JPH0228337A - ダイボンディング方法およびダイボンディング装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体チップをリードフレームに接着するた
めのダイボンディング方法に関するものである。

従来の技術 半導体デバイスを組立てる場合、リードフレームのダイ
パッド表面に銀エポキシペーストなどの接着ペーストを
塗布し、その上からダイと呼ばれる半導体チップを押し
つけてダイをダイパッドに接着する。このとき、接着ペ
ーストの塗布量が多いと、接着ペーストがダイの外側に
あふれ出し。

その後のワイヤボンディング作業に支障をきたすなどの
問題がある。一方、接着ペーストの塗布量が少ないと、
ダイによって接着ペーストを押し伸ばすときに、接着ペ
ーストの中に残留した空気が接着ペーストの層から抜け
きらないで、接着ペースト中に気泡が残留した状態にな
る。この状態で接着ペーストを硬化させると、ダイの接
着強度が低下するだけでなく、ダイとダイパッド間熱伝
導率も低下するという問題がある。

このような問題を解決するために、従来より第１１図〜
第１６図に示すダイボンディング方法が実用化されてい
る。まず第１１図に示すように、ノズル装置の先端に複
数設けたノズル１からリードフレーム２のダイパッド３
の表面に接着ペースト４をスポット状に塗布する。次に
第１２図に示すように、チャック５でダイ６を保持しな
がらダイ６の裏面をダイパッド３の表面に押しつけ、接
着ペースト４を外側に伸ばしながらダイ６の位置を定め
、第１３図に示す状態で接着ペースト４を硬化する。し
かしながら、このダイボンディング方法においても上述
と同時の問題が発生する。すなわち、第１１図〜第１６
図に示す従来のダイボンディング方法においては、第１
４図に示すように複数のノズル１がマトリクス状に配置
されている。このため、接着ペースト４をダイパッド３
の表面に塗布し、ダイ６を押しつけたときに、複数のス
ポット状の接着ペースト４とダイ６との間に残った空気
が、スポット状の接着ペースト４の間から外部へ抜けき
れないことが多く、第１５図に示すように、押し広げら
れた接着ペースト４中に気泡７が残る。この状態で接着
ペースト４を硬化させると、第１６図に示すように、接
着ペースト４中に気泡７が残ったままとなるため、ダイ
６の接着強度が弱くなり、ダイ６が簡単にダイパッド３
からはがれてしまうとか、ダイ６からダイパッド３への
熱伝導率が悪くなるという問題がある。

このような問題を解決するために、出願人は先に第１７
図〜第２０図に示すようなダイボンディング方法を提案
した（特開昭６３−１５７４３０号）。

以下、第１７図〜第２０図について説明する。ここで、
接着ペーストの塗布工程、ダイの接着工程および接着ペ
ーストの硬化工程は、第１１図〜第１３図に示した従来
の方法と基本的に同一である。

第１７図、第１８図は特開昭６３−１５７４３０号に開
示したノズル装置を示している。ノズル装置８は、第１
８図に示すように、接着ペーストを収容するためのシリ
ンダ９と、ノズルヘッドｌＯと、ノズルヘッド１０の先
端に設けた複数のノズル１１とから成り。

複数のノズル１１は、第１７図に示すように、放射状に
配列されている。すなわち、ノズル列１２とノズル列１
３は直交するように配置され、さらにノズル列１２と１
３のなす角度の中間の角度にノズル列１４とノズル列１
５が配置されている。第１７図の例では、ノズル列１２
．１３はそれぞれ中央の１本を共通する５本のノズルで
構成され、ノズル列１４．１５はそれぞれ中央の１本を
ノズル列１２．１３のそれと共通する３本のノズルで構
成されている。

このようなノズル装置８を用いて、リードフレームのダ
イパッド表面に銀エポキシペーストなどの接着ペースト
をスポット状に塗布する。この状態でダイをダイパッド
に押しつけると、接着ペーストが、中心部分から外側に
向って、気泡を押しつぶしながら伸びる。すなわち、ス
ポット状に塗布された接着ペーストは、中心から外側に
向って。

隣接する接着ペーストにつながりながら伸びるが。

ノズル列（すなわち接着ペースト列）が放射状であるた
め、接着ペーストの広がり経路もほぼ放射状になるにの
ため接着ペースト間に存在する空気は外へ外へと押し出
され、接着ペースト間に封止込められることがない。そ
の結果、第１９図に示すように、ダイパッド３の表面に
、気泡のない状態で接着ペースト４が広がる。

このようにして接着ペースト４を押し広げ、ダイの位置
を定めた後、接着ペースト４を硬化すると、第２０図に
示すように、ダイ６が気泡のない接着ペースト４を介し
てダイパッド３に接着される。

このためダイ６の接着強度も高まり、熱伝導性も高まる
。

発明が解決しようとする課題 ところで、最近は、集積度の向上とともにチップ（ダイ
）サイズが大型化し、またチップ（ダイ）の形状も正方
形から長方形まで、様々な形状の゛ものが使用されるよ
うになってきた。

第２１図は、比較的縦横比の大きい長方形のダイを接着
する際に、ノズルを放射状に配列した例を示している。

第２１図において、ノズル列１６．１７はそれぞれ中央
の１本を共通する９本のノズルからなり、はぼ６０度（
または１２０度）の角度で交叉している。ノズル列１８
は中央の１本をノズル列１６゜１７のそれと共通する５
本のノズルからなり、ノズル列１６．１７のなす６０度
の中間の角度に配列されている。ノズル列■９は中央の
１本をノズル列１６．１７゜１８のそれと共通する３本
のノズルからなり、ノズル列１６．１７のなす１２０度
の中間の角度に配列されている。

このようなノズルを用いて接着ペーストを塗布し、長方
形のダイを押しつけて接着ペーストを押し広げると、第
２２図、第２３図に示すように、押し広げられた接着ペ
ースト４内部に気泡２０が発生することがある。その理
由は次の通りである。ダイの縦横比が大きくなると、特
に中心付近で隣接するノズルの間隔が狭くなり、このた
め、第２１図に示す位置１１ａ、１１．ｂにノズルを配
置することができなくなる。その結果、ｌｌａ、ｌｌｂ
の周辺のノズルの配列は第１４図に示した従来のマトリ
クス状の配列に類似したものとなり、この付近に封じ込
められた空気が、そのまま接着ペースト４中に気泡２０
として残留してしまうのである。

本発明は、このような縦横比の大きい長方形のダイでも
気泡を発生することなく強固に接着することのできるダ
イボンディング方法およびダイボンディング装置を提供
するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、ダイの長手方向の中心線に沿って配列された
第１のノズル列と、前記第１のノズル列の両端のノズル
から外側に向って放射状に伸びる第２、第３、第４およ
び第５のノズル列と、前記第１のノズル列と直交する方
向に配列された第６のノズル列からなるノズルを用いて
接着ペーストをスポット状に塗布するものである。

作用 このようにすれば、縦横比の大きい長方形のダイであっ
ても、隣接するペースト間に空気を封じ込めることなく
接着ペーストを押し広げることができる。このため、気
泡のない接着ペーストを介して長方形のダイの下面全域
をダイパッドに接着することができ、ダイの接着強度を
高め、熱伝導率を高めることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図〜第４図ととも
に説明する。

第１図において、ノズル列２１は９本のノズル２２から
なり、ダイの長平方向の中心線上に配列されている。ノ
ズル列２３，２４および２５は、それぞれノズル列２１
の中央部で１つおきの１本のノズル２２を共通する３本
のノズル２２からなり、これらのノズル列２３．２４お
よび２５は、ノズル列２１の左右両端付近を除く中間部
分でノズル列２１と直交するように配列されている。さ
らにノズル列２１の左右両端のノズルから外側に向って
放射状に伸びる４本のノズル列２６．２７，２８．２９
が配列されている。云い換えれば、中央部はノズル列２
１とノズル列２３．２４および２５とによって十字型を
重ね合わせた形状に配列され、左右両端はノズル列２６
，２７，２８および２９によってくの字型および逆くの
字型に配列されている。

第２図はノズル装置３０を示しており、接着ペーストを
収容するシリンジ３１と、ノズルヘッド３２と、その先
端に設けた前述のノズル２２とで構成されている。

このようなノズル装置を用いて接着ペーストをダイパッ
ド表面にスポット状に塗布し、ダイを押しつければ、隣
接する接着ペースト間に空気を封じ込めることなく接着
ペーストを広げることができる。このため、第３図に示
すようにダイパッド３の表面に、気泡を発生させること
なくほぼ長方形に接着ペースト４を広げることができる
。その結果第４図に示すように、気泡のない接着ペース
ト４を介して長方形のダイ６の下面全域をダイパッド３
に接着することができ、ダイ６の接着強度を高め、熱伝
導率を高めることができる。

第１図は本発明によるノズル配列の一実施例を示したが
、ダイの形状に応じてノズル配列を変形することが望ま
しい。

第５図はダイの形状とそれに対応するノズル配列形式の
関係を示したものである。第５図の横軸はダイのＸ方向
の長さ〔チップサイズ（Ｘ）〕を示し、縦軸はダイのＹ
方向の長さ〔チップサイズ（Ｙ）〕を示し、第５図中の
Ａ−Ｑはチップサイズの範囲に対応して採用されるノズ
ル配列の形式を示している。第５図からも判るように、
ノズル配列Ａ−Ｑ型は対角線を中心に対称的に分布して
いる。

第５図に示すように、チップサイズが４１×４膿の範囲
内であれば、１本のノズルでよく、またチップサイズが
Ｘ＝２．０〜４　、０　ｎａ、Ｙ＝４．０〜６．０ｏｍ
の範囲内であれば、Ｄ型が採用され、これはダイの長平
方向に２本のノズルが設けられる。また、チップサイズ
がＸ　＝４．０−６．０ｍｍ、　Ｙ　＝４．０−６．Ｏ
ｎｎの範囲内であれば、ダイかほぼ正方形であるから、
たとえば第１７図に示したようにノズルを放射状に配置
したノズル配列のＡ型を用いる。同様に、ダイの形状が
正方形または正方形に近い長方形の場合は、放射状のノ
ズル配列Ｂ、Ｃ，Ｅ、Ｆ、Ｇ。

Ｈ，Ｉ、Ｊ、ＬおよびＮ型を用い、これらはいずれも先
の発明（特開昭６３−１５７４３０号）に関連するもの
であるから、その具体的な配列図はここでは省略する。

一方、チップサイズが長方形の場合は、第１図に示した
配列と実質的に同一な配列のに、Ｍ、０およびＱ型を用
い、それぞ、れの具体的な配列図を第６図〜第９図に示
す。第６図、第７図はダイの長平方向のノズル列に対し
て直交するノズル列および左右両端部におけるノズル列
の配列が第１図のものと若干具なり、第８図、第９図は
ダイの長平方向のノズル列に対して直交するノズル列が
くの字型および逆くの字型になっている点で第１図のも
のと相違している。

また、各ノズル配列におけるノズル径、ノズル長さ、ノ
ズル本数、ノズル間隔の一例は第６図〜第９図に示す通
りである。発明者の実験によれば、ノズルサイズとノズ
ル間の最小間隔の間には第１表のような関係がある。

〈以下余白〉 第 表 （単位：ｍ） 第６図〜第９図に併記したノズル間隔は、第１表をもと
に出来るだけ最小間隔になるように設定されている。ノ
ズルの本数は、チップサイズや銀エポキシペーストの粘
度およびチクソトロピー（流体の追従性）によって異な
るが、 銀エポキシペーストの粘度：　３３０Ｐｏｉｓｅチクリ
トロピー：６．５ （５，Ｏｒｐｍ／　０，５ｒｐ＋ｓ測定時）の場合、第
１０図に示すように、ノズル本数はチップサイズにほぼ
比例する。これは、１本のノズルからできるだけ少量の
銀ペーストを吐出し、■銀ペーストの厚さを薄くシ、か
つ ■全面に広がるようにする とい、う条件を実現するためには、おのずとノズル１本
のカバーする面積が決まってしまうためだと考えられる
。

なお、粘度１５０〜１０００Ｐｏｉｓｅ、チクソトロピ
ー４．５〜７．０の範囲内の接着ペーストであれば、ノ
ズル径あるいはノズル配列を考慮することにより、実用
可能である。

ノズルの口径については、ノズルが太いほど強度が強く
、折れ曲がりにくくなる。また、ノズルの内径が０．３
−以上であれば、接着ペーストがつまったときでも除去
しやすい。これらの点から考えると、ノズルは太ければ
太いほどよい。一方、ノズル間隔を小さくするためには
、ノズルが細い方が好ましい。これらの点を考慮しつつ
実験を行った結果、銀ペーストの粘度が３３０Ｐの場合
には、２０Ｇ〜２２Ｇの口径のノズルを用いれば、銀エ
ポキシペーストが安定に吐出せることを確認した。第１
０図Ａ−Ｑ型の配列におけるノズル径は２１Ｇまたは２
２Ｇのいずれかに設定されている。

なお、複数のノズルを同一口径にする必要はない。たと
えば、第１図の一実施例において、ノズル列２１のノズ
ル径と、ノズル列２３，２４．２５のノズル径とを異な
らせることによって接着ペーストを良好に塗布すること
も可能である。

ノズルの材質としてはステンレス（ＳＵＳ３０４）。

ルビー（セラミック）、ポリプロピレン等が考えられる
が、各材質の特性は第２表の通りである。

第２表から判るように、総合的に判断すると、ノズルの
材質としてはステンレスが望ましい。

なお、ノズル２２をノズルヘッド３２に着脱自在に取付
けておけば、ノズル２２の洗浄が容易になる。

また、上記実施例では、ノズル２ノをある長さ（第６図
〜第９図ではいずれも２　、５　ｍ　）をもった円管と
したが、断面形状は円以外のたとえば、だ円形。

スリット状等でもよく、さらにはノズルヘッド３２の下
面に設けた複数の孔で構成し、ノズルヘッド３２の下面
を直接ダイパッド３に接触させて接着ペーストを塗布し
てもよい。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、縦横比の大きい長方形
のダイであっても、隣接するペースト間に空気を封じ込
めることなく接着ペーストを押し広げることができる。

このため気泡のない接ｎペーストを介して長方形のダイ
の下面全域をダイパッドに接着することができ、ダイの
接着強度を高め、熱伝導率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いるノズル装置の底面図
、第２図は第１図のノズル装置の側面図。 第３図は一実施例において接着ペーストをダイパッド表
面に押し広げた状態を示す平面図、第１１図は第３図の
状態においてダイをダイパッドに接着した状態を示す断
面図、第５図はチップ（ダイ）サイズの範囲とそれに対
応するノズル配列形式の関係を示す図、第６図〜第９図
はそれぞれ第５図のに、Ｍ、○、Ｑ型に示したノズル配
列の具体例を示す図、第１０図はチップ（ダイ）サイズ
とノズル本数の関係を示す図、第１１図〜第１３図は従
来のダイボンディング方法を工程順に示す側面図、第１
４図は従来のノズル装置の底面図、第１５図は従来例に
おいて接着ペーストをダイパッド表面に押し広げた状態
を示す平面図、第１６図は従来例においてダイをダイパ
ッドに接着した状態を示す断面図、第１７図および第１
８図はさらに従来のダイボンディング方法に用いるノズ
ル装置の底面図および側面図、第１９図および第２０図
は同装置で塗布した接着ペーストを押し広げた状態の平
面図およびダイを接着した状態の側面図、第２１図は先
に提案した長方形のダイの接着に応用した場合のノズル
装置の底面図、第２２図および第２３図は同装置で塗布
した接着ペーストを押し広げた状態の平面図およびダイ
を接着した状態の側面図である。 ３・・・ダイパッド、４・・・接着ペースト、６・・・
ダイ。 ２２・・・ノズル、２１・・・ダイの長手方向の中心線
に沿って配列された第１のノズル列、２６〜２９・・・
第１のノズル列の両端のノズルから外側に向って放射状
に伸びる第２〜第５のノズル列、２３〜２５・・・第１
のノズル列と直交する方向に配列された第６のノズル列
、３０・・・ノズル装置、３１・・・シリンジ、３２・
・・ノズルヘッド。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 第２図 第３図 第４図 ２２−　　ノス゛ル ２１−一一答ｌＩ）ノス゛ル！＋１ ２６〜４−’７４２　ｑノス゛ル刈 ２３〜２ダ　−・・）１３４ノス°ル刈３１−　　ノス
°ル喀１ ３１−・・シリンジ ３２−　ノス゛ルヘツＦ 第　Ｓ　こぐ 一一一−千ツ丁す４ス°（×）【惰頚」第 乙 図 （ノス゛ル配列に９！ 章イｉ：１−儒（） 第７図 （）ＫＪし西ひＩＭを　隼＋Ｘニー、Ｓ）第β図 （ノス゛ル配？１１０型 本位：＠儒） 第７図 （ノス“ルｓ乙１　Ｑ９Ｌ　　ＶＪ４ｔ：ａｍ）呻７４ 呼 １に徳−督 榛 第 ｆ 図 第１２図 第〆３図 第７４図 第１に図 第１１ 図 第ｔ／図 第２１７図 ２σ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リードフレームのダイパッド表面に接着ペーストを
   塗布するための複数のノズルを備え、前記複数のノズル
   により前記接着ペーストを前記ダイパッド表面にスポッ
   ト状に塗布し、前記ダイパッド上に塗布された前記接着
   ペーストの上にダイを押しつけ、前記ダイパッドに前記
   ダイを前記接着ペーストで接着するダイボンディング方
   法であって、前記複数のノズルが、前記ダイの長手方向
   の中心線に沿って配列された第１のノズル列と、前記第
   １のノズル列の両端のノズルから外側に向って放射状に
   伸びる第２、第３、第４および第５のノズル列と、前記
   第１のノズル列と直交する方向に配列された第６のノズ
   ル列からなることを特徴とするダイボンディング方法。 ２、第６のノズル列が第１のノズル列より短い複数のノ
   ズル列よりなり、かつこれら複数のノズル列が前記第１
   のノズル列のひとつおきのノズル位置またはそれ以上離
   れた位置に配列されていることを特徴とする請求項１記
   載のダイボンディング方法。 ３、第１のノズル列の延長線上に、更に少なくともひと
   つのノズルを設けたことを特徴とする請求項１記載のダ
   イボンディング方法。 ４、複数のノズルのノズル径を２０Ｇ〜２２Ｇの範囲内
   に設定したことを特徴とする請求項１記載のダイボンデ
   ィング方法。 ５、複数のノズルのノズル径を２０Ｇ、２１Ｇ、２２Ｇ
   のいずれかにし、かつ前記各ノズル径２０Ｇ、２１Ｇ、
   ２２Ｇでのノズル間の最小間隔をそれぞれ１．２ｍｍ、
   １．１ｍｍ、１．０ｍｍに設定したことを特徴とする請
   求項１記載のダイボンディング方法。 ６、複数のノズルのノズル径を異ならせたことを特徴と
   する請求項１記載のダイボンディング方法。 ７、複数のノズルをステンレスで構成したことを特徴と
   する請求項１記載のダイボンディング方法。 ８、複数のノズルをノズルヘッドに着脱自在に取り付け
   たことを特徴とする請求項１記載のダイボンディング方
   法。 ９、複数のノズルを、ノズルヘッドの下面に設けた複数
   の孔で構成したことを特徴とする請求項１記載のダイボ
   ンディング方法。 １０、複数のノズルの断面形状を、円、だ円、スリット
   状のいずれかにしたことを特徴とする請求項１記載のダ
   イボンディング方法。 １１、接着ペーストとして銀エポキシペーストを用いた
   ことを特徴とする請求項１記載のダイボンディング方法
   。 １２、リードフレームのダイパッド表面に接着するダイ
   の長手方向の中心線の沿って配列された第１のノズル列
   と、前記第１のノズル列の両端のノズルから外側に向っ
   て放射状に伸びる第２、第３、第４および第５のノズル
   列と、前記第１のノズル列と直交する方向に配列された
   第６のノズル列からなるノズルを備えたダイボンディン
   グ装置。