JPH07201933A

JPH07201933A - ボンディングツール

Info

Publication number: JPH07201933A
Application number: JP5351605A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoshida; 明生吉田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】保持ブロックが熱膨張を起こしても確実な圧
着を行うことができるボンディングツールを提供するこ
と。【構成】半導体素子１０の辺に対して略直角な方向に
延出する複数本のリード１１と基板２０上に設けられた
配線パターン２１とを接続するためのボンディングツー
ル１であり、リード１１を押圧し所定の温度で加熱する
加熱部材２を半導体素子１０の辺に対して略平行な方向
に複数個配置して成りかつ隣合う加熱部材２の間に所定
の隙間２ａを設けた熱圧着部３と、熱圧着部３の各加熱
部材２を各々保持するための保持ブロック４とを備え、
隣合う加熱部材２の隙間２ａをリード１１の延出方向に
対して斜めに設けた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子から延出す
るリードを基板上に設けられた配線パターンに接続する
ためのボンディングツールに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の薄型化や小型化等を図る観点
から、半導体素子を樹脂等で封止しないで基板上に実装
できるＴＡＢパッケージが考えられている。図３はＴＡ
Ｂパッケージの製造方法を説明する図であり、（ａ）〜
（ｄ）に示す順で製造される。

【０００３】すなわち、先ず図３（ａ）に示すインナー
リードボンディング工程として、チップ状の半導体素子
１０をフィルムテープ５に形成された銅箔等から成るリ
ード１１と電気的、および機械的に接続する。フィルム
テープ５は、所定の幅で長尺状に形成されたポリイミド
等の樹脂から成るものであり、長手方向に連続して複数
の半導体素子１０を接続できるようになっている。半導
体素子１０には内部回路との信号入出力を行うための電
極パッド（図示せず）が設けられており、フィルムテー
プ５に設けられたリード１１とこの電極パッドとが例え
ばバンプ（図示せず）を介して接続される。これによっ
て半導体素子１０とリード１１との電気的、および機械
的な接続が成される。

【０００４】次に、図３（ｂ）に示す切断工程として、
フィルムテープ５に接続された半導体素子１０の周辺で
リード１１を切断し、個々の半導体素子１０に分割す
る。この切断が終了した後、図３（ｃ）に示すフォーミ
ング工程として、半導体素子１０から外側に延出するリ
ード１１を所定形状に屈曲させる。すなわち、半導体素
子１０を基板（図示せず）上に実装しやすいような形状
（例えば、ガルウイング型）となるようリード１１に対
してプレス加工を施す。リード１１のプレス加工が終了
した後、図３（ｄ）に示すフィルムテープ切断工程とし
て、リード１１の先端部分に付着していたフィルムテー
プ（図３（ｃ）参照）を切断する。これによってＴＡＢ
パッケージから成る半導体素子１０の製造が完了する。

【０００５】このようなＴＡＢパッケージから成る半導
体素子１０を基板上に実装するには、ボンディングツー
ルを用いた熱圧着による接続が成されている。近年で
は、内部回路の高集積化に伴って半導体素子１０の大型
化が進み、ＴＡＢパッケージから成る半導体素子１０の
実装においても大型のボンディングツールが必要とされ
ている。

【０００６】この大型のボンディングツールにおいて
は、半導体素子１０のリード１１を基板上に熱圧着する
ため大きな面積から成る圧接面が必要であるが、大面積
の圧接面を高い平坦度に保つのは困難である。そこで、
図４に示すようなボンディングツール１が考えられてい
る。すなわち、図４（ａ）の斜視図に示すように、この
ボンディングツール１は半導体素子１０のリード１１を
基板２０上に設けられた配線パターン２１に熱圧着する
熱圧着部３が複数の加熱部材２によって構成されるもの
である。

【０００７】複数の加熱部材２は保持ブロック４にて保
持されており、それぞれに電流が流れて瞬時に所定の温
度まで達するようになっている。例えば、半導体素子１
０の一の辺から延出する複数本のリード１１に対応し
て、その辺と略平行な方向に数個（図４では３個）の加
熱部材２が配置されている。半導体素子１０の４つの辺
からそれぞれリード１１が延出する場合には、各辺に対
応してそれぞれ複数の加熱部材２が配置され熱圧着部３
を構成する。

【０００８】このように、熱圧着部３を複数の加熱部材
２から構成することで、個々の加熱部材２の圧接面にお
いて高い平坦度を容易に達成することができるため、熱
圧着部３の全体として高平坦度化を図ることができるよ
うになる。図４（ｂ）は、各加熱部材２とリード１１と
の接触位置関係を説明する模式平面図である。複数の加
熱部材２は、半導体素子１０の辺に対して略平行な方向
に並んでおり、それぞれの間には所定の隙間２ｂが設け
られている。

【０００９】例えば、リード１１の幅が８０μｍ〜１０
０μｍ程度の場合には５０μｍ程度の隙間２ｂが設けら
れている。つまり、リード１１の幅よりも隙間２ｂの幅
を小さくしておけば、複数の加熱部材２にてリード１１
を押圧する際に隙間２ｂの位置とリード１１の位置とが
重なった場合であってもいづれかの加熱部材２にてリー
ド１１を押さえられるようになっている。

【００１０】このボンディングツール１を用いて半導体
素子１０の実装を行うには、先ず、半導体素子１０のリ
ード１１と基板２０上の配線パターン２１との位置合わ
せを行った状態で半導体素子１０を基板２０上に載置す
る。この状態でボンディングツール１の熱圧着部３にて
リード１１と配線パターン２１との接触部分を押圧する
とともに、各加熱部材２に電流を流して接触部分を加熱
する。これによって、リード１１と配線パターン２１と
が熱圧着され、半導体素子１０を基板２０上に実装する
ことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなボンディングツールには次のような問題がある。図
５は従来の隙間の変化を説明する模式図であり、（ａ）
は通常状態、（ｂ）は熱膨張状態の場合を示したもので
ある。すなわち、図５（ａ）に示すように、通常の状態
においては隣合う加熱部材２の間に設けられる隙間２ｂ
の幅はリード１１の幅よりも小さくなっているため、隙
間２ｂとリード１１との位置が重なっても加熱部材２に
てリード１１を押圧できるようになっている。

【００１２】しかし、図５（ｂ）に示すように、加熱部
材２の加熱によって保持ブロック４（図４参照）が熱膨
張を起こした状態では、その熱膨張の結果隣合う加熱部
材２の間に設けられる隙間２ｂが広がることになる。保
持ブロック４（図４参照）の熱膨張によって隙間２ｂの
幅がリード１１の幅よりも大きくなってしまうと、隙間
２ｂの位置とリード１１の位置とが重なった場合にリー
ド１１が隙間２ｂ内に入り込む状態となってリード１１
を押圧できなくなってしまう。

【００１３】また、隙間２ｂ内にリード１１が入り込ま
なくてもリード１１に対する十分な押圧力を得ることが
できず、圧着不良の原因となる。よって、本発明は保持
ブロックが熱膨張を起こしても確実な圧着を行うことが
できるボンディングツールを提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたボンディングツールであ
る。すなわち、このボンディングツールは、略四角形か
ら成る半導体素子の辺に対して略直角な方向に延出する
複数本のリードと基板上に設けられた配線パターンとを
接続するためのツールであり、リードを押圧し所定の温
度で加熱する加熱部材を半導体素子の辺に対して略平行
な方向に複数個配置して成りかつ隣合う加熱部材の間に
所定の隙間を設けた熱圧着部と、この熱圧着部の各加熱
部材を各々保持するための保持ブロックとを備え、隣合
う加熱部材の隙間をリードの延出方向に対して斜めにし
た構造となっている。

【００１５】

【作用】本発明のボンディングツールは、熱圧着部を複
数の加熱部材から構成し、さらに隣合う加熱部材の隙間
をリードの延出方向に対して斜めに設けているため、保
持ブロックが熱膨張して隙間が広がっても隙間内にリー
ドが入り込むことがなくなる。すなわち、隙間の方向と
リードの方向とが一致していないため隙間が多少広がっ
てもいずれかの加熱部材にてリードを押圧できることに
なる。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明のボンディングツールの実施
例を図に基づいて説明する。図１は本発明のボンディン
グツールを説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は模
式平面図である。すなわち、図１（ａ）に示すように本
発明のボンディングツール１は、例えばＴＡＢパッケー
ジ（図３参照）から成る半導体素子１０を基板２０上に
実装するにあたり、半導体素子１０から延出するリード
１１を基板２０上に設けられた配線パターン２１に熱圧
着するためのものである。

【００１７】ボンディングツール１は、リード１１を押
圧し所定の温度で加熱する複数の加熱部材２から成る熱
圧着部３と、熱圧着部３の各加熱部材２をそれぞれ保持
するための保持ブロック４とから構成されている。加熱
部材２は、熱膨張係数の比較的小さい素材から形成され
ており、所定の電流によって瞬時に加熱される構造とな
っている。また、その下面が高平坦度に仕上げられた圧
接面となっている。

【００１８】図１（ｂ）に示すように、複数個の加熱部
材２は半導体素子１０の辺と略平行となる方向に配置さ
れており、隣合う加熱部材２の間に所定の隙間２ａが設
けられている。例えば、半導体素子１０の４辺全てから
リード１１が延出する場合には、各辺に対応して複数
（図１では１辺に対して３個）の加熱部材２が配置され
る。さらに、このボンディングツール１における複数の
加熱部材２の隙間２ａは、半導体素子１０から延出する
リード１１の方向に対して斜めとなるように設けられて
いる。

【００１９】すなわち、リード１１の延出方向と隙間２
ａの方向とが一致しないようになっているため、熱圧着
部３にてリード１１を押圧する際、隙間２ａの位置と重
なるリード１１はその隙間２ａの両側の加熱部材２にて
平面視斜めに押圧されることになる。

【００２０】このボンディングツール１を用いて半導体
素子１０を実装するには、先ず、例えばボンディングツ
ール１に設けられた図示しない吸着ノズルを用いて半導
体素子１０を吸着保持し、基板２０上に移載して半導体
素子１０のリード１１と基板２０上の配線パターン２１
との位置合わせを行う。半導体素子１０を位置合わせし
た状態でリード１１と配線パターン２１とを接触させ、
ボンディングツール１の熱圧着部３を構成する各加熱部
材２に電流を流して所定の温度に加熱する。そして、高
平坦度に仕上げられた各加熱部材２の下面（圧接面）に
てリード１１と配線パターン２１との接触部分を押圧
し、熱圧着を行う。これによって半導体素子１０が基板
２０上に実装されることになる。

【００２１】このようなボンディングツール１を用いた
熱圧着の際、加熱部材２が加熱されて保持ブロック４が
熱膨張を起こす。図２は、保持ブロック４（図１参照）
が熱膨張する際の隙間２ａの変化を説明する模式図であ
る。

【００２２】すなわち、図２（ａ）に示すように通常の
状態（熱膨張する前の状態）では、隣合う加熱部材２の
間に設けられた隙間２ａがリード１１の延出方向に対し
て斜めとなっており、リード１１に対して加熱部材２の
端部が平面視斜めに接触するような位置関係となってい
る。

【００２３】一方、図２（ｂ）に示すように保持ブロッ
ク４（図１参照）が熱膨張を起こした状態では、隣合う
加熱部材２がリード１１の延出方向に対して略直角な方
向（図中矢印参照）に広がり、隙間２ａも同様な方向に
広がることになる。ところが、隙間２ａの幅が広がって
も隙間２ａがリード１１の延出方向に対して斜めとなっ
ているため、隙間２ａの両側の加熱部材２のうち少なく
とも一方の加熱部材２の端部にてリード１１を押圧でき
ることになる。つまり、隙間２ａとリード１１との位置
が重なった場合でも隙間２ａ内にリード１１が入り込む
ことが無くなり、加熱部材２にて確実にリード１１を押
圧できるようになる。

【００２４】このように、隙間２ａをリード１１の延出
方向に対して斜めに設けることで、保持ブロック４（図
１参照）が熱膨張して隙間２ａが広がってもリード１１
の圧着不良を起こさなくなる。なお、斜めとなる隙間２
ａの角度をリード１１の延出方向に対してなるべく大き
くすることにより、大きな隙間２ａの広がりに対しても
対処することができるようになる。

【００２５】また、本実施例においては半導体素子１０
の１辺に対して３個の加熱部材２が配置された例を説明
したが、本発明はこれに限定されず１辺に対して何個の
加熱部材２が配置されていても同様である。さらに、本
実施例においてはＴＡＢパッケージから成る半導体素子
１０を実装する場合について説明したが、これ以外にも
リード１１と配線パターン２１とを熱圧着して半導体素
子１０を実装する場合であれば同様である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のボンディ
ングツールによれば次のような効果がある。すなわち、
保持ブロックの熱膨張によって隣合う加熱部材の間に設
けられた隙間が広がってしまった場合であってもリード
を十分に押圧することができるようになり、半導体素子
のリードと基板上の配線パターンとを確実に熱圧着する
ことが可能となる。つまり、複数の加熱部材によって熱
圧着部が構成されるボンディングツールであってもリー
ドに対して十分な押圧力を与えることができるようにな
るため、面積の大きな半導体素子を実装する場合であっ
ても均一にしかも確実にリードを接続することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボンディングツールを説明する図で、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は模式平面図である。

【図２】隙間の変化を説明する模式図で、（ａ）は通常
状態、（ｂ）は熱膨張状態を示すものである。

【図３】ＴＡＢパッケージを説明する図で、（ａ）はイ
ンナーリードボンディング工程、（ｂ）は切断工程、
（ｃ）はフォーミング工程、（ｄ）はフィルムテープ切
断工程を示すものである。

【図４】従来のボンディングツールを説明する図で、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は模式平面図である。

【図５】従来の隙間の変化を説明する模式図で、（ａ）
は通常状態、（ｂ）は熱膨張状態を示すものである。

【符号の説明】

１ボンディングツール２加熱部材２ａ隙間３熱圧着部４保持ブロック１０半導体素子１１リード２０基板２１配線パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略四角形から成る半導体素子の辺に対し
て略直角な方向に延出する複数本のリードと基板上に設
けられた配線パターンとを接続するためのボンディング
ツールであって、前記リードを押圧し所定の温度で加熱する加熱部材が前
記半導体素子の辺に対して略平行な方向に複数個配置さ
れて成りかつ隣合う該加熱部材の間に所定の隙間が設け
られた熱圧着部と、前記熱圧着部の各加熱部材を各々保持するための保持ブ
ロックとを備え、隣合う前記加熱部材の隙間が前記リードの延出方向に対
して斜めとなっていることを特徴とするボンディングツ
ール。