引线接合装置以及引线接合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够将直径500 μπι以上且600 μπι以下的引线引线接合到半导体元件上的电极的半导体装置的制造装置以及半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]在进行引线接合时，作为与随着超声波处理、加压处理以及加热处理而进行引线接合的装置有关的文献，已知以下专利文献I?3。
[0003]在专利文献I中记载了以下半导体芯片的连接方法:在形成于半导体芯片上的铝合金制的电极焊盘上粘接以Pb、In、Sn中的任一个作为主要元素的焊锡凸块，将该焊锡凸块以加热到其液相线温度以下的状态热压接在基板的布线上来使该焊锡凸块与基板上的布线接合。而且，记载了该热压接方法为兼用超声波的热压接。
[0004]在专利文献2中记载了一种接合装置，该接合装置构成为具备接合片，该接合片进行基于超声波的加振以及规定温度的加热，以将引线扩散接合到配置于印刷基板的焊盘上，使该接合片在垂直方向上升降，在通过形成为夹持该引线的前端部的凹部来按压该引线时，根据需要，以该接合片的中心为旋转轴使该接合片向规定方向旋转。
[0005]在专利文献3的段落0021至段落0022中记载了一种半导体装置的制造方法，在铜制且宽度为0.35mm的引线上以超声波接合方式接合形成有柱形凸块的半导体芯片。而且，记载了该超声波接合的条件为加热温度100°C、加压0.5N、超声波输出70mW。
[0006]另外，在专利文献4中记载了以下内容:超声波引线接合器将从超声波振动单元产生的超声波振动经由超声波喇叭施加到接合工具。而且，记载了超声波引线接合器还具备引线提供单元、预热单元以及加热器。记载了将铝引线通过预热单元加热到250°C至400°C左右来形成引线的薄壁部。
[0007]专利文献1:日本特开平3-283542号公报
[0008]专利文献2:日本特开平5-198930号公报
[0009]专利文献3:日本特开2003-209213号公报
[0010]专利文献4:日本特开2003-303845号公报
[0011]专利文献5:日本特开2013-171964号公报
【发明内容】
_2] 发明要解决的问题
[0013]在专利文献I中，为了对引线与半导体芯片上的电极焊盘进行接合而使用焊锡，因此存在需要将焊锡配置到电极焊盘的工序这种问题。另外，存在热压接时的温度为170°C而加热所需的能量大这种问题。
[0014]在专利文献2中记载了以规定温度对接合片进行加热的情况，但是未记载具体的加热温度的值。
[0015]在专利文献3的段落0021至段落0022中记载了铜制引线的宽度为0.35mm的情况。在专利文献3的方法中，材料、引线的宽度与本发明不同，存在无法接合作为本发明的对象的直径500 μπι以上且600 μπι以下的引线这种问题。
[0016]在专利文献4中，进行加热并进行加压成型而形成的薄壁部并非是与电极接合的引线的接合部，是引线的环形部分，且未记载本发明的施加超声波振动的部位的温度。因而，没有如本发明那样记载引线接合时的引线接合部位的温度为50°C以上且100°C以下的内容。
[0017]在专利文献5中公开了一种超声波引线接合装置，通过楔焊接合使直径超过50 μπι且2mm以下的引线与半导体元件上的第一电极和配置在上述半导体元件的外部的第二电极两者进行接合而将上述两个电极进行电连接，该超声波引线接合装置的特征在于，具有:接合工具，其使前端与上述引线卡合；线进给机构，其将上述引线提供给上述接合工具；振动传递机构，其对上述接合工具施加超声波振动；以及加压机构，其对上述接合工具施加载荷来对与上述电极相接合的上述引线的接合部位进行加压，其中，还具有对上述引线的上述接合部位进行加热的加热机构。在专利文献5中以铜引线为对象，其加热的温度范围也大。但是，在本发明中，以铝合金制引线为对象，存在铝合金制引线特有的问题，因此无法解决本发明的问题。
[0018]为了解决上述问题，专心研究的结果是，发现在随着加热和加压并使用超声波对直径粗的引线进行接合时，在加热温度过高时在接合区域内产生未接合的区域。因此，本发明的目的在于，提供一种能够将直径500 μπι以上且600 μπι以下的引线引线接合到半导体元件上的电极的半导体装置的制造装置以及半导体装置的制造方法。
[0019]用于解决问题的方案
[0020]为了解决上述问题，本发明的实施例所涉及的引线接合装置是通过引线接合来对电极与铝合金制的引线进行电连接的引线接合装置，该引线接合装置具备:引线提供装置，其用于提供直径500 μ m以上且600 μ m以下的上述引线；加热装置，其用于将上述引线加热到50°C以上且100°C以下；加压装置，其用于在上述电极处对上述引线进行加压；以及超声波产生装置，其用于对由上述加压装置加压后的上述引线施加超声波振动。根据该结构，将引线接合时的引线温度加热到50°C以上且100°C以下，因此能够增加引线与电极的接合面积，能够将直径500 μπι以上且600 μπι以下的引线引线接合到电极。在引线温度小于50°C时，存在接合面积不足这种问题。当引线温度超过100°C时，存在引线与电极的未接合面积增加这种问题。
[0021]在上述引线接合装置中，期望上述加热装置具备:对上述引线进行加热的引线加热器和经由上述电极对上述引线进行加热的平板加热器中的任一方或者两方；温度传感器，其对上述引线的温度进行计量；以及控制装置，其将上述温度传感器的计量温度与设定温度进行比较来控制上述加热装置的输出，上述加压装置具备用于传递上述超声波产生装置的超声波振动的喇叭以及可安装和拆卸地固定于上述喇叭的端部的接合片。
[0022]根据该结构，通过加热装置的温度传感器能够将引线温度自动地控制为50°C以上且100°C以下。而且，在对引线进行加热的情况下，与对进行引线接合的引线接合装置整体进行温度控制的情况相比，加热范围有限，因此能够降低加热所需的消耗能量。在经由电极对引线进行加热的情况下，容易地增加加热装置与电极之间的传热面积，能够使引线接合装置的构造简单化。
[0023]另外，在本发明的实施例所涉及的引线接合方法、即通过伴随加热处理、加压处理以及超声波处理的引线接合来对电极与铝合金制的引线进行电连接的引线接合方法中，具备以下工序:加热工序，使上述引线的温度成为50°C以上且100°C以下；加压工序，在上述电极上载置直径500 μ m以上且600 μ m以下的上述引线并进行加压；以及超声波处理工序，在上述加压工序中，对于成为50°C以上且100°C以下的上述引线，向上述引线施加超声波振动。
[0024]根据该结构，将引线接合时的引线温度加热到50°C以上且100°C以下，因此能够增加引线与电极的接合面积，能够将直径500 μm以上且600 μm以下的引线引线接合到半导体元件上的电极。在引线温度小于50°C时，存在接合面积不足这种问题。当引线温度超过100°C时，存在引线与电极的未接合面积增加这种问题。
[0025]发明的效果
[0026]根据本发明，能够提供一种能够将直径500 μπι以上且600 μπι以下的引线引线接合到电极的引线接合装置以及引线接合方法。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的实施例所涉及的引线接合装置的概要结构图。
[0028]图2是本发明的实施例所涉及的与引线接合装置的加热装置的温度调节有关的关耳关图。
[0029]图3是本发明的实施例所涉及的引线接合方法的工序图。
[0030]图4是表示加热工序中的加热温度与引线同电极的接合面积的关系的图。
[0031]图5是表示加热工序中的加热温度与引线同电极的接合部内部中的未接合面积的关系的图。
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