JP2002198393A - 半導体装置及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップを取着するテープ状絶縁基材の
表面に形成したリードの先端部が変形する虞がなく、取
り扱い容な半導体装置と、その取着が簡単に行える半導
体製造装置を提供する。 【解決手段】 半導体チップ３４を載置するチップステ
ージ５４と、チップステージ５４を所定温度にまで加熱
する該チップステージ５４に設けた加熱部５６と、チッ
プステージ５４の下側に断熱部材５３を間に介在させて
設け該チップステージ５４を昇降させるステージ駆動機
構４７と、チップステージ５４上の半導体チップ３４の
上方に昇降可能に設けたボンディングツール５８とを備
え、チップステージ５４上の半導体チップ３４とボンデ
ィングツールとの間に保持された絶縁基材３２表面の銅
箔３３で形成されたリード３６の先端部３９と、半導体
チップ３４から突出するチップバンプ４０とを、ボンデ
ィングツール５８で絶縁基材３２を押圧するようにして
チップステージ５４とで挟持し加熱圧着するようにして
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＡＢ技術に好適
する半導体装置及びその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術を図４及び図５を参照して説明
する。図４はＴＡＢテープの平面図であり、図５は熱圧
着加工時の熱圧着加工装置要部の側面図である。

【０００３】図４及び図５において、１はＴＡＢテープ
で、ポリイミド樹脂製のテープ状絶縁基材２の表面に銅
箔３が貼付されている。そして絶縁基材２の方形状の半
導体チップ４を取着するチップ取着領域５の中央部に方
形状の開口６が形成されていると共に、絶縁基材２の表
面に貼付された銅箔３が多数のリード７を有する所定パ
ターンとなるようパターニングされていて、リード７の
インナーリード部分８の先端部９が開口６内方に延出し
ている。

【０００４】また、インナーリード部分８の先端部９が
延出する開口６は、半導体チップ４の表面に突出するチ
ップバンプ１０が開口６内に臨む大きさとなっており、
半導体チップ４を取着する際には開口６内に延出したイ
ンナーリード部分８の先端部９と、これに対応するチッ
プバンプ１０とが同位置に位置するようになっている。
なお、１１はリード７のアウターリード部分であり、１
２はアウターリード部分１１の背面部分に形成された貫
通孔であり、また１３は位置決め孔であり、１４はＴＡ
Ｂテープ１を長手方向に順送りするためのスプロケット
孔である。

【０００５】一方、１５はインナーリード部分８の先端
部９にチップバンプ１０を熱圧着して半導体チップ４を
ＴＡＢテープ１のチップ取着領域５に取着するための熱
圧着加工装置で、図示しないガイドレールに沿って昇降
するステージ駆動部１６の上部にチップステージ１７が
設けられている。チップステージ１７は、半導体チップ
４をチップバンプ１０が上方に向けて突出するよう載置
するチップ載置部１８と、このチップ載置部１８の下方
に設けられヒータ１９によって補助加熱を行う加熱部２
０を備えている。

【０００６】また、２１はボンディングツールで、チッ
プステージ１７の直上で図示しないガイドレールに沿っ
て昇降し、さらに、図示しない加熱源によってツール先
端部２２が所定の温度に加熱されるようになっている。

【０００７】そして、半導体チップ４のＴＡＢテープ１
のチップ取着領域５への取着は次のようにして行われ
る。先ず、半導体チップ４をチップバンプ１０が上方に
向けて突出するようにチップステージ１７上に載置す
る。またＴＡＢテープ１を、そのチップ取着領域５がチ
ップステージ１７上の半導体チップ４の直上に位置し、
さらにボンディングツール２１のツール先端部２２の直
下に位置するように配置する。

【０００８】続いて、チップステージ１７をステージ駆
動部１６によって上昇させ、加熱部２０のヒータ１９に
よって９０℃〜１００℃程度となるよう補助加熱されて
いるチップ載置部１８上の半導体チップ４のチップバン
プ１０を、開口６内方に延出しているインナーリード部
分８の先端部９に下方側から当接させ、チップステージ
１７を所定ボンディング位置に静止させる。また同時
に、ボンディングツール２１を下降させ、ツール先端部
２２をインナーリード部分８の先端部９に上方側から当
接させ、さらにボンディングツール２１の下降を続けさ
せることによって、先端部９を３８０℃〜４００℃に加
熱源によって加熱しながら所定の圧力で押圧する。

【０００９】そして、所定の温度、圧力での押圧を所定
時間続けた後、ボンディングツール２１を上昇させ、チ
ップステージ１７を下降させて、半導体チップ４のＴＡ
Ｂテープ１のチップ取着領域５への取着を完了する。そ
の後、上記の過程を繰り返すことでＴＡＢテープ１に順
次半導体チップ４を取着する。

【００１０】また一方、ＴＡＢテープ１に取着する半導
体チップ４については、半導体装置を実装する機器等の
要求に沿ってより小形高密度化されたものとなり、当然
ながら、そのチップバンプ１０の数が増し、チップバン
プ１０の配列ピッチも小寸法となる。

【００１１】しかしながら上記の従来技術においては、
ＴＡＢテープ１に設けられているリード７は、インナー
リード部分８の先端部９が開口６内方に延出するもの
で、そのままの形態で、リード７の数が増して配列ピッ
チが小寸法となっているチップバンプ１０に対応しよう
とすると、リード７の配列ピッチは小さく、インナーリ
ード部分８の幅寸法も非常に細いものとなる。

【００１２】それ故、絶縁基材２の開口６内方に延出す
るインナーリード部分８の先端部９は変形し易く、取り
扱う際に気を付けないと変形させて対応するチップバン
プ１０との接続がうまくできず、歩留が低いものとなっ
てしまうこととなり、取り扱いに非常に注意を要する。
このため、取り扱いに特段の注意を要することのないＴ
ＡＢテープと、このＴＡＢテープへの半導体チップの取
着が簡単に行える熱圧着加工装置とが強く要望されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
半導体チップを取着するテープ状絶縁基材の表面に設け
た箔状導電性部材でなるリードの先端部が変形する虞が
なく、取り扱いが容易である半導体装置と、このような
絶縁基材への半導体チップの取着が簡単に行える半導体
製造装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置及び
その半導体製造装置は、テープ状絶縁基材の表面に設け
られた箔状導電性部材をパターニングして形成されたリ
ードの先端部に半導体チップのチップバンプをボンディ
ングし、絶縁基材に半導体チップを搭載するようにした
半導体装置において、チップバンプがボンディングされ
るリードの先端部の背面部分にも絶縁基材が設けられて
いることを特徴とするものであり、さらに、リードとチ
ップバンプのボンディングが、熱圧着によって行われて
いることを特徴とするものであり、さらに、絶縁基材
が、ポリイミド樹脂により形成されていることを特徴と
するものであり、また、チップバンプを上側にして半導
体チップを載置するチップステージと、このチップステ
ージを所定温度にまで加熱するよう該チップステージに
設けられた加熱部と、チップステージの下側に断熱部材
を間に介在させて設けられた該チップステージを昇降さ
せるステージ駆動部と、チップステージ上に載置された
半導体チップの上方に昇降可能に設けられたボンディン
グツールとを備え、チップステージ上の半導体チップと
ボンディングツールとの間の所定位置に保持されたテー
プ状絶縁基材の表面に設けられた箔状導電性部材でなる
リードと、チップバンプの対応するもの同士を、チップ
ステージとボンディングツールとで挟持し加熱圧着する
ようにしたことを特徴とするものであり、さらに、チッ
プステージが、加熱部によって３５０℃〜４５０℃にま
で加熱されることを特徴とするものであり、さらに、チ
ップステージが、所定値以上の比熱を有する材料でな
り、上面に耐摩耗性の表面部材を備えていることを特徴
とするものであり、さらに、チップステージの比熱が
０．５ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以上であり、表面部材の硬度がロ
ックウェル硬度で７０ＨＲＣ以上であることを特徴とす
るものであり、さらに、チップステージがステンレス鋼
で形成され、表面部材が超鋼材料で形成されていること
を特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を、図１
乃至図３を参照して説明する。図１はＴＡＢテープの平
面図であり、図２は熱圧着加工装置の概略を示す側面図
であり、図３は熱圧着加工時の熱圧着加工装置要部の側
面図である。

【００１６】図１乃至図３において、３１はＴＡＢテー
プで、ポリイミド樹脂製のテープ状絶縁基材３２の表面
に銅箔３３が貼付されていて、その長手方向には、方形
状の半導体チップ３４を取着するチップ取着領域３５が
所定ピッチで設けられている。そしてチップ取着領域３
５は、絶縁基材３２の表面に貼付された銅箔３３がパタ
ーニングされて、狭幅のリード３６が小ピッチで多数設
けられた所定パターンを有するものとなっており、リー
ド３６はインナーリード部分３７とアウターリード部分
３８を備えている。

【００１７】また、チップ取着領域３５の内方部分に形
成されているリード３６のインナーリード部分３７は、
チップ取着領域３５の周辺部から中央部方向に向けて収
束するように形成されており、半導体チップ３４をＴＡ
Ｂテープ３１に取着する際、インナーリード部分３７の
先端部３９に、半導体チップ３４の表面に小ピッチで多
数突出するチップバンプ４０が、熱圧着によって接続さ
れる。なお、ＴＡＢテープ３１はチップ取着領域３５の
チップバンプ４０が熱圧着される部分に開口を有するも
のではなく、インナーリード部分３７の先端部３９の背
面部分にも絶縁基材３２が設けられている。また、４１
はアウターリード部分３８の背面部分に形成された貫通
孔であり、４２は加工時等の位置決めの際に用いる位置
決め孔であり、４３はＴＡＢテープ１を長手方向に順送
りするためのスプロケット孔である。

【００１８】このように半導体装置を構成することで、
半導体チップ３４が小形高密度化されたものとなって、
チップバンプ４０の数が増して配列ピッチが小寸法とな
り、これに対応するＴＡＢテープ３１のリード３６が、
配列ピッチが小寸法で狭幅のものとなった場合でも、非
常に細いものとなる先端部を含むインナーリード部分３
７全体が絶縁基材３２で裏打ちされた状態になるため、
この部分に外力が加わっても変形し難くなり、取り扱い
が非常に簡単、容易となる。そして加工時の不良発生も
低減されて、歩留も向上したものとなる。

【００１９】一方、４４はリード３６のインナーリード
部分３７の先端部３９にチップバンプ４０を熱圧着して
半導体チップ３４をＴＡＢテープ３１のチップ取着領域
３５に取着するための熱圧着加工装置で、垂直方向に設
置された第１のガイドレール４５に沿ってステージ部４
６が、ステージ駆動機構４７によって両矢印Ａで示すよ
うに昇降し、同じく垂直方向に設置された第２のガイド
レール４８に沿ってボンディングツール部４９が、ツー
ル駆動機構５０によりステージ部４６の直上を両矢印Ｂ
で示すように昇降するようになっている。また、５１は
ステージ部４６とボンディングツール部４９の間に設け
られた加工部で、この加工部５１の加工ステージ５２上
をＴＡＢテープ３１が所定ピッチで移動し、ステージ部
４６の直上、ボンディングツール部４９の直下にチップ
取着領域３５が位置した時に停止させ、ＴＡＢテープ３
１への半導体チップ３４の取着が行われる。

【００２０】そして、ステージ部４６はステージ駆動機
構４７の上部に、断熱部材５３を介してチップステージ
５４が設けられている。ステージ駆動機構４７とチップ
ステージ５４の間に設けられた断熱部材５３は、ステー
ジ駆動機構４７の温度上昇を所定値以下のものとするた
めに、寸法が、例えば直径４０mm程度、厚さ１０mm程度
のものである。なお、断熱部材５３については熱圧着に
要するチップステージ５４の温度と、ステージ駆動機構
４７の許容温度によって適正に設定すればよい。

【００２１】また、チップステージ５４は、ヒータ５５
を内蔵した加熱部５６を断熱部材５３側に備えたもの
で、連続稼動においても安定したステージ温度を得、熱
圧着時の温度変化を少ないものとするために、比熱が
０．５ｋＪ／ｋｇ・Ｋ以上の材料、例えばＳＵＳ３０４
等のステンレス鋼により形成され、例えば直径が３０mm
程度で、厚さが１５mm〜２０ｍｍ程度の形状となるよう
に形成されたものである。さらに加熱部５６の上には、
チップステージ５４の上面となり、半導体チップ３４が
チップバンプ４０を上方に向けて突出させて載置される
チップ載置部である表面部材５７が設けられている。こ
の表面部材５７は、磨耗を低減して加工を繰り返すこと
による寸法変化を少なくするため、表面の硬度がロック
ウェル硬度で７０ＨＲＣ以上の材料、例えば超鋼材料で
形成され、例えば一辺が１４ｍｍ程度の正方形状で、厚
さが４mm程度の形状となるように形成されたものであ
る。そして、チップステージ５４は、加熱部５６によっ
て表面部材５７が所定の温度、例えば３５０℃〜４５０
℃にまで加熱され、またその温度を保持することが可能
となっている。

【００２２】また、ボンディングツール部４９は、ツー
ル駆動機構５０にボンディングツール５８がツール支持
部材５９によって上下方向に移動可能に支持されてお
り、さらに押圧調整部材６０によりツール先端部６１で
下方向に所定押圧力が加えられるように設けられてい
る。なお、ボンディングツール部４９には加熱源が設け
られていないため、ボンディングツール５８の温度は上
昇しない構成となっている。

【００２３】そして、半導体チップ３４のＴＡＢテープ
３１のチップ取着領域３５への取着は次のようにして行
われる。先ず、半導体チップ３４をチップバンプ４０が
上方に向けて突出するようにチップステージ５４上に載
置する。またＴＡＢテープ３１を加工部５１に、絶縁基
材３２が上側に、銅箔３３が下側となるようにセット
し、ＴＡＢテープ３１のチップ取着領域３５が加工ステ
ージ５２の所定位置、すなわちチップステージ５４上の
半導体チップ３４の直上に位置し、さらにボンディング
ツール５８のツール先端部６１の直下に位置するように
配置する。

【００２４】続いて、チップステージ５４の表面部材５
７の温度を、加熱部５６のヒータ５５によって熱圧着が
できる所定の温度、例えば３８０℃〜４００℃にし、表
面部材５７上の半導体チップ３４の温度を上昇させた状
態でチップステージ５４をステージ駆動部４７によって
上昇させる。そして半導体チップ３４のチップバンプ４
０をリード３６のインナーリード部分３７の先端部３９
に下方側から当接させ、チップステージ４７を所定ボン
ディング位置に静止させる。

【００２５】この時、チップステージ５４が、例えば３
８０℃〜４００℃と非常に高温となるものの、ステージ
駆動機構４７との間に断熱部材５３を介在させているた
め、ステージ駆動機構４７の温度の上昇も、断熱部材５
３との境界部分で高々５０℃程度の低いものとすること
ができ、ステージ駆動機構４７の作動、寿命等に悪影響
を及ぼす虞がない。

【００２６】また同時に、ツール駆動機構５０にツール
支持部材５９によって支持されたボンディングツール５
８を下降させる。そしてツール先端部６１を絶縁基材３
２を介してインナーリード部分３７の先端部３９に上方
側から当接させ、さらにボンディングツール５８を下降
させることで押圧調整部材６０による所定の押圧力で、
半導体チップ３４のチップバンプ４０上に位置するイン
ナーリード部分３７の先端部３９を押圧するようにし、
ツール駆動機構５０を停止させて所定の押圧力での押圧
状態を続行させる。

【００２７】この所定の押圧力での押圧を、所定の温度
を保ちながら所定時間続け、半導体チップ３４のチップ
バンプ４０とインナーリード部分３７の先端部３９の熱
圧着を行った後、ツール駆動機構５０によりボンディン
グツール５８を上昇させ、またステージ駆動部４７によ
りチップステージ５４を下降させて、半導体チップ３４
のＴＡＢテープ３１のチップ取着領域３５への取着を完
了する。その後、上記の過程を繰り返すことでＴＡＢテ
ープ３１に順次半導体チップ３４を取着する。

【００２８】以上の通り製造装置を構成することで、上
述のようにインナーリード部分３７の先端部３９が絶縁
基材３２により裏打ちされているＴＡＢテープ３１に、
ボンディングによって半導体チップ３４を取着しようと
した場合、従来の製造装置でボンディングを行う際に
は、高温に加熱したボンディングツールが直接ＴＡＢテ
ープの絶縁基材に接触することになり、これによって絶
縁基材を熱変形もしくは変成させてしまう等の問題があ
るが、上記の製造装置であれば、チップステージ５４を
所定温度にまで加熱してボンディングを行い、絶縁基材
３２に直接接触するボンディングツール５８を高温に加
熱するものではないので、絶縁基材３２を熱変形もしく
は変成させてしまう等する虞がない。

【００２９】また、ボンディングを行うためにチップス
テージ５４が、例えば３８０℃〜４００℃と非常に高温
となるものの、ステージ駆動機構４７との間に断熱部材
５３を介在させているので、ステージ駆動機構４７の温
度の上昇も、断熱部材５３との境界部分で高々５０℃程
度の低いものとすることができ、ステージ駆動機構４７
の作動、寿命等に悪影響を及ぼす虞がない。この結果、
取り扱いに特段の注意を要することなく、ＴＡＢテープ
３１への半導体チップ３４の取着を簡単に行うことがで
きる。

【００３０】なお、上記の実施形態においてはボンディ
ングツール５８を加熱しない構成としたが、絶縁基材３
２を熱変形もしくは変成させてしまう等しない温度にま
で補助加熱し、加工サイクルをより短いものとするよう
にしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、半導体装置として半導体チップを取着する絶
縁基材の表面の箔状導電性部材でなるリードの先端部が
変形する虞がなく、取り扱いが容易であると共に、リー
ド幅を非常に細いものとすることができて装置の小形高
密度化等に対応でき、また、半導体製造装置として絶縁
基材への半導体チップの取着が簡単にかつ容易に行える
等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＴＡＢテープの平面
図である。

【図２】本発明の一実施形態における熱圧着加工装置の
概略を示す側面図である。

【図３】本発明の一実施形態における熱圧着加工時の熱
圧着加工装置要部の側面図である。

【図４】従来技術に係るＴＡＢテープの平面図である。

【図５】従来技術における熱圧着加工時の熱圧着加工装
置要部の側面図である。

【符号の説明】

３１…ＴＡＢテープ ３２…絶縁基材 ３３…銅箔 ３４…半導体チップ ３５…チップ取着領域 ３６…リード ３７…インナーリード部分 ３９…先端部 ４０…チップバンプ ４６…ステージ部 ４７…ステージ駆動機構 ５３…断熱部材 ５４…チップステージ ５５…ヒータ ５６…加熱部 ５７…表面部材 ５８…ボンディングツール ６１…ツール先端部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープ状絶縁基材の表面に設けられた箔
   状導電性部材をパターニングして形成されたリードの先
   端部に半導体チップのチップバンプをボンディングし、
   前記絶縁基材に前記半導体チップを搭載するようにした
   半導体装置において、前記チップバンプがボンディング
   される前記リードの先端部の背面部分にも前記絶縁基材
   が設けられていることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 リードとチップバンプのボンディング
   が、熱圧着によって行われていることを特徴とする請求
   項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 絶縁基材が、ポリイミド樹脂により形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
   置。
4. 【請求項４】 チップバンプを上側にして半導体チップ
   を載置するチップステージと、このチップステージを所
   定温度にまで加熱するよう該チップステージに設けられ
   た加熱部と、前記チップステージの下側に断熱部材を間
   に介在させて設けられた該チップステージを昇降させる
   ステージ駆動部と、前記チップステージ上に載置された
   前記半導体チップの上方に昇降可能に設けられたボンデ
   ィングツールとを備え、前記チップステージ上の前記半
   導体チップと前記ボンディングツールとの間の所定位置
   に保持されたテープ状絶縁基材の表面に設けられた箔状
   導電性部材でなるリードと、前記チップバンプの対応す
   るもの同士を、前記チップステージと前記ボンディング
   ツールとで挟持し加熱圧着するようにしたことを特徴と
   する半導体製造装置。
5. 【請求項５】 チップステージが、加熱部によって３５
   ０℃〜４５０℃にまで加熱されることを特徴とする請求
   項４記載の半導体製造装置。
6. 【請求項６】 チップステージが、所定値以上の比熱を
   有する材料でなり、上面に耐摩耗性の表面部材を備えて
   いることを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置。
7. 【請求項７】 チップステージの比熱が０．５ｋＪ／ｋ
   ｇ・Ｋ以上であり、表面部材の硬度がロックウェル硬度
   で７０ＨＲＣ以上であることを特徴とする請求項６記載
   の半導体製造装置。
8. 【請求項８】 チップステージがステンレス鋼で形成さ
   れ、表面部材が超鋼材料で形成されていることを特徴と
   する請求項４記載の半導体製造装置。