JPH0487345A - 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、たとえばＩＣチップの電極とＴＡＢテープの
リード等との接合を行う際に使用されるボンディング装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

ＩＣチップの電極と外部リードとの接続には多様な方法
が採用されている。

配線用の極細ワイヤー（ボンディングワイヤー）を用い
て接続する方法もあるが、ＩＣチップの電極とリードと
の間に微細金属球（以下バンプと称する。）を挟んで熱
圧着する方法も広く行われるようになっている。

ＴＡ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎｄ
ｉｎｇ）法は後者の代表として注目されている技術であ
る。この方法は、予めＩＣチップの電極か、もしくはＴ
ＡＢテープ上のリード先端部のいずれかにバンプを形成
しておき、次にＩＣチップの電極とリードを有するＴＡ
Ｂテープとをバンプを介して重ね合わせて両者を接合す
るものである。ＴＡＢ法においては、多数の電極とリー
ドとを一括して接合できるため、迅速なボンディング作
業が可能となる。

ところで、略正方形に配置された多数の電極とリードと
を均一かつ正確に接合するには、接合の際にこれらを押
圧するボンディングツールの加圧面をＩＣチップの電極
の表面を含む平面（以下、接合面と称する。）に平行に
当接しなければならない、しかし、実際には、ＩＣチッ
プの傾きや載置台の載置面とボンディングツールの加圧
面との平行からのずれなどがあるため、ボンディングツ
ールの加圧面とＩＣチップの接合面とを常に平行に保つ
ことは困難である。市販されているボンディング装置の
中にはこの平行度を調節する手段を有するものもあるが
、この調節作業をたびたび行わなければならないため、
調節作業に時間がかかり、全体の作業能率が低下すると
いう問題がある。

この問題に対する解決策として、特開昭６３−１１１６
３３号（発明の名称「チンプボンディング方法」）公報
において、ＩＣチップを、球面軸受を介して回動自在に
支持された載置台上にＲＷしてボンディングを行う方法
が提案されている。この方法によれば、接合時にＩＣチ
ップ又はボンディングツールが傾いて、ボンディングツ
ールがＩＣチップの一部のみに片当りした場合でも、ボ
ンディングツールの押圧力によって載置台は球面軸受を
介して自在に回転する。これによって１０チツプの接合
面がボンディングツールの加圧面に倣い、自動的にボン
ディングツールの加圧面と平行になるというものである
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、球面軸受を使用した場合でも、次のよう
な不都合がある。

まず、ボンディング時にＩＣチップに加わる荷重は約４
ｋｇｆ程度であるが、ＩＣチップ自体がせいぜい１ｃｍ
角という大きさのために、ボンディングツールがＩＣチ
ップに片当りした時に載置台を回転させるのに働くモー
メントはそれほど大きくない。一方、球面軸受には一般
にがなりの摺動抵抗があり、球面軸受を介して載置台を
回転するには、この摺動抵抗以上の力を加える必要があ
る。

このようなことから、ボンディングツールがＩＣチップ
に片当りしたときに載置台が速やかに回転するとは限ら
ない、しかも、ＩＣチップが全てのバンプにボンディン
グされたとしても、ＩＣチップの接合面に加わる荷重が
均一でないために接合が不十分となり、後に不良発生の
原因となる可能性がある。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、作業
能率の向上を図るとともに、接合を確実に行い、歩留り
を向上させることができるボンディング装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明は、押圧手段と、該
押圧手段の加圧面に対向して配置されており且つ被押圧
体を載置する載置台とを有するボンディング装置におい
て、前記押圧手段を保持するための保持手段を設け、前
記押圧手段の加圧面と前記被押圧体の接合面との平行を
維持する弾性部材を、前記押圧手段と前記保持手段との
間に介装したことを特徴とするものである。

そして、前記弾性部材は、等しいバネ定数を有する複数
のスプリングであることが望ましい。

また、前記弾性部材は、内部に流体を充填した変形可能
な環状チューブでもよい。

〔作用〕

本発明は前記の構成によって、被押圧体の接合面と押圧
手段の加圧面とが平行からずれているときは、先ず、押
圧手段の下降にともない押圧手段の加圧面は被押圧体の
一部分に当接する。押圧手段がさらに下降するとその押
圧力の反作用によって弾性部材が弾性変形することによ
り、自動的に押圧手段の加圧面が被押圧体の接合面と平
行になるように角度を変える。押圧手段が更に下降を続
けると、押圧手段の加圧面と被押圧体の接合面とが平行
のままの状態で被押圧体に荷重が加えられる。

弾性部材として適切かつ等しいバネ定数を持フ複数のス
プリングを使用することによって、押圧時に押圧面の角
度が変化することによる各スプリング間の縮み量の差（
この値は被押圧体の平ｊテ度のずれに等しい。）は、各
スプリングの縮み量に対して無視できる程度の小さな値
におさえることができる。これにより、被押圧体に均一
の力が加わって確実に接合が行われる。

弾性部材として内部に液体や気体などの流体を充填した
変形可能の環状チューブを使用することにより、押圧時
における環状チューブの変形により押圧手段の加圧面と
被押圧体の接合面とが平行となるよう押圧面の角度が変
化する。更に押圧手段を下降させれば環状チューブ内の
圧力は一定であるため、被押圧体に均一な力を加えるこ
とができる。

〔実施例〕

以下に本発明の第１実施例を第１図乃至第３図を参照し
つつ説明する。第１図は本発明の第１実施例であるＩＣ
チップ用のボンディング装置のボンディングツールの概
略斜視図、第２図はこのボンディング装置によるボンデ
ィング動作を説明するための概略断面図、第３図はこの
ボンディング装置によって平行度のずれを補正する様子
を示した図である０本実施例においては、微細金属球（
以下バンプと称する。）がリード先端部に熱圧着された
ＴＡＢテープとＩＣチップとの接合を行う場合について
説明する。

第１図及び第２図に示すボンディング装置は、押圧手段
であるボンディングツール２と、ボンディングツール２
を保持する加圧ヘッド４と、ＩＣチ、ブ２２を載置する
載置台６とを備えるものである。ボンディングツール２
は対称な位置にあるフランジ部１８に設けた４本のスプ
リング１２ａ。

１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを介して加圧ヘッド４に懸架さ
れている。このスプリング１２は全て同じバネ定数を有
するものを使用している。一般にスプリング１２はコイ
ルやエアーバネ等でもよい。

また、ボンディングツール２には先端部を５００℃に加
熱するためのヒータ（不図示）が内蔵されている。ボン
ディングツール２の加圧面２ａに対向して載置台６があ
り、この上にＩＣチップ２２が載置される。このＩＣチ
ップ２２の上方には水平方向に移動するＴＡＢテープ２
４が配置されている。

ＩＣチップ２２の電極２３とＴＡＢテープ２４のリード
２６とを接合するには、第２図に示すように加圧ヘッド
４を下降させ、ボンディングツール２によりパン１２８
を介してＩＣチップ２２の電極２３とＴＡＢテープ２４
のリード２６とを熱圧着する。こうして、ＴＡＢテープ
２４の一つのフレームに設けられた多数のり一部２６と
ＩＣチップ２２の電極２３とが一括してボンディングさ
れる。一つのＩＣチップ２２がボンディングされると、
ＴＡＢテープ送り機構（不図示）によって次のＴＡＢテ
ープのフレームがボンディングツール２の真下に移動す
るとともに、別のＩＣチップが移送手段（不図示）によ
って載置台６上に運ばれ、次のボンディング動作が行わ
れる。

ところで、ＩＣチップの傾きや載置台の載置面とボンデ
ィングツールの加圧面との平行からのずれ（これらをま
とめて「平行度のずれ」と称する。

）などがあると、加圧ヘッド４を下降させてボンディン
グを行うときに、最初に加圧面２ａがＩＣチップ２２の
一部のみに当接してしまうことがある。この状態は第３
図に誇張して示される。

このとき、本実施例のボンディング装置においては、最
初は加圧ヘッド４の下降にともないボンディングツール
２の加圧面２ａはＩＣチップ２２の一部分に当接するが
、加圧ヘッド４がさらに下降すると、ボンディングツー
ル２がＩＣチップ２２を押す力の反作用によってスプリ
ング１２が弾性変形することにより、ボンディングツー
ル２の加圧面２ａがＩＣチップ２２の接合面２２ａと互
いに平行になるように角度を変える。加圧ヘッド４が更
に下降を続けると、加圧面２ａの角度はそのままの状態
でＩＣチップ２２に荷重が加えられる。

次に、ボンディングツール２からの荷重がＩＣチップ２
２の接合面にどのように働くかを考察する。載置台６上
のＩＣチップ２２の接合面２２ａが加圧面２ａに対して
傾いており、第３図に示すようにＩＣチップ２２の、ス
プリング１２ａが位置する側の電極２３がスプリング１
２Ｃが位置する例の電極２３に対してδだけずれが生じ
ている場合を考える。尚、ここでは特別な方向に平行度
のずれが生じた場合を扱っているが、これによって−膜
性を損なうものではない。ボンディングツール２によっ
てＩＣチップ２２を加圧したときのスプリング１２ａ、
１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの縮み（つりあいの状態からの
変位）をそれぞれＸ。

、Ｘｂ　、Ｘ（ｓ　Ｘ４とし、これらに加わる力をそれ
ぞれＦ、、Ｆ、、Ｆｃ、Ｆａとすると次の関係がある。

Ｆｌｌ−に−ｘ。

Ｆ、　＝ｋ　−Ｘｂ Ｆ、ｗｋ　−ｘｃ Ｆ、＝に−ｘ。

ｘｃ−ｘ、＝δ ｘ、−ｘ、−δ／２ Ｘｓ　　ｘａ−０ 特に平行度のずれδがスプリング１２の縮みより非常に
小さいとすると（”　ａ　、Ｘ　ｋ　−、Ｘ　（−、Ｘ
　ｄ〉δ）、 Ｆ＠　　／　Ｆ　（””　ｋ　Ｘ　ｍ　　／　ｋ　　Ｘ
　ｃ−ｘ、／ｘｃ −ｘａ　　／　　（Ｘｓ　　＋６） ＝　（１＋δ／ｘｉ−’ −ｌ　−δ／ｘ、＋（δ／ｘ、）　　”　　−・・・・
Ｆ　ｂ　　／　Ｆ　ｃ　　＝ｋ　　Ｘ　ｂ　　／　ｋ　
　Ｘ　ｃ＝　１−　δ／２　ｘ。

＋　（δ／　２　ｘ　ｂ　　）　　’　　−・・・・よ
り、Ｆｌｌ＃Ｆｂ　＃ＦＣ＃Ｆａと考えることができる
。したがって、４つのスプリング１２ａ、１２　ｂ、　
　］　２　ｃ、　　１２　ｄにはほぼ均一の力が働き、
ＩＣチップ２２の接合面２２ａには均一な荷重が加わる
ことになる。実際には、平行度のずれは２０μｍ程度で
あり、また、ボンディング時にＩＣチップ２２に加わる
荷重は約４ｋｇｆであるので、１ｋｇｆの荷重で約０．
５ｍ　ｍ縮むようなバネ定数を有するスプリングを使用
することにより、上記の力Ｆ、、Ｆｌ、ＦＣ，Ｆ４間の
各差は約１％となり、実用的にも問題のない精度を有す
る。

このように本実施例のボンディング装置においては、接
合の際にはＩＣチップとＴＡＢテープのリードはその平
行度が補償され、しかもＩＣチップの各電極とバンブと
の間に加わる力は均一となるので、両者を確実に接合す
ることができる。したがって本実施例によれば接合時の
歩留りを向上させることができる。また、ボンディング
ツールの加圧面と載置台のＳ！置面の平行度を調整する
必要がなくなり、作業能率の向上を図ることができる。

第４図（ａ）は本発明の第２実施例であるボンディング
装置の概略斜視図、同図（ｂ）はそのボンディング装置
の概略断面図、第５図は本発明の第２実施例であるボン
ディング装置において平行度のずれの補償の仕方を説明
するための図である。

ここで、第１図乃至第３図に示すものと同一の機能を有
するものには同一の符号を付することにより、その詳細
な説明を省略する。

第２実施例が第１実施例と異なるところは弾性部材とし
てスプリングの代わりに流体チューブを用いたことであ
る。第２実施例では、加圧ヘッド４の先端部のドーナツ
状部材１４の内側に、流体を充填した環状の流体チュー
ブ１６を保持し、これを弾性部材として使用している。

この流体チューブ１６の材質としては変形可能な、例え
ばゴム等を用い、また、流体チューブ１６内に入れる流
体としては空気などの気体の他、液体を用いることがで
きる。第４図に示すようにドーナツ状部材１４の下部に
はリング状部材１４ａが設けられている。これは加圧へ
ンド４を上昇させるときに、リング状部材１４ａをフラ
ンジ部１８に引掛けてボンディングツール２を持ち上げ
るためのものである。ドーナツ状部材１４を設けている
のは、流体チューブ１６は横方向の剛性が小さいからで
ある。

この装置において、平行度のずれの補償の仕方を説明す
る。載置台６上のｒｃチンブ２２が加圧面２ａに対して
傾いている場合、加圧へソド４を下降させると、ボンデ
ィングツール２は最初にＩＣチップ２２の一部に当接す
る。これより更にボンディングツール２を下降すると、
流体チューブｌ６の右側の部分１６ａが圧縮され、その
分、左側１６ｂが膨張しようとする。このためボンディ
ングツール２の加圧面はＩＣチップ２２の接合面２２ａ
に倣うように角度を変える。これによりＩＣチップ２２
の電極２３とＴＡＢテープ２４のリード２６はその平行
度が補償される。更に加圧ヘッド４を下降させても、流
体チューブ１６内の圧力は円周方向のどの位置において
も同じであるため、加圧面２ａがＩＣチップ２２の各部
に与える圧力は力は均一となり、両者を確実に接合する
ことができる。したがって、接合の際の歩留りの向上を
図ることができる。

第２実施例のボンディング装置においては、流体チュー
ブを用いているため、第１実施例のようにバネ定数が等
しい複数のスプリングを用意し、バネ定数を同一に合わ
せる調整が必要なくなる。

尚、上記の第１及び第２の実施例においては、既にバン
ブが形成されたＴＡＢテープのリードとＩＣチップの電
極とを接合する場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、ＴＡＢテープのリード先端
部にバンブとなる多数の微細金属球を一括して熱圧着す
る場合も本装置を使用することができる。したがって、
このボンディング装置は、バンブ付きＴＡＢテープの製
造工程及びＴＡＢテープとＩＣチップとを接合する工程
において２度にわたり使用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、たとえ被押圧体の
接合面と押圧手段の加圧面とが平行でなくとも、調整作
業を行わずに被押圧体の接合面に均一な荷重を加えるこ
とができるので、たとえばＩＣチップとＴＡＢテープと
をバンブを介して接合する際に確実な接合を行うことが
でき、接合の際の歩留りの向上及び作業能率の向上を図
ることができるボンディング装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例であるＩＣＣランプンディ
ング装置のボンディングツールの概略斜視図、第２図は
このボンディング装置によるボンディング動作を説明す
るための概略断面図、第３図はこのボンディング装置に
よって平行度のずれを補正する様子を示した図、第４図
（ａ）は本発明の第２実施例であるボンディング装置の
概略斜視図、同図（ｂ）はそのボンディング装置の概略
断面図、第５図は本発明の第２実施例であるボンディン
グ装置において平行度のずれの補償の仕方を説明するた
めの図である。 ２・・・ボンディングツール、２ａ・・・加圧面、４・
・・加圧ヘッド、６・・・載置台、１２ａ、１２ｂ、１
２ｃ、１２ｄ・−スプリング、１４・・・　ドーナツ状
部材、 １４ａ・・・　リング状部材、 １６・・・流体チューブ、１８・・・フランジ部、２２
・・・　ＩＣチップ、２３・・・電極、２４・・・ＴＡ
Ｂテープ、２６・・・　リード、２８・・・バンブ。 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）押圧手段と、該押圧手段の加圧面に対向して配置
   されており且つ被押圧体を載置する載置台とを有するボ
   ンディング装置において、前記押圧手段を保持するため
   の保持手段を設け、前記押圧手段の加圧面と前記被押圧
   体の接合面との平行を維持する弾性部材を、前記押圧手
   段と前記保持手段との間に介装したことを特徴とするボ
   ンディング装置。
2. （２）前記弾性部材は、等しいバネ定数を有する複数の
   スプリングである請求項１記載のボンディング装置。
3. （３）前記弾性部材は内部に流体を充填した変形可能な
   環状チューブである請求項１記載のボンディング装置。