JPH06338543A - ボンディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インナリードボンディング時の接着剤から発
生したガスによる製品の汚染防止。 【構成】 絶縁性のテープ１１の主面に接着剤１２を介
して取り付けられたリード５の一部に、ボンディングツ
ール４によって半導体チップ２の電極７を接続する。ボ
ンディング部分に近接するボンディング装置部材である
テープガイド１０の内周壁面に排気穴４５が設けられて
いる。この排気穴は排気パイプ４７を介して排気ポンプ
４９に接続されている。したがって、ボンディング時に
接着剤からガスが発生しても、このガスは強制的に装置
外に排気されることから、テープガイドやクランパ９等
の装置部材表面でガスが凝固する現象が防げるため、ガ
スの凝固によって生じた凝固物でキャリヤテープ等の製
品を汚染しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＴＡＢ（Tape Automated
Bonding）におけるボンディング装置、特にインナリー
ドボンディング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器は、機能面から高密度実装化
が、実装面から軽量化，小型化，薄型化が要請されてい
る。また、電子部品の製造コストの低減のために、パッ
ケージ形態としては材料が安くかつ生産性が良好な樹脂
封止（レジンパッケージ）型半導体装置が多用されてい
る。レジンパッケージ型半導体装置としては、金属製の
リードフレームを用いるもの、絶縁性フィルムの表面に
リードを形成したＴＣＰ（Tape Carrier Package）等が
知られている。テープキャリヤパッケージ（ＴＣＰ）と
しては、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）およびトラ
ンスファモールドによるモールドＴＡＢ（モールドＴＣ
Ｐ）がある。

【０００３】ＴＡＢ実装技術については、たとえば、工
業調査会発行「電子材料」1991年５月号、同年５月１日
発行、Ｐ25〜Ｐ36に記載されている。この文献には、Ｌ
ＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）ド
ライバおよびＴＡＢドライバのＬＣＤへの実装方法につ
いて記載されている。この文献には２色メッキテープに
ついて記載され、２色メッキテープについて、「２色メ
ッキテープは，インナリードとアウタリードを異なるメ
ッキにより仕上げられたテープである…ＯＬのハンダの
組成は，Ｓｎ９０％，Ｐｂ１０％であり，インナとアウ
タの間はソルダレジストにより仕切られている。」旨記
載されている。

【０００４】また、株式会社日立製作所半導体事業部
「Ｇａｉｎ」1990年１月30日発行、Ｐ32およびＰ33に
は、ＬＣＤドライバ用ＴＡＢについて記載されている。
ＴＡＢ製品は、前記文献のＴＡＢ断面において示されて
いるように、ＬＳＩ（大規模集積回路装置）チップを装
着するための穴の周囲のポリイミドテープ上には、接着
剤を介して銅箔（リード：３５μｍ厚）が貼り付けられ
ている。また、前記リードの内外端部分を除く表面には
ソルダーレジストが設けられている。

【０００５】また、工業調査会発行「電子材料」1989年
７月号、同年７月１日発行、Ｐ22〜Ｐ26には、ＴＡＢテ
ープの種類が例示され、銅パターンのみからなる１層テ
ープ、銅をフィルムに直接付けた２層テープ、銅箔とフ
ィルムを接着剤を使用して貼り付けた３層テープがある
旨記載されている。テープとリードとを接着する接着剤
としては、エポキシ系の接着剤が使用されている。エポ
キシ系の接着剤が多用されている点については、株式会
社プレスジャーナル発行「月刊SemiconductorWorld
（セミコンダクター ワールド）」1982年11月号、同年
10月15日発行、Ｐ81に記載されている。

【０００６】一方、日経ＢＰ社発行「日経マイクロデバ
イス」1986年３月号、同年３月１日発行、P128〜P135に
はバンプ付ＴＡＢについて記載されている。この文献に
は、インナリードボンディングにおけるギャング・ボン
ディングについて、「ギャング・ボンディングの方法は
二つある。一つはチップを下からヒーターで１００〜２
７５℃に加熱して，ボンディング・ツールの温度を３８
０〜５４０℃，圧力を３１〜６１ｇ／リードとする。温
度，圧力ともに低めに設定してボンディングする方法
（低温ボンディング）である。もう一つは，チップを加
熱せずに，ボンディング・ツールの温度を４９０〜５４
０℃，圧力を６２〜９４ｇ／リードと，ともに高くして
ボンディングする方法（高温ボンディング）である。」
旨記載されている。

【０００７】他方、工業調査会発行「ＴＡＢ技術入門」
1990年１月25日発行、P178〜P185には、インナリードボ
ンディングを行うＴＡＢボンダの構造について記載され
ている。ＴＡＢボンダは、加熱ステージ上の熱絶縁体上
にチップが載置される。また、このチップは、チップガ
イドによって位置決めされる。フィルムキャリヤは、テ
ープガイドによって案内される。ボンディングツールの
降下加圧によってインナリードの先端はチップの電極に
ボンディングされる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】インナリードボンディ
ング装置は、図９に示すように、ステージ１上に載置さ
れた半導体チップ２に対して、キャリヤテープ３を位置
決めした後、ツール（ボンディングツール）４を下降さ
せてキャリヤテープ３のリード５の内端（インナリード
６の内端）とチップ２の電極（バンプ電極）７を接続す
る。また、前記キャリヤテープ３は、クランパ９とテー
プガイド１０に案内される。ところで、前記ボンディン
グ時、前記ステージ１は、たとえば１００℃、ボンディ
ングツール４は５００℃に加熱されることから、キャリ
ヤテープ３も高温に晒されることになり、リード５を絶
縁性のテープ１１に接着する接着剤１２から揮発性のガ
ス１３（図では矢印で示す）が発生する。このガス１３
はテープガイド１０の表面に接触すると凝固してテープ
ガイド１０表面に付着する。液状の凝固物１４が順次蓄
積されると、凝固物１４はテープガイド１０の表面を伝
わって流れ落ち、テープ１１の表面に付着する。この凝
固物１４は絶縁体となることから、流れてリード５の外
端側のアウタリード１５に付着した場合、実装の際導体
層との間で電気的接続が行われず実装不良の原因とな
る。

【０００９】本発明の目的は、ボンディング時に発生す
るガスによる製品やボンディング装置部材の汚染を防止
できるボンディング装置を提供することにある。本発明
の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明のインナリードボ
ンディング装置は、絶縁性のテープの主面に接着剤を介
して取り付けられたリードの一部に半導体チップの電極
を接続する構造であり、ボンディング時に接着剤から発
生するガスを強制排気するための排気手段として、ボン
ディング部分に近接するボンディング装置部材であるテ
ープガイドの内周壁面に排気穴が設けられている。この
排気穴は排気パイプを介して排気ポンプに接続され、前
記ガスを装置外に強制排気できるようになっている。

【００１１】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、排気穴がステージの上面
（半導体チップ載置面）に設けられていて、接着剤から
発生したガスが下方に向かって流れて排気される構造と
なっている。

【００１２】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、ボンディング時に接着剤か
ら発生するガスを周囲に飛散させるようにガス発生部に
気体を吹き付けるガス噴射機構が設けられた構造となっ
ている。

【００１３】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、ボンディング時に接着剤か
ら発生するガスを下方に飛散させるようにガス発生部に
気体を吹き付けるガス噴射機構が設けられているととも
に、ステージの上面（半導体チップ載置面）に排気手段
を構成する排気穴が設けられ、接着剤から発生したガス
を下方に向かって流して排気する構造となっている。

【００１４】

【作用】本発明のインナリードボンディング装置におい
ては、ボンディング時に接着剤からガスが発生しても、
このガスはテープガイドに設けられた排気穴に直接吸引
されかつ強制的に装置外に排気されることから、テープ
ガイドやクランパ等のボンディング装置部材表面でガス
が凝固する現象が防げるため、ガスの凝固によって生じ
た凝固物でキャリヤテープ等の製品が汚染されなくな
る。また、ボンディングツールの汚染も防止できる。

【００１５】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、前記排気穴を半導体チップ
を載置するステージ面に設けていることから、ボンディ
ング部分の気体の流れは下方に向かって流れるダウンフ
ローとなっているため、接着剤から発生したガスは、ボ
ンディング部分に近接したボンディング装置部材に触れ
ることなく強制排気され、ガスの凝固によって生じた凝
固物でキャリヤテープ等の製品が汚染されなくなる。

【００１６】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、ボンディング時に接着剤か
ら発生するガスを下方に飛散させる構造となっているこ
とから、接着剤から発生したガスは、ボンディング部に
近接したボンディング装置部材に触れることなくボンデ
ィング部分から除去され、ガスの凝固によって生じた凝
固物でキャリヤテープ等の製品が汚染されなくなる。

【００１７】本発明の他の実施例によるインナリードボ
ンディング装置においては、ボンディング時に接着剤か
ら発生するガスを下方に飛散させるとともに、半導体チ
ップを載置するステージ面に設けた排気穴から強制的に
ガスを排気するため、接着剤から発生したガスは、ボン
ディング部に近接したボンディング装置部材に触れるこ
となく強制排気され、ガスの凝固によって生じた凝固物
でキャリヤテープ等の製品が汚染されなくなる。

【００１８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例によるインナリー
ドボンディング装置の要部を示す断面図、図２は同じく
テープガイドを示す平面図、図３は同じくインナリード
ボンディング装置の概要を示す模式的正面図、図４はワ
ークであるテープキャリヤを示す平面図、図５は本発明
のインナリードボンディング装置によって半導体チップ
が固定されたテープキャリヤを示す平面図、図６は半導
体チップが樹脂で封止されたテープキャリヤパッケージ
を示す平面図、図７は単体のテープキャリヤパッケージ
を示す平面図である。

【００１９】この実施例では、リールトウリール構造の
インナリードボンディング装置に本発明を適用した例に
ついて説明する。本発明のボンディング装置、すなわち
絶縁性のテープの一面に接着剤を介して貼り付けられた
リードの内端と、半導体チップの電極とをＡｕＳｎ等の
半田で接続するインナリードボンディング装置は、図３
に示すように、チップ（半導体チップ）２を載置するス
テージ１を有している。このステージ１にはヒータ２０
が内蔵されている。ヒータ２０は、たとえば１００℃に
設定され、ステージ１が１００℃になるように制御され
る。この結果、ステージ１上のチップ２も１００℃程度
に加熱されることになる。

【００２０】一方、前記ステージ１のわずか上方には、
いずれも中央部分に開口部２１，２２を有する枠構造の
クランパ９およびテープガイド１０が配設され、これら
クランパ９とテープガイド１０との間にキャリヤテープ
３が挟まれて延在するようになっている。キャリヤテー
プ３はローダ装置のリール取付軸２３に取り付けられた
リール２４から順次解き出され、送りローラ２５に案内
されてクランパ９とテープガイド１０間に延在し、かつ
他の送りローラ２６に案内されてアンローダ装置の巻取
軸２７に取り付けられた巻取リール２９に巻き取られる
ようになっている。

【００２１】前記キャリヤテープ３は、図４に示すよう
に、一定幅を有する絶縁性のテープ１１を主体にして形
成されている。テープ１１は、たとえば厚さ１２５μｍ
のポリイミド樹脂フィルムで形成され、両側にスプロケ
ットホール３５を有している。また、テープ１１の中央
には、長手方向に沿って定間隔に矩形のデバイスホール
３６が設けられているとともに、このデバイスホール３
６の近傍にスリット孔３７が設けられている。そして、
前記デバイスホール３６の両側には、複数のリード５が
設けられている。一方のリード群、すなわち出力リード
は、一端が前記デバイスホール３６内にわずかに突出す
るとともに、他端はテープ１１上に延在している。ま
た、他方のリード群、すなわち入力リードは、一端が前
記デバイスホール３６内にわずかに突出するとともに、
他端はスリット孔３７を跨いでテープ１１上に延在して
いる。これらリード５は、デバイスホール３６が設けら
れたテープ１１にエポキシ樹脂系の接着剤１２（図１参
照）を介して銅箔を貼り付けた後、銅箔をエッチングす
ることによって形成される。また、前記デバイスホール
３６の周囲のリード５部分はソルダレジスト３９で被わ
れている。

【００２２】他方、前記ステージ１に対応してステージ
１の上方には、ツール（ボンディングツール）４が配設
されている。このボンディングツール４には、ヒータ３
０が内蔵され、ボンディングツール４の先端（下端）の
加圧部３１を、たとえば５００℃に維持させるようにな
っている。ボンディングツール４は降下して、図１に示
すように、キャリヤテープ３のリード５の内端をチップ
２の電極７に押し付ける。この押し付け（圧着）は０．
５〜１．５秒の間行われる。この圧着によって前記チッ
プ２のバンプ電極７が溶けてチップ２とリード５は接続
され、インナリードボンディングが行われることにな
る。

【００２３】ところで、これが本発明の特徴の一つであ
るが、図１〜図３に示すように、本発明のインナリード
ボンディング装置においては、キャリヤテープ３の接着
剤１２から発生したガス１３を強制排気する排気手段が
設けられている。この排気手段は、ボンディング部分に
近接した装置部材であるテープガイド１０の開口部２２
の内周壁面に設けられた排気穴４５と、この排気穴４５
に連通するように接手４６（図２参照）を介して接続さ
れた排気パイプ４７と、この排気パイプ４７に接続され
た排気ポンプ４９と、この排気ポンプ４９に接続された
排気ガス処理装置５０とからなっている。前記テープガ
イド１０は、図２に示すように、矩形板の中央に開口部
２２を有する枠体となるとともに、開口部２２の内周壁
面に排気穴４５を有している。また、排気穴４５は導孔
５２によってテープガイド１０の外周部分に導かれ、接
手４６と繋がるようになっている。大きく開口した排気
穴４５から順次強制排気される。また、テープガイド１
０の内周壁面は、ボンディング部分に対面して比較的高
い温度となっていることから、テープガイド１０の内周
壁面にガス１３が触れても凝固することなくガスの状態
で排気される。したがって、ガスの凝固物がテープガイ
ド１０に付着して溜まることもなく、凝固物の付着によ
るキャリヤテープ３等の製品の汚染が防止できるように
なる。

【００２４】本発明のインナリードボンディング装置に
よってボンディング処理されたキャリヤテープ３は、図
５に示すように、デバイスホール３６部分にチップ２を
有する構造となる。このキャリヤテープ３においては、
その後、トランスファモールドあるいはディスペンサに
よる塗布によって、図６に示すようにチップ２およびリ
ード５の内端部分がレジンによるパッケージ５５で被わ
れる。この状態でテープキャリヤパッケージ（ＴＣＰ）
５６が形成され、このＴＣＰ５６はリールに巻き付けら
れて出荷される。

【００２５】ＴＣＰ５６は、実装時、アウタリードボン
ディング装置の金型部で打ち抜かれ、図７に示すような
単体のテープキャリヤパッケージ構造の半導体装置５７
とされ、アウタリードボンディング装置によって所望の
基板に実装される。

【００２６】

【発明の効果】

（１）本発明のインナリードボンディング装置において
は、ボンディング時に接着剤から発生したガスを排気手
段によって速やかにボンディング装置外に排気するた
め、キャリヤテープや半導体チップ等の製品部分を始め
として、キャリヤテープを案内するテープガイドやクラ
ンパ等のボンディング装置部材をガスによって汚染しな
くなるという効果が得られる。

【００２７】（２）上記（１）により、本発明のインナ
リードボンディング装置においては、ボンディング部分
に近接したボンディング装置部材が、接着剤から発生し
たガスによって汚染されないことから、前記ボンディン
グ装置部材表面にガスの凝固による凝固物も付着しなく
なり、この凝固物による製品部分の汚染が防止できると
いう効果が得られる。したがって、絶縁性の凝固物によ
ってリードの外端部分が被われることもなく、実装時、
リードと配線基板の導体層とが良好な状態で電気的に接
続されることになり、実装の信頼性が高くなるととも
に、実装の歩留りが向上する。

【００２８】（３）上記（１）により、本発明のインナ
リードボンディング装置においては、ボンディング時に
接着剤から発生したガスによってボンディング装置部材
が汚染されないことから、ボンディング装置部材の清掃
作業を頻繁に行わなくともよくなり、装置稼働率が向上
するという効果が得られる。

【００２９】（４）上記（１）〜（３）により、本発明
によれば、ボンディング時に接着剤から発生したガスに
よって製品部分やボンディング装置部材を汚染すること
がなくなり、製品歩留りの向上，装置稼働率の向上から
テープキャリヤパッケージの製造コスト低減が図れると
ともに、テープキャリヤパッケージの実装歩留りの向上
が図れるという相乗効果が得られる。

【００３０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
排気手段をテープガイド以外のボンディング装置部材に
設けてもよい。図８は排気手段を構成する排気穴４５
を、半導体チップ２を載置するステージ１のチップ載置
面に設けた例である。この構造では、接着剤１２から発
生したガス１３は、下方に向かって流れ（ダウンフロ
ー）、ステージ１に設けられた排気穴４５から速やかに
強制排気される。したがって、ボンディング部分に近接
するボンディング装置部材であるクランパ９やテープガ
イド１０、さらにはボンディングツール４にガス１３が
接触して凝固物を形成されるようなこともない。

【００３１】ダウンフロー構造の強制排気手段によって
ガス１３による汚染が充分防げるが、この実施例では、
テープガイド１０の上方に噴射機構が設けられてガス１
３による汚染を防止している。すなわち、テープガイド
１０の上方には枠構造の噴射板６０が設けられている。
この噴射板６０は、枠に沿って内部に導孔６１が設けら
れた構造となっている。また、前記噴射板６０の下面に
は、噴射孔６２が複数設けられている。図示はしない
が、前記噴射板６０の導孔６１は供給管に接続されると
ともに、この供給管には清浄な気体（たとえば窒素ガ
ス）を供給する供給ポンプが接続されている。したがっ
て、前記噴射孔６２からは清浄な気体６３がテープ１１
面に噴射され、接着剤１２から発生したガス１３は下方
に飛散されるようになる。この飛散されたガス１３は、
前記ステージ１の排気穴４５内に吸い込まれて排気され
る。なお、前記噴射孔６２の配設角度は、排気効率が最
も高くなるように設定すればよい。

【００３２】前記実施例では、排気手段と噴射手段を併
設したが、噴射手段のみの場合でも、ガス１３による製
品部分や装置部材の汚染防止が達成できる。この場合、
前記噴射手段における噴射板６０に設ける噴射孔６２の
配設角度を選択して、噴射された清浄な気体６３によっ
て流れるガス１３が、ボンディング部分に近接するボン
ディング装置部材に接触せずに、ステージ１の周囲を通
って下方に飛散するようにする必要がある。

【００３３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＴＡＢ
製品製造におけるインナリードボンディング装置に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はない。本発明はボンディング時にガスを発生する同種
の装置には適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるインナリードボンディ
ング装置の要部を示す断面図である。

【図２】本発明によるインナリードボンディング装置に
おけるテープガイドを示す平面図である。

【図３】本発明によるインナリードボンディング装置の
概要を示す模式的正面図である。

【図４】本発明によるインナリードボンディング装置に
よって組み立てが行われるワークであるテープキャリヤ
を示す平面図である。

【図５】本発明のインナリードボンディング装置によっ
て半導体チップが固定されたテープキャリヤを示す平面
図である。

【図６】半導体チップが樹脂で封止されたテープキャリ
ヤパッケージを示す平面図である。

【図７】単体のテープキャリヤパッケージを示す平面図
である。

【図８】本発明の他の実施例によるインナリードボンデ
ィング装置の要部を示す断面図である。

【図９】従来のインナリードボンディング装置における
ガス発生とガス凝縮による凝固物付着現象を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…ステージ、２…チップ（半導体チップ）、３…キャ
リヤテープ、４…ツール（ボンディングツール）、５…
リード、６…インナリード、７…電極（バンプ電極）、
９…クランパ、１０…テープガイド、１１…テープ、１
２…接着剤、１３…ガス、１４…凝固物、１５…アウタ
リード、１６…リードパターン、２０…ヒータ、２１，
２２…開口部、２３…リール取付軸、２４…リール、２
５，２６…送りローラ、２７…巻取軸、２９…巻取リー
ル、３０…ヒータ、３１…加圧部、３５…スプロケット
ホール、３６…デバイスホール、３７…スリット孔、３
９…ソルダレジスト、４５…排気穴、４６…接手、４７
…排気パイプ、４９…排気ポンプ、５０…排気ガス処理
装置、５２…導孔、５５…パッケージ、５６…テープキ
ャリヤパッケージ（ＴＣＰ）、５７…半導体装置、６０
…噴射板、６１…導孔、６２…噴射孔、６３…清浄な気
体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関谷 實雄 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性のテープの主面に接着剤を介して
   取り付けられたリードの一部に半導体チップの電極を接
   続するボンディング装置であって、ボンディング時に発
   生するガスを強制排気する排気手段がボンディング部分
   に近接するボンディング装置部材に設けられていること
   を特徴とするボンディング装置。
2. 【請求項２】 前記排気手段は前記ガスが下方に向かっ
   て流れるように構成されていることを特徴とする請求項
   １記載のボンディング装置。
3. 【請求項３】 絶縁性のテープの主面に接着剤を介して
   取り付けられたリードの一部に半導体チップの電極を接
   続するボンディング装置であって、ボンディング時に発
   生するガスを下方に飛散させるようにガス発生部に気体
   を吹き付けるガス噴射機構が設けられていることを特徴
   とするボンディング装置。
4. 【請求項４】 絶縁性のテープの主面に接着剤を介して
   取り付けられたリードの一部に半導体チップの電極を接
   続するボンディング装置であって、ボンディング時に発
   生するガスに向かって上方から気体を吹き付けるガス噴
   射機構を有するとともに、前記ガスを強制排気する排気
   手段がボンディング部分に近接配置されたボンディング
   装置部材に設けられていることを特徴とするボンディン
   グ装置。