JP2004221468A

JP2004221468A - インナーリードのボンディング方法及びその実施装置

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Publication number: JP2004221468A
Application number: JP2003009643A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ikeda; 雄次池田; Michio Tanimoto; 道夫谷本; Yoshiyuki Abe; 由之阿部
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】インナーリードとボンディングパッドとの位置ずれ不良を防止する。ボンディングを開始する前にツールの傾きを測定して確認する。
【解決手段】配線基板上に半導体チップを搭載して接着するボンディングツール（以下単にツールと称す）とボンディングステージ（以下単にステージと称す）とを用いるインナーリードボンディング方法において、インナーリードのボンディングを行う前に、前記ツールの平行度を測定する過程と、前記平行度の測定値に基づいて前記ツールの平行度を調整する平行度調整過程と、前記ツールの平行度を調整した後、配線基板をツールとステージとの間に送り込む過程と、前記配線基板上のインナーリードと半導体チップのパッドとの位置合わせ行う過程と、該位置合わせした後に前記ツールを降下させて押圧する過程とを具備することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、インナーリードボンディング方法及び装置に関し、特に、インナーリードとボンディングパッドの位置ずれを防止する技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インナーリードとボンディングパッドの位置ずれを防止する技術として、「インナーリードボンディング（ＩＬＢボンディング）において、一括接合前にフレキシブル回路基板へ冷却用気体を吹き付けることによって、インナーリードと半導体素子の位置ずれを防止すること」が開示されている（特許文献１参照）。
また、「ＩＬＢボンディングにおいて、フレキシブル回路基板を押さえるクランバの中に冷却媒体を供給する装置を設けることによって、インナーリードと半導体素子との位置ずれを防止すること」が開示されている（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３２６０８号公報
【特許文献２】
特開平６−８５００６号公報
【０００４】
また、従来のＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）、ＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）、ＬＯＣ（ＬｅａｄＯｎＣｈｉｐ）、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）等のインナーリードボンディングにおいて、例えば、ＴＣＰの品種交換時には、ボンディングツール、ステージ及びクランパ等の治具交換を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見い出した。
前記従来技術では、前記ツールとステージ及びクランパ等の治具交換のうち最も時間がかかるのがツールである。
この原因は、ツール交換後のツール先端の傾き調整に多くの時間を要することとわかった。その理由としては、例えば、ＴＣＰの場合、傾き確認にチップのＡｕバンプにツールを押し付け、その圧痕で行っているためである。
【０００６】
本発明の目的は、インナーリードとボンディングパッドとの位置ずれ不良防止を短時間で行うことが可能な技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、ボンディングを開始する前にツールの傾きを測定して確認することが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
第１の発明は、配線基板（配線テープ、リードフレーム、ガラス配線基板、フレキシブル配線基板等）上に半導体チップを搭載して接着するツール（以下単にツールと称す）とボンディングステージ（以下単にステージと称す）とを用いるインナーリードのボンディング方法において、インナーリードのボンディングを行う前に、前記ツールの平行度を測定する過程と、前記平行度の測定値に基づいて前記ツールの平行度を調整する平行度調整過程と、前記ツールの平行度を調整した後、配線基板をツールとステージとの間に送り込む過程と、前記配線基板上のインナーリードと半導体チップ（以下単にチップと称す）のパッドとの位置合わせを行う過程と、該位置合わせした後に前記ツールを降下させて押圧する過程とを具備することを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、配線基板上に半導体チップを搭載して接着するツールとステージとを有するインナーリードのボンディング装置において、インナーリードボンディングを行う前に、前記ツールの平行度を測定するツール平行度測定手段と、前記ツール平行度の測定値に基づいてツール平行度を調整するツール平行度調整手段と、前記ツール平行度を調整した後、配線基板をツールとステージとの間に送り込む配線基板移動手段と、前記配線基板上のインナーリードと半導体チップのパッドとの位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ後に、前記ツールを降下させて押圧するツール押圧手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、前記第２の発明のインナーリードボンディング装置において、前記ツール平行度測定手段は、前記ステージの所定位置にエアーマイクロ測定器又は静電容量計を設置し、ツール交換後の傾きを測定することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、前記第３の発明のインナーリードのボンディング装置において、前記エアーマイクロ測定器は、前記ツールを実際のボンディング時と同じ状態にセットし、前記ツールとステージの接触面部にエアーを吹き付ける手段と、前記吹き付けられたエアーの背圧を計測する手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、前記第３の発明のインナーリードのボンディング装置において、前記静電容量計は、前記ツールを実際のボンディング時と同じ状態にセットし、前記ツールとステージの接触面部の静電容量を計測する手段を有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照して、本発明の実施形態とともに詳細に説明する。
なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１によるインナーリードボンディング装置（ＩＬＢ）の概略構成を示す模式図、図２は図１に示す測定ヘッド部の断面図、図３は図１に示す測定ヘッド部の斜視図、図４（ａ）、（ｂ）は測定ヘッド部のボンディングステージとの接触面を示す図である。
【００１４】
前記図１乃至図４において、１はツール、１Ａはツールの先端面、２はステージ、３はチップ、４は前記ツール１を実際のボンディング時と同じ状態にセットし、前記ツール１とステージ２の接触面部へエアーを吹きつけるための測定ヘッド部、４Ａは測定ヘッド部の先端面、５は測定ヘッド部４に設けられた測定ホール（測定ノズル）、６はエアーを流す管（パイプ）、７は市販されているエアーマイクロ測定器である。
【００１５】
本実施形態１のインナーリードボンディング装置は、図１に示すように、ＴＣＰテープ（配線基板）上にチップ３を搭載して接着するツール１とステージ２を有するインナーリードボンディング装置（以下、単にＩＬＢと称す）において（図示していない）、インナーリードボンディング（以下、単にボンディングと称す）を行う前に、前記ツール１の平行度を測定するための測定ヘッド部４と、この測定ヘッド部４に設けられた測定ノズル５と、測定ノズル５に接続されているエアーを流す管（パイプ）６と、この管（パイプ）６に接続されているエアーマイクロ測定器７と、このエアーマイクロ測定器によりツール１の平行度を測定した後、ＴＣＰテープ（テープの素材としては例えばポリイミドを用いる）をツール１とステージ２との間に送り込むＴＣＰテープ移動手段（図示していない）と、前記ＴＣＰテープ上のインナーリードと半導体チップのパッド（パッド上のバンプ）との位置合わせを行う位置合わせ手段（図示していない）と、前記位置合わせ後に、ツールを降下させて押圧するツール押圧手段（図示していない）とを具備している。
【００１６】
前記測定ヘッド部４は、図２及び図３に示すように、前記測定ヘッド部４の先端面（上面）４Ａには、前記測定ヘッド部４の所定位置に設けられている前記測定ホール５と連結される排気溝８が設けられている。前記測定ヘッド部４は、前記ステージ２と一体構造に構成されている。
【００１７】
前記測定ホール５は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、複数設けられている。図４（ａ）は前記測定ホール５が２個の場合であり、この場合には２回に分けて測定される。図４（ｂ）は前記測定ホール５が４個の場合であり、この場合には１回の測定で済む。また、必要に応じて測定ホール５が４個以上であってもよい。
【００１８】
ボンディング時には、前記測定ヘッド部４の先端面４Ａ（上面）とツール１の先端面１Ａとの接触面に隙間（傾き量）９が生じる。この接触面の隙間（傾き量）９は、前記エアーを流す管（パイプ）６、測定ホール５、排気溝８を通してツール１の先端面１Ａにエアーマイクロ測定器７からエアーが吹き付けられ、その背圧から計測される。前記接触面の隙間（傾き量）９の測定は、ボンディング時と同じ荷重を掛けた状態で行う。
【００１９】
前記隙間（傾き量）９がゼロ（０）から測定が可能である。すなわち、前記排気溝８から隙間９がゼロ（０）の時でもエアーが出ており、前記隙間９とエアー流量（エアー背圧）が比例するからである。
【００２０】
図５は測定ヘッド部の形状とエアーマイクロ測定器の特性を示す図であり、（ａ）は測定ヘッドのステージに排気溝を設けない場合（フラットな場合）、（ｂ）は測定ヘッドのステージに排気溝を設けた場合（溝を切った場合）である。図５（ａ）の場合は、前記隙間（傾き量）９が小さいうちは感度が落ちる。図５（ｂ）の場合は前記隙間（傾き量）９がゼロから測定が可能である。
【００２１】
次に、本実施形態１によるＩＬＢの前記測定値に基づいてツール１の位置を、実際のボンディング時のツール１の平行度（傾き）が適正な範囲になるよう調整して設定される。前記ツール１の平行度の調整は、Ｘ・Ｙ・θ傾き調整機構１０（図６）等の調整機構等により行う。
【００２２】
図６は、本実施形態１の前記ツール１の接触面の隙間（傾き量）９を測定した後の、ＴＣＰインナーリードボンディングの動作を説明するための図、図７は本実施形態１の前記ツール１の接触面の隙間（傾き量）９を測定した後の、ＬＯＣダイボンディングの動作を説明するための図でする。
【００２３】
図６及び図７において、１０は市販されているＸ・Ｙ・θ傾き調整機構、１１はツールヒータ、１２はインナーリード、１２ＡはＴＣＰテープ、１３はバンプ、１４はステージヒータ、１５はＬＯＣリードフレームである。
【００２４】
本実施形態１のＴＣＰインナーリードボンディング時のツール１の交換は、ステージ２上で行う。交換後、ツール１は測定ヘッド部４まで移動する（ステージ上でもよい）。測定時には、ボンディング時と同一荷重・温度で測定ヘッド部４にツール１を押し付ける。
【００２５】
本実施形態１のＴＣＰインナーリードボンディングの動作は、図６に示すように、前記エアーマイクロ測定器の出力に基づいて実際のボンディング時のツール１の平行度（傾き）が適正な範囲になるようＸ・Ｙ・θ傾き調整機構１０で調整して設定する。その後、ＴＣＰテープ１２Ａをツール１とステージとの間に送り込み、前記ＴＣＰテープ１２Ａ上のインナーリード１２とチップ３のパッド上のバンプ１３との位置合わせを行った後に、ツール１を降下させて押圧してボンディングを行う。
【００２６】
また、本実施形態１のＬＯＣダイボンディングの動作は、図７に示すように、前記エアーマイクロ測定器の出力に基づいて実際のボンディング時のツール１の平行度（傾き）が適正な範囲になるようＸ・Ｙ・θ傾き調整機構１０で調整して設定する。その後、ＬＯＣリードフレーム１５をツール１とステージ２との間にセットし、前記ＬＯＣリードフレーム１５とチップ３のパッドとの位置合わせを行った後に、ツール１を降下させて押圧してダイボンディングを行う。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態１によれば、ボンディングを開始する前に、前記ツール１の平行度を測定し、それに基づいて前記ツール１の平行度を調整することにより、インナーリードとボンディングパッドとの位置ずれ不良を防止することができる。
【００２８】
（実施形態２）
図８は本発明の実施形態２によるＩＬＢの概略構成を示す模式図である。
本発明の実施形態２によるＩＬＢは、前記実施形態１では、エアーマイクロ測定器によりツール１の平行度を測定したが、それに替えて、図８に示すように、静電容量計を用いた静電容量型測定ヘッド１６と、この静電容量型測定ヘッド１６の出力に配線コード１７で接続されたコントローラ１８とを用いて、前記ツール１の平行度を測定し、その測定値に基づいて前記ツール１の平行度を調整して実際のボンディング時のツール１の適正な範囲の平行度（傾き）に設定するようにしたものである。
【００２９】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、前記実施形態では、ＴＣＰテープもしくはＬＯＣリードフレームを用いた場合について説明したが、本発明は、ＣＯＦテープ、ＴＡＢテープ、ガラス基板（ＣＯＧ）を用いたものについても適用できることは称すまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本願において開示される発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、ボンディングを開始する前にツールの傾きを測定して確認し、その測定値に基づいてツールの平行度を調整して実際のボンディング時のツールの適正な範囲の平行度（傾き）に設定するので、インナーリードとボンディングパッドとの位置ずれ不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１によるインナーリードボンディング装置（ＩＬＢ）の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す測定ヘッド部の断面図である。
【図３】図１に示す測定ヘッド部の斜視図である。
【図４】本実施形態１の測定ヘッド部のボンディングステージとの接触面を示す図である。
【図５】本実施形態１の測定ヘッド部の形状とエアーマイクロ測定器の特性を示す図である。
【図６】本実施形態１のＴＣＰインナーリードボンディングの動作を説明するための図である。
【図７】本実施形態１のＬＯＣダイボンディングの動作を説明するための図でする。
【図８】本発明の実施形態２によるインナーリードボンディング装置（ＩＬＢ）の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…ツール１Ａ…ツールの先端面
２…ボンディングステージ３…半導体チップ
４…測定ヘッド部４Ａ…測定ヘッド部の先端面
５…測定ホール（測定ノズル）６…エアーを流す管（パイプ）
７…エアーマイクロ測定器８…排気溝
９…隙間（傾き量）１０…Ｘ・Ｙ・θ傾き調整機構
１１…ツールヒータ１２…インナーリード
１２Ａ…ＴＣＰテープ１３…バンプ
１４…ステージヒータ１５…ＬＯＣリードフレーム
１６…静電容量型測定ヘッド１７…配線コード
１８…コントローラ

Claims

配線基板上に半導体チップを搭載して接着するボンディングツール（以下単にツールと称す）とボンディングステージ（以下単にステージと称す）とを用いるインナーリードボンディング方法において、インナーリードのボンディングを行う前に、前記ツールの平行度を測定する過程と、前記平行度の測定値に基づいて前記ツールの平行度を調整する平行度調整過程と、前記ツールの平行度を調整した後、配線基板をツールとステージとの間に送り込む過程と、前記配線基板上のインナーリードと半導体チップ（以下単にチップと称す）のパッドとの位置合わせを行う過程と、該位置合わせした後に前記ツールを降下させて押圧する過程とを具備することを特徴とするインナーリードのボンディング方法。
配線基板上に半導体チップを搭載して接着するツールとステージとを有するインナーリードボンディング装置において、インナーリードボンディングを行う前に、前記ツールの平行度を測定するツール平行度測定手段と、前記ツール平行度の測定値に基づいてツール平行度を調整するツール平行度調整手段と、前記ツール平行度を調整した後、配線基板をツールとステージとの間に送り込む配線基板移動手段と、前記配線基板上のインナーリードと半導体チップのパッドとの位置合わせを行う位置合わせ手段と、前記位置合わせ後に、前記ツールを降下させて押圧するツール押圧手段とを具備することを特徴とするインナーリードのボンディング装置。
前記ツール平行度測定手段は、前記ステージの所定位置にエアーマイクロ測定器又は静電容量計を設置し、ツール交換後の傾きを測定することを特徴とする請求項２に記載のインナーリードのボンディング装置。
前記エアーマイクロ測定器は、前記ツールを実際のボンディング時と同じ状態にセットし、前記ツールとステージの接触面部にエアーを吹き付ける手段と、前記吹き付けられたエアーの背圧を計測する手段とを有することを特徴とする請求項３に記載のインナーリードのボンディング装置。
前記静電容量計は、前記ツールを実際のボンディング時と同じ状態にセットし、前記ツールとステージの接触面部の静電容量を計測する手段を有することを特徴とする請求項３に記載のインナーリードのボンディング装置。