JPS63244635A

JPS63244635A - ボンデイング装置

Info

Publication number: JPS63244635A
Application number: JP62076172A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Saito; 斉藤　和敬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-10-12
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH0834228B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体チップの電極と回路基板のリードとを
一括してボンディングするボンディング装置に係わり、
特に電極とリードとの接合面に振動を加えるようにした
ボンディング装置に関する。

（従来の技術）半導体素子の実装において、多ビン、ｌ型化が要望され
ている現在、通常のワイヤーボンディングに代って、半
導体チップと回路基板のリードとを一括にボンディング
する方式が一部で行われている。従来の一括ボンディン
グ方式では、第５図に示す如く試料台５１上に電極バッ
ド５２に金バンブ５３を付けた半導体チップ５４を置き
、テープキャリア上リード５５と金バンプ５３とを位置
合せしてボンディングツール５６にて加熱及び加圧する
ことにより、これらを熱圧着していた。

また、ボンディング性を向上させるために、試料台５１
を予備加熱する方法等を採用していた。なお、図中５７
はポンディングツール５６の先端部を加熱するヒータ、
５８は試料台５１を加熱するヒータを示している。

ところで、この種のポンディング装置ではポンディング
圧力及び加熱温度が高くなる傾向にある。

特に、金バンプ５３がリード５５側に具備されている場
合には、ツール先端と接合部との距離が遠くなるので、
電極バッド５２への熱及び加重の衝撃がより大きいもの
となる。そして、上記ボンディング圧力及び加熱湿度が
高くなると、半導体チップに悪影響を与える等の問題が
生じ、良好なボンディングが行うことが困難となる。

一方、試料台を振動させることにより、ボンディング圧
力や加熱Ｉ！度等の条件を下げる方法も考えられている
（特開昭６１−２５５０３１号）。しかしながら、この
装置を用いて本発明者等が各種実験を繰返したところ、
電極バッドとリードとの接合部に均一に撮動を加えるこ
とはできず、良好なボンディングを行うことは困難であ
った。これは、リード先端がフリーの状態にあり、試料
台の振動に伴い不規則に動くからであると考えられる。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来、半導体チップのｉｉ＆と回路基板のリ
ードとをボンディングする際に、電極及びリードに均一
に振動を加えることはできなかった。このため、ボンデ
ィング圧力や加熱温度等を十分に下げることはできず、
これが良好なボンディングを妨げる要因となっていた。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、半導体チップの電極と回路基板のリー
ドとの接合部に均一に振動を加えることができ、ボンデ
ィング圧力及び加熱温度を十分に下げて良好なボンディ
ングを行い得るボンディング装置を提供することにある
。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、半導体チップを載置する試料台とボン
ディングツールとを相対的に撮動させることに加え、該
振動時における回路基板リードのすべりを防止するため
にボンディングツールの先端にリード形状に対応する溝
を形成することにある。

即ち本発明は、半導体チップの電極と回路基板のリード
とを一括してボンディングするボンディング装置におい
て、前記リードを前記電極側に押圧するボンディングツ
ールの先端部に前記リードの形状と対応した溝を設ける
と共に、このボンディングツールと前記半導体チップを
載置した試料台とを相対的に振動させる振動機構を設け
るようにしたものである。

（作用）本発明によれば、ボンディングツールの先端部に設けた
溝により回路基板のリードを支持することができるので
、振動時におけるリードのすべりを未然に防止すること
ができる。従って、ボンディング時に接合部近傍を均一
に振動させることができ、その振動エネルギーによって
ボンディング圧力や加熱温度を低くすることができ、こ
れにより信頼性の高い接合を行うことが可能となる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる半導体ボンディング
装置を示す概略構成図である。図中１１は固定端に固定
された試料台であり、この試料台１１上には上面に電極
バッド１２を形成した半導体チップ１３が載置されてい
る。試料台１１の内部にはヒータ１４が設けられており
、このヒータ１４により半導体チップ１３が予備加熱さ
れるものとなっている。

、試料台１１の上方には、半導体チップ１３上に位置し
てボンディングツール１５が配置されている。このボン
ディングツール１５はプランジャ等の進退機構１６によ
り上下方向に進退移動すると共に、圧電素子等の振動機
構１７により横方向に振動するものとなっている。ボン
ディングツール１５にはヒータ１８が設けられており、
このヒータ１８によりツール先端部１９が加熱される。

ボンディングツール１５の先端部１９には、後述するリ
ードに対応する溝１９ａが設けられている。

また、ボンディングツール１５と半導体チップ１３との
間にはテープキャリア２１にて支持されたリード２２が
配置されており、このリード２２の先端の下面に金バン
ブ２３が取着されている。

そして、先端部１９の溝１９ａはこのリード２２をはめ
込んで、該リード２２を前記半導体チップ１３上の電極
バッドに押圧するものとなっている。

ここで、ボンディングツール１５の先端部１９は第２図
に示す如く矩形状に形成され、その溝１９ａは周辺部に
複数個設けられている。溝１９ａの大きさは前記リード
２２よりも僅かに大きいものであり、谷溝１９ａはリー
ド２２をはめ込んだ状態でリード２２の横方向のすべり
を防止する。また、前記振動機構１８による振動方向は
ツール先端部１９の対角線方向（図中矢印方向）、つま
りリード方向と４５°傾いた方向となっている。

次に、上記装置を用いたボンディング工程について説明
する。

まず、試料台１１上の半導体チップ１３をヒータ１４に
より予備加熱しておき、ボンディングツール１５の先端
部１９をヒータ１８により加熱しておく。次いで、テー
プキャリア２１上のリード２２とツール先端部１９とを
位置合せし、進退機構１６によりボンディングツール１
５を落としこみながら、ツール先端部１９の溝１９ａに
リード２２をはめ込む。このときのツール先端部１９゜
リード２２．金バンブ２３及び電極パッド１２等の位置
関係を、第３図の斜視図及び第４図の拡大図に示す。

この状態で、振動機構１７によりボンディングツール１
５を撮動させることによって、金バンプ２３と電極パッ
ド１２とに振動及び加圧を与えてこれらを接合する。接
合条件は、通常のワイヤーボンディングでの超音波圧着
ボンディングと同様でよい。これにより、固定状態にあ
る電極バッド１２に対しリード２２に取着された金バン
ブ２３がボンディングツール１５の振動と共に振動する
ことになり、電極バッド１２及び金バンブ２３の接合部
には均一に超音波振動が与えられる。

かくして本実施例によれば、ツール先端部１９に？１１
１９ａを設け、この溝１９ａにリード２２をはめ込んだ
状態で振動を与えているので、リード２２のツール先端
部１９とのすべりをなくして、電極バッド１２と金バン
プ２３との接合部に均一な振動を与えることができる。

このため、ボンディング圧力や加熱温度等を十分低くす
ることかができ、半導体チップを熱や圧力から保護する
ことができる。従って、ボンディングの信頼性向上につ
ながる。また、酸化膜を持つ金属間のボンディングに対
しては、振動を与えることにより、この酸化膜が破壊さ
れボンディングし易くなる効果もある。さらに、試料台
側でなくツール側を振動しているので、半導体チップ１
３に加わるｆｆ１ｌを小さくし、該チップ１３の特性劣
化を防止し得る等の利点もある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記振動機構はツール側でなく、試料台側
に設けるようにしてもよい。ざらに、振動機構としては
圧！振動子に限るものではなく、磁歪振動子等を用いる
ことも可能である。

また、金バンプはリード側でなく電極パッド側に取着さ
れたものであってもよい。さらに、前記振動方向は半導
体チップと平行な面内でリードの方向に対し４５゛傾い
た方向が最も望ましいが、これから僅かにずれていても
何等問題とならない。

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、ボンディングツー
ルの先端部に溝を設けたことにより、半導体チップと回
路基板のリードとの接合部に均一に振動を加えることが
できる。従って、ボンディング圧力や加熱湿度等を十分
低くすることができ、ボンディングの信頼性向上をはか
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるボンディング装置を
示す概略構成図、第２図は上記装置のツール先端部形状
を示す図、第３図はツールを落とし込んだ状態を示す斜
視図、第４図はツールを落とし込んだ状態を示す要部拡
大図、第５図は従来のボンディング装置をホブ概略構成
図である。１１・・・試料台、１２・・・電橋バッド、１３・・・
半導体チップ、１４．１８・・・ヒータ、１５・・・ボ
ンディングツール、１６・・・進退機構、１７・・・振
ｅｉ構、１９・・・ツール先端部、１９・・・溝、２１
・・・テープキャリア、２２・・・リード、２３・・・
金バンプ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体チップの電極と回路基板のリードとを一括
してボンディングするボンディング装置において、前記
リードを前記電極側に押圧するボンディングツールの先
端部に前記リードの形状と対応した溝を設けると共に、
このボンディングツールと前記半導体チップを載置した
試料台とを相対的に振動させる振動機構を設けてなるこ
とを特徴とするボンディング装置。
（２）前記振動機構は、前記ボンディングツールに設け
られたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のボンディング装置。
（３）前記振動機構による振動方向を、前記半導体チッ
プと平行な面内で且つリードの方向に対し４５°傾いた
方向に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のボンディング装置。