JP2697411B2 - Ｔａｂインナーリードの接合方法 - Google Patents
Ｔａｂインナーリードの接合方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の実装に用
いられるＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏ
ｎｄｉｎｇ）用テープキャリアのインナーリードと半導
体素子の電極とを接合する方法に関する。
いられるＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏ
ｎｄｉｎｇ）用テープキャリアのインナーリードと半導
体素子の電極とを接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】インナーリードと半導体素子の電極との
接合においては、一般に、図７に示すように半導体素子
１５の電極部１２またはテ−プキャリアのインナ−リ−
ド１３の先端部のいずれか一方にバンプ２０となる突起
を形成した後、バンプ２０を介して電極１２にインナー
リード１３を接合していた。ここで、接合に用いられる
ボンディングツール２１は、図８（ａ）、（ｂ）に示す
ように先端部端面が平面状であり、先端部の大きさはイ
ンナーリード１３の幅よりも大きく、しかも電極１２に
対しても同等以上の大きさのものが一般に用いられてい
た。ここで、図８（ａ）は先端部が平坦な従来のボンデ
ィングツール２１ａを示し、図８（ｂ）は先端部端面が
平面状で十字状の微小凸部を有す従来のボンディングツ
ール２１ｂを示す。
接合においては、一般に、図７に示すように半導体素子
１５の電極部１２またはテ−プキャリアのインナ−リ−
ド１３の先端部のいずれか一方にバンプ２０となる突起
を形成した後、バンプ２０を介して電極１２にインナー
リード１３を接合していた。ここで、接合に用いられる
ボンディングツール２１は、図８（ａ）、（ｂ）に示す
ように先端部端面が平面状であり、先端部の大きさはイ
ンナーリード１３の幅よりも大きく、しかも電極１２に
対しても同等以上の大きさのものが一般に用いられてい
た。ここで、図８（ａ）は先端部が平坦な従来のボンデ
ィングツール２１ａを示し、図８（ｂ）は先端部端面が
平面状で十字状の微小凸部を有す従来のボンディングツ
ール２１ｂを示す。
【０００３】従来のＴＡＢインナーリードの接合方法に
おいて、バンプが必要であった主な理由は、次の２点で
ある。まず第一に図６（ａ）に示すように半導体素子の
電極１２が、電極表面に対し凸となるパッシベーション
膜１４により周囲が覆われていたため、インナーリード
１３を電極１２に直接接触させることができなかった。
電極面１２の開口部の大きさは、インナーリード１３の
幅よりも一般的には大きく形成されるが、インナーリー
ド１３は図６（ａ）に示すように長手方向にはパッシベ
ーション膜１４に接触するため、電極面１２と同等以上
の大きさの先端部を有する従来のボンディングツール２
１では、インナーリード１３を電極面１２に直接接触さ
せることができなかった。このため、図７に示すように
電極面１２あるいはインナーリード１３の先端に突起と
なるバンプ２０を形成する必要があった。
おいて、バンプが必要であった主な理由は、次の２点で
ある。まず第一に図６（ａ）に示すように半導体素子の
電極１２が、電極表面に対し凸となるパッシベーション
膜１４により周囲が覆われていたため、インナーリード
１３を電極１２に直接接触させることができなかった。
電極面１２の開口部の大きさは、インナーリード１３の
幅よりも一般的には大きく形成されるが、インナーリー
ド１３は図６（ａ）に示すように長手方向にはパッシベ
ーション膜１４に接触するため、電極面１２と同等以上
の大きさの先端部を有する従来のボンディングツール２
１では、インナーリード１３を電極面１２に直接接触さ
せることができなかった。このため、図７に示すように
電極面１２あるいはインナーリード１３の先端に突起と
なるバンプ２０を形成する必要があった。
【０００４】第二に、図６（ｂ）に示すようにインナー
リード１３を電極面１２に接触させることができても、
インナーリード１３を直接電極１２に接続する方法で
は、接合時に電極面１２にクラック等の損傷が生じやす
かった。インナーリード１３は一般的にＣｕ箔を基材と
し、これにＡｕやＳｎをフラッシュメッキして構成され
る。Ｃｕは、一般に用いられているバンプ材料であるＡ
ｕに比べ硬く変形しにくいため、ボンディング荷重の印
加により、インナーリード１３のエッヂ部と電極面との
接触領域近傍に、図６（ｂ）に示すような過大な応力集
中が生じる。このような状態で超音波振動１８を印加す
ると、過大な応力集中が生じるインナーリード１３のエ
ッヂ部近傍にクラックが発生しやすかった。一方、図７
に示すようにＡｕバンプのように軟らかいバンプ２０を
介して接合を行う場合には、電極１２にクラックが発生
するような大きな圧力が作用する前にバンプ２０に変形
が生じ、応力集中の発生を回避することができるため、
電極１２にクラックが発生することなく十分な強度で接
合を行うことができる。
リード１３を電極面１２に接触させることができても、
インナーリード１３を直接電極１２に接続する方法で
は、接合時に電極面１２にクラック等の損傷が生じやす
かった。インナーリード１３は一般的にＣｕ箔を基材と
し、これにＡｕやＳｎをフラッシュメッキして構成され
る。Ｃｕは、一般に用いられているバンプ材料であるＡ
ｕに比べ硬く変形しにくいため、ボンディング荷重の印
加により、インナーリード１３のエッヂ部と電極面との
接触領域近傍に、図６（ｂ）に示すような過大な応力集
中が生じる。このような状態で超音波振動１８を印加す
ると、過大な応力集中が生じるインナーリード１３のエ
ッヂ部近傍にクラックが発生しやすかった。一方、図７
に示すようにＡｕバンプのように軟らかいバンプ２０を
介して接合を行う場合には、電極１２にクラックが発生
するような大きな圧力が作用する前にバンプ２０に変形
が生じ、応力集中の発生を回避することができるため、
電極１２にクラックが発生することなく十分な強度で接
合を行うことができる。
【０００５】半導体素子の電極部にバンプ形成する方法
には、例えば、「アイビ−エムジャ−ナル（ＩＢＭ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ）」第８巻（１９６４年）１０２頁に記載
のように電極部に直接バンプとなる突起をメッキ法によ
り形成する方法や、「エレクトロニック・パッケ−ジン
グ・アンド・プロダクション（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰ
ａｃｋｇｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）」、１９
８４年１２月号、３３〜３９頁に記載のようにエッチン
グ技術を用いたペデスタル法、すなわちバンプを形成す
る部分をマスキングしておき、他のインナ−リ−ド部分
をハ−フエッチングすることにより、３０〜４０μｍの
高さの突起を形成する方法、あるいは「昭和６０年度電
子通信学会半導体・材料部門全国大会論文集、講演番号
２」（１９８５年１１月）に記載のようにガラス基板に
バンプを形成した後、電極部にバンプを移し換える方式
の転写バンプ法などがある。
には、例えば、「アイビ−エムジャ−ナル（ＩＢＭ Ｊ
ｏｕｒｎａｌ）」第８巻（１９６４年）１０２頁に記載
のように電極部に直接バンプとなる突起をメッキ法によ
り形成する方法や、「エレクトロニック・パッケ−ジン
グ・アンド・プロダクション（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰ
ａｃｋｇｉｎｇ ＆ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）」、１９
８４年１２月号、３３〜３９頁に記載のようにエッチン
グ技術を用いたペデスタル法、すなわちバンプを形成す
る部分をマスキングしておき、他のインナ−リ−ド部分
をハ−フエッチングすることにより、３０〜４０μｍの
高さの突起を形成する方法、あるいは「昭和６０年度電
子通信学会半導体・材料部門全国大会論文集、講演番号
２」（１９８５年１１月）に記載のようにガラス基板に
バンプを形成した後、電極部にバンプを移し換える方式
の転写バンプ法などがある。
【０００６】また図９に示すように、バンプ形成を行わ
ずにワイヤボンディング法と同様にして超音波併用の熱
圧着方式により、インナーリード１３を直接半導体素子
の電極１２に接続する方法も提案されている（特開平２
−１１９１５３号公報）。以後、バンプ形成を行わずに
インナーリードを直接半導体素子の電極に接合する方法
を、ダイレクトボンディング法と呼ぶ。特開平２−１１
９１５３号公報に記載の従来のダイレクトボンディング
法では、インナーリードの幅よりも先端部が大きなボン
ディングツールを用い、超音波振動をインナーリードの
長手方向に作用させて接合が行われていた。また、図９
に示すように半導体素子の電極１２の開口部はインナー
リード１３の幅よりも大きなものが用いられていた。
ずにワイヤボンディング法と同様にして超音波併用の熱
圧着方式により、インナーリード１３を直接半導体素子
の電極１２に接続する方法も提案されている（特開平２
−１１９１５３号公報）。以後、バンプ形成を行わずに
インナーリードを直接半導体素子の電極に接合する方法
を、ダイレクトボンディング法と呼ぶ。特開平２−１１
９１５３号公報に記載の従来のダイレクトボンディング
法では、インナーリードの幅よりも先端部が大きなボン
ディングツールを用い、超音波振動をインナーリードの
長手方向に作用させて接合が行われていた。また、図９
に示すように半導体素子の電極１２の開口部はインナー
リード１３の幅よりも大きなものが用いられていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように一般に、
従来のＴＡＢインナーリードの接合方法では、半導体素
子あるいはインナーリードの何れか一方にバンプを形成
する必要があった。一般にバンプを形成するためにはリ
ソグラフィ等の複雑な工程が必要であり、高価な設備が
必要とされる。また、バンプ形成を１００％の歩留りで
達成することは困難であり、バンプ形成工程において高
価な半導体素子、あるいは高価なＴＡＢテープを損傷す
る問題があった。これらの原因により、従来のバンプ形
成工程を必要とするＴＡＢインナーリードの接合方法で
は、実装コストが高くなる課題があった。
従来のＴＡＢインナーリードの接合方法では、半導体素
子あるいはインナーリードの何れか一方にバンプを形成
する必要があった。一般にバンプを形成するためにはリ
ソグラフィ等の複雑な工程が必要であり、高価な設備が
必要とされる。また、バンプ形成を１００％の歩留りで
達成することは困難であり、バンプ形成工程において高
価な半導体素子、あるいは高価なＴＡＢテープを損傷す
る問題があった。これらの原因により、従来のバンプ形
成工程を必要とするＴＡＢインナーリードの接合方法で
は、実装コストが高くなる課題があった。
【０００８】また、従来のダイレクトボンディング法で
は、インナーリード幅よりも大きなボンディングツール
を用いて接合を行うため、電極面にクラックが発生しや
すかった。この原因については、以下のように推察され
る。
は、インナーリード幅よりも大きなボンディングツール
を用いて接合を行うため、電極面にクラックが発生しや
すかった。この原因については、以下のように推察され
る。
【０００９】図６（ｃ）に示すように、接合に必要な接
合面の最小圧力をＰｍｉｎとおき、電極面１２にクラッ
クが発生する接合面の圧力をＰｍａｘとおくと、電極面
１２にクラック等の損傷を与えないためには、接合部１
７の最大圧力がＰｍａｘ以下となるようにボンディング
ツール２１に荷重を作用させることが必要となる。接合
は、圧力がＰｍｉｎ以上に達した領域で行われ、圧力が
Ｐｍｉｎ以下の領域では、見かけ上インナーリード１３
と電極１２が接触していても接合は行われない。電極面
のクラック発生を防止し、十分な強度で接合を行うため
には、接合面の最大圧力がＰｍａｘ以下で、しかもＰｍ
ｉｎ以上の圧力が作用する領域を極力大きくすることが
条件となる。このためには接合部１７の圧力分布を極力
均一に形成することが重要となる。ところが、従来のダ
イレクトボンディング方法では、インナーリード１３の
エッヂ部近傍に応力集中が生じるため、クラックが発生
しやすくなるという問題があった。クラックの発生を防
止するためにボンディング荷重を減少するか、超音波振
動の出力を減少する必要があり、クラックの発生を防止
して、しかも十分な強度で接合することは困難であっ
た。
合面の最小圧力をＰｍｉｎとおき、電極面１２にクラッ
クが発生する接合面の圧力をＰｍａｘとおくと、電極面
１２にクラック等の損傷を与えないためには、接合部１
７の最大圧力がＰｍａｘ以下となるようにボンディング
ツール２１に荷重を作用させることが必要となる。接合
は、圧力がＰｍｉｎ以上に達した領域で行われ、圧力が
Ｐｍｉｎ以下の領域では、見かけ上インナーリード１３
と電極１２が接触していても接合は行われない。電極面
のクラック発生を防止し、十分な強度で接合を行うため
には、接合面の最大圧力がＰｍａｘ以下で、しかもＰｍ
ｉｎ以上の圧力が作用する領域を極力大きくすることが
条件となる。このためには接合部１７の圧力分布を極力
均一に形成することが重要となる。ところが、従来のダ
イレクトボンディング方法では、インナーリード１３の
エッヂ部近傍に応力集中が生じるため、クラックが発生
しやすくなるという問題があった。クラックの発生を防
止するためにボンディング荷重を減少するか、超音波振
動の出力を減少する必要があり、クラックの発生を防止
して、しかも十分な強度で接合することは困難であっ
た。
【００１０】また半導体素子の電極は周囲を電極面に対
して凸となるパッシベーション膜により囲まれているた
め、従来のダイレクトボンディング法では、インナーリ
ードを電極に直接接触させるためには、インナーリード
先端の接触部の大きさに比べ、電極開口部を十分に大き
く形成する必要があった。特に、インナーリードの長手
方向に電極開口部を大きく形成する必要があった。電極
開口部の幅が増加すると、インナーリードの狭ピッチ接
続が困難となり、また、電極開口部のインナーリード長
手方向の大きさを増加すると、半導体素子が大型化する
ため高密度実装が困難になる課題があった。さらに従来
のダイレクトボンディング法では、超音波振動をインナ
ーリードの長手方向に作用させるため、対向する２辺に
電極が形成された半導体素子に対しては接合を行うこと
ができるが、半導体素子の４辺全てに電極が形成された
半導体素子に対しては接合が困難であった。
して凸となるパッシベーション膜により囲まれているた
め、従来のダイレクトボンディング法では、インナーリ
ードを電極に直接接触させるためには、インナーリード
先端の接触部の大きさに比べ、電極開口部を十分に大き
く形成する必要があった。特に、インナーリードの長手
方向に電極開口部を大きく形成する必要があった。電極
開口部の幅が増加すると、インナーリードの狭ピッチ接
続が困難となり、また、電極開口部のインナーリード長
手方向の大きさを増加すると、半導体素子が大型化する
ため高密度実装が困難になる課題があった。さらに従来
のダイレクトボンディング法では、超音波振動をインナ
ーリードの長手方向に作用させるため、対向する２辺に
電極が形成された半導体素子に対しては接合を行うこと
ができるが、半導体素子の４辺全てに電極が形成された
半導体素子に対しては接合が困難であった。
【００１１】本発明の目的はこのような従来の課題を解
決し、バンプ形成工程を不要とした低コストなＴＡＢイ
ンナーリードの接合方法を提供すること、狭ピッチ接続
を可能とするＴＡＢインナーリードの接合方法を提供す
ること、半導体素子の４辺全てに電極が形成された半導
体素子に対してバンプ形成を行わずに接続できるＴＡＢ
インナーリードの接合方法を提供すること、および半導
体素子の電極面にクラック等の損傷を与えることなく、
十分な強度で接合できる信頼性の高いＴＡＢインナ−リ
−ドの接合方法を提供することにある。
決し、バンプ形成工程を不要とした低コストなＴＡＢイ
ンナーリードの接合方法を提供すること、狭ピッチ接続
を可能とするＴＡＢインナーリードの接合方法を提供す
ること、半導体素子の４辺全てに電極が形成された半導
体素子に対してバンプ形成を行わずに接続できるＴＡＢ
インナーリードの接合方法を提供すること、および半導
体素子の電極面にクラック等の損傷を与えることなく、
十分な強度で接合できる信頼性の高いＴＡＢインナ−リ
−ドの接合方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、半導体素
子の電極とＴＡＢテープのインナーリードをシングルボ
ンディング方式により接続する方法において、前記半導
体素子の電極よりも先端部が小さなボンディングツール
を前記インナーリードに押圧して前記インナーリードに
窪みを形成し、該インナーリードの前記電極側の表面に
凸部を形成した後、前記ボンディングツールの前記イン
ナーリードへの押圧荷重を減少させ、前記ボンディング
ツールに超音波を印加することを特徴とする。
子の電極とＴＡＢテープのインナーリードをシングルボ
ンディング方式により接続する方法において、前記半導
体素子の電極よりも先端部が小さなボンディングツール
を前記インナーリードに押圧して前記インナーリードに
窪みを形成し、該インナーリードの前記電極側の表面に
凸部を形成した後、前記ボンディングツールの前記イン
ナーリードへの押圧荷重を減少させ、前記ボンディング
ツールに超音波を印加することを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、半導体素子の電極とＴＡＢ
テープのインナーリードをシングルボンディング方式に
より接続する方法において、第１の発明のＴＡＢインナ
ーリードの接合方法において、前記半導体素子の電極開
口部の前記インナーリードの 幅方向の大きさは、前記イ
ンナーリードの幅よりも小さく形成され、前記半導体素
子の電極よりも先端部が小さなボンディングツールを前
記インナーリードに押圧して前記インナーリードに窪み
を形成し、該インナーリードの前記電極側の表面に凸部
を形成した後、前記ボンディングツールに超音波を印加
することを特徴とする。
テープのインナーリードをシングルボンディング方式に
より接続する方法において、第１の発明のＴＡＢインナ
ーリードの接合方法において、前記半導体素子の電極開
口部の前記インナーリードの 幅方向の大きさは、前記イ
ンナーリードの幅よりも小さく形成され、前記半導体素
子の電極よりも先端部が小さなボンディングツールを前
記インナーリードに押圧して前記インナーリードに窪み
を形成し、該インナーリードの前記電極側の表面に凸部
を形成した後、前記ボンディングツールに超音波を印加
することを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明の作用について図面を参照して説明す
る。本発明のＴＡＢインナーリードの接合方法では、図
１に示すように半導体素子１５の電極１２の開口部の大
きさよりも先端部が小さなボンディングツール１１ａを
用いて接合を行う。
る。本発明のＴＡＢインナーリードの接合方法では、図
１に示すように半導体素子１５の電極１２の開口部の大
きさよりも先端部が小さなボンディングツール１１ａを
用いて接合を行う。
【００１５】 まず図１（ａ）に示すように、インナーリ
ード１３と半導体素子１５の電極１２との目合わせを行
った後、ボンディングツール１１ａをインナーリード１
３に押し込み、インナーリード１３にボンディングツー
ル１１ａの先端形状が転写された窪み１６を形成し、ボ
ンディングツール先端１１ａをインナーリード１３に密
着させる。この時、インナーリード１３の底面には微小
な凸部１９が形成され、インナーリード１３を電極面１
２に直接接触させることができる。なお、図１（ａ）に
示すようにインナーリード１３は電極周囲のパッシベー
ション膜１４に接触するが、電極１２よりも小さな先端
部を有するボンディングツール１１ａを用いるため、パ
ッシベーション膜１４に損傷を与えるような過大な圧力
を生じることなく、インナーリード１３を電極面１２に
接触させることができる。
ード１３と半導体素子１５の電極１２との目合わせを行
った後、ボンディングツール１１ａをインナーリード１
３に押し込み、インナーリード１３にボンディングツー
ル１１ａの先端形状が転写された窪み１６を形成し、ボ
ンディングツール先端１１ａをインナーリード１３に密
着させる。この時、インナーリード１３の底面には微小
な凸部１９が形成され、インナーリード１３を電極面１
２に直接接触させることができる。なお、図１（ａ）に
示すようにインナーリード１３は電極周囲のパッシベー
ション膜１４に接触するが、電極１２よりも小さな先端
部を有するボンディングツール１１ａを用いるため、パ
ッシベーション膜１４に損傷を与えるような過大な圧力
を生じることなく、インナーリード１３を電極面１２に
接触させることができる。
【００１６】
次に、ボンディングツール１１ａに印加す
る荷重を減少させるとともに、図１（ｂ）に示すよう
に、ボンディングツール１１ａに超音波振動１８を印加
することにより、インナーリード１３と電極１２を接合
することができる。なお、図面には記載していないが、
半導体素子１５は加熱装置により合金層形成に必要な温
度まで加熱されている。
る荷重を減少させるとともに、図１（ｂ）に示すよう
に、ボンディングツール１１ａに超音波振動１８を印加
することにより、インナーリード１３と電極１２を接合
することができる。なお、図面には記載していないが、
半導体素子１５は加熱装置により合金層形成に必要な温
度まで加熱されている。
【００１７】 ここで、ボンディングツール１１ａに作用
させる荷重の大きさについて説明す る。 一般に接合強度
は、ボンディング荷重の増加に伴い増加するが、ボンデ
ィング荷重の増加に伴い電極にクラックが発生しやすく
なるため、ボンディング荷重には上限が存在する。ボン
ディング荷重の増加に伴う接合強度の増加は、以下のよ
うな理由によるものと推察される。インナーリード底面
の凸部表面には微細な凹凸が存在するため、ボンディン
グ荷重が小さい場合には、真実接触面積は見かけの接触
面積に比べ遥かに小さくなり、接合強度は不十分とな
る。一方、ボンディング荷重が十分に大きい場合には、
インナーリード底面の凸部上に存在する微細な凹凸が塑
性変形し、凸部表面が電極面の表面にならい、真実接触
面積が増加し広範にわたり合金層が形成されるため、接
合強度が増加するものと考えられる。
させる荷重の大きさについて説明す る。 一般に接合強度
は、ボンディング荷重の増加に伴い増加するが、ボンデ
ィング荷重の増加に伴い電極にクラックが発生しやすく
なるため、ボンディング荷重には上限が存在する。ボン
ディング荷重の増加に伴う接合強度の増加は、以下のよ
うな理由によるものと推察される。インナーリード底面
の凸部表面には微細な凹凸が存在するため、ボンディン
グ荷重が小さい場合には、真実接触面積は見かけの接触
面積に比べ遥かに小さくなり、接合強度は不十分とな
る。一方、ボンディング荷重が十分に大きい場合には、
インナーリード底面の凸部上に存在する微細な凹凸が塑
性変形し、凸部表面が電極面の表面にならい、真実接触
面積が増加し広範にわたり合金層が形成されるため、接
合強度が増加するものと考えられる。
【００１８】 そこで第１の発明では、 図２に示すように
超音波印加時に作用させるボンディング荷重Ｆ2 をボン
ディングツールのインナーリードへの押し込み時に作用
させる荷重Ｆ1 に比べ減少させて接合を行う。十分に大
きなボンディング荷重Ｆ1 を作用させることにより、イ
ンナーリード底面の凸部と電極面との真実接触面積を十
分に大きく形成した後に、ボンディング荷重Ｆ2 を減少
し超音波振動を印加するため、クラック発生防止し、し
かも十分な強度で接合を行うことが可能となる。一般
に、超音波振動印加時のボンディング荷重Ｆ2 を減少す
ると、ボンディングツールとインナーリードとの間にす
べりが発生しやすくなり、接合強度が低下するが、本発
明においては、ボンディング荷重Ｆ1 の印加時にボンデ
ィングツール先端をインナーリードに形成した窪みに密
着させることができるため、超音波印加時の荷重を減少
させても、十分な強度で接合できることを実験で確認し
た。
超音波印加時に作用させるボンディング荷重Ｆ2 をボン
ディングツールのインナーリードへの押し込み時に作用
させる荷重Ｆ1 に比べ減少させて接合を行う。十分に大
きなボンディング荷重Ｆ1 を作用させることにより、イ
ンナーリード底面の凸部と電極面との真実接触面積を十
分に大きく形成した後に、ボンディング荷重Ｆ2 を減少
し超音波振動を印加するため、クラック発生防止し、し
かも十分な強度で接合を行うことが可能となる。一般
に、超音波振動印加時のボンディング荷重Ｆ2 を減少す
ると、ボンディングツールとインナーリードとの間にす
べりが発生しやすくなり、接合強度が低下するが、本発
明においては、ボンディング荷重Ｆ1 の印加時にボンデ
ィングツール先端をインナーリードに形成した窪みに密
着させることができるため、超音波印加時の荷重を減少
させても、十分な強度で接合できることを実験で確認し
た。
【００１９】 次に第２の本発明の作用について説明す
る。 超音波振動方向に対して長手方向が直角方向である
インナーリードを接合する場合、半導体素子の電極の開
口部をインナーリード幅よりも小さく形成することによ
り、接合強度を増加できることを実験で確認した。図５
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、インナーリード１３の幅よ
りも大きな開口部を有する電極１２およびインナーリー
ド１３の幅よりも小さな開口部を有する電極１２に接合
を行った状態を示す断面図である。図５（ａ）に示すよ
うに、電極１２の開口部がインナーリード１３の幅より
も大きい場合には、インナーリード側面エッヂ部２３が
電極面１２と接触する。このような状態で、インナーリ
ード１３の長手方向に直角な方向に超音波振動１８を作
用させると、インナーリード側面エッヂ部２３近傍に集
中応力が発生し電極面１２にクラックが発生しやすくな
る。クラックの発生を防止するためには、ボンディング
荷重Ｆおよび超音波振動１８の出力を減少する必要が生
じるが、接合強度は低下する。一方、インナーリード１
３の幅よりも電極面１２を小さく形成した場合には、イ
ンナーリード側面エッヂ部２３は電極１２に接触せず、
インナーリード裏面に形成された微小な丸みを有す凸部
１９のみが電極１２に接触する。このため、過大な応力
集中の発生を防止でき、クラックの発生を防止して、し
かも十分な強度で接合を行うことが可能となる。
る。 超音波振動方向に対して長手方向が直角方向である
インナーリードを接合する場合、半導体素子の電極の開
口部をインナーリード幅よりも小さく形成することによ
り、接合強度を増加できることを実験で確認した。図５
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、インナーリード１３の幅よ
りも大きな開口部を有する電極１２およびインナーリー
ド１３の幅よりも小さな開口部を有する電極１２に接合
を行った状態を示す断面図である。図５（ａ）に示すよ
うに、電極１２の開口部がインナーリード１３の幅より
も大きい場合には、インナーリード側面エッヂ部２３が
電極面１２と接触する。このような状態で、インナーリ
ード１３の長手方向に直角な方向に超音波振動１８を作
用させると、インナーリード側面エッヂ部２３近傍に集
中応力が発生し電極面１２にクラックが発生しやすくな
る。クラックの発生を防止するためには、ボンディング
荷重Ｆおよび超音波振動１８の出力を減少する必要が生
じるが、接合強度は低下する。一方、インナーリード１
３の幅よりも電極面１２を小さく形成した場合には、イ
ンナーリード側面エッヂ部２３は電極１２に接触せず、
インナーリード裏面に形成された微小な丸みを有す凸部
１９のみが電極１２に接触する。このため、過大な応力
集中の発生を防止でき、クラックの発生を防止して、し
かも十分な強度で接合を行うことが可能となる。
【００２０】 また、電極１２の大きさが同一の場合、電
極１２の開口部の大きさが小さい程、電極の露出面積が
小さくなるため接合部の耐環境性を向上でき、信頼性の
高い接合を実現できる。
極１２の開口部の大きさが小さい程、電極の露出面積が
小さくなるため接合部の耐環境性を向上でき、信頼性の
高い接合を実現できる。
【００２１】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を用いて詳
細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）に、本発明のインナ
−リ−ドの接合方法を工程順に示す概略図を、図２にボ
ンディングツールに印加する荷重、および超音波出力の
関係を示すチャート図を示す。図３（ａ）〜（ｅ）は、
本発明の実施例で用いたＴＡＢインナーリード接合用の
ボンディングツールの概略を示す。
細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）に、本発明のインナ
−リ−ドの接合方法を工程順に示す概略図を、図２にボ
ンディングツールに印加する荷重、および超音波出力の
関係を示すチャート図を示す。図３（ａ）〜（ｅ）は、
本発明の実施例で用いたＴＡＢインナーリード接合用の
ボンディングツールの概略を示す。
【００２２】 まず第１の実施例について説明する。接合
に用いたＴＡＢテープは、インナーリード幅が１００μ
ｍ、インナーリード厚さが３５μｍのＣｕリードに０．
６μｍのＡｕメッキが施されたものであり、半導体素子
は対向する２辺に電極が形成されたものを用いた。ボン
ディングツール１１ａは、図３（ａ）に示すように先端
部が円錐状でかつ先端部に丸みを有するものを用いた。
図１（ａ）に示すように、半導体素子１５の電極１２と
インナーリード１３との目合わせを行った後、ボンディ
ングツール１１ａに荷重をＦ1 ＝１００ｇｆ印加し、ボ
ンディングツール１１ａをインナーリード１３に押圧し
た。次いで図１（ｂ）に示すように、ボンディングツー
ル１１ａに印加する荷重をＦ 2 ＝４０ｇｆに減少し、ボ
ンディングツール１１ａに超音波振動１８を印加し、イ
ンナーリード１３と電極１２との接合を行った。ここ
で、超音波振動１８の方向は、インナーリード１３の長
手方向に平行な方向であり、インナーリード１３の先端
がパッシベーション膜１４に接触する状態で接合を行っ
た。なお接合時には、図面には記載していないが半導体
素子１５を加熱装置により２８０℃に加熱保持した。
に用いたＴＡＢテープは、インナーリード幅が１００μ
ｍ、インナーリード厚さが３５μｍのＣｕリードに０．
６μｍのＡｕメッキが施されたものであり、半導体素子
は対向する２辺に電極が形成されたものを用いた。ボン
ディングツール１１ａは、図３（ａ）に示すように先端
部が円錐状でかつ先端部に丸みを有するものを用いた。
図１（ａ）に示すように、半導体素子１５の電極１２と
インナーリード１３との目合わせを行った後、ボンディ
ングツール１１ａに荷重をＦ1 ＝１００ｇｆ印加し、ボ
ンディングツール１１ａをインナーリード１３に押圧し
た。次いで図１（ｂ）に示すように、ボンディングツー
ル１１ａに印加する荷重をＦ 2 ＝４０ｇｆに減少し、ボ
ンディングツール１１ａに超音波振動１８を印加し、イ
ンナーリード１３と電極１２との接合を行った。ここ
で、超音波振動１８の方向は、インナーリード１３の長
手方向に平行な方向であり、インナーリード１３の先端
がパッシベーション膜１４に接触する状態で接合を行っ
た。なお接合時には、図面には記載していないが半導体
素子１５を加熱装置により２８０℃に加熱保持した。
【００２３】 以上の操作を全てのインナーリード１３に
対して繰り返し行った後、接合強度の測定および電極面
１２に発生したクラックの有無を観察した。その結果、
プル強度は４５ｇｆ以上と十分な接合強度であり、しか
も電極面１２にはクラックの発生がないことを確認し
た。
対して繰り返し行った後、接合強度の測定および電極面
１２に発生したクラックの有無を観察した。その結果、
プル強度は４５ｇｆ以上と十分な接合強度であり、しか
も電極面１２にはクラックの発生がないことを確認し
た。
【００２４】
ここで比較のため、ボンディングツールを
インナーリードに押し込む際の荷重Ｆ 1 と超音波振動印
加時のボンディング荷重Ｆ 2 を同一荷重として接合実験
を行った。その結果、ボンディング荷重の増加に伴い接
合強度は徐々に増加したが、過大なボンディング荷重を
作用させると半導体素子１５の電極１２にクラッックが
発生した。クラック発生がない範囲での最大ボンディン
グ荷重を求めたところＦ 1 ＝Ｆ 2 ＝６０ｇｆであり、こ
の時の接合強度はプル強度で２５ｇｆであった。この結
果を上記の第一の実施例と比較すると、Ｆ 1 ＞Ｆ 2 の条
件で接合を行った第一の実施例の方が大きな強度で接合
できることを確認した。
インナーリードに押し込む際の荷重Ｆ 1 と超音波振動印
加時のボンディング荷重Ｆ 2 を同一荷重として接合実験
を行った。その結果、ボンディング荷重の増加に伴い接
合強度は徐々に増加したが、過大なボンディング荷重を
作用させると半導体素子１５の電極１２にクラッックが
発生した。クラック発生がない範囲での最大ボンディン
グ荷重を求めたところＦ 1 ＝Ｆ 2 ＝６０ｇｆであり、こ
の時の接合強度はプル強度で２５ｇｆであった。この結
果を上記の第一の実施例と比較すると、Ｆ 1 ＞Ｆ 2 の条
件で接合を行った第一の実施例の方が大きな強度で接合
できることを確認した。
【００２５】 第２の実施例では、半導体素子の４辺全て
に電極がある半導体素子とインナーリードとの接合を行
った。図５（ａ）、（ｂ）は超音波振動１８の方向がイ
ンナーリード１３の長手方向に直角な場合の接合部近傍
の断面図を示す。ここで図５（ａ）は、電極のインナー
リードの幅方向の開口部が１２０μｍとインナーリード
１３の幅よりも開口部が大きい場合を示し、図５（ｂ）
は開口部が８０μｍとインナーリード１３の幅よりも開
口部が小さい場合を示す。第１の実施例と同一条件で接
合を行った結果、電極１２の開口部が８０μｍの場合の
プル強度は、超音波振動１８に対してインナーリード１
３の長手方向が平行な接合部では４５ｇｆ以上であり、
超音波振動１８に対してインナーリード１３の長手方向
が直角な接合部では４０ｇｆ以上であった。一方、電極
１２の開口部の大きさが１２０μｍとインナーリード１
３の幅よりも大きな場合のプル強度は、超音波振動に対
してインナーリード１３の長手方向が平行な接合部では
４５ｇｆ以上であり開口部が８０μｍの場合と同一プル
強度であったが、超音波振動１８に対してインナーリー
ド１３の長手方向が直角な接合部では２０ｇｆ以上と、
電極の開口部の大きさが８０μｍの場合に比べ著しく強
度が低下した。
に電極がある半導体素子とインナーリードとの接合を行
った。図５（ａ）、（ｂ）は超音波振動１８の方向がイ
ンナーリード１３の長手方向に直角な場合の接合部近傍
の断面図を示す。ここで図５（ａ）は、電極のインナー
リードの幅方向の開口部が１２０μｍとインナーリード
１３の幅よりも開口部が大きい場合を示し、図５（ｂ）
は開口部が８０μｍとインナーリード１３の幅よりも開
口部が小さい場合を示す。第１の実施例と同一条件で接
合を行った結果、電極１２の開口部が８０μｍの場合の
プル強度は、超音波振動１８に対してインナーリード１
３の長手方向が平行な接合部では４５ｇｆ以上であり、
超音波振動１８に対してインナーリード１３の長手方向
が直角な接合部では４０ｇｆ以上であった。一方、電極
１２の開口部の大きさが１２０μｍとインナーリード１
３の幅よりも大きな場合のプル強度は、超音波振動に対
してインナーリード１３の長手方向が平行な接合部では
４５ｇｆ以上であり開口部が８０μｍの場合と同一プル
強度であったが、超音波振動１８に対してインナーリー
ド１３の長手方向が直角な接合部では２０ｇｆ以上と、
電極の開口部の大きさが８０μｍの場合に比べ著しく強
度が低下した。
【００２６】 なお、第１、第２の実施例では 図３（ａ）
に示すような先端部に丸みを有する円錐状のボンディン
グツールを用いたが、図３（ｂ）に示すような先端部に
丸みを有する角錘状のボンディングツール１１ｂでも、
図３（ｃ）に示すような先端部に丸みを有する棒状のボ
ンディングツール１１ｃでも、図３（ｄ）に示すように
先端部に丸みを有し、かつ十字状の微小凸部を有する十
字突起付きボンディングツール１１ｄを用いた場合に
も、さらには図３（ｅ）に示すように先端部が平らな円
錐状のボンディングツール１１ｅでも、ボンディングツ
ールの先端部が半導体素子の電極よりも小さく、ボンデ
ィング荷重Ｆ1 によりインナーリードの底面に凸部を形
成し、凸部と電極面を接触できるような大きさの先端部
を有するボンディングツールであれば、同様の効果が得
られることを確認した。
に示すような先端部に丸みを有する円錐状のボンディン
グツールを用いたが、図３（ｂ）に示すような先端部に
丸みを有する角錘状のボンディングツール１１ｂでも、
図３（ｃ）に示すような先端部に丸みを有する棒状のボ
ンディングツール１１ｃでも、図３（ｄ）に示すように
先端部に丸みを有し、かつ十字状の微小凸部を有する十
字突起付きボンディングツール１１ｄを用いた場合に
も、さらには図３（ｅ）に示すように先端部が平らな円
錐状のボンディングツール１１ｅでも、ボンディングツ
ールの先端部が半導体素子の電極よりも小さく、ボンデ
ィング荷重Ｆ1 によりインナーリードの底面に凸部を形
成し、凸部と電極面を接触できるような大きさの先端部
を有するボンディングツールであれば、同様の効果が得
られることを確認した。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＴＡＢイ
ンナ−リ−ドの接合方法では、バンプ形成工程が不要で
あり、従来法に比べ実装コストを著しく低減できる。ま
た、接合方法では半導体素子の４辺全てに電極が形成さ
れた半導体素子に対してもバンプ形成を行わずにインナ
ーリードを接続できる。また、半導体素子の電極面にク
ラック等の損傷を生じることなく、しかも十分な強度で
半導体素子の電極とインナーリード等を接合できる。
ンナ−リ−ドの接合方法では、バンプ形成工程が不要で
あり、従来法に比べ実装コストを著しく低減できる。ま
た、接合方法では半導体素子の４辺全てに電極が形成さ
れた半導体素子に対してもバンプ形成を行わずにインナ
ーリードを接続できる。また、半導体素子の電極面にク
ラック等の損傷を生じることなく、しかも十分な強度で
半導体素子の電極とインナーリード等を接合できる。
【図１】本発明のインナ−リ−ドの接合方法を工程順に
示す概略図である。
示す概略図である。
【図２】ボンディングツールに印加する荷重、および超
音波出力の関係を示すチャート図である。
音波出力の関係を示すチャート図である。
【図３】ボンディングツールの側面図である。
【図４】インナーリード幅よりも先端部が小さく、かつ
先端に丸みを有するボンディングツール、およびインナ
ーリード幅よりも先端部が小さく、かつ先端が平坦なボ
ンディングツールによる接合状態を説明する概略図であ
る。
先端に丸みを有するボンディングツール、およびインナ
ーリード幅よりも先端部が小さく、かつ先端が平坦なボ
ンディングツールによる接合状態を説明する概略図であ
る。
【図５】 半導体素子の電極の開口部の大きさがインナー
リード幅よりも大きい場合の接合面の状態、半導体素子
の電極の開口部の大きさがインナーリードの幅よりも小
さい場合の接合面の接触状態を示す断面図である。
リード幅よりも大きい場合の接合面の状態、半導体素子
の電極の開口部の大きさがインナーリードの幅よりも小
さい場合の接合面の接触状態を示す断面図である。
【図６】 従来のＴＡＢインナーリードの接合方法におい
て、バンプ形成が必要であった理由を示す概略図であ
る。
て、バンプ形成が必要であった理由を示す概略図であ
る。
【図７】 従来のバンプを介したＴＡＢインナーリードの
接合方法を示す側面図である。
接合方法を示す側面図である。
【図８】 従来のボンディングツールの側面図である。
【図９】 バンプを形成せずにインナーリードを直接半導
体素子の電極に接続する従来のダイレクトボンディング
法を示す概略図である。
体素子の電極に接続する従来のダイレクトボンディング
法を示す概略図である。
１１ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ・・・ボンディングツール １２・・・電極 １３・・・インナーリード １４・・・パッシベーション膜 １５・・・半導体素子 １６・・・窪み １７・・・接合部 １８・・・超音波振動 １９・・・凸部 ２０・・・バンプ ２１ａ，ｂ・・・従来のボンディングツール ２２・・・インナーリード先端エッヂ部 ２３・・・インナーリード側面エッヂ部
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体素子の電極とＴＡＢテープのイン
ナーリードをシングルボンディング方式により接続する
方法において、 前記半導体素子の電極よりも先端部が小さなボンディン
グツールを前記インナーリードに押圧して前記インナー
リードに窪みを形成し、該インナーリードの前記電極側
の表面に凸部を形成した後、前記ボンディングツールの
前記インナーリードへの押圧荷重を減少させ、前記ボン
ディングツールに超音波を印加することを特徴とするＴ
ＡＢインナーリードの接合方法。 - 【請求項２】 半導体素子の電極とＴＡＢテープのイン
ナーリードをシングルボンディング方式により接続する
方法において、 前記半導体素子の電極開口部の前記インナーリードの幅
方向の大きさは、前記インナーリードの幅よりも小さく
形成され、前記半導体素子の電極よりも先端部が小さな
ボンディングツールを前記インナーリードに押圧して前
記インナーリードに窪みを形成し、該インナーリードの
前記電極側の表面に凸部を形成した後、前記ボンディン
グツールに超音波を印加することを特徴とするＴＡＢイ
ンナーリードの接合方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279370A JP2697411B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-10-25 | Ｔａｂインナーリードの接合方法 |
| DE69213522T DE69213522T2 (de) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | Verbindungsverfahren für innere TAB-Leiter und Werkzeug zum Verbinden |
| US07/859,155 US5288006A (en) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | Method of bonding tab inner lead and bonding tool |
| EP92105362A EP0506112B1 (en) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | Method of bonding TAB inner lead and bonding tool |
| KR1019920005035A KR100220109B1 (ko) | 1991-03-27 | 1992-03-27 | 테이프 자동접합 내부 리이드 접합방법 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-85895 | 1991-03-27 | ||
| JP8589591 | 1991-03-27 | ||
| JP3279370A JP2697411B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-10-25 | Ｔａｂインナーリードの接合方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30757996A Division JP2773743B2 (ja) | 1991-03-27 | 1996-11-19 | Ｔａｂインナーリードの接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355940A JPH04355940A (ja) | 1992-12-09 |
| JP2697411B2 true JP2697411B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=26426900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279370A Expired - Fee Related JP2697411B2 (ja) | 1991-03-27 | 1991-10-25 | Ｔａｂインナーリードの接合方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5288006A (ja) |
| EP (1) | EP0506112B1 (ja) |
| JP (1) | JP2697411B2 (ja) |
| KR (1) | KR100220109B1 (ja) |
| DE (1) | DE69213522T2 (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5977618A (en) | 1992-07-24 | 1999-11-02 | Tessera, Inc. | Semiconductor connection components and methods with releasable lead support |
| WO1994003036A1 (en) * | 1992-07-24 | 1994-02-03 | Tessera, Inc. | Semiconductor connection components and methods with releasable lead support |
| US6054756A (en) | 1992-07-24 | 2000-04-25 | Tessera, Inc. | Connection components with frangible leads and bus |
| US5390844A (en) * | 1993-07-23 | 1995-02-21 | Tessera, Inc. | Semiconductor inner lead bonding tool |
| JP2727970B2 (ja) * | 1993-10-07 | 1998-03-18 | 日本電気株式会社 | ボンディングツール |
| US5816472A (en) * | 1994-01-28 | 1998-10-06 | Hewlett-Packard Company | Bonding tool for tape automated assembly |
| JP2606606B2 (ja) * | 1994-10-14 | 1997-05-07 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP3456293B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2003-10-14 | 株式会社デンソー | 異種金属の超音波溶接方法 |
| EP0859686B1 (en) * | 1995-05-26 | 2005-08-17 | Formfactor, Inc. | Fabricating interconnects and tips using sacrificial substrates |
| US5735446A (en) * | 1995-07-05 | 1998-04-07 | Ford Global Technologies, Inc. | Friction welding non-metallics to metallics |
| EP0787557A3 (en) * | 1996-01-30 | 1998-07-22 | Suzuki Motor Corporation | Method of bonding aluminum members |
| US6089442A (en) * | 1996-04-10 | 2000-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Electrode connection method |
| US5868301A (en) * | 1996-04-10 | 1999-02-09 | Tessera, Inc. | Semiconductor inner lead bonding tool |
| US5937276A (en) * | 1996-12-13 | 1999-08-10 | Tessera, Inc. | Bonding lead structure with enhanced encapsulation |
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