JP2960794B2 - ボンディング方法 - Google Patents

ボンディング方法

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JP2960794B2
JP2960794B2 JP3094533A JP9453391A JP2960794B2 JP 2960794 B2 JP2960794 B2 JP 2960794B2 JP 3094533 A JP3094533 A JP 3094533A JP 9453391 A JP9453391 A JP 9453391A JP 2960794 B2 JP2960794 B2 JP 2960794B2
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治 伊藤
道夫 岡本
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
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Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/701Tape-automated bond [TAB] connectors

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はTABによるボンディン
グ技術、特に、ボンディングツールのクリーニングを行
うために用いて効果のある技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】TAB(テープ・オートメーテイッド・
ボンディング)方式で半導体装置を製造する場合、その
ボンディング装置は、ボンディングヘッドに固定した位
置認識カメラ、昇降自在にボンディングヘッドに固定さ
れてステージ上にセットされているキャリア・テープの
インナーリードと半導体チップとを接続するボンディン
グツールを主体に構成されている。
【0003】このようなボンディング装置によってボン
ディングを行う場合、テープローダを構成するテンショ
ンプーリを介してスプロケットホィールなどによりキャ
リアテープを一定ピッチでボンディング位置へ搬送す
る。ついで、キャリアテープ上のインナーリードの複数
点をCCD(電荷結合素子)などの認識用カメラによっ
て検出し、インナーリードの位置認識をする。一方、半
導体チップは、チップトレー(または粘着シート)上の
ウェハからピックアップヘッドにより、一個づつボンデ
ィングステージ上へ移載される。ここで、カメラにより
半導体チップ上の2点を検出し、リードとの相対位置
(X,Y,θ)を補正することにより、IC電極パッド
とインナーリードとの位置合わせを行う。この後、加熱
(内蔵のヒータ、または通電により行う)したボンディ
ングツールでインナーリードと半導体チップ上のバンプ
とを加圧接合する。以上の動作を1サイクルとして、一
連の動作を繰り返すことにより、次々にボンディング動
作が繰り返される。設定した数のボンディングが終了す
ると、ボンディング動作を一旦停止し、ツールクリーニ
ング動作へ移行する。
【0004】このツールクリーニング動作は、多数回の
ボンディング動作によって接触面に汚れの発生や金属酸
化物の付着が起こることにより、インナーリードと半導
体チップ上のバンプとの接続が不完全に行われるのを防
止するためである。具体的には、ボンディング動作を一
旦停止した後、ボンディングヘッドの近傍に設けられた
砥石(またはワイヤブラシ)上へボンディングツールの
先端を移動し、設定した時間のクリーニング動作(砥石
とツールの相対移動)を行い、この後、清浄にしたボン
ディングツールをボンディングサイクルへ戻して、ボン
ディング動作を再開する。
【0005】なお、この種のボンディング装置の詳細に
ついては、例えば、株式会社東芝発行、「東芝レビュ
ー」43巻10号、昭和63年に記載がある。
【0006】ところで、本発明者は、ツールクリーニン
グの頻度増に伴って生産能力が低下する問題について検
討した。以下は、本発明者によって検討された技術であ
り、その概要は次の通りである。
【0007】すなわち、TABのボンディング方式は、
現在Au−Sn、Au−Au、Pb−Snが主流になっ
ており、これらの酸化物がボンディングツールの先端に
付着することは避けられない。酸化物が付着することに
よって、ツールの熱伝導の悪化や平坦度の狂いを招き、
リード濡れ不良が生じることによるリード剥がれ、Au
−Sn溜まり、はんだ溜まりの発生などのために、ショ
ート不良などが生じて、半導体ボンディング工程の歩留
りが低下する。このため、ツールクリーニングが不可欠
であり、従来、ICの10〜100個ごとにボンディン
グサイクルを停止してツールクリーニングを行ってい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如き
ツールクリーニングにおいては、ボンディングサイクル
タイム(1つのICをボンディングするに要するマシン
タイム)が実質的に増加(例えば、30ICに1回づつ
60秒かけてクリーニングした場合、2秒/1個だけ余
分に時間がかかる)し、スループットを大幅に低下させ
るという問題のあることが本発明者によって見出され
た。
【0009】そこで、本発明の目的は、歩留りを低下さ
せることなく、高品質かつ高能率にTABボンディング
を行うことのできる技術を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ボンディング対象の部品に対する撮像結
果に基づいて位置または形状の認識動作を行い、その
後、加熱したボンディングツールによりボンディングを
行うボンディング方法であって、少なくとも前記認識動
作中に前記ボンディングツールのクリーニングを行うよ
うにしている。
【0011】
【作用】上記した手段によれば、部品のボンディング部
の位置または形状を認識しているときにボンディングツ
ールがクリーニング部材に接し、ボンディングツールと
クリーニング部材の摺接または相対回転により、並びに
ボンディングツールがボンディング位置へ移動するとき
のボンディングツールの先端とクリーニング部材との摺
接により、クリーニングが行われる。したがって、クリ
ーニングのために専用の時間を設ける必要がなくなるこ
とによるスループットの向上、歩留り向上、品質向上が
可能になる。
【0012】
【実施例】図1は本発明によるボンディング装置の一実
施例を示す正面図である。
【0013】X−Y方向へ移動可能なボンディングヘッ
ド1は、その下面に位置認識(または形状認識)を行う
ためのカメラ2が取り付けられ、このカメラ2に隣接さ
せてツールホルダ3が設置されている。ツールホルダ3
には、ボンディングツール4が上下方向(Z方向)に動
作する様に取り付けられ、このボンディングツール4は
不図示のヒータを内蔵している。ボンディングツール4
の中心とカメラ2の中心との間の距離は、Lに設定され
ている。
【0014】ボンディング位置にはステージ5が配設さ
れ、このステージ5上にAuバンプ7を有する半導体チ
ップ6(部品)が搭載される。Auバンプ7の設置高さ
とほぼ平行にインナーリード9を有するキャリアテープ
8が位置決めされ、このキャリアテープ8はテープクラ
ンパ10及びボンドガイド11によって保持されてい
る。さらに、カメラ2がステージ5上にあるとき、ボン
ディングツール4に対向する位置にはクリーニング部材
12(砥石またはブラシ)が配設され、このクリーニン
グ部材12はボンドガイド11に固定された砥石ホルダ
13に保持されている。
【0015】次に、以上の構成による実施例の動作を図
1及び図2を参照して説明する。
【0016】ボンディングに際しては、不図示のテープ
ローダにセットされたキャリアテープ8が不図示のテン
ションプーリ及びスプロケットホィールなどを介して一
定ピッチでボンディング位置へ送られ、ボンドガイド1
1とテープクランパ10とによって固定される。ここ
で、インナーリード9の複数(最低2本、最大全数)の
位置をカメラ2により撮像し、不図示の処理装置によっ
てインナーリード9のX−Y−θの座標を認識する。こ
のとき、認識カメラは品種毎に定められた設定値に従っ
て認識動作する。一方、ヒータにより加熱されているボ
ンディングツール4はクリーニング部材12上に位置し
ているので、認識動作開始前にボンディングツール4を
降下させ、0.2〜2.0kg程度の押圧力でツール先端面
をクリーニング部材12へクリーニングのために接触さ
せる。
【0017】カメラの認識動作と同じ軌跡・スピードで
ボンディングツール4の先端とクリーニング部材12の
表面が摺設し、ボンディングツール4の表面に付着した
酸化物が除去されることにより、クリーニングが行われ
る。
【0018】一方、半導体チップ6は、チップトレーま
たは粘着テープ(いずれも不図示)上のウェハからピッ
クアップヘッド(不図示)によって1個づづステージ5
上へ移載する。ここで、不図示のチップ認識カメラによ
って半導体チップ6の2点の位置を検出してインナーリ
ード9との相対位置(X−Y−θ)を補正し、Auバン
プ7とインナーリード9との位置合わせを行う。このの
ち、ボンディングヘッド1が図の左方向へ移動する過程
でもボンディングツール4の先端とクリーニング部材1
2の表面が摺接し、ボンディングツール4の表面に付着
した酸化物が除去されることによりクリーニングが行わ
れる。
【0019】ボンディングヘッド1はICごとに位置が
微妙に異なるため、ボンディングツール4とクリーニン
グ部材12の接触位置は常に異なる位置になる。したが
って、クリーニング部材12の磨耗も平均的になり、特
定の部分のみに磨耗を生じさせることはない。また、ボ
ンディング対象のICの品種変更を行った場合、認識範
囲、軌跡が共に大幅に変わるため、クリーニング部材1
2のツールへの接触位置が変わる。したがって、この場
合もクリーニング部材12の特定部分が磨耗するのを防
止することができる。特定部分の磨耗を防止できること
により、クリーニング部材の寿命を従来に比べて長くす
ることができ、安定したツールクリーニングが可能にな
る。なお、クリーニング部材12は、高精度に加工され
ているボンドガイド11に砥石ホルダ13を介して固定
されているので、ボンディングツール4の研磨面との平
行度が容易に得られ、研磨時の片当たりを防止してツー
ル面のクリーニングを一様に行うことができる。
【0020】クリーニングの終えたボンディングツール
4は、図2の状態になるまで移動する。この状態からボ
ンディングツール4を降下させてインナーリード9の上
面を押圧することにより、インナーリード9とAuバン
プ7とを加圧接合する。以上の動作を1サイクルとし
て、一連の動作を繰り返すことにより、次々にボンディ
ングが行われる。
【0021】このように、カメラ2が位置認識動作を行
う前にボンディングツール4をクリーニング部材12に
接触させ、カメラの認識動作を活用すること及びボンデ
ィングツール4が半導体チップ6上へ移動する過程でボ
ンディングツール4の先端面とクリーニング部材12を
摺接させてクリーニングを行うので、クリーニング専用
の時間を確保することなくボンディングサイクルタイム
内でクリーニングを行うことができる。この結果、加工
時間の短縮が可能になり、大幅にスループットを向上さ
せることができる。スループットを向上できることによ
り、同一生産数であれば、製造装置の台数を低減するこ
とができ、償却コストの低減も可能になる。
【0022】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
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。
【0023】例えば、上記実施例では、ボンディングツ
ール4とクリーニング部材12を水平方向に摺接させて
クリーニングを行うものとしたが、両者を対向させたま
まボンディングツール4またはクリーニング部材12を
回転させてもよい。
【0024】また、上記実施例では、クリーニング部材
12を固定にしたが、カメラ2が認識動作をする前にク
リーニング部材12をボンディングツール4の下部に移
動させるようにしてもよい。
【0025】さらに、ツールクリーニング時に、加熱し
た気体(N2 、空気など)をボンディングツール4とク
リーニング部材12の摺接部に吹き付け、ボンディング
ツール4の冷却を防止するようにすれば、ボンディング
開始前のボンディングツール4を予熱することができ、
ボンディング不良を低減することができる。この場合、
クリーニング部材側をヒータなどで加熱してもよい。
【0026】また、以上の説明では、主として本発明者
によってなされた発明をその利用分野であるTABイン
ナーリードボンダに適用した場合について説明したが、
これに限定されるものではなく、TABアウターリード
ボンダに適用することも可能である。さらに、前記実施
例では、半導体チップを例にしたが、他の電子部品であ
っても同様に本発明を適用することができる。
【0027】
【発明の効果】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、
下記の通りである。
【0028】すなわち、ボンディング対象の部品に対す
る撮像結果に基づいて位置または形状を認識し、次いで
加熱したボンディングツールによりボンディングを行う
ボンディング方法であって、前記認識動作中に前記ボン
ディングツールのクリーニングを行うようにしたので、
クリーニングのために専用の時間を設ける必要がなくな
ることによるスループットの向上、歩留り向上、品質向
上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるボンディング装置の一実施例を示
す正面図である。
【図2】クリーニング後のツール位置状態を示す正面図
である。
【符号の説明】
1 ボンディングヘッド 2 カメラ 3 ツールホルダ 4 ボンディングツール 5 ステージ 6 半導体チップ 7 Auバンプ 8 キャリアテープ 9 インナーリード 10 テープクランパ 11 ボンドガイド 12 クリーニング部材 13 砥石ホルダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディング対象の部品に対する撮像結
    果に基づいて位置または形状認識動作を行い、その
    後、加熱したボンディングツールによりボンディングを
    行うボンディング方法であって、少なくとも前記認識
    作中に前記ボンディングツールのクリーニングを行う
    とを特徴とするボンディング方法
  2. 【請求項2】 前記クリーニングは、クリーニング部材
    の表面と前記ボンディングツールの先端とを水平方向に
    摺接させることにより行われることを特徴とする請求項
    記載のボンディング方法
  3. 【請求項3】 前記クリーニングは、前記ボンディング
    ツールまたはクリーニング部材を回転させることにより
    行われることを特徴とする請求項1記載のボンディン
    方法
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