JPH0126174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にフ
イルムキヤリヤ方式による同時ボンデイング方法
に関する。

通常、半導体を接続するフイルムキヤリヤは、
例えば35mm幅で数ピツチのパーフオレーシヨン毎
に半導体搭載用の穴をあけた帯状の可撓性絶縁フ
イルムに銅箔を接着し、写真蝕刻法により箔状の
リードフレームが形成されている。このフイルム
キヤリヤに接続される半導体素子は、ウエハ形態
のワツクス等による固着保持もしくは、良品の半
導体素子をボンデイングステージに供給しこれを
真空吸着保持する方法等により供給される。

第１図はこのフイルムキヤリヤと半導体素子の
ボンデイング方法を説明するための概略図であ
り、第１図ａは半導体素子をワツクス等で固着保
持したもの、第１図ｂは真空吸着保持したもので
ある。図に於て、１は半導体素子、２ａ，２ｂは
半導体素子１の保持基板であり、３は保持基板２
ａ，２ｂを真空吸着保持しているボンデイングス
テージであり、半導体素子１はそれぞれ保持基板
２ａに於てはワツクス４により固着保持され２ｂ
に於ては真空口５により真空吸着保持されてい
る。６は半導体素子１の電極パツドに形成された
突起電極（バンプ）、７は中央部に半導体素子１
より少し大きめの孔８が形成された絶縁体フイル
ム、９は絶縁体フイルムに形成されたリードフレ
ーム、１０はインナーリード、１１はインナーリ
ード１０とバンプ６とを押えつけ熱圧着、共晶反
応等によりボンデイングするボンデイングツー
ル、１２はフイルムキヤリヤガイドである。

以上の様な配置に於て、フイルムキヤリヤ方式
のボンデイングはボンデイングツール１１の先端
部、インナーリード１０、及び半導体素子１のバ
ンプ６の三者を位置合せられた後、ボンデイング
ツール１１が下降しインナーリード１０とバンプ
６とを押えつけ各リードとバンプは同時にボンデ
イングが行なわれる。更に第１図ａに於てはこの
ボンデイングの際の熱により半導体素子１を固着
保持しているワツクス４が軟化するのでボンデイ
ング完了と同時に、保持基板２ａを真空吸着保持
したままボンデイングステージ３の下方に移動す
る動作により、ボンデイングされた半導体素子１
は保持基板２ａから分離される。それから、ボン
デイングツール１１が上昇し、フイルムキヤリヤ
７は１フレーム分矢印１３の方向に送られるとと
もに、次のボンデイング対象の半導体素子がボン
デイングステージ３の移動によりボンデイング位
置に移される。また第１図ｂに於てはボンデイン
グ完了と同時にボンデイングツール１１が上昇し
保持基板２ｂの真空口５により真空吸着保持され
ている半導体素子１の真空吸着保持が解かれ、フ
イルムキヤリヤ７は１フレーム分矢印１３の方向
に送られるとともに、次のボンデイング対象の半
導体素子がボンデイングステージに供給される。

このようなボンデイング動作に於てボンデイン
グ条件の設定は、温度、荷重、ボンデイング時間
により行なわれボンデイング構造、つまりバンプ
及びインナーリードの金属構成、形状、ボンデイ
ング部の面積等によりボンデイング形態である熱
圧着、共晶反応に最適な条件を選びこれを設定す
るものである。そしてこれらボンデイング条件の
設定によりボンデイング形状、ボンデイング強度
等のボンデイング性に微妙な影響を及ぼしてい
る。すなわち、荷重の設定に於ては高すぎるせん
断力によるインナーリードのネツク切れ、つぶれ
変形異状による周囲パターン等への接触というエ
ツジタツチ、その他リード変形等を起こしてい
る。また、反対に低すぎるとボンデイングハガレ
等につながり、各種ボンデイング形状不良等の発
生をひき起こしている。同じく温度設定に於ても
適性温度でないと温度衝撃によるクラツクの発生
及び荷重設定の時と同じようにつぶれ変形量のち
がいとして不良発生の原因となつてくる。この為
ボンデイング性の安定化という点から最適なボン
デイング条件の設定ということが重要視されてく
る。しかしいくら最適な条件を設定してもボンデ
イング性に於て多少のバラツキを発生させてい
る。これはボンデイングに於ける位置決めズレに
よるボンデイング面積の変化による適性荷重の変
化、インナーリード形成に於ける精度及び金属構
成等のバラツキ、ボンデイングツール面の摩耗及
びツール面の温度分布のバラツキ等の不確定要素
によりボンデイング形状、ボンデイング強度等に
微妙な影響を与えボンデイング性の安定化という
点から重大な問題点を含んでいる。そしてこれは
多くの場合ボンデイング条件設定に於けるボンデ
イングサイクルの制御方法は第２図に示すように
ボンデイングスタート、ボンデイング動作、ボン
デイング終了まで、ボンデイング条件設定の温
度、荷重、ボンデイング時間に対してタイムアツ
プ信号のみによつてボンデイング完了の命令信号
としており、あくまでも平均的かつ経験的なもの
から得られた条件設定によるものであり前記不確
定要素等により多少のバラツキを生じさせてしま
う原因になつている。

本発明の目的は、ボンデイングサイクル制御に
つぶれ変形量の検出を加えることによりこれまで
の問題点を解決する半導体装置の製造方法を提供
するものである。

本発明の半導体装置の製造方法は、例えば、ボ
ンデイングサイクル制御の方法が従来の温度、荷
重、ボンデイング時間設定に於るタイムアツプ信
号のみによるものと異なり、ボンデイング動作時
に於てつぶれ変形量の検出を行なわせる手段を有
することを特徴とする。

次に図面を用いて本発明の一実施例について詳
述する。第３図、第４図、第５図は本発明の説明
図であり、第３図に於て、１４はボンデイングス
タート信号、１５ｂはボンデイング条件、１６は
ボンデイング動作、１８はつぶれ量検出信号、１
９はボンデイング終了を示すものである。第４図
に於て、２０はボンデイングヘツド部、２１はボ
ンデイングツールを含む加圧部、２２はつぶれ検
出器である。ボンデイングツール２１はボンデイ
ングヘツド部２０とクロスローラガイド（図示し
ていない）によつて取付けられている。したがつ
てボンデイングツール２１はボンデイングヘツド
部２０と独立して動くことが可能となる。第５図
に於て、２３，２４はつぶれ検出器２２よりの出
力電位を示すものである。本発明の方法は、先ず
第３図１５ｂに示すボンデイング条件すなわち従
来のボンデイング時間の設定にかえてつぶれ変形
量の設定が行なわれる。ボンデイング動作１６は
ボンデイングツール１１の先端部、インナーリー
ド１０、及び半導体素子１のバンプ６の三者が位
置合せられた後ボンデイングスタート信号１４に
より開始される。そしてその動作は第４図ａに示
すボンデイングヘツド２０が下降しはじめ、途中
ｂに示すようなボンデイングツール先端がインナ
ーリード１０に接触する状態になる。この時ボン
デイングヘツド部２０に取付けられたつぶれ検出
器２２すなわちマグネツトセンサーによる出力
は、原点を示している。そして更にボンデイング
ヘツド部２０が下降すると、ｃに示すようにボン
デイングヘツド部２０の加圧部２１はインナーリ
ード１０との接触により下降せずボンデイングヘ
ツド部２０の本体だけが下降しはじめ、つぶれ検
出器２２に於て、第５図２３に示すような出力電
位を生じていき、ある設定電位に達した時その信
号で加熱が開始され熱圧着ボンデイングが行なわ
れていく。そして熱圧着ボンデイングによりｄの
様なボンデイング部すなわちインナーリード１０
及びバンプ６に変形が起り、今度はボンデイング
ヘツド部２０の加圧部２１だけが下降した状態に
なりつぶれ検出器２２に於て出力電位の変動が起
る。これはたとえば市販されているセンサー（例
えばソニー(株)製のマグネセンサー）によく使用さ
れているもので差動アンプの原理によるものであ
る。すなわちこの電位差がつぶれ変形量に相当し
つぶれ変形量としてボンデイング条件に於て設定
したある設定電位に達した時つぶれ検出信号１８
として出力しこれによつてボンデイング終了命令
とし、ボンデイングヘツド２０を上昇させボンデ
イング終了１９とさせるものである。第６図は実
際のボンデイングツールの実施例を示した斜視図
である。支持台３０に設けられたモータ３１を回
転させることによりその軸に支持されたカム３３
と取付部品３７に支持されたカムフオロアー３
２，３２との作用により取付部品３７，３８、ツ
ール３９が下降する。ここで取付部品３７は第４
図のボンデイングヘツド本体に相当し、取付部品
３８およびツール３９は第４図の加圧部２１およ
びボンデイングツール１１に相当する。第６図に
おいて、ボンデイングツールがインナーリード
（第４図のインナーリード１０）に接すると取付
部品３７と取付部品３８との間のクロスローラガ
イド４１により取付部品３８とボンデイングツー
ル３９は下降が止まり取付部品３７のみ下降し、
マグネツトセンサー３５（第４図の２２に相当）
の出力が第５図のレベル２３になる。一方、取付
部品３７に支持されたシリンダ３４には常に高圧
空気が入りこれにより取付部品３８を下方向に押
しており、スプリング４０により上方向に引き上
げているがスプリング４０の力よりシリンダ３４
の力の方が大であるから取付部品３８を取付部品
３７に対して常に下方向に押している。しかしツ
ール３９がインナーリードに接するまでは取付部
品３７のストツパー部分４２により取付部品３８
は取付部品３７より相対的に下方向に動くことは
ない。ツール３９がインナーリードに接するとこ
れによりツール３９および取付部品３８は下降し
なくなり、上記したように取付部品３７のみ下降
するからこのストツパ部分４２は取付部品３８と
離れていく。取付部品３７のみが下降し第５図の
出力２３が生じこれがある設定電位に達するとボ
ンデイングツール３９の加熱が始まりこれにより
熱圧着ボンデイングが始まる。そしてこれにより
変形が起り取付部品３８およびボンデイングツー
ル３９が所定値だけ下降するとその出力は第５図
の設定電位２４となる。ここでボンデイング終了
命令となり、加熱を止めてかつモータ３１を回転
させて取付部品３７を上昇させかつストツパ部分
４２により取付部品３８それに接続されたボンデ
イングツール３９も上昇させて最初の高さにもど
す。この戻す場合は、カム３１、カムフオロアー
３２の関係でモータを逆転させるようにしてもよ
いが、第５図の出力２３を発生させる取付部品３
７の位置が最下位であるようにしておけばそのま
まの回転方向で回転させればよい。尚、符号４３
は取付支持台３０と取付部品３７との間のクロス
ローラガイドである。

即ち、本発明の半導体装置の製造方法によると
ボンデイング完了の信号をボンデイング時につぶ
れ変形量の検出を行なわせることにより安定した
ボンデイング形状を提供し、しいてはボンデイン
グ強度の安定化にもつながり最適ボンデイング性
に効果を示すことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフイルムキヤリヤ方式のボンデイング
方法を説明する概略図、第２図は従来の半導体装
置の製造方法に於るボンデイングサイクルの説明
図、第３図は本発明の実施例のボンデイングサイ
クルの説明図、第４図は本発明の実施例のボンデ
イング動作図、第５図はつぶれ検出器の出力信号
図、第６図は本発明の実施例に用いるボンデイン
グ装置の一部を示す斜視図である。 図に於て、１……半導体素子、２ａ，２ｂ……
保持基板、３……ボンデイングステージ、４……
ワツクス、５……真空口、６……バンプ、７……
絶縁体フイルム、８……絶縁体フイルム孔、９…
…リードフレーム、１０……インナーリード、１
１……ボンデイングツール、１２……フイルムキ
ヤリヤガイド、１３……テープ送り方向、１４…
…ボンデイングスタート信号、１５ａ，１５ｂ…
…ボンデイング条件、１６……ボンデイング動
作、１７……タイムアツプ信号、１８……つぶれ
検出信号、１９……ボンデイング終了、２０……
ボンデイングヘツド、２１……加圧部、２２……
つぶれ検出器、２３，２４……つぶれ検出器の出
力電位、３０……取付支持台、３１……モータ、
３２……カムフオロアー、３３……カム、３４…
…シリンダ、３５……センサ、３７，３８……取
付部品、３９……ツール、４０……スプリング、
４２……取付部品３７のストツパー部分、４１，
４３……クロスローラガイドである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リードフレームの複数個のインナーリードと
   半導体素子の複数個の電極を同時に接続する半導
   体装置の製造方法に於いて、ボンデイングツール
   の側部とこれと対向するボンデイングヘツドの側
   部とに一対のマグネツトセンサーを設けておき、
   前記ボンデイングツールとボンデイングヘツドと
   を該ボンデイングツールが前記インナーリードの
   上面に当接するまで共に下降させ、当接後、前記
   ボンデイングヘツドのみ第一の定量下降させしか
   る後に前記ボンデイングツールのみ第二の定量下
   降させ、該第一の定量と第二の定量との差を示す
   電位差を検出することによりボンデイング部のつ
   ぶれ変形量を制御することを特徴とする半導体装
   置の製造方法。