JP3197945B2 - ボンディング装置 - Google Patents

ボンディング装置

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JP3197945B2 JP14936392A JP14936392A JP3197945B2 JP 3197945 B2 JP3197945 B2 JP 3197945B2 JP 14936392 A JP14936392 A JP 14936392A JP 14936392 A JP14936392 A JP 14936392A JP 3197945 B2 JP3197945 B2 JP 3197945B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • HELECTRICITY
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    • H01L24/75Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップのパッド
電極に一端を接続したリードの他端を基板の配線パター
ンに接続するボンディング装置、特にそれぞれのリード
を配線パターンに同じ圧力で押圧できるボンディング装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】次に、従来のボンディング装置について
図2を参照して説明する。図2は、従来のボンディング
装置の説明図であって、同図(a) はボンディング装置の
模式的な要部側断面図、同図(b) はボンディング装置の
模式的な正面要部拡大図、同図(c) はボンディング後の
リードの要部拡大断面図である。従来のボンディング装
置は、同図(a) に示すように、基板を載置するステージ
21と、所定温度に加熱されて鉛直方向に移動するリード
押圧ツール22とを含んで構成されていた。
【0003】このボンディング装置により、半導体チッ
プ11のパッド電極11a に一端を接続したリード12の他端
を、基板13の配線パターン13a に一括してボンディング
するには、まず基板13をステージ21の基板載置面21a に
載置するとともに、この基板13上に半導体チップ11をセ
ットした後、予め所定温度に加熱されているリード押圧
ツール22を鉛直方向に下降し、そのリード押圧面22a で
配線パターン13a にリード12を所定時間押圧することに
より行なっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のボン
ディング装置においてはリード押圧ツール22のリード押
圧面22a とステージ21の基板載置面21a とを平行に保持
することは極めて困難であり、通常は同図(b) に示すよ
うにリード押圧面22a と基板載置面21a とが或る交角θ
を持つこととなる。
【0005】このようにリード押圧面22a と基板載置面
21a とが或る交角θを持っている場合においてはリード
12の、リード押圧ツール22のリード押圧面22a が押圧し
た部分の断面は、同図(c) に示すように一方の端部(紙
面左側)では過剰変形12a 、他方の端部(紙面右側)で
は過少変形12b の状態となっている。
【0006】したがって、過剰変形12a を有するリード
12においては断線の危険性が、また過少変形12b を有す
るリード12においては基板13の配線パターン13a との剥
離の危険性が発生することとなる。
【0007】本発明は、このような問題を解消するため
になされたものであって、その目的はそれぞれのリード
を配線パターンに同じ圧力で押圧できるボンディング装
置の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的は、図1に示す
ように、半導体チップ11のパッド電極11a に一端を接続
したリード12の他端を、基板13の配線パターン13a に接
続するボンディング装置において、基板13を着脱自在に
セットする基板載置面31a を有するステージ31と、この
ステージ31の上方への移動を規制し、ステージ31の基板
載置面31a を水平にする押さえ板32と、支持ボール34を
係止し、この支持ボール34の頂点を介してステージ31を
その裏面から支持するピストン33と、このピストン33及
び支持ボール34とを介してステージ31を上方向に付勢す
る付勢手段35と、加熱されて基板載置面31a 上を自在に
昇降し、この基板載置面31a にセットされた基板13の配
線パターン13a に、下降時にリード押圧面38a によりリ
ード12だけを押圧するリード押圧ツール38とを含んでな
ることを特徴とするボンディング装置により達成され
る。
【0009】
【作用】本発明のボンディング装置においては、そのリ
ード押圧ツール38のリード押圧面38a により押圧されて
下降したステージ31は、その底面を支持する支持ボール
34の頂点を支点として上下方向に自在に傾斜できる。
【0010】このため、初期状態においては基板載置面
31a とリード押圧面38a とが平行でなくとも、上記のよ
うにステージ31は支持ボール34の頂点を支点として上下
方向に自在に傾斜し、その基板載置面31a をリード押圧
面38a に平行にする。
【0011】したがって、ステージ31の基板載置面31a
上の基板13にセットした半導体チップ11に接続したリー
ド12を介して、このステージ31をリード押圧ツール38に
より押圧して下降しても基板載置面31a とリード押圧面
38a とは平行となる。
【0012】斯くして、このような状態において、加圧
室37に圧搾空気14を導入して付勢手段、例えばダイヤフ
ラム35を変形し、ピストン33、支持ボール34及びステー
ジ31及び基板13を微小距離だけ押し上げると、この基板
13の配線パターン13a とリード押圧ツール38とに挟まれ
た全リード12には均一な圧力が加わることとなる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例のボンディング装置
について図1を参照しながら説明する。図1は、本発明
の一実施例のボンディング装置の説明図であって、同図
(a) 及び同図(b) はボンディング装置の要部側断面図で
ある。
【0014】なお、本明細書においては、同一部品、同
一材料等に対しては全図をとおして同じ符号を付与して
ある。本発明の一実施例のボンディング装置は、同図
(a),(b) で示すように、基板13を着脱自在にセットする
平らな基板載置面31a を有するステージ31と、このステ
ージ31の上方への移動を規制し、ステージ31の基板載置
面31a を水平にする押さえ板32と、支持ボール34を係止
し、この支持ボール34の頂点を介してステージ31をその
裏面から支持するピストン33と、テーブル36の表面に設
けた凹陥部36a と圧力室37を構成し、この圧力室37への
圧力流体14の導入により変形してピストン33及び支持ボ
ール34とを介してステージ31を上昇させるダイヤフラム
35と、所定温度に加熱されて基板載置面31a 上を自在に
昇降し、この基板載置面31a にセットされた基板13の配
線パターン13a に、下降時にリード押圧面38a によりリ
ード12だけを押圧するリード押圧ツール38とを含ませて
構成したものである。
【0015】次に、半導体チップ11のパッド電極11a に
一端を接続したリード12の他端を基板13の配線パターン
13a に本発明の一実施例のボンディング装置により接続
する方法を同図(a) 及び同図(b) を参照して述べること
により、このボンディング装置の詳細な構成と作用とを
説明する。
【0016】まず、初期状態においてはステージ31の水
平な基板載置面31a に基板13をセットするとともに、リ
ード12を接続した半導体チップ11を基板13にセットす
る。基板13への半導体チップ11のセットは、半導体チッ
プ11のパッド電極11a に一端を接続したリード12の他端
が基板13の配線パターン13a に一致されることは勿論で
ある。
【0017】この後、所定温度に加熱されているリード
押圧ツール38を鉛直方向、すなわち同図(a) に示すよう
に矢印D方向に下降し、そのリード押圧面38a でリード
12を介してステージ31を押圧する。
【0018】そして、このような状態においてリード押
圧ツール38の下降を継続するとステージ31も下降し、ス
テージ31の外周段差部31b の表面に点在させた三つ以上
の円錐溝31c にそれぞれ嵌着した複数の位置決めボール
39が押さえ板32の裏面に点在させて設けた円錐溝32a か
ら外れる。
【0019】このため、ステージ31は、ピストン33の表
面中央の切り株状の突起33a 表面の円錐溝33b に嵌着し
た支持ボール34の頂点を支点として上下方向に自在に傾
きを変えて、その基板載置面31a とリード押圧ツール38
のリード押圧面38a とが平行となる。
【0020】かかる状態において、ダイヤフラム35とテ
ーブル36の表面に設けた凹陥部36aとで構成される加圧
室37に高圧流体、例えば圧搾空気14を送り込むとダイヤ
フラム35が上方に膨らむように僅かに変形してピストン
33、支持ボール34及びステージ31を微小距離だけ押し上
げ、基板13とリード押圧ツール38とに挟まれた全リード
12に均一な圧力が加わり、それぞれのリード12は基板13
の配線パターン13a にボンディングされることとなる。
【0021】この後、リード押圧ツール38を初期位置に
戻すべく上昇させるとピストン33、支持ボール34、ステ
ージ31も上昇し、位置決めボール39が押さえ板32の円錐
溝32a に滑らかに嵌まり込んで、ステージ31は位置決め
ボール39を介して基板載置面31a を水平にする。
【0022】しかる後、加圧室37の圧力を減圧して元の
圧力(但し1気圧以上)に戻すととともに、リード12を
介して半導体チップ11を搭載した基板13をステージ31か
らリセットすると、本発明の一実施例のボンディング装
置は次のボンディング作業を開始できる状態となる。
【0023】以上説明したように、本発明の一実施例の
ボンディング装置においては、ステージ31の基板載置面
31a にセットした基板13の配線パターン13a とリード押
圧ツール38のリード押圧面38a と平行な状態の下で半導
体チップ11に接続したリード12を配線パターン13a にボ
ンディングしている。
【0024】このため、リード12に、図2(c) に示すよ
うな、過剰変形12a や過少変形12bが発生することがな
いから、リード12の断線の危険性やリード12の配線パタ
ーン13a からの剥離の危険性を回避できる。
【0025】なお、上述した本発明の一実施例のボンデ
ィング装置は、基板13の配線パターン13a に半導体チッ
プ11に接続したリード12をボンディングするものである
が、リード押圧ツール38さえ交換すれば半導体チップ11
のパッド電極11a にテープキャリヤのリード(図示せ
ず)をボンディングするボンディング装置として使用で
きることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、それぞれ
のリードを配線パターンに同じ圧力で押圧できるボンデ
ィング装置の提供を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例のボンディング装置の説
明図、
【図2】は、従来のボンディング装置の説明図である。
【符号の説明】
11は、半導体チップ、12は、リード、13は、基板、14
は、圧搾空気 (圧力流体) 、21は、ステージ、22は、リ
ード押圧ツール、31は、ステージ、32は、押さえ板、33
は、ピストン、34は、支持ボール、35は、ダイヤフラ
ム、36は、テーブル、37は、加圧室、38は、リード押圧
ツール、39は、位置決めボールをそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップ(11)のパッド電極(11a) に
    一端を接続したリード(12)の他端を、基板(13)の配線パ
    ターン(13a) に接続するボンディング装置において、 前記基板(13)を着脱自在にセットする基板載置面(31a)
    を有するステージ(31)と、 前記ステージ(31)の上方への移動を規制し、このステー
    ジ(31)の基板載置面(31a) を水平にする押さえ板(32)
    と、 支持ボール(34)を係止し、この支持ボール(34)の頂点を
    介して前記ステージ(31)をその裏面から支持するピスト
    ン(33)と、 前記ピストン(33)及び前記支持ボール(34)とを介して前
    記ステージ(31)を上方向に付勢する付勢手段(35)と、 加熱されて前記ステージ(31)の基板載置面(31a) 上を自
    在に昇降し、前記基板載置面(31a) にセットされた前記
    基板(13)の配線パターン(13a) に、下降時にリード押圧
    面(38a) により前記リード(12)だけを押圧するリード押
    圧ツール(38)とを含んでなることを特徴とするボンディ
    ング装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の付勢手段(35)が、テーブ
    ル(36)の表面に設けた凹陥部(36a) とで構成した圧力室
    (37)への圧力流体(14)の導入により変形し、前記ピスト
    ン(33)及び前記支持ボール(34)とを介して前記ステージ
    (31)を上方に付勢するダイヤフラム(35)であることを特
    徴とするボンディング装置。
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