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JP6135328B2 - Bonding equipment - Google Patents
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Description

本発明は、半導体チップの突起電極とリードとを加熱して圧着するボンディング装置に関する。   The present invention relates to a bonding apparatus for heating and pressing a protruding electrode and a lead of a semiconductor chip.

従来、半導体チップの上面に形成された突起電極と、実装用テープのリードとをボンディングするTAB(Tape Automated Bonding)法が知られている。TAB法では、上面に複数の突起電極が形成された半導体チップをボンディングステージに固定した後、複数の突起電極の上に実装テープのリードを重ねる。そして、上方から500℃に昇温されたボンディングツールをリードに当てて、各リードと各突起電極を圧着する。このようにすることで、各リードと各突起電極がある程度まで潰れて電気的および機械的に接続される。そして、半導体チップの持つ機能をリードを介して取り出すことが可能となる。   Conventionally, a TAB (Tape Automated Bonding) method for bonding a protruding electrode formed on the upper surface of a semiconductor chip and a lead of a mounting tape is known. In the TAB method, a semiconductor chip having a plurality of protruding electrodes formed on the upper surface is fixed to a bonding stage, and then a lead of a mounting tape is overlaid on the plurality of protruding electrodes. Then, the bonding tool heated to 500 ° C. from above is applied to the leads, and the leads and the protruding electrodes are pressure-bonded. By doing in this way, each lead | read | reed and each protrusion electrode are crushed to some extent, and are electrically and mechanically connected. And it becomes possible to take out the function which a semiconductor chip has via a lead.

上記のようなボンディングステージの材料には、フォルステライト、ジルコニアが使用される。例えば、特許文献1記載のボンディング装置は、ジルコニア製のボンディングステージを用い、ボンディングステージを予め加熱しボンディングツールとボンディングステージとの温度差を小さくしようとしている。   Forsterite and zirconia are used as materials for the bonding stage as described above. For example, the bonding apparatus described in Patent Document 1 uses a zirconia bonding stage to heat the bonding stage in advance to reduce the temperature difference between the bonding tool and the bonding stage.

特開平7−50320号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-50320

しかしながら、上記のようなボンディング装置では、ボンディングツールによりリードと突起電極とを加熱圧着している間、ボンディングツールの熱が半導体チップを介してボンディングステージ上面に伝達され、ボンディングステージ内に温度分布が生じ、ステージ上面が凸形状に変形する。このステージ変形のため、半導体チップ中央の突起電極とリードは、端部に比べて、潰れ過ぎ、隣接する突起電極同士が接触する等の半導体チップの不良が発生する。   However, in the bonding apparatus as described above, the heat of the bonding tool is transmitted to the upper surface of the bonding stage through the semiconductor chip while the lead and the protruding electrode are heat-bonded by the bonding tool, and the temperature distribution is generated in the bonding stage. The stage upper surface is deformed into a convex shape. Due to this stage deformation, the protruding electrodes and leads in the center of the semiconductor chip are crushed more than the end portions, and defects in the semiconductor chip occur such that adjacent protruding electrodes come into contact with each other.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ボンディングステージの変形を抑制することにより、突起電極およびリードの潰れを均一化できるボンディング装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a bonding apparatus that can uniform the collapse of the protruding electrode and the lead by suppressing deformation of the bonding stage.

(1)上記の目的を達成するため、本発明のボンディング装置は、半導体チップの突起電極とリードとを加熱して圧着するボンディング装置であって、温度上昇に対して膨張する正膨張材料および温度上昇に対して収縮する負膨張材料が複合されてなる低熱膨張セラミックスで形成されたステージと、所定の温度に加熱され、前記ステージ上に重ね合わされた突起電極およびリードを加圧するボンディングツールと、を備え、前記負膨張材料は、リン酸タングステン酸ジルコニウムからなり、前記低熱膨張セラミックスのヤング率は、85GPa以上であることを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, a bonding apparatus according to the present invention is a bonding apparatus that heats and crimps a protruding electrode and a lead of a semiconductor chip, and a positive expansion material and a temperature that expand with a rise in temperature. A stage formed of a low thermal expansion ceramic composed of a composite of a negative expansion material that shrinks in response to a rise, and a bonding tool that is heated to a predetermined temperature and pressurizes the protruding electrodes and leads superimposed on the stage. The negative expansion material is made of zirconium tungstate phosphate, and the Young's modulus of the low thermal expansion ceramic is 85 GPa or more.

このように、ボンディングステージ材料に正膨張材料および負膨張材料が複合されてなる低熱膨張セラミックスを用いることにより、ボンディング時にステージ内に温度分布が生じても、ステージの変形を低減できる。さらに、負膨張材料にリン酸タングステン酸ジルコニウムを用いることにより広い温度範囲で低熱膨張を実現でき、ボンディングステージの変形を低減できる。   Thus, by using a low thermal expansion ceramic in which a bonding stage material is a composite of a positive expansion material and a negative expansion material, deformation of the stage can be reduced even if temperature distribution occurs in the stage during bonding. Further, by using zirconium tungstate phosphate as the negative expansion material, low thermal expansion can be realized in a wide temperature range, and deformation of the bonding stage can be reduced.

また、リン酸タングステン酸ジルコニウムの線膨張係数は、−4.0ppm/℃であり負膨張性が大きい。したがって、正膨張材料を多く添加して低(ゼロ)熱膨張のステージ材料を設計できる。その正膨張材料に高剛性材料を選定すれば、低熱膨張以外に高剛性の特性も付与でき、そのヤング率を85GPa以上にすることができる。また、正膨張材料に低熱伝導材料を選定し、低熱伝導なステージにすることもできる。   In addition, the coefficient of linear expansion of zirconium tungstate phosphate is −4.0 ppm / ° C. and has a large negative expansion property. Therefore, a stage material with low (zero) thermal expansion can be designed by adding a large amount of positive expansion material. If a high-rigidity material is selected as the positive expansion material, a high-rigidity characteristic can be imparted in addition to low thermal expansion, and the Young's modulus can be 85 GPa or more. In addition, a low thermal conductive material can be selected as the positive expansion material to provide a low thermal conductive stage.

(2)また、本発明のボンディング装置は、前記正膨張材料が、酸化ジルコニウムまたはリン酸ジルコニウムからなることを特徴としている。   (2) The bonding apparatus of the present invention is characterized in that the positive expansion material is made of zirconium oxide or zirconium phosphate.

このように、正膨張材料として、酸化ジルコニウムまたはリン酸ジルコニウムのジルコニウム化合物を選定することにより、負膨張材料との反応を特に抑制でき、複合化することができる。   As described above, by selecting a zirconium compound of zirconium oxide or zirconium phosphate as the positive expansion material, the reaction with the negative expansion material can be particularly suppressed and composited.

(3)また、本発明のボンディング装置は、前記低熱膨張セラミックスの室温から500℃までの線膨張係数が±1ppm/℃以下であり、熱伝導率が3W/mK以下であることを特徴としている。   (3) In the bonding apparatus of the present invention, the low thermal expansion ceramic has a linear expansion coefficient from room temperature to 500 ° C. of ± 1 ppm / ° C. or less and a thermal conductivity of 3 W / mK or less. .

このように、ボンディングステージ材料の低熱膨張セラミックスの室温から500℃までの線膨張係数が±1ppm/℃以下であれば、ボンディング時のステージ変形が0.5μm/φ30mmとなり、突起電極とリードの潰れを均一化できる。   As described above, if the linear expansion coefficient from room temperature to 500 ° C. of the low thermal expansion ceramic of the bonding stage material is ± 1 ppm / ° C. or less, the stage deformation at the time of bonding is 0.5 μm / φ30 mm, and the protruding electrode and the lead are crushed. Can be made uniform.

さらに、ボンディングステージ材料の熱伝導率を3W/mK以下とすることにより、ボンディングツールからの熱逃げを低減できる。ボンディングツールの温度維持に必要な負荷を低減できる。   Furthermore, heat escape from the bonding tool can be reduced by setting the thermal conductivity of the bonding stage material to 3 W / mK or less. The load necessary for maintaining the temperature of the bonding tool can be reduced.

なお、ボンディングステージ材料の線膨張係数は、負膨張材料と正膨張材料の添加割合を調整することにより設計でき、例えば負膨張材料としてリン酸タングステン酸ジルコニウムを、正膨張材料として酸化ジルコニウムを選定し、添加量をそれぞれ75vol%、25vol%とすることにより、室温から500℃までの線膨張係数を0.0ppm/℃にでき、±1ppm/℃以下に設計できる。   The linear expansion coefficient of the bonding stage material can be designed by adjusting the addition ratio of the negative expansion material and the positive expansion material.For example, zirconium phosphate tungstate is selected as the negative expansion material and zirconium oxide is selected as the positive expansion material. When the addition amounts are 75 vol% and 25 vol%, respectively, the linear expansion coefficient from room temperature to 500 ° C. can be 0.0 ppm / ° C., and can be designed to be ± 1 ppm / ° C. or less.

本発明によれば、ボンディング装置のステージ材料に低熱膨張セラミックスを用いることにより、突起電極およびリードの潰れを均一化でき、それらの合計高さのばらつきを低減できる。   According to the present invention, by using the low thermal expansion ceramic as the stage material of the bonding apparatus, the collapse of the protruding electrodes and the leads can be made uniform, and variations in their total height can be reduced.

本発明のボンディング装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the bonding apparatus of this invention.

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(ボンディング装置の構成)
図1は、ボンディング装置を示す概略図である。ボンディング装置101は、ボンディングステージ104、ボンディングツール105および装置架台106を備えている。図1に示すように、ボンディングステージ104は装置架台106により支持されており、ボンディングステージ104上には半導体チップ110が載置されている。
(Configuration of bonding equipment)
FIG. 1 is a schematic view showing a bonding apparatus. The bonding apparatus 101 includes a bonding stage 104, a bonding tool 105, and an apparatus base 106. As shown in FIG. 1, the bonding stage 104 is supported by an apparatus base 106, and a semiconductor chip 110 is placed on the bonding stage 104.

ボンディングステージ104は、固定具により装置架台106に精度よく固定されている。ボンディングステージ104は、ボンディング前においては常温(25℃)に保たれている。なお、上面とはボンディングステージ104から見て半導体チップ側の面を指し、下面とは上面とは反対側の面を指す。半導体チップ110上に形成された突起電極111の材質は、例えばAu−Siであり、リード112の材質は例えばCu合金等である。   The bonding stage 104 is fixed to the apparatus base 106 with high precision by a fixture. The bonding stage 104 is kept at room temperature (25 ° C.) before bonding. Note that the upper surface refers to the surface on the semiconductor chip side as viewed from the bonding stage 104, and the lower surface refers to the surface opposite to the upper surface. The material of the protruding electrode 111 formed on the semiconductor chip 110 is, for example, Au—Si, and the material of the lead 112 is, for example, a Cu alloy.

このようにボンディングステージ104上に半導体チップ110が載置されている状態で、以下のようなボンディング装置101の操作により突起電極111とリード112のボンディングを行うことができる。すなわち、まず、ボンディングに先立ち、ボンディングツール105を約500℃に昇温する。そして、昇温されたボンディングツール105を下降させて、ボンディングステージ104上で重ね合わされたリード112と突起電極111とを加圧することによってリード112と突起電極111とを圧着できる。   With the semiconductor chip 110 placed on the bonding stage 104 as described above, the bump electrode 111 and the lead 112 can be bonded by the operation of the bonding apparatus 101 as described below. That is, first, the temperature of the bonding tool 105 is raised to about 500 ° C. prior to bonding. Then, the lead 112 and the protruding electrode 111 can be pressure-bonded by lowering the heated bonding tool 105 and pressurizing the lead 112 and the protruding electrode 111 superimposed on the bonding stage 104.

(低熱膨張セラミックスの構成)
ボンディングステージ104を構成する低熱膨張セラミックスは、正膨張材料および負膨張材料により複合されて形成されている。正膨張材料は、温度上昇に対して膨張する材料である。負膨張材料は、温度上昇に対して収縮する材料である。
(Configuration of low thermal expansion ceramics)
The low thermal expansion ceramic constituting the bonding stage 104 is formed by combining a positive expansion material and a negative expansion material. A positive expansion material is a material that expands with increasing temperature. A negative expansion material is a material that shrinks with increasing temperature.

このように、ボンディングステージ材料に正膨張材料および負膨張材料が複合されてなる低熱膨張セラミックスを用いることにより、ボンディング時にステージ内に温度分布が生じても、ステージの変形を低減できる。さらに、負膨張材料にリン酸タングステン酸ジルコニウムを用いることにより広い温度範囲で低熱膨張を実現でき、ボンディングステージの変形を低減できる。   Thus, by using a low thermal expansion ceramic in which a bonding stage material is a composite of a positive expansion material and a negative expansion material, deformation of the stage can be reduced even if temperature distribution occurs in the stage during bonding. Further, by using zirconium tungstate phosphate as the negative expansion material, low thermal expansion can be realized in a wide temperature range, and deformation of the bonding stage can be reduced.

正膨張材料は、高剛性および低熱伝導率を有する材料で形成されている。高剛性および低熱伝導率を有する材料には、酸化ジルコニウムまたはリン酸ジルコニウムが挙げられる。   The positive expansion material is formed of a material having high rigidity and low thermal conductivity. Materials having high stiffness and low thermal conductivity include zirconium oxide or zirconium phosphate.

また、リン酸タングステン酸ジルコニウムの線膨張係数は、−4.0ppm/℃であり負膨張性が大きい。したがって、正膨張材料を多く添加して低(ゼロ)熱膨張のステージ材料を設計できる。その正膨張材料に低熱伝導率材料、高剛性材料を選定すれば、低熱膨張以外に低熱伝導、高剛性の特性も付与できる。   In addition, the coefficient of linear expansion of zirconium tungstate phosphate is −4.0 ppm / ° C. and has a large negative expansion property. Therefore, a stage material with low (zero) thermal expansion can be designed by adding a large amount of positive expansion material. If a low thermal conductivity material or a high rigidity material is selected as the positive expansion material, it is possible to impart characteristics of low thermal conductivity and high rigidity in addition to low thermal expansion.

負膨張材料は、負膨張性の高い材料で形成されている。負膨張性の高い材料には、リン酸タングステン酸ジルコニウムが挙げられる。このように、リン酸タングステン酸ジルコニウムに適切な量の適切な正膨張材料を混合することで室温から500℃までの線膨張係数を±1ppm/℃以下の低熱膨張の特性を有する材料を作製することができる。   The negative expansion material is formed of a material having a high negative expansion property. Examples of the material having a high negative expansion property include zirconium tungstate phosphate. In this way, a material having a low thermal expansion characteristic of a linear expansion coefficient from room temperature to 500 ° C. of ± 1 ppm / ° C. or less is prepared by mixing an appropriate amount of an appropriate positive expansion material with zirconium tungstate phosphate. be able to.

このような低熱膨張セラミックスをボンディング装置のステージ材料に用いることにより、ボンディング後の半導体チップの突起電極とリードとの合計高さのばらつきを低減でき突起電極とリードの潰れを均一化できる。   By using such a low thermal expansion ceramic as the stage material of the bonding apparatus, variation in the total height of the bump electrode and the lead of the semiconductor chip after bonding can be reduced, and the bump of the bump electrode and the lead can be made uniform.

なお、低熱膨張セラミックスは、85GPa以上のヤング率を有する。また、さらに7GPa以上の硬度を有することが好ましい。   The low thermal expansion ceramic has a Young's modulus of 85 GPa or more. Further, it preferably has a hardness of 7 GPa or more.

(低熱膨張セラミックスの製造方法)
次に、上記のように構成される低熱膨張セラミックスの製造方法を説明する。まず、リン酸タングステン酸ジルコニウムからなる負膨張材料の原料を所定の配合で混合する。リン酸タングステン酸ジルコニウムのリン源としてはリン酸塩が好ましく、リン酸カルシウム、リン酸ナトリウムなどが挙げられるが、仮焼後に仮焼体に不純物として残留しないリン酸アンモニウムがより好ましい。
(Production method of low thermal expansion ceramics)
Next, the manufacturing method of the low thermal expansion ceramics comprised as mentioned above is demonstrated. First, the raw material of the negative expansion material made of zirconium phosphate tungstate is mixed in a predetermined composition. As the phosphorus source of zirconium phosphate tungstate, phosphate is preferable, and examples thereof include calcium phosphate and sodium phosphate. Ammonium phosphate that does not remain as an impurity in the calcined body after calcining is more preferable.

タングステン源としては三酸化タングステンや、タングステン酸塩、例えばタングステン酸アンモニウムなどが好ましい。ジルコニウム源としては、ジルコニウム化合物が好ましく、ジルコニアや塩化ジルコニウムがより好ましい。   As the tungsten source, tungsten trioxide or tungstate, for example, ammonium tungstate is preferable. As a zirconium source, a zirconium compound is preferable, and zirconia and zirconium chloride are more preferable.

各原料粉末を有機溶媒により湿式混合した後、仮焼、粉砕して負膨張材料とする。次に正膨張材料と負膨張材料を混合、成形した後、1300℃以下で焼成する。好ましくは1150〜1300℃で焼成する。なお、1300℃より高い温度で焼成すると、負膨張材料が分解するため好ましくない。   Each raw material powder is wet-mixed with an organic solvent, then calcined and pulverized to obtain a negative expansion material. Next, the positive expansion material and the negative expansion material are mixed and molded, and then fired at 1300 ° C. or lower. Baking is preferably performed at 1150 to 1300 ° C. Note that firing at a temperature higher than 1300 ° C. is not preferable because the negative expansion material decomposes.

負膨張材料の粒度を精密に調整する観点では、負膨張材料をあらかじめ調整した後に混合する方法が適している。一方、作業性という観点では、負膨張材料の仮焼体に正膨張材料を加え、粉砕混合する方法が適している。   From the viewpoint of precisely adjusting the particle size of the negative expansion material, a method of mixing after the negative expansion material is adjusted in advance is suitable. On the other hand, from the viewpoint of workability, a method in which a positive expansion material is added to a calcined body of a negative expansion material and pulverized and mixed is suitable.

ボールミルによる粉砕を行う際にはジルコニアボールが好ましい。ジルコニアボール以外、例えばアルミナボールを使用した場合は、コンタミの原因となりやすく、所定の熱膨張係数が得られない場合がある。負膨張材料の粒度調整の詳細については後述する。そして、混合された材料を成形し、大気雰囲気で焼成する。このような工程により、平面度を維持でき、耐薬品性に優れた低熱膨張セラミックスを製造することができる。   When pulverizing with a ball mill, zirconia balls are preferred. When alumina balls other than zirconia balls are used, for example, contamination is likely to occur, and a predetermined thermal expansion coefficient may not be obtained. Details of the particle size adjustment of the negative expansion material will be described later. Then, the mixed material is molded and fired in an air atmosphere. By such a process, flatness can be maintained and a low thermal expansion ceramic excellent in chemical resistance can be produced.

なお、成形の工程では、各種成形方法、例えば一軸加圧成形や静水圧加圧成形、鋳込み成形等により成形できる。焼成の工程では、焼成温度を1300℃以下として焼成することが好ましい。さらに1150〜1300℃間の焼成温度がより好ましい。これにより、高温で負膨張材料中のタングステンが酸化タングステンとなり分解するのを防止することができる。焼成の工程での昇温速度は、100℃/hr以上800℃/hr以下とすることが好ましい。これにより、緻密な焼結体の低熱膨張セラミックスを製造できる。   In the molding process, molding can be performed by various molding methods such as uniaxial pressure molding, isostatic pressing, cast molding, and the like. In the firing step, firing is preferably performed at a firing temperature of 1300 ° C. or lower. Furthermore, the firing temperature between 1150-1300 degreeC is more preferable. This can prevent tungsten in the negative expansion material from becoming tungsten oxide and decomposing at a high temperature. The heating rate in the firing step is preferably 100 ° C./hr or more and 800 ° C./hr or less. Thereby, the low thermal expansion ceramics of a dense sintered body can be manufactured.

(実施例)
上記の製造方法に基づき、表1に示す配合量で、負膨張材料と正膨張材料とを配合し、低熱膨張セラミックスを作製した。得られた低熱膨張セラミックスの比重は、アルキメデス法により相対密度を測定した。また、線膨張係数は、JIS R 3251 「低膨張ガラスのレーザ干渉計による線膨張率の測定方法」に規定された方法により測定した。熱伝導率は、JIS R 1611 「ファインセラミックスのレーザフラッシュ法による熱拡散率・比熱容量・熱伝導率試験方法」に規定された方法により測定した。また、複合化時の正膨張材料と負膨張材料の反応については、X線回折法により結晶相を同定した。

Figure 0006135328
(Example)
Based on the production method described above, a negative expansion material and a positive expansion material were blended in the blending amounts shown in Table 1 to produce a low thermal expansion ceramic. The relative density of the obtained low thermal expansion ceramic was measured by the Archimedes method. The linear expansion coefficient was measured by the method defined in JIS R 3251 “Method for measuring linear expansion coefficient by laser interferometer of low expansion glass”. The thermal conductivity was measured by a method defined in JIS R 1611 “Test method of thermal diffusivity / specific heat capacity / thermal conductivity of fine ceramics by laser flash method”. Moreover, about the reaction of the positive expansion material and negative expansion material at the time of composite, the crystal phase was identified by the X-ray diffraction method.
Figure 0006135328

図1に示すボンディング装置の構成において、ボンディングステージの材料を変えて実験を行った。まず、実施例1〜4として、ボンディングステージの材料に、リン酸タングステン酸ジルコニウムおよび酸化ジルコニウムを複合化した低熱膨張セラミックスを用い、実施例4〜6として、ボンディングステージの材料に、リン酸タングステン酸ジルコニウムおよびリン酸ジルコニウムを複合化した低熱膨張セラミックスを用いた。また、実施例7として、ボンディングステージの材料に、リン酸タングステン酸ジルコニウムおよび酸化アルミニウムを複合化した低熱膨張セラミックスを用いた。各材料の構成および特性は、表1に示す通りである。ボンディングステージの形状はφ30mm×10mmtであり、ボンディング時間は3秒である。   In the configuration of the bonding apparatus shown in FIG. 1, the experiment was performed by changing the material of the bonding stage. First, as Examples 1 to 4, low thermal expansion ceramics in which zirconium phosphate tungstate and zirconium oxide are combined are used as the bonding stage material. As Examples 4 to 6, tungstic phosphate phosphate is used as the bonding stage material. A low thermal expansion ceramic compounded with zirconium and zirconium phosphate was used. Further, as Example 7, low thermal expansion ceramics in which zirconium tungstate phosphate and aluminum oxide were combined as the material for the bonding stage was used. The composition and characteristics of each material are as shown in Table 1. The shape of the bonding stage is φ30 mm × 10 mmt, and the bonding time is 3 seconds.

実施例2の構成で数値解析したところ、ボンディング完了直後のボンディングステージ上面の温度260℃に対して、ボンディングステージ上面と下面との温度差は235℃となった。この温度差を有するボンディングステージの反り量を下面固定として数値解析した結果、0.5μmとなった。これより、半導体チップの突起電極とリードとの合計高さのばらつきは0.5μmであると考えられる。   As a result of numerical analysis using the configuration of Example 2, the temperature difference between the upper surface and the lower surface of the bonding stage was 235 ° C. with respect to the temperature 260 ° C. of the upper surface of the bonding stage immediately after the completion of bonding. As a result of numerical analysis of the warping amount of the bonding stage having this temperature difference with the lower surface fixed, it was 0.5 μm. From this, it is considered that the variation in the total height of the protruding electrode and the lead of the semiconductor chip is 0.5 μm.

また、比較例として、実施例と同様の形状のフォルステライトで形成されたボンディングステージを用いて同様の測定を行った。その結果、ボンディングステージ上面の温度は130℃であり、この時のステージ上面と下面との温度差は105℃であった。ボンディングステージの反り量は2.5μmとなった。これより、半導体チップの突起電極とリードとの合計高さのばらつきは2.5μmであると考えられる。   Moreover, the same measurement was performed using the bonding stage formed with the forsterite of the shape similar to an Example as a comparative example. As a result, the temperature of the upper surface of the bonding stage was 130 ° C., and the temperature difference between the upper surface and the lower surface of the stage at this time was 105 ° C. The warping amount of the bonding stage was 2.5 μm. From this, it is considered that the variation in the total height of the protruding electrode and the lead of the semiconductor chip is 2.5 μm.

以上のように、比較例では、半導体チップの突起電極とリードとの合計高さのばらつきが2.5μmであったのに対して、実施例2の構成では、これを0.5μmに減少させることができた。   As described above, in the comparative example, the variation in the total height of the protruding electrode and the lead of the semiconductor chip was 2.5 μm, whereas in the configuration of Example 2, this was reduced to 0.5 μm. I was able to.

さらに、比較例では、ボンディングステージからの熱逃げが多く、ボンディングツールの温度維持するためツールヒータに高い負荷がかかった。多くの実施例では、ボンディングツールのヒータ負荷は低下した。これは、フォルステライトの熱伝導率に対して、ほとんどの低熱膨張セラミックスの熱伝導率が低いことによる。   Furthermore, in the comparative example, there was a lot of heat escape from the bonding stage, and a high load was applied to the tool heater to maintain the temperature of the bonding tool. In many embodiments, the heater load of the bonding tool was reduced. This is because the thermal conductivity of most low thermal expansion ceramics is lower than that of forsterite.

101 ボンディング装置
104 ボンディングステージ
105 ボンディングツール
106 装置架台
110 半導体チップ
111 突起電極
112 リード

101 Bonding Device 104 Bonding Stage 105 Bonding Tool 106 Device Base 110 Semiconductor Chip 111 Projection Electrode 112 Lead

Claims (3)

半導体チップの突起電極とリードとを加熱して圧着するボンディング装置であって、
温度上昇に対して膨張する正膨張材料および温度上昇に対して収縮する負膨張材料が複合されてなる低熱膨張セラミックスで形成されたステージと、
所定の温度に加熱され、前記ステージ上に重ね合わされた突起電極およびリードを加圧するボンディングツールと、を備え、
前記負膨張材料は、リン酸タングステン酸ジルコニウムからなり、
前記低熱膨張セラミックスのヤング率は、85GPa以上であることを特徴とするボンディング装置。
A bonding apparatus that heats and crimps a protruding electrode and a lead of a semiconductor chip,
A stage formed of a low thermal expansion ceramic formed by combining a positive expansion material that expands in response to a temperature rise and a negative expansion material that contracts in response to a temperature increase;
A bumping tool heated to a predetermined temperature and pressurizing the protruding electrodes and leads superimposed on the stage, and
The negative expansion material is made of zirconium tungstate phosphate,
The Young's modulus of the low thermal expansion ceramic is 85 GPa or more.
前記正膨張材料は、酸化ジルコニウムまたはリン酸ジルコニウムからなることを特徴とする請求項1記載のボンディング装置。   The bonding apparatus according to claim 1, wherein the positive expansion material is made of zirconium oxide or zirconium phosphate. 前記低熱膨張セラミックスの室温から500℃までの線膨張係数が±1ppm/℃以下であり、熱伝導率が3W/mK以上であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のボンディング装置。
3. The bonding apparatus according to claim 1, wherein the low thermal expansion ceramic has a linear expansion coefficient from room temperature to 500 ° C. of ± 1 ppm / ° C. or less and a thermal conductivity of 3 W / mK or more.
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