JPH04320039A - 半導体素子の実装方法 - 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】本発明は半導体素子の実装に際し
、半導体素子の電極とフィルムキャリアのリ−ドや配線
基板の電極とをボンディングする時使用するボンディン
グツ−ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子の実装方式はワイヤボ
ンディング方式に替わって、ＴＡＢ方式やＣＯＧ方式が
注目されてきている。これらの方式では半導体素子の電
極とフィルムリ−ドや配線基板の電極とを、加圧や加熱
によって接合するものである。

【０００３】これらの方式の一例としてＴＡＢ方式を以
下に説明する。図３にＴＡＢ方式の接合プロセスを示す
。（図３）（ａ）に示すように、まず半導体素子１のＡ
Ｌ電極上に形成された金属突起２とフィルムキャリアの
インナ−リ−ド３とを位置合わせする。金属突起２には
金が用いられ、これは半導体素子のＡＬ電極上にバリヤ
メタルとしてクロム、金やチタン、パラジウム、金を蒸
着したのち電解めっきによって、１０〜３０μｍの厚さ
に形成する。一方、フィルムキャリア１００側はインナ
−リ−ド３に銅を用い、銅の表面には０．１〜０．７μ
ｍ厚みのすず、もしくは金が形成されている。次に、（
ｂ）に示すようにヒ−タ−４によって加熱されたボンデ
ィングツ−ル６によってインナ−リ−ド３と金属突起２
とを接合する。ボンディングツ−ル６はヒ−タ−４によ
って４００〜５００℃に設定され、加圧は１金属突起あ
たり６０〜１００ｇの荷重がかかる。ツ−ル材質は、一
般にはツ−ル基材としてモリブデン、ＳＵＳ，インコネ
ルなどが使用され、ツ−ル底面部６０には高耐熱性と高
平面度が要求されることからボロンナイトライド、焼結
ダイヤモンドが用いられている。この後（ｃ）に示すよ
うにボンディングツ−ル６の加圧を解除することにより
リード３と突起２との接合が完了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本方式による
加圧においては、（図４）に示すような問題点がある。 ４００〜５００℃の高温に保たれたボンディングツ−ル
６で荷重を加えてインナ−リ−ド３と金属突起２を接合
する過程において、（図３）に示すようにボンディング
ツ−ルのシャフト６１が加圧面より小さい構造では、加
わる荷重がシャフト６１の直下一点より加わることにな
るため、（図４）に示すようにボンディングツ−ルの底
面部６０である加圧面が変形してしまう。そのため、半
導体素子１のコ−ナ−と中央との接合部では、荷重ｆの
不均一が生じ、均一で安定した接合を得ることが不可能
となる。具体的には、ツ−ル６の基材がモリブデンでツ
−ル底面部６０に焼結ダイやモンドを用いたボンディン
グツ−ルで１０ｍｍ角の半導体素子をボンディングした
場合、半導体素子１の電極のコ−ナ−部と中央部とでは
２〜３μｍ程度の金属突起２の高さバラツキが生じた。 さらに、半導体素子のサイズが１５ｍｍ角になった場合
はこの高さバラツキが３〜４μｍになる。このため、コ
−ナ−部の電極では接合強度が著しく弱くなり、接合の
信頼性を低下させる原因となる。よって本発明は上記問
題点に鑑み、均一な接合荷重を加えることが可能なボン
ディングツ−ルを用いた方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明に用いるボンディングツ−ルは、シャフトの
断面積が加圧面の面積と同等もしくは、それ以上である
ことを備えたものである。

【０００６】本発明はこのボンディングツールを用いて
半導体素子の電極と外部電極とを接合する。

【０００７】

【作用】本発明は上記した方法によって、ボンディング
ツ−ルに加える荷重が一点より加圧面に加わるのではな
く、加圧面全体に加わるために、ボンディング面に変形
を起こす事なくボンディングをすることが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例のボンディングツ−ル
について、図面を参照しながら説明する。

【０００９】（図１）は、本発明によるボンディングツ
−ルを用いた工程断面図を示すものである。（図１）に
おいて、１は半導体素子、２は金属突起、３はインナ−
リ−ド、４はヒ−タ−、５はボンディングツ−ルを示す
。

【００１０】以下、（図１）及び（図２）を用いてその
動作を説明する。まず（図１）の（ａ）において、半導
体素子１のＡＬ電極上に形成された金属突起２とフィル
ムキャリア１００のインナ−リ−ド３外部電極とを位置
合わせする。金属突起２には金が用いられ、これは半導
体素子のＡＬ電極上にバリヤメタルとしてクロム、金や
チタン、パラジウム、金を蒸着したのち電解めっきによ
って、１０〜３０μｍの厚さに形成する。一方、フィル
ムキャリア側はインナ−リ−ド３に銅を用い、銅の表面
には０．１〜０．７μｍ厚みのすず、もしくは金が形成
されている。次に、（ｂ）に示すようにヒ−タ−４によ
って加熱されたボンディングツ−ル５によってインナ−
リ−ド３と金属突起２とを接合する。ボンディングツ−
ル５はヒ−タ−４によって４００〜５００℃に設定され
、加圧は１金属突起あたり６０〜１００ｇの荷重がかか
る。ツ−ル５の材質は、一般にはツ−ル基材としてモリ
ブデン、ＳＵＳ，インコネルなどが使用され、ツ−ル底
面部５０には高耐熱性と高平面度が要求されることから
ボロンナイトライド、焼結ダイヤモンドが用いられてい
る。この後（ｃ）に示すようにボンディングツ−ル５の
加圧を解除することにより接合が完了する。

【００１１】以上、（図１）（ｂ）に示すようにボンデ
ィングツ−ルのシャフトの断面積を加圧面の面積と同等
にすることによって、（図２）に示すような効果がある
。ボンディングツ−ル５のシャフト５１の断面積を加圧
面の面積と同等にすると、加えるべき荷重が（図４）に
示すようにシャフトの直下一点より加わるのではなく、
加圧面全体に均一に加わる。よってボンディング荷重に
よって加圧面が変形することなく加圧することができる
。したがって、図２に示すように、リード３と金属突起
２との接合を半導体素子１上全体で均一に行うことが可
能となる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明は、ボンディングツ
−ルのシャフトの断面積を加圧面の面積と同等もしくは
それ以上にすることによって、以下に示すような効果が
ある （１）　　加える荷重を加圧面全体に均等にかけること
ができるため、加圧面を変形させることなくボンディン
グできる。このため、大型の半導体素子、とくに１０ｍ
ｍ角以上のチップをボンディングする際に、コ−ナ−部
の電極と辺の中央部の電極とに荷重の不均一性が生じ、
コ−ナ−部の電極で接合不良を起こすという問題を解決
することができる。これにより大型の半導体素子の接合
不良を改善でき、大幅にその信頼性を向上させることが
できた。

【００１３】（２）　　また、シャフトと加圧面のサイ
ズを同サイズにすることによって、シャフトと加圧面の
直交度において、寸法精度を向上させることが容易とな
り、さらに加圧面の面精度をあげることができる。これ
により、大型の半導体素子をボンディング精度および信
頼性高く接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるボンディングツ−ルを用いた一実
施例における工程断面図である。

【図２】同実施例における詳細説明のための工程断面図
である。

【図３】従来技術の工程断面図である。

【図４】従来技術の詳細説明のための工程断面図である
。

【符号の説明】

１　　半導体素子 ２　　金属突起 ３　　インナ−リ−ド ４　　ヒ−タ− ５、６　　ボンディングツ−ル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体素子の電極と外部電極とをボン
   ディングツ−ルにて接合するに際し、前記ボンディング
   ツールとしてシャフトの断面積が加圧面の面積と同等も
   しくは、それ以上であることを特徴とした半導体素子の
   実装方法。