JP3324144B2 - 電極接合装置及び方法 - Google Patents

電極接合装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置上に設けら
れた電極と外部リードとを接合するためまたは半導体装
置上に設けられた電極に導電性の突起物を接合するため
に使用する電極接合装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化、高密度化
により外部リードと接続するための電極数が増大し、そ
の電極間隔はますます狭くなってきている。一方半導体
装置の電極を外部リードに接続する方法も、ワイヤボン
ディング法以外にフィルムキャリヤ法、フリップチップ
法等が実用化されている。このような状況下にあって、
半導体装置の電極と外部リードを接続するための電極接
合装置および半導体装置の電極に導電性の突起物を接合
するための電極接合装置にも高性能化が強く要求される
ようになってきている。
【０００３】以下従来の電極接合装置について説明す
る。
【０００４】図７は従来の電極接合装置の斜視図であ
り、ワイヤボンディング装置を示している。図７におい
て、１は超音波ホーン、２は回路基板、３はＩＣチッ
プ、４は回路基板２を搭載し加熱するヒートブロック、
５は金属細線（一般に金線が使用されている）、６ａは
ＩＣチップ３上の電極、６ｂは回路基板２上の電極配
線、７はヒートブロック４を加熱するヒーター、８はボ
ンディングツールである。
【０００５】以上のように構成されたワイヤボンディン
グ装置について、以下その動作について説明する。まず
ヒートブロック４上にＩＣチップ３が搭載された回路基
板２を設置し、機械的または真空引きにより固定する。
次にボンディングツール８の貫通孔に通された金属細線
５の先端部に金属球（図示せず）を形成する。この金属
球を電極６ａ上に押しつけ、超音波ホーン１を介して超
音波を印加し接合する。次に金属細線５をボンディング
ツール８から繰り出しながら回路基板２上の電極配線６
ｂに金属細線５を押しつけ、超音波ホーン１を介して超
音波を印加し接合する。この動作を電極６ａの数だけ繰
り返して接合が完了する。
【０００６】次に半導体装置の電極に導電性の突起物
（以下突起電極という）を接合する例について説明す
る。
【０００７】図８は従来の突起電極形成装置の斜視図で
ある。図８に示すように、ヒートブロック４上にＩＣチ
ップ３が多数形成されたウエハ９を設置し、ボンディン
グツール８の貫通孔に通された金属細線５の先端に金属
球（図示せず）を形成し、この金属球をＩＣチップ３の
電極６ａ（図８では省略）に押しつけ、超音波ホーン１
を介して超音波を印加し接合する。その後金属細線５を
接合された金属球の近傍で切断することにより突起電極
１０が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、回路基板を搭載し加熱するヒートブロッ
クからの輻射熱により超音波ホーンが膨張してボンディ
ングツールの位置ずれが発生するため、作業中に度々位
置補正しなければならないという課題を有していた。そ
のために作業効率が下がり、不良が発生する原因にもな
っていた。
【０００９】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
で、ボンディングツールの位置補正を最初にしておけば
作業中にはほとんど必要としない電極接合装置及び方法
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電極接合装置は、先端にボンディングツール
を取り付けた超音波ホーンと、この超音波ホーンに近接
した斜め下方に設けた超音波ホーンの温度を制御する気
体を吹き出す温度制御手段を備えた構成を有している。
【００１１】
【作用】この構成によって、ヒートブロックからの輻射
熱による超音波ホーンの膨張を防止し、超音波ホーンの
熱膨張による位置ずれをなくし、作業効率の向上と不良
の低減が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の第１の実施例における電極接合
装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】図１は同電極接合装置の斜視図である。図
１において、図７に示す従来例と同一箇所には同一符号
を付して説明を省略する。なお１１は超音波ホーン１の
横に設置された空気吹き出し用のブローパイプである。
ヒートブロック４は水平面上で互いに直交するＸ方向と
Ｙ方向に位置決め可能なＸＹテーブル（図示せず）の上
に固定されている。このヒートブロック４の上にはＩＣ
チップ３を搭載した回路基板２が載置され加熱される。
超音波ホーン１はその先端部にボンディングツール８が
取り付けられており、その後端部は支持軸回りに上下揺
動可能に支持されＡＣサーボモータにより駆動されるよ
うになっている。超音波ホーン１の横には空気を吹き出
すためのブローパイプ１１が設置されており、冷風を超
音波ホーン１に吹き付けて温度を一定に保持する。
【００１４】図２は図１を正面から見た図であり、超音
波ホーン１に冷却用の空気を吹き付ける状態を示してい
る。ブローパイプ１１からの空気の吹き出し方向は、回
路基板２の加熱状態を変化させないように、斜め上方に
設定される。また超音波ホーン１の温度を検出するセン
サ（図示せず）を設け、その出力によって空気吹き出し
量を制御することにより超音波ホーン１の温度をさらに
安定させることができる。
【００１５】なお本実施例においてはブローパイプ１１
より冷風を吹き出して超音波ホーンを冷却する例につい
て説明したが、場合によっては熱風または熱風と冷風と
を混合した所望の温度の空気を吹き出す等電極接合装置
の設置状況その他に応じて変更することが望ましい。
【００１６】また図１ではブローパイプ１１は超音波ホ
ーン１の左側にのみ設置した例を示したが、回路基板２
の温度に影響を与えない範囲で２方向またはそれ以上の
方向から空気を吹き出すようにしてもよい。
【００１７】次に本発明の第２の実施例における電極接
合装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】図３は同電極接合装置の斜視図である。図
３において図７に示す従来例と同一箇所には同一符号を
付して説明を省略する。なお図３において、１２は超音
波ホーン１に電力を供給し加熱するための電磁誘導コイ
ル、１３は超音波ホーン１の温度を検出する非接触型の
温度検出器である。
【００１９】以上の構成によって、温度検出器１３が超
音波ホーン１の温度を測定し、温度検出器１３からの出
力によって電磁誘導コイル１２への電流を調整し、超音
波ホーン１に供給される電力を調整し温度を制御する。
【００２０】次に本発明の第３の実施例について、図面
を参照しながら説明する。
【００２１】図４は同電極接合装置の斜視図であり、図
５は同電極接合装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。図４において図７に示す従来例と同一箇所
には同一符号を付して説明を省略する。これらの図に示
すように、温度検出器１３で超音波ホーン１の温度を検
出し、基準温度との差に基づき伸縮量を計算する。この
伸縮量より位置ずれを計算し、その結果をＸＹテーブル
の駆動系にフィードバックし、ボンディングすることに
なる。このようにすれば、特に図１におけるブローパイ
プ１１や図３における電磁誘導コイル１２を設けなくて
もボンディングツール８の位置ずれを補正できる。
【００２２】次に本発明の第４の実施例について、図面
を参照しながら説明する。
【００２３】図６は本発明の第４の実施例における電極
接合装置の斜視図である。図６において図７に示す従来
例と同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。な
お１４は断熱板である。このような構成にすることによ
り、断熱板１４でヒートブロック４からの輻射熱を防止
でき、超音波ホーン１の温度上昇を防止することができ
る。なお本実施例の構成を第１の実施例〜第３の実施例
と併用することにより一層の効果が得られる。
【００２４】なお上記第１の実施例〜第４の実施例はい
ずれも金属細線を用いてＩＣチップの電極と回路基板上
の電極配線またはリードフレームとを接続する場合およ
びワイヤボンディング装置を流用してＩＣチップ上に突
起電極を形成する例について説明したが、これ以外にも
ＴＡＢ方式のインナーリードボンディングにおいてイン
ナーリードを１本づつ接続する際の電極接合装置に応用
して効果を発揮するものである。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明は、ヒートブロック
からの輻射熱による超音波ホーンの温度上昇を防止する
ために空気を吹き出すブローパイプ、超音波ホーンの温
度を上げるための電磁誘導コイルまたは超音波ホーンと
ヒートブロックとの間に断熱板を設けた構成とすること
により、ボンディングツールの位置ずれがない状態で作
業でき、作業効率の向上および位置ずれ不良のない優れ
た電極接合装置及び方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における電極接合装置の
斜視図
【図２】本発明の第１の実施例における電極接合装置の
正面図
【図３】本発明の第２の実施例における電極接合装置の
斜視図
【図４】本発明の第３の実施例における電極接合装置の
斜視図
【図５】同電極接合装置の動作を説明するためのフロー
チャート
【図６】本発明の第４の実施例における電極接合装置の
斜視図
【図７】従来の電極接合装置の斜視図
【図８】従来の突起電極形成装置の斜視図
【符号の説明】
１ 超音波ホーン ８ ボンディングツール １１ ブローパイプ（温度制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今西 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−194534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−173729（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−276258（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−138433（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/60

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端にボンディングツールを取り付けた
    超音波ホーンと、この超音波ホーンに近接した斜め下方
    に設けた超音波ホーンの温度を制御する気体を吹き出す
    温度制御手段とを有する電極接合装置。
  2. 【請求項２】 超音波ホーンに近接して電磁誘導コイル
    を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電極接合装
    置。
  3. 【請求項３】 超音波ホーンの温度を検出する温度検出
    手段を備え、この温度検出手段からの出力により温度制
    御手段に供給する気体および電磁誘導コイルの電流の少
    なくとも１つを制御することを特徴とする請求項１、２
    のいずれかに記載の電極接合装置。
  4. 【請求項４】 温度検出手段からの出力によりボンディ
    ングツールの位置ずれを演算し出力する演算手段とを備
    えたことを特徴とする請求項３に記載の電極接合装置。
  5. 【請求項５】 超音波ホーンの下に超音波ホーンに接す
    ることなく断熱板を設けたことを特徴とする請求項１〜
    ４のいずれかに記載の電極接合装置。
  6. 【請求項６】 先端にボンディングツールを取り付けた
    超音波ホーンに近接した斜め下方から気体をこの超音波
    ホーンに向かって吹き出して温度を制御することを特徴
    とする電極接合方法。
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