JP2002299376A - ボンディング装置及びボンディンク方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＣチップのキャリアテープ（テープ）への
熱圧着による接続搭載に際し、熱圧着終了後の加熱ツー
ル離脱時や、熱圧着中の接続部の温度上昇を回避し、共
晶結合による電気的に接続状態の良好な電子部品を製造
する。 【解決手段】 加熱ツールである第１ツール１と第２ツ
ール３との間の押圧加熱による、ＩＣチップ２のテープ
４へのボンディングに際し、制御器（制御手段）５は、
ＩＣチップ２からの第１ツール１の引離し操作と、テー
プ４からの第２ツール３の引離し操作とをほぼ同一タイ
ミングで行われるように制御する。また、制御器５は、
熱圧着の開始に際し、テープ４がＩＣチップ２に接触す
るのとほぼ同時に、あるいはテープ４がＩＣチップ２に
接触するのに先立ちテープ４が第２ツール３に接触する
ように制御する。その結果、ＩＣチップ２とテープ４と
の間の接続部が、一時的に温度上昇し、共晶結合から溶
融状態へと変化するのを回避できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばＴＡＢ
（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技
術を用いて、シネフィルム状のキャリアテープのリード
にＩＣチップを接続実装して半導体装置等の電子部品を
組立て製造するのに好適なボンディング装置及びボンデ
ィング方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍ
ａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術を利用したＩＣチップ
の接続には、通常、インナーリードボンディング装置
（以下、ＩＬＢ装置と略称する）が使用される。

【０００３】図５は、ＩＬＢ装置の主要部を示した拡大
正面図で、ヒータを内蔵したボンディングステージ（以
下、第１ツールと称する）１上には、ＩＣチップ２が吸
着搭載され、そのＩＣチップ２は、同じくヒータを内蔵
したボンディングツール（以下、第２ツールと略称す
る）３との間に搬送供給されてきたキャリアテープ（以
下、テープと略称する）４に接続されるべく、不図示の
位置決め機構により位置合わせが行われる。

【０００４】テープ４には、デバイスホール４ａが等間
隔で設けられ、その内側にインナリード４ｂが形成され
ている。インナリード４ｂと、ＩＣチップ２の電極２ａ
１とが対向一致した状態となるように第１ツール１が位
置決め調整され、その後、第１ツール１は矢印Ｚ１方向
に上昇移動する。そして、電極２ａ１の上面がテープ４
のインナリード４ｂの下面に近接または接触したところ
で第１ツール１の上昇は停止し、その状態で上方から第
２ツール３が矢印Ｚ２方向に降下する。いずれ第２ツー
ル３の下面はインナリード４ｂの上面に接触し、以降第
２ツール３と第１ツール１とにより電極２ａ１とインナ
リード４ｂとの間では熱圧着が行なわれる。

【０００５】従って、電極２ａ１とインナリード４ｂと
は、約１００℃に加熱された第１ツール１と例えば３５
０ないし４００℃程度に加熱された第２ツール３とによ
る熱圧着を受け、接続される。

【０００６】熱圧着によるＩＣチップ２とテープ４との
接続後は、まず高温である上方の第２ツール３が先に上
昇移動してテープ４から離脱し、続いて下方の第１ツー
ル１がＩＣチップ２の吸着を解除して下降移動し、第１
ツール１への次のＩＣチップ２の吸着搭載が行われる。

【０００７】ところで最近、耐熱温度が２７０℃程度か
らなるポリイミド等の樹脂製フィルムを用いたいわゆる
ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｆｉｌｍ）が登場してきてい
る。通常、ＩＬＢ装置に用いられるテープには、上述し
たように、そのボンディング部にテープの厚み方向に貫
通する孔部（デバイスホール）を有している（本明細書
では、この孔部を有するテープを「有孔テープ」とも略
称する）が、このＣＯＦに用いられるテープ４は、下
（裏）面にリード線が形成されてなり、かつ窓部のない
もの（本明細書では、「無孔テープ」とも略称する）
で、そのリード線とＩＣチップ２の金パンプ２ａとが共
晶結合により接続されてＣＯＦが製造される。

【０００８】さて、ＣＯＦの製造装置における手順を図
を用いて説明する。このＣＯＦの製造の場合、前述した
ようにテープの下（裏）面にリード線が形成されている
ため、前述したＩＬＢの使用態様とは異なり、下側のツ
ールであるボンディングステージ１は例えば３５０ない
し４００℃に、上側のツールであるボンディングツール
３は約１００℃に温度設定される。

【０００９】図６（ａ）は、ＣＯＦの製造において熱圧
着工程の手順をより詳しく示したもので、図６（ｂ）は
図６（ａ）に示した各工程におけるテープ４上表面の温
度推移を示している。

【００１０】すなわち、まず図６（ａ）に示すように、
ステップ１では、搬送されてきたテープ４に対し、第１
ツール１に吸着搭載されたＩＣチップ２の位置決めが行
われる。

【００１１】ステップ１における位置決め後、３５０な
いし４００℃程度に加熱された第１ツール１は不図示の
シリンダ等の操作により上昇移動し、ＩＣチップ２の金
バンプ２ａがテープ４のリード線に接触した状態で停止
してＩＣチップ２を支持する（ステップ２）。

【００１２】ステップ２の工程の後、約１００℃に加熱
された第２ツール３は、不図示のシリンダやサーボモー
タによるボールねじ機構等の操作により下降移動し、テ
ープ４を例えば１００ないし２００Ｎ（ニュートン）の
力で約２秒間にわたり押圧する。その結果、テープ４と
ＩＣチップ２は、１００℃の第２ツール３と３５０ない
し４００℃の第１ツール１とにより押圧加熱を受けるの
で、リード線と金バンプ２ａとは共晶結合により接続さ
れる（ステップ３）。

【００１３】ステップ３における熱圧着後は、テープ４
に接続されたＩＣチップ２を第１ツール１が引続き支持
し、熱圧着により加熱したテープ４の下方へのたわみを
回避した状態で、シリンダやサーボモータによるボール
ねじ機構等の操作により、第２ツール３を上昇離脱させ
（ステップ４）、続いて第１ツール１はＩＣチップ２の
吸着を解除すると同時に、シリンダ等の操作により下降
離脱して、ＩＣチップ２のテープ４への接続実装は終了
する（ステップ５）。

【００１４】ここで、上記ステップ４において、第２ツ
ール３を先に離脱させるのは、テープ４に与える機械的
負荷（ストレス）を回避させるためであり、テープ２に
接続されたＩＣチップ４を第１ツール１が下方で吸着支
持した状態を保持しつつ、第２ツール３を上昇移動させ
る。

【００１５】上記のように、ＩＣチップ２とテープ４と
の間の接続は、約１００℃に加熱された第２ツール３
と、３５０ないし４００℃程度に加熱された第１ツール
１との間の押圧加熱によって行われるが、その間、ポリ
イミド樹脂製のテープ４の上面（すなわち、約１００℃
の第２ツール３側の面）の温度は、図６（ｂ）に示す経
緯で推移する。

【００１６】すなわち、ステップ１の段階で、常温（た
とえば２５℃前後）状態にあるテープ４は、ステップ２
において、その下端面がＩＣチップ２を介して３５０℃
ないし４００℃程度の第１ツール１により一旦支持され
るので、テープ４の上面温度は上昇し始める。その後、
直ちに常温よりは高い約１００℃の第２ツール３による
降下押圧を受け加温されるので、テープ４の上面温度は
約２００℃に到達し、この状態で推移して約２秒間の熱
圧着が開始される（ステップ３）。

【００１７】ステップ４において、第２ツール３をテー
プ４から引離して離脱させた後は、ステップ５に移行
し、ステージ１はＩＣチップ２の吸着を解除して下方へ
降下するが、このステップ４からステップ５への移行過
程において、テープ４の上面から、高温（３５０ないし
４００℃程度）の第１ツール１よりも低い温度（約１０
０℃）で接触していた第２ツール３が離れてしまうの
で、その瞬間、テープ４の上面温度は図６（ｂ）に示す
ように一時的に上昇することが知られている。

【００１８】従来のボンディング装置では、上記のよう
に、ステップ４からステップ５への移行に際し、一時的
ではあるがテープ４の温度が上昇し、その過渡的な温度
上昇によって、ＩＣチップ２の金バンプ２ａとテープ４
の銅箔のリードとの間の接続状態が、共晶結合から溶融
状態へと変化してしまい損傷を受けるので、良好な電気
的導通が得られなくなる恐れがあった。

【００１９】そこで、上記ステップ４からステップ５へ
の移行に際し、テープ４の過渡的な温度上昇を抑制すべ
く、上記ステップ４における工程内容を変更し、テープ
４の上面側を第２ツール３に接触させた状態で、第１ツ
ール１をＩＣチップ２の吸着を解除して下降させ、その
後第２ツール３を上昇移動によりテープ４から離脱させ
ることも試みられている。

【００２０】すなわち、図７（ａ）は、図６（ａ）に示
したステップ４の工程を変更し、熱圧着によるＩＣチッ
プ２のテープ４への接続後は、まず先に下方の３５０な
いし４００℃の第１ツール１をＩＣチップ２から下方に
離脱させ、その後に第２ツール３を上方に移動させてテ
ープ４から離脱させるようにしたものである。

【００２１】その結果、テープ４の上面温度は図７
（ｂ）に示すように推移し、図６（ｂ）に示した特性曲
線と比較し、ステップ４からステップ５に移行する際に
発生した高温のピーク値は抑えられる。しかしながら、
依然として過渡的な温度変化が大きく、熱圧着時の温度
（約２００℃）を越える部分が残存した。

【００２２】また図６、図７を用いて説明した２つの試
行においては、いずれも次に述べる不具合を有してい
た。すなわち、いずれの工程においても約２秒間にわた
る熱圧着操作の実行開始に先立ち、ステップ２に示した
ように、テープ４はＩＣチップ２を介して、高温（３５
０ないし４００℃程度）の第１ツール１上に載置されて
いるので、テープ４とＩＣチップ２との間の接続部の温
度は上昇した。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ボンディング装置及びボンディング方法では、まず第１
に、熱圧着の工程において、熱圧着後にＩＣチップ２が
テープ４に接続された状態から、第１ツール１及び第２
ツール３を引離して離脱させる際、テープ４の上表面温
度が過渡的に上昇し、その結果、共晶結合による接続状
態が損なわれ、電気的導通特性が低下する恐れが生じ
た。

【００２４】また、同じく熱圧着の工程では、ステップ
３に示した熱圧着操作に先立ち、テープ４はステップ２
に示した段階からすでに、３５０ないし４００℃程度の
高温の第１ツール１上に載置されていて、ＩＣチップ２
の金バンプ２ａとテープ４において錫めっきされたリー
ド線との間の接続部の温度は上昇しており、熱圧着操作
を経た後は、その接続部は共晶結合から溶融状態へと移
行してしまい、同様に良好な電気的導通特性が得られ
ず、製造上の歩留まりを低下させたので改善が要望され
ていた。

【００２５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、ＩＣチップとキャリアテープ（テ
ープ）との接続部が、熱圧着後、あるいは熱圧着中にお
いても、共晶結合から溶融状態へと変化するのを回避し
たボンディング装置及びボンディング方法を提供するこ
とを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、第１ツー
ルとこの第１ツールに対向して設けられた第２ツールと
の間の押圧加熱により、前記第１ツールにて保持された
ＩＣチップを前記第１ツールと前記第２ツールとの間に
配置されたキャリアテープに接続するボンディング装置
において、前記押圧加熱により前記キャリアテープに接
続された前記ＩＣチップから前記第１ツールを引離す離
脱操作と、前記押圧加熱により前記ＩＣチップが接続さ
れた前記キャリアテープから前記第２ツールを引離す離
脱操作とがほぼ同一タイミングで行われるように制御す
る制御手段を備えたことを特徴とする。

【００２７】第２の発明は、第１ツールとこの第１ツー
ルに対向して設けられた第２ツールとの間の押圧加熱に
より、前記第１ツールにて保持されたＩＣチップを前記
第１ツールと前記第２ツールとの間に配置されたキャリ
アテープに接続するボンディング方法において、前記第
１ツールと前記第２ツールとの間の相対移動により、前
記ＩＣチップと前記キャリアテープとが接続される熱圧
着工程と、この熱圧着工程後に、前記第２ツールの前記
キャリアテープからの離脱操作と、前記第１ツールの前
記ＩＣチップからの離脱操作とがほぼ同一タイミングで
行われる離脱工程と、からなることを特徴とする。

【００２８】上記のように、第１及び第２の発明によれ
ば、熱圧着後における、第２ツールのキャリアテープか
らの離脱操作と第１ツールのＩＣチップからの離脱操作
とをほぼ同一タイミングで行うようにしたので、キャリ
アテープの下方へのみたわみ変形が回避されるととも
に、接続部分における温度上昇が抑制されるので、共晶
結合による接続状態は良好に維持され、高品質な半導体
装置を製造することができる。

【００２９】次に、第３の発明は、第１ツールとこの第
１ツールに対向して設けられた第２ツールとの間の押圧
加熱により、前記第１ツールにて保持されたＩＣチップ
を前記第１ツールと前記第２ツールとの間に配置された
キャリアテープに接続するように構成されたボンディン
グ装置において、前記第２ツールを前記キャリアテープ
の一方の面に近接または接触させて停止させる第１の制
御手段と、この第１の制御手段により前記第２ツールの
一方の面に近接または接触した前記キャリアテープの他
方の面に、前記第１ツールに保持された前記ＩＣチップ
を第１の押圧力で押圧する第２の制御手段と、この第２
の制御手段により前記第１の押圧力により押圧された前
記キャリアテープの前記一方の面を、前記第２のツール
により第２の押圧力で押圧する第３の制御手段と、を具
備することを特徴とする。

【００３０】また、第４の発明は、第１ツールとこの第
１ツールに対向して設けられた第２ツールとの間の押圧
加熱により、前記第１ツールにて保持されたＩＣチップ
を前記第１ツールと前記第２ツールとの間に配置された
キャリアテープに接続するボンディング方法において、
前記第２ツールを前記キャリアテープの一方の面に近接
または接触させて停止させる第１の工程と、この第１の
工程により前記第２ツールの一方の面に近接または接触
した前記キャリアテープの他方の面に、前記第１ツール
に保持された前記ＩＣチップを第１の押圧力で押圧する
第２の工程と、この第２の工程により前記第１の押圧力
で押圧された前記キャリアテープの前記一方の面を、前
記第２のツールを第２の押圧力により押圧する第３の工
程と、を有することを特徴とする。

【００３１】このように、第３及び第４の発明によれ
ば、第１の制御手段あるいは第１の工程において、予め
第２ツールがキャリアテープの一方の面に近接ないしは
接触しているので、ＩＣチップとキャリアテープとの間
の熱圧着による接続に際し、ＩＣチップとキャリアテー
プとの間の接触開始は、第１ツールが第２ツールを押圧
するタイミングで行われる。

【００３２】従って従来のように、第１ツールと第２ツ
ールとの間の押圧接触の開始前に、高温の第１ツールの
熱がキャリアテープのリード線に伝達されることなく、
第２ツールの圧着操作前に、ＩＣチップの金バンプとキ
ャリアテープのリード線との間の接触部の温度が上昇す
るようなことは回避される。

【００３３】従って、その後の第２ツールの押圧操作に
よる本熱圧着操作により、ＩＣチップの金バンプとキャ
リアテープのリード線との接続部が異常に高温化し、良
好な共晶結合から溶融状態へと変化してしまい、電気的
接続特性が低下するような不具合の発生は回避され、品
質の良好な半導体装置等の電子部品を製造することがで
きる。

【００３４】また、第５の発明は、第１ツールとこの第
１ツールに対向して設けられた第２ツールとの間の押圧
加熱により、前記第１ツールにて保持されたＩＣチップ
を、前記第１ツールと前記第２ツールとの間に配置され
たキャリアテープに接続するように構成されたボンディ
ング装置において、前記キャリアテープが有孔でその孔
内にリードを有するテープの場合は、前記第１ツールに
保持された前記ＩＣチップを前記キャリアテープのリー
ドの一方の面に近接または接触させて停止させ、次に前
記第２ツールを前記キャリアテープのリードの他方の面
に接触させ、その後前記第１ツールと第２ツールとの協
同により前記キャリアテープのリードを前記ＩＣチップ
に押圧するように制御し、前記キャリアテープが無孔テ
ープの場合には、前記第２ツールを前記キャリアテープ
の一方の面に近接または接触させて停止させ、次に前記
キャリアテープの他方の面に前記第１ツールに保持され
た前記ＩＣチップを接触させ、その後前記第１ツールと
第２ツールとの協同により前記キャリアテープを前記Ｉ
Ｃチップに押圧するように制御してなる制御装置を有す
ることを特徴とする。

【００３５】このように、第５の発明によれば、第３及
び第４の発明が有する効果に加えて、ボンディングに用
いられるキャリアテープが有孔であっても無孔であって
も、ＯＬＢ装置にてボンディングを行なうことが可能と
なることから、別々の専用機をもつ必要がなくなり、設
備投資の点から非常に有利である。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるボンディング
装置及びボンディング方法の一実施の形態を図１ないし
図４を参照して詳細に説明する。なお、図５ないし図７
に示した従来の構成と同一構成には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００３７】図１は、本発明によるボンディング装置の
一実施の形態を示した要部構成図で、図２は図１に示し
た装置によるボンディング工程図である。

【００３８】本発明によるボンディング装置及びボンデ
ィング方法は、まず第１に、熱圧着終了時に、接続され
たキャリアテープとＩＣチップから、第２ツールである
ボンディングツール及び第１ツールであるボンディング
ステージをほぼ同じタイミングで引離し離脱させること
によって、ＩＣチップを接続したキャリアテープ自体の
安定が図られ、同時に、接続部における温度上昇が回避
されることに着目してなされたものである。

【００３９】また、本発明のボンディング装置及びボン
ディング方法は、第２に、ＩＣチップとキャリアテープ
との間の熱圧着接続に際し、ＩＣチップを保持した第１
ツールと第２のツールとの間の押圧接触の開始とほぼ同
一タイミングで、ＩＣチップとキャリアテープとの間の
接触が開始されるように構成し、熱圧着操作開始前にお
ける接続部の温度上昇を回避することをねらいとしたも
のである。

【００４０】すなわち、本発明によるボンディング装置
は、図１に示したように、無孔テープでポリイミド樹脂
製のキャリアテープ（以下、テープと略称する）４が順
次間欠搬送されてきて、そのテープ４に形成された不図
示のリードを含む回路パターンがボンディング位置に位
置して一旦停止する。テープ４の回路パターンは例えば
銅箔で形成され、その銅箔には錫めっきが施されてい
る。

【００４１】一方、図１に示すように、ウエハ７に形成
されたＩＣチップ２のうちの１つが、ピックアンドプレ
ースユニット８によりピックアップされ、第１ツール１
上に供給載置され、ここで制御手段である制御器５によ
る不図示の吸着機構の制御により吸着され、その後、図
２（ａ）のステップ（イ）に示すように、第１ツール１
上のＩＣチップ２がテープ４に対向するように位置合わ
せが行なわれる。

【００４２】この状態でさらに制御器５は、第２ツール
３に連結され第２ツール３を昇降駆動するたとえばサー
ボモータによるボールねじ機構３ａ、及び第１ツール１
に連結され第１ツール１を昇降駆動するたとえばサーボ
モータによるボールねじ機構１ａをそれぞれ制御する。

【００４３】制御器５は、各ボールねじ機構３ａ，１ａ
を制御し、約１００℃に加熱された第２ツール３を降下
させると同時に、下方から１Ｃチップ２を吸着搭載し、
３５０ないし４００℃程度に加熱される第１ツール１を
上昇させ、第２ツール３がテープ４の上面に接触押圧す
るのとほぼ同一のタイミングで、そのＩＣチップ２の金
バンプ２ａがテープ４のリードに接触してテープ４を下
方で支持するように制御する（ステップ（ロ））。

【００４４】図２（ａ）のステップ（ロ）の状態におい
て、テープ４とＩＣチップ２は、第２ツール３と第１ツ
ール１との間の約２秒間にわたる押圧加熱を受けるの
で、ＩＣチップ２の金バンプ２ａとテープ４のリードと
の間の接続部は共晶結合が行われる。

【００４５】ＩＣチップ２とテープ４とが接続された
後、制御器５によるボールねじ機構３ａ，１ａの制御、
及び第１ツール１における吸着機構の制御により、図２
（ａ）のステップ（ハ）に示すように、第２ツール３の
テープ４上面からの上昇離脱と、同じく第１ツール１の
ＩＣチップ２への吸着解除並びに下降離脱とがほぼ同一
タイミングで行うように制御を受けて、ＩＣチップ２の
テープ４への接続実装が終了する。

【００４６】上記工程の熱圧着に際し、約１００℃に加
熱された第２ツール３と、３５０ないし４００℃に加熱
された第１ツール１とによりＩＣチップ２及びテープ４
は押圧加熱されるが、このときテープ４自体の上面（第
２ツール３側面）温度は、図２（ｂ）に示す経緯で推移
する。

【００４７】すなわち、ステップ（イ）で常温（たとえ
ば２５℃前後）状態のテープ４の上面温度は、ステップ
（ロ）において、ＩＣチップ２を介して第１ツール１に
よる支持と、約１００℃の第２ツール３の下降による熱
圧着開始がほぼ同時に行われるので、テープ４の上面は
２００℃に到達し、以後熱圧着中の約２秒の間、テープ
４の上面温度はほぼ一定の約２００℃で推移する。

【００４８】次に、ステップ（ハ）において、制御部５
によるボールねじ機構１ａ，３ａの操作による第２ツー
ル３のテープ４からの離脱操作と、第１ツール１のＩＣ
チップ２からの離脱操作等とがほぼ同時に行われるが、
このほぼ同時の離脱操作によりＩＣチップ２を接続した
テープ４は機械的ストレスを受けないので、上下方向に
変形することなく安定するとともに、同時離脱により、
テープ４の上面温度は熱圧着時における２００℃の温度
より上昇することなく、図２（ｂ）に示すように直ちに
円滑に低下する傾向を示した。

【００４９】このように、本実施の形態のボンディング
装置及びボンディング方法によれば、制御器５による制
御により、熱圧着終了時におけるＩＣチップ２を搭載し
たテープ４からの離脱動作に時間差がなく、共通してほ
ぼ同時に行なわれるので、ＩＣチップ２の金バンプ２ａ
とキャリアテープ４のリード線との間の接続部における
過渡的な温度上昇は回避され、良好な共晶結合状態が得
られるので、電気的特性の良好な半導体装置等の電子部
品を組立て製造することができるとともに、半導体装置
の組み立て時間の短縮化が可能となり、製造効率を向上
させることができる。また、上記実施の形態では、制御
器５による制御により、熱圧着操作開始時において、テ
ープ４に対する第１ツール１及び第２ツール３との間の
押圧接触の開始とほぼ同一タイミングで、ＩＣチップと
キャリアテープとの間だの接触が開始されるので、熱圧
着操作開始前における接続部の温度上昇を回避すること
ができ、また半導体装置の組み立て時間のより短縮化も
可能となる。

【００５０】また、上記実施の形態において、第１ツー
ル１を上昇させてＩＣチップ２の金バンプ２ａをテープ
４のリードに接触させるタイミングと、第２ツール３を
下降させてテープ４を上から押圧するタイミングとをほ
ぼ同時に行なうものとして説明したが、必ずしもこれに
厳格にとらわれることなく構成し、実質上、同様な作用
効果を得ることができる。

【００５１】例えば、応用例の工程を図３（ａ）に示す
ように、第２ツール３をテープ４に接触させた後、ＩＣ
チップの金バンプ２ａとテープ４のリードとを接触させ
るようにしてもよく、或いは図３（ｂ）に示すように、
ＩＣチップの金バンプ２ａとテープ４のリードとを接触
させると同時に、第２ツール３をテープ４に接触させる
ようにしても、実質的に同様な効果が得られる。

【００５２】すなわち、図３（ａ）に示す工程では、ま
ず、搬送されてきたテープ４に対して第１ツール１上の
ＩＣチップ２が位置決めされる（ステップ（イ））。次
に、制御器５の制御を受けたボールねじ機構１ａの操作
により第１ツール１が上昇する。このときの第１ツール
１の上昇距離は、第１ツール１上に吸着搭載されたＩＣ
チップ２の金バンプ２ａとテープ４下面のリード線とが
接触せず、隙間ｇが得られる程度に設定される（ステッ
プ（ロ））。

【００５３】次に、制御器５によるボールねじ機構３ａ
の操作により第２ツール３が下降し、第２ツール３はテ
ープ４をＩＣチップ２の金バンプ２ａとの間の隙間ｇ分
さらに下方に押し下げるので、ここではじめてテープ４
の下面は１００ないし２００Ｎの荷重を受け、ＩＣチッ
プ２の金バンプ２ａに押し付けられ接触する（ステップ
（ロ’））。

【００５４】従って、ステップ（ロ’）の工程における
第１及び第２ツール１，３間の熱圧着操作を経て後、図
２（ａ）におけるステップ（ハ）の工程と同様に、制御
器５のボールねじ機構３ａの操作による第２ツール３の
上昇離脱操作と、同じく制御器５による第１ツール１に
おけるＩＣチップ３の吸着解除並びにボールねじ機構１
ａによる下降離脱操作等の一連の動作がほぼ同一タイミ
ングで行なわれる（ステップ（ハ））。

【００５５】一方、他の応用例の図３（ｂ）に示す工程
では、まず、搬送されてきたテープ４に対して第１ツー
ル１上のＩＣチップ２が位置決めされる（ステップ
（イ））。次に、制御器５の制御によるボールねじ機構
３ａの操作により第２ツール３を下降させる。このとき
の第２ツール３の下降量は、第２ツール３の押圧面がテ
ープ４の上面とに間に微小な隙間ｇが得られる程度に設
定される（ステップ（ロ））。

【００５６】制御器５の制御によるボールねじ機構１ａ
の操作により第１ツール１が上昇する。このときの第１
ツール１の上昇動作は、テープ４はＩＣチップ２の金バ
ンプ２ａと接触を経るのとほとんど同時に、第２ツール
３とテープ４の間の隙間ｇ分押し上げるので、ＩＣチッ
プ２とテープ４との接触と、テープ４を介した第２ツー
ル３への第１ツール１の押圧操作が行われ、第１ツール
１との第２ツール３との間の１００ないし２００Ｎの荷
重押圧により熱圧着が行われる（ステップ（ロ’））。

【００５７】図３（ｂ）のステップ（ロ’）による熱圧
着の後は、ここでも図２（ａ）並びに図３（ａ）におけ
るステップ（ハ）の動作と同様に、制御器５のボールね
じ機構３ａの操作による第２ツール３の上昇離脱操作
と、同じく制御器５による第１ツール１におけるＩＣチ
ップ３の吸着解除、並びにボールねじ機構１ａによる下
降離脱操作等とがほぼ同一タイミングで行なわれる（図
３（ｂ）のステップ（ハ））。

【００５８】このように、図３（ａ）及び（ｂ）に示し
た各変形例によれば、上記図２に示した工程と同様に、
第１ツール１及び第２ツール３は、熱圧着により接続さ
れたＩＣチップ２及びテープ４からほぼ同時に離脱する
ので、熱圧着後にテープ４とＩＣチップ１の接続部の温
度上昇が過渡的に上昇し、共晶結合されたＩＣチップ２
の金バンプ２ａとテープ４のリードとの間の接続部が溶
融等して損傷するような不具合は回避され、電気的特性
の良好な結合状態を得ることができる。

【００５９】また、いずれの変形例においても、第１ツ
ールと第２ツールとの間の押圧接触の開始とほぼ同一タ
イミングでＩＣチップとキャリアテープとの間の接触が
開始されるので、熱圧着操作開始前における接続部の温
度上昇を回避することができる。

【００６０】次に、上記のように、本実施の形態及び各
応用例の説明では、図２（ａ）のステップ（ロ）及び図
３（ａ）及び図３（ｂ）の各ステップ（ロ）からステッ
ブ（ロ’）における熱圧着工程において、ＣＯＦ等のテ
ープ４のリード線とＩＣチップ２の金バンプ２ａとの間
は、第１ツール１と第２ツール３との間には１００ない
し２００Ｎ（ニュートン）程度に押圧荷重力が付加され
る。

【００６１】しかしながら、前述のように、第１ツール
１と第２ツール３との間に、１００ないし２００Ｎの荷
重が一挙に付加されると、ＩＣチップ２はその衝撃力で
破損してしまうことがあるので、上記実施の形態及び各
応用例における、ステップ（ロ）ないしはステップ
（ロ）からステップ（ロ’）に至る熱圧着操作において
は、以下図４を参照して説明するように、２段階による
降下制御を経た押圧操作が行なわれ、ＩＣチップ２に破
損につながるような衝撃力が加わらないように制御され
る。

【００６２】すなわち、図４（ａ）に示したステップ１
Ａからステップ４Ａまでの工程は、上記ＣＯＦのテープ
４にＩＣチップ２を熱圧着により接続するまでの手順を
詳細に示したもので、本実施の形態に示した図２（ａ）
のステップ（イ）及びステップ（ロ）、並びに各応用例
を示した図３（ａ）及び図３（ｂ）におけるステップ
（イ）からステップ（ロ’）までの間の工程に対応す
る。

【００６３】また、図４（ｂ）は、ＩＬＢ装置の特に上
下ツールの駆動系に主眼をおいて示した概略構成図であ
って、このＩＬＢ装置を用いて、以下、ＣＯＦの製造に
用いられる無孔テープを用いたボンディングについて説
明する。

【００６４】すなわち、図４（ｂ）に示すように、３５
０〜４００℃程度に加熱された第１ツール１上にはＩＣ
チップ２が吸着搭載されていて、ＩＣチップ２と第２ツ
ール３との間には、順次間欠搬送されてきたポリイミド
樹脂製のテープ４が配置される。

【００６５】制御手段であるマイコン搭載の制御器５に
より、テープ４は、そのリード線を含む回路パターン
が、第１ツール１上のＩＣチップ２に対向位置するよう
に位置合わせが行なわれる。

【００６６】次に制御器５は、第２ツール３を搭載支持
した水平（Ｘ−Ｙ）及び回転（θ）駆動機構６を制御
し、図４（ａ）のステップ１Ａに示すように、第２ツー
ル３の下方ヘッド先端部の位置及び向きが、位置決めさ
れた第１ツール１に対向一致するように制御する。

【００６７】このようにして、テープ４の回路パターン
と第１ツール１上に搭載されたＩＣチップ２とが位置決
めされた状態では、図４（ａ）のステップ１Ａに示すよ
うに、テープ４は上下に間隔を置いて、第２ツール３が
第１ツール１と対峙するように配置される。

【００６８】次に、制御器５は、モータドライバ６ａを
介したサーボモータ６ｂの駆動制御により、第２ツール
３を制御して下方にゆやかに下方に押し下げ、図４
（ａ）のステップ２Ａに示すように、約１００℃の第２
ツール３の下端部をテープ４に接触させるか、それに近
い程度に近接させる。

【００６９】次に、制御器５は１Ｃチップ２を搭載した
第１ツール１を不図示のサーボモータを用いたボールね
じ機構を作動させることで押し上げ、熱圧着操作が開始
される。

【００７０】まず第１段階として、図４（ａ）のステッ
プ３Ａに示すように第２ツール３の下端面に対し、テー
プ４が５０Ｎ（ニュートン）程度の軽荷力で押上げられ
るように接触させる。

【００７１】この制御器５による５０Ｎの押圧力制御
は、サーボモータ６ｂの作動アーム６ｃに取り付けられ
た荷重センサ（ロードセル）６ｄからの検出信号のロー
ドセル調整器６ｅを介したフィードバック制御により行
われる。従って、荷重センサ６ｂは、第１ツール１の押
し上げ時の面検出センサとしても作動する。

【００７２】次に、制御器５は、第２段階として、モー
タドライバ６ａを介したサーボモータ６の駆動制御によ
り、作動アーム６ｃの先端部の矢印Ｚ方向への押圧力を
強めて、第２ツール３が１００ないし２００Ｎ程度の荷
重力で、第１ツール１に向け押し下げる制御を約２秒間
行い、ＩＣチップ２の金バンプ２ａとテープ４の銅箔の
リードとが共晶結合により接続されるように制御する
（ステップ４Ａ）。

【００７３】この後のステップは図示していないが、温
度の比較的高い第１ツール１をまず下げ、その後温度の
低い第２ツールを上昇させる。

【００７４】このように、第１ツールと第２ツール３と
の間の押圧開始操作は、２段階制御により行われて熱圧
着が実行されるので、その熱圧着操作によりＩＣチップ
２に大きな衝撃力が加わるのが回避される。

【００７５】また、上記のように少なくとも第１ツール
１と第２ツール３との間の相対移動により、熱圧着操作
が行われるものであるが、第２ツール３をキャリアテー
プであるテープ４の一方の上面に近接または接触させて
停止させる第１の制御と、この第１の制御により第２ツ
ール３の一方の面に近接または接触したテープ４の他方
の下面に、第１ツールに保持されたＩＣチップ２を軽荷
重の第１の押圧力で押圧する第２の制御と、この第２の
制御により第１の押圧力により押圧されたテープ４の上
面に対し、第２のツール３をより大きな荷重である第２
の押圧力で押圧させる第３の制御とが行われて、ＩＣチ
ップ２のテープ４へのボンディングが行われる。

【００７６】なお、図４（ｂ）に示したＩＬＢ装置を用
いて有孔テープのボンディングを行なう場合は、図５を
用いて説明したと同様な動作にて行なうことができる。
つまり、まず第１ツール１（この場合は例えば約１００
℃）に保持されたＩＣチップ２が、この第１ツール１の
上昇により、キャリアテープ４のリード４ｂの一方の面
に近接または接触させられる。次に、第２ツール３（こ
の場合例えば３５０℃ないし４００℃）が下降してキャ
リアテープ４のリード４ｂの他方の面に接触する。そし
てその後は、キャリアテープ４のリード４ｂがＩＣチッ
プ２に押圧されるように、第１ツールと第２ツールが制
御されて電極２ａ１にリード４ｂが熱圧着される。

【００７７】以上説明のように、本実施の形態及びその
応用例によれば、ＩＣチップ２とテープ４との間の熱圧
着による接続に際し、実質上、ＩＣチップ２を保持した
第１ツール１の制御移動による第２のツールとの間の押
圧接触が行われてはじめて、ＩＣチップ２とテープ４と
の間の接触が開始される。

【００７８】従って従来のように、第１ツール１と第２
ツール３との間で押圧接触が開始される前に、第１ツー
ル１の熱がキャリアテープ４のリード線に伝達されてし
まい、本圧着操作前に、ＩＣチップ２の金バンプとキャ
リアテープ４のリード線とが接触して温度が上昇し、本
圧着時において、その接触部すなわち接続部の必要以上
にに温度上昇し、接続部が溶融状態となるような不具合
は回避される。

【００７９】なお、上記実施の形態では、熱圧着に際し
て、ボンディングステージからなる第１ツール１は３５
０ないし４００℃程度に、またボンディングツールであ
る第２ツール３は約１００℃に設定されるものとして説
明したが、温度設定はキャリアテープ４の形状や材質等
によって適宜選択変更することができ、例えば第１ツー
ル１が約１００℃に、また第２ツール３が約５００℃に
設定される場合もある。 また、上記説明の本発明の実
施の形態等において、キャリアテープは、ＣＯＦの下面
に所定の間隔でリード等の回路パターンが形成されたも
のとして説明したが、キャリアテープ本体に、所定の間
隔毎にデバイスホールが形成されていて、各デバイスホ
ールに複数のインナーリードが突出形成されたものにも
本発明装置及び本発明方法を適用可能であることは言う
までもない。

【００８０】また、上記実施の形態等では、第１ツール
１をボンディングステージとし第２ツール３をボンディ
ングツールとした例で説明したが、第１ツール１をボン
ディングツールとするとともに、第２ツール３をボンデ
ィングステージとしても良い。この場合、ＩＣチップ
は、上方からボンディングツールにて吸着保持され、ボ
ンディングツールとボンディングステージとの間に配置
されたキャリアテープに対して上方から加熱押圧され
る。

【００８１】いずれにしても本発明によるボンディング
装置、及びボンディング方法によれば、熱圧着ツールに
よる熱圧着開始操作、ないしは熱圧着後の熱圧着ツール
の引離し操作がほぼ同じタイミングで行なわれるので、
テープ（キャリアテープ）４自体の安定が保持され、ま
たテープ４とＩＣチップとの接続部における不要な温度
上昇が回避され、接続部の溶融状態化を防止して良好な
結合状態を維持できるので、高品質で信頼性の高い半導
体装置等の電子部品を効率良く製造することができる。

【００８２】

【発明の効果】本発明によれば、ＩＣチップとキャリア
テープとの間の熱圧着による接続に際し、接続部の温度
が所要の熱圧着温度を越えないように制御されるので、
接続部分では安定かつ良好な電気的導通が確保され、信
頼性の高い半導体装置を効率良く製造することができ、
実用に際し得られる効果大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるボンディング装置の一実施の形態
を示した概略構成図である。

【図２】図２（ａ）は図１に示したボンディング装置で
行われる熱圧着の工程説明図、図２（ｂ）は図２（ａ）
の熱圧着の工程に対応したキャリアテープの温度経緯を
示した特性図である。

【図３】図１及び図２に示した本発明によるボンディン
グ装置の変形例の工程説明図である。

【図４】図４（ａ）は本発明によるボンディング装置に
おいて、第１ツール及び第２ツールにより熱圧着される
までの詳細工程図、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した工
程が実行される装置の概略構成図である。

【図５】従来のボンディング装置を示した構成図であ
る。

【図６】図６（ａ）は図５に示したボンディング装置で
行われる熱圧着の工程説明図、図６（ｂ）は図６（ａ）
の熱圧着の工程に対応したキャリアテープの温度経緯を
示した特性図である。

【図７】図７（ａ）は図５に示したボンディング装置で
行われる他の熱圧着の工程説明図、図７（ｂ）は図７
（ａ）の熱圧着の工程に対応したキャリアテープの温度
経緯を示した特性図である。

【符号の説明】

１ ボンディングステージ（第１ツール） １ａ シリンダ ２ ＩＣチップ ２ａ 金バンプ ３ ボンディングツール（第２ツール） ３ａ シリンダ ４ キャリアテープ（テープ） ５ 制御器（制御手段） ６ Ｘ−Ｙ、θ駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富本 勲 岡山県倉敷市浜町１−８−10 Ｆターム(参考） 5F044 NN03 PP12 PP16 PP19

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１ツールとこの第１ツールに対向して
   設けられた第２ツールとの間の押圧加熱により、前記第
   １ツールにて保持されたＩＣチップを前記第１ツールと
   前記第２ツールとの間に配置されたキャリアテープに接
   続するボンディング装置において、 前記押圧加熱により前記キャリアテープに接続された前
   記ＩＣチップから前記第１ツールを引離す離脱操作と、
   前記押圧加熱により前記ＩＣチップが接続された前記キ
   ャリアテープから前記第２ツールを引離す離脱操作とが
   ほぼ同一タイミングで行われるように制御する制御手段
   を備えたことを特徴とするボンディング装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ＩＣチップと前記
   キャリアテープとの熱圧着による接続に際し、前記ＩＣ
   チップの前記キャリアテープに対する接触と、前記第２
   ツールの前記キャリアテープに対する接触とがほぼ同一
   タイミングで開始されるように前記第１ツール及び前記
   第２ツールを制御するように構成されたことを特徴とす
   る請求項１記載のボンディング装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記ＩＣチップと前記
   キャリアテープとの熱圧着による接続に際し、まず、前
   記第１ツールに保持された前記ＩＣチップが前記キャリ
   アテープとの間に微小間隔を隔てて位置するように前記
   第１ツールを制御し、その後、前記キャリアテープを前
   記ＩＣチップに押圧するように前記第２ツールを制御す
   ることを特徴とする請求項１記載のボンディング装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記ＩＣチップと前記
   キャリアテープとの熱圧着による接続に際し、まず、前
   記第２ツールが前記キャリアテープとの間に微小間隔を
   隔てて位置するように前記第２ツールを制御し、その
   後、前記ＩＣチップを前記キャリアテープに押圧するよ
   うに前記第１ツールを制御することを特徴とする請求項
   １記載のボンディング装置。
5. 【請求項５】 第１ツールとこの第１ツールに対向して
   設けられた第２ツールとの間の押圧加熱により、前記第
   １ツールにて保持されたＩＣチップを前記第１ツールと
   前記第２ツールとの間に配置されたキャリアテープに接
   続するボンディング方法において、 前記第１ツールと前記第２ツールとの間の相対移動によ
   り、前記ＩＣチップと前記キャリアテープとが接続され
   る熱圧着工程と、 この熱圧着工程後に、前記第２ツールの前記キャリアテ
   ープからの離脱操作と、前記第１ツールの前記ＩＣチッ
   プからの離脱操作とがほぼ同一タイミングで行われる離
   脱工程と、 からなることを特徴とするボンディング方法。
6. 【請求項６】 前記熱圧着工程は、前記ＩＣチップの前
   記キャリアテープに対する接触と、前記第２ツールの前
   記キャリアテープに対する接触とがほぼ同一タイミング
   で開始されることを特徴とした請求項５記載のボンディ
   ング方法。
7. 【請求項７】 前記熱圧着工程は、前記第１ツールによ
   り前記ＩＣチップを前記キャリアテープとの間に微小間
   隔を隔てて配置する工程と、前記第２ツールにより前記
   キャリアテープを前記ＩＣチップに押圧する工程と、を
   有することを特徴とする請求項５記載のボンディング方
   法。
8. 【請求項８】 前記熱圧着工程は、前記第２ツールを前
   記キャリアテープとの間に微小間隔を隔てて配置する工
   程と、前記第１ツールにより前記ＩＣチップを介して前
   記キャリアテープを前記第２ツール押し付けることにて
   前記ＩＣチップを前記キャリアテープに押圧する工程
   と、を有することを特徴とする請求項５記載のボンディ
   ング方法。
9. 【請求項９】 第１ツールとこの第１ツールに対向して
   設けられた第２ツールとの間の押圧加熱により、前記第
   １ツールにて保持されたＩＣチップを、前記第１ツール
   と前記第２ツールとの間に配置されたキャリアテープに
   接続するように構成されたボンディング装置において、 前記第２ツールを前記キャリアテープの一方の面に近接
   または接触させて停止させる第１の制御手段と、 この第１の制御手段により前記第２ツールの一方の面に
   近接または接触した前記キャリアテープの他方の面に、
   前記第１ツールに保持された前記ＩＣチップを第１の押
   圧力で押圧する第２の制御手段と、 この第２の制御手段により前記第１の押圧力で押圧され
   た前記キャリアテープの前記一方の面を、前記第２のツ
   ールを第２の押圧力により押圧する第３の制御手段と、 を具備することを特徴とするボンディング装置。
10. 【請求項１０】 第１ツールとこの第１ツールに対向し
    て設けられた第２ツールとの間の押圧加熱により、前記
    第１ツールにて保持されたＩＣチップを前記第１ツール
    と前記第２ツールとの間に配置されたキャリアテープに
    接続するボンディング方法において、 前記第２ツールを制御し、前記キャリアテープの一方の
    面に近接または接触させて停止させる第１の工程と、 この第１の工程により前記第２ツールの一方の面に近接
    または接触した前記キャリアテープの他方の面に、前記
    第１ツールに保持されかつ位置決めされた前記ＩＣチッ
    プを第１の押圧力で押圧する第２の工程と、 この第２の工程により前記第１の押圧力で押圧された前
    記キャリアテープの前記一方の面を、前記第２のツール
    により第２の押圧力で押圧する第３の工程と、 を有することを特徴とするボンディング方法。
11. 【請求項１１】 第１ツールとこの第１ツールに対向し
    て設けられた第２ツールとの間の押圧加熱により、前記
    第１ツールにて保持されたＩＣチップを、前記第１ツー
    ルと前記第２ツールとの間に配置されたキャリアテープ
    に接続するように構成されたボンディング装置におい
    て、 前記キャリアテープが有孔でその孔内にリードを有する
    テープの場合は、前記第１ツールに保持された前記ＩＣ
    チップを前記キャリアテープのリードの一方の面に近接
    または接触させて停止させ、次に前記第２ツールを前記
    キャリアテープのリードの他方の面に接触させ、その後
    前記第１ツールと第２ツールとの協同により前記キャリ
    アテープのリードを前記ＩＣチップに押圧するように制
    御し、 前記キャリアテープが無孔テープの場合には、前記第２
    ツールを前記キャリアテープの一方の面に近接または接
    触させて停止させ、次に前記キャリアテープの他方の面
    に前記第１ツールに保持された前記ＩＣチップを接触さ
    せ、その後前記第１ツールと第２ツールとの協同により
    前記キャリアテープを前記ＩＣチップに押圧するように
    制御してなる制御装置を有することを特徴とするボンデ
    ィング装置。