JPH0382050A - フィルムキャリア半導体装置用ボンディング装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフィルムキャリア半導体装置用自動ボンディン
グ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のフィルムキャリア方式による半導体装置の製造方
法を、第３図および第４図を用いて説明する。

あらかじめ電極端子上に金属突起物であるバンプ７を設
けた半導体チップ２を準備する。

さらに搬送および位置決め用のスプロケットホール１と
、半導体チップ２が入る開口部であるデバイスホール３
を有するポリイミドなどの絶縁ブイｌレム上に銅などの
金属箔を接着したのち、金属箔をエツチングしてリード
４と電気選別のためのパッド５とを形成したフィルムキ
ャリアテープ６を準備する。

つぎにフィルムキャリアテープ６のリード４と半導体チ
ップ２のバンプ７とを熱圧着法または共晶法などにより
インナーリードボンディング（以下ＩＬ、Ｂと記す）し
、フィルムキャリアテープの状態で電気選別用パッド５
の上に１０−ブを接触させて、電気選別やバイアス試験
を実施することができる。

リード４の変形防止用として、絶縁フィルムの枠である
サスペンダー８が設けられている。

最後に信頼性向上および機械的保護のため第５図に示す
ように樹脂９をポツティングして樹脂封止してから、リ
ード４を所望の長さに切断してフィルムキャリア半導体
装置が完成する。

外部回路に実装するときは、例えばプリント基板１１の
上に接着剤１０を塗布して半導体チップ２を固着した状
態で、リード４をプリント基板の上のポンディングパッ
ド１２にアウターリードボンディング（ＯＬＢ）する。

このフィルムキャリア半導体装置は、リード本数と無関
係に一度でボンディングできることと、連続したフィル
ムキャリアテープを使用するため自動化が容易との理由
で、適用範囲が拡がる傾向にある４ 一般的な自動ＩＬＢボンダーは、フィルムキャリアテー
プのリード位置をＴＶカメラで認識検知してから、半導
体チップをボンディングステージの上に搬送して、再度
ＴＶカメラで半導体チップのバンプ位置を認識検知して
、リードとバンプの位置合せを行ない、あらかじめ設定
した圧力、温度で一定時間、ボンディングツールで加熱
圧着してボンディングを完了する。

つぎに半導体チップ１個分に相当する１コマだけフィル
ムキャリアテープを搬送してからボンディングを繰り返
す。

さらに半導体チップ１個当りの作業時間（インデックス
）を短縮するために、フィルムキャリアテープのリード
位置と半導体チップのバンプ位置の認識検知を同時に行
ない、フィルムキャリアテープの不良コマはあらかじめ
形成されたマーク（パンチ穴など）を検知して、ＩＬＢ
を省略してつぎのコマにスキップする機能をもっている
。

ＩＬＢ作業直前までに発見されなかったリード曲りをＴ
Ｖカメラで検出して、つぎのコマにスキップする機能を
備えたものもある。

〔発明が解決しようとする課題〕

フィルムキャリアテープのリード位置は認識マーク１２
から割り出されるのが普通である。

ＴＶカメラ像は二値化処理によってパターン化されてい
る。

しかしながらフィルムキャリアテープに設けられた認識
マークは、フィルムキャリアテープの熱や加湿による膨
張、反り、フィルムキャリアテープ製造工程中のフォト
エツチングのばらつきなどにより、ロフト間、ロフト内
で位置ずれを生じる。

収縮膨張が僅かに±０．２％であったとしても、パター
ン間の距離が１０ｍｍな°ら±２０μｍに達して致命的
な位置ずれとなる。

ボンダーや照明系の熱や振動による経時変化も無視する
ことができない。

さらにＩＬＢ条件である圧力、温度、時間についても、
リードやバンプの物理的化学的性質のばらつきが付きま
とっている。

たとえばＡｕのバンプとＡｕメツキされたリードをボン
ディングするＡｕ−Ａｕ熱圧着の場合はリードのつぶれ
具合であるリードの変形率（ボンディング後のリード幅
をボンデング前のリード幅で割ったもの）を管理するこ
とによって、ボンディング条件を最適化することができ
る。

第２図にリードの変形率と破壊強度の関係を示す。

リードの変形率が小さい場合は、圧力や温度が不足して
おり、リードの剥れが発生して強度が著し、く小さい。

逆にリードの変形率が大きい場合は、圧力や温度が過剰
で、リードの潰れ過ぎにより強度が徐々に低下している
。

一般に温度設定を４５０〜５００℃とすれば。

１００μｍ幅のリードの場合、リード１本当り約１００
ｇｆの圧力でボンディングされている。

このように条件設定に重大な影響を与えるリード幅も一
般的には±１５μｍの公差で管理されており、同一ロッ
ト内においてさえ±１０μｍ程度のばらつきがある。

Ａｕ−３ｎ共晶ボンデイングや半田を用いるろう材によ
るボンディングの場合はリードの変形量での管理は適切
ではないので、Ａｕ−８ｎ共晶合金量や半田の溶融量を
管理するのが普通である。

生産工程では、ロット毎などでラインを止めて、頻繁に
測定検査、条件補正を繰り返しているのが現状である。

本発明の目的は、ボンディングを終了したフィルムキャ
リア半導体装置のリードとバンプとの位置ずれやボンデ
ィング形状を自動的に検査して、ボンディング条件に補
正を加えながら、常に最適なボンディング条件を得るこ
とにある、〔課題を解決するための手段〕 本発明のフィルムキャリア半導体装置用ボンディング装
置は、間けり搬送されているフィルムキャリアテープ下
面からデバイスホール開孔に突き出しているリードの位
置と、チップステージから半導体チップをピックアップ
してボンディングステージに載せた状態における半導体
チップの電極であるバンプの位置とをＴＶカメラで認識
検知して位置合せし、ボンディングステージを下方から
前記フィルムキャリアテープに接触させてフィルムキャ
リアテープのリードと、半導体チップのバンプとをボン
ディングツールで加熱圧着する機能を備えた自動ボンデ
ィング装置において、ボンディングを終了したブイ６ル
ムキヤリア半導体装置のボンディング状態をＴＶカメラ
を用いて画像処理して、リードとバンプのずれ量および
リード変形率を測定してボンディングステージにおける
半導体チップの位置座標の補正や圧力、温度、時間など
のボンディング条件の補正を行なうように構成されてい
る。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例の自動ボンディング装置について
、第１図を用いて説明する。

はじめに搬送用のスプロケットホイール１３を回転させ
て、フィルムキャリアテープ６を１コマ分ボンデインダ
ステージ１５の上に搬送してフィルムキャリアテープ６
のリード位置をボンディング用ＴＶカメラ１６により認
識検知する。

あらかじめフィルムキャリアテープ６に設けられたパン
チ穴などの不良識別マークはフォトセンサー１４により
検出されて、不良コマはスキップされている。

つぎに半導体チップ用ＴＶカメラ２０で半導体チップス
テージ１９に並んでいる半導体チップ２を認識して、半
導体チップピックアップアーム１７によりボンディング
ステージ１５の上に吸着搬送する。

そのあとボンディング用ＴＶカメラ１６で半導体チップ
２のバンプ位置を認識検知しリードと位置合せしたのち
、あらかじめ設定した圧力、温度で一定時間ボンディン
グツール１８で加熱圧着してリードとバンプをボンディ
ングする。

このあとはじめのスプロケットホイール１３の回転から
のボンディング作業を繰り返す。

ボンディングと並行してフィルムキャリアテープ６の数
コマ分うしろのところで、ボンディングを完了した半導
体チップ２について、別に設けた検査用ＴＶカメラ２０
によりボンディング状態を認識して、リードとバンプの
位置ずれやリードの変形量を計算して、自動的に位置座
標やボンディング条件に補正を加える。

実際に補正を行なう場合は、突発的なずれやばらつきを
避けるため、例えば１０〜２０個分のデータのうち、管
理限界・から極端に外れた値を除外した平均値を採用す
るのが好ましい。

つぎに本発明の第２の実施例について説明する。

第１図においては３台のＴＶカメラを使用しているが、
位置合せに用いたボンディング用のＴＶカメラ１６と検
査用のＴＶカメラ２０を、１台のＴＶカメラで兼用する
ことができる。

この場合はボンディング完了後、コマ送りしないでボン
ディング用ＴＶカメラ１６で、ボンディング検査を行な
う。

第１の実施例と違ってその場検査ができるので、特に多
数リードを有する製品など、特に高精度や高品質を要す
るものに適している。

１台のＴＶカメラを兼用しているため、ボンディング作
業とボンディング検査とを直列して行なうので、ボディ
ングインデックスが増加するが、例えば５０〜１００個
毎の管理幅の抜き取りでボンディング検査を実施するこ
とにより、ボンディングインデックスをほとんど増加さ
せないで品質を維持することもできる。

これらの実施例は、アウターリードボンディング（ＯＬ
Ｂ）やワイヤーボンディングにも応用することが可能で
ある。

〔発明の効果〕

本発明のフィルムキャリア半導体装置の自動ボンディン
グ装置で、ボンディングを終了したフィルムキャリア半
導体装置のリードとバンプのずれやリードの熱圧着によ
るつぶれ具合をラインを止めることなく、ＴＶカメラに
より検査して、自動的に補正しながらボンディング作業
を進めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す自動ボンディング装置の
斜視図、第２図はリードの変形率とボンディング強度と
の関係を示すグラフ、第３図はフィルムキャリア半導体
装置の平面図、第４図〜第６図はフィルムキャリア半導
体装置を製造工程順に説明する断面図である。 ｌ・・・スプロケットホ町ル、２・・・半導体チップ、
３・・・デバイスホール、４・・・リード、５・・・電
気選別用パッド、６・・・フィルムキャリアテープ、７
・・・バンプ、８・・・サスペンダー　９・・・樹脂、
１０・・・接着剤、１１・・・プリント基板、１２・・
・認識マーク、１３・・・スプロケットホイール、１４
・・・フォトセンサー　１５・・・ボンディングツ−ル
、１６・・・ボンディング用ＴＶカメラ、１７・・・ピ
ックアップアーム、１８・・・ボンディングツール、１
９・・・半導体チップステージ、２０・・・半導体チッ
プｍｍＴＶカメラ、２１・・・検査用ＴＶカメラ、２２
・・・引伸しリング、２３・・・位置決めピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 間けつ搬送されているフィルムキャリアテープ下面から
   デバイスホール開孔に突き出しているリードの位置と、
   チップステージから半導体チップをピックアップしてボ
   ンディングステージに載せた状態における半導体チップ
   の電極であるバンプの位置とをＴＶカメラで認識検知し
   て位置合せし、ボンディングステージを下方から前記フ
   ィルムキャリアテープに接触させてフィルムキャリアテ
   ープのリードと、半導体チップのバンプとをボンディン
   グツールで加熱圧着する機能を有する自動ボンディング
   装置において、ボンディングを終了したフィルムキャリ
   ア半導体装置のボンディング状態をＴＶカメラを用いて
   画像処理して、リードとバンプのずれ量およびリード変
   形率を測定してボンディングステージにおける半導体チ
   ップの位置座標の補正や圧力、温度、時間などのボンデ
   ィング条件の補正を行なうことを特徴とする自動ボンデ
   ィング装置。