JPH11330147A - Inner-lead bonding device used in tcp-type semiconductor device and inner-lead bonding method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform stable bonding by providing the means which detects the thickness of a semiconductor chip and the bonding load, and controlling the bonding load through control means. SOLUTION: The position alignment of a carrier tape 2 and a semiconductor chip 4 is performed by a position detecting mechanism and a control device. The thickness of the semiconductor chip 4 is detected over a device hole 11 by a laser displacement meter 10. Then, a loading tool 5 is lowered in alignment with the positions of the semiconductor chip 4 and the carrier tape 2, and an inner lead 1 and a bump 3 are pushed and attached. The lowest point of the bonding tool 5 is computed from the thickness of the semiconductor chip 4 detected by the laser displacement meter 10 and the appropriate crushed amount of the bump 3, and the bonding load is detected. Based on this detected bonding load, the load is controlled by the control device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ
Ｃａｒｒｉｅｒ Ｐａｃｋａｇｅ）型半導体装置の製
造に使われるインナーリードボンディング装置に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a TCP (Tape)
The present invention relates to an inner lead bonding apparatus used for manufacturing a carrier package type semiconductor device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図２はインナーリード１を有するキャリ
アテープ２の下方にバンプ３が形成された半導体チップ
４を位置決めし、上方からボンディングツール５により
インナーリード１をバンプ３に押し付け熱圧着するイン
ナーリードボンディング装置の主要部の構成を示してい
る。図３はインナーリードボンディング時の接合部の概
念図である。半導体装置の品質を確保するためには、バ
ンプ３とインナーリード１の接合状態は非常に重要であ
り、そのために、従来から、ボンディング荷重を高精度
に制御する定荷重方式が採用されてきた。図４はボンデ
ィング時のボンディングツールの高さと時間関係を示し
たものである。常時ａ点にあるボンディングツールがボ
ンディング動作開始により、ｂ点まで高速度で下降し、
その後、ｃ点でインナーリード１とバンプ３が接触する
まで低速度で下降する。インナーリード１とバンプ３が
接触した後は、一定荷重を加え続け一定時間後、ｄ点で
ボンディングツール５は上昇する。従来から、ボンディ
ング荷重を一定にする方法としては、ボンディングツー
ルに直結したロードセル等の圧力検出装置からの信号を
用いて、フィードバック制御をかける方式や、摺動抵抗
の小さいエアシリンダを用いて一定圧力で加圧する方法
がとられてきた。2. Description of the Related Art FIG. 2 shows a method of positioning a semiconductor chip 4 having bumps 3 formed below a carrier tape 2 having inner leads 1, and pressing the inner leads 1 against the bumps 3 with a bonding tool 5 from above to perform thermocompression. 2 shows a configuration of a main part of a lead bonding apparatus. FIG. 3 is a conceptual diagram of a joint at the time of inner lead bonding. In order to ensure the quality of the semiconductor device, the bonding state between the bump 3 and the inner lead 1 is very important. For this reason, a constant load method for controlling the bonding load with high accuracy has been employed. FIG. 4 shows the relationship between the height of the bonding tool and the time during bonding. The bonding tool which is always at point a descends at a high speed to point b by the start of the bonding operation,
Thereafter, it descends at a low speed until the inner lead 1 and the bump 3 come into contact at the point c. After the inner leads 1 and the bumps 3 come into contact with each other, a constant load is continuously applied, and after a certain time, the bonding tool 5 rises at a point d. Conventionally, as a method of making the bonding load constant, a method of performing feedback control using a signal from a pressure detection device such as a load cell directly connected to a bonding tool, or a method of applying a constant pressure using an air cylinder having a small sliding resistance. Pressurizing method has been adopted.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ボンディング荷重を一
定にする定荷重方式は、位置決め時の微妙なずれによ
り、バンプとインナーリードの接触面積がわずかに変化
したり、両者の硬度に変化があった場合、圧着後のバン
プのつぶれ量が変化するという問題があった。また、ボ
ンディグ荷重が数キログラム重を越えるものに関して
は、大きな問題はないが、１キログラム重未満のような
小荷重に対しては以下の問題があった。 （１）ガイド、シリンダ等の摺動抵抗の大きさがボンデ
ィング荷重の大きさに近づくため、高精度な荷重制御が
できない。 （２）フィードバック制御に用いる圧力検出装置のＳ／
Ｎ比が悪くなり、高精度な荷重制御ができない。In the constant load method for making the bonding load constant, the contact area between the bump and the inner lead slightly changes or the hardness of both changes due to a slight displacement at the time of positioning. In such a case, there is a problem that the amount of crushing of the bump after the compression is changed. In addition, there is no major problem when the bond load exceeds several kilograms, but there is the following problem when the load is as small as less than 1 kilogram. (1) Since the magnitude of the sliding resistance of the guide and the cylinder approaches the magnitude of the bonding load, highly accurate load control cannot be performed. (2) S / S of pressure detection device used for feedback control
The N ratio deteriorates, and high-precision load control cannot be performed.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】図１は本発明の一実施例
を示したものである。ボンディングツール５はロードセ
ル６に直結したツールホルダー７に取り付けられてお
り、当該ロードセル６は、上下駆動モーター８によって
高精度に上下駆動される上下駆動ブロック９に固定され
ている。また、半導体チップ４の厚さを精確に測定する
ためのレーザー偏位計１０がツールホルダー７に固定さ
れている。なお、以上の機構は図には示されていない位
置検出機構及び制御装置によって位置制御がされるよう
になっている。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The bonding tool 5 is mounted on a tool holder 7 directly connected to a load cell 6, and the load cell 6 is fixed to a vertical drive block 9 driven up and down by a vertical drive motor 8 with high accuracy. Further, a laser displacement meter 10 for accurately measuring the thickness of the semiconductor chip 4 is fixed to the tool holder 7. The position of the above mechanism is controlled by a position detection mechanism and a control device (not shown).

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施について詳述す
る。 （１）図には示されていない位置検出機構及び制御装置
によってキャリアテープ２と半導体チップ４の位置合わ
せを行なう。 （２）レーザー偏位計１０によってデバイスホール１１
越しに半導体チップ４の精確な厚さを測定する。 （３）ボンディングツール５を半導体チップ４、キャリ
アテープ２の位置に合わせて下降させ、インナリード１
とパンプ３を圧着する。この際、ボンディングツール５
の最下点は以下の方法によって決定される。 （ａ）レーザー偏位計１０で測定した半導体チップ４の
厚み及びバンプ３の適正なつぶれ量からボンディングツ
ール５の最下点を算出する。 （ｂ）バンプ３に適正なつぶれ量をもたらす理論荷重値
を制御装置に設定する。 （ｃ）ボンディングツール５を（ａ）によって求めた最
下点まで下降させる。ただし、下降の途中で（ｂ）で設
定した理論荷重値に達した場合は、その点を最下点とし
てボンディングツール５の下降を停止する。 （ｄ）荷重検出が不安定となる低荷重ボンディングにお
いては荷重検出を行なわず、（ａ）で求めた最下点まで
ボンディングツール５を下降する。すなわち、本方式は
定つぶれ量方式と定荷重方式を組み合わせた方式であ
る。なお、図１ではレーザー偏位計がボンディングツー
ルと一体となって移動する場合を示したが、半導体チッ
プの厚さを図には示していない外部で測定する方式をと
ることも可能である。また、レーザー偏位計の替わりに
他の厚さ測定装置を使うことも可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. (1) The carrier tape 2 and the semiconductor chip 4 are aligned by a position detecting mechanism and a control device not shown in the drawing. (2) Device hole 11 by laser displacement meter 10
The accurate thickness of the semiconductor chip 4 is measured. (3) Lower the bonding tool 5 in accordance with the positions of the semiconductor chip 4 and the carrier tape 2 and
And the pump 3 are crimped. At this time, the bonding tool 5
Is determined by the following method. (A) The lowest point of the bonding tool 5 is calculated from the thickness of the semiconductor chip 4 measured by the laser displacement meter 10 and the appropriate amount of crushing of the bump 3. (B) Set a theoretical load value that gives the bump 3 an appropriate amount of crushing in the control device. (C) The bonding tool 5 is lowered to the lowest point obtained in (a). However, when the theoretical load value set in (b) is reached during the lowering, the lowering of the bonding tool 5 is stopped with that point being the lowest point. (D) In low-load bonding where load detection becomes unstable, load detection is not performed, and the bonding tool 5 is lowered to the lowest point obtained in (a). That is, the present method is a method in which the constant crush amount method and the constant load method are combined. Although FIG. 1 shows the case where the laser displacement meter moves integrally with the bonding tool, a method of measuring the thickness of the semiconductor chip externally (not shown) may be adopted. It is also possible to use another thickness measuring device instead of the laser displacement meter.

【０００６】[0006]

【発明の効果】以上述べてきた本発明の効果を以下に列
挙する。 （１）定荷重方式の場合に問題となったバンプの過剰つ
ぶれがなくなる。 （２）ガイド、シリンダ等の摺動抵抗や圧力検出装置の
Ｓ／Ｎ比の影響を受けやすい低荷重ボンディングにおい
て安定したボンディングが可能となる。The effects of the present invention described above are listed below. (1) Excessive crushing of bumps, which is a problem in the case of the constant load method, is eliminated. (2) Stable bonding can be performed in low-load bonding that is easily affected by the sliding resistance of a guide, a cylinder, and the like, and the S / N ratio of a pressure detection device.

【０００７】[0007]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明に係るインナーリードボンディング装置
を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an inner lead bonding apparatus according to the present invention.

【図２】従来のインナーリードボンディング装置を説明
する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional inner lead bonding apparatus.

【図３】インナーリードボンディングの概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of inner lead bonding.

【図４】インナーリードボンディング時のボンディング
ツールの高さと時間の関係を示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the height of a bonding tool and time during inner lead bonding.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ インナーリード ２ キャリアテープ ３
バンプ ４ 半導体チップ ５ ボンディングツール ６
ロードセル ７ ツールホルダー ８ 上下駆動モーター ９
上下駆動ブロック １０ レーザー偏位計 １１ デバイスホール ａ，ｂ，ｃ，ｄ ボンディングツールの位置を示す点1 inner lead 2 carrier tape 3
Bump 4 Semiconductor chip 5 Bonding tool 6
Load cell 7 Tool holder 8 Vertical drive motor 9
Vertical drive block 10 Laser displacement meter 11 Device holes a, b, c, d Points indicating the position of the bonding tool

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 キャリアテープと半導体チップを位置
決めしたのち、ボンディングツールによってキャリアテ
ープ上のインナーリードを半導体チップ上のバンプに熱
圧着するＴＣＰ型半導体装置製造用インナーリードボン
ディング装置において、 （１）半導体チップの厚みを検出する手段を設ける。 （２）ボンディング荷重を検出する手段を設ける。 （３）ボンディング荷重を制御する制御手段を設ける。 以上の構成を特徴とするインナーリードボンディング装
置。An inner lead bonding apparatus for manufacturing a TCP type semiconductor device, wherein after positioning a carrier tape and a semiconductor chip, an inner lead on the carrier tape is thermocompression bonded to a bump on the semiconductor chip by a bonding tool. Means for detecting the thickness of the chip is provided. (2) A means for detecting a bonding load is provided. (3) A control means for controlling the bonding load is provided. An inner lead bonding apparatus having the above configuration. 【請求項２】 キャリアテープと半導体チップを位置
決めしたのち、ボンディングツールによってキャリアテ
ープ上のインナーリードを半導体チップ上のバンプに熱
圧着するインナーリードボンディング方法において、 （１）半導体チップの厚さをあらかじめ測定する。 （２）測定された半導体チップ厚及びあらかじめ設定し
たバンプ情報から最適バンプつぶれ量に対応するボンデ
ィングツール下降位置及び理論ボンディング荷重を算出
する。 （３）最適バンプつぶれ量に対応するボンディングツー
ル下降位置または理論ボンディング荷重でインナーリー
ドボンディングを行なう。 （４）特に、理論ボンディング荷重が１キログラム重程
度以下の場合は、理論ボンディング荷重に関係なく、最
適バンプつぶれ量に対応するボンディングツール下降位
置でインナーリードボンディングを行なう。 以上の手順で行なうことを特徴とするインナーリードボ
ンディング方法。2. An inner lead bonding method in which, after positioning a carrier tape and a semiconductor chip, an inner lead on the carrier tape is thermocompression-bonded to a bump on the semiconductor chip by a bonding tool. Measure. (2) A bonding tool lowering position and a theoretical bonding load corresponding to the optimum bump crush amount are calculated from the measured semiconductor chip thickness and preset bump information. (3) Inner lead bonding is performed at the bonding tool descending position or the theoretical bonding load corresponding to the optimum bump crush amount. (4) In particular, when the theoretical bonding load is about 1 kilogram weight or less, the inner lead bonding is performed at the bonding tool descending position corresponding to the optimum bump crushing amount regardless of the theoretical bonding load. An inner lead bonding method characterized by performing the above procedure.