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JP2953424B2 - フェイスダウンボンディング用リードフレーム - Google Patents

フェイスダウンボンディング用リードフレーム

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JP2953424B2
JP2953424B2 JP9079387A JP7938797A JP2953424B2 JP 2953424 B2 JP2953424 B2 JP 2953424B2 JP 9079387 A JP9079387 A JP 9079387A JP 7938797 A JP7938797 A JP 7938797A JP 2953424 B2 JP2953424 B2 JP 2953424B2
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JP
Japan
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bonding
lead frame
face
bump
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秀樹 水野
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレームに
関し、特に、バンプ付半導体チップをフェイスダウンし
て、超音波でリードにボンディングする用途に適合した
フェイスダウンボンディング用リードフレームに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップの電極に形成された
バンプをリードに接続する方法の一つとしてに、ＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技
術がある。
【０００３】図９は、ＴＡＢ技術を用いインナーリード
をボンディングした状態の集積回路を示す平面図である
（特開平４−１０９６４０号公報参照）。
【０００４】図９に示されるように、半導体チップ１１
の上面電極部に複数個のバンプ１２が形成されている。
一方、テープキャリア１５は、半導体チップ１１よりも
大きいデバイスホール１６が設けられた絶縁性フィル
ム、および絶縁性フィルム上からデバイスホールへ向け
て導出した複数本のＴＡＢリード１３とにより構成され
ている。半導体チップ１１は、デバイスホール１６の中
央に配置されており、半導体チップ１１の電極に設けら
れた各バンプ１２は、各リード１３の先端に個別的にボ
ンディングされている。
【０００５】図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、
各リード１３の先端には、凹部１４が設けられており、
凹部１４のリード１３の幅方向での２つの壁面は、傾斜
面となっており、凹部１４の傾斜面とバンプ１２の対向
する２辺の角部とが接触するようにして接合されてい
た。
【０００６】なお、図示しないが、リード１３とバンプ
１２の接合は、リード１３の上方から加熱されたボンデ
ィングツールを圧下し、リード１３とバンプ１２の接触
部を加熱することにより、行われていた。
【０００７】また、別の従来技術として、図１１に示す
ような超音波ボンディングによる接合が知られている
（特開平１−２４４６３０号公報）。この技術では、バ
ンプ２４が形成された半導体チップ２３をフェイスダウ
ンにしてコレット２５で保持し、絶縁性基板２１の導体
パターン２２上にバンプ２４を接触させ、コレット２５
に超音波を印加することにより、バンプ２２と導体パタ
ーン２３を接合させていた。
【０００８】この超音波ボンディング法は、加圧力，加
熱の度合を大きく設定する必要がないため、半導体チッ
プへのダメージが比較的少ないという利点がある。
【０００９】近年、移動体通信市場における携帯情報機
器が小さく、かつ軽量化される傾向の中で、部品の１つ
である半導体装置に対して、その実装面積と実装高さと
を小さくする要求が強くなっている。
【００１０】したがって、半導体装置の外形寸法を小さ
くするため、半導体チップとリードフレームの接合に、
従来のＴＡＢ技術や、超音波によるフェイスダウンボン
ディングを応用した技術が必要になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
において、第１の問題点は、従来のＴＡＢ技術のリード
形状のリードフレームに超音波ボンディングにより接合
する場合、超音波の印加方向に平行なリードのボンディ
ング強度に比べて、垂直方向のリードのボンディング強
度が弱くなることにある。
【００１２】その理由は、図８（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、超音波の印加方向に垂直な方向のリード１３は、
リードの幅方向に２つの傾斜面を有し、バンプ１２の超
音波による動きを阻害する。したがって、バンプのリー
ドに接触する面の溶着が行われにくいためである。ま
た、リードの幅方向の２つの傾斜面に接している部分で
は、超音波の印加により引離されたり、押し付けられた
りする現象が繰り返して行われるため、接合が安定しな
いためである。
【００１３】また、第２の問題点は、超音波の印加方向
に垂直なリードとバンプの位置合わせにバラツキが生じ
ることにある。
【００１４】その理由は、リードの先端でバンプがリー
ドの幅方向、つまり超音波の印加方向へ動くとき、リー
ド幅方向の２つの傾斜面に当たるため、リードの先端も
幅方向へ振れるためである。
【００１５】したがって、超音波によるバンプとリード
の接合の場合、個々のリードに対して、超音波の方向を
考慮せざるを得ず、生産性にも影響を与えていた。
【００１６】本発明の目的は、上述した問題点に鑑みて
なされたものであって、個々のリードとバンプの接合強
度および接合位置を均一化することにより、信頼性を向
上し、複数のバンプを有する半導体チップを一括してリ
ードにボンディングすることができるフェイスダウンボ
ンディング用リードフレームを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るフェイスダウンボンディング用リード
フレームは、複数のリードを有するフェイスダウンボン
ディング用リードフレームであって、リードは、超音波
によるフェイスダウンボンディングにて半導体チップの
電極に形成されたバンプに接合されるものであり、該リ
ードは、前記バンプとの接合位置にＶ字形状の溝を有す
るものであり、前記Ｖ字形状の溝は、前記超音波の印加
方向に一致したリードの長さ方向に向けて延設されたも
のである。
【００１８】また本発明に係るフェイスダウンボンディ
ング用リードフレームは、複数のリードを有するフェイ
スダウンボンディング用リードフレームであって、リー
ドは、超音波によるフェイスダウンボンディングにて半
導体チップの電極に形成されたバンプに接合されるもの
であり、該リードは、前記バンプとの接合位置にＶ字形
状の溝を有するものであり、少なくともＶ字形状の溝の
部分に金属メッキが施されたものである。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【作用】リード先端のＶ字形状溝に、半導体チップ表面
の対向する位置に形成されたバンプが嵌り込む。半導体
チップに対してＶ字溝方向に超音波を印加することによ
り、バンプがＶ字形の溝の傾斜面と接触しながら動き、
その接触面の界面で、バンプとリードが接合する。従っ
て、リードの方向に拘らず、リードとバンプの接合強度
と接合位置は、均一化されることとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００２４】図１及び図２において、本発明の実施形態
に係るフェイスダウンボンディング用リードフレーム
は、リードフレームのリード３の先端に、一方向に向い
たＶ字形の溝４を形成したことを特徴とするものであ
る。また溝４も含めて、リード３の先端表面には、金属
５が３〜８μｍの膜厚にメッキされている。
【００２５】Ｖ字形の溝４は、リード３の向きに拘ら
ず、図２（ａ）のようにリード３の長さ方向に直交する
方向（リードの幅方向）での断面では、Ｖ字形状に形成
され、図２（ｂ）のようにリード３の長さ方向に沿う方
向での断面では、溝４の側面がそれぞれ異なる方向に立
上るような傾斜面に形成されている。
【００２６】また、図６を参照すると、本発明の実施形
態に係るＶ字形の溝４の幅Ｗは、半導体チップ１上に７
０〜１００μｍ径で形成されたバンプＢの位置バラツキ
Δｂを加味した幅１２０〜２００μｍとなっており、溝
４の深さＤは、バンプＢの高さ３５〜４５μｍを考慮し
て、１５〜３０μｍとなっている。
【００２７】次に、本発明の実施形態に係るフェイスダ
ウンボンディング用リードフレームの製造方法について
図３を参照して説明する。図３に示す製造方法は、プレ
ス金型による製造を前提としている。また図３（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、左側の図は、上方か
ら見た図（平面図）、右側の図は、左側の図を縦方向に
断面した図（断面図）である。
【００２８】まず、図３（ａ）に示すように、リードフ
レーム６の母材に位置決め送り孔７を開け、リードの先
端となる位置にＶ字形の溝４を一方向に向くように形成
する。図３（ａ）に示す例の場合、超音波ボンディング
時の印加方向は、リードフレーム６の幅方向（リードの
長さ方向）に設定してあり、Ｖ字形の溝４は、リードフ
レーム６の幅方向に向いている。
【００２９】次に図３（ｂ）に示すように、Ｖ字形の溝
４の領域に金属５をメッキする。次に図３（ｃ）に示す
ように、リード３を形成する。この例では、図３（ｄ）
において、リード３の先端部分をディンプル成形してい
る。この工程は、半導体装置のパッケージ形態により別
の形状にしてもよく、またディンプル成形そのものを省
略してもよい。
【００３０】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図４及び図５は、本発明に係るリードフ
レームを用いた超音波フェイスダウンボンディングを示
す図である。厚さ０．１ｍｍのＣｕ製リードフレームの
リード３の先端に、幅１６０μｍ，深さ２５μｍのＶ字
形の溝４を設ける。半導体チップ１の表面の電極上に
は、Ａｕワイヤを使ったボールバンプ２を、高さ４０μ
ｍ，径１００μｍの寸法に形成しており、コレット８に
より半導体チップ１の表面を下にしてバンプ２をＶ字形
溝４に入るように位置決めする。またリードフレームの
リード３の先端領域には、Ａｇメッキ（金属５）を５μ
ｍの膜厚に行う。
【００３１】超音波は図５に示すように、リード３先端
の溝４の形状がＶ字形に見える方向（紙面に対して垂
直、リードの長さ方向）に向いコレット８に印加され
る。
【００３２】ボンディングステージ９は、リード３の下
面を支え、加熱ヒータ（図示略）により、約３５０℃に
昇温され、リード３を加熱する。
【００３３】次に本発明の実施例において、バンプとリ
ードを接合する場合について図７を参照して説明する。
【００３４】図７（ａ）に示すように、半導体チップ１
のバンプ２をＶ字形溝４に接触させた後、コレットによ
る加圧力をもって、バンプ２は、Ｖ字形溝４の両側の傾
斜面に沿い中央部に向けて滑るように動いて変形し、バ
ンプ２はＶ字形溝４との接触面で接合する。
【００３５】バンプ２のＶ字形溝４との接触面は、図８
（ａ），（ｂ）に示すような従来の矩形断面のバンプ２
と比較して、Ｖ字形溝４の傾斜面の傾き分だけ広い面積
に拡大する。その拡大された面積分は、本実施形態によ
れば、約１．０５倍となる。図７（ａ），（ｂ）を参照
すると、超音波の印加により、バンプ２は、Ｖ字溝４内
で傾斜面との接触面をずらして移動し、Ｖ字溝４との接
触部分における接合が進行する。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、多
くのリードが多方向に突き出ているリードフレームにバ
ンプ付半導体チップを超音波によりフェイスダウンボン
ディングする際、リードの先端に一方向へ向かうＶ字形
溝を形成しているため、各バンプの接合強度と接合位置
を均一に保つことができ、これにより信頼性を向上する
ことができる。
【００３７】さらに本発明によれば、半導体チップのバ
ンプとリードとの個々の接合条件が問題とされることは
なく、超音波によるフェイスダウンボンディングにより
バンプとリードを一括して接合することができ、生産性
を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るフェイスダウンボンデ
ィング用リードフレームを示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフェイスダウンボンデ
ィング用リードフレームに設けた溝を示す断面図であ
る。
【図３】本発明の実施形態に係るフェイスダウンボンデ
ィング用リードフレームの製造方法を工程順に示す図で
ある。
【図４】本発明の実施形態に係るリードフレームを用い
て超音波フェイスダウンボンディングを行う状態を示す
図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリードフレームを用い
て超音波フェイスダウンボンディングを行う状態を示す
断面図である。
【図６】本発明の実施形態においてリードとバンプとの
寸法関係を示す断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態におけるリードと
バンプとの接合過程を示す断面図、（ｂ）は、斜視図で
ある。
【図８】（ａ）は、従来例におけるリードとバンプとの
接合過程を示す断面図、（ｂ）は、斜視図である。
【図９】従来例におけるＴＡＢ技術に用いられるリード
を示す平面図である。
【図１０】（ａ）は、従来例におけるリードとバンプと
の接合状態を示す平面図、（ｂ）は、断面図である。
【図１１】従来例における超音波ボンディング技術の動
作を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ バンプ ３ リード ４ Ｖ字形の溝 ５ 金属（メッキ） ６ リードフレーム ７ 位置決め送り孔 ８ コレット ９ ボンディングステージ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のリードを有するフェイスダウンボ
    ンディング用リードフレームであって、 リードは、超音波によるフェイスダウンボンディングに
    て半導体チップの電極に形成されたバンプに接合される
    ものであり、 該リードは、前記バンプとの接合位置にＶ字形状の溝を
    有するものであり、前記Ｖ字形状の溝は、前記超音波の印加方向に一致した
    リードの長さ方向に向けて延設されたものである ことを
    特徴とするフェイスダウンボンディング用リードフレー
    ム。
  2. 【請求項２】 複数のリードを有するフェイスダウンボ
    ンディング用リードフレームであって、リードは、超音波によるフェイスダウンボンディングに
    て半導体チップの電極に形成されたバンプに接合される
    ものであり、 該リードは、前記バンプとの接合位置にＶ字形状の溝を
    有するものであり、少なくともＶ字形状の溝の部分に金
    属メッキが施されたものである ことを特徴とするフェイ
    スダウンボンディング用リードフレーム。
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