JP2763445B2 - 高周波信号用配線及びそのボンディング装置 - Google Patents

高周波信号用配線及びそのボンディング装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は数十ＭＨｚ以上の高周
波帯で動作する半導体デバイス同士、あるいは半導体デ
バイスとパッケージ等外部回路部品とを接続する高周波
信号用配線及びそのボンディング装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の高周波帯ＩＣチップとパ
ッケージとの信号配線の接続方法を示す斜視図である。
図１１において、１はパッケージ本体であり、該パッケ
ージ本体１はセラミック等の材料を用いて形成された誘
電体部１ａと、高周波ＩＣ２を搭載するために金属等に
より形成され、かつ接地されたチップ搭載部１ｂを有す
る。また高周波帯ＩＣチップ２の表面には、高周波帯Ｉ
Ｃチップ２同士を接続する、または上記パッケージ本体
１側の信号伝送線路６との接続を行うための入出力パッ
ド３が形成されている。
【０００３】次に実装方法について説明する。以上のよ
うに構成されたパッケージ本体１の接地されたチップ搭
載部１ｂに、ハンダ，導電性樹脂等の方法を用いて高周
波帯ＩＣチップ２を固定する。
【０００４】ＩＣチップ２をチップ搭載部１ｂに固定し
た後、図１２に示すように、Ａｕ，Ａｌ等の金属ワイヤ
４を高周波帯ＩＣ２の入出力パッド３に固着する。図１
２において、５はボンディング装置のウェッジ部であ
り、この先端部分を介して、熱圧着，超音波等によりボ
ンディングを行う。
【０００５】図１３はボンディング後のパッケージを示
す斜視図であり、高周波帯ＩＣチップ２の入出力パッド
３同士、あるいは入出力パッド３とパッケージ本体１の
誘電体部１ａに形成された信号伝送線路６との間が、長
さ３００μｍ程度の金属ワイヤ４で接続され、この金属
ワイヤ４を介して高周波のやりとりを行うことができ
る。
【０００６】以上のように、金属ワイヤを用いた高周波
ＩＣチップの接続では、金属ワイヤの長さや、形状に応
じて特性インピーダンス成分が大きく変化するため信号
の反射が大きく、またインダクタンス成分が大きいため
信号の減衰量が大きい。例えば長さ１ｍｍ，直径２５μ
ｍのＡｕワイヤでは図１４に示すように、周波数が高く
なるほど特性劣化が顕著であり、特に約２６ＧＨｚ以上
では減衰量１０ｄＢ以上（電力比１／１０以下）となっ
て、使用が極めて困難な状態となるという問題が生じ
る。
【０００７】そこでこのような問題点を解決したものと
して、例えば、特開昭６４−５１０２号公報等に示され
るように、ボンディングワイヤを用いずに高周波ＩＣチ
ップを接続するようにした半導体装置があり、これはパ
ッケージ本体にコプレーナ型の伝送線路を形成し、これ
にバンプ電極を用いて高周波ＩＣチップを接続するよう
にしたものがある。すなわち図１５に示すように、金属
性のモジュールフレーム３０の上に、信号線路となる基
板配線３１，接地配線となる基板配線３２とによりコプ
レーナ型の伝送線路が形成されたセラミック基板３３を
実装し、上記配線３１，３２上にバンプ電極３４を形成
し、高周波ＩＣチップ２の入出力パッド３を下にして、
高周波ＩＣチップ２を圧着しながら熱を加えてバンプ電
極３４と入出力パッド３とを電気的，物理的に接続する
ようにしたものである。
【０００８】また、図１６は例えば、「フィルムキャリ
アを用いた２０ＧＨｚ帯ＭＭＩＣモジュール」１９８９
信学秋大，第２９頁に示されたＩＰＦキャリアがある。
これは、ポリイミドで形成されたフィルム４０裏面に導
体層４１を設け、この導体層４１を接地し、その間に信
号線４２を設けてコプレーナ型の伝送線路を形成し、上
記フィルム４０の所定箇所に開口４３を設け、該開口４
３を介して高周波ＩＣチップのパッド（図示せず）と上
記伝送線路（４１，４２）とを接続するようにしたもの
がある。
【０００９】しかしながら、これらの先行技術に示され
るような構成では、搭載する高周波ＩＣチップの形状や
配列パターンに合わせて、専用のコプレーナ線路を予め
パッケージもしくはフィルムキャリア側に形成しておく
必要があり、このため開発費が増大したり、チップのパ
ターンレイアウトが制限される等の問題が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の高周波信号用配
線は以上のように構成されており、パッケージまたはキ
ャリア側に予め専用のコプレーナ線路を形成するため、
開発費の増大、パターンレイアウトの制限の問題点があ
った。
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、超高周波帯、特に３０ＧＨｚ以
上のミリ波帯においても反射量，減衰量が小さく、かつ
開発費の増大や、パターンレイアウトの制限を受けるこ
となく、任意の場所に配置された高周波ＩＣチップを容
易に接続することができる高周波信号用配線を得ること
を目的とする。またその高周波信号用配線をボンディン
グするに適したボンディング装置を提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる高周波
信号用配線は、導電体からなる信号線路の両側に絶縁性
部材を密着形成し、さらにこれら絶縁性部材に隣接して
導電体からなる接地線路を密着形成して構成されたもの
である。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】また、この発明に係るボンディング装置
は、信号線路を中心としてその両側に所定間隔おいて配
置された接地線路を有するコプレーナ型の高周波信号用
配線の、信号線路及び接地線路に対応して形成された３
つの凸部を有するボンディングブレードを有し、該ボン
ディングブレードの凸部を上記信号線路及び接地線路に
当接させて超音波または熱、あるいはその両方を印加
し、上記高周波用信号配線を高周波ＩＣチップの入出力
パッドに、またはパッケージに形成された信号伝送線路
に圧着するようにしたものである。また、上記高周波用
信号配線の配線長方向に等間隔に設けられた目印を検出
する目印検知手段を設けたものである。
【００１７】
【作用】この発明においては、金属ワイヤに代えて、導
電体からなる信号線路の両側に絶縁性部材を密着形成
し、さらにこれら絶縁性部材に隣接して導電体からなる
接地線路を密着形成して構成されたコプレーナ構造を有
するテープ状の高周波信号用配線を用いて高周波ＩＣチ
ップ間、または高周波ＩＣチップと信号伝送線路間を接
続するようにしたので、任意のパターンで配置された高
周波ＩＣチップを容易に接続することができる。
【００１８】また、上記コプレーナ構造を有する高周波
信号用配線の信号及び接地配線に対応して凸部を有する
ボンディングブレードを用い、該ブレードの凸部を上記
信号及び接地配線に当接して超音波または熱、あるいは
その両方を印加することにより圧着するようにしたの
で、容易にボンディングを行うことができる。
【００１９】さらに、上記高周波信号用配線の配線長方
向に等間隔に設けられた目印を検出する目印検知手段を
設けたので、高周波信号用配線の長さ管理とボンディン
グを同時に行うことができる。
【００２０】
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例による高周波信号配
線を図１に基づいて説明する。図１(a) の斜視図におい
て、７は、例えばテフロン，セラミックス等の硬質の誘
電体のコンパウンド材からなる厚さ３０μｍ，幅３４０
μｍ程度の薄膜テープであり、該薄膜テープの一主面に
は信号線路８と、該信号線路８を中心としてその両側に
設けられた接地線路９が設けられている。図１(b) は上
記薄膜テープ７の線路８，９が形成された側の平面図で
あり、上記信号線路８，接地線路９としてはＡｕ，Ｃ
ｕ，Ａｌ等、低抵抗で軟らかい金属を用いることが望ま
しく、薄膜テープ７に例えば、メッキ法により厚さ２０
μｍ程度で形成可能である。すなわち、薄膜テープ７の
一主面に、例えばメッキ法により金属導体を形成し、こ
れを写真製版技術等を用いて所定の形状にパターニング
することで得られる。これらの線路８，９の線路幅は１
００μｍ，各線路間隔は２０μｍ程度である。
【００２２】次にボンディング方法について説明する。
図２に示すようにパッケージのチップ搭載領域に固着さ
れた高周波ＩＣチップ２の表面に形成された入出力パッ
ド３に高周波信号用配線の信号線路８を合わせ、またＩ
Ｃの接地パッド１８と高周波信号用配線の接地線路９と
を合わせて、薄膜テープ７上からウエッジブレード１４
を当接させ、この状態で例えば、線路８，９に金が用い
られている場合、熱のみ、または超音波を併用して、ま
たアルミが用いられている場合には超音波のみを薄膜テ
ープ７越しに印加して、パッド３，１８と線路８，９と
を圧着させることができる。この時、ウエッジブレード
１４の先端部分には、信号及び接地線路８，９に合わせ
てそれぞれ凸部１４ａが形成されており、ボンディング
に適した形状となっている。またウエッジブレード１４
にはカッター１７が装備されており、圧着後にこれを下
方にスライドさせて高周波信号用配線を切断するように
なっている。このようにして図３に示すように、各高周
波ＩＣチップ２間、及び高周波ＩＣチップ２とパッケー
ジ本体１側の信号伝送線路６間を接続することができ
る。なお１９はパッケージ本体１側に形成された外部接
地パッドである。
【００２３】このように本実施例によれば、絶縁性テー
プ７の片側面に、信号線路８を形成し、さらに該信号線
路８を中心としてその両側に、これと所定間隔おいて接
地線路９を形成して高周波信号用配線を構成するように
したので、インピーダンス整合に優れ、またインダクタ
ンス成分が小さく、図４に示すように、ＩＣチップ２同
士またはＩＣチップ２とパッケージ本体１側の信号伝送
線路６を接続する際、３０ＧＨｚ以上のミリ波帯等の高
い周波数まで、低損失，低反射な接続を行うことができ
る。
【００２４】また、パッケージ本体１のチップ搭載部１
ｂに任意のレイアウトでもって高周波ＩＣチップ２を配
置しても、開発費の増大を招くことなく、従来のボンデ
ィングワイヤを用いる場合と同様にして容易にこれらを
接続することができ、また位置合わせ精度等を考慮する
必要もなく作業性に優れている。
【００２５】次に本発明の第２の実施例による高周波信
号用配線を図５に基づいて説明する。この実施例では、
絶縁性薄膜テープ７の配線８，９の形成された面とは異
なる面に、例えば印刷等の方法により配線長方向に等間
隔刻みで目盛り１０を設けたものであり、この目盛り１
０を参照してボンディングを行うことで高周波信号用配
線の長さを容易に管理することができ、インピーダンス
等の電気特性の再現性，均一性を図ることができる。
【００２６】次に本発明の第３の実施例による高周波信
号用配線を図６に基づいて説明する。この実施例では図
６(a) に示すように、絶縁性薄膜テープ７の両側に等間
隔刻みに例えば０．１μｍ程度の微小な開孔１５を形成
し、これを目印としてボンディングを行うようにしたも
のである。すなわち図６(b) に示すように、ウエッジブ
レード先端部分に形成されたガイド部材２０に高周波信
号用配線を挿通してこれを担持し、凸部１４ａにより配
線８，９とパッド３，１８とを圧着させ、ブレード１４
を後退させて隣接する高周波ＩＣチップ２のボンディン
グ部に移動させる。このときブレード１４に取り付けら
れたスプロケットローラ１６の突起１６ａにより薄膜テ
ープ７の開孔１５を検知して薄膜テープ７の長さを管理
する。このようにすることでテープの長さを機械的に管
理することができ、より精度の高い電気特性の再現性，
均一性を期待することができる。
【００２７】次に本発明の第４の実施例による高周波信
号用配線を図７に基づいて説明する。この実施例では薄
膜テープ１１として例えば、ポリイミド等の軟質誘電体
を用いたものであり、軟質誘電体は超音波を吸収しやす
いため、図７(a) ，(b) に示すように、薄膜テープ１１
の幅方向に等間隔、例えば１００μｍ程度のスリット１
１ａを形成し、該スリット１１ａから信号及び接地線路
８，９が露出するようにしたものである。そしてボンデ
ィング時には図８に示すように、薄膜テープ１１のスリ
ット１１ａにウエッジブレード１４の先端部分を差し込
み、この状態で信号線路８及び接地線路９に直接的に超
音波や熱等を加えて圧着する。この場合、スリット１１
ａにより高周波信号用配線の長さの管理を行うこともで
きる。
【００２８】また図７(c) に示すように、スリット１１
ａを、配置される高周波ＩＣチップの各間隔に合わせて
設けることにより、量産時の作業効率ひいては生産効率
の向上を図ることもできる。
【００２９】次に本発明の第５の実施例による高周波信
号用配線を図９に基づいて説明する。この実施例では信
号線路の両側にそれぞれ誘電体を介して接地線路を形成
してコプレーナ型の高周波信号用配線を構成するように
したものである。すなわち図９(a) に示すように、金等
の金属導体からなる信号線路８の両側にセラミックス等
の誘電体層１２が形成され、さらにこれら誘電体層１２
に隣接して金等の金属導体からなる接地線路９が形成さ
れている。図１０はこのような形状を有する高周波信号
用配線を用いてチップ２間をボンディングする際の様子
を示し、先に説明したようなカッター１７を装備したウ
エッジブレード１４を用いて同様に作業を行うことがで
きる。
【００３０】さらに、図９(b) に示すように、３本の金
等の金属ワイヤを用い中心の金属ワイヤ４ａを信号線路
とし、その両側に誘電体樹脂１３を介して接地線路とな
る金属ワイヤ４ｂを形成すことにより高周波信号用配線
を構成するようにしてもよく、上記実施例と同様の効果
を期待することができる。
【００３１】なお上記第３の実施例において、薄膜テー
プ７に形成された開孔１５をスプロケットにより機械的
に検出する構成としたが、電気的または光学的な方法を
用いて検出するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、金属
ワイヤに代えて、導電体からなる信号線路の両側に絶縁
性部材を密着形成し、さらにこれら絶縁性部材に隣接し
て導電体からなる接地線路を密着形成して構成され、一
定の特性インピーダンスを有し、かつインダクタンス成
分の小さなコプレーナ構造を有するテープ状の高周波信
号用配線を用いて高周波ＩＣチップ間、または高周波Ｉ
Ｃチップと信号伝送線路間を接続するようにしたので、
任意のパターンで配置された高周波ＩＣチップを容易に
接続することができるという効果がある。
【００３３】また、上記コプレーナ構造を有する高周波
信号用配線の信号及び接地配線に対応して凸部を有する
ボンディングブレードを用い、該ブレードの凸部を上記
信号及び接地配線に当接して超音波または熱、あるいは
その両方を印加することにより圧着するようにしたの
で、容易にボンディングを行うことができるという効果
がある。
【００３４】また、上記高周波信号用配線の配線長方向
に等間隔に設けられた目印を検出する目印検知手段を設
けたので、高周波信号用配線の長さ管理とボンディング
を同時に行うことができ、作業効率の向上を図ることが
できる効果がある。
【００３５】
【００３６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による高周波信号用配線
を示す図。
【図２】上記実施例による高周波信号用配線のボンディ
ング時の様子を示す斜視図。
【図３】上記高周波信号用配線のボンディング時のパッ
ケージの様子を示す斜視図。
【図４】上記高周波信号用配線の信号電力減衰量の周波
数特性を示す図。
【図５】本発明の第２の実施例による高周波信号用配線
を示す図。
【図６】本発明の第３の実施例による高周波信号用配線
の構成図、及びボンディング時の様子を示す斜視図。
【図７】本発明の第４の実施例による高周波信号用配線
を示す図。
【図８】上記実施例による高周波信号用配線のボンディ
ング時の様子を示す斜視図。
【図９】本発明の第５の実施例による高周波信号用配線
を示す図。
【図１０】上記実施例による高周波信号用配線のボンデ
ィング時の様子を示す斜視図。
【図１１】従来の高周波信号用配線のボンディング前の
パッケージを示す図。
【図１２】上記高周波信号用配線のボンディング時の様
子を示す図。
【図１３】上記高周波信号用配線によりボンディングさ
れた後のパッケージを示す図。
【図１４】上記高周波信号用配線（ワイヤ）の信号電力
減衰量の周波数特性を示す図。
【図１５】他の従来例による、コプレーナ型線路を用い
て高周波ＩＣチップをパッケージに固定した時の様子を
示す図。
【図１６】さらに他の従来例による、コプレーナ型線路
を有するキャリアを示す図。
【符号の説明】
１ パッケージ本体 １ａ 誘電体部 １ｂ チップ搭載部 ２ 高周波帯ＩＣチップ ３ 入出力パッド ４ 金属ワイヤ ４ａ 金属ワイヤ（信号線路） ４ｂ 金属ワイヤ（接地線路） ５ ウェッジブレード ６ 信号伝送線路（パッケージ側） ７ 硬質誘電体薄膜テープ ８ 金属導体（信号線路） ９ 金属導体（接地線路） １０ 目盛り １１ 軟質誘電体薄膜テープ １１ａ スリット １２ 誘電体層（セラミックス等） １３ 誘電体層（樹脂等） １４ ウェッジブレード １４ａ 凸部 １５ 開孔 １６ スプロケットローラ １７ カッター １８ ＩＣの接地パッド １９ 外部接地パッド ２０ ガイド部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−82645（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84625（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−6832（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−104252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/60 311 H01L 21/60 321 H01L 23/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高周波ＩＣチップ間、あるいは該ＩＣチ
    ップと信号伝送線路間を接続するための高周波信号用配
    線において、導電体からなる信号線路の両側に絶縁性部材を密着形成
    し、さらにこれら絶縁性部材に隣接して 導電体からなる
    接地線路を密着形成してなることを特徴とする高周波信
    号用配線。
  2. 【請求項２】 信号線路を中心としてその両側に所定間
    隔おいて配置された接地線路を有するコプレーナ型の高
    周波信号用配線を、ＩＣチップの入出力パッドに接続す
    る、またはパッケージに形成された信号伝送線路に接続
    するためのボンディング装置であって、 上記コプレーナ型の高周波信号用配線を構成する信号線
    路及び接地線路に対応して形成された３つの凸部を有す
    るボンディングブレードを備え、 該ボンディングブレードの凸部を上記信号線路及び接地
    線路に当接させて超音波または熱、あるいはその両方を
    印加して上記高周波信号用配線を上記ＩＣチップの入出
    力パッドに圧着する、またはパッケージに形成された信
    号伝送線路に圧着する ことを特徴とするボンディング装
    置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のボンディング装置におい
    て、上記高周波信号用配線の配線長方向に等間隔に設けられ
    た目印を検出する目印検知手段を備えた ことを特徴とす
    るボンディング装置。
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