JP3041318B2 - 半導体装置のボンディング装置 - Google Patents
半導体装置のボンディング装置Info
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Description
電極とリードとを加熱下で圧着させるボンディング装置
に関するものである。
極と、実装用テープのリードとをボンディングするTA
B(Tape Automated Bonding) 法を適用した実装例を図
を用いて説明する。図7はTAB法によって実装された
従来の半導体チップを示す斜視図である。図において、
1は半導体チップ、2はこの半導体チップ1の上面に形
成された突起電極、3は実装テープ(図示せず)のリー
ドで、突起電極2と電気的、機械的に接続されている。
このように、突起電極2とリード3とのボンディングを
行なうと、半導体チップ1の持つ能動機能をリード3に
取り出すことが可能となる。したがって、たとえば外部
端子と電気的に配線されているパッドを有する基板上
に、リード3を半田付け等に接続することによって、半
導体チップ1はその能動機能を外部端子から送り出すこ
とができ、半導体装置としての機能を発輝する。
を用いて説明する、図8は、TAB技術におけるボンデ
ィング方法の一例の全突起電極と全リードを一括で熱圧
着するギャング・ボンディング法を説明する概略図であ
る。図において、4は約15mm×15mmの半導体チップ
1を載せるボンディング・ステージ、5はボンディング
・ツール、6はステージ4の固定具である。図8(a)
において、ステージ4上に半導体チップ1を載置し、突
起電極2とリード3を位置合わせする。次に、図(b)
において、約500℃に昇温させたツール5を、全突起
電極2(材質は例えばAu)および全リード3(材質は
例えばSn,Au等)に押しつける。この熱および押し
つけ力により、突起電極2とリード3は熱圧着される。
ディング方法では、図8(c)に示すように、ツール5
の熱がチップを介してステージ1に達し、ステージ1内
で温度分布が生じ、ステージが上へ凸形状に反るという
現象がみられた。この現象により、図8(d)に示すよ
うにボンディング後のチップの各辺中央付近のバンプチ
ップコーナのそれとにはリードに高さの差Hcが生じて
いた。つまり中央付近のチップの電極リードはコーナ付
近のものに比較しつぶれすぎる結果となった。このつぶ
れすぎは、隣接バンプとの接触や、バンプ下地破壊の原
因となり、半導体装置の不良となるという問題点があっ
た。
るためになされたもので、チップ内のHcのバラツキを
減少させることを目的とし、ひいては、隣接バンプの接
触やバンプ下地破壊という不良が発生しにくいボンディ
ング方法および装置を提供することを目的とするもので
ある。
置は、突起電極を有する半導体チップをボンディングス
テージ上に載置し、リードを前記突起電極上に重なるよ
うに配置した状態で、所定の温度に加熱されたボンディ
ングツールによって重ね合わされたリードと突起電極と
を加圧することによってリードと突起電極とを圧着する
装置である。上記のボンディングステージは、直径30
mm以上で、厚さが10mm以上の円柱形状を有し、F
αρC/λ[単位:cal/(℃・mm 4 )]がSKS−3のそれ
よりも小さい材料で形成されていることを特徴とする。
ここで、αは線膨張係数1/℃、ρは密度gr/mm 3 、C
は比熱cal/(gr・℃)、λは熱伝導率cal/(mm・s・℃)
である。また、Fは次の場合の熱流束[cal/(mm 2 ・
s)]である。25℃のボンディングステージの上に半導
体チップを載せて、実装用のテープのリードをその半導
体チップに圧着するために500℃のボンディングツー
ルでボンディングステージ側に押し付けたとき、半導体
チップを介してボンディングステージに流入する、単位
面積[mm 2 ]当り、単位時間[s]当りの熱流束[cal/
(mm 2 ・s)]である。
mm以上で、厚さが10mm以上の円柱形状とする。こ
の形状のため、従来のボンディングステージに比べて大
型となり、剛性が向上してステージ反りを拘束する。ま
た、このように、ボンディングステージを大型にすれ
ば、熱が外側にも伝わることになり、ステージ表面が盛
り上がる膨張が減少する。さらに、このボンディングス
テージの材料として、FαρC/λがSKS−3のそれ
より小さい材料をを用いることにより、図6に示すよう
に、圧着後の突起電極とリードとを合わせた高さに関し
て、ステージ中央で圧着されたものと、ステージの端で
圧着されたものとの差Hcを1.83未満とすることが
できる。
よって説明する。図1(a)はボンディング前の状態を
示す概略図でステージ全体温度を285℃に設定した場
合を示す。なおこの時のステージ温度の285℃はこの
実施例におけるボンディング装置の構成上の制約からな
されたものである。また図示しないが従来例と同様にス
テージ4は固定具で図示しないボンディング装置架台に
精度良く固定されている。そしてボンディング時間は3
秒間でなされている。次に数値解析を行った結果図1
(b)に示したボンディングが完了した直後には、ステ
ージ上面温度が360.4℃になる。この時ステージ下
面温度は285℃に保持されている。この解析結果ステ
ージ上面と下面との温度差ΔTは75.4℃となる。こ
のような温度差(温度分布)を有するステージを下面固
定として数値解析した結果1.61μmの反り量である
ことがわかった。この反り量を有するステージでチップ
のボンディングが為されているため上記した電極リード
の高さの差Hcが、反り量零の場合に比較してその反り
量の分だけ、つまり1.61μmのばらつきを有するも
のと考えられる。なお、この一実施例のステージ形状は
図4に示すものであり、材質はSKS−3(合金工具
鋼)としている。またステージの加熱法は特に記載して
ないが、通常のヒータ加熱等によるものである。
ステージ温度が285℃となっているが、その制約が無
くなればツール温度(この場合500℃)と等しくする
とステージ内の温度分布が無くなり、反り発生のない、
Hcのばらつきの無いボンディングを行うことは言うま
でもない。
に示す従来の方法では、ステージ温度が25℃である。
この場合は、ボンディングの完了する時にはステージ表
面温度が131.4℃になることが数値解析により求ま
った。その結果、温度差ΔTは106.4℃となり、こ
のときの反り量は2.27μmである。(数値解析値)
したがって、Hcのばらつきが2.27μmであると考
えられる。この場合の材質もSKS−3、形状は図3に
示すものである。
ディング装置によるリード電極の高さの差Hcのばらつ
きが2.27μmであったものが、本願発明のそれでは
1.61μmに減少させることができる。
を図3を用いて説明する。図3は、30mmφ、10mmt
のステージ(大ステージ)を示す。この場合でのステー
ジ反り量は、1.83μmであることが数値解析より求
まった、材質はSKS−3、温度は25℃である。これ
に対し、従来のステージ形状(小ステージ)である図4
の場合は、ステージ反り量が前述のように2.27μm
である。これは、従来のステージに比べて本発明のステ
ージ(図3)は大型であるため、剛性が向上しステージ
反りを拘束するためと考えられる。また、ステージを大
型にすれば熱が外側へも伝わることになり、ステージ表
層部の面方向への膨張が減少したのも理由の一つと考え
られる。図5(a)(b)に大、小ステージのボンディ
ング作業完了時点(3秒後)の温度分布と変形を示す。
このように、第2の実施例によれば、Hcのばらつきを
2.27μmから1.83μmへ減少させることが可能
となる。尚、ステージ形状を30mmφ以上、10mmt以
上とすれば更にHcは減少すると考えられる。
る。図6は、ステージ材に関するFαρC/λとHcの
関係を示す。ここで、Fは熱流束、αは線膨張係数、ρ
は密度、Cは比熱、λは熱伝導率である。このFαρC
/λの小さな材料を選べば、Hcが小さいことが数値解
析により判明した。図中では、窒化ケイ素が最もHcが
小さく、0.59μmであることがわかる。この場合の
形状は、図3に示すものであり、温度は25℃である。
尚、その他の材質の例が図6に示されており、従来材質
であるSKS−3は1.83μm、フォルステライトは
3.59μmである。このように、本発明によれば、F
αρC/λの小さな材質を選択すれば、Hcが小さくな
り、たとえば、窒化ケイ素を用いればHcが0.59μ
mに向上する。
材を同一材質で図3の形状のものについて示したが、ス
テージにヒートシンク部を設け反り量を少くする構造を
採用しても同様の効果が得られる。
らつきを小さくすることが可能となり、隣接バンプの接
触やバンプ下地破壊という不良が発生しにくくなる。
昇温する場合のボンディング前後の温度分布概略図
ンディング前後の温度分布概略図
30mmφ、10mmtにした場合のステージ外観概略図
布と変形を示す図
す斜視図
Claims (1)
- 【請求項1】 突起電極を有する半導体チップをボンデ
ィングステージ上に載置し、リードを前記突起電極上に
重なるように配置した状態で、所定の温度に加熱された
ボンディングツールによって重ね合わされた前記リード
と前記突起電極とを加圧することによってリードと突起
電極とを圧着するボンディング装置において、 前記ボンディングステージは、直径30mm以上で、厚
さが10mm以上の円柱形状を有し、FαρC/λ[単
位:cal/(℃・mm 4 )]がSKS−3のそれよりも小さい
材料で形成されていることを特徴とする、半導体装置の
ボンディング装置。ここで、αは線膨張係数[1/
℃]、ρは密度[gr/mm 3 ],Cは比熱[cal/(gr・
℃)]、λは熱伝導率[cal/(mm・s・℃)]である。ま
た、Fは次の場合の熱流束[cal/(mm 2 ・s)]である。
25℃のボンディングステージの上に半導体チップを載
せて、実装用のテープのリードをその半導体チップに圧
着するために500℃のボンディングツールでボンディ
ングステージ側に押し付けたとき、半導体チップを介し
てボンディングステージに流入する、単位面積[mm 2 ]
当り、単位時間[s]当りの熱流束[cal/(mm 2 ・s)]
である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4118739A JP3041318B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 半導体装置のボンディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4118739A JP3041318B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 半導体装置のボンディング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06177215A JPH06177215A (ja) | 1994-06-24 |
JP3041318B2 true JP3041318B2 (ja) | 2000-05-15 |
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ID=14743873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP4118739A Expired - Fee Related JP3041318B2 (ja) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | 半導体装置のボンディング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3041318B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001127102A (ja) * | 1999-10-25 | 2001-05-11 | Sony Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-05-12 JP JP4118739A patent/JP3041318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH06177215A (ja) | 1994-06-24 |
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