JP2783235B2 - ギャングボンディング装置 - Google Patents

ギャングボンディング装置

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JP2783235B2
JP2783235B2 JP8009100A JP910096A JP2783235B2 JP 2783235 B2 JP2783235 B2 JP 2783235B2 JP 8009100 A JP8009100 A JP 8009100A JP 910096 A JP910096 A JP 910096A JP 2783235 B2 JP2783235 B2 JP 2783235B2
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啓司 高村
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電極に複数
のリードを一括して接続するギャングボンディング装置
に関し、特に接合部に超音波を付加しかつ一括にて半導
体素子の電極とTABテープのリードとを接合する超音
波ギャングボンディング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波ギャングボンディング装
置、例えば特開昭57−085239号公報に記載され
ているような超音波ギャングボンディング装置がある。
従来の超音波ギャングボンディング装置について図面を
参照して説明する。
【0003】図4は、従来の超音波ギャングボンディン
グ装置の一例を示す側面図である。
【0004】図4に示す超音波ギャングボンディング装
置は、Al(アルミニウム)電極12を有する半導体素
子1を固定しXYθステージ4により移動させられる加
熱装置付ステージ2と、基板11に弾性を有するCuリ
ード3が配線されたTABテープを固定するクランパ1
0と、加熱装置付ステージ2を移動させCuリード3に
対し半導体素子1を位置合わせするXYθステージ4
と、超音波発振器5により駆動される振動子6と、振動
子6に接続された超音波ホーン7と、超音波ホーン7に
固着され半導体素子1の上方に位置する加熱装置付ボン
ディングツール8と、振動子が取り付けられ昇降機構9
により上下動させられ、しかもボンディングツール8が
受ける荷重を検出する負荷荷重検出装置13とから構成
されている。
【0005】次に、図4に示す超音波ギャングボンディ
ング装置によるギャングボンディング方法を説明する。
【0006】まず、ステージ2に載置され加熱された半
導体素子1をクランパ10により固定されたTABテー
プのCuリード3に対しXYθステージ4にて位置合わ
せする。
【0007】次に昇降機構9によりボンディングツール
8を下降させ、ボンディングツール8をCuリード3を
介し、Al電極12に押し当て荷重検出装置13により
設定荷重を検出するまでボンディングツール8でCuリ
ード3、Al電極12を加圧する。
【0008】さらに、超音波発振器5により超音波を発
し、Cuリード3とAl電極12を接合し、昇降機構9
によりボンディングツール8を上昇させボンディングを
完了する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した超音波ギャン
グボンディング装置は、ボンディングツール8による加
圧時に半導体素子1上のすべてのAl電極12にすべて
のCuリード3が密着し、すべてのCuリード3にボン
ディングツール8が密着するようにボンディングツール
8の下面がステージ2の上面と正確に平行である必要が
ある。このためにステージ2の取付け部にスペーサを取
り付けたりステージ2の上面の傾きを研削加工等により
修正するなどのボンディングツール8の下面とステージ
2の半導体素子1の載置面との平行度を機構的に調整す
る必要があり、装置組立時のほかボンディングツール8
の交換時などにも非常に困難な調整が必要になるという
問題点があった。
【0010】さらに、調整を行ってもボンディングツー
ル8の下面とステージ2の半導体素子1の載置面との平
行度が正確でないことも多く接合面に超音波が均一に加
わらず、Cuリード3とAl電極12との接合が安定し
ないという問題点があった。
【0011】
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のギャングボンデ
ィング装置は、ステージに載置された第1の基板上に設
けられた複数の電極に第2の基板に設けられた複数のリ
ードをボンディングツールにより一括して押し付けて接
続するギャングボンディングツールにおいて、前記複数
の電極に前記複数のリードを押し付ける際の前記ボンデ
ィングツールの移動方向に対し垂直な第1の軸と、この
第1の軸に揺動自在に軸支された揺動台と、前記ボンデ
ィングツールの移動方向および前記第1の軸に垂直なよ
うに前記揺動台上に設けられ前記ステージを揺動自在に
軸支する第2の軸とを備えている。
【0013】本発明のギャングボンディング装置は、ス
テージに載置された第1の基板上に直線に沿って設けら
れた複数の電極に第2の基板に設けられた複数のリード
をボンディングツールにより一括して押し付けて接続す
るギャングボンディング装置において、前記複数の電極
に前記複数のリードを押し付ける際の前記ボンディング
ツールの移動方向に対し垂直で前記複数の電極と前記複
数のリードの接合部を通る平面上の前記複数の電極が沿
う直線に対し直角な回転軸を中心として前記ステージと
前記ボンディングツールとを相対的に揺動可能にするな
らい機構を備えている。
【0014】上述の回転軸は第1の基板の面積重心上を
通ることが望ましい。
【0015】本発明のギャングボンディング装置は、ボ
ンディングツールが複数のリードを押圧する先端は平面
であるようにも、ボンディングツールは先端に設けられ
た複数の電極に対応した凸部で複数のリードを押圧する
ようにすることもできる。
【0016】上述の第1の基板は例えば半導体素子であ
り、第2の基板は例えばTABテープの基板である。
【0017】本発明のギャングボンディング装置は、ボ
ンディングツールは複数の電極に複数のリードを押し付
けると共に超音波振動するようにすることもできる。
【0018】
【発明の実施の形態】次に本発明について、図面を参照
して詳細に説明する。
【0019】図1,図2および図3はそれぞれ本発明の
超音波ギャングボンディング装置の側面図、正面図、お
よび上面図である。
【0020】図1〜図3に示す超音波ギャングボンディ
ング装置は、複数のA1電極12を有する半導体素子1
を上面に固定する半導体素子加熱用装置付ステージ2
と、基板11に弾性を有する複数のCuリード3が配線
されたTABテープを固定するクランパ10と、断熱材
21を挟んで取り付けられたステージ2を移動させてC
uリード3に対し、半導体素子1を位置合わせをするX
Yθステージ4と、クランパ10とXYθステージ4を
上面に置き、超音波ギャングボンディングによる接合面
であるAl電極12と同じ水平な平面上で半導体素子1
の中心(半導体素子1の面積重心)を通る回転軸14を
中心に揺動する揺動台15と、回転軸14を軸支し半導
体素子1に対し対称な位置にある2つの玉軸受16と、
玉軸受け16を抱え、回転軸14と同じようにAl電極
12と同じ水平な平面上で半導体素子1の中心を回転軸
が通り、なおかつ回転軸14と直交する回転軸17を中
心に揺動する揺動台18と、回転軸17を軸支し半導体
素子1に対し対称な位置にある2つの玉軸受19と、玉
軸受け19を抱える固定台20と、超音波発振器5によ
り駆動される振動子6と、振動子6に接続された超音波
ホーン7と、超音波ホーン7に固着され半導体素子1の
上方に位置するボンディングツール8と、ボンディング
ツール8と、振動子6が取り付けられ昇降機構9により
上下動させられ、しかもボンディングツール8が受ける
荷重を検出する負荷荷重検出装置13とから構成されて
いる。
【0021】次に、図1に示す超音波ギャングボンディ
ング装置によるギャングボンディング方法を説明する。
【0022】まず、ステージ2に固定され加熱され半導
体素子1をクランパ10により固定されたTABテープ
のCuリード3に対しXYθステージ4にて位置合わせ
する。
【0023】次に昇降機構9によりボンディングツール
8を下降させ、ボンディングツール8をCuリード3を
介し、Al電極12に押し当て荷重検出装置13によ
り、設定荷重を検出するまでボンディングツール8でC
uリード3,Al電極12を加圧する。
【0024】その際、ボンディングツール8に加圧され
た半導体素子1のAl電極12とCuリード3との接合
面が偏りなく均一に密着するように半導体素子1を載置
したステージ2が回転軸14、回転軸17により半導体
素子1の中心を回転中心とし、ボンディングツール8の
下面に対し受動的に回転して傾きが矯正され平行合わせ
が行われ複数のCuリード3が複数のAl電極12に均
一に押される。ボンディングツール8の押圧により、複
数のCuリード3の上面がボンディングツール8に均一
に密着し、複数のAl電極12がCuリード3の下面に
均一に密着し、この時の半導体素子1の底面に上面が均
一に密着するようにステージ2の傾きが矯正されるので
あるが、Cuリード3,半導体素子1を合わせたものの
厚さが、実際上一様であるのでボンディングツール8の
押圧により、ステージ2の上面がボンディングツール8
の下面と平行になるようにステージ2の傾きが矯正され
ると言える。その際には回転中心が半導体素子1の中心
にあるため位置ずれは生じない。
【0025】さらに、超音波発振器5により超音波を発
し、Cuリード3とAl電極12を接合し、昇降機構9
により、ボンディングツール8を上昇させボンディング
を終了する。
【0026】なお、半導体素子1は4角形のチップで各
辺の内側に沿って複数のAl電極12が設けられたもの
で、ボンディングツール8の先端は外形がこれらAl電
極12に対応する四角形である平面に形成されている。
もっとも、各Al電極12に対応する突起を複数個先端
に設けたボンディングツールを用いることもできる。
【0027】本発明は、TABテープのインナーリード
ボンディングに限らずアウターリードボンディングにも
適用できる。
【0028】本発明のならい機構はステージの側を回転
軸を中心として揺動させるのではなくボンディングツー
ルの側を回転軸を中心として揺動させるようにしてもよ
いし、直交する2軸のうちの1軸を中心としてステージ
が揺動し他の軸を中心としてボンディングツールが揺動
するようにしてもよい。
【0029】TABテープのアウターリードボンディン
グなどで、基板上の一直線上に並んだ複数の電極に先端
が直線状のボンディングツールで複数のリードを一括し
て接合するときはその複数の電極が並んだ直線と直交す
る1つのみの回転軸を中心にボンディングツールとステ
ージとが相対的に回転するようにしてもよい。
【0030】また電極とリードの接合はボンディングツ
ールに超音波を付加して行うほか、熱圧着により行うこ
とも可能であり、またボンディングツールに超音波を付
加すると同時にボンディングツールを加熱して接合して
もよい。
【0031】また、接合する電極とリードの微小な位置
ずれを許容できる場合は、ならい機構によりボンディン
グツールに対しステージが揺動する角度は実際上は非常
に微小であるのでならい機構の回転軸は第1の基板の面
積重心上を通る必要はない。
【0032】
【発明の効果】本発明のギャングボンディング装置は、
ボンディングツールに対し半導体素子を載置固定するス
テージを相対的に回転させるならい機構を設けることに
より、ボンディングツール下面とステージ上面の平行度
を機械的に調整する必要がなく、ボンディングツールの
交換時などに調整が不要となるという効果がある。
【0033】さらに、ならい機構により複数の電極と複
数のリードの接合面が均一に押圧され、超音波ボンディ
ングを行う場合は、接合面に均一に超音波が加わり、熱
圧着の場合は接合面が均一に加熱され接合が安定すると
いう効果がある。
【0034】また、ギャングツールにて超音波を付加し
て電極とリードとの接合を行う場合は、接合面に均一に
超音波が加わるため接合温度を低下させても接合を安定
させることができるため、特にボンディングツールを加
熱する必要がなく、このため、さらに安定した超音波を
与えることができ、安定して製品が造れるという効果が
ある。
【0035】また、第1の基板が底面に対し上面が傾い
ているような場合でも複数の電極と複数のリードを均一
に押圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超音波ギャングボンディング装置の側
面図である。
【図2】図1の超音波ギャングボンディング装置の正面
図である。
【図3】図1の超音波ギャングボンディング装置の平面
図である。
【図4】従来の超音波ギャングボンディング装置の側面
図である。
【符号の説明】
1 半導体素子 2 ステージ 3 Cuリード 4 XYθステージ 5 超音波発振器 6 振動子 7 超音波ホーン 8 ボンディングツール 9 昇降機構 10 クランパ 11 基板 12 Al電極 13 荷重検出装置 14 回転軸 15 揺動台 16 玉軸受け 17 回転軸 18 揺動台 19 玉軸受け 20 固定台 21 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/60 311 H01L 21/603 H01L 21/607

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステージに載置された第1の基板上に設
    けられた複数の電極に第2の基板に設けられた複数のリ
    ードをボンディングツールにより一括して押し付けて接
    続するギャングボンディングツールにおいて、前記複数
    の電極に前記複数のリードを押し付ける際の前記ボンデ
    ィングツールの移動方向に対し垂直な第1の軸と、この
    第1の軸に揺動自在に軸支された揺動台と、前記ボンデ
    ィングツールの移動方向および前記第1の軸に垂直なよ
    うに前記揺動台上に設けられ前記ステージを揺動自在に
    軸支する第2の軸とを含むことを特徴とするギャングボ
    ンディング装置。
  2. 【請求項2】 ステージに載置された第1の基板上に直
    線に沿って設けられた複数の電極に第2の基板に設けら
    れた複数のリードをボンディングツールにより一括して
    押し付けて接続するギャングボンディング装置におい
    て、前記複数の電極に前記複数のリードを押し付ける際
    の前記ボンディングツールの移動方向に対し垂直で前記
    複数の電極と前記複数のリードの接合部を通る平面上の
    前記複数の電極が沿う直線に対し直角な回転軸を中心と
    して前記ステージと前記ボンディングツールとを相対的
    に揺動可能にするならい機構を含むことを特徴とするギ
    ャングボンディング装置。
  3. 【請求項3】 回転軸は第1の基板の面積重心上を通る
    ことを特徴とする請求項1または2記載のギャングボン
    ディング装置。
  4. 【請求項4】 ボンディングツールの複数のリードを押
    圧する先端は平面であることを特徴とする請求項1ない
    し3記載のギャングボンディング装置。
  5. 【請求項5】 ボンディングツールは先端に設けられた
    複数の電極に対応した凸部で複数のリードを押圧するこ
    とを特徴とする請求項1ないし3記載のギャングボンデ
    ィング装置。
  6. 【請求項6】 第1の基板は半導体素子であり、第2の
    基板はTABテープの基板であることを特徴とする請求
    項1ないし5記載のギャングボンディング装置。
  7. 【請求項7】 ボンディングツールは複数の電極に複数
    のリードを押し付けると共に超音波振動することを特徴
    とする請求項1ないし6記載のギャングボンディング装
    置。
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