JPH03225842A - bonding tools - Google Patents
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- JPH03225842A JPH03225842A JP2165190A JP2165190A JPH03225842A JP H03225842 A JPH03225842 A JP H03225842A JP 2165190 A JP2165190 A JP 2165190A JP 2165190 A JP2165190 A JP 2165190A JP H03225842 A JPH03225842 A JP H03225842A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は半導体製造装置におけるテープオートメイテ
ッドボンディング（以下ＴＡＢと呼ぶ）の様な一括ボン
ディングに使用されるボンディングツールに関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a bonding tool used for batch bonding such as tape automated bonding (hereinafter referred to as TAB) in semiconductor manufacturing equipment.
第４３は従来のボンディングツールを示す正面図で、ご
くにおいて、（１）は例えばステンレス鋼ノような金属
より成るレヤンク、（ｌａ）はシャンク（１）に空けら
口た穴で熱を加えるためにカートリッジヒータ等を差し
込むヒーターホール、（２）はボンディングツールをボ
ンダに固定するために用いられかつシャンクと接合また
は一体である柄、（３）は、半導体素子とリードフレー
ムまたはキャリアテープのリードとを接着するために加
熱加圧するためのツール材である。また、第５図、第６
図は第４図ボンディングツールの動作状態を示す説明図
で、図において、（４）は半導体素子として用いられる
Ｓｉ基板、（５）はＳｉ基板（４）上に設けられた突起
電極、（６）はリードフレームまたはキャリアテープの
リードである。No. 43 is a front view showing a conventional bonding tool, in which (1) is a rayon made of metal such as stainless steel, and (la) is a shank (1) for applying heat through a hole. (2) is a handle that is used to fix the bonding tool to the bonder and is joined or integrated with the shank; (3) is the handle that connects the semiconductor element and the leads of the lead frame or carrier tape. It is a tool material for applying heat and pressure to bond. Also, Figures 5 and 6
The figure is an explanatory diagram showing the operating state of the bonding tool in Figure 4. In the figure, (4) is a Si substrate used as a semiconductor element, (5) is a protrusion electrode provided on the Si substrate (4), and (6) is an explanatory diagram showing the operating state of the bonding tool. ) are the leads of the lead frame or carrier tape.
次に動作について説明する。まず、ボンディングツール
をボンダに固定し、カートリッジヒータをヒーターホー
ル（１ａ）に差し込み固定して加熱する。この時、温度
は熱電対（ボンディングツールに差し込み固定さｎてい
る）によってモニタリングされ、温調器によ。て設定温
度に保たれる。加熱をしてから十分時間を置き装置が熱
的に安定してから、ツール材（３）の表面と半導体素子
のＳｉ基板（４）とが平行になるようにボンディングツ
ールを調整する。この「町の僻認方法は耐熱性のある粘
着テープを厚さ一定であるスキマゲージ等にはり付け、
そこに実際にボンディングしてツール材（３）の圧痕を
県で全面均等に押し付けられているがどうかで、平行が
とｎ ！：ことを確認する。平行が取ｎたら実際１乙突
起″ＰＷ極（５）とリード（６）とを位置合わせし、加
熱加圧によってボンディング１７、全ピン接合されたこ
とを確認し、接合されていれば引き続きボンディングを
行なう。全ピン接合されていない場合はさらに調整を行
なう。なお、シャンク＋１１ トラ−ル材ｆ３１とは、
ろう材にま−で接着されており、そのろう材の融点はボ
ンディングツールの加熱温度よりも高いため、シャンク
（１）とツール材（３）とは常に固定きれている。Next, the operation will be explained. First, the bonding tool is fixed to the bonder, and the cartridge heater is inserted and fixed into the heater hole (1a) to heat it. At this time, the temperature is monitored by a thermocouple (inserted and fixed in the bonding tool) and by a temperature controller. The temperature is maintained at the set temperature. After a sufficient period of time has elapsed after heating, the device is thermally stabilized, and then the bonding tool is adjusted so that the surface of the tool material (3) and the Si substrate (4) of the semiconductor element are parallel to each other. The town's official recognition method is to attach heat-resistant adhesive tape to a gap gauge, etc. with a constant thickness.
I actually bonded there and pressed the indentation of tool material (3) evenly on the entire surface, but it was parallel! : Confirm that. Once they are parallel, align the PW pole (5) and the lead (6) with the 1st protrusion, and confirm that all pins have been bonded by heat and pressure.If they are bonded, continue bonding. If all pins are not connected, make further adjustments.Shank +11 Toral material f31 is
Since the melting point of the brazing material is higher than the heating temperature of the bonding tool, the shank (1) and the tool material (3) are always firmly fixed.
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のボンディングツールｌｉ以上のようにＰＲ成され
ていたので、突起電極とリードとをどの様なＩＣサイズ
でも全ピン接合しようと思うと、ｓ１基板とツール材の
表面との平行度を良くすることが必要であるため、その
調整に要する時間も多く、また、シャンクの材料とツー
ル材の材料の熱膨張係数の差異に誹って、加熱するとツ
ール材表面が反ってしまい、先の平行度とこの反りによ
。で、ツール材表面に高低差が生じ第６図に示す様に、
突起電極とリードとが接触しなが。たり、また逆にツー
ル材の低い所では、突起電極がリードに押しつぶされる
といっｔ二、同じ平面内でもモードの違う不具合が生じ
る問題点を有していた。[Problems to be Solved by the Invention] Since the PR has been made as compared to the conventional bonding tool LI, when trying to bond all pins of protruding electrodes and leads for any IC size, it is difficult to connect the S1 substrate and the tool material. Because it is necessary to improve the parallelism with the surface of the tool, it takes a lot of time to adjust it, and due to the difference in thermal expansion coefficient between the material of the shank and the material of the tool, the surface of the tool material may change when heated. is warped, due to the parallelism of the tip and this warp. As a result, a difference in height occurs on the surface of the tool material, as shown in Figure 6.
The protruding electrode and the lead are not in contact. On the other hand, if the protruding electrode is crushed by the lead at a low point in the tool material, there is a problem in that problems occur in different modes even within the same plane.
この発明は上記のＪうな問題点を解消するためになされ
たもので、ボンディングツールのツール材の＠きが多少
あっても、その傾きが吸収でき、傾きのないツール材（
３）表面でボンディングできるボンディングツールを得
ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and even if the tool material of the bonding tool has some skew, the skew can be absorbed, and the tool material without skew can be used.
3) The purpose is to obtain a bonding tool that can perform bonding on the surface.
また、ツール材の反りを無くすまうにし、ツール材の表
面の高低差を小さくして、安定したボンディングができ
るボンディングツールを得ることを目的とする。It is another object of the present invention to provide a bonding tool that can eliminate warping of the tool material, reduce height differences on the surface of the tool material, and perform stable bonding.
この発明に係るボンディングツールは、シャンクとツー
ル材の間にばね機構を設け、Ｓｉ基板とツール材との平
行度が完全に取れていなくても、ばね機構にま−てツー
ル材がＳｉ基板になら０、ツール材がＳ１基板上に均等
に加圧でＡるようにしたものである。In the bonding tool according to the present invention, a spring mechanism is provided between the shank and the tool material, and even if the parallelism between the Si substrate and the tool material is not completely achieved, the tool material is attached to the Si substrate by the spring mechanism. If 0, the tool material is applied evenly on the S1 substrate by pressure A.
まｒ：、ツール材を辺の中でいくつかに等分割すること
によって、ツール材の熱にまって生じル反りを縮少しか
つ、ツール材とシャンクの間に設けらＩたばね１槽によ
ってＳｉ基板にツール材がならうようにし、ツール材表
面がＳｉ基板の突起電極上に均等に加圧できる町うにし
たものである。By dividing the tool material into several equal parts along the sides, the warping caused by the heat of the tool material can be reduced, and the Si The tool material is aligned with the substrate so that the surface of the tool material can be evenly pressed onto the protruding electrodes of the Si substrate.
この発明におけるボンディングツールは、シャンクとツ
ール材の聞に設けられたばね機構にまり、Ｓｉ 基板
とツール材表面との傾きをボンディング時に緩和、吸収
することにより、ツール材表面がＳｉ 基板上に均等
に加圧加熱され安定したボンディングが行なわれる。The bonding tool of the present invention is fitted into a spring mechanism provided between the shank and the tool material, and reduces and absorbs the inclination between the Si substrate and the surface of the tool material during bonding, so that the surface of the tool material is evenly spread over the Si substrate. Stable bonding is achieved by pressure and heating.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明に係るボンディングツールの部分断面正面
図、第２図、第３図は、第１図のボンディングツールの
動作状態を示す拡大部分断面図である。図において、符
号（１）〜（６）は前記従来のものと同一なのでその説
明は省略する。図中、（１ｂ）は伝熱棒（９）が上下動
できる様にかつその上下動が常に一定の動きをするよう
にシャンク（１〕に設けられた案内孔、（７）はツール
材（３）に垂直に固定されているツール材固定棒、（８
）はシャンク（１）に垂直に固定され、ツール材固定棒
（７）の案内でその中にばねαＯを収めている案内筒、
（９）はツール材固定棒（７）を介してツール材（３）
カートリッジヒータよりの熱を伝えるための伝熱棒で、
ツール材固定棒（７）の中に半自由で回転できるように
差し込まれ、かつ、シャンク（１）の案内孔（１ｂ）に
差し込まれている。α０はＳｉ 基板（４）とツール
材（３）の傾きを吸収するためのばねである。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
1 is a partially sectional front view of a bonding tool according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are enlarged partial sectional views showing the operating state of the bonding tool of FIG. In the figure, symbols (1) to (6) are the same as those of the conventional device, so their explanation will be omitted. In the figure, (1b) is a guide hole provided in the shank (1) so that the heat transfer rod (9) can move up and down and the up and down movement is always constant; (7) is the tool material ( 3), the tool material fixing rod is fixed vertically to (8).
) is a guide tube fixed vertically to the shank (1) and housing a spring αO therein guided by the tool material fixing rod (7);
(9) connects the tool material (3) via the tool material fixing rod (7).
A heat transfer rod that transfers heat from the cartridge heater.
It is inserted into the tool material fixing rod (7) so as to be semi-free and rotatable, and is also inserted into the guide hole (1b) of the shank (1). α0 is a spring for absorbing the inclination of the Si substrate (4) and the tool material (3).
次に動作について説明する。ボンディングツールをボン
ダに取付は固定し、ヒータホール（１ａ）にカートリッ
ジヒータを固定しボンディングツールを加熱する。加熱
をしてから十分時間を置き装置が熱的に安定してから、
ツール材（３）の表面と半導体素子であるＳｉ基板（４
）とが平行になるまうにボンディングツールを調整する
。この時の調整方法は従来のボンディングツールにおけ
る方法と同一であるが、ツール材（３）は、ばねαＯ機
構によりある程度の自由度を得ているため、Ｓｉ基板（
４）に対してシャンク（１）のツール材（３）側表面が
全くの平行ではなく傾いていても、ツール材（３）がＳ
ｉ基板（４）にならうかたちで、均等に圧力を加えるこ
とができる（第２図、第３図参照）。実験の結果、従来
のボンディングツールでサイズが１０Ｈ０の場合、傾き
が９μｍあるとボンディングが不可の状態となるが、本
実施例のツールでは同じサイズで２０μｍの傾きがあっ
てもボンディングが可能であった。Next, the operation will be explained. The bonding tool is attached and fixed to the bonder, and a cartridge heater is fixed to the heater hole (1a) to heat the bonding tool. After heating, wait enough time for the device to become thermally stable.
The surface of the tool material (3) and the Si substrate (4) which is the semiconductor element
) Adjust the bonding tool so that they are parallel to each other. The adjustment method at this time is the same as that for conventional bonding tools, but since the tool material (3) has a certain degree of freedom due to the spring αO mechanism, the Si substrate (
Even if the surface of the shank (1) on the tool material (3) side is not completely parallel to 4), but is inclined, the tool material (3)
Pressure can be applied evenly in the shape of the i-board (4) (see Figures 2 and 3). As a result of experiments, when using a conventional bonding tool with a size of 10H0, bonding is impossible if the slope is 9 μm, but with the tool of this embodiment, bonding is possible even with the same size and a slope of 20 μm. Ta.
また、１０Ｈ′１のサイズ位になると、従来のボンディ
ングツールではツール材（３１２面の反りが約５μｍ稈
度あり、同じ半導体素子内の突起電極（５）でも、ボン
ディングツールの傾きによる片当り等で、つぶれ方が違
い、面内で１３μｍ程度の高低差がでることもある。こ
れに対し、本実施例によるボンディングツールはツール
材（３）が直接シャンク（１）に固定されていないため
、かつ、ツール材（３＋ ｎ 形状が突起電極（５）の
各辺を押さえる形状つまり平板であるため、ツール材（
３）の加熱による反りは１０１１ｍ１の長さに対して、
１μｍ以内にとどまっていた。In addition, when the size of the bonding tool is around 10H'1, the tool material (312 surface) has a warpage of about 5 μm with the conventional bonding tool, and even with the protruding electrode (5) in the same semiconductor element, uneven contact may occur due to the inclination of the bonding tool. The way the tool is crushed is different, and there may be a height difference of about 13 μm within the plane.On the other hand, in the bonding tool according to this embodiment, the tool material (3) is not directly fixed to the shank (1). In addition, since the tool material (3+n shape is a shape that presses each side of the protruding electrode (5), that is, a flat plate, the tool material (3 + n
The warpage due to heating in 3) is for a length of 1011 m1.
It remained within 1 μm.
また、調整時間においても＠六が２０μｍ程度あっても
ボンディング可能であることから、調整が数回ですみ従
来の１１５で済む。In addition, since bonding is possible even when @6 is about 20 μm in adjustment time, only a few adjustments are required and the conventional 115 is sufficient.
また図に示すように、１辺のツール材（３１の長さをい
くつかに等分割することにより、ツール材（３）表面の
反りが更に小さくなりＳｉ基板（４）に加わる圧力もよ
り均等になる。In addition, as shown in the figure, by dividing the length of one side of the tool material (31) into several equal parts, the warpage of the surface of the tool material (3) is further reduced, and the pressure applied to the Si substrate (4) is also more even. become.
本実施例のボンディングツールを使用することによって
、従来生じていたツール材（３）表面の片当り、加圧の
片寄りによるＳｉ基板（４）のマイクロクラック、傾き
によるボンディング不良は情態とな。By using the bonding tool of this embodiment, the bonding failures caused by uneven contact of the surface of the tool material (3), microcracks in the Si substrate (4) due to uneven pressure, and tilting are eliminated.
た。Ta.
以上のようにこの発明によれば、レヤンクとツール材の
間にばね機構を設けたので、Ｓｉ基板とツール材表面と
の平行度が完全に調整さ釘ていなくて傾いていたとして
も、ばね機構によりツール材表面がＳｉ基板にならうこ
とによって、Ｓｉ基板（及び突起電極、リード）に均等
に加圧加熱でき安定したボンディングが得られる効果が
ある。また、均等に加圧できることから傾きによるツー
ル材表面の片当りがなく加圧の片寄りによるＳｉ基板へ
のダメージもなく信頼性が向上するという効果がある。As described above, according to the present invention, since the spring mechanism is provided between the layer and the tool material, even if the parallelism between the Si substrate and the tool material surface is not completely adjusted and the nail is tilted, the spring mechanism Since the surface of the tool material is shaped like the Si substrate by the mechanism, the Si substrate (and protruding electrodes and leads) can be evenly pressurized and heated, resulting in stable bonding. In addition, since pressure can be applied evenly, there is no uneven contact of the surface of the tool material due to inclination, and there is no damage to the Si substrate due to uneven pressure application, resulting in improved reliability.
さらに、ツール材の１辺をいくつかに等分割したので、
大型サイズのツール材に生じていた熱によるツール材の
反りが低減でき、かっばね機構も設けであるので、大型
サイズの半導体素子に対してもより安定したボンディン
グツールが得られる効果がある。Furthermore, since one side of the tool material was divided into several equal parts,
It is possible to reduce the warping of the tool material caused by the heat that occurs in the large-sized tool material, and since a lock spring mechanism is also provided, a more stable bonding tool can be obtained even for large-sized semiconductor elements.
ｍ１図はこの発明の一実施例によるボンディングツール
を示す部分断面正面図、第２図、第３図は第１図のボン
ディングツールの動作状態を示す拡大部分断面図、第４
図は従来のボンディングツールを示す正面図、第５図、
第６図は第４図のボンディングツールの動作り態を示す
説明図である。
図において、（１）はシャンク、（１ｂ）は案内孔、（
３）はツール材、（４）はＳｉ基板、（５）は突起電極
、７６１はリード、（７）はツール材固定棒、（８）は
案内筒、（９）は伝熱棒、αＯはばねを示す。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。Fig. m1 is a partially sectional front view showing a bonding tool according to an embodiment of the present invention; Figs. 2 and 3 are enlarged partial sectional views showing the operating state of the bonding tool of Fig. 1;
The figure is a front view showing a conventional bonding tool, Fig. 5,
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the bonding tool shown in FIG. 4. In the figure, (1) is the shank, (1b) is the guide hole, (
3) is the tool material, (4) is the Si substrate, (5) is the protruding electrode, 761 is the lead, (7) is the tool material fixing rod, (8) is the guide tube, (9) is the heat transfer rod, and αO is Showing a spring. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
ディングに使用されるボンディングツールにおいて、そ
の加熱・加圧を行なうボンディングツール先端部が傾い
ていても、安定してボンディングができる様にばね機構
をボンディングツール先端部に設けたことを特徴とする
ボンディングツール。In bonding tools used for bulk bonding such as tape automated bonding, a spring mechanism is installed at the tip of the bonding tool to ensure stable bonding even if the tip of the bonding tool that performs heating and pressure is tilted. A bonding tool characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165190A JPH03225842A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | bonding tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2165190A JPH03225842A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | bonding tools |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03225842A true JPH03225842A (en) | 1991-10-04 |
Family
ID=12060952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2165190A Pending JPH03225842A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | bonding tools |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03225842A (en) |
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-
1990
- 1990-01-30 JP JP2165190A patent/JPH03225842A/en active Pending
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