JP2000077480A - Device and method for gang bonding - Google Patents

Device and method for gang bonding

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JP2000077480A
JP2000077480A JP10244194A JP24419498A JP2000077480A JP 2000077480 A JP2000077480 A JP 2000077480A JP 10244194 A JP10244194 A JP 10244194A JP 24419498 A JP24419498 A JP 24419498A JP 2000077480 A JP2000077480 A JP 2000077480A
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bonding tool
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To import an effective ultrasonic vibrations to a bonding portion, regardless of the size of bonding load. SOLUTION: A plurality of inner leads provided on a wiring tape 16 is bonded in batch to a plurality of bonding pads provided on a semiconductor chip 8 one to one by exciting the pads and leads in a state, where the pads and leads are held between a bonding stage 9 and a bonding tool 10, by means of a bonding device provided with the bonding stage 9 on which the semiconductor chip 8 is placed, the bonding tool 10 which is faced opposite to the stage 9, a loading base 14 for applying a bonding load, an ultrasonic vibrator 11, and a horn 12. The upper end section of the bonding tool 10, which is the contacting point of the bonding tool 10 with the loading base 14 is constituted, so that the section becomes a node section for ultrasonic standing wave.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】この発明は、半導体組立技術において用い
られるギャングボンディング装置及びギャングボンディ
ング方法に係り、詳しくは、半導体チップ上の複数のボ
ンディングパッドと、これらのボンディングパッドの各
々に対応する複数のインナリードとを一括して接合する
ことのできる超音波方式のギャングボンディング装置及
びギャングボンディング方法に関する。
The present invention relates to a gang bonding apparatus and a gang bonding method used in a semiconductor assembly technique, and more particularly, to a plurality of bonding pads on a semiconductor chip and a plurality of inner leads corresponding to each of these bonding pads. The present invention relates to an ultrasonic gang bonding apparatus and a gang bonding method capable of jointly bonding gangs.

【0002】[0002]

【従来の技術】インナリードと、半導体チップ上のボン
ディングパッド(表面電極)とを接合する技術として
は、従来から、超音波の振動を、インナリードに伝え
て、半導体チップ上のボンディングパッドとインナリー
ド間の摩擦により金属表面の酸化膜を除去して双方を接
触させ、さらに、ボンディングパッドとインナリード間
に生ずる摩擦熱によって、接合をより強固なものにす
る、超音波インナリードボンディング技術が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for bonding an inner lead to a bonding pad (surface electrode) on a semiconductor chip, ultrasonic vibration is transmitted to the inner lead to bond the bonding pad on the semiconductor chip to the inner pad. Ultrasonic inner lead bonding technology is known, in which the oxide film on the metal surface is removed by friction between the leads and both are brought into contact with each other, and the frictional heat generated between the bonding pad and the inner leads further strengthens the bonding. Have been.

【0003】また、特開平5ー136205号公報等に
は、半導体チップ上の複数のボンディングパッドと、こ
れらのボンディングパッドの各々に対応する複数のイン
ナリードとを一括して接合することのできる、いわゆ
る、キャリアテープ方式の超音波ギャングボンディング
装置が開示されている。このキャリアテープ方式の超音
波ギャングボンディング技術では、図3に示すように、
まず、ヒータを内蔵したボンディングステージ1の上に
半導体チップ2を真空吸着等の方法で固定して、所定の
温度に加熱する。次に、半導体チップ2上の複数のボン
ディングパッド3,3,…と、これらのボンディングパ
ッド3,3,…の各々に対応してTCP(Tape Carrier
Package)用テープ4に設けられた複数のインナリード
5,5,…とを、1対1に重ね合わせた状態で、ボンデ
ィングツール6と、ボンディングステージ1とで挟圧す
る。この状態で、超音波振動子7によって、ボンディン
グツール6を加振することで、上記した原理により、複
数のボンディングパッド3,3,…と複数のインナリー
ド5,5,…とを一括接合する。
Japanese Patent Laid-Open No. 5-136205 discloses that a plurality of bonding pads on a semiconductor chip and a plurality of inner leads corresponding to each of these bonding pads can be collectively bonded. A so-called carrier tape type ultrasonic gang bonding apparatus is disclosed. In this carrier tape type ultrasonic gang bonding technology, as shown in FIG.
First, a semiconductor chip 2 is fixed on a bonding stage 1 having a built-in heater by a method such as vacuum suction, and is heated to a predetermined temperature. Next, a plurality of bonding pads 3, 3,... On the semiconductor chip 2 and a TCP (Tape Carrier) corresponding to each of these bonding pads 3, 3,.
The plurality of inner leads 5, 5,... Provided on the package tape 4 are sandwiched between the bonding tool 6 and the bonding stage 1 in a state where the inner leads 5, 5,. In this state, the bonding tool 6 is vibrated by the ultrasonic vibrator 7, whereby the plurality of bonding pads 3, 3,... And the plurality of inner leads 5, 5,. .

【0004】このボンディング方法では、上記したよう
に、熱圧接と共に超音波を併用しているので、単に熱圧
着のみの場合と較べて、低温で接合できるため、半導体
の熱ストレスが少なく、接合信頼度を高めることができ
る、という利点がある。
In this bonding method, as described above, since ultrasonic waves are used together with thermal pressure welding, bonding can be performed at a lower temperature than in the case of only thermocompression bonding. There is an advantage that the degree can be increased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の従来装置にあっては、近年、半導体装置の高密
度化による接合ピン数の増大に伴い、ボンディングツー
ル25を介して、ボンディングパッド23とインナリー
ド24とに過大なボンディング荷重が加えられることに
なったため、超音波振動が阻害され、充分な接合効果が
得られなかったり、あるいは、超音波振動子が負荷に耐
えきれずに、破損するという、不都合が生じてきた。
However, in the conventional device described in the above publication, the number of bonding pins has increased in recent years due to the increase in the number of bonding pins due to the increase in the density of semiconductor devices. Since an excessive bonding load is applied to the inner lead 24, the ultrasonic vibration is hindered, and a sufficient bonding effect cannot be obtained, or the ultrasonic vibrator cannot withstand the load and breaks. The inconvenience has arisen.

【0006】加えて、上記従来の装置では、ホーン(音
響管)28を片持で保持する構造であるため、多ピンの
半導体チップに対するボンディング荷重が大きくなる
と、ホーン28に曲がりが生じ、これにより、ボンディ
ングツール25とボンディングステージ21との間の圧
接面の平行度にずれが生じ、この結果、均一接合が損な
われる、という弊害もあった。
In addition, in the above-described conventional apparatus, the horn (acoustic tube) 28 is held in a cantilever manner. Therefore, when the bonding load on the multi-pin semiconductor chip is increased, the horn 28 is bent, and In addition, the parallelism of the press contact surface between the bonding tool 25 and the bonding stage 21 is deviated, and as a result, there is a problem that uniform bonding is impaired.

【0007】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、ボンディングツールを介して、ボンディング部
位に加えられるボンディング荷重の大きさに拘わらず、
常に、ボンディング部位に効果的な超音波振動を与える
ことのできるギャングボンディング装置及びギャングボ
ンディングの方法を提供することを目的としている。
[0007] The present invention has been made in view of the above circumstances, and regardless of the magnitude of a bonding load applied to a bonding site via a bonding tool.
It is an object of the present invention to provide a gang bonding apparatus and a gang bonding method which can always provide an effective ultrasonic vibration to a bonding site.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、半導体チップを載置するた
めのボンディングステージと、該ボンディングステージ
に対向して配置される棒材からなるボンディングツール
と、該ボンディングツールにボンディング荷重を加える
ための加圧手段と、上記ボンディングツールを加振する
ための超音波加振手段とを備え、上記半導体チップ上に
配設された複数のボンディングパッドと、これらのボン
ディングパッドの各々に対応して用意された複数のイン
ナリードとを、上記ボンディングステージとボンディン
グツールとで挟圧した状態で、上記超音波加振手段を駆
動させて、上記ボンディングツールを加振して、上記複
数のボンディングパッドと複数のインナリードとを1対
1に一括して接合するギャングボンディング装置に係
り、超音波加振時、超音波定常波の節部となる上記ボン
ディングツールの部位において、上記加圧手段が接触し
ている構成とされていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a bonding stage for mounting a semiconductor chip; and a bar disposed opposite to the bonding stage. A bonding tool, a pressing means for applying a bonding load to the bonding tool, and an ultrasonic vibrating means for vibrating the bonding tool, wherein a plurality of bonding tools are provided on the semiconductor chip. The ultrasonic vibrating means is driven while the pad and a plurality of inner leads prepared corresponding to each of the bonding pads are sandwiched between the bonding stage and the bonding tool. By vibrating the tool, the above-mentioned plural bonding pads and plural inner leads are collectively joined one to one. That relates to gang bonding apparatus, an ultrasonic pressure Futoki, at the site of the bonding tool comprising a node portion of the ultrasonic standing wave is characterized by being configured to the pressure means it is in contact.

【0009】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載のギャングボンディング装置に係り、上記ボンディン
グツールの上端部が、超音波加振時、上記超音波定常波
の節部になると共に、該節部にて上記加圧手段が、上方
から接触している構成とされていることを特徴としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the gang bonding apparatus according to the first aspect, wherein an upper end portion of the bonding tool becomes a node of the ultrasonic standing wave when ultrasonic vibration is applied. The above-mentioned pressurizing means is configured to be in contact with the node from above at the node.

【0010】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載のギャングボンディング装置に係り、上記ボンディン
グツールの上端部が、先細りの形状となっていることを
特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the gang bonding apparatus according to the second aspect, wherein an upper end portion of the bonding tool has a tapered shape.

【0011】また、請求項4記載の発明は、請求項1記
載のギャングボンディング装置に係り、上記超音波加振
手段は、超音波振動子と、該超音波振動子から放射され
る超音波振動を上記ボンディングツールに適度な加減で
加えるホーンとが一体接合してなっていることを特徴と
している。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the gang bonding apparatus according to the first aspect, wherein the ultrasonic vibrating means includes an ultrasonic vibrator and an ultrasonic vibrator radiated from the ultrasonic vibrator. And a horn that is added to the above bonding tool with an appropriate degree of adjustment.

【0012】また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載のギャングボンディング装置に係り、上記ホーンが、
上記超音波振動子との接合部位がある一端側にて、上記
加圧手段に取付固定される一方、他端側にて、上記ボン
ディングツールに取付固定されていることを特徴として
いる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the gang bonding apparatus according to the fourth aspect, wherein the horn comprises:
At one end where the joint portion with the ultrasonic transducer is located, it is attached and fixed to the pressurizing means, and at the other end, it is attached and fixed to the bonding tool.

【0013】また、請求項6記載の発明は、半導体チッ
プを載置するためのボンディングステージと、該ボンデ
ィングステージに対向して配置される棒材からなるボン
ディングツールと、該ボンディングツールにボンディン
グ荷重を加えるための加圧手段と、上記ボンディングツ
ールを加振するための超音波加振手段とを備えるボンデ
ィング装置を用いて、上記半導体チップ上に配設された
複数のボンディングパッドと、これらのボンディングパ
ッドの各々に対応して用意された複数のインナリードと
を、上記ボンディングステージとボンディングツールと
で挟圧した状態で、上記超音波加振手段を駆動させて、
上記ボンディングツールを加振して、上記複数のボンデ
ィングパッドと複数のインナリードとを1対1に一括し
て接合するギャングボンディング方法に係り、超音波加
振時、超音波定常波の節部となる上記ボンディングツー
ルの部位にて、上記加圧手段を接触させることを特徴と
している。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a bonding stage on which a semiconductor chip is mounted, a bonding tool made of a bar disposed to face the bonding stage, and a bonding load applied to the bonding tool. A plurality of bonding pads disposed on the semiconductor chip by using a bonding apparatus including a pressing unit for applying the pressure and an ultrasonic vibrating unit for vibrating the bonding tool; A plurality of inner leads prepared corresponding to each of the above, in the state of being pressed between the bonding stage and the bonding tool, by driving the ultrasonic vibration means,
The present invention relates to a gang bonding method in which the bonding tool is vibrated and the plurality of bonding pads and the plurality of inner leads are collectively bonded in a one-to-one manner, and serves as a node of an ultrasonic standing wave during ultrasonic vibration. The pressure means is brought into contact with the bonding tool at a site thereof.

【0014】また、請求項7記載の発明は、請求項6記
載のギャングボンディング方法に係り、上記ボンディン
グツールの上端部が、超音波加振時、上記超音波定常波
の節部になるようにし、該節部にて上記加圧手段を、上
方から接触させることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the gang bonding method according to the sixth aspect, wherein an upper end of the bonding tool is a node of the ultrasonic standing wave when ultrasonic vibration is applied. The pressure means is brought into contact with the node from above at the node.

【0015】さらにまた、請求項8記載の発明は、請求
項7記載のギャングボンディング方法に係り、上記ボン
ディングツールの上端部を、先細りの形状とすることを
特徴としている。
Further, the invention according to claim 8 relates to the gang bonding method according to claim 7, wherein an upper end portion of the bonding tool is tapered.

【0016】[0016]

【作用】この発明の構成では、ボンディングツールを振
動させる超音波の分布(定常波モード)に注目して、超
音波の節部が形成される部位に加圧手段が接触して加圧
する構成となっているので、半導体装置の接合ピン数の
増大に伴い、加圧手段によって、大きなボンディング荷
重が加えられても、超音波振動子が破損することも、ボ
ンディングツールの振動が阻害されることもない。この
ような構成では、加圧手段が、上方からボンディングツ
ールの上端部を押圧する態様が一般的であるので、超音
波定常波の節部が、ボンディングツールの上端部に生じ
るように、ボンディングツールの長さ、形状、ホーンの
取付位置、超音波振動数等を決定するようにするのが好
ましい。また、ボンディングツールの上端部が、半球
形、円錐形、角錐形、円錐台形、角錐台形等の先細りの
形状にすれば、節部での超音波エネルギの消耗を軽減で
きるので、一段と効果的である。
The structure of the present invention focuses on the distribution of ultrasonic waves that vibrate the bonding tool (standing wave mode), and pressurizes by contacting the portion where the nodes of the ultrasonic waves are formed. Therefore, with the increase in the number of bonding pins of the semiconductor device, even if a large bonding load is applied by the pressing means, the ultrasonic vibrator is not damaged and the vibration of the bonding tool is not hindered. . In such a configuration, it is common that the pressing unit presses the upper end of the bonding tool from above, so that a node of the ultrasonic standing wave is generated at the upper end of the bonding tool. It is preferable to determine the length, shape, horn mounting position, ultrasonic frequency, and the like. Also, if the upper end of the bonding tool has a tapered shape such as a hemisphere, a cone, a pyramid, a truncated cone, or a truncated pyramid, the consumption of ultrasonic energy at the nodes can be reduced, which is more effective. is there.

【0017】また、上記従来の装置では、ホーンが片持
保持される構造であるが、この請求項5記載の発明で
は、一端側が、加圧手段に取付固定される一方、他端側
が、ボンディングツールに取付固定される、いわゆる両
持保持構造であるので、ボンディング荷重が大きくなっ
ても、ホーンに曲がりが生じることもなく、したがっ
て、ボンディングツールとボンディングステージとの間
の圧接面の平行度にずれが生じることもないので、均一
接合を維持できる。
In the above-mentioned conventional apparatus, the horn is held in a cantilever manner. According to the fifth aspect of the present invention, one end of the horn is fixed to the pressing means, and the other end is bonded to the bonding means. Since it is a so-called two-sided holding structure that is attached and fixed to the tool, the horn does not bend even if the bonding load increases, and therefore, the parallelism of the press-contact surface between the bonding tool and the bonding stage is reduced. Since no displacement occurs, uniform joining can be maintained.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、この発明の
実施の形態を詳細に説明する。説明は、実施例を用いて
具体的に行う。図1は、この発明の一実施例であるギャ
ングボンディング装置の要部構成を示す概略断面図、ま
た、図2は、その作動状態を示す概略断面図である。こ
の例のギャングボンディング装置は、CSP(Chip Sca
le Package)用テープに設けられた複数のインナリード
と半導体チップ上の複数のボンディングパッドとを一括
接合するための超音波ギャングボンディング装置に係
り、図1に示すように、半導体チップ8を載置するため
のボンディングステージ9と、このボンディングステー
ジ9に対向して上方に配置されたボンディングツール1
0と、セラミック圧電素子等の超音波振動子11と、こ
の超音波振動子11と一体化され、ボンディングツール
10に超音波振動を適度な加減で加えるホーン(音響
管)12と、ボンディングツール10に垂直上方から加
圧力を加える加圧機構13とから概略構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The description will be specifically made using an embodiment. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of a gang bonding apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing an operation state thereof. The gang bonding apparatus of this example is a CSP (Chip Sca
1 relates to an ultrasonic gang bonding apparatus for collectively joining a plurality of inner leads provided on a tape for semiconductor package and a plurality of bonding pads on a semiconductor chip, as shown in FIG. Stage 9 for bonding, and a bonding tool 1 disposed above and opposed to the bonding stage 9.
0, an ultrasonic vibrator 11 such as a ceramic piezoelectric element, a horn (acoustic tube) 12 integrated with the ultrasonic vibrator 11 and applying ultrasonic vibration to the bonding tool 10 at an appropriate level; And a pressing mechanism 13 for applying a pressing force from above vertically.

【0019】ボンディングステージ9は、半導体チップ
8を搭載保持するための図示せぬ真空吸着装置を備える
と共に、半導体チップ8を所定の温度に加熱するための
ヒータも内蔵されている。また、加圧機構13は、平板
上の荷重ベース14と、この荷重ベース14を、上方か
ら支持すると共に、垂直方向に移動自在とするZ軸リニ
アシャフト機構15,15と、水平面内で移動自在とす
る図示せぬXY駆動機構とからなっている。また、ボン
ディングツール10は、長さ70〜80mm、断面円形
(直径8mm)のチタン合金棒からなり、ボンディング
ステージ9と相対向する下端面は、平坦面となっている
が、上端部は、半球状とされて、その頂部が、加圧機構
13の荷重ベース14の下面に接触する構成となってい
る。ホーン12は、超音波振動子11との接合部位があ
る図中左端側(根元部)にて、加圧機構13の荷重ベー
ス14の下面にビス等で取付固定される一方、図中右端
側にて、ボンディングツール9にビス等で取付固定され
ることで、両持保持構造とされいる。
The bonding stage 9 has a vacuum suction device (not shown) for mounting and holding the semiconductor chip 8, and also has a built-in heater for heating the semiconductor chip 8 to a predetermined temperature. The pressing mechanism 13 includes a load base 14 on a flat plate, Z-axis linear shaft mechanisms 15 and 15 that support the load base 14 from above and make the load base 14 freely movable in the vertical direction. (Not shown). The bonding tool 10 is made of a titanium alloy rod having a length of 70 to 80 mm and a circular cross section (diameter: 8 mm). The lower end face opposed to the bonding stage 9 is a flat face, but the upper end is a hemisphere. It is configured such that the top contacts the lower surface of the load base 14 of the pressing mechanism 13. The horn 12 is attached and fixed to the lower surface of the load base 14 of the pressurizing mechanism 13 with a screw or the like on the left end side (root portion) in the drawing where the joining portion with the ultrasonic transducer 11 is located, while the right end side in the drawing. At this point, a two-sided holding structure is provided by attaching and fixing to the bonding tool 9 with screws or the like.

【0020】ここで、超音波加振時、ボンディングツー
ル10の上端部の半球状頂部が、超音波定常波の節部と
なるように、ボンディングツール10の長さ、形状、ホ
ーン12の取付位置、超音波振動数等が決定されてい
る。なお、ボンディングステージ9とボンディングツー
ル10との間には、図示せぬ繰出しリールと巻取りリー
ルとに巻回された配線テープ(CSP用テープ)16が
介在配置されている。
Here, during the ultrasonic vibration, the length and shape of the bonding tool 10, the mounting position of the horn 12, The ultrasonic frequency and the like have been determined. A wiring tape (CSP tape) 16 wound around a pay-out reel and a take-up reel (not shown) is interposed between the bonding stage 9 and the bonding tool 10.

【0021】次に、図2を参照して、上記構成のギャン
グボンディング装置の動作について説明する。まず、半
導体チップ8をボンディングステージ9の上に載置し、
真空吸着で固定すると共に、ボンディングステージ9に
内蔵されているヒータに通電して、半導体チップ8を所
定の温度に加熱する。次に、図示せぬ巻取りリールを回
して、配線テープ16を半導体チップ8の上に搬送し、
半導体チップ8上に配設された複数のボンディングパッ
ドと、これらのボンディングパッドの各々に対応して配
線テープ16に設けられた複数のインナリードとが、1
対1に重合するように、位置決めする。
Next, the operation of the gang bonding apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. First, the semiconductor chip 8 is placed on the bonding stage 9,
The semiconductor chip 8 is heated to a predetermined temperature while being fixed by vacuum suction and energizing a heater built in the bonding stage 9. Next, a take-up reel (not shown) is turned to convey the wiring tape 16 onto the semiconductor chip 8,
The plurality of bonding pads provided on the semiconductor chip 8 and the plurality of inner leads provided on the wiring tape 16 corresponding to each of these bonding pads are one in one.
Position so that they overlap one to one.

【0022】次に、加圧機構13を駆動して、ボンディ
ングツール10を降下させ、配線テープ16と半導体チ
ップ8との重合部(接合予定部位)をボンディングステ
ージ9とボンディングツール10とで挟圧する。こうし
て、配線テープ16と半導体チップ8との重合部(接合
予定部位)に加えられる圧力が、所望のボンディング荷
重に達したら、重合部(接合予定部位)をこの加圧状態
に保つために、加圧機構13の運転を止める。この状態
で、超音波振動子11に所望の高周波電力を加え、放射
される超音波振動を、ホーン4を介して、ボンディング
ツール10に伝える。こうして、ボンディングツール1
0を所定時間励振させた後、超音波振動を停止して、荷
重ベース14を上昇させ、接合を完了する。
Next, the pressurizing mechanism 13 is driven to lower the bonding tool 10, and the overlapped portion (site to be bonded) between the wiring tape 16 and the semiconductor chip 8 is pressed between the bonding stage 9 and the bonding tool 10. . When the pressure applied to the overlapping portion (planned joining portion) between the wiring tape 16 and the semiconductor chip 8 reaches a desired bonding load, the overlapping portion (planned joining portion) is maintained in this pressurized state. The operation of the pressure mechanism 13 is stopped. In this state, desired high-frequency power is applied to the ultrasonic transducer 11, and the emitted ultrasonic vibration is transmitted to the bonding tool 10 via the horn 4. Thus, bonding tool 1
After 0 is excited for a predetermined time, the ultrasonic vibration is stopped, the load base 14 is raised, and the joining is completed.

【0023】このように、この例の構成によれば、ボン
ディング荷重は、ボンディングツール10の上部から加
えられるが、ボンディングツール10の上端部(すなわ
ち、ボンディングツール10と荷重ベース14との接触
点)が、超音波振動の節部の位置になるように、設計さ
れているため、ボンディング荷重が大きい場合でも、ボ
ンディングツール10の振動は阻害されず、半導体チッ
プ8と配線テープ16との重合部(接合予定部位)に伝
搬される。また、ボンディングツール10の上端部を、
半球形の先細り形状としたので、超音波の節部での超音
波エネルギの消耗を軽減できる。加えて、ホーン12が
両持保持されるので、ボンディング荷重が大きくなって
も、ホーン12に曲がりが生じることもなく、したがっ
て、ボンディングツール10とボンディングステージ9
との間の圧接面の平行度にずれが生じることもないの
で、均一接合を維持できる。
As described above, according to the configuration of this example, the bonding load is applied from the upper portion of the bonding tool 10, but the upper end portion of the bonding tool 10 (that is, the contact point between the bonding tool 10 and the load base 14). However, since it is designed to be at the position of the node of the ultrasonic vibration, even when the bonding load is large, the vibration of the bonding tool 10 is not hindered, and the overlapping portion (the semiconductor chip 8 and the wiring tape 16) is formed. (Joining site). Also, the upper end of the bonding tool 10 is
The hemispherical tapered shape can reduce the consumption of ultrasonic energy at the ultrasonic node. In addition, since the horn 12 is held at both ends, even if the bonding load becomes large, the horn 12 does not bend, so that the bonding tool 10 and the bonding stage 9 are not bent.
There is no deviation in the degree of parallelism of the press contact surface between the two, and uniform joining can be maintained.

【0024】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、上述の
実施例では、ボンディングツール10として、断面円形
のチタン合金棒を用いたが、断面形状は、円形に限ら
ず、方形でも、多角形でも、その他の形状でも良い。ま
た、材質も、チタン合金に限らない。また、上述の実施
例では、ボンディングツール10の上端部を、半球形と
したが、これに限らず、円錐形、角錐形、円錐台形、角
錐台形等の先細りの形状である限り、上述の実施例で述
べたと略同様の効果を得ることができる。また、ボンデ
ィングツール10と加圧機構13との接触点は、必ずし
も、ボンディングツール10の上端部である必要はない
が、その場合でも、超音波加振時、超音波定常波の節部
となるボンディングツール10の部位にて、加圧機構1
3と接触するようにすれば、上述の実施例で述べたと略
同様の効果を得ることができる。
Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes that do not depart from the gist of the present invention. Is also included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, a titanium alloy rod having a circular cross section is used as the bonding tool 10, but the cross sectional shape is not limited to a circle, but may be a square, a polygon, or another shape. Further, the material is not limited to the titanium alloy. Further, in the above-described embodiment, the upper end portion of the bonding tool 10 has a hemispherical shape. However, the present invention is not limited to this. Almost the same effects as described in the example can be obtained. Further, the contact point between the bonding tool 10 and the pressing mechanism 13 does not necessarily have to be at the upper end of the bonding tool 10, but even in that case, the bonding becomes a node of the ultrasonic standing wave during the ultrasonic vibration. At the position of the tool 10, the pressing mechanism 1
By making contact with 3, it is possible to obtain substantially the same effects as described in the above embodiment.

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、超音波の節部が形成される部位に加圧手段が接
触して加圧する構成となっているので、半導体装置の接
合ピン数の増大に伴い、加圧手段によって、大きなボン
ディング荷重が加えられても、超音波振動子が破損する
ことも、ボンディングツールの振動が阻害されることも
ない。このような構成では、加圧手段が、上方からボン
ディングツールの上端部を押圧する態様が一般的である
ので、超音波定常波の節部が、ボンディングツールの上
端部に生じるように、ボンディングツールの長さ、形
状、ホーンの取付位置、超音波振動数等を決定するよう
にするのが好ましい。また、ボンディングツールの上端
部が、半球形、円錐形、角錐形、円錐台形、角錐台形等
の先細りの形状にすれば、節部での超音波エネルギの消
耗を軽減できるので、一段と効果的である。
As described above, according to the structure of the present invention, since the pressing means comes into contact with the portion where the node of the ultrasonic wave is formed and pressurizes, the joining of the semiconductor device is achieved. As the number of pins increases, even if a large bonding load is applied by the pressurizing means, the ultrasonic vibrator is not damaged and the vibration of the bonding tool is not hindered. In such a configuration, it is common that the pressing unit presses the upper end of the bonding tool from above, so that a node of the ultrasonic standing wave is generated at the upper end of the bonding tool. It is preferable to determine the length, shape, horn mounting position, ultrasonic frequency, and the like. Also, if the upper end of the bonding tool has a tapered shape such as a hemisphere, a cone, a pyramid, a truncated cone, or a truncated pyramid, the consumption of ultrasonic energy at the nodes can be reduced, which is more effective. is there.

【0025】また、上記従来の装置では、ホーンが片持
保持される構造であるが、この請求項5記載の発明で
は、一端側が、加圧手段に取付固定される一方、他端側
が、ボンディングツールに取付固定される、いわゆる両
持保持構造であるので、ボンディング荷重が大きくなっ
ても、ホーンに曲がりが生じることもなく、したがっ
て、ボンディングツールとボンディングステージとの間
の圧接面の平行度にずれが生じることもないので、均一
接合を維持できる。
Further, in the above-mentioned conventional apparatus, the horn is held in a cantilever manner. In the invention according to the fifth aspect, one end is attached and fixed to the pressing means, and the other end is bonded to the pressing means. Since it is a so-called two-sided holding structure that is attached and fixed to the tool, the horn does not bend even if the bonding load increases, and therefore, the parallelism of the press-contact surface between the bonding tool and the bonding stage is reduced. Since no displacement occurs, uniform joining can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例であるギャングボンディン
グ装置の要部構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main configuration of a gang bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の作動状態を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing an operation state of the embodiment.

【図3】従来のギャングボンディング装置の要部概略図
である。
FIG. 3 is a schematic view of a main part of a conventional gang bonding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 半導体チップ 9 ボンディングステージ 10 ボンディングツール 11 超音波振動子(超音波加振手段) 12 ホーン(超音波加振手段の一部) 13 加圧機構(加圧手段) 14 荷重ベース Reference Signs List 8 semiconductor chip 9 bonding stage 10 bonding tool 11 ultrasonic vibrator (ultrasonic vibrating means) 12 horn (part of ultrasonic vibrating means) 13 pressurizing mechanism (pressurizing means) 14 load base

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップを載置するためのボンディ
ングステージと、該ボンディングステージに対向して配
置される棒材からなるボンディングツールと、該ボンデ
ィングツールにボンディング荷重を加えるための加圧手
段と、前記ボンディングツールを加振するための超音波
加振手段とを備え、 前記半導体チップ上に配設された複数のボンディングパ
ッドと、これらのボンディングパッドの各々に対応して
用意された複数のインナリードとを、前記ボンディング
ステージとボンディングツールとで挟圧した状態で、前
記超音波加振手段を駆動させて、前記ボンディングツー
ルを加振して、前記複数のボンディングパッドと複数の
インナリードとを1対1に一括して接合するギャングボ
ンディング装置であって、 超音波加振時、超音波定常波の節部となる前記ボンディ
ングツールの部位において、前記加圧手段が接触してい
る構成とされていることを特徴とするギャングボンディ
ング装置。
1. A bonding stage on which a semiconductor chip is mounted, a bonding tool made of a bar disposed to face the bonding stage, and pressing means for applying a bonding load to the bonding tool. Ultrasonic vibration means for vibrating the bonding tool; a plurality of bonding pads disposed on the semiconductor chip; and a plurality of inner leads prepared corresponding to each of the bonding pads. The ultrasonic vibrating means is driven while the pressure is held between the bonding stage and the bonding tool, and the bonding tool is vibrated so that the plurality of bonding pads and the plurality of inner leads are brought into contact with each other. This is a gang bonding machine that joins together one to one. At the site of the bonding tool to be knuckles, gang bonding apparatus, wherein said pressurizing means is configured in contact.
【請求項2】 前記ボンディングツールの上端部が、超
音波加振時、前記超音波定常波の節部になると共に、該
節部にて前記加圧手段が、上方から接触している構成と
されていることを特徴とする請求項1記載のギャングボ
ンディング装置。
2. An apparatus according to claim 1, wherein an upper end portion of said bonding tool is a node of said ultrasonic standing wave during ultrasonic vibration, and said pressing means is in contact with said node from above. The gang bonding apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記ボンディングツールの上端部が、先
細りの形状となっていることを特徴とする請求項2記載
のギャングボンディング装置。
3. The gang bonding apparatus according to claim 2, wherein an upper end of the bonding tool has a tapered shape.
【請求項4】 前記超音波加振手段は、超音波振動子
と、該超音波振動子から放射される超音波振動を前記ボ
ンディングツールに適度な加減で加えるホーンとが一体
接合してなっていることを特徴とする請求項1記載のギ
ャングボンディング装置。
4. The ultrasonic vibrating means is formed by integrally joining an ultrasonic vibrator and a horn for applying ultrasonic vibration radiated from the ultrasonic vibrator to the bonding tool at an appropriate level. The gang bonding apparatus according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記ホーンは、前記超音波振動子との接
合部位がある一端側にて、前記加圧手段に取付固定され
る一方、他端側にて、前記ボンディングツールに取付固
定されていることを特徴とする請求項4記載のギャング
ボンディング装置。
5. The horn is attached and fixed to the pressurizing means at one end where a joining portion with the ultrasonic vibrator is located, and is attached and fixed to the bonding tool at the other end. The gang bonding apparatus according to claim 4, wherein:
【請求項6】 半導体チップを載置するためのボンディ
ングステージと、該ボンディングステージに対向して配
置される棒材からなるボンディングツールと、該ボンデ
ィングツールにボンディング荷重を加えるための加圧手
段と、前記ボンディングツールを加振するための超音波
加振手段とを備えるボンディング装置を用いて、前記半
導体チップ上に配設された複数のボンディングパッド
と、これらのボンディングパッドの各々に対応して用意
された複数のインナリードとを、前記ボンディングステ
ージとボンディングツールとで挟圧した状態で、前記超
音波加振手段を駆動させて、前記ボンディングツールを
加振して、前記複数のボンディングパッドと複数のイン
ナリードとを1対1に一括して接合するギャングボンデ
ィング方法であって、 超音波加振時、超音波定常波の節部となる前記ボンディ
ングツールの部位にて、前記加圧手段を接触させること
を特徴とするギャングボンディング方法。
6. A bonding stage for mounting a semiconductor chip, a bonding tool made of a bar disposed opposite to the bonding stage, and pressing means for applying a bonding load to the bonding tool. A plurality of bonding pads disposed on the semiconductor chip and a plurality of bonding pads provided on each of the bonding pads are prepared by using a bonding apparatus including an ultrasonic vibration unit for vibrating the bonding tool. With the plurality of inner leads held between the bonding stage and the bonding tool, the ultrasonic vibrating means is driven to vibrate the bonding tool, and the plurality of bonding pads and the plurality of bonding pads. A gang bonding method for joining the inner leads to each other in a one-to-one manner, A gang bonding method, wherein the pressurizing means is brought into contact with a portion of the bonding tool that becomes a node of an ultrasonic standing wave during ultrasonic vibration.
【請求項7】 前記ボンディングツールの上端部が、超
音波加振時、前記超音波定常波の節部になるようにし、
該節部にて前記加圧手段を、上方から接触させることを
特徴とする請求項6記載のギャングボンディング方法。
7. An upper end of the bonding tool is a node of the ultrasonic standing wave during ultrasonic vibration,
7. The gang bonding method according to claim 6, wherein said pressurizing means is brought into contact with said node from above.
【請求項8】 前記ボンディングツールの上端部を、先
細りの形状とすることを特徴とする請求項7記載のギャ
ングボンディング方法。
8. The gang bonding method according to claim 7, wherein an upper end of the bonding tool has a tapered shape.
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