JPH02285652A - 半導体ボンディング装置 - Google Patents
半導体ボンディング装置Info
- Publication number
- JPH02285652A JPH02285652A JP1108444A JP10844489A JPH02285652A JP H02285652 A JPH02285652 A JP H02285652A JP 1108444 A JP1108444 A JP 1108444A JP 10844489 A JP10844489 A JP 10844489A JP H02285652 A JPH02285652 A JP H02285652A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bonding
- semiconductor chip
- fabric
- tape
- specimen stage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/701—Tape-automated bond [TAB] connectors
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体デツプの電極パッドと回路基板のリー
ドとを一括して接合するポンデイグ装置のうち、とくに
電極パッドとリードとの接合面に振動を加えるようにし
たボンディング装置に関する。
ドとを一括して接合するポンデイグ装置のうち、とくに
電極パッドとリードとの接合面に振動を加えるようにし
たボンディング装置に関する。
（従来の技術）
半導体チップと回路基板のリードとを一括してボンディ
ングする従来の方法を第２図に示す。図において３１は
試料台で、その上に電極パッド３６を持つ半導体チップ
３２を置き、先端に金バンプ３７を持ち、回路基板（ポ
リイミドテープ）３３ａ上に形成した銅箔リード３３ｂ
と半導体チップ３２上の上記電極パッド３６とを位置合
わせした後、加熱したボンディングツール３４を抑圧す
る。
ングする従来の方法を第２図に示す。図において３１は
試料台で、その上に電極パッド３６を持つ半導体チップ
３２を置き、先端に金バンプ３７を持ち、回路基板（ポ
リイミドテープ）３３ａ上に形成した銅箔リード３３ｂ
と半導体チップ３２上の上記電極パッド３６とを位置合
わせした後、加熱したボンディングツール３４を抑圧す
る。
また、上記半導体チップ３２や」１記回路基板３３ａを
熱ショックから守り、接合強度のバラツキを減らず必要
があるときは、試料台３１をヒーター３５によって予備
加熱することもある。
熱ショックから守り、接合強度のバラツキを減らず必要
があるときは、試料台３１をヒーター３５によって予備
加熱することもある。
」二記在来法は、ボンディング加圧力と加熱温度が高（
なり、半導体チップに熱ショックを与え、ボンディング
ツールの寿命を短くするなどの欠点を持つ。
なり、半導体チップに熱ショックを与え、ボンディング
ツールの寿命を短くするなどの欠点を持つ。
このため、公開特許公報（昭６１−２５５０３１）にお
いて、試料台を半導体チップ面に平行に振動させる装置
が開示されているが、公開特許公＠Ｉ（昭６１２４４６
３５ （ＰＩ３））によれば、ボンディングツール先端
と半導体チップの電極パッドの間に挾まれたリードの先
端がフリーで、試料台の振動に伴い不規則に動（ため、
電極バンドとリードとの接合部に均一に振動を加えられ
ないので良好なボンディングができない。
いて、試料台を半導体チップ面に平行に振動させる装置
が開示されているが、公開特許公＠Ｉ（昭６１２４４６
３５ （ＰＩ３））によれば、ボンディングツール先端
と半導体チップの電極パッドの間に挾まれたリードの先
端がフリーで、試料台の振動に伴い不規則に動（ため、
電極バンドとリードとの接合部に均一に振動を加えられ
ないので良好なボンディングができない。
上記欠点を解消するため、上記公開特許公報（昭６３−
２４４６３５）において、ボンディングツールの先端に
リードの形状と対応した溝を設け、上記溝に上記リード
を挾むことにより、半導体チップ面に平行な振動成分に
よるリードの位置ずれを防止する装置が示されている。
２４４６３５）において、ボンディングツールの先端に
リードの形状と対応した溝を設け、上記溝に上記リード
を挾むことにより、半導体チップ面に平行な振動成分に
よるリードの位置ずれを防止する装置が示されている。
しかし、この方法にはボンディングツールが高価になる
ほか、付着した金属粉が溝に詰まり安定したボンディン
グを妨げる欠点がある。
ほか、付着した金属粉が溝に詰まり安定したボンディン
グを妨げる欠点がある。
また、上記公開特許公報（昭６３−２４４６３５）装置
は半導体チップを試料台上に直接乗せるもので、半導体
チップ下面と試料台上面が完全に密着することが困難で
あった。この原因は脆いシリコンと硬い金属の組み合わ
せにあり、接触面でミクロな塑性流動を生しにくいため
と考えられる。このため、振動印加時に半導体チップが
ずれて位置精度を悪化させやすい欠点を持っていた。
は半導体チップを試料台上に直接乗せるもので、半導体
チップ下面と試料台上面が完全に密着することが困難で
あった。この原因は脆いシリコンと硬い金属の組み合わ
せにあり、接触面でミクロな塑性流動を生しにくいため
と考えられる。このため、振動印加時に半導体チップが
ずれて位置精度を悪化させやすい欠点を持っていた。
（問題点を解決するための手段）
本発明の骨子は、軸方向に超音波振動する試料台上のテ
ープ状織物を介して半導体チップの厚み方向に振動を印
加するものである。
ープ状織物を介して半導体チップの厚み方向に振動を印
加するものである。
すなわち、本発明は半導体チップの電極パッドと回路基
板のリードとを一括して接合するボンディング装置にお
いて、半導体チップの厚み方向に超音波振動する試料台
と、上記試料台に密着するテープ状織物とを設けるもの
である。
板のリードとを一括して接合するボンディング装置にお
いて、半導体チップの厚み方向に超音波振動する試料台
と、上記試料台に密着するテープ状織物とを設けるもの
である。
（作用）
半導体チップ下面と試料台上面が、それぞの第１図には
、ボンディングツール１５を超音波振動子からなる振動
機構１７によってチップ１３の面に平行に振動させる状
況が明示されているが、品種変更あるいはツール端面再
研磨に際し、上記ボンディングツール１５の上記振動機
構１７からの脱着が面倒である。
、ボンディングツール１５を超音波振動子からなる振動
機構１７によってチップ１３の面に平行に振動させる状
況が明示されているが、品種変更あるいはツール端面再
研磨に際し、上記ボンディングツール１５の上記振動機
構１７からの脱着が面倒である。
前記２つの公開特許公報とも特許請求の範囲において振
動の方向を特定していないが、明細書の記載内容からみ
るといずれも半導体チップの面に平行な振動を印加する
ものである。すなわち、前記時開（昭６１−２５５０３
１ ）の第１図においては、上板３４と下板３５の間に
板ばね３６が示されており、また時開（昭６３−２４４
６３５）の第１図には、振動機構１７の振動方向が矢印
で明示されている。上記２つの方法がいずれもリードと
バンブ、あるいはバンプと電極バンド間の接触面に平行
な振動を用いている理由は、公知の超音波ワイヤボンデ
ィングの慣行を踏襲したものであろう。
動の方向を特定していないが、明細書の記載内容からみ
るといずれも半導体チップの面に平行な振動を印加する
ものである。すなわち、前記時開（昭６１−２５５０３
１ ）の第１図においては、上板３４と下板３５の間に
板ばね３６が示されており、また時開（昭６３−２４４
６３５）の第１図には、振動機構１７の振動方向が矢印
で明示されている。上記２つの方法がいずれもリードと
バンブ、あるいはバンプと電極バンド間の接触面に平行
な振動を用いている理由は、公知の超音波ワイヤボンデ
ィングの慣行を踏襲したものであろう。
つぎに前記２例にとどまらず、公知の従来れ完全に平ら
でないために生ずる半導体チ・７プと試料台の間の微小
な隙間が、ボンディングツールの加圧力により生ずるテ
ープ状織物の繊維束の相互の接近によって、上記テープ
状織物によって埋められる。ここで加圧下に相互に接触
した繊維束が接触点を通して振動を伝え、半導体チップ
の全面が−様に厚み方向に振動する。
でないために生ずる半導体チ・７プと試料台の間の微小
な隙間が、ボンディングツールの加圧力により生ずるテ
ープ状織物の繊維束の相互の接近によって、上記テープ
状織物によって埋められる。ここで加圧下に相互に接触
した繊維束が接触点を通して振動を伝え、半導体チップ
の全面が−様に厚み方向に振動する。
さらに半導体チップ上の電極パッドの高さの不同により
、上記電極パッドとリードの間に生ずる片当りが、上記
テープ状織物の繊維束の相互接近により改善される。し
たがって、半導体チップ上の電極パッドとボンディング
ツールによって、上記電極バンドに押しつけられたリー
ドのすべての接触点に超音波振動の作用下に−様な塑性
流動が起り、軟化したパッドとリードの−様な相互拡散
を助ける。
、上記電極パッドとリードの間に生ずる片当りが、上記
テープ状織物の繊維束の相互接近により改善される。し
たがって、半導体チップ上の電極パッドとボンディング
ツールによって、上記電極バンドに押しつけられたリー
ドのすべての接触点に超音波振動の作用下に−様な塑性
流動が起り、軟化したパッドとリードの−様な相互拡散
を助ける。
本発明においては、超音波振動の方向がチップの厚み方
向つまり、加圧力の方向と一致しているため振動伝達が
確実であり、異なる方向を持つ各リードに対し、公知の
チップ面に平行な振動を加える場合と仕較しζ、リー１
′ごとの振動効果のバラツキが少ない。また、マイクロ
メータオーダーの微小振幅と高い繰り返し数を持つ超音
波振動によって、接合時に生ずる大きくても約５０マイ
クロメータを越えないバンプの変形プロセスに対し、有
効な振動エネルギーを供給できる。超音波音場下にある
接合部は変形しやすいので、結果的にボンディング圧力
と加熱温度をそれぞれ低くできる。
向つまり、加圧力の方向と一致しているため振動伝達が
確実であり、異なる方向を持つ各リードに対し、公知の
チップ面に平行な振動を加える場合と仕較しζ、リー１
′ごとの振動効果のバラツキが少ない。また、マイクロ
メータオーダーの微小振幅と高い繰り返し数を持つ超音
波振動によって、接合時に生ずる大きくても約５０マイ
クロメータを越えないバンプの変形プロセスに対し、有
効な振動エネルギーを供給できる。超音波音場下にある
接合部は変形しやすいので、結果的にボンディング圧力
と加熱温度をそれぞれ低くできる。
さらに、テープ状織物によって半導体デツプの全面がし
っかりと試料台に受は止めしれるので、振動による横ず
べりが起きにくい。
っかりと試料台に受は止めしれるので、振動による横ず
べりが起きにくい。
また、リードに加わる振動が横ずれを生しにくい成分だ
（）なので、たとえリード先端が部分的にフリーであっ
てもリードの横ずれを生しにくい。
（）なので、たとえリード先端が部分的にフリーであっ
てもリードの横ずれを生しにくい。
（実施例）
第１図は、本発明の−・実施を示す装置の概るいは、ガ
ラスファイバなどからなる織物を用いる。試料台１０へ
の取りつけは、機械的手段による展張で十分で、加圧下
に振動を伝える関係上伸いて接着する必要がない。した
がって、交換も簡単である。
ラスファイバなどからなる織物を用いる。試料台１０へ
の取りつけは、機械的手段による展張で十分で、加圧下
に振動を伝える関係上伸いて接着する必要がない。した
がって、交換も簡単である。
つぎに、エフａ、１７ｂは一対の圧電素子で、背面ブロ
ック１と試料台１０との間に中心ボルト２により一定の
緊付力で保持されている。
ック１と試料台１０との間に中心ボルト２により一定の
緊付力で保持されている。
この部分は公知のボルト締めランジュバン型振動子を構
成する。一対の圧電素子１７ａ、１７ｂは超音波型ｌ＋
！３につながれる。
成する。一対の圧電素子１７ａ、１７ｂは超音波型ｌ＋
！３につながれる。
」二記試料台１０、圧電素子１７ａ、１７ｂ１背面ブロ
ック１、および中心ボルト２は、半波長の縦振動系を形
成し、４は固定ベース５にこれを取りつけるため、上記
縦振動系のノードに設けたフランジである。
ック１、および中心ボルト２は、半波長の縦振動系を形
成し、４は固定ベース５にこれを取りつけるため、上記
縦振動系のノードに設けたフランジである。
つぎに上記装置を用いたボンディング工程を説明する。
まず、テープ状織物１１の上に半導体チップ１３を乗せ
必要に応じ予備加熱しておく。ただ略構成図である。図
中１０はハツチングで示す固定台５に取りつけられた試
料台であり、これに密着したテープ状織物１１を介して
、」二面に電極パッド１２を形成した半導体チップ１３
が乗る。
必要に応じ予備加熱しておく。ただ略構成図である。図
中１０はハツチングで示す固定台５に取りつけられた試
料台であり、これに密着したテープ状織物１１を介して
、」二面に電極パッド１２を形成した半導体チップ１３
が乗る。
試料台１０の上方には、半導体チップ１３上にボンディ
ングツール１４が対置される。このボンディングツール
１４はプランジャ等の進退機構１６により上下方向に進
退移動するツールボルダ−１５に取りつけられる。また
、ホンディングツール１４にはヒータ１８が設けられ、
ツール先端部１９を加熱する。
ングツール１４が対置される。このボンディングツール
１４はプランジャ等の進退機構１６により上下方向に進
退移動するツールボルダ−１５に取りつけられる。また
、ホンディングツール１４にはヒータ１８が設けられ、
ツール先端部１９を加熱する。
また、ボンディングツール１４と半導体チップ１３との
間に、テープキャリア２１に支持さねたり一ド２２が配
置され、このリード２２の先端の下面に金バンプ２３が
取りつけられている。
間に、テープキャリア２１に支持さねたり一ド２２が配
置され、このリード２２の先端の下面に金バンプ２３が
取りつけられている。
上記テープ状織物１１は使用温度帯の繰り返し使用に耐
える耐熱性を持つほか、繊維自体の弾性限が高いものを
選択する。たとえばカーボンファイバ、ポリイミド系フ
ァイバ、あし、通常は予備加熱しないことが多い。また
、ボンディングツール１４の先端１９をヒータ１８によ
り加熱しておく。
える耐熱性を持つほか、繊維自体の弾性限が高いものを
選択する。たとえばカーボンファイバ、ポリイミド系フ
ァイバ、あし、通常は予備加熱しないことが多い。また
、ボンディングツール１４の先端１９をヒータ１８によ
り加熱しておく。
つぎにテープキャリア２１上のリード２２を半導体チッ
プ１３」二のバンプ１２に対し位置合わせし、進退機構
１６によりボンディングツール１４を下ろし、定められ
た加圧力によってリード２２ヲバンブ１２に押しつける
。
プ１３」二のバンプ１２に対し位置合わせし、進退機構
１６によりボンディングツール１４を下ろし、定められ
た加圧力によってリード２２ヲバンブ１２に押しつける
。
この状態で試料台１０を軸方向に超音波振動さぜること
により、バンプ２３とパッド１２を接合する。超音波の
周波数は、振動源を小型にするため３０ｋｌｌｚ〜６０
ｋｌｌｚを用いることが望ましく、その振幅は、ミクロ
ンオーダで十分である。したがって、織物状テープによ
る振動の均一負荷効果とあいまち、従来あった半導体チ
ップへの機械的悪影響はほとんどない。
により、バンプ２３とパッド１２を接合する。超音波の
周波数は、振動源を小型にするため３０ｋｌｌｚ〜６０
ｋｌｌｚを用いることが望ましく、その振幅は、ミクロ
ンオーダで十分である。したがって、織物状テープによ
る振動の均一負荷効果とあいまち、従来あった半導体チ
ップへの機械的悪影響はほとんどない。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものでは
ない。例えば、振動付与手段はボルト締めランジュバン
型圧電振動子に限らず磁歪型のものでもよく、また半波
長長さのものに限らずその整数倍のものでもよい。さら
にバンプはリード側でなく電極パッド側に設けてもよい
。その信奉発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
ない。例えば、振動付与手段はボルト締めランジュバン
型圧電振動子に限らず磁歪型のものでもよく、また半波
長長さのものに限らずその整数倍のものでもよい。さら
にバンプはリード側でなく電極パッド側に設けてもよい
。その信奉発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
（発明の効果）
以上詳述したように本発明の結果、半導体チップ上の電
極パッドと回路基板のリードとの接合部に均一に超音波
振動を加えることができる。このため、ボンディング加
圧力や加熱温度を十分低くすることができ、ボンディン
グの信頼性を向上させ、装置立上り時間を短くして品種
変更を易しくし、ボンディングツールの寿命を伸ばして
、多ビン高密度実装に耐えるボンディングを具現化する
ことができる。
極パッドと回路基板のリードとの接合部に均一に超音波
振動を加えることができる。このため、ボンディング加
圧力や加熱温度を十分低くすることができ、ボンディン
グの信頼性を向上させ、装置立上り時間を短くして品種
変更を易しくし、ボンディングツールの寿命を伸ばして
、多ビン高密度実装に耐えるボンディングを具現化する
ことができる。
上にいうボンディングの信頼性向上の中味は、各リード
の接合強度の向上とバラツキの減少、リードとパッドの
位置ずれの減少、振動の局所集中による半導体チップへ
の機械的悪影響と熱ショックの軽減ないし解消である。
の接合強度の向上とバラツキの減少、リードとパッドの
位置ずれの減少、振動の局所集中による半導体チップへ
の機械的悪影響と熱ショックの軽減ないし解消である。
第１図は本発明の一実施例にかかわるボンディング装置
を示す概略構成図、第２図は従来公知の振動を用いない
ボンディング装置の概略断面図である。 半導体チップ、、、、１３、試料台、、、、１０、電極
パッド、、、、１２、テープ状織物、、、、１１、回路
基板のリード、、、、２２
を示す概略構成図、第２図は従来公知の振動を用いない
ボンディング装置の概略断面図である。 半導体チップ、、、、１３、試料台、、、、１０、電極
パッド、、、、１２、テープ状織物、、、、１１、回路
基板のリード、、、、２２
Claims (2)
- （１）半導体チップの電極パッドと回路基板のリードと
を一括して接合するボンディング装置において、上記半
導体チップの厚み方向に超音波振動する試料台と、上記
試料台に密着するテープ状織物とを設けたことを特徴と
する半導体ボンディング装置。 - （２）超音波振動する試料台として、半波長相当長のボ
ルト締めランジュバン型振動子を用いたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載する半導体ボンディング
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108444A JPH02285652A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体ボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1108444A JPH02285652A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体ボンディング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02285652A true JPH02285652A (ja) | 1990-11-22 |
Family
ID=14484935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1108444A Pending JPH02285652A (ja) | 1989-04-27 | 1989-04-27 | 半導体ボンディング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02285652A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142537A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-06-02 | Bondotekku:Kk | 縦振接合方法及び装置 |
| US10478915B2 (en) * | 2016-07-12 | 2019-11-19 | Ultex Corporation | Joining method |
-
1989
- 1989-04-27 JP JP1108444A patent/JPH02285652A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005142537A (ja) * | 2003-10-15 | 2005-06-02 | Bondotekku:Kk | 縦振接合方法及び装置 |
| US10478915B2 (en) * | 2016-07-12 | 2019-11-19 | Ultex Corporation | Joining method |
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