專利名稱：半導(dǎo)體裝置及引線接合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)及引線接合(wire bonding)方法。

背景技術(shù)：
近年，根據(jù)半導(dǎo)體裝置的大容量化的要求，大多使用將多個半導(dǎo)體芯片疊層在引腳框上構(gòu)成的疊層型半導(dǎo)體裝置。又，在這種疊層型半導(dǎo)體裝置中，同時要求薄型化，小型化，因此，例如專利第3573133號說明書記載，并不是各層的半導(dǎo)體芯片的焊接點(pad)和引腳框分別連接，而是使用通過引線順序連接鄰接的各半導(dǎo)體芯片的焊接點之間或半導(dǎo)體芯片的焊接點和引腳框的引腳之間的引線接合方法，在該方法中，為了使得當(dāng)引線接合時不給與半導(dǎo)體芯片損傷，采用以下方法首先，在各半導(dǎo)體芯片的焊接點上形成凸出部(bump)，此后，從引腳框的引腳向著半導(dǎo)體芯片的焊接點上進行逆接合，再從被接合的凸出部向著鄰接的半導(dǎo)體芯片的凸出部上進行下次逆接合，從引腳框向著最上層的半導(dǎo)體芯片的凸出部，順序連接引線。
另外，例如專利第3869562號說明書所記載那樣，提出以下連接引線方法僅僅在疊層型半導(dǎo)體裝置的位于中間層的焊接點面上，形成用于減少接合時對半導(dǎo)體芯片損傷的凸出部，在最上層的半導(dǎo)體芯片的凸出部進行接合，使得引線在中間層的焊接點上形成的凸出部上形成環(huán)，接合在凸出部上，此后，再使得引線連續(xù)成環(huán)，在鄰接的中間層的焊接點上或引腳上，進行斷續(xù)接合，但是，專利第3573133號說明書記載的以往技術(shù)系在各半導(dǎo)體芯片的焊接點形成凸出部后，進行引線接合，因此，工序多，接合存在化費時間、成本貴的問題。例如，疊層為二層的疊層型半導(dǎo)體的各焊接點和引腳的連接，需要在二層的各半導(dǎo)體芯片的焊接點上形成各自的凸出部的工序(二個工序)，引腳和第一層的半導(dǎo)體芯片的焊接點上的凸出部之間的接合，以及第一層的凸出部和第二層的半導(dǎo)體芯片的焊接點上的凸出部之間的接合，共計四個工序。又，在專利第3869562號說明書所記載的以往技術(shù)中，僅僅在位于中間層的半導(dǎo)體芯片的焊接點上形成凸出部后，進行接合，因此，工序數(shù)比專利第3573133號說明書記載的以往技術(shù)少，但是，除了接合工序，需要另外設(shè)置凸出部形成工序，沒有解決工序數(shù)多的問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，在半導(dǎo)體裝置中，一邊減少給與半導(dǎo)體芯片的損傷，一邊以少的接合次數(shù)進行引線連接。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置系通過各引線連接至少三個焊接點之中、各兩個焊接點之間，其特征在于，包括 擠壓部，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一焊接點上，形成球頸，壓碎該球頸，擠壓在上述壓碎球頸上折返的引線的側(cè)面形成； 第一引線，從擠壓部向第二焊接點延伸； 各第二引線，至少一個第三焊接點位于與從第一焊接點向著第二焊接點方向不同的方向，從該第三焊接點向著擠壓部成環(huán)，與擠壓部的各第三焊接點側(cè)接合。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置系在引腳框上疊層半導(dǎo)體芯片，通過各引線順序連接鄰接的各半導(dǎo)體芯片的焊接點之間，或半導(dǎo)體芯片的焊接點和引腳框的引腳之間，其特征在于，包括 擠壓部，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一半導(dǎo)體芯片的焊接點上，形成球頸，壓碎該球頸，擠壓在上述壓碎球頸上折返的引線的側(cè)面形成； 第一引線，從擠壓部向引腳或與引腳框側(cè)鄰接的第二半導(dǎo)體芯片的焊接點的方向延伸； 第二引線，第三半導(dǎo)體芯片與第一半導(dǎo)體芯片的引腳框側(cè)的相反側(cè)鄰接，從該第三半導(dǎo)體芯片的焊接點向著擠壓部成環(huán)，與擠壓部的第三半導(dǎo)體芯片的焊接點側(cè)接合。
在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，較好的是，第二引線通過毛細管下降用毛細管的面部與擠壓部接合，同時，因毛細管的擠壓力變形，被夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。又，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，合適的是，因毛細管的擠壓力，凸部變形為沿毛細管的中心孔的形狀，第二引線沿上述凸部具有切斷面。
本發(fā)明的引線接合方法系通過各引線連接至少三個焊接點之中、各兩個焊接點之間，其特征在于，包括 球焊工序，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在焊接點上； 壓碎工序，用毛細管前端壓碎由上述球焊工序形成的球頸； 擠壓工序，將引線折返在由毛細管壓碎的球頸上，使得該引線側(cè)面擠壓在上述壓碎的球頸上； 第一引線形成工序，通過毛細管輸出引線后，向著第二焊接點成環(huán)，形成向著第二焊接點的第一引線； 第二引線接合工序，至少一個第三焊接點位于與從第一焊接點向著第二焊接點方向不同的方向，從該第三焊接點向著擠壓部成環(huán)，使得各第二引線與擠壓部的各第三焊接點側(cè)接合。
本發(fā)明的引線接合方法系在引腳框上疊層半導(dǎo)體芯片，通過各引線順序連接鄰接的各半導(dǎo)體芯片的焊接點之間，或半導(dǎo)體芯片的焊接點和引腳框的引腳之間，其特征在于，包括 球焊工序，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一半導(dǎo)體芯片的焊接點上； 壓碎工序，用毛細管前端壓碎由上述球焊工序形成的球頸； 擠壓工序，將引線折返在由毛細管壓碎的球頸上，使得該引線側(cè)面擠壓在上述壓碎的球頸上； 第一引線形成工序，通過毛細管輸出引線后，通過向著引腳或與引腳框鄰接的第二半導(dǎo)體芯片的焊接點方向成環(huán)，形成向著引腳或第二半導(dǎo)體芯片的焊接點的方向的第一引線； 第二引線連接工序，第三半導(dǎo)體芯片與第一半導(dǎo)體芯片的引腳框側(cè)的相反側(cè)鄰接，從該第三半導(dǎo)體芯片的焊接點向著擠壓部成環(huán)，使得第二引線與擠壓部的第三半導(dǎo)體芯片的焊接點側(cè)接合。
在本發(fā)明的引線焊接方法中，合適的是，在第二引線連接工序中，使得毛細管下降，通過毛細管的面部使得第二引線與擠壓部接合，同時，用毛細管的擠壓力，使得外徑比毛細管中心孔內(nèi)徑大的擠壓部變形為進入毛細管中心孔的凸部，將第二引線夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。
本發(fā)明具有在半導(dǎo)體裝置中能一邊減少給與半導(dǎo)體芯片的損傷一邊以少的接合次數(shù)進行引線連接的效果。



圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的側(cè)面圖。
圖2是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的擠壓部、從擠壓部延伸的第一引線、以及焊接在擠壓部的第二引線的立體圖。
圖3是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的擠壓部、從擠壓部延伸的第一引線、以及焊接在擠壓部的第二引線的立體圖。
圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的球焊的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中，壓碎工序和擠壓工序的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線輸出的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線輸出的說明圖。
圖8是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線向引腳成環(huán)的說明圖。
圖9是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中向引腳的焊接的說明圖。
圖10是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的球焊的說明圖。
圖11是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線輸出的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線輸出的說明圖。
圖13是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中引線向擠壓部成環(huán)的說明圖。
圖14是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中向擠壓部焊接的說明圖。
圖15是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中向擠壓部焊接的說明圖。
圖16是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中向擠壓部焊接的說明圖。
圖17是表示本發(fā)明實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的接合工序之中切斷引線動作的說明圖。
圖18是表示本發(fā)明實施形態(tài)的三層疊層半導(dǎo)體裝置的接合工序之中第一層和第二層的焊接的說明圖。
圖19是表示本發(fā)明實施形態(tài)的三層疊層半導(dǎo)體裝置的接合工序之中第二層和第三層的焊接的說明圖。
圖20是表示本發(fā)明另一實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的立體圖。
圖21是表示本發(fā)明另一實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置的擠壓部、從擠壓部延伸的第一引線、以及焊接在擠壓部的多條第二引線的立體圖。

具體實施例方式 下面邊參照附圖邊說明本發(fā)明的較佳實施形態(tài)。圖1表示將本發(fā)明適用于疊層型半導(dǎo)體裝置10場合的實施形態(tài)。如圖1所示，半導(dǎo)體裝置10成為在引腳框13上疊層接合作為第一半導(dǎo)體芯片的第一層半導(dǎo)體芯片11，和尺寸大小比第一層半導(dǎo)體芯片11小的、作為第三半導(dǎo)體芯片的第二層半導(dǎo)體芯片12的二層疊層結(jié)構(gòu)。第一層半導(dǎo)體芯片11在表面設(shè)有作為第一接合點的第一層焊接點14，第二層半導(dǎo)體芯片12在表面設(shè)有作為第三接合點的第二層焊接點15，引腳框13在表面設(shè)有作為第二接合點的引腳16。
在設(shè)在各半導(dǎo)體芯片11、12表面的各焊接點14、15之間，具有相當(dāng)于第二層半導(dǎo)體芯片12厚度的階梯差，在第一層半導(dǎo)體芯片11和引腳16之間，具有相當(dāng)于第一層半導(dǎo)體芯片11厚度的階梯差。又，第二層半導(dǎo)體芯片12比第一層半導(dǎo)體芯片11小，因此，各焊接點14、15和引腳16在沿各焊接點14、15或引腳16的面中，從第二層焊接點15向著引腳16，以第二層焊接點15、第一層焊接點14、引腳16順序配置，又，各焊接點14、15和引腳16在各半導(dǎo)體芯片11、12的厚度方向，也從第二層焊接點15向著引腳16，以第二層焊接點15、第一層焊接點14、引腳16順序配置。即，各焊接點14、15和引腳16從第二層焊接點15向著引腳16，配置成階梯狀。并且，作為第三接合點的第二層焊接點15，配置在與從作為第一接合點的第一層焊接點14向著作為第二接合點的引腳16方向不同的方向。
在第一層焊接點14上設(shè)有第一層擠壓部100。第一層擠壓部100包括通過球焊形成的壓焊球17，壓碎部(壓塌部)21，以及變形折返部19。壓碎(壓塌)球焊時形成的球頸，形成所述壓碎部21，在其上使得引線折返形成后，因第二引線的焊接，發(fā)生變形，形成變形折返部19。第一引線25從第一層擠壓部100向著引腳16方向延伸。第一引線25從第一層擠壓部100到第一彎折(kink)部37在沿焊接點14表面的面沿水平延伸，在第一彎折部37朝第一層半導(dǎo)體芯片11的厚度方向折曲，在接合面36與引腳16接合。
在第二層焊接點15上設(shè)有第二層擠壓部200。第二層擠壓部200包括通過球焊形成的壓焊球18，壓碎部22，以及折返部20。壓碎球焊時形成的球頸，形成所述壓碎部22，在其上使得引線折返形成所述折返部20。第二引線26從第二層擠壓部200向著第一層焊接點14方向延伸。第二引線26從第二層擠壓部200到第二彎折部39在沿焊接點15表面的面沿水平延伸，在第二彎折部39朝第二層半導(dǎo)體芯片12的厚度方向折曲，在接合面29與第一層擠壓部100接合。所述接合面29位于第一層擠壓部100的第二層焊接點15側(cè)的變形折返部19上。
這樣，第一層焊接點14和引腳16之間，以及第一層焊接點14和第二層焊接點15之間，分別由第一引線25及第二引線26順序連接。又，第一層擠壓部100、第二層擠壓部200、第一引線、第二引線全部由金引線形成。
如圖2、圖3所示，第一層擠壓部100在中央具有凸部23，當(dāng)焊接第二引線26時，因毛細管的擠壓力形成該凸部23。凸部23在第一引線25側(cè)具有形成朝向上側(cè)直徑變小的圓錐體形狀的錐面24b，以及與錐面24b連續(xù)、朝上方延伸的圓筒面24d，而在第二引線26側(cè)具有形成朝向上側(cè)直徑變小的圓錐體形狀的錐面24a，以及與錐面24a連續(xù)、朝上方延伸的圓筒面24c。又，與凸部23連續(xù)，在第一引線25上面，具有因毛細管前端的平面部擠壓形成的平面部27，在第二引線26上面，具有因毛細管前端的平面部擠壓形成的平面部28。
如圖2所示，形成在第一層焊接點14上的壓焊球17為圓板形狀。如圖3所示，在壓焊球17的第一引線25側(cè)上形成壓碎部21，在與第一引線25相反側(cè)上形成變形折返部19。又，凸部23的沿第一引線25方向的側(cè)面50與第一引線25側(cè)面相同，大致呈圓筒狀。在凸部23和壓碎部21之間，具有微小間隙55，其是折返引線形成第一層擠壓部100時產(chǎn)生的。
如圖3所示，在凸部23的根部，沿著錐面24a形成第二引線26的切斷面31。
下面，邊參照圖4-圖17，邊說明半導(dǎo)體裝置10的第一層焊接點14和引腳16之間以及第一層焊接點14和第二層焊接點15之間的焊接方法。
如圖4所示，在從毛細管41下端突出的第一引線25的前端，通過放電或焊槍等形成初始球33。接著，使得毛細管41下降，使得初始球33壓焊在第一層焊接點14上，實行如圖5(a)所示那樣的形成圓板狀的壓焊球17和球頸51的球焊工序。
如圖5(a)-5(c)所示，通過球焊工序形成壓焊球17以及球頸51后，開始通過毛細管41擠壓球頸51的擠壓工序。在擠壓工序中，如圖5(a)所示，輸出與球頸51連續(xù)的引線52，同時，使得毛細管41上升后，如圖5(b)所示，毛細管41的引腳16側(cè)的面部44來到球頸51的上部，使得毛細管41朝與引腳16相反方向移動。此時，引線52成為從球頸51朝與引腳16相反方向傾斜的狀態(tài)。接著，如圖5(c)所示，使得毛細管41下降，用毛細管41的面部44壓碎球頸51，在壓焊球17上形成壓碎部21。壓碎部21的上面由毛細管41的面部44壓碎，因此，成為沿面部44形狀的平面狀。又，引線52朝著壓碎部21的與引腳16相反側(cè)折曲，同時，成為沿毛細管41的直孔42的與引腳16相反側(cè)的內(nèi)面，朝第一焊接點14的垂直方向延伸的狀態(tài)。這樣，若通過毛細管41擠壓球頸51，則擠壓工序結(jié)束。
然后，如圖5(d)-5(f)所示，開始擠壓工序。在擠壓工序中，如圖5(d)所示，再次輸出引線52，同時，使得毛細管41上升。于是，引線52沿毛細管41的直孔42按直線輸出。接著，如圖5(e)所示，使得毛細管41朝引腳16方向移動。于是，通過毛細管41的內(nèi)倒角部43，引線52朝著引腳16方向被推壓，在與擠壓部21連續(xù)的彎曲部53被折曲。接著，在毛細管41的位于與引腳16相反側(cè)的面部44來到壓焊球17上位置之前，使得毛細管41朝引腳16方向移動。然后，如圖5(f)所示，使得毛細管41下降，將引線52側(cè)面擠壓到擠壓球頸51形成的壓碎部21上。通過該引線52的擠壓，引線52的彎曲部53朝著壓碎部21的方向被折返，形成折返部34，擠壓工序結(jié)束。第一層擠壓部100的上面因毛細管41的面部44形成平面。在擠壓部形成工序結(jié)束狀態(tài)下，毛細管41成為比第一層焊接點14焊接中心線91靠近引腳16的位置。
若擠壓工序結(jié)束，則開始第一引線形成工序。如圖6所示，一邊從毛細管下端輸出第一引線25，一邊使得毛細管41上升后，進行使得毛細管41朝與引腳16相反方向移動的逆向動作。因該逆向動作，毛細管41的位置成為從第一層焊接點14上的焊接中心線91靠向與引腳16相反方向的位置。在逆向動作結(jié)束狀態(tài)下，第一引線25從第一層焊接點14朝與引腳16相反方向傾斜。另一方面，通過毛細管41，第一引線25保持在與第一層焊接點14的面大致垂直方向，因此，在逆向動作結(jié)束狀態(tài)的毛細管41的前端附近的第一引線25，形成朝著與引腳16相反方向凸的彎曲。
逆向動作之后，進行彎折形成動作。如圖7所示，若一邊輸出第一引線25，一邊使得毛細管41上升，則在第一引線25因上述逆向動作形成朝著與引腳16相反方向凸的彎曲，因此，因毛細管41上升形成彎曲部35。通過毛細管41上升輸出的第一引線25的長度比上述逆向動作時引線輸出長度長。
接著，如圖8所示，使得毛細管41越過第一層焊接點14上的焊接中心線91朝著引腳16成環(huán)(looping)。通過該成環(huán)，第一引線25從第一層焊接點14朝著引腳16方向延伸，第一引線形成工序結(jié)束。
接著，如圖9所示，使得毛細管41移動到引腳16上之后，使得毛細管41向引腳16下降，將第一引線25點焊在引腳16上。通過該點焊，第一引線25在接合面36與引腳16接合，在第一引線25的第一層焊接點14和引腳16之間，形成從第一層焊接點14的面朝著引腳16向下彎曲的第一彎折部37。又，第一層焊接點14和第一彎折部37之間的第一引線25在沿第一層焊接點14的面形成。
若第一層焊接點14和引腳16之間的焊接結(jié)束，則開始作為第二層焊接點15和第一層焊接點14之間的焊接的第二引線接合工序。如圖10所示，在朝毛細管41下端延伸的第二引線26的前端，通過放電或焊槍等形成初始球33。接著，使得毛細管41下降，使得初始球33壓焊在第二層焊接點15上，與向第一層焊接點14焊接相同，實行如圖5(a)所示那樣的形成圓板狀的壓焊球17和球頸51的球焊工序。
球焊后，與上述參照圖5(a)-5(f)說明的向第一層焊接點14焊接同樣，使得毛細管41動作，形成壓碎部及擠壓部，如圖11所示，在第二層焊接點15上的壓焊球18上形成包含折返部20的第二層擠壓部200。
若形成第二層擠壓部200，則與從第一層焊接點14向引腳16的第一引線25焊接相同，如圖11所示，一邊從毛細管41下端輸出第二引線26，一邊使得毛細管41上升后，進行使得毛細管41朝與第一層焊接點14相反方向移動的逆向動作，在毛細管41的前端附近的第二引線26，形成朝著與第一層焊接點14相反方向凸的彎曲。
接著，如圖12所示，與上述說明的第一引線25的焊接相同，一邊輸出第二引線26一邊使得毛細管41上升，在第二引線26形成彎曲部38，如圖13所示，越過第二層焊接點15上的焊接中心線92朝著第一層焊接點14，使得毛細管41成環(huán)。通過該成環(huán)，第二引線26從第二層焊接點15朝著第一層焊接點14方向延伸。
接著，如圖14所示，使得毛細管41移動到第一層焊接點14上，毛細管41中心來到第一層焊接點14的焊接中心線91之后，使得毛細管41向第一層焊接點14下降，將第二引線26焊接在折返部34上，該折返部34位于形成在第一層焊接點14上的第一層擠壓部100的第二層焊接點15側(cè)。
關(guān)于第二引線26向第一層擠壓部100的焊接，參照圖15、圖16進行詳細說明。圖15表示毛細管41移動，使得毛細管41的中心成為第一層焊接點14的焊接中心線91位置，毛細管41為了焊接下降前的狀態(tài)。如圖15所示，第二引線26從第二層焊接點15方向沿毛細管41的下面的面部44、內(nèi)倒角部43，在直孔42中延伸，沿直孔42的第一層焊接點14側(cè)的內(nèi)面，朝上方向延伸。在第一層焊接點14上，在壓焊球17上形成包含壓碎部21及折返部34的第一層擠壓部100，在沿第一層焊接點14的面，第一引線25從第一層擠壓部100朝著引腳16方向延伸。
如圖16所示，若從圖15所示狀態(tài)，使得毛細管41下降，則最初毛細管41的第二層焊接點15側(cè)的面部44將從第二層焊接點15延伸的第二引線26夾入該面部44和第一層擠壓部100的折返部34的上面之間。接著，若使得毛細管41進一步下降，對第二引線26施加擠壓力，則第二引線26被壓焊在面部44和折返部34之間。因此時的毛細管41的擠壓力，折返部34上面變形，折返部34成為變形折返部19。接著，若進一步施加毛細管41的擠壓力，則第二引線26接合在變形折返部19上面，形成接合面29。接合面29成為從變形折返部19的前端向著第一層擠壓部100的中央斜向延伸的斜面。又，第二引線26上面與面部44相碰部分因毛細管41的擠壓力變形為沿面部44形狀的平面形狀，形成平面部28。平面部28的第二層焊接點15側(cè)因毛細管41的外圓角部45形成彎曲形狀，與第二引線26的側(cè)面相連。
又，若毛細管41將第二引線26擠壓在第一層擠壓部100的上面，則第二引線26被夾入毛細管41的內(nèi)倒角部43和第一層擠壓部100之間。第一層擠壓部100系折返引線形成，因加工硬化，比第二引線26硬。即，第二引線26比第一層擠壓部100柔軟。又，內(nèi)倒角部43系錐面，從毛細管41下端向著上方的直孔42直徑變小形成，其面成為比面部44小的面積。因此，在因毛細管41的擠壓力被夾于內(nèi)倒角部43和第一層擠壓部100之間的第二引線26，與夾于面部44和第一層擠壓部100之間的第二引線26相比，受到大的壓縮力，比第一層擠壓部100柔軟的第二引線26被壓縮在內(nèi)倒角部43和第一層擠壓部100之間，形成為其截面積變小。
再有，第一層擠壓部100由金引線形成，因此，比由陶瓷等構(gòu)成的毛細管41柔軟。因此，若毛細管41沿第一層焊接點14的焊接中心線91下降，則內(nèi)倒角部43咬入第一層擠壓部100的上面，第一層擠壓部100的上面變形，擠入內(nèi)倒角部43上部的直孔42中，成為凸部23，在凸部23的側(cè)面，成形為沿內(nèi)倒角部43形狀的錐面24a、24b。第二引線26因進入內(nèi)倒角部43及直孔42中的凸部23的第二層焊接點15側(cè)的錐面24a以及內(nèi)倒角部43，不能退避，被夾而壓縮，有效地被壓縮，其截面積變小。尤其，在與內(nèi)倒角部43和面部44之間的角部相碰的凸部23的根部，壓縮力集中，因此，被凸部23的根部夾入的第二引線26被壓縮為截面積最小。
接著，因從內(nèi)倒角部43的面施加的斜向力，在第一層擠壓部100的中央產(chǎn)生朝著焊接中心線91方向的力。因該力凸部23進一步變形朝著毛細管41的直孔42被擠向上方，在凸部23的側(cè)面形成沿直孔42形狀的圓筒面24c、24d。
第二層焊接點15側(cè)的圓筒面24c形成為與毛細管41的直孔42大致平行的方向，因此，不施加因毛細管41引起的擠壓力。因此，第二引線26盡管在與第二層焊接點15側(cè)的圓筒面24c之間被某種程度壓縮，但成為在與圓筒面24c之間不接合的狀態(tài)。
因毛細管41下降引起第二引線26接合，同時，毛細管41的引腳16側(cè)的面部44擠壓第一引線25的上面，在第一引線25上面形成沿面部44形狀的呈平面狀的平面部。
這樣，在第二引線26的向第一層擠壓部100的焊接結(jié)束狀態(tài)下，第二引線26在接合面29與第一層擠壓部100的第二層焊接點15側(cè)接合，在第一層擠壓部100的中央形成凸部23，夾在毛細管41的內(nèi)倒角部43和凸部23的第二層焊接點15側(cè)的錐面24a之間的第二引線26被壓縮，在第一引線25上面形成平面部27，在第二引線26上面形成平面部28。并且，被壓縮的第二引線26沿著直孔42朝上方向延伸。
如圖17所示，若第二引線連接工序結(jié)束，則使得毛細管41上升，在毛細管41下端使得第二引線26延伸，形成尾端引線40后，使得毛細管41和第二引線26一起上升。于是，第二引線26在截面積最小的、由內(nèi)倒角部43和面部44的角部以及凸部23的根部所夾的壓縮部分被切斷，成為在毛細管41下端延伸出尾端引線40的狀態(tài)。因此，如圖2、圖3所示，在凸部23的根部分，沿著錐面24a形成第二引線26的切斷面31。
如上所述的本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置10系在第一層焊接點14上通過金引線形成第一層擠壓部100，在該第一層擠壓部100上焊接第二引線26，因此，具有能緩和因第一層擠壓部100變形引起的對接合的沖擊，能減少因焊接而引起的第一層半導(dǎo)體芯片11所受到的損傷的效果。又，本實施形態(tài)具有以下效果本發(fā)明的疊層型的半導(dǎo)體裝置10通過由第一引線25連接第一層焊接點14和引腳16的工序，以及由第二引線26連接第二層焊接點15和第一層焊接點14的工序?qū)嵭校附庸ば驍?shù)少，順序連接半導(dǎo)體裝置10的各焊接點14、15和引腳16，能減少焊接工序數(shù)，縮短焊接時間。再有，第二引線26因進入內(nèi)倒角部43及直孔42中的凸部23的第二層焊接點15側(cè)的錐面24a以及內(nèi)倒角部43，不能退避，被夾而壓縮，有效地被壓縮，其截面積與第二引線26的截面積相比非常小。因此，當(dāng)切斷引線時，能以小的拉引力切斷第二引線26，具有能減少尾端引線變形、減少焊接不良的效果。再有，在本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置10中，還在第二層焊接點15上形成第二層擠壓部200，能降低半導(dǎo)體裝置10整體的高度，具有能使得半導(dǎo)體裝置10為薄型的效果。
在上述說明的本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置10中，說明還在第二層半導(dǎo)體芯片12的第二層焊接點15上形成第二層擠壓部200，但是，也可以在第二層焊接點15上進行球焊，在該狀態(tài)下將第二引線26成環(huán)在第一層擠壓部100上，在第一層擠壓部100的第二層焊接點15側(cè)進行焊接。這種場合，因不構(gòu)成第二層擠壓部200，具有能縮短整體焊接時間的效果。
又，在本實施形態(tài)中，半導(dǎo)體裝置10系在引腳框13上疊層接合作為第一半導(dǎo)體芯片的第一層半導(dǎo)體芯片11，和尺寸大小比第一層半導(dǎo)體芯片11小的、作為第三半導(dǎo)體芯片的第二層半導(dǎo)體芯片12的二層疊層結(jié)構(gòu)，第一層半導(dǎo)體芯片11在表面設(shè)有作為第一接合點的第一層焊接點14，第二層半導(dǎo)體芯片12在表面設(shè)有作為第三接合點的第二層焊接點15，引腳框13在表面設(shè)有作為第二接合點的引腳16，各焊接點14、15以及引腳框16配置成階梯狀，但是，也可以適用于例如以下半導(dǎo)體裝置焊接點為三個或三個以上，若第三焊接點位于與從第一焊接點向第二焊接點方向相反的方向，則在引腳框疊層三層或三層以上的半導(dǎo)體芯片。
參照圖18、圖19說明在三層疊層的半導(dǎo)體裝置上進行焊接場合。與參照圖4-圖17說明的實施形態(tài)相同工序，說明省略。如圖18所示，三層疊層的半導(dǎo)體裝置400從引腳框410側(cè)疊層第一層半導(dǎo)體芯片411，第二層半導(dǎo)體芯片412，第三層半導(dǎo)體芯片413，三層疊層。在焊接工序中，最初，在第一層半導(dǎo)體芯片411的第一層焊接點414上形成第一層擠壓部401，用引線425焊接第一層焊接點414和引腳框410的引腳416之間，接著，在第二層半導(dǎo)體芯片412的第二層焊接點415上形成第二層擠壓部402，使得引線426成環(huán)在第一層擠壓部401上，焊接在第一層擠壓部401的第二層半導(dǎo)體芯片412側(cè)。在該焊接中，第一層半導(dǎo)體芯片411是第一半導(dǎo)體芯片，第一層焊接點414是第一焊接點，第二層半導(dǎo)體芯片是第三半導(dǎo)體芯片，引腳416是第二焊接點，第三層半導(dǎo)體芯片412的第二層焊接點415是第三焊接點。又，引線425是對于第一層擠壓部401的第一引線，引線426是對于第一層擠壓部的第二引線。
如圖19所示，若引腳框410和第一層半導(dǎo)體芯片411和第二層半導(dǎo)體芯片412之間的焊接結(jié)束，則進行第二層半導(dǎo)體芯片412和第三層半導(dǎo)體芯片413的焊接。在第二層焊接點415上已經(jīng)形成第二層擠壓部402，通過引線426連接第二層擠壓部402和第一層擠壓部401之間。在該狀態(tài)下，第二層半導(dǎo)體芯片412是第一半導(dǎo)體芯片，第二層半導(dǎo)體芯片412的第二焊接點415是第一焊接點，引線426成為對于第二層擠壓部402的第一引線，第一層半導(dǎo)體芯片411成為第二層半導(dǎo)體芯片412的與引腳框410側(cè)鄰接的第二半導(dǎo)體芯片，第一層半導(dǎo)體芯片411的第一層焊接點414成為第二焊接點。
接著，在第三層半導(dǎo)體芯片413的第三層焊接點417上形成第三層擠壓部403，將引線427從第三層擠壓部403成環(huán)到第二層擠壓部402上，焊接在第二層擠壓部402的第三層半導(dǎo)體芯片413側(cè)。在該焊接中，第三層半導(dǎo)體芯片413是第三半導(dǎo)體芯片，第三層半導(dǎo)體芯片413的第三層焊接點417是第三焊接點，引線427成為對于第二層擠壓部402的第二引線。在圖18和圖19中，說明三層疊層的半導(dǎo)體裝置400的焊接，但是，只要有至少三個焊接點，即使各焊接點不配置為階梯狀，例如配置為平面狀場合，本發(fā)明也同樣適用。又，與焊接點數(shù)多例如專利文獻1記載的以往技術(shù)相比，具有能大幅度減少焊接工序數(shù)、時間的效果。
下面，參照圖20、圖21說明本發(fā)明另一實施形態(tài)。如圖20所示，本實施形態(tài)的半導(dǎo)體裝置500系在引腳框313上安裝半導(dǎo)體芯片311，用第一引線325連接設(shè)在半導(dǎo)體芯片311表面的焊接點314和設(shè)在引腳框313上的引腳316，用第二引線326a連接設(shè)在半導(dǎo)體芯片311表面的焊接點314和315a，用第二引線326b連接設(shè)在半導(dǎo)體芯片311表面的焊接點314和315b，用第二引線326c連接設(shè)在半導(dǎo)體芯片311表面的焊接點314和315c，各第二引線326a、326b、326c焊接在形成在焊接點314上的擠壓部300上。
在本實施形態(tài)中，與上述說明的實施形態(tài)相同，用以下那樣的方法進行焊接。首先，與參照圖4和圖5說明相同的方法，在作為第一焊接點的半導(dǎo)體芯片311的焊接點314上，形成包含如圖1所示壓焊球317、折返部319、以及壓碎部321的擠壓部300，采用與參照圖6-圖9說明相同的方法，將第一引線325成環(huán)在作為第二焊接點的引腳316上，從擠壓部300向著引腳316使得第一引線延伸，將第一引線焊接在引腳316上。接著，進行向作為第三焊接點的三個焊接點315a、315b、315c的焊接點315a上的焊接，所述第三焊接點配置在與從作為第一焊接點的焊接點314朝著作為第二焊接點的引腳316的方向不同的方向，形成壓焊球318a后，使得第二引線326a朝著擠壓部300成環(huán)，焊接在擠壓部300的焊接點315a側(cè)。同樣，在焊接點315b上形成壓焊球318b，在焊接點315c上形成壓焊球318c，將第二引線326b、326c分別朝著擠壓部300成環(huán)，分別焊接在擠壓部300的焊接點315b側(cè)、315c側(cè)。這種場合，各第二引線326b、 326c的接合部可以重合在上述先焊接的第二引線326a上。這樣，各第二引線326a、326b、326c從作為第三焊接點的三個焊接點315a、315b、315c成環(huán)焊接在擠壓部300。各第二引線326a、326b、326c和擠壓部300的焊接與上述參照圖15和圖16所說明的方法相同。
在擠壓部300的中央通過焊接形成凸部323，其在周圍具有錐面324，在錐面324和形成在各第二引線326a、326b、326c上的平面部328a、328b、328c之間，形成各第二引線326a、326b、326c的各切斷面331a、331b、331c。在本實施形態(tài)中，除了具有上述說明的實施形態(tài)同樣效果之外，由于將各第二引線326a、326b、326c從一個擠壓部300的周向不同角度焊接，因此，即使各第二引線326a、326b、326c的接合部重合，焊接后的擠壓部300的高度不大變化，具有能抑制半導(dǎo)體裝置500的整體高度，能從多個焊接點向一個焊接點連接的效果。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，通過各引線連接至少三個焊接點之中、各兩個焊接點之間，其特征在于，包括
擠壓部，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一焊接點上，形成球頸，壓碎該球頸，擠壓在上述壓碎球頸上折返的引線的側(cè)面形成；
第一引線，從擠壓部向第二焊接點延伸；
各第二引線，至少一個第三焊接點位于與從第一焊接點向著第二焊接點方向不同的方向，從該第三焊接點向著擠壓部成環(huán)，與擠壓部的各第三焊接點側(cè)接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
第二引線通過毛細管下降用毛細管的面部與擠壓部接合，同時，因毛細管的擠壓力變形，被夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
因毛細管的擠壓力，凸部變形為沿毛細管的中心孔的形狀，第二引線沿上述凸部具有切斷面。
4.一種半導(dǎo)體裝置，在引腳框上疊層半導(dǎo)體芯片，通過各引線順序連接鄰接的各半導(dǎo)體芯片的焊接點之間，或半導(dǎo)體芯片的焊接點和引腳框的引腳之間，其特征在于，包括
擠壓部，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一半導(dǎo)體芯片的焊接點上，形成球頸，壓碎該球頸，擠壓在上述壓碎球頸上折返的引線的側(cè)面形成；
第一引線，從擠壓部向引腳或與引腳框側(cè)鄰接的第二半導(dǎo)體芯片的焊接點的方向延伸；
第二引線，第三半導(dǎo)體芯片與第一半導(dǎo)體芯片的引腳框側(cè)的相反側(cè)鄰接，從該第三半導(dǎo)體芯片的焊接點向著擠壓部成環(huán)，與擠壓部的第三半導(dǎo)體芯片的焊接點側(cè)接合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
第二引線通過毛細管下降用毛細管的面部與擠壓部接合，同時，因毛細管的擠壓力變形，被夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于
因毛細管的擠壓力，凸部變形為沿毛細管的中心孔的形狀，第二引線沿上述凸部具有切斷面。
7.一種引線接合方法，通過各引線連接至少三個焊接點之中、各兩個焊接點之間，其特征在于，包括
球焊工序，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在焊接點上；
壓碎工序，用毛細管前端壓碎由上述球焊工序形成的球頸；
擠壓工序，將引線折返在由毛細管壓碎的球頸上，使得該引線側(cè)面擠壓在上述壓碎的球頸上；
第一引線形成工序，通過毛細管輸出引線后，向著第二焊接點成環(huán)，形成向著第二焊接點的第一引線；
第二引線接合工序，至少一個第三焊接點位于與從第一焊接點向著第二焊接點方向不同的方向，從該第三焊接點向著擠壓部成環(huán)，使得各第二引線與擠壓部的各第三焊接點側(cè)接合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的引線焊接方法，其特征在于
在第二引線連接工序中，使得毛細管下降，通過毛細管的面部使得第二引線與擠壓部接合，同時，用毛細管的擠壓力，使得外徑比毛細管中心孔內(nèi)徑大的擠壓部變形為進入毛細管中心孔的凸部，將第二引線夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。
9.一種引線接合方法，在引腳框上疊層半導(dǎo)體芯片，通過各引線順序連接鄰接的各半導(dǎo)體芯片的焊接點之間，或半導(dǎo)體芯片的焊接點和引腳框的引腳之間，其特征在于，包括
球焊工序，將插入穿通毛細管從其下端突出的引線前端形成的初始球焊接在第一半導(dǎo)體芯片的焊接點上；
壓碎工序，用毛細管前端壓碎由上述球焊工序形成的球頸；
擠壓工序，將引線折返在由毛細管壓碎的球頸上，使得該引線側(cè)面擠壓在上述壓碎的球頸上；
第一引線形成工序，通過毛細管輸出引線后，通過向著引腳或與引腳框鄰接的第二半導(dǎo)體芯片的焊接點方向成環(huán)，形成向著引腳或第二半導(dǎo)體芯片的焊接點的方向的第一引線；
第二引線連接工序，第三半導(dǎo)體芯片與第一半導(dǎo)體芯片的引腳框側(cè)的相反側(cè)鄰接，從該第三半導(dǎo)體芯片的焊接點向著擠壓部成環(huán)，使得第二引線與擠壓部的第三半導(dǎo)體芯片的焊接點側(cè)接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的引線焊接方法，其特征在于
在第二引線連接工序中，使得毛細管下降，通過毛細管的面部使得第二引線與擠壓部接合，同時，用毛細管的擠壓力，使得外徑比毛細管中心孔內(nèi)徑大的擠壓部變形為進入毛細管中心孔的凸部，將第二引線夾入進入毛細管中心孔的凸部和毛細管的內(nèi)倒角部之間被壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及引線接合方法。在半導(dǎo)體裝置中，包括第一層擠壓部(100)，第一引線(25)，以及第二引線(26)。第一層擠壓部(100)系將初始球焊接在第一層半導(dǎo)體芯片(11)的第一層焊接點(14)上，形成球頸，壓碎該球頸，引線折返在該壓碎球頸上，使得該引線側(cè)面擠壓在上述壓碎的球頸上形成。第一引線(25)從第一層擠壓部(100)向著引腳(16)方向延伸。第二引線(26)從第二層半導(dǎo)體芯片(12)的第二層焊接點(15)向著第一層擠壓部(100)成環(huán)，與第一層擠壓部(100)的第二層焊接點(15)側(cè)接合。這樣，一邊減少給與半導(dǎo)體芯片的損傷，一邊以少的接合次數(shù)進行引線連接。
文檔編號H01L21/60GK101802993SQ20088010825
公開日2010年8月11日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者三井竜成, 木內(nèi)逸人 申請人:株式會社新川