JP2007123626A - インナーリードボンディング方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インナーリードボンディング工程でフォーミング量を厳密に調整する。
【解決手段】インナーリードボンディングを行う直前に、レーザー測定器５で、ボンディング対象部分のテープ基板１の高さＬ₁ と半導体チップ３の高さＬ₂ を測定し、これらの高さの差がフォーミング量に対応する設定値Ｌ_* になっている状態で、ボンディングツール４によるインナーリードボンディングを行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、インナーリードボンディングの製造方法と、この方法が実施可能な装置に関する。

ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術においては、テープ基板に形成されたインナーリードと半導体チップの端子を接続する「インナーリードボンディング工程」を行う。従来より、この工程は、半導体チップのエッジ（端子より外側の部分）とインナーリードが接触してショートすることを防ぐ、或いは封止樹脂の回り込み促進等の目的で、以下の方法で行われている（下記の特許文献１および２等参照）。

先ず、クランプによりテープ基板のボンディング対象部分を水平に支持し、ボンディング対象のデバイスホールの下側に配置されたステージに半導体チップを載せる。この状態で、ステージの高さを予め設定された高さに保持することで、半導体チップの電極とインナーリードとの間隔を所定量に保持する。
次に、前記デバイスホールの上側からボンディングツールを下降させることにより、インナーリードを、デバイスホール内で変形させながら半導体チップの電極に押し当てて熱圧着する。これにより、前記間隔に応じたフォーミング量（接続後の、テープ基板の厚さ方向におけるインナーリードの変形量）が確保される。

そして、「インナーリードボンディング工程」を終了した後に、テープ基板を製品形状より大きく切断して、抜き取り検査でフォーミング量の測定を行い、フォーミング量が規格から外れている場合には、作業者がステージの高さを変更している。
特開平６−３３３９８６公報 特開平８−１１５９４４公報

しかしながら、上記従来の方法では、フォーミング量の測定を製品形状より大きく切断されたテープ基板で行っているため、テープ基板の反りの状態が製品とは異なり、正確な測定ができない。したがって、この測定結果に基づいてステージの高さを変更しても、規格通りのフォーミング量が得られない可能性が高い。特に、精密なフォーミング量が要求される製品の場合、ステージの高さを厳密に調整する必要がある。

本発明は、インナーリードボンディング工程においてフォーミング量を厳密に管理・調整できる方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のインナーリードボンディング方法は、テープ基板のボンディング対象部分を水平に支持した状態で、ボンディング対象のデバイスホールの下側に半導体チップを配置し、この状態で、前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さを測定し、これらの高さの差が所定値になっている状態で前記デバイスホールの上側からボンディングツールを下降させることにより、インナーリードを変形させながら半導体チップの電極に押し当てて熱圧着することを特徴とするインナーリードボンディング方法を特徴とする。

本発明の方法によれば、インナーリードボンディングを行う直前に、ボンディング対象部分のテープ基板の高さと半導体チップの高さを測定し、これらの高さの差が所定値になっている状態でインナーリードボンディングを行うため、フォーミング量を厳密に調整できる。
本発明のインナーリードボンディング装置は、本発明のインナーリードボンディング方法を実施可能な装置であって、テープ基板のボンディング対象部分を水平に支持するクランプと、ボンディング対象のデバイスホールの下側に、高さが変更できる台に載せられた状態で半導体チップを配置するチップ配置手段と、ボンディング対象のデバイスホールの上側にボンディングツールを移動するボンディングツール移動手段と、前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さをデバイスホールの上側から測定する高さ測定手段と、前記高さ測定手段からの高さ測定値から、前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さの差を算出し、その算出値が所定値となるように半導体チップを載せた台の高さを調整する高さ調整手段と、を備えたことを特徴とする。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、この実施形態で使用するテープ基板１を示す斜視図である。このテープ基板１には、半導体チップを配置する多数のデバイスホール１１が形成され、各デバイスホール１１に複数本のリード１２が、銅箔に対するパターニングにより形成されている。また、テープ基板１の幅方向両端にはスプロケット孔１３が形成されている。テープ基板１は、このスプロケット孔１３を使用してスプロケットホイールの駆動により供給側のリールから払い出される。

この実施形態のインナーリードボンディング装置では、テープ基板１が巻かれた供給側のリールと巻き取り側のリールとの間に、水平搬送用のレールが配置されている。これにより、供給側のリールから払い出されたテープ基板１が、レールに沿って所定長さだけ水平に搬送された後に、巻き取り側のリールに巻き取られるようになっている。テープ基板１の水平搬送は、図示されない水平搬送回路により制御される。

図２に示すように、テープ基板１が水平に搬送される中間の位置に、テープ基板１のボンディング対象部分を水平に保持するクランプの挟持板２が設置されている。挟持板２はテープ基板１の上下に配置され、両挟持板２には、テープ基板１のデバイスホール１１を露出させる穴２１が形成されている。このクランプは図示されない駆動回路により駆動制御される。

この実施形態のインナーリードボンディング装置では、また、図３に示すように、ボンディングツール４の隣にレーザー測定器５を配置し、移動機構６により両者が一体に上下左右に移動可能になっている。半導体チップ３を載せるステージ７は、ステージ駆動回路７１により上下方向に移動可能になっている。また、このステージ７は、図示されない配置機構（チップ配置手段）によって、半導体チップ３を載せた状態で挟持板２の穴２１の下側に配置可能となっている。そして、ボンディングツール４、レーザー測定器５、移動機構６、およびステージ駆動回路７１が、信号処理回路８に接続されている。

信号処理回路８はマイクロコンピュータからなり、図４にフローチャートで示す演算処理を行うように構成されている。
この演算処理は、ステップＳ１で、移動機構６に移動信号Ｕとして、レーザー測定器５が挟持板２の穴２１に露出しているテープ基板１の上側に配置される（図５の状態となる）ように、移動機構６を移動させるための信号Ｕ₁を出力する。次に、ステップＳ２に移行して、レーザー測定器５に測定信号Ｋを出力する。これにより、図５に示すように、レーザー測定器５でテープ基板１までの距離Ｌ₁（テープ基板１の高さ）が測定される。

次に、ステップＳ３に移行して、レーザー測定器５から距離Ｌ₁の測定値を示す信号を入力して、記憶部に記憶する。次に、ステップＳ４に移行して、移動機構６に移動信号Ｕとして、レーザー測定器５が半導体チップ３の中心の上側に配置される（図６の状態となる）ように、移動機構６を移動させるための信号Ｕ₂を出力する。
次に、ステップＳ５に移行して、レーザー測定器５に測定信号Ｋを出力する。これにより、図６に示すように、レーザー測定器５で半導体チップ３までの距離Ｌ₂ （半導体チップ３の高さ）が測定される。

次に、ステップＳ６に移行して、レーザー測定器５から距離Ｌ₂の測定値を示す信号を入力して、この測定値Ｌ₂と、記憶部に記憶されている測定値Ｌ₁を用いて、テープ基板１と半導体チップ３の高さの差Ｌ＝Ｌ₂−Ｌ₁を算出する。
次に、ステップＳ７に移行して、ステップＳ６で算出された高さの差Ｌと、予め設定されているテープ基板１と半導体チップ３の高さの差Ｌ_*とを用いて、測定値Ｌの設定値Ｌ＊からの偏差Ａ＝Ｌ−Ｌ_*を算出する。設定値Ｌ_*はフォーミング量の規格に対応した値とする。

次に、ステップＳ８に移行して、偏差Ａが０であるか否かを判定し、Ａ＝０であればステップＳ１０に移行し、Ａ≠０であればステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、ステージ駆動回路７１に駆動信号Ｒとして、ステップＳ７で算出された偏差Ａの分だけステージ７を上昇させる（偏差Ａが負であれば下降させる）信号Ｒ_Aを出力して、ステップＳ１０に移行する。

ステップＳ１０では、移動機構６に移動信号Ｕとして、ボンディングツール４が半導体チップ３の中心の上側に配置された後に、リード１２の上に接する状態となるまで下降する（図３の状態となる）ように、移動機構６を移動させるための信号Ｕ_Bを出力する。次に、ステップＳ１１に移行して、ボンディングツール４に駆動信号Ｂを出力する。
次に、ステップＳ１２に移行して、移動機構６に移動信号Ｕとして、ボンディングツール４が所定高さとなるまで移動機構６を上昇させるための信号Ｕ₃を出力する。次に、ステップＳ１３に移行して、ステージ駆動回路７１に駆動信号Ｒとして、ステージ７を最も低い位置まで下降させる信号Ｒ₀を出力する。

この実施形態の装置において、レーザー測定器５と、移動機構６と、演算処理回路８で行う演算処理のステップＳ１〜Ｓ６が、本発明のインナーリードボンディング装置の高さ測定手段に相当する。また、演算処理のステップＳ７〜Ｓ９が、本発明のインナーリードボンディング装置の高さ調整手段に相当する。また、移動機構６と演算処理のステップＳ１０が、本発明のインナーリードボンディング装置のボンディングツール移動手段に相当する。

この実施形態のインナーリードボンディング装置は以下のように作動する。先ず、ボンディング対象のデバイスホール１１が挟持板２の穴２１と一致するまでテープ基板１が搬送された後に、この搬送が停止される。この時点で、挟持板２によりテープ基板１のボンディング対象部分が挟持される。次に、図示されない配置機構により、挟持板２の穴２１の下側に、半導体チップ３を載せたステージ７が配置される。次に、ステージ駆動回路７１によりステージ７を上昇させて、下側の挟持板２の穴２１内に半導体チップ３が配置されるようにする。

次に、信号処理回路８から移動機構６に移動信号Ｕ＝Ｕ₁が出力されて、移動機構６が移動することにより、図５に示すように、レーザー測定器５が挟持板２の穴２１に露出しているテープ基板１の上側に配置される。次に、信号処理回路８から測定信号Ｋがレーザー測定器５に出力されて、図５に示すように、レーザー測定器５でテープ基板１までの距離Ｌ₁ （テープ基板１の高さ）が測定される。

次に、信号処理回路８から移動機構６に移動信号Ｕ＝Ｕ₂が出力されて、移動機構６が移動することにより、図６に示すように、レーザー測定器５が半導体チップ３の中心の上側に配置される。次に、信号処理回路８から測定信号Ｋがレーザー測定器５に出力されて、図６に示すように、レーザー測定器５で半導体チップ３までの距離Ｌ₂（半導体チップ３の高さ）が測定される。

次に、信号処理回路８でテープ基板１と半導体チップ３の高さの差Ｌ＝Ｌ₂−Ｌ₁が算出され、この算出値Ｌの設定値Ｌ_*からの偏差Ａ＝Ｌ−Ｌ_*が算出され、偏差Ａが０であれば信号処理回路８から移動機構６に移動信号Ｕ＝Ｕ_Bが出力されて、ボンディングツール４が半導体チップ３の中心の上側に配置された後に、リード１２の上に接する状態となるまで下降して、図３に示す状態となる。

偏差Ａが０でなければ、信号処理回路８からステージ駆動回路７１に駆動信号Ｒ＝Ｒ_A が出力されて、偏差Ａが正であれば偏差Ａの分だけステージ７が上昇（偏差Ａが負であれば下降）する。次に、信号処理回路８から移動機構６に移動信号Ｕ＝Ｕ_Bが出力されて、ボンディングツール４が半導体チップ３の中心の上側に配置された後に、リード１２の上に接する状態となるまで下降して、図３に示す状態となる。

図３に示す状態となったら、信号処理回路８からボンディングツール４に駆動信号Ｂが出力されて、図７に示すように、ボンディングツール４が下降し、その先端部４１が加熱状態となって所定時間保持される。これにより、リード１２のデバイスホール１１の内側に露出した部分（インナーリード）が、デバイスホール１１内で変形しながら半導体チップ３の電極３１に押し当てられて熱圧着される。

次に、信号処理回路８から移動機構６に移動信号Ｕ₃が出力されて、ボンディングツール４が所定高さまで上昇し、ステージ駆動回路７１に駆動信号Ｒ₀が出力されて、ステージ７が最も低い位置まで下降する。次に、クランプの駆動回路により、クランプの挟持板２によるテープ基板１の支持が解除される。図８はこの状態を示す。
このようにして一つのデバイスホール１１に対するインナーリードボンディングが行われた後に、テープ基板１が、次のボンディング対象のデバイスホール１１が挟持板２の穴２１の位置に至るまで、水平に搬送されて、次のボンディング対象のデバイスホール１１に対するインナーリードボンディングが行われる。

この実施形態のインナーリードボンディング方法によれば、インナーリードボンディングを行う直前に、ボンディング対象部分のテープ基板１の高さＬ₁と半導体チップ３の高さＬ₂を測定し、これらの高さの差がフォーミング量に対応する設定値Ｌ_*になっている状態でインナーリードボンディングを行うため、フォーミング量を厳密に調整することができる。また、抜き取り検査でフォーミング量の測定を行う必要がなくなる。

実施形態で使用するテープ基板を示す斜視図。 テープ基板の水平搬送とクランプ位置を説明する斜視図 実施形態のインナーリードボンディング装置を示す概略構成図。 信号処理回路が行う演算処理を示すフローチャート。 テープ基板の高さＬ１ を測定している状態を示す断面図。 半導体チップの高さＬ２ を測定している状態を示す断面図。 インナーリードをボンディングしている状態を示す断面図。 ボンディング後の状態を示す断面図。

符号の説明

１…テープ基板、１１…デバイスホール、１２…リード、１２ａ…インナーリード、１３…スプロケット孔、２…クランプの挟持板、２１…挟持板の穴、４…ボンディングツール、５…レーザー測定器、６…移動機構、７…ステージ、７１…ステージ駆動回路、８…信号処理回路。

Claims (2)

1. テープ基板のボンディング対象部分を水平に支持した状態で、ボンディング対象のデバイスホールの下側に半導体チップを配置し、この状態で、前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さを測定し、これらの高さの差が所定値になっている状態で前記デバイスホールの上側からボンディングツールを下降させることにより、インナーリードを変形させながら半導体チップの電極に押し当てて熱圧着することを特徴とするインナーリードボンディング方法。
2. テープ基板のボンディング対象部分を水平に支持するクランプと、
   ボンディング対象のデバイスホールの下側に、高さが変更できる台に載せられた状態で半導体チップを配置するチップ配置手段と、
   ボンディング対象のデバイスホールの上側にボンディングツールを移動するボンディングツール移動手段と、
   前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さをデバイスホールの上側から測定する高さ測定手段と、
   前記高さ測定手段からの高さ測定値から、前記テープ基板の高さと前記半導体チップの高さの差を算出し、その算出値が所定値となるように半導体チップを載せた台の高さを調整する高さ調整手段と、
   を備えたことを特徴とするインナーリードボンディング装置。

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