JP3163765B2 - ボンディングツール及びその製造並びに取り扱い方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導
体素子の実装に際し、特にＴＡＢ方式（TapeAutomated
Bonding）等のワイヤレスボンディングに圧着工具とし
て使用されるボンディングツール、及びその製造方法等
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子を実用できる形に実装して、
その電気的特性を引き出すためには、半導体素子に形成
された電極とパッケージ等のリードとを電気的に接続
し、このリードとプリント配線基板等の外部端子とを電
気的に接続する必要がある。

【０００３】半導体素子の電極とパッケージのリードと
の接続は、従来から金あるいは銅等からなる金属細線を
導線（ボンディングワイヤー）とし、キャピラリーと呼
ばれる工具を用いて１本づつ接続するワイヤボンディン
グ法によって行われてきた。又、最近では、パターン形
成された銅箔に金又は錫メッキしたフィルムキャリアテ
ープと呼ばれるリードを用い、このフィルム上にパター
ン化されたリードと半導体素子の電極とを、所定温度に
加熱されたボンディングツールを用いて一括して接続す
るＴＡＢ方式等のワイヤレスボンディングも広く普及し
ている。

【０００４】このＴＡＢ方式等のワイヤレスボンディン
グ等に用いられる従来のボンディングツールは、Ｍｏ、
Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｎｉ合金、Ｔｉ又はＴｉ合金、Ｗ又は
Ｗ−Ｎｉ合金、Ｗ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、
超硬合金等の金属単体からなり、直接通電したり又はヒ
ーターを挿入することにより、所定の温度に加熱して使
用されていた。しかし、これら金属単体からなるボンデ
ィングツールは、先端押圧面の平坦度が低い、温度分布
が均一でない、耐摩耗性に劣り工具寿命が短い等の欠点
があった。

【０００５】これら金属単体からなるボンディングツー
ルの欠点を改良するため、最近ではボンディングツール
の先端部に、多結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド単結
晶、ダイヤモンド焼結体、立方晶窒化ホウ素焼結体（ｃ
ＢＮ）等の硬質物質を設けて先端押圧面を構成したボン
ディングツールが多く用いられている。尚、多結晶ダイ
ヤモンドは低圧気相合成法によりＳｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ又は
ＡｌＮ等を主成分とする焼結体やＳｉ等の基板上に形成
したものを工具先端部としてボンディングツールのシャ
ンクに接合し、他の硬質物質はそのままシャンクに取り
付けられることが多い。

【０００６】ところが、近年になり、半導体チップが多
機能高集積化のために大型化ないし長尺化する傾向にあ
り、今後は２０ｍｍ角或はそれ以上の半導体チップの実
現も予測されている。かかる半導体チップの大型化や長
尺化に伴って、ボンディングツールにおいても前記硬質
物質からなる先端押圧面が必然的に大きくなる。この様
に半導体チップ並びにボンディングツールが大きくなる
傾向の下では、半導体チップ上の全ての電極とフィルム
テープキャリア上の全てのリードを高い信頼性で接合す
ることが益々困難になりつつある。

【０００７】即ち、半導体チップ上の全ての電極とフィ
ルムテープキャリア上の全てのリードを高い信頼性で接
合するには、全てのリードが全ての電極上にボンディン
グツールによって均一に加圧される必要があり、そのた
めには電極に重ねたリードとボンディングツールの工具
先端部の先端押圧面との間の許容できる相対的な隙間は
３μｍ以内、理想的には１μｍ以内とされている。例え
ば先端押圧面が完全に平坦な場合には、電極とリードの
高さの合計のバラツキは３μｍまで許され、逆に電極と
リードの高さの合計にバラツキが無い場合には、先端押
圧面の平坦度は３μｍまで許容される。これらのバラツ
キないし平坦度が３μｍを越えると先端押圧面による均
一な加圧が出来なくなり、電極とリードの間で局所的な
剥がれや接合強度の低下が生じる結果となる。

【０００８】そこで従来から、半導体チップ上の電極の
高さ及びフィルム上のリードの高さは殆どバラツキなく
製造されているとの認識に基づいて、ボンディングツー
ルの先端押圧面の平坦度の向上のみが期待され、先端押
圧面が大型化する状況下でその平坦度の改良が続けられ
てきた。具体的には、図４に示すように高さにバラツキ
がなく、重ねたとき殆ど平坦な半導体チップ１上の電極
２とリード３の全てを均一に加圧するには、ボンディン
グツール４の先端に設けた工具先端部５の先端押圧面６
の平坦度を約１μｍ以内に形成すべきであると考えら
れ、その努力がなされてきた。

【０００９】この様な良好な平坦度を有するボンディン
グツールを得るため、従来はラップ加工等により工具先
端部の先端押圧面を常温で研磨する方法が採られてお
り、先端押圧面を１μｍ以下の平坦度（常温で測定）に
仕上げることが可能になっている。尚、ボンディングツ
ールの先端押圧面の平坦度の測定は、触針の機械的変位
を電気信号に変換して検出する接触式の平坦度測定装
置、レーザーを用いた反射波の測定から距離の変位を検
出する非接触式の平坦度測定装置或はレーザー干渉計等
が使用されている。

【００１０】しかしながら、ボンディングツールの工具
先端部の先端押圧面の平坦度がレーザー干渉計等による
常温での測定によって１μｍ以下になるように加工して
も、半導体チップの大型化に伴いボンディングツールの
先端押圧面が大きくなるに従って、実際に半導体チップ
を実装すると接合不良となる電極及びリードが発生した
り、電極とリードが一旦接合しても後に剥離する等の不
良が生じる事例が多くなっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、半導体素子の大型化や長尺化に伴いボンデ
ィングツールの工具先端部の先端押圧面が大きくなって
も、半導体素子の全ての電極を均一に加圧でき、全ての
電極と全てのリードと確実に接合させることが可能なボ
ンディングツール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】上記目的を達成するた
め、本発明の工具先端部の先端押圧面がダイヤモンド又
は立方晶窒化ホウ素を主成分とする硬質物質からなる半
導体素子実装用のボンディングツールにおいては、先端
押圧面がボンディングツールの使用温度において周縁部
から中心部になだらかに窪んだ凹状面をなし、当該凹状
の先端押圧面の平坦度が前記使用温度において１〜５μ
ｍの範囲内であることを特徴とする。

【００１３】又、前記のごとくボンディングツールの使
用温度において、先端押圧面が凹状面で且つその平坦度
が１〜５μｍであるボンディングツールは、ボンディン
グツールをその使用温度よりやや低い温度に加熱制御し
ながら、先端押圧面を研磨する方法により製造すること
ができる。

【００１４】この方法により得られるボンディングツー
ルの使用温度における先端押圧面の平坦度を測定する方
法は、表面が平坦な基体上に同一直径の金、銀、銅及び
アルミニウムの少なくとも１種からなる複数のワイヤー
を互いに平行に並べ、この複数のワイヤー上に使用温度
に加熱したボンディングツールの先端押圧面を基体に対
し直交方向に押し付けて各ワイヤーを先端押圧面に沿っ
て変形させた後、常温の下で各ワイヤーの所定箇所にお
いて基体に対し直交方向の変位量を測定することを特徴
とする。

【００１５】

【作用】本発明者らは、ボンディングツールの先端押圧
面を１μｍの平坦度に以下に形成しても、全ての電極に
ついてリードとの間に良好な接合が得られない原因を詳
細に検討した結果、図２に示すように、ステージ１０上
に置かれた半導体チップ１が実装の際に中心部を高くし
て反っていること、その反りの高さは半導体チップ１の
大きさ等により、最大でも６μｍ程度であることを突き
止めた。

【００１６】即ち、半導体チップ１が置かれたステージ
１０は室温であるか、加熱されていても半導体チップ１
の熱損傷を防ぐために２００℃程度の温度が最高であ
る。一方、ボンディングツールの使用温度は数百℃、高
いものはＡｕ−Ａｕ圧着接合の場合の６００〜６５０℃
に達する。従って、高温に加熱保持されたボンディング
ツールの先端押圧面が半導体チップ１の上方数１０μｍ
まで接近すると、輻射熱により半導体チップ１の回路形
成面が加熱されて半導体チップ１の上側の回路形成面と
下面との間に温度差が生じ、この温度差によって半導体
チップ１はボンディングツールの先端押圧面が押える直
前から押えている間、図２のごとく中央部が高くもちあ
がるように反るのである。

【００１７】従って、先端押圧面が全くの平面であるか
又は図４のごとく中心部がやや高くなった凸状面をなす
従来のボンディングツールでは、先端押圧面の平坦度を
１μｍ以下に形成したとしても、実際の実装時には高温
のボンディングツールからの輻射熱により加熱された半
導体チップやステージが中心部を高くして反るので、半
導体チップの電極とボンディングツールの先端押圧面と
の間に隙間が発生しやすく、特にこの隙間が３μｍ以上
になると電極とリードとの剥離や接合不良が多発する結
果となっていたことが判明した。

【００１８】そこで本発明では、図１に示すように、ボ
ンディングツール４の硬質物質からなる先端押圧面６
を、実装の際に図２のごとく反った半導体チップ１の反
りに合わせて、実装時のボンディングツール４の使用温
度の下で周縁部から中心部に向かってなだらかに窪んだ
凹状面になるように形成し、且つ凹状面をなす先端押圧
面６の平坦度を使用温度において１〜５μｍの範囲内と
した。これにより図３に示すように、実装の際に中心部
を高くして反った状態にある半導体チップ１の全ての電
極２を、ボンディングツール４の凹状面をなす先端押圧
面６で均一に加圧できるようになり、電極とリードとの
間の剥離や接合不良をなくすことが可能になったもので
ある。

【００１９】次に、ボンディングツールの先端押圧面
を、上記のごとく使用温度において平坦度が１〜５μｍ
の範囲内にある凹状面に形成する方法について説明す
る。本発明の工具先端部の先端押圧面は多結晶ダイヤモ
ンド、単結晶ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体のよう
なダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素を主成分とする硬
質物質からなり、一方この工具先端部を取り付けるシャ
ンクは通常のごとくモリブデン、タングステン、タング
ステン−ニッケル合金、コバール、インコネル、インバ
ー合金、ステンレス鋼、超硬合金等で構成されているの
で、両者の間には熱膨張率の違いが存在する。

【００２０】この熱膨張率の違いに起因する熱応力によ
って、使用温度に加熱されたボンディングツールの先端
押圧面は周縁部が突き出し且つ中央部が窪む方向に反る
ことになる。従って、本発明方法では、工具先端部やシ
ャンクの材質から設定使用温度における先端押圧面の反
りを予測し、当該使用温度で先端押圧面が凹状に反るよ
うに且つ凹状面となった先端押圧面の平坦度が１〜５μ
ｍの範囲内の最適値になるように、ボンディングツール
を当該使用温度よりやや低い所定の温度に加熱制御する
ことにより、研磨すべき先端押圧面の反りの状態をコン
トロールしながら先端押圧面を研磨加工する。

【００２１】研磨加工時のボンディングツールの加熱温
度は、研磨加工時の先端押圧面の反りが使用温度での反
りよりも幾分少なくなるように設定するが、具体的には
ボンディングツールの設定使用温度、シャンクの材質、
及び先端押圧面の大きさ等に応じてそれぞれ定める必要
がある。例えば、先端押圧面の大きさが最大２０ｍｍで
長辺と短辺の比が２以内である工具先端部を、コバール
やモリブデン等の低熱膨張合金のシャンクに軟質金ロウ
材で接合したボンディングツールの場合、平坦度約１μ
ｍの凹状面を得るには、設定使用温度に対して−６０〜
−１００℃の範囲の温度にボンディングツールを加熱し
て研磨加工することが好ましい。

【００２２】研磨時のボンディングツールの加熱温度が
高すぎると、先端押圧面の凹状の反りが大きくなって周
縁部が過度に研磨除去される結果、ボンディングツール
の使用温度では先端押圧面が凸状面になるか、凹状面に
なってもその平坦度が１μｍに達しない。逆に、ボンデ
ィングツールの加熱温度が低すぎると、先端押圧面に必
要な凹状の反りが発生しない状態で研磨されるので周縁
部の研磨除去量が少なくなる結果、ボンディングツール
の使用温度では先端押圧面が凹状に反り過ぎ、その平坦
度が５μｍを越えることになる。

【００２３】先端押圧面の研磨方法を図５により具体的
に説明する。図５において、１１は従来からこの種の先
端押圧面の研磨加工に使用されているラップ盤等の研磨
盤である。ボンディングツール４はヒーター挿着穴に挿
着した加熱用ヒーター１２により所定の加熱温度に加熱
され、熱電対挿着穴に挿着した熱電対１３により加熱温
度を絶えず測定しながら、定常状態に至るまで約１時間
保持する。その後、所定の温度に保持されている工具先
端部５の先端押圧面６を、回転している研磨盤１１に
０.００１〜１kg／mm²の面圧で押し付け、所定時間研磨
する。

【００２４】かかる研磨方法により得られた先端押圧面
の平坦度は、レーザー干渉計等の従来からの装置により
測定することもできるが、これら従来の方法は高温にな
るほど測定誤差が大きくなるので、図６及び図７に示す
ように、基体１４上に貼り付けた複数の金等の軟質金属
ワイヤー１６に使用温度に加熱したボンディングツール
４の先端押圧面を押し付け、押しつぶされたワイヤー１
６の高さを測定する方法等により、ボンディングツール
４の使用温度における先端押圧面の平坦度をほぼ正確に
測定することが可能である。

【００２５】この測定方法では、表面が平坦な基体１４
上に複数の同一直径の金、銀、銅及びアルミニウムの少
なくとも１種からなるワイヤー１６を互いに平行に、好
ましくは同一ピッチで配列し、使用温度である約２００
〜６５０℃に加熱されたボンディングツール４を上から
押し付けることにより複数のワイヤー１６を変形させ、
ボンディングツール４の先端押圧面の平坦度を複数のワ
イヤー１６上に転写させる。

【００２６】平坦度を正確に転写するには、使用するワ
イヤー１６の直径が０.０１ｍｍ以上であることが望ま
しいが、５.０ｍｍを越えると経済的に不利であるう
え、ワイヤー１６の変形のために必要なピッチが広くな
り測定精度が低下するので好ましくない。又、ワイヤー
１６を配列するピッチは測定精度及びワイヤー１６の直
径により適宜定めれば良いが、６.０ｍｍを越えると測
定精度が低下し又０.０２ｍｍ未満ではワイヤー１６の
直径に拘らず正確な変形が難しくなるので、通常は０.
０２〜６.０ｍｍの範囲で同一ピッチとするのが好まし
い。

【００２７】複数のワイヤー１６を並べる基体１４はボ
ンディングツール４の使用温度に十分耐え得る耐熱材料
で、表面が平坦であることが必要である。基体１４をモ
リブデンやタングステン等の熱伝導率０.５J／cm・s・K以
上の高熱伝導性の耐熱材料で構成すれば、高温のボンデ
ィングツール４を押し付けた時に基体１４の温度上昇を
防ぎ、基体１４における温度の偏在化を防止できるの
で、ボンディングツール４の先端押圧面の平坦度の正確
な転写に有利である。

【００２８】又、基体１４上へワイヤー１６を並べるの
は、測定の際に並べても良いし、予め並べた複数のワイ
ヤー１６の両端を互いに接合固定しておき、測定の際に
これを基体１４上に載せても良い。更に、基体１４の表
面に金、銀、銅及びアルミニウムの少なくとも１種から
なる被覆層１５を設けておけば、高温のボンディングツ
ール４を押し付けた時にワイヤー１６が変形すると同時
に、熱圧着作用によって被覆層１５に接合されるので後
の取り扱いが容易になる。勿論、並べた複数のワイヤー
１６を基体１４の表面に前もって固定しておくことも出
来る。

【００２９】上記のごとく高温でのボンディングツール
４の先端押圧面の平坦度を転写した各ワイヤー１６は、
温度を常温まで低下させた後、通常の接触式の平坦度測
定装置又は非接触式の平坦度測定装置等を使用し、恒温
室内で通常の方法に従って所定箇所の変位量を測定す
る。例えば、図７に示すように、接触式の平坦度測定装
置の触針１７をワイヤー１６の長さ方向に沿った一定距
離ごとに、基体１４に平行で且つワイヤー１６の長さ方
向と直交方向に移動させながら、各ワイヤー１６の定め
られた箇所の変位量、即ち基体１４に対し直交方向の変
化量を測定することによって、高温下でのボンディング
ツール４の先端押圧面の平坦度を正確に求めることが出
来る。

【００３０】

【実施例】実施例１ ＳｉとＳｉＣを結合材として含有する厚さ３ｍｍのダイ
ヤモンド焼結体を、縦１３.３×横１３.３ｍｍにレーザ
ー切断して工具先端部とし、この工具先端部をインコネ
ル製のシャンクに銀ロウ付けした。得られたボンディン
グツールを熱電対で温度測定しながら加熱用ヒーターで
加熱し、種々の研磨温度に保持しながら工具先端部の先
端押圧面をラッピングすることにより、使用温度５７０
℃における先端押圧面の平坦度を表１に示す５種類に調
整した。

【００３１】尚、ボンディングツールの使用温度である
５７０℃における先端押圧面の平坦度は、表面に厚さ５
μｍの金をメタライズしたモリブデン製の基板上に直径
１ｍｍの金ワイヤーを１ｍｍの同一ピッチで並べ、その
上に５７０℃の使用温度に加熱したボンディングツール
の先端押圧面を１０kgの荷重で０.５秒間押し付け、押
しつぶされた金ワイヤーの高さをレーザー干渉計により
測定し、元の高さからの変位量を求めて先端押圧面の平
坦度とした。

【００３２】次に、得られた５種類のボンディングツー
ルを、熱電対により温度測定しながら加熱用ヒーターで
加熱してボンディングツール全体を５７０℃に保持し、
それぞれのボンディングツールを用いて順次半導体チッ
プの電極とリードとをＡｕ−Ａｕ圧着接合させた。その
後、半導体チップ上の全ての電極とリードの接合状態を
調べ、その結果を表１に併せて示した。

【００３３】

【表１】 研磨温度 先端押圧面の 接合 （℃） 平坦度(570℃) 状態 備 考 本発明例１ ４００ ３μｍ(凹状面) ◎ 全面均一な接合 本発明例２ ５００ １μｍ(凹状面) ○ ぼぼ全面均一な接合 比較例ａ １００ ８μｍ(凹状面) × 中心部のリード剥離 比較例ｂ ２５０ ６μｍ(凹状面) △ 中心部の接合強度弱 比較例ｃ ５７０ １μｍ(凸状面) △ 周縁部の接合強度弱

【００３４】表１から、５７０℃の使用温度で先端押圧
面が平坦度１又は３μｍの本発明例のボンディングツー
ルは、同じ使用温度で先端押圧面が凸状面の従来のもの
を含めた比較例の各ボンディングツールに比べ、電極と
リードとの良好な接合状態が得られることが判る。

【００３５】実施例２ 厚さ３ｍｍの炭化ケイ素(ＳｉＣ)基板上に、熱フィラメ
ントＣＶＤ法により厚さ８０μｍの多結晶ダイヤモンド
膜を形成した。これを縦１３．５ｍｍ×横１．５ｍｍに
細長くレーザー切断して工具先端部とし、多結晶ダイヤ
モンド膜が先端押圧面となるようにコバール製のシャン
クに金ロウ付けした。この多結晶ダイヤモンド膜の先端
押圧面を、実施例１と同様の方法によりボンディングツ
ールを各種の温度に保持しながラッピングし、使用温度
５００℃における先端押圧面の平坦度を表２に示す５種
類に調整した。

【００３６】次に、得られた５種類のボンディングツー
ルを用いて、実施例１と同様にして全体を５００℃に加
熱した各ボンディングツールで半導体チップの電極とリ
ードとをＡｕ−Ｓｎ圧着接合させた。その後、半導体チ
ップ上の全ての電極とリードとの接合状態を調べ、その
結果を表２に併せて示した。尚、ボンディングツールの
平坦度の測定は実施例１と同様の方法により求めた。

【００３７】

【表２】 研磨温度 先端押圧面の 接合 (℃) 平坦度(500℃) 状態 備 考 本発明例３ ４００ １μｍ(凹状面) ○ ほぼ全面均一な接合 本発明例４ ３００ ３μｍ(凹状面) ◎ 全面均一な接合 比較例ｄ ６５０ ４μｍ(凸状面) × 周縁部のリード剥離 比較例ｅ ５００ １μｍ(凸状面) △ 周縁部の接合強度弱 比較例ｆ ２０ ７μｍ(凹状面) × 中心部のリード剥離

【００３８】実施例３ 厚さ１.５ｍｍの立方晶窒化ホウ素(ｃＢＮ)焼結体を、
縦２５ｍｍ×横１ｍｍに切断して工具先端部とし、これ
をタングステン合金製のシャンクに金ロウ付けしてボン
ディングツールを用意した。このボンディングツールの
ｃＢＮ焼結体からなる先端押圧面を、実施例１と同様の
方法によりボンディングツールを下記表３に示す各温度
に保持しながらラッピングし、使用温度６５０℃におけ
る先端押圧面の平坦度を調整した。

【００３９】次に、得られた５種類のボンディングツー
ルについて、ボンディングツールの温度が２０℃及び使
用温度である６５０℃における先端押圧面の平坦度を、
実施例１と同様にして測定し、その結果を表３に示し
た。又、得られた５種類のボンディングツールを用い
て、使用温度の６５０℃で半導体チップの電極とリード
とをＡｕ−Ａｕ圧着接合させ、半導体チップ上の全ての
電極とリードの接合状態を調べ、その結果を表３に併せ
て示した。

【００４０】

【表３】研磨 温度 ２０℃での平坦度 ６５０℃での平坦度 接合状態 ２０℃ ０.９μｍ(凸状面) ９.６μｍ(凹状面) × ３００℃ ４.６μｍ(凸状面) ３.９μｍ(凹状面)＊ ◎ ４００℃ ６.３μｍ(凸状面) ２.１μｍ(凹状面)＊ ◎ ６００℃ ７.７μｍ(凸状面) １.１μｍ(凹状面)＊ ○ ６５０℃ ９.２μｍ(凸状面) ０.４μｍ(凸状面) △ （注）表中の６５０℃での平坦度に＊を付した試料が本
発明例である。

【００４１】表３の結果から、従来のごとく２０℃（常
温）でラッピングした場合には常温での平坦度が優れた
ものが得られるが、これを実際の使用温度に加熱すると
極端に大きく凹状に窪んだ先端押圧面となり、実際の接
合においても電極とリードの良好な接合状態が得られな
いことが判る。これに対して、使用温度での平坦度が１
〜５μｍの凹状面をなす本発明の場合は、接合状態も極
めて良好であることが判る。

【００４２】実施例４ 厚さ３ｍｍの窒化ケイ素(Ｓｉ₃Ｎ₄)基板上に、熱フィラ
メントＣＶＤ法により厚さ５０μｍの多結晶ダイヤモン
ド膜を形成した。これを縦２０ｍｍ×横４ｍｍに細長く
レーザー切断して工具先端部とし、多結晶ダイヤモンド
膜が先端押圧面となるようにモリブデン製のシャンクに
金ロウ付けした。この多結晶ダイヤモンド膜の先端押圧
面を、実施例１と同様の方法によりボンディングツール
の温度を６５０℃に保持しながらラッピングすることに
より、使用温度を５５０℃に設定した細長い先端押圧面
のボンディングツールを製造した。

【００４３】次に、表面に厚さ５μｍの金をメタライズ
したモリブデン製の基板上に直径１ｍｍの金ワイヤーを
１ｍｍの同一ピッチで並べ、その上に５５０℃の使用温
度に加熱した上記ボンディングツールの先端押圧面を１
０kgの荷重で０.５秒間押し付けた。ボンディングツー
ルを離した後基体を取り出すと、各ワイヤーは基体のメ
タライズ層に熱圧着されていた。この基体を恒温室内に
入れ、接触式の平坦度測定装置の触針をワイヤーの長さ
方向中央において長さ方向と直角方向に移動させなが
ら、各ワイヤー毎に基体表面からの高さを測定し、各ワ
イヤーの元の高さからの変位量を求めて先端押圧面の平
坦度とした。

【００４４】比較のため、同じボンディングツールを用
いて実際にＩＣを５５０℃でボンディングし、ＩＣ実装
時の接合状態から上記実施例の場合と同じ位置のボンデ
ィングツールの先端押圧面の平坦度を求めた。これらの
結果をグラフにした図８から判るように、本発明の平坦
度測定方法により求めたボンディングツールの平坦度は
実際と良く一致している。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、実装時の半導体チップ
の反りに合わせて、ボンディングツールの先端押圧面を
実装時の使用温度において所定の平坦度の凹状面に形成
してあるので、半導体チップの全ての電極とリードとを
均一に且つ確実に加圧することができ、接合不良がなく
信頼性の高い実装を行うことが出来る。

【００４６】半導体チップが大型化ないし長尺化し、ボ
ンディングツールの先端押圧面が大きくなり又は細長く
なった場合、実装時における半導体チップや先端押圧面
の反りも大きくなるので、実装時の使用温度において凹
状面に形成した先端押圧面を有する本発明のボンディン
グツールを使用することが、信頼性の高い実装を行うた
めに特に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボンディングツールの一具体例を示す
概略の側面図である。

【図２】実装時における反りを生じた半導体チップを示
す概略の側面図である。

【図３】本発明のボンディングツールと反りを生じた半
導体チップの実装時の関係を示す概略の側面図である。

【図４】従来から好ましいとされていたボンディングツ
ールと半導体チップの実装時の関係を示す概略の側面図
である。

【図５】本発明によるボンディングツールの製造方法を
示す概略の側面図である。

【図６】本発明の平坦度測定方法において、ボンディン
グツールの先端押圧面を複数のワイヤーに押し付けた状
態を示す概略の側面図である。

【図７】本発明の平坦度測定方法において、ボンディン
グツールの押し付けにより変形した複数のワイヤーの高
さを触針により測定している状態を示す概略の側面図で
ある。

【図８】本発明の平坦度測定方法とＩＣ実装時の接合状
態からそれぞれ測定した、ボンディングツールの先端押
圧面の平坦度を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２ 電極 ３ リード ４ ボンディングツール ５ 工具先端部 ６ 先端押圧面 ７ シャンク ８ ヒーター挿着穴 ９ 熱電対挿着穴 １０ ステージ １１ 研磨盤 １２ 加熱用ヒーター １３ 熱電対 １４ 基体 １５ 被覆層 １６ ワイヤー １７ 触針

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャンクに取付た工具先端部の先端押圧
   面がダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素を主成分とする
   硬質物質からなるボンディングツールにおいて、先端押
   圧面がボンディングツールの使用温度において周縁部か
   ら中心部になだらかに窪んだ凹状面をなし、当該凹状の
   先端押圧面の平坦度が前記使用温度において１〜５μｍ
   の範囲内であることを特徴とするボンディングツール。
2. 【請求項２】 シャンクに取付た工具先端部の先端押圧
   面がダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素を主成分とする
   硬質物質からなるボンディングツールの製造方法におい
   て、ボンディングツールをその使用温度よりやや低い温
   度に加熱制御しながら、先端押圧面を研磨することを特
   徴とするボンディングツールの製造方法。
3. 【請求項３】 表面が平坦な基体上に同一直径の金、
   銀、銅及びアルミニウムの少なくとも１種からなる複数
   のワイヤーを互いに平行に並べ、この複数のワイヤー上
   に使用温度に加熱したボンディングツールの先端押圧面
   を基体に対し直交方向に押し付けて各ワイヤーを先端押
   圧面に沿って変形させた後、常温の下で各ワイヤーの所
   定箇所において基体に対し直交方向の変位量を測定する
   ことを特徴とするボンディングツールの使用温度での平
   坦度測定方法。