JP2004071608A - Semiconductor device manufacturing apparatus - Google Patents

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JP2004071608A
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Japan
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bonding
tape
semiconductor chip
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bonding tool
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Inventor
Michiharu Torii
鳥居 道治
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing apparatus that can satisfactorily bond a COF tape to the electrode pad section of a semiconductor chip without damaging the joint of the chip, and to provide a method of manufacturing the device. <P>SOLUTION: The thermal expansion stress of a polyimide tape is suppressed by making a tool into a recessed shape and minimizing the contact area of the tool and the polyimid to press only the inner lead and the electrode. Immediately after bonding, the polyimide tape is quenched by blowing cooling air upon the surface of the tape from a clamper. Since a TCP (tape carrier package) having a COF (chip on film) structure using a two-layered tape carrier is used, a stress difference is generated by the difference between the coefficients of linear expansion of the substrate of the tape and the semiconductor chip when the bonding tool is pressed against the tape from the substrate side, and the occurrence of peeling in the interface between the inner lead of the tape and the electrode pad of the chip after bonding is eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえば半導体装置の製造装置および製造方法に関するもので、特に、TAB(Tape Automated Bonding)装置により半導体チップとテープキャリアとを接続した、いわゆるTCP(Tape Carrier Package)の中で、特に2層テープキャリアを用いたCOF(Chip On Film)構造パッケージの製造に用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置の製造の分野においては、小型化や多ピン化にともなって、半導体チップのボンディングパッド間が狭ピッチ化してきており、従来のワイヤボンディングでは対応しきれない状況になりつつある。このような状況の中で、ワイヤボンディングによる接続方法に代わるものとして、TABテープを用いて半導体チップを搭載するようにしたTCPが開発されている。
【0003】
TABテープの場合、インナーリードの間隔をワイヤボンディングが可能な限界のピッチよりも狭く形成することができるため、ボンディングパッド間の狭ピッチ化に対して優位であり、しかも、安価に対応できる。COFは更なる狭ピッチに対応する為に、半導体チップをTABテープに搭載する際の貫通穴をなくし、従来貫通穴に伸びていたフライングインナーリードをTABテープ上に形成することにより更なる狭ピッチを実現出来る構成である。
【0004】
図7は、上記したCOFパッケージの製造に用いられる、従来のボンディング装置の要部(設備断面図)を示すものである。従来のボンディング装置では、まず、ボンディングステージ12上に半導体チップ101を載置した後、その半導体チップ101位置をボンディング装置に認識させる。次に、半導体チップ101の上部にCOFテープ102を配置し、COFテープ102のインナーリード102aをCOFテープ102のパターン面と反対側(基材側)からポリイミドを透過した状態で、半導体製造装置に同様に相対位置を認識させる。上記双方の電極パッド101aとインナーリード102aをCOFテープ102の基材側からボンディングツール11を押し当てることにより、間接的にインナーリード102aを半導体チップ101の電極パッド101aに加熱、押圧して接合をする。この後、接合された半導体チップ101とCOFテープ102の間に浸透性の高い保護用樹脂を流し込み、接合部を保持させた後、樹脂を熱硬化させ上記半導体装置を完成させる(図示なし)。
【0005】
しかし、上記した従来のボンディング装置の場合、ボンディングツール11がCOFテープ102の基材に直接接触する為、COFテープ102基材がボンディングツール11の熱の影響により熱膨張し、半導体チップ101の電極パッド101aと接合される際、大きな内部応力を生じたまま接合されるという問題がある。また、液晶ドライバーなどの半導体チップ101は、20mm×2mm程度といった縦横比の極端に不均一なサイズの場合、ボンディングツール11とボンディングステージ12の表面平坦度のバラツキにより、特に半導体チップ101コーナー部分の押圧が不充分でインナーリード102aと電極パッド101aが接合後剥がれるといった問題があった。
【0006】
この接合部の温度プロファイルが図8である。接合部は、ボンディングステージ12の熱350℃〜400℃と押圧側のボンディングツール11の熱150℃〜300℃により急激に温度上昇する。ボンディングツール11が加圧終了後、ボンディングツール11、ボンディングステージ12ともに接合ポイントから退避し、急激に接合部温度が下がる。COFテープ102側がSnメッキ、電極パッド101a側突起がAuの場合、押圧時Au−Sn共晶が形成され合金化が進むが、ボンディング直後からその温度が低下し、共晶物は融点である230℃程度までは液体であり、接合部周辺ではCOFテープ102の熱膨張などの外力に対して、非常に不安定な状態にある。
【0007】
図9は、ボンディングツール11とボンディングステージ12の接触面の表面平坦度状態を簡略的に示した図である。ボンディングツール11は、ボンディング時の加熱条件で表面研磨して平坦度調整し、半導体チップ101上の電極パッド101aとインナーリード102aを押圧した際、押圧が半導体チップ101表面内で均一に掛かる様に加工している。従来のTCPを接合する際は、ボンディングツール11で直接インナーリード102aを押圧する為に、インナーリード102a材厚が35μm〜15μmあり、この変形や電極パッド101a高さが15μm程度ある為、双方変形により平坦度が周縁部から中心部になだらかに凹状面〜凸状面で、ツール周縁部から−1.0μm〜1.0μm範囲に仕上がっておれば、問題なく接合が可能であった。しかし、COFテープ102を半導体製造装置でボンディングする場合は、ボンディングツール11をCOFテープ102の基材、例えばポリイミド面を押圧することにより、間接的にCOFテープ102のインナーリード102aと電極パッド101aを接合している。この場合、半導体チップ101面内のボンディングツール11の平坦度が高精度でないと十分な接合が得られない。この時のボンディングツール11の平坦度が周縁部から中心部になだらかに凸状面をなす場合(図9)や、ボンディング荷重受け側のボンディングステージ12の平坦度が凸状面であることも原因すると思われるインナーリード102aと電極パッド101aとの押圧不十分による剥がれが発生することがある。これは、半導体チップ101の長辺端部でCOFテープ102の熱膨張収縮による応力が最大であり、インナーリード102aと電極パッド101a間の平坦度による押圧組立条件マージン劣化により、さらに剥がれが発生する頻度、危険性が増すことがある。そこで、意図的にボンディングツール11の表面平坦度を凹状面で製作し使用するということを実施している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来においては、半導体チップとCOFテープの間に、それぞれの材料の線膨張係数差により大きな応力が内在し、半導体チップの大きさや電極パッドの配置によっては、インナーリードと電極パッドが剥がれるといった問題が発生していた。
【0009】
そこで、この発明は、半導体チップの接合に対してダメージを与えることなく、半導体チップの電極パッド部とCOFテープの接着を良好に行うことが可能な半導体装置の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の半導体装置の製造装置にあっては、半導体チップが載置されるボンディングステージと、このステージ上部へCOFテープを載置し、該半導体チップの電極パッド部を、その上方より支持する荷重制御可能に設けられた接合用ツールで熱圧着するよう構成されている。
【0011】
この発明の半導体装置の製造装置にあっては、ボンディングツールのCOFテープとの接触面への接触面積を少なくして、ボンディングツール中央部分の接合に直接関係の無いツール接触面を減らすことにより、ボンディングツールからのテープへの熱伝導を抑え、COFテープの熱膨張による、電極パッドとインナーリードの接合後の内在応力を最小限にして、接合を安定化することを可能にする。
【0012】
また、この発明の半導体装置の製造装置のCOFテープキャリアクランプ治具等に、冷却装置を取りつけ、ボンディング直後に、COFテープ接合部を冷却することにより、COFテープの熱膨張を抑制し、接合直後の接合部周辺の合金層の液層化から凝固を早める事により接続信頼性の向上が可能になる。
【0013】
さらに、この発明の半導体装置の製造装置は、ボンディングツールやボンディングステージの接触面の平坦度出来映えが、一般的に±1.0μmであるが、それぞれの出来映えの組合せによっては、加圧面の平坦性が保たれず、加圧の不均衡が発生する。そこで、接合治具の接触面を合わせ込むことにより、加圧の面内均一性が保たれ、接合信頼性が増す。
【0014】
また、COFテープ受圧面とボンディングツール押圧面は、加圧後双方の面が引っ付き、ボンディングツールが加熱押圧後上方へ退避する際、上方へCOFテープを引き剥がす応力が発生する。この時COFテープの受圧面を意図的に荒らすことにより、この引き剥がし力を回避することが可能になる。
【0015】
この発明の半導体装置の製造装置および製造方法によれば、COFテープのツールによる熱膨張を抑制し、チップ内の各電極を均一に押圧し、テープ面の引っ付きも回避できることから確実な接合が可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の一形態にかかる、ボンディング装置の要部を概略的に示すものである。
【0017】
たとえば、このボンディング装置は、本発明のボンディングツール11と本発明のボンディングステージ12を配置し、COFテープ102を固定する本発明のクランパ13とクランパ前にレーザーユニット14が設置されている構造である。
【0018】
本発明のボンディングツール11の詳細例を図2に示す。このボンディングツール11のボンディング押圧面中央部分11aが窪んでいる。このボンディングツール11は、先端部の押圧面が気相ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素を主成分とする硬質物質からなり、このダイヤモンドまたは窒化ホウ素を成長させるツール先端部分のベース材料は、半導体チップ101サイズを基準に切り出したセラミックスを使用している。このボンディングツール11の1つの製造例としては、まず適切なサイズに切り出したセラミックスを鋭利なダイヤモンド等の硬質材料でセラミックスを割り砕くことにより所定のサイズでツール中央部分を窪ませる。この時の窪ませる深さは、30μm〜50μm程度で使用するCOFテープ102の基材厚み程度を目安に窪ませる。ボンディング押圧面領域は、ボンディングツール外周部から電極パッド101aまでと、電極パッド101aの奥行きサイズから更に200μm〜500μm程度の平坦部分を残す。このボンディングツールベースセラミックスの加工後、気相ダイヤモンドを成長させ、従来のボンディングツール11で加工するように、ボンディング温度条件より低い温度でボンディングツール11押圧面を高温研磨することにより、周縁部から中心部になだらかに窪んだ凹状面をなし、そのサイズが周縁部に対して0μm〜2.0μm凹んだ形状の、ボンディングツール11を形成することが出来る。またこのボンディングツールには、テープ押圧時の空気逃げ穴11cを設ける。
【0019】
このボンディング装置は、COFテープ102を本発明クランパ13により支持する。この詳細例を、図3に示す。この前記クランパ13はCOFテープ102クランプ開口13bの一方かもしくは両方からCOFテープ102冷却用のクランパ冷却配管13aが取り付けられている。このクランパ冷却配管13aには、高圧エアーが引かれており、ボンディング直後にCOFテープ102基材側の接合面に高圧エアーを吹き付ける構造になっている。
【0020】
次に、本発明のボンディングステージ12の具体例を図4に示す。ボンディングステージ12は、先端部の押圧面は、立方晶窒化ホウ素を主成分とする硬質物質等からなり、このステ−ジのベース材料は、Feが主成分の低膨張合金で構成されている。ボンディングステージ12は、接合条件に対してより高温側で高温研磨することにより、意図的にステージ押圧面を、周縁部に対して中央部がなだらかに凸形状を有するように研磨する。その高さは、ステージ周縁部に対して0μm〜2.0μm凸状態を狙う。これにより前記ボンディングツール11とボンディングステージ12の押圧面が、接合時に平行に形成できるように調整される。出来映えでどちらかの凹凸が上、下限の0μmと2.0μmであっても、押圧に半導体チップ内均一性は確保できる範囲である。
【0021】
図5は、本発明のCOFテープ102の具体例を示す概略図である。インナーリード102aを避けて、COFテープ102上に粗化領域102bを設ける。この一実施の形態として、図1にあるようにレーザーマーキング用のレーザーユニット14をボンディング装置のローダー部とテープクランプ部の間に設置し、ボンディングする直前に、レーザーユニット14でCOFテープ上に直線を何本か引きテープ粗化を行う。図5では、面で粗化領域102bを図示しているが、直線を何本か引くことでも同様の効果が得られる。この時、レーザーでCOFテープ102に引く線の深さは、数μm〜20μm程度、線幅は、50μm〜100μm程度とする。半導体チップ101の長辺方向に直線を引く場合は、インナーリード102aを避けた領域に、平行線で3本程度の直線をテープに設ける程度で効果が得られる。この効果を増す為には、実際のボンディングツール外周サイズ11bを基準にインナーリード102aから100μm以上離した領域にテープ粗化領域102bを打痕を付けるなどして設ければ更に本発明の効果が発揮される。
【0022】
製造方法であるが、前記したレーザーユニット14でテープの基材面粗化を行ったCOFテープ102をこのクランパ13で固定し、インナーリード102aと電極パッド101aの位置合わせを実施後、本発明のボンディングツール11とボンディングステージ12を用い、ツール温度150℃〜300℃、ステージ温度350℃〜400℃、ボンディング時間1.0s〜2.0s、ボンディング荷重をインナーリード102aと電極パッド101aの接合面積に対し、単位荷重で0.10×10−3N/μm〜0.15×10−3N/μmで加熱押圧して接合を行う。接合後にボンディングツール11が待機位置に引き下がると同時にクランパ上の冷却配管13aから高圧エアーを吹き替え一連の接合工程を終了する。この時の接合部分の温度プロファイルを図6に示す。本実施の形態によると、接合後急冷するので従来の徐冷に比べ共晶物の液相状態の時間が短縮され、確実な接合が可能となる。
【0023】
【発明の効果】
以上、詳述したようにこの発明によれば、半導体装置の製造装置を大きな改造することなく、半導体チップとCOFテープとの接合を良好に行うことが可能な半導体装置の製造装置および製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の一形態にかかる、ボンディング装置の要部を示す概略図(設備断面図)
【図2】製造プロセスを説明するために示すボンディングツール先端部の断面図
【図3】製造プロセスを説明するために示すテープクランプ治具の概略構成図
【図4】ボンディングツールとボンディングステージ平坦度を説明するために示す、ボンディング装置の概略図
【図5】COFテープの具体例を示す概略図
【図6】製造プロセス工程を説明するために示す、接合部分の温度プロファイル状態を示す概略グラフ
【図7】従来の実施形態を示す、ボンディング装置の要部を示す概略図(設備断面図)
【図8】同じく、製造プロセス工程を説明するために示す、接合部分の温度プロセス状態を示す概略グラフ
【図9】同じく、ボンディングツールとボンディングステージ平坦度を説明するために示す、ボンディング装置の概略図
【符号の説明】
11 ボンディングツール
11a ボンディングツール溝、窪み
11b ボンディングツール外周
11c ボンディングツール空気逃げ穴
12 ボンディングステージ
13 クランパ
13a クランパ冷却配管
13b クランパ開口
14 レーザーユニット
101 半導体チップ
101a 電極パッド(突起)
102 テープキャリア
102a テープキャリア インナリード
102b テープキャリア粗化領域
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method, and particularly to a so-called TCP (Tape Carrier Package) in which a semiconductor chip and a tape carrier are connected by a TAB (Tape Automated Bonding) apparatus. It is used for manufacturing a COF (Chip On Film) structure package using a layer tape carrier.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, in the field of manufacturing semiconductor devices, the pitch between bonding pads of a semiconductor chip has become narrower with the miniaturization and the increase in the number of pins, and it is becoming impossible for conventional wire bonding to respond. In such a situation, as an alternative to the connection method by wire bonding, a TCP in which a semiconductor chip is mounted using a TAB tape has been developed.
[0003]
In the case of the TAB tape, the interval between the inner leads can be formed narrower than the limit pitch at which wire bonding can be performed. Therefore, the TAB tape is advantageous in narrowing the pitch between the bonding pads and can cope at a low cost. In order to cope with the narrower pitch, the COF eliminates the through hole when mounting the semiconductor chip on the TAB tape, and forms the flying inner lead, which has conventionally been extended through the through hole, on the TAB tape to achieve a narrower pitch. Is a configuration that can be realized.
[0004]
FIG. 7 shows a main part (a cross-sectional view of equipment) of a conventional bonding apparatus used for manufacturing the above-mentioned COF package. In the conventional bonding apparatus, first, the semiconductor chip 101 is placed on the bonding stage 12, and then the position of the semiconductor chip 101 is recognized by the bonding apparatus. Next, the COF tape 102 is disposed on the semiconductor chip 101, and the inner leads 102a of the COF tape 102 are passed through the polyimide from the side opposite to the pattern surface of the COF tape 102 (substrate side). Similarly, the relative position is recognized. By pressing the bonding tool 11 against both the electrode pads 101a and the inner leads 102a from the base material side of the COF tape 102, the inner leads 102a are indirectly heated and pressed against the electrode pads 101a of the semiconductor chip 101 to perform bonding. I do. Thereafter, a highly permeable protective resin is poured between the bonded semiconductor chip 101 and the COF tape 102 to hold the bonded portion, and then the resin is thermally cured to complete the semiconductor device (not shown).
[0005]
However, in the case of the above-described conventional bonding apparatus, since the bonding tool 11 directly contacts the base material of the COF tape 102, the base material of the COF tape 102 thermally expands under the influence of the heat of the bonding tool 11, and the electrode of the semiconductor chip 101 When joining with the pad 101a, there is a problem that the joining is performed while generating a large internal stress. Further, when the semiconductor chip 101 such as a liquid crystal driver has an extremely non-uniform aspect ratio such as about 20 mm × 2 mm, the surface flatness of the bonding tool 11 and the bonding stage 12 varies, and particularly, the corner portion of the semiconductor chip 101. There was a problem that the inner lead 102a and the electrode pad 101a were peeled off after bonding due to insufficient pressing.
[0006]
FIG. 8 shows the temperature profile of this junction. The temperature of the bonding portion rises rapidly due to the heat of the bonding stage 12 at 350 ° C. to 400 ° C. and the pressure of the bonding tool 11 at the pressing side of 150 ° C. to 300 ° C. After the pressing of the bonding tool 11 is completed, both the bonding tool 11 and the bonding stage 12 are retracted from the bonding point, and the temperature of the bonding portion drops rapidly. When the COF tape 102 side is Sn-plated and the electrode pad 101a side projection is Au, an Au-Sn eutectic is formed at the time of pressing and alloying proceeds, but the temperature decreases immediately after bonding, and the eutectic has a melting point of 230. It is a liquid up to about ° C., and is very unstable around the joint with respect to external force such as thermal expansion of the COF tape 102.
[0007]
FIG. 9 is a diagram schematically showing the state of the surface flatness of the contact surface between the bonding tool 11 and the bonding stage 12. The surface of the bonding tool 11 is polished under the heating conditions at the time of bonding to adjust the flatness, and when the electrode pads 101a and the inner leads 102a on the semiconductor chip 101 are pressed, the pressing is uniformly applied within the surface of the semiconductor chip 101. Processing. When joining the conventional TCP, since the inner lead 102a is directly pressed by the bonding tool 11, the thickness of the inner lead 102a is 35 μm to 15 μm, and the deformation and the height of the electrode pad 101a are about 15 μm. As a result, if the flatness was smoothly formed from the peripheral portion to the central portion from the concave surface to the convex surface and was finished in the range from -1.0 μm to 1.0 μm from the tool peripheral portion, the joining could be performed without any problem. However, when the COF tape 102 is bonded by a semiconductor manufacturing apparatus, the bonding tool 11 is pressed against a base material of the COF tape 102, for example, a polyimide surface, so that the inner leads 102a and the electrode pads 101a of the COF tape 102 are indirectly connected. Are joined. In this case, sufficient bonding cannot be obtained unless the flatness of the bonding tool 11 in the surface of the semiconductor chip 101 is high. At this time, the flatness of the bonding tool 11 is gradually convex from the periphery to the center (FIG. 9), and the flatness of the bonding stage 12 on the bonding load receiving side is also a convex surface. The peeling may occur due to insufficient pressing of the inner lead 102a and the electrode pad 101a. This is because the stress due to thermal expansion and contraction of the COF tape 102 is the largest at the long side end of the semiconductor chip 101, and further peeling occurs due to the deterioration of the pressing assembly condition margin due to the flatness between the inner lead 102a and the electrode pad 101a. The frequency and danger may increase. Therefore, intentionally producing and using the surface flatness of the bonding tool 11 with a concave surface is implemented.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the related art, between the semiconductor chip and the COF tape, a large stress exists due to a difference in linear expansion coefficient between the respective materials, and depending on the size of the semiconductor chip and the arrangement of the electrode pads, the inner leads and the electrode pads are different. However, a problem such as peeling has occurred.
[0009]
Therefore, the present invention provides a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of favorably bonding an electrode pad portion of a semiconductor chip and a COF tape without damaging the bonding of the semiconductor chip. It is an object.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a bonding stage on which a semiconductor chip is mounted, a COF tape mounted on the stage, and electrode pads of the semiconductor chip The portion is configured to be thermocompression-bonded with a joining tool provided from above and capable of controlling the load.
[0011]
In the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, the contact area of the bonding tool with the contact surface with the COF tape is reduced, and the tool contact surface that is not directly related to the bonding of the bonding tool central portion is reduced. It is possible to suppress the heat conduction from the bonding tool to the tape, minimize the intrinsic stress after bonding the electrode pad and the inner lead due to the thermal expansion of the COF tape, and stabilize the bonding.
[0012]
In addition, a cooling device is attached to a COF tape carrier clamp jig or the like of the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, and the COF tape joint is cooled immediately after bonding, thereby suppressing the thermal expansion of the COF tape. The connection reliability can be improved by speeding up the solidification of the alloy layer around the joint portion from the liquid layer formation.
[0013]
Furthermore, in the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, the flatness of the contact surface of the bonding tool or the bonding stage is generally ± 1.0 μm, but depending on the combination of the respective results, the flatness of the pressing surface may vary. Is not maintained, and imbalance in pressurization occurs. Therefore, by aligning the contact surfaces of the joining jig, the in-plane uniformity of the pressure is maintained, and the joining reliability is increased.
[0014]
In addition, the COF tape pressure receiving surface and the bonding tool pressing surface are stuck on both surfaces after pressing, and when the bonding tool retreats upward after heating and pressing, stress is generated to peel the COF tape upward. At this time, the peeling force can be avoided by intentionally roughening the pressure receiving surface of the COF tape.
[0015]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the manufacturing apparatus and the manufacturing method of the semiconductor device of this invention, the thermal expansion by the tool of a COF tape is suppressed, each electrode in a chip is pressed uniformly, and the tape surface can be prevented from being stuck. become.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a main part of a bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0017]
For example, this bonding apparatus has a structure in which a bonding tool 11 of the present invention and a bonding stage 12 of the present invention are arranged, a clamper 13 of the present invention for fixing a COF tape 102, and a laser unit 14 in front of the clamper. .
[0018]
FIG. 2 shows a detailed example of the bonding tool 11 of the present invention. The center 11a of the bonding pressing surface of the bonding tool 11 is depressed. The bonding tool 11 has a pressing surface at the tip made of a hard substance mainly composed of vapor phase diamond or cubic boron nitride. The base material at the tip of the tool for growing diamond or boron nitride is a semiconductor chip 101 size. Ceramics cut out based on the standard are used. As one example of manufacturing the bonding tool 11, first, a ceramic cut into an appropriate size is crushed with a hard material such as a sharp diamond to cut the ceramic center portion at a predetermined size. The depth of the depression at this time is about 30 μm to 50 μm, and the depression is made based on the thickness of the base material of the COF tape 102 to be used. The bonding pressing surface area leaves a flat portion of about 200 μm to 500 μm from the outer periphery of the bonding tool to the electrode pad 101 a and the depth size of the electrode pad 101 a. After the processing of the bonding tool base ceramic, a vapor phase diamond is grown, and the pressing surface of the bonding tool 11 is polished at a high temperature at a temperature lower than the bonding temperature condition so as to be processed by the conventional bonding tool 11, so that the center from the peripheral portion is removed. It is possible to form the bonding tool 11 having a concave surface with a gentle depression in the portion and having a size recessed from the peripheral portion by 0 μm to 2.0 μm. The bonding tool is provided with an air escape hole 11c when the tape is pressed.
[0019]
This bonding apparatus supports the COF tape 102 with the clamper 13 of the present invention. This detailed example is shown in FIG. The clamper 13 is provided with a clamper cooling pipe 13a for cooling the COF tape 102 from one or both of the COF tape 102 clamp openings 13b. High-pressure air is drawn into the clamper cooling pipe 13a, and the structure is such that high-pressure air is blown onto the bonding surface on the COF tape 102 substrate side immediately after bonding.
[0020]
Next, a specific example of the bonding stage 12 of the present invention is shown in FIG. The pressing surface at the tip of the bonding stage 12 is made of a hard substance or the like mainly composed of cubic boron nitride, and the base material of this stage is made of a low expansion alloy mainly composed of Fe. The bonding stage 12 intentionally polishes the stage pressing surface so that the central portion has a gentle convex shape with respect to the peripheral portion by performing high-temperature polishing at a higher temperature side with respect to the bonding condition. Its height is aimed at a convex state of 0 μm to 2.0 μm with respect to the periphery of the stage. Thereby, the pressing surfaces of the bonding tool 11 and the bonding stage 12 are adjusted so that they can be formed in parallel at the time of bonding. Even if either of the irregularities is the upper and lower limits of 0 μm and 2.0 μm as a result, it is within the range that the uniformity within the semiconductor chip can be ensured in pressing.
[0021]
FIG. 5 is a schematic view showing a specific example of the COF tape 102 of the present invention. A roughened area 102b is provided on the COF tape 102 while avoiding the inner leads 102a. In this embodiment, as shown in FIG. 1, a laser unit 14 for laser marking is installed between a loader section of a bonding apparatus and a tape clamp section, and immediately before bonding, the laser unit 14 straightens a line on a COF tape. And roughen the tape. FIG. 5 shows the roughened region 102b as a surface, but the same effect can be obtained by drawing several straight lines. At this time, the depth of the line drawn on the COF tape 102 by the laser is about several μm to 20 μm, and the line width is about 50 μm to 100 μm. When a straight line is drawn in the long side direction of the semiconductor chip 101, the effect can be obtained by providing about three parallel straight lines on the tape in a region avoiding the inner leads 102a. In order to increase this effect, the effect of the present invention can be further improved by forming a roughened tape region 102b in a region separated from the inner lead 102a by 100 μm or more with respect to the actual bonding tool outer peripheral size 11b by making a dent or the like. Be demonstrated.
[0022]
In the manufacturing method, the COF tape 102 whose surface of the tape has been roughened by the laser unit 14 is fixed by the clamper 13, and the inner lead 102a and the electrode pad 101a are aligned. Using a bonding tool 11 and a bonding stage 12, a tool temperature of 150 ° C. to 300 ° C., a stage temperature of 350 ° C. to 400 ° C., a bonding time of 1.0 s to 2.0 s, and a bonding load to the bonding area between the inner lead 102a and the electrode pad 101a. On the other hand, bonding is performed by heating and pressing at a unit load of 0.10 × 10 −3 N / μm 2 to 0.15 × 10 −3 N / μm 2 . After the joining, the bonding tool 11 is lowered to the standby position, and at the same time, the high-pressure air is blown from the cooling pipe 13a on the clamper to complete a series of joining steps. FIG. 6 shows the temperature profile of the joint at this time. According to the present embodiment, since the quenching is performed after the joining, the time of the liquid phase state of the eutectic is shortened as compared with the conventional slow cooling, so that the joining can be surely performed.
[0023]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of favorably joining a semiconductor chip and a COF tape without major modification of the semiconductor device manufacturing apparatus. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view (a cross-sectional view of equipment) showing a main part of a bonding apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view of a tip portion of a bonding tool for explaining a manufacturing process. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a tape clamp jig for explaining a manufacturing process. FIG. 4 is a flatness of a bonding tool and a bonding stage. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a specific example of a COF tape. FIG. 6 is a schematic graph illustrating a temperature profile state of a bonding portion, illustrating a manufacturing process step. FIG. 7 is a schematic view showing a main part of a bonding apparatus showing a conventional embodiment (cross-sectional view of equipment).
FIG. 8 is a schematic graph showing a temperature process state of a bonding portion, also shown for explaining a manufacturing process step. FIG. 9 is a schematic diagram of a bonding apparatus also shown for explaining a bonding tool and a bonding stage flatness. Figure [Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 bonding tool 11a bonding tool groove and depression 11b bonding tool outer periphery 11c bonding tool air escape hole 12 bonding stage 13 clamper 13a clamper cooling pipe 13b clamper opening 14 laser unit 101 semiconductor chip 101a electrode pad (projection)
102 Tape carrier 102a Tape carrier Inner lead 102b Tape carrier roughened area

Claims (3)

半導体チップが載置されるボンディングステージと、
前記ボンディングステージ上方に2層テープキャリアを配置し、
搬送してクランプする機能を有する固定治具と、
前記2層テープキャリアの電極部インナーリード部を、荷重制御可能に設けられたボンディングツールで、前記2層テープキャリア越しに前記半導体チップの電極とを位置合わせして、前記半導体チップに熱圧着する機能を有する半導体装置の製造装置において、
前記ボンディングツールと、前記ボンディングステージは、熱圧着時の加熱温度近傍の温度で、それぞれ前記2層テープキャリアと、前記半導体チップ裏面の接触面を高温研磨し、表面平坦度が平坦になるように加工するが、表面研磨を意図的に、前記ボンディングツールは長辺中央部分が0μm〜最大2.0μm程度凹状態での平坦度を有するように表面研磨し、逆に前記ボンディングステージは、長辺中央部分が0μm〜最大2.0μm程度凸状態での平坦度を有し、前記ボンディングツールと前記ボンディングステージが接合時に接触する押圧面が平行になるように表面研磨することを特徴とする半導体装置の製造装置。
A bonding stage on which the semiconductor chip is mounted;
Placing a two-layer tape carrier above the bonding stage,
A fixing jig having a function of transporting and clamping;
The electrode part inner lead part of the two-layer tape carrier is aligned with the electrode of the semiconductor chip through the two-layer tape carrier with a bonding tool provided so as to be able to control the load, and is thermocompression-bonded to the semiconductor chip. In a semiconductor device manufacturing apparatus having a function,
The bonding tool and the bonding stage are each polished at a high temperature near the heating temperature at the time of thermocompression bonding to the contact surface of the two-layer tape carrier and the back surface of the semiconductor chip so that the surface flatness becomes flat. In order to polish the surface, the bonding tool is polished such that the central portion of the long side has a flatness in a concave state of about 0 μm to a maximum of 2.0 μm. Conversely, the bonding stage has a long side. A semiconductor device characterized in that a central portion has a flatness in a convex state of about 0 μm to a maximum of 2.0 μm, and a surface is polished so that a pressing surface where the bonding tool and the bonding stage come into contact at the time of bonding is parallel. Manufacturing equipment.
前記ボンディングツールの前記2層テープキャリアへ押圧する接触面の形状を、前記半導体チップのチップ端部に配列された電極部周辺のみを残して、前記ボンディングツール中央部分を凹状態に抉った形状を有する事を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造装置。The shape of the contact surface of the bonding tool pressed against the two-layer tape carrier is such that the center of the bonding tool is recessed, leaving only the periphery of the electrode portion arranged at the chip end of the semiconductor chip. 2. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記ボンディングステージに載置した前記半導体チップの電極部を、前記2層テープキャリアの電極部インナーリード部に熱圧着後に、
前記2層テープキャリアとの前記ボンディングツール接触面を冷却する事を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造装置。
After thermocompression bonding the electrode part of the semiconductor chip mounted on the bonding stage to the electrode part inner lead part of the two-layer tape carrier,
2. The apparatus according to claim 1, wherein a contact surface of the bonding tool with the double-layer tape carrier is cooled.
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