JPH04277641A - アウターリードボンディング装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアウターリードボンディ
ング装置に関する。詳しくは、タブリードを有する半導
体チップのリードと回路基板のボンディングパターンと
を一括接続する際に、半導体チップのリードと回路基板
のボンディングパターンとの位置合わせが正確，かつ、
容易になるように構成されたアウターリードボンディン
グ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】タブリードを有する半導体チップのリー
ドと回路基板のボンディングパターンとを接続するアウ
ターリードボンディング方法として、サーモドツールを
使用して一括接続する，いわゆる、ギャングボンディン
グ方法がよく使用されている。

【０００３】図６は従来のアウターリードボンディング
装置の例を示す図で、同図（イ）は装置要部の構成、同
図（ロ）は真空吸着器の吸着ノズルに吸引された半導体
チップとサーモドツールの配置状態、同図（ハ）は回路
基板のボンディングパターンの配置状態をそれぞれ示す
。

【０００４】半導体チップ５はサーモドツール２’の中
に収納された吸着ノズル１’の先端に開口した吸引口１
０’　に矢印に示したごとき空気吸引による陰圧で保持
され、顕微鏡付の位置合わせ検出カメラ３ｂとＴＶモニ
タ４によってリード５０の画像観測が行われる［同図（
イ）および（ロ）］。通常、この状態でサーモドツール
２’は図示してない，　たとえば、カートリッジヒータ
により３００　〜４００　℃に加熱されている。

【０００５】一方、ステージ７，たとえば、Ｘ，Ｙ，θ
の３軸微動ステージに載置された回路基板６は、サーモ
ドツール２’とは別な位置で顕微鏡付の位置合わせ検出
カメラ３ａとＴＶモニタ４によってボンディングパター
ン６０の拡大画像６０’　が表示画面上で画像観測が行
われる〔同図（イ）および（ハ）〕。両者の観測はスイ
ッチ８で切り換え交互に観測できるようにしてある。

【０００６】このようにして両者の画像観測により、予
め半導体チップ５と回路基板６，すなわち、リード５０
とボンディングパターン６０との相互位置を画像処理に
より測定記憶しておき、両者のいずれか，　たとえば、
回路基板６を載置したステージ７を前記の予め観測記憶
してある距離だけ、矢印の方向，　すなわち、左側に機
械的に移動して、サーモドツール２’の下，　すなわち
、点線で図示したごとき位置において固定する。

【０００７】位置決めが終わったら４００　℃程度に加
熱されたサーモドツール２’を降下させ、たとえば，１
５　ｍｍ×１５ｍｍの大きさのツールの場合、３０　ｋ
ｇ　程度の圧力をかけ圧着してリード５０とボンディン
グパターン６０とを一括してボンディングを行うように
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のア
ウターリードボンディング装置では半導体チップ５のリ
ード５０と回路基板６のボンディングパターン６０を別
々に画像認識し、それにより予め算出された距離だけ機
械的に移動させるので、移動後は両者はサーモドツール
２’の陰に隠れて直接その重なり状態を観察することは
できず、そのまゝサーモドツール２’で一括接続してし
まう。 この場合、ＴＶモニタ４上でのパターン認識による移動
量の演算データとステージ７の実際の移動位置とを完全
に一致させることは困難であり、ボンディング不良が多
発する原因となっている。また、より精度を上げるため
には装置コストが大巾に増大してしまうなどといった多
くの問題がありその解決が求められている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、タブリー
ドを有する半導体チップ５のリード５０を回路基板６の
ボンディングパターン６０に一括接続するアウターリー
ドボンディング装置において、前記半導体チップ５をリ
ード５０が存在しないコーナ部と中央部で保持する平面
型固定具１と、コーナ部に切り欠き部２０を有するサー
モドツール２とを少なくとも備え、前記回路基板６のボ
ンディングパターン６０と前記半導体チップ５のリード
５０との位置合わせを直接確認したあと、前記サーモド
ツール２により前記リード５０と前記ボンディングパタ
ーン６０とを一括接続するように構成したアウターリー
ドボンディング装置によって解決することができる。具
体的には、前記平面型固定具１が前記半導体チップ５の
中央部を吸着する吸引口１０と、該吸引口１０に連結さ
れ前記半導体チップ５のコーナ部上に位置するごとくに
配設された小径吸引路１１とを少なくとも具えるように
したり、前記平面型固定具１が前記半導体チップ５を複
数のコーナ部で保持するクランプ機構１００で構成され
るようにして効果的に解決できる。

【００１０】

【作用】本発明によれば、半導体チップ５のリード５０
と回路基板６のボンディングパターン６０との重なり具
合を、位置合わせ検出カメラとＴＶモニタで直接観察し
て確認してから接続操作に入るので相互の位置決めは極
めて確実に行われ、しかも，装置的にも比較的簡易な構
成でよく取扱いも容易である。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図で、同図（
イ）は位置合わせ操作時を，同図（ロ）はボンディング
操作時の状態を模式的に示したものである。

【００１２】図中、１は平面型固定具で、たとえば，　
熱膨張係数の小さいインバー製のもので、外形は１００
ｍｍ□，　厚さ３ｍｍ程度の大きさである。その中央部
には半導体チップ５を吸引する吸引口１０が開口し、半
導体チップ５のリード５０が存在しないコーナ部，　す
なわち、四隅に相当する位置に配置された，　たとえば
、４本の外径１ｍｍφ程度のパイプ状の小径吸引路１１
を経由して、図示してない真空装置につながる吸引路１
２に接続されている。周縁部と中央部との間，すなわち
、吸引口１０に吸引された半導体チップ５のリード５０
の存在する領域だけは隙間が開いており、両者，　すな
わち、周縁部と中央部とは四隅に配設された小径吸引路
１１でつながっている。

【００１３】３は位置合わせ検出カメラで６〜１０倍程
度の拡大光学系と撮像素子を具えており、ＴＶモニタ４
のディスプレイ上では１２０　〜２００　倍の拡大画像
が得られるように構成されている。

【００１４】２はサーモドツールで耐熱性金属，たとえ
ば、インコネルからなり、熱圧着ボンディングの際に前
記小径吸引路１１を逃げるための切り欠き部２０が四隅
に設けられている。

【００１５】なお、前記の図面で説明したものと同等の
部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につい
ての説明は省略する。いま、同図（イ）でステージ７に
載置された，たとえば、セラミック製の回路基板６のボ
ンディングパターンと、平面型固定具１の吸引口１０に
吸引された半導体チップ５のリード５０とを重ね合わせ
、位置合わせ検出カメラ３で撮像した像をＴＶモニタ４
のディスプレイ上に拡大表示する。この拡大画像を肉眼
あるいは電気信号情報として識別し、ステージ７により
微調整を行って位置合致を確認する。

【００１６】両者の位置合わせが確認できたら、同図（
ロ）に示したように位置合わせ検出カメラ３を邪魔にな
らない位置まで移動し、たとえば，４００　℃程度に加
熱されたサーモドツール２を降下させて所要の圧力でヘ
ッド部をリード５０の上に当接し、回路基板６のボンデ
ィングパターンと半導体チップ５のリード５０とを一括
して熱圧着する。

【００１７】以上説明した本発明装置による一括熱圧着
ボンディングでは、ボンディング後の位置ずれ不良が殆
ど発生せず、ボンディングの信頼度も大巾に向上した。 しかも、簡易な装置構成で操作も容易であり、半導体チ
ップ５がサーモドツール２に吸引されている時間も短い
ので熱ストレスなどの影響も受けることが少ない利点も
ある。

【００１８】図２は本発明実施例の要部を示す図（その
１）で、平面型固定具１に半導体チップ５が吸着された
状態を分かり易く示したものである。同図（イ）は平面
図，同図（ロ）はＡ−Ａ　断面図，　同図（ハ）はＢ−
Ｂ断面図である。

【００１９】なお、前記の図面で説明したものと同等の
部分については同一符号を付し、かつ、同等部分につい
ての説明は省略する。図から周縁部と中央部の間の隙間
に小径吸引路１１がどのように配設されているかゞよく
理解される。

【００２０】また、図では小径吸引路１１は半導体チッ
プ５の４つのコーナ全部に設けてあるが３つ以下であっ
ても構わない。図３は本発明実施例の要部を示す図（そ
の２）で、サーモドツール２のヘッド部分を拡大した斜
視図である。

【００２１】ヘッド下端面の斜線部はボンディング当接
部である。４つのコーナには平面型固定具１の小径吸引
路１１が逃げる切り欠き部２０が形成されている。なお
、図ではヘッド部が正方形の場合を示してあるが長方形
であってもよく、また，平面型固定具１の小径吸引路１
１の数に対応して４隅全部でなく３つ以下のコーナに設
けてあっても構わない。

【００２２】図４は本発明の他の実施例を示す図で、同
図（イ）は部分拡大平面図，同図（ロ）は部分拡大断面
図であり、いずれも平面型固定具１の１つのコーナ部分
について示した。その他のコーナ部分についても同様で
ある。

【００２３】本実施例では小径吸引路１１がパイプ状の
もので構成するのではなく、２枚の板の，たとえば、一
方の板に所要の溝をつけ、それらを貼り合わせて平面型
固定具１を形成したものであり、図２のものに比較して
簡易に，かつ、全体を薄く構成するのに適している。

【００２４】上記の諸実施例は何れも真空吸着方式を用
いたものであるが、その他の保持方式を用いてもよい。 たとえば、図５は本発明のさらに他の実施例を示す図で
、同図（イ）は部分拡大平面図，同図（ロ）は部分拡大
断面図であり、いずれも１つのコーナ部分についてだけ
示した。その他のコーナ部分についても同様である。

【００２５】本実施例の場合は機械的なクランプ方式を
用いているのが大きな特徴である。すなわち、半導体チ
ップ５をリード５０が存在しないコーナ部でクランプす
る。たとえば、図示してないスプリングなどで押圧可能
に構成され，かつ、先端に切り欠きを有するクランプ機
構１００を，　たとえば、半導体チップ５の４つのコー
ナに対称的に押し付けて保持する。同図（ロ）示したご
とくクランプ機構１００　は厚さが，たとえば、３ｍｍ
以下に形成されているので、４つのコーナを合わせて全
体で平面型固定具が構成されていることがわかる。

【００２６】なお、上記実施例は例を示したもので本発
明の趣旨に反しない限り、使用する素材や細部の構成，
寸法，形状などは適宜他のもの，あるいは、それらの組
み合わせを選択使用してよいことは言うまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば半
導体チップ５のリード５０と回路基板６のボンディング
パターン６０との重なり具合を、位置合わせ検出カメラ
とＴＶモニタで直接観察して確認してから接続操作に入
るので、相互の位置決めは極めて確実に行われる。しか
も，装置的に比較的簡易な構成で取扱いも容易であり、
タブリードを有する半導体チップのリードを回路基板の
ボンディングパターンに一括接続するアウターリードボ
ンディングの歩留り，精度と信頼性の向上、ならびに，
装置の低価格化に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明実施例の要部を示す図（その１）である
。

【図３】本発明実施例の要部を示す図（その２）である
。

【図４】本発明の他の実施例を示す図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示す図である。

【図６】従来のアウターリードボンディング装置の例を
示す図である。

【符号の説明】

１は平面型固定具、 ２はサーモドツール、 ３は位置合わせ検出カメラ、 ４はＴＶモニタ、 ５は半導体チップ、 ６は回路基板、 ７はステージ、 １０は吸引口、 １１は小径吸引路、 １２は吸引路、 ２０は切り欠き部、 ２１はボンディング当接部、 ５０はリード、 ６０はボンディングパターン、 １００はクランプ機構、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　タブリードを有する半導体チップ（５
   ）　のリード（５０）を回路基板（６）　のボンディン
   グパターン（６０）に一括接続するアウターリードボン
   ディング装置において、前記半導体チップ（５）　をリ
   ード（５０）が存在しないコーナ部と中央部で保持する
   平面型固定具（１）　と、コーナ部に切り欠き部（２０
   ）を有するサーモドツール（２）　とを少なくとも備え
   、前記回路基板（６）　のボンディングパターン（６０
   ）と前記半導体チップ（５）　のリード（５０）との位
   置合わせを直接確認したあと、前記サーモドツール（２
   ）　により前記リード（５０）と前記ボンディングパタ
   ーン（６０）とを一括接続することを特徴としたアウタ
   ーリードボンディング装置。
2. 【請求項２】　　前記平面型固定具（１）　が前記半導
   体チップ（５）　の中央部を吸着する吸引口（１０）と
   、該吸引口（１０）に連結され前記半導体チップ（５）
   　のコーナ部上に位置するごとくに配設された小径吸引
   路（１１）とを少なくとも具えることを特徴とした請求
   項１記載のアウターリードボンディング装置。
3. 【請求項３】　　前記平面型固定具（１）　が前記半導
   体チップ（５）　を複数のコーナ部で保持するクランプ
   機構（１００）　で構成されることを特徴とした請求項
   １記載のアウターリードボンディング装置。