JP2002033352A - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JP2002033352A
JP2002033352A JP2000215531A JP2000215531A JP2002033352A JP 2002033352 A JP2002033352 A JP 2002033352A JP 2000215531 A JP2000215531 A JP 2000215531A JP 2000215531 A JP2000215531 A JP 2000215531A JP 2002033352 A JP2002033352 A JP 2002033352A
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JP
Japan
Prior art keywords
bonding
semiconductor element
heater block
electrode
tool
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Pending
Application number
JP2000215531A
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English (en)
Inventor
Tatsuro Mihashi
龍郎 三橋
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JP2002033352A publication Critical patent/JP2002033352A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

Landscapes

  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の電極とインナーリードとを熱圧
着する場合、半導体素子のサイズに応じた圧着面を有す
るボンディングツールの交換時に、多大な交換時間を要
し、ボンディング装置の稼働率低下の大きな要因となっ
ていた。 【解決手段】 ステージ1に保持された半導体素子2の
電極と、電極に対応するTCPテープ3に形成されたイ
ンナーリード4とを位置合わせして接続するボンディン
グ装置において、半導体素子2の品種交換前後に、それ
ぞれの半導体素子2の品種に対応させて、加圧部9cか
ら加圧部9dへの変更を真空吸着による着脱作業により
行い、半導体素子の品種切り替え時間を大幅に短縮する
ことでボンディング装置の稼働率向上を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TCP(Tape
Carrier Package)、COF(Chip
On Film)等の半導体パッケージの組立工程にお
いて、半導体素子の電極とその電極の配置に対応する基
板に形成されたインナーリードとを位置決めし、重ね合
わせて複数本どうしを一括で熱圧着にて接続するインナ
ーリードボンダー(ILB)と称されるボンディング装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化に対応するため
に、半導体部品の小型化、薄型化が進んでいる。それに
ともなって、薄いテープ状の基板に半導体素子をフリッ
プチップ方式により実装した形態の半導体装置が要望さ
れている。この半導体装置の組立工程ではボンディング
装置を用いて、半導体素子の電極とそれに対応したリー
ドが形成された基板とを位置合わせして接続している。
【0003】以下、従来の半導体素子の電極と基板に形
成されたインナーリードとを接続するボンディング装置
について説明する。
【0004】図4は、従来のボンディング装置を示す断
面図である。
【0005】図4に示すように、半導体装置の組立工程
において、ボンディング装置に具備されたボンディング
ツールを用いて、ステージ1に保持された半導体素子2
と、半導体素子2の各電極(図示せず)に対応し、TC
Pテープ3上に形成された各インナーリード4とを位置
決めして同時に熱圧着する。
【0006】従来のボンディングツールは、ヒータ5が
内蔵されたヒータブロック部6とツール先端部7とから
なり、ヒータブロック部6とツール先端部7とは、ろう
付けにより一体化されているのが一般的であった。また
ツール先端部7は、TCPテープ3に形成されたインナ
ーリード4に実装される半導体素子2のサイズおよび電
極の配置に合わせて選択される。
【0007】なお、ヒータブロック部6はSUS、Ni
系の耐熱金属、ツール先端部7はダイヤモンド等の高硬
度で耐磨耗性に優れた材料が用いられることが多い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子の基板への
実装工程においては、半導体素子のサイズおよび電極の
配置に応じた圧着面を有するボンディングツールを使用
して熱圧着しなければならない。そのために品種毎にボ
ンディングツールを交換する必要がある。
【0009】そこで、品種切り替え時のボンディングツ
ール交換作業の際には、交換前のボンディングツールを
ボンディング温度(約500℃)から常温まで冷却し、
ボンディングツールの交換作業を行った後、交換後のボ
ンディングツールをボンディング温度まで昇温させる必
要がある。すなわち、ボンディング装置全体を温度基準
で定常状態にするためには、一般的なTCP組み立て用
のインナーリードボンダで約1〜2時間を要し、ボンデ
ィング装置の稼働率低下の大きな要因となっている。
【0010】本発明では、半導体素子の品種切換え時に
おけるボンディングツールの交換時間を短縮し、ボンデ
ィング装置の稼働率の向上を達成するボンディング装置
を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明のボンディング装置は、ボンディング
ステージに保持された半導体素子の電極と、前記電極に
対応する基板に形成されたインナーリードとを位置合わ
せして接続するボンディング装置であって、前記電極の
複数本と前記インナーリードの複数本とを同時に熱圧着
するボンディングツールを有し、前記ボンディングツー
ルはヒータブロック部と加圧部とからなり、前記ヒータ
ブロック部と前記加圧部とは着脱する機構を有してい
る。
【0012】このように、ボンディングツールのヒータ
ブロック部と加圧部とを分離できる構造とすることによ
り、半導体素子の品種切り替え時に、ヒータブロック部
を含めたボンディングツール本体を交換する必要がなく
なり、加圧部のみを交換すれば品種切り替え作業が完了
することから、品種切り替え時間を短縮することが可能
となり、ボンディング装置の稼働率向上を達成すること
ができる。
【0013】また、ヒータブロック部と加圧部とは、真
空吸着による着脱手段を有している。
【0014】このように、真空吸着による着脱手段を用
いて加圧部とヒータブロック部とを着脱することによ
り、半導体素子の品種切り替え時に加圧部を交換するこ
とが容易になるので、品種切り替え時間を短縮すること
ができ、ボンディング装置の稼働率向上を達成すること
ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明のボンディング装置
を用いたボンディングツールの一実施形態について図面
を参照しながら説明する。なお、従来例と同一の符号は
同一の構成要件を現している。
【0016】まず、半導体素子の品種を変更する場合の
加圧部の交換方法について説明する。
【0017】図1(a)は、半導体素子の品種を変更す
る前のボンディングツールを示す断面図で、図1(b)
は半導体素子の品種を変更した後のボンディングツール
を示す断面図である。半導体素子の品種の変更前後で
は、加圧部のツール先端部の形状が、それぞれの半導体
素子に対応して図1(a)から図1(b)の状態に変わ
っている。
【0018】図1(a)に示すように、ヒータブロック
部6に、凸状のツール先端部8aを有する加圧部9aが
真空吸着による着脱手段により保持されているが、真空
スイッチの断続により真空経路10の気圧を調整して加
圧部9aが着脱可能な構造となっており、半導体素子の
品種交換の際は、ヒータブロック部6の温度を低下させ
ることなくボンディング時の温度に保った状態で、真空
スイッチを切ることにより加圧部9aを取り外すことが
できる。ここで、半導体素子の品種を変更するにともな
って、真空スイッチを切ることにより加圧部9aを取り
外す。
【0019】次に図1(b)に示すように、真空スイッ
チを入れて真空経路10を真空状態にすることにより、
品種切り替え後の半導体素子のサイズおよび電極配置に
対応したツール先端部8bを有する加圧部9bを、ヒー
タブロック部6に吸着させる。
【0020】このような各半導体素子に対応した加圧部
9a(9b)の着脱作業を、真空吸着による着脱手段に
よって行うことにより、半導体素子の品種切換の際に、
約1〜2時間を要するヒータブロック部6の昇降温のた
めの作業が不要となり、ボンディング装置の稼働率の向
上が実現できる。
【0021】なお、半導体素子の電極とインナーリード
との高精度な接続を実現するために、インナーリードと
接触するツール先端部8a(8b)の平坦度の確保が重
要であり、特にツール先端部8a(8b)によりインナ
ーリードを押圧して、半導体素子の電極と接続する高温
時(500[℃])には、ツール先端部8a(8b)の平
坦度として±1[μm]以内が必要である。
【0022】ツール先端部8a(8b)の表面は、イン
ナーリードと繰り返し押圧されながら接触するので、材
料としては対磨耗性に優れた高硬度のダイヤモンドが一
般的に使用される。ところがダイヤモンドの平坦度は温
度により変化し、常温で平坦度が±1[μm]以内であっ
ても、温度が変わると平坦度が±1[μm]を実現できな
いこともある。したがって、半導体素子の電極とインナ
ーリードとの接続時のボンディング温度(500[℃])
で平坦度を確保するためには、加圧部9a(9b)をヒ
ータブロック部6に接続し、ボンディング温度にまで加
熱した状態でツール先端部8a(8b)を研磨加工する
必要がある。また、ツール先端部8a(8b)の平坦度
の検査方法として、加工後のツール先端部8a(8b)
の表面を干渉縞法により測定する方法が高精度で有効で
あり、目標の平坦度を達成するまでツール先端部8a
(8b)の研磨加工および測定を繰り返す。
【0023】なお、ツール先端部8a(8b)に使用さ
れるダイヤモンドは、天然ダイヤモンドでも気相合成ダ
イヤモンドでもよく、これらのダイヤモンドの使用によ
り、ボンディング回数として20〜30万回の寿命を確
保することができる。
【0024】次に、本実施形態のボンディング装置を用
いたボンディング方法について説明する。
【0025】図2は、TCP組立ラインにおけるボンデ
ィング装置を示した断面図である。
【0026】図2(a)に示すように、ボンディング装
置を用いてダイシング済のウェハーから1つずつ順に半
導体素子2を取り出し、ステージ1上に搬送した後、真
空による吸着手段を用いてステージ1上に固定した半導
体素子2の電極と長尺状のTCPテープ3に等ピッチ間
隔で形成されたインナーリード4とを位置決めし重ね合
わせた後、ヒータブロック部6および加圧部9cを下降
させ熱圧着を行う。その後は、TCPテープ3を半導体
素子2の実装ピッチ間隔で搬送し、同様にして半導体素
子2が実装されていないTCPテープ3上のインナーリ
ード4を半導体素子2の電極と位置合わせする。
【0027】このボンディング装置では、ヒータブロッ
ク部6と加圧部9cが着脱する構造であるが、半導体素
子2の電極とインナーリード4との位置合わせおよび熱
圧着時は、真空吸着による着脱手段により接続固定され
ている。そして半導体素子2の品種切換(ツール交換)
の際には、半導体素子2をステージ1上から搬出すると
ともに、ヒータブロック部6をボンディング温度(約5
00[℃])に保持したまま真空スイッチを切ることによ
り加圧部9cをヒータブロック部6から分離させる。
【0028】次に図2(b)に示すように、別品種の半
導体素子2をステージ1上に搬送するとともに、この品
種の半導体素子2に対応した加圧部9dを真空吸着によ
る着脱手段によりヒータブロック部6に固定保持する。
このような加圧部の交換作業は、加圧部9dをあらかじ
めボンディング装置内に設置しておいて自動的に交換し
てもよいし、加圧部9dを保持する治具を用いて作業者
が行ってもよく、真空による吸着手段に限定されるもの
ではない。
【0029】次に他の実施形態について説明する。
【0030】図3は、ダイヤモンド板をヒータブロック
部の下面にろう付けしたボンディングツールの断面図で
ある。
【0031】図3に示すように、ヒータブロック部6の
加圧部9eとの接触面に、真空経路10の対向部に穴加
工して、表面に精密研磨加工を施した薄板状のダイヤモ
ンド板11をろう付けし、加圧部9eとダイヤモンド板
11を真空吸着による着脱手段を用いて密着させること
で、さらに高精度なツール先端部8cの平坦度を実現す
ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上、本発明のボンディング装置によ
り、半導体素子の品種切り替え時に、ヒータブロック部
を含めたボンディングツールを交換する必要がなくな
り、加圧部のみを交換すれば品種切り替え作業が完了す
ることから、品種切り替え時間を短縮することが可能と
なり、ボンディング装置の稼働率向上を達成することが
できる。
【0033】また、真空吸着による着脱手段を用いて加
圧部とヒータブロック部とを着脱することにより、半導
体素子の品種切り替え時に加圧部を交換することが容易
になるので、品種切り替え時間を短縮することができ、
ボンディング装置の稼働率向上を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態のボンディング装置のボン
ディングツールを示す断面図
【図2】本発明の一実施形態のボンディング装置を示す
断面図
【図3】本発明の一実施形態のボンディング装置のボン
ディングツールを示す断面図
【図4】従来のボンディング装置を示す断面図
【符号の説明】
1 ステージ 2 半導体素子 3 TCPテープ 4 インナ−リード 5 ヒータ 6 ヒータブロック部 7 ツール先端部 8a,8b,8c ツール先端部 9a,9b,9c,9d,9e 加圧部 10 真空経路 11 ダイヤモンド板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディングステージに保持された半導
    体素子の電極と、前記電極に対応する基板に形成された
    インナーリードとを位置合わせして接続するボンディン
    グ装置であって、前記電極の複数本と前記インナーリー
    ドの複数本とを同時に熱圧着するボンディングツールを
    有し、前記ボンディングツールはヒータブロック部と加
    圧部とからなり、前記ヒータブロック部と前記加圧部と
    は着脱する機構を有したことを特徴とするボンディング
    装置。
  2. 【請求項2】 ヒータブロック部と加圧部とは、真空吸
    着による着脱手段を有していることを特徴とする請求項
    1に記載のボンディング装置。
JP2000215531A 2000-07-17 2000-07-17 ボンディング装置 Pending JP2002033352A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7992619B2 (en) 2005-09-08 2011-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Hot pressing tool and hot pressing apparatus having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7992619B2 (en) 2005-09-08 2011-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Hot pressing tool and hot pressing apparatus having the same

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