JPH0487346A - 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。

Ｔ　Ａ　Ｂ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｂｏｎ
ｄｉｎｇ）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
ＴＡＢ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Ｔ
ＡＢテープとをバンブ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、略正方形状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
押圧するポ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１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６３４１１６３
３号（発明の名称「チッ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載置してポ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（頃いて、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
介して自在に回動する。これによってＩＣチップの接合
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、ポンディング時に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
にかなりの摺動抵抗があり、球面軸受を介して載置台を
回転させ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ポンディン
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ポ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。

（！１１１１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ｉｌ！置する載置台とを有するボンディング装置に
おいて、前記載置台を、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介して支
持するように構成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、内部に流体を充填した変形可
能なチューブであることが望ましい。

また、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
押圧力によって載置台の下部に設けられた弾性部材が弾
性変形することにより、載置台に載置した被押圧体の接
合面が自動的に押圧手段の加圧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、被押圧体
の接合面と押圧手段の加圧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。

弾性部材として内部に液体や気体などの流体を充填した
変形可能のチューブを使用することにより、押圧時にお
けるチューブの変形により被押圧体の接合面と押圧手段
の加圧面とが平行となるよう接合面の角度が変化する。

更に押圧手段を下降させれば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。

弾性部材として適切かつ等しいバネ定数を持つ複数のス
プリングを使用することによって、押圧時に被押圧体の
接合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行度のずれに等しい。

）は、名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。したがって被押圧体
には均一の力が加えられて確実に接合が行われる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照しつ
つ説明する。第１図は本発明の一実施例であるボンディ
ング装置の概略断面図、第２図はそのホンディング装置
によって平行度のずれを補正する様子を示した図、第３
図はこの平行度のずれを補正する際のＩＣチップの位置
関係を示す図である。本実施例においては、微細金属球
（以下バンブと称する。）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を保持する加
圧ヘッド４と、ボンディング受は部６とを有するもので
ある。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
ディング受は部６は、ボンディングツール２の押圧面２
ａに対向しＩＣチップ２２を載置する載置台１２と、載
置台１２を固定する受は台１４と、受は台Ｉ４を支持す
る支持台１６と、受は台１４と保持台１６の間に設けら
れた環状のチューブ１８とを備えるものである。一般に
は、載置台１２と受は台１４とは一体的に形成してもよ
い。環状チューブ１８は受は台１４の底部を囲むように
設けてあり、環状チューブ１８の材質としては変形可能
な、例えばゴム等を用いている。また、環状チューブ内
には非圧縮性の液体を入れている。ＩＣチップ２２の上
方には水平方向に移動するＴＡＢテープ２４が配置され
、受は台１４上にはＩＣチップ２２とＴＡＢテープ２４
の相対位置をずらさないためにクランプ機構２０が設け
られている。

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、加圧へラド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の真下に移動されるとともに、別の
ＩＣチップが移送手段（不図示）によって載置台１２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。この様子は第２
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、次
のようにして平行度のずれが補償される。

最初は加圧ヘンド４の下降にともないポンプイングツ〜
ル２の加圧面２ａはＩＣチップ２２の一部分に当接する
が、加圧ヘンド４がさらに下降すると、ボンディングツ
ール２が最初に当接した部分に対応する環状チューブ１
８は圧縮され、それと反対側の部分は膨張する。環状チ
ューブ１８の内部には非圧縮性の液体が充填されている
ため、チューブ全体の体積は変化しな、いので、第２図
に示すようにＩＣチップ２２の重心の、支持台１６の底
面からの高さｈは変わず、ＩＣチップ２２の重心を中心
として受は台が回転する。このため、受は台１４はＩＣ
チップ２２の接合面がボンディングツール２の加圧面２
ａに倣うように角度を変える。これによりＩＣチップ２
２の電極２３とＴＡＢテープ２４のリード２６はその平
行度のずれが補償される。更に加圧ヘッド４を下降させ
ても、環状チューブ１８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２
２の各部に与える圧力は均一となり、接合を確実に行う
ことができる。

尚、ボンディングを行うときにはクランプ機構２０によ
ってＴＡＢテープ２４を受は台１４上にクランプしてい
るので、受は台１４の角度が変化したときでも、ＴＡＢ
テープ２４のリード２６とＩＣチップ２２の電ＦｆＡ２
３の相対的位置がずれる心配はない。したがって、ＩＣ
チップ２２は確実にリードに接合される。

また、上記のような動作をする際に、受は台１４が回転
することによりＩＣチップ２２の水平方向の位置がずれ
て、すなわちＩＣチップ２２とボンディングツール２と
の相対的位置がずれて、正確な接合ができなくなる虞も
ある。しかし、第３図に示すようにＩＣチップ２２が破
線で示した補正前の状態（受は台が倣う前の状態）から
実線で示した補正後の状態（受は台が倣った後の状態）
にＩＣチップ２２の中央部を中心として角度θだけ回転
しても、ＩＣチップ２２のずれはそれ程問題にならない
。実際、回転によりＩＣチップ２２の電極位置が垂直方
向にδｖ−１０μｍ程度ずれるが、ＩＣチップ２２の大
きさは約１ｃｍ角と小さいので、水平方向にはδ、＝０
．０２μｍ程度しかずれない。したがって、ボンディン
グを行う際のＩＣチップ２２の水平方向のずれは無視す
ることができる。また、このようにＩＣチップのずれを
無視することができるので、クランプ機構を設けなくと
も高い精度で接合を行うことが可能である。

本実施例のボンディング装置においては、ボンディング
の際に加わる荷重を環状チューブで受けることになるた
め、球面軸受を使用するときに問題となる摺動抵抗に比
べ、受は台と支持台との間に働く摺動抵抗は問題のない
程度にまで小さくなるので、わずかな平行度のずれであ
っても確実にこれを補償することができる。しかもＩＣ
チップの各電極とバンブの間に加わる力は均一となり、
これらの接合は確実なものとなるため、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載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。

尚、上記の実施例においては、受は台の下部に設けた弾
性部材として環状のチューブを用いた場合について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スプ
リングや円形チューブ等を用いてもよい。第４図は弾性
部材としてスプリングを用いた場合のボンディング受は
部の概略断面図である。このようにスプリング３０を使
用する場合には、加圧ヘッドを下降させボンディングツ
ールがＩＣチップの一部に当接したときにスプリングの
縮みによる弾性変形により、受は台１６はＩＣチップ２
２の接合面とボンディングツール２の加圧面とが互いに
平行になるように角度を変える。

今、ボンディングツール２からの荷重がＩＣチップ２２
の接合面にどのように働くかを考察する。

ここでは簡単のため横方向に配置されたバネ定数の等し
い２本のスプリング３０ａ、３０ｂのみ取り扱う。載置
台６上のＩＣチップ２２の接合面が加圧面２ａに対して
傾いており、第４図に示すようにＩＣチップ２２の、ス
プリング３０ａが位置する側の電極２３がスプリング３
０ｂが位置する側の電極２３に対してδだけずれが生じ
ている場合を考える。ボンディングツール２によってＩ
Ｃチップ２２を加圧したときのスプリング３０ａ、３０
ｂの縮み（つりあいの状態からの変位）をそれぞれｘｍ
、Ｘｌ、とし、これらに加わる力をそれぞれＦ、、Ｆ、
とすると次の関係がある。

Ｆ、＝に−ｘ。

Ｆｂ＝に−ｘ。

Ｘｌ、−Ｘｌｌ−δ 特に平行度のずれδがスプリング３０の縮みより非常に
小さいとすると（Ｘ＠　、Ｘ６　＞δ）、Ｆａ　／　Ｆ
　＞　−ｋ　ｘ　ａ　／　ｋ　ｘ　ｈとＸ　＠　／　Ｘ
　ｂ ＝ｘ＊／（ｘｍ　＋δ） ＝（１＋　δ　／　ｘ　１　）　　−宜−１−δ／ｘｌ
ｌ　＋（δ／ｘ、）”　　−・−−−より、Ｆ、＝Ｆ、
と考えることができる。したがって、２つのスプリング
３０ａ、３０ｂにはほぼ均一の力が働き、ＩＣチップ２
２の接合面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δ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、、Ｆｂ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。尚、上記においては２本の
スプリング３０ａ、３０ｂについて考察したが、同図に
垂直な方向に配置された２本のスプリング（不図示）に
ついても同様である。

また、第５図は弾性部材として液体を充填した円形のチ
ューブを用いた場合のボンディング受は部の概略断面図
である。この場合の作用、効果等は環状チューブを使用
した場合と同様である。環状チューブよりもこのような
円形チューブ４０の方が製造しやすい場合には、円形チ
ューブ４０を使用することもできる。

更に、上記の実施例においては、既にバンプが形成され
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プと
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、バンプ付きＴＡＢテープの製造工程及びＴ
ＡＢ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
とができるため、例えばＩＣチップとＴＡＢテープとを
バンプ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図は本発明の一実施例であるボンディング装置の概
略断面図、第２図はそのホ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３図はこの平行
度のずれを補正する際のＩＣチップの位置関係を示す図
、第４図は弾性部材としてスプリングを用いた場合のポ
ンディング受は部の概略断面図、第５図は弾性部材とし
て液体を充填した円形のチューブを用いた場合のポンデ
ィング受は部の概略断面図である。 ２・・・ボンディングツール、 ２ａ・・・加圧面、４・・・加圧ヘッド、６・・・ボン
ディング受は部、 １２・・・載置台、１４・・・受は台、１６・・・支持
台、１８・・・環状チューブ、２０・・・クランプ機構
、２２・・・　ＩＣチップ、２３・・・電極、２４・・
・ＴＡＢテープ、２６・・・リード、２８・・、バンプ
、３０・・・スプリング、 ４０・・・円形チューブ。

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、前記載置台を、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
   性部材を介して支持するように構成したことを特徴とす
   るボンディング装置。
2. （２）前記弾性部材は内部に流体を充填した変形可能な
   チューブである請求項１記載のボンディング装置。
3. （３）前記弾性部材は、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。