JPH08172115A - ボンディング装置及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボンディングツールとリードとの癒着に基づ
くリードの破損やリードと半導体素子の電極との接合強
度の低下を防止するとともに、ボンディングツールの表
面へのリードの表面に形成されたＳｎの付着に基づく接
合の信頼性の低下を防止する。 【構成】 加熱手段４１を有するボンディングツール４
０により電極５を有する半導体素子１を保持し、ボンデ
ィングツール４０と対向する位置に設置された治具４３
上に載置されたリード４に対して半導体素子１を保持し
たボンディングツール４０を接近させ、リード４と電極
５を接触加圧するとともに加熱手段４１により接触加圧
部を加熱してリード４と電極５を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリードと半導体素子とを
接続する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フィルム状のリードと半導体素子上のア
ルミニウム電極とを金属突起を介して接続するいわゆる
フィルムキャリヤ方式は、薄型あるいは小型化に適した
実装方法として活用されている。図２において従来のフ
ィルムキャリヤ方式のフィルムリードと半導体素子上の
電極との接合方法についてのべる。

【０００３】半導体素子１の電極２とフィルムキャリヤ
３のＣｕ箔をエッチング加工し、Ｓｎメッキ処理したリ
ード４とが位置合せされる。この時、金属突起５は前記
半導体素子１の電極２上に多層金属膜（バリヤメタル）
を介して形成しても良いし、転写バンプ方式によってリ
ード側に形成しても良い。図２は転写バンプ方式によっ
てリード側に金属突起を形成したものである。前記半導
体素子１はステージ２４上に置かれ、ヒータ２１を有す
るボンディングツール２０によって、前記リード４上か
ら加圧，加熱２３する。次いで、加圧，加熱２３を取去
れば、金属突起５がＡｕで構成させているならば、金属
突起５と半導体素子１上のアルミニウム電極２とはＡ
ｕ，Ａｌの合金で接合されるものである。また、前記ボ
ンディングツール２０の温度は３５０〜５５０℃に達す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この様な接合において
はボンディングツールの温度が比較的高いために、ボン
ディングツール２０の底面とリード４とが癒着し、リー
ド４を破損したり、金属突起５と半導体素子１の電極２
との接合強度も低下さすものであった。

【０００５】また、接合時にボンディングツール２０の
底面にリード４上に表面処理してあるＳｎが附着し、こ
れが高温のために酸化物化し、熱伝導の悪い層を形成
し、前記ボンディングツール底面からのリードへの熱伝
導を悪く、接合部の温度が不安定になる。このため接合
強度の信頼性を低下せしめるものであった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は従来の問題点を
一掃するため、前記半導体素子の裏面に加圧，加熱する
機構を設けたものである。

【０００７】

【作用】ボンディングツールが直接リードと接触せず、
半導体素子の裏面のみと接する構造であるから、前記ボ
ンディングツールにリードが癒着したり、付着物による
がボンディングツール底面の熱の伝導が悪くなるといっ
た事がなくなるものである。

【０００８】

【実施例】図１で本発明の実施例を説明する。フィルム
キャリヤ３のリード４には転写バンプ方式により金属突
起５が接合され、加圧，加熱するためボンディングツー
ル６上には、半導体素子１が設置されている。一方、前
記リード４の上方で、半導体素子１と対向する位置に耐
熱ガラス１０を有する治具９が設けられている。

【０００９】この状態でボンディングツール６を上昇し
治具９を下降せしめれば、金属突起５と半導体素子１の
電極２を接合する事ができる。すなわち、ボンディング
ツール６のヒータ７の熱は半導体素子１に伝達され、接
合部を加熱する事になる。また図１の構成でボンディン
グツール６は固定しておき、耐熱ガラス１０を有する治
具９のみを下降，上昇１２して加圧しても良い。前記ボ
ンディングツール８は常時加熱式のものでも良いが、ボ
ンディング時のみ加熱するいわゆるパルス加熱方式を用
いる事もでき、治具９の耐熱性絶縁材１０は、石英，耐
熱ガラスあるいはセラミック等を用いる事ができ、治具
９にヒータを設けある程度の温度で耐熱性絶縁材１０を
加熱しておれば、ボンディングツールの温度を下げる事
ができる。

【００１０】次に他の実施例を図３でのべる。ボンディ
ング時においてフィルムキャリヤ３のリード４は耐熱ガ
ラスやセラミックである耐熱性絶縁材で構成された治具
４３上に設置され、半導体素子１はその裏面を加圧，加
熱するためのボンディングツール４０に保持されてい
る。リード４上の金属突起５と半導体素子１の電極との
位置合せが終われば、ボンディングツール４０を下降４
２せしめ、ボンディングを行うものである。本実施例に
よれば、ボンディングツールが加熱手段及び半導体素子
１を保持する手段を兼ね備えているため、半導体素子１
をリード４上に搬送する際に加熱をしておくことが可能
なため、半導体素子の電極２とリード４の加圧・加熱を
短時間で効率的に行なうことができる。

【００１１】図１、図３の実施例において、金属突起５
はリード４上に形成した例を示したが、半導体素子の電
極上に多層金属膜を介して金属突起を形成した構成のも
のを用いても良い。

【００１２】この様な構成であれば、高温のボンディン
グツールがリードに直接接触する事がない。

【００１３】

【発明の効果】次に本発明の効果についてのべる。

【００１４】（１）ボンディングツールとリードが直接
接触せず、半導体素子の裏面から加熱するから、ボンデ
ィングツールとリードとの癒着がなく、リードの損傷が
発生しないばかりか、接合部の信頼性も著しく向上す
る。

【００１５】（２）リードからの付着物であるＳｎとの
汚れがボンディングツールに付着しないから、接合部に
安定な温度を供給でき、確実な接合が得られるばかり
か、ボンディングツール底面の汚れをとるためのクリー
ニング工程が不要となり、かつボンディングツールの磨
耗が著しく小さい。

【００１６】（３）従来はフィルムキャリヤの開孔部か
らリードを加圧，加熱する構造であるから、開孔部の寸
法にボンディングツールの寸法が依存することがあっ
た。ところが本発明は半導体素子の裏面から加熱加圧す
る構造であるから、ボンディングツールは、その寸法、
形状を自由に設計できるから、温度分布の安定なボンデ
ィングツールが得られ、安定で信頼性の高い接合が得ら
れる。

【００１７】（４）また、ボンディングツールの材質
を、従来はダイヤモンド等の高価なものを必要としてい
たが、本発明の構造であれば癒着等の問題が発生しない
ので、通常の綱材を用いる事ができるから、ボンディン
グツールのコストを著しく安価できる。

【００１８】（５）直接、高温のボンディングツールに
フィルムキャリヤテープがさらされないから、熱による
フィルムキャリヤテープのたわみやリードピッチのずれ
が発生しない。

【００１９】（６）更に、ボンディング時にリード側に
石英や耐熱性ガラスを設けて置くと、半導体素子の裏面
から加えられた熱は前記リードと接している石英や耐熱
性ガラスにこもり半導体素子裏面の温度よりも高くなる
から、その分、ボンディングツールの温度を下げられ、
過度な温度を半導体素子に加える必要がなく、熱から半
導体素子を保護する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のボンディング時の断面構造図

【図２】従来例のボンディング時の断面構造図

【図３】本発明の他の実施例のボンディング時の断面構
造図

【符号の説明】

１ 半導体素子 ２ 電極 ３ フィルムキャリヤ ４ リード ５ 金属突起 ６ ボンディングツール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を有するとともに主面に電極を
   有する半導体素子を前記主面の対向面側から保持する第
   １の治具と、前記第１の治具と対向する位置に設置され
   た第２の治具とを具備し、前記第２の治具上に載置され
   たリードに対して前記半導体素子を保持した前記第１の
   治具を接近させて前記リードと前記電極を前記第１の治
   具により接触加圧するとともに前記加熱手段により前記
   接触加圧部を加熱して前記リードと前記電極を接合する
   ボンディング装置。
2. 【請求項２】 加熱手段を有する第１の治具により主面
   に電極を有する半導体素子を前記主面の対向面側から保
   持する工程と、前記第１の治具と対向する位置に設置さ
   れた第２の治具上に載置されたリードに対して前記半導
   体素子を保持した前記第１の治具を接近させ、前記リー
   ドと前記電極を前記第１の治具により接触加圧するとと
   もに前記加熱手段により前記接触加圧部を加熱して前記
   リードと前記電極を接合する工程とを有するボンディン
   グ方法。