JPH01168037A - ボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電子部品の電極端子と配線基板の接続端子を電
気的に接続するボンディング方法に関する。

（従来の技術） 近年、１００ビンを越える半導体素子の超ＬＳＬ、ゲー
トアレイ、ＬＣＤドライバー等が市販されている。

このような多ピンの半導体素子を効率的に実装するボン
ディング方法としては、フィルムキャリア方式が注目さ
れ、種々の研究、が進められている。

フィルムキャリアを利用するボンディング方法とは、樹
脂フィルムに形成した配線を半導体素子に設置した電極
端子に接合する方法である。具体的には半導体素子に形
成するＡ１電極端子にＴｉ／Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等を積層
し、一方フィルムキャリアにはＣｕ製配線層にＳｎが被
覆され、この両者は４５０℃乃至５００℃に加熱した上
に２００乃至１０００ｋｇ／ｃｍ（１００ｔｔ　ｒｘの
１端子当り２０乃至１００ｇ）で加圧して、Ａｕ−３ｎ
共晶により接合する。

この技術では、ウェーハプロセス時にバンプを形成する
必要があって、歩留り低下及びコスト上昇を招く等の欠
点がある。

この対策として転写バンプ方法が提案された。

この技術は特開昭５７−１５２１４７号公報に明らかに
されているように、フィルムキャリアのリード端子へ別
の基板に形成した全突起を転写し、この全突起を半導体
素子に配置するＡ１電極端子と接合するものである。

しかしながら本発明の研究によれば特開昭５７−１５２
１４７号公報に示された技術には下記の問題点が判明し
た。

（１）全突起をリード端子に転写する作業と半導体素子
への接合作業が必要となり工数増大を招く問題があった
。

（２）当初金めっき等で形成した全突起は、リード端子
に転写する際必要な圧力によって変形し硬度が増す難点
があり、半導体素子のＡｎ極端子に接合するのにはリー
ドへ転写する場合以上の圧力５０〜ｌｏｎｇ／端子程度
がひつようである。このため。

１００ピンを越える場合には１０ｋｇ以上の全圧が必要
となり、単位面積当りに換算すると１　ｔ／ｃ重近い圧
力となって、この接合工程で半導体素子が損傷する不都
合が発生する。

（３）シかしながらガラス基板の端子部分だけは半田を
溶融して接合するので、ガラスにクラックが生じやすい
ために歩留りが低下する。

（４）ボンディング工程に高精度の位置合せが要り、そ
の設備は非常に高価なために製品単価に対する影響も大
きい。

（５）他の問題点として液晶テレビ等の駆動端子と電気
的な接続を図るのに実施するアウターリードボンディン
グがある。と言うのは、ガラス基板の端部に所定のピッ
チで設置する駆動用端子はテープキャリアに同一ピッチ
で形成したアウターリードボンディング端子との位置だ
しを実施後、所定のボンディング工程により接合する。

しかし、両端子には予め半田めっき等を施しておき溶融
接合により完全な電気的接続が得られるのが一般的であ
る。

（６）アウターリードボンディングは２５０℃〜３５０
℃の加熱が必要であり、半田等の溶融接合時における高
温度から室温への冷却により配線基板と電子部品の電極
端子間に発生する熱膨脹係数の差により発生する歪みに
より剥離もしくはクラック等による前述の不所望な破壊
が起き、信頼性に問題を生じる。

（７）カラー表示を行う液晶表示器（例えばａ−ＳｉＦ
ＥＴ）のカラーフィルターの耐熱温度は１５０℃程度で
あるために、前述の高温度ではカラーフィルターが劣化
する。

これらの問題点を解決すると共に低温低圧力で接合でき
るフィルムキャリアを利用するボンディング方法が例え
ば特願昭６１−２２４７６４により出願されている。こ
れはフィルムキャリアのリード端子にＰｂ、　Ｓｎ、Ｉ
ｎを主成分とし、ここにＳｂ、　Ｚｎを添加した低融点
金属からなる接合部材を適用したちのである。

（発明が解決しようとする問題点） この低融点合金を電子部品の電極端子と配線基板の接続
端子を電気的に接続する接合部材として利用する場合に
は、ボンディング装置に設置するか加圧治具（Ｔｏｏｌ
）の加圧面材質が人工ダイヤモンド（コンパックス）製
のためボンディング時に低融点合金が表面に付着する問
題がある。

本発明は上記欠点を除去する新規なボンディング方法を
提供するもので、特に被ボンデイング物に損傷を与えず
確実な接合を高信頼性で得るものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するのに本発明では電子部品の電極端子
と配線基板の接続端子をボンディング方法によって電気
的に接続するのに、この配線基板とこれを加圧する接触
部材間に有機物からなる部材を介在する状態で熱圧着す
る手法を採用する。

（作　用） このように本発明では電子部品に形成する電極端子と、
配線基板に設置する接続端子をボンディング法により電
気的に接続するに当って、このボンディング装置の加圧
治具であるボンディングツールの加圧面と被ボンディン
グ物量に有機物層例えばふっ素樹脂層を介在させる方法
を採用して確実な接合を高信頼性を以て完成するもので
ある。

（実施例） 以下にテープキャリアに低融点接合合金で半導体素子を
実装する例を実施例として説明する６第１図には本発明
によるボンディング装置に搭載する加圧治具１の断面図
を示す、インコネル鋼を母材とする加圧治具１（以後ツ
ールと呼称する）の加圧面２には人工ダイヤモンド（コ
ンパックス）をろう付けし、ここに有機物層３としてふ
っ素樹脂層をスパッタ法で被覆する。

その詳細を述べると、この加圧面２は超音波洗浄法によ
り清浄化後、マグネトロン型高周波スパッタリング装置
によりふっ素樹脂層３を形成する。

その成膜条件は初期到達真空度１．ＯＸ　１０Ｔｏｒｒ
としＡｒ流ｔ　２００ＳＣＣＭでふっ素樹脂層３を１μ
ｍを堆積する。こ、の工程における圧力調整はＬ型パイ
トンバルブの開閉により行い、一定の５　ｍＴｏｒｒに
保持し。

スパッタリング　パワーは２００ｖとし、ツール１の加
圧面２だけにふっ素樹脂３を堆積するためにマスクを使
用した。

次に使用するフィルムキャリア４について第２図により
説明する。長尺の絶縁フィルム５として幅３５ｍｍ、厚
さ１００μ■のポリイミド樹脂フィルムを適用した。こ
の絶縁フィルム５には、スプロケットホール８、図示し
ない集積回路素子の大きさに合わせたデバイスホール９
及びアウターリードホール１１は２ｍｍＸ４ｍｍで４．
７５ｍｍピッチで設けられる。

また、デバイスホール９は５膳ｒｍ　Ｘ　１０＋＊ｍの
孔で、絶縁フィルムの中央に設けられる。

そして、この絶縁フィルムの表面には、接合用低融点合
金からなるリード１２が形成されている。

リード１２としては、接合用低融点合金を線引き。

圧延することにより肉厚５０μ厘のリボンとした金属箔
を用い、これを接着剤を介して絶縁フィルムに貼り合せ
た。接合用低融点合金としては、低融点を実現できる例
えばｓｂ及びＺｎを添加したＰｂ−３ｒｒ−Ｉｎ合金を
用いた。

より具体的には、ｐｂが２０重量％、Ｓｎが６６重量％
、Ｉｎが１０重量％、Ｓｂが２重電％、Ｚｎが２重量％
からなる。

この合金の軟化点は１３４℃、融点は１６０℃であり。

熱圧着可能な範囲はこの間にあり、特に１５０℃で熱圧
着を行う。なお、Ｐｂ、　Ｓｎ、Ｉｎ、　Ｚｎ、　Ｓｂ
の組成を適当に選ぶことにより、軟化温度、溶融温度を
変えることができる。

その後、写真蝕刻技術により金属箔をエツチングして、
所定のパターンのり−ド１２を形成する。

リード１２はデバイスホール９に突出するインナーリー
ド部で例えば幅１０μ墓とし、また集積回路素子の電極
端子と接続し得るように同一ピッチに形成される。なお
、この接合用合金のエツチングは塩酸、硝酸等の酸によ
り行う。金属箔は５０μｍと厚いので２寸法精度を確保
するために、エツチング液をスプレーにより吹き付ける
エツチング方法を用いると良い。

以上のようにして、第２図に示すフィルムキャリアが得
られる。

引続いて第３図により熱圧着工程を説明する。

半導体素子ＩＯは素子の表面部分に絶縁層として機能す
る酸化膜を介して素子周辺に沿ってアルミニュウムから
なる電極端子１５が多数形成されている。

低融点合金金属箔からなるリード１２表面には酸化膜が
被覆しているために予め稀塩酸（）ＩｃＩ）による蝕刻
工程、純水による洗浄を経て自然乾燥する。

次にこれらの工程を終えた低融点合金金属箔からなるリ
ード１２と半導体素子に設置した電極端子１５の位置合
せを行ってから、加圧面２にふっ素樹脂層３を形成した
ツール１を矢印方向に移動し、１０ｇ／パッドの荷重、
１５０℃の温度で加圧加熱する。

この結果低融点合金金属箔からなるリード１２と半導体
素子に設置した電極端子１５は加圧加熱されて塑性変形
すると同時に、両者は低温度低圧力により熱圧着されて
確実な接合が得られた。

二の熱圧着工程はインナーリード部について述べたが、
アウターリード部でも全く同様な工程が適用可能である
。

なお、ふっ素樹脂の堆積にはスパッタリング法を示した
がイオンブレーティング法等の乾式めっき法によっても
良い。

実施例ではふっ素樹脂をツール１の加圧面２に堆積する
方法を示したがシート状のふっ素樹脂を利用しても良い
、即ち半導体素子ｌＯと電極端子１５の上方２００μｍ
の位置にふっ素樹脂２０を張ってから第４図のようにツ
ール１を矢印方向に１０ｇ／パッドの荷重、１５０℃の
温度で１分間加熱加圧する。これにより両者は加熱加圧
され塑性変形すると同時に熱圧着され、低温度で確実な
接合ができた。

〔発明の効果〕

このように本発明に係るボンディング方法では加圧治具
１に配線基板に設置した接続端子が付着しないので、作
業性が向上しかつ確実な接合を高信頼性を以って完成で
きるので、電子製品の特性を長期にわたって発揮でき、
この製品の信頼性をも向上することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る加圧治具の断面図、第２図はフィ
ルムキャリアの上面図、第３図と第４図は本発明方法を
適用する状態を示す断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子部品の電極端子と配線基板の接続端子を電気
   的に接続するボンディング方法において、配線基板とこ
   れを加圧する接触部材間に有機物からなる部材を介在す
   る状態で熱圧着することを特徴とするボンディング方法
   。
2. （２）前記有機物はふっ素樹脂で構成することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のボンディング方法。
3. （３）前記ふっ素樹脂層を乾式めっき法により前記接触
   部材表面に形成することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項及び第２項記載のボンディング方法。
4. （４）前記配線基板の接続端子は低融点接合用合金より
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のボン
   ディング方法。
5. （５）前記低融点接合用合金はＰｂ、Ｓｎ、Ｉｎを主成
   分としＳｂとＺｎを含有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のボンディング方法。