于上述喇叭的端部的接合片。
[0022]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過加熱裝置的溫度傳感器能夠?qū)⒁€溫度自動(dòng)地控制為50°C以上且100°C以下。而且，在對引線進(jìn)行加熱的情況下，與對進(jìn)行引線接合的引線接合裝置整體進(jìn)行溫度控制的情況相比，加熱范圍有限，因此能夠降低加熱所需的消耗能量。在經(jīng)由電極對引線進(jìn)行加熱的情況下，容易地增加加熱裝置與電極之間的傳熱面積，能夠使引線接合裝置的構(gòu)造簡單化。
[0023]另外，在本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的引線接合方法、即通過伴隨加熱處理、加壓處理以及超聲波處理的引線接合來對電極與鋁合金制的引線進(jìn)行電連接的引線接合方法中，具備以下工序:加熱工序，使上述引線的溫度成為50°C以上且100°C以下；加壓工序，在上述電極上載置直徑500 μ m以上且600 μ m以下的上述引線并進(jìn)行加壓；以及超聲波處理工序，在上述加壓工序中，對于成為50°C以上且100°C以下的上述引線，向上述引線施加超聲波振動(dòng)。
[0024]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將引線接合時(shí)的引線溫度加熱到50°C以上且100°C以下，因此能夠增加引線與電極的接合面積，能夠?qū)⒅睆?00 μm以上且600 μm以下的引線引線接合到半導(dǎo)體元件上的電極。在引線溫度小于50°C時(shí)，存在接合面積不足這種問題。當(dāng)引線溫度超過100°C時(shí)，存在引線與電極的未接合面積增加這種問題。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠?qū)⒅睆?00 μπι以上且600 μπι以下的引線引線接合到電極的引線接合裝置以及引線接合方法。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的引線接合裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的與引線接合裝置的加熱裝置的溫度調(diào)節(jié)有關(guān)的關(guān)耳關(guān)圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例所涉及的引線接合方法的工序圖。
[0030]圖4是表示加熱工序中的加熱溫度與引線同電極的接合面積的關(guān)系的圖。
[0031]圖5是表示加熱工序中的加熱溫度與引線同電極的接合部內(nèi)部中的未接合面積的關(guān)系的圖。
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