JPH0831495B2 - ボンデイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボンディング技術、特に、半導体装置の製造
における組立工程において、キャリヤテープに保持され
たインナリードに半導体ペレットをボンディングする技
術に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造における組立工程で使用されるイン
ナリードボンダについては、株式会社工業調査会、昭和
60年11月10日発行、「電子材料・1985年11月号別冊」
（P145〜P149）に記載がある。

その概要は、半導体ペレットをボンディングステージ
の所定位置に載置するとともに、キャリヤテープ表面に
形成されたインナリードをこのボンディングステージに
連続搬送し、その直上からボンディングツールを下降さ
せてその押圧・加熱により、半導体ペレットをその一部
に形成されたバンプを介してインナリードにボンディン
グするものである。

上記ボンディング装置においては、ボンディングステ
ージに載置された半導体ペレット（以下、単にペレット
という）にボンディングツール（以下、単にツールとい
う）の当接面が平行に当接されることが重要であり、こ
の平行度を維持することでツールに対するバンプの片当
たりなどが防止されることから、ボンディングに先立
ち、あらかじめツールの当接面とペレットとの平行度を
調整しておく必要がある。

この平行度の調整は、従来よりツール側で行われてお
り、例えばツールを昇降させるための昇降アームにツー
ルの基端部を固着する際に、ツール当接面とボンディン
グステージとが平行になるように調整が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記ボンディング装置を使用して半導体装
置の製造を行う際、ツールの当接面とペレットとの平行
度の調整を行ってもなお、バンプとインナリードとの間
の接合不良や、ツールの過大な押圧力によるペレットの
損傷などのボンディング不良が発生することがあるが、
本発明者は、これらのボンディング不良の発生する一因
が、上記平行度の調整工程にあることを見い出した。

すなわち、前述したツール側で行われる平行度の調整
は高い精度が得られ難いという問題があるため、これが
ツールに対するバンプの片当たりなどの不具合を引き起
こし、ひいては上述したようなボンディング不良の発生
する原因になる。

また、本発明者は、ツール側で平行度の調整を行う場
合には、微調整に多くの時間が費やされるため、これが
上記ボンディング装置を用いた組立工程の作業性向上の
妨げとなっていることを見い出した。

本発明の目的は、上記ペレットとインナリードのよう
な一対の被ボンディング物の一方のその他方にボンディ
ングする際に、ボンディングの信頼性を向上させる技術
を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろ
う。

〔問題点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、次の通りである。

すなわち、支持台の所定位置に載置された一対の被ボ
ンディング物を、この支持台と、これに対して相対移動
可能に対向配設された押圧部材との間に挟圧して被ボン
ディング物の一方をその他方にボンディングする装置で
あって、前記押圧部材の所定以上の押圧力によって塑性
変形可能な変形部材を前記基台と支持台との間に介在さ
せたことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ボンディングに先立ち、あら
かじめ押圧部材で支持台を押圧することによって、基台
と支持台との間に介在された変形部材に塑性変形が引き
起こされる。従って、支持台と押圧部材の先端部の平行
度に僅かなズレがある場合でも、こ塑性変形によって支
持台が押圧部材の先端部にならうため、押圧部材の先端
部と支持台との平行度が極めて高い精度で調整されるこ
とになる 〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例であるボンディング装置
の要部を示す断面図、第２図はこのボンディング装置の
概略図である。

本実施例のボンディング装置は、半導体装置の製造に
おける組立工程で使用されるインナリードボンダであ
り、その構成は下記の通りである。

すなわち、第２図に示すように、水平面内で回転自在
な回転テーブル12を基台としてその上にはこの回転テー
ブル12の回転中心を介して相対向する位置に、一対の支
持台であるボンディングステージ10,11が設置され、上
記回転テーブル12の半回転毎にボンディングステージ1
0,11が、位置決め位置Ａからボンディング位置Ｂに逐次
移動されるようになっている。

上記回転テーブル12に隣接して設置されたペレット供
給装置13からは、被ボンディング物の一方であるペレッ
ト２が供給アーム14を介して個々に供給され、位置決め
位置Ａに置かれたボンディングステージ11の所定位置に
搭載された後、回転テーブル12の回転によって、ボンデ
ィング位置Ｂに移動されるようになっている。

また、上記ボンディング位置Ｂにおけるボンディング
ステージ10の直上部には、押圧部材であるツール７が昇
降アーム９を介して昇降可能に対向配設され、その先端
部がボンディングステージ10に対してほぼ平行となるよ
う、上記昇降アーム９の一端に固着されている。

さらに、上記ボンディング位置Ｂにおけるボンディン
グステージ10と昇降アーム９との間には、テープ保持具
８が配設され、図示しないテープ供給装置から定速で搬
送されてくるキャリヤテープ３が保持されるようになっ
ている。

上記キャリヤテープ３は、例えばポリイミド樹脂フィ
ルムからなり、その表面には被ボンディング物の他の一
方である所定のパターンのインナリード４がフォトリソ
グラフィなどによって形成されている。

一方、第１図に示すように、上記一対のボンディング
ステージ10,11（ボンディングステージ10側のみ図示）
と回転テーブル12との間には、例えば軟鋼材をこのボン
ディングステージ10,11と同じ径の円板状に形成してな
る変形板１が介在されており、ボンディングステージ1
0,11の裏面の適宜個所（第１図では２ケ所図示）に穿設
された孔６の内部に装填された例えば鋼鉄などの硬質材
からなるボール15を介してボンディングステージ10,11
と回転テーブル12との間に固定され、前記ツール７に所
定以上の押圧力を印加することによって塑性変形が引き
起こされるようになっている。

次に、上記構成からなるボンディング装置の作用を説
明すると、まず、ペレット２のインナリード４へのボン
ディングに先立ち、あらかじめツール７の先端部とボン
ディングステージ10との平行度を精密に調整する作業を
行う。すなわち、ツール７を下降させてその先端部をボ
ンディング位置Ｂにあるボンディングステージ10に当接
させた後、ボンディング時に必要とされる押圧力よりも
過大な押圧力でツール７をボンディングステージ10に押
圧すると、その押圧力が前記孔６の内部に充填されたボ
ール15を介して変形板１に印加され、次いでこの過大な
押圧力によって変形板１のボール15と接触している個所
に塑性変形が引き起こされる。

従って、上記ツール７の先端部とボンディングステー
ジ10との平行度に僅かなズレがある場合でも、この塑性
変形によってボンディングステージ10がツール７の先端
部にならうため、ツール７の先端部とボンディングステ
ージ10との平行度が極めて高い精度で調整されることに
なる。

次いで、回転テーブル12を半回転させて位置決め位置
Ａにあった他方のボンディングステージ11をボンディン
グ位置Ｂに移動させ、同様にしてツール７の先端部とこ
のボンディングステージ11との平行度を精密に調整す
る。

以上の要領で平行度の精密な調整を行った後、ボンデ
ィングが開始されるが、その工程を説明すれば、まず、
前記ペレット供給装置13から供給アーム14を介してベル
ト２が位置決め位置Ａに置かれたボンディングステージ
10の所定位置に個々に搭載されると、回転テーブル12が
半回転し、ボンディング位置Ｂに移動して停止する。

一方、テープ供給装置からこのボンディング位置Ｂに
定速ど搬送されてくるキャリヤテープ３が所定の位置で
停止すると、ツール７が下降してペレット２とキャリヤ
テープ３とをボンディングステージ10とツール７の先端
部との間で挟圧するとともに、ツール７に電圧が印加さ
れて所定の温度に加熱され、キャリヤテープ３の開口部
16に穿設された複数のインナリード４の先端部と、ペレ
ット２の上面に突設された、例えば金（Au）／錫（Sn）
共晶合金からなる複数のバンプ５とがツール７の押圧力
および熱によって接合される。

このとき、ツール７の先端部とボンディングステージ
10との平行度は極めて高い精度で調整されているため
に、ツール７の押圧力は複数のバンプ５に対して均等に
印加され、従って、ツール７に対するバンプ５の片当た
りなどの不具合が防止される。

次に、ツール７が上昇した後、インナリード４にボン
ディングされたペレット２が所定のピッチだけ漸進して
ボンディング位置Ｂの外部に移動されると、回転テーブ
ル12が半回転して位置決め位置Ａに移動されるととも
に、位置決め位置Ａに置かれていたボンディングステー
ジ11がボンディング位置Ｂに移動され、上記一連の操作
が逐次繰り返されてインナリード４へのペレット２のボ
ンディングが連続的に行われる。

そして、あらかじめ過大な押圧力によって引き起こさ
れた前記変形板１の変形は、塑性変形であることから元
の形に復元する虞れはなく、また、ボンディング時にツ
ール７によって印加される程度の押圧力では変形しない
ため、ツール７の先端部とボンディングステージ10,11
との平行度は、上記一連のボンディング工程において一
定に維持される。

このように、本実施例においては以下の効果を得るこ
とができる。

（１）．ボンディングに先立ち、ツール７を過大な押圧
力でボンディングステージ10,11に押圧してボンディン
グステージ10,11と回転テーブル12との間に介在された
変形板１に塑性変形を引き起こすことにより、ボンディ
ングステージ10,11がツール７の先端部にならうため、
ツール７の先端部とボンディングステージ10,11との平
行度が極めて高い精度で調整されることになる。

従って、ボンディングの際にはツール７の押圧力が複
数のバンプ５に対して均等に印加されることから、ツー
ル７に対するバンプ５の片当たりなどの不具合が防止さ
れ、ボンディングの信頼性が向上し、ひいては半導体装
置の歩留りも向上する。

（２）．従来、ツール７の側で行っていた平行度の調整
に比較すると、速やかにこの調整作業を行うことができ
るため、ボンディング工程の作業性が著しく向上する。

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、本発明は前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。

例えば、変形板１としては前記軟鋼材のみならず、他
の軟質金属あるいは合成樹脂など、ボンディング時の押
圧力よりも過大な押圧力で塑性変形を引き起こす任意の
材料を選択できる。

また、第３図に示すように、ボンディングステージ1
0,11の裏面の一部に適宜数の変形板１を介在させる構成
を採用しても本実施例と同様の効果を達成することが可
能であり、さらに任意の形状の変形部材を介在させるこ
とも可能である。

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半導体装置の組立
に使用されるインナリードボンダに適用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、被ボンディング物を載置するボンディングステージ
と、ツールとの平行度が重要となるボンディング技術に
広く適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。

すなわち、基台上に載置された支持台とこと支持台に
対して相対移動可能に対向配設されて押圧部材とからな
るボンディング位置の、上記基台と支持台との間に上記
押圧部材の所定以上の押圧力によって塑性変形可能な変
形部材を介在させ、あらかじめ、この押圧部材で支持台
を押圧して上記変形部材に塑性変形を引き起こすことに
より、支持台が押圧部材にならうため、押圧部材と支持
台との平行度を高い精度で調整することができる。

従って、上記支持台の所定位置に載置された一対の被
ボンディング物を、この支持台と押圧部材との間に挟圧
して被ボンディング物の一方のその他方にボンディング
する際には、被ボンディング物に印加される押圧部材の
押圧力が均等になることから、ボンディング時の信頼性
を向上させることができる。

【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
要部を示す断面図、 第２図は、このボンディング装置の概略図、 第３図は、このボンディング装置における変形部材の他
の例を示す概略図である。 １……変形板（変形部材）、２……半導体ペレット（被
ボンディング物）、３……キャリヤテープ、４……イン
ナリード（被ボンディング物）、５……バンプ、６……
孔、７……ボンディングツール（押圧部材）、８……テ
ープ保持具、９……昇降アーム、10,11……ボンディン
グステージ（支持台）、12……回転テーブル（基台）、
13……ペレット供給装置、14……供給アーム、15……ボ
ール、16……開口部、Ａ……位置決め位置、Ｂ……ボン
ディング位置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台上に設置された支持台と、前記支持台
   に対して相対移動可能に対向配設された押圧部材とから
   なり、前記支持台の所定位置に載置された一対の被ボン
   ディグ物を前記支持台と押圧部材との間に挟圧すること
   により、前記一対の被ボンディング物の一方をその他方
   にボンディングする装置であって、前記押圧部材の所定
   以上の押圧力によって塑性変形可能な変形部材を前記基
   台と支持台との間に介在させたことを特徴とするボンデ
   ィング装置。
2. 【請求項２】前記一対の被ボンディング物の一方がバン
   プを有する半導体ペレットであり、その他方がキャリア
   テープに保持されたインナリードであり、かつ、前記ボ
   ンディング装置がインナリードボンダであることを特徴
   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. 【請求項３】前記変形部材が軟鋼材からなる変形板であ
   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。