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JP3087890B2 - Bonding apparatus and bonding method - Google Patents

Bonding apparatus and bonding method

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Publication number
JP3087890B2
JP3087890B2 JP10044752A JP4475298A JP3087890B2 JP 3087890 B2 JP3087890 B2 JP 3087890B2 JP 10044752 A JP10044752 A JP 10044752A JP 4475298 A JP4475298 A JP 4475298A JP 3087890 B2 JP3087890 B2 JP 3087890B2
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JP
Japan
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bonding
inner lead
semiconductor chip
ultrasonic vibration
vibration
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JP10044752A
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Japanese (ja)
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JPH11243117A (en
Inventor
弘文 堀田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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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、半導体素子の実装
に用いられるTAB(Tape Automated
Bonding)用テープキャリアのインナーリードと
半導体チップの電極とを接合するためのボンディング装
置とボンディング方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a TAB (Tape Automated) used for mounting a semiconductor device.
The present invention relates to a bonding apparatus and a bonding method for bonding an inner lead of a bonding tape carrier to an electrode of a semiconductor chip.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のTAB実装方式に用いられるボン
ディングツールとこれを用いたボンディング方法につい
て図面を参照して説明する。図5はTAB方式によるフ
ィルムキャリア型半導体装置を示し、(a)は平面図、
(b)は断面図である。
2. Description of the Related Art A bonding tool used in a conventional TAB mounting method and a bonding method using the same will be described with reference to the drawings. 5A and 5B show a film carrier type semiconductor device based on the TAB method, wherein FIG.
(B) is a sectional view.

【0003】TAB方式の実装に用いられるフィルムキ
ャリアテープは、図5の(a)および(b)に示すよう
に、ポリイミド等からなる絶縁性のベースフィルム10
1に、搬送および位置決めに用いるスプロケットホール
107を形成し、かつ半導体チップ104が入るための
開口部である方形のデバイスホール103とアウターリ
ードホール109を形成した後、このベースフィルム1
01の表面に、銅箔等の金属箔を接着し、かつこの金属
箔をフォトリソグラフィ技術により多数のリード102
や電気選別のためのテストパッド108にパターニング
することにより形成される。リード102は、デバイス
ホール103内に突出したインナーリード102Aとア
ウターリードホール109を跨ぐアウターリード102
Bとを有しており、その表面の所要部には、金、錫また
は半田等の金属メッキが施されている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, a film carrier tape used for mounting in a TAB system is an insulating base film 10 made of polyimide or the like.
After forming a sprocket hole 107 used for transport and positioning, and forming a square device hole 103 and an outer lead hole 109, which are openings for receiving the semiconductor chip 104, the base film 1
No. 01, a metal foil such as a copper foil is bonded to the surface of the lead 102 by photolithography.
Or by patterning a test pad 108 for electrical sorting. The lead 102 has an inner lead 102A protruding into the device hole 103 and an outer lead 102 that straddles the outer lead hole 109.
B, and a required portion of the surface is plated with metal such as gold, tin, or solder.

【0004】アウターリードホール109は、台形の形
状をなして、デバイスホール103を囲むように四個所
に所形成されており、このアウターリードホール109
とデバイスホール103との間は、リード102を保持
するサスペンダ110になされている。
The outer lead holes 109 have a trapezoidal shape and are formed at four locations so as to surround the device holes 103.
A suspender 110 holding the lead 102 is provided between the device hole 103 and the device hole 103.

【0005】一方、このフィルムキャリアテープにより
実装される半導体チップ104は、平面形状が方形をな
し、その主表面には各辺に沿って多数の電極が設けられ
ており、そしてその電極上には金属突起物であるパンプ
105が設けられている。
On the other hand, the semiconductor chip 104 mounted by this film carrier tape has a rectangular planar shape, and has a large number of electrodes on its main surface along each side. A pump 105 that is a metal protrusion is provided.

【0006】そして、上記のように構成したフィルムキ
ャリアテープのリード102と半導体チップ104とを
ボンディングする際には、インナーリード102Aの直
下に半導体チップ104の対応するバンプ105を位置
せしめ、ボンディングを行っている。このボンディング
は、インナーリードボンディング(Inner Lea
d Bonding)と呼ばれる。
When bonding the leads 102 of the film carrier tape and the semiconductor chip 104 configured as described above, the corresponding bumps 105 of the semiconductor chip 104 are positioned immediately below the inner leads 102A, and the bonding is performed. ing. This bonding is performed by inner lead bonding (inner lead bonding).
d Bonding).

【0007】インナーリードボンディング後にテストパ
ッド108を用いて電気選別が行われ、しかる後、テス
トパッド108と共にベースフィルム101等は除去さ
れる。なお、各辺のバンプ105は図示されているより
も多数であり、一部のリード102が欠けて配列されて
いる場合もある。
[0007] After the inner lead bonding, electrical screening is performed using the test pad 108. Thereafter, the base film 101 and the like are removed together with the test pad 108. The number of bumps 105 on each side is larger than that shown in the figure, and some leads 102 may be missing and arranged.

【0008】上記のインナーリードボンディングは、イ
ンナーリード102Aとバンプ105とをボンディング
ツールにて一括接合する方法(ギャング・ボンディング
方式)と、インナーリード102Aとバンプ105とを
1個ずつ接合する方法(シングルポイント・ボンディン
グ方式)の何れかを用いて行われる。前者の方法では、
半導体チップ104の寸法が大きくなり、かつリード1
02の数が増加するとボンディングツールと半導体チッ
プ104の平行度を保つことが困難になる。また、平行
度を調整するために、半導体チップ104の大きさが変
わる度に、長時間の設定および治工具(品種対応部品)
の交換が必要で、多品種・少量生産に要求される汎用性
に乏しい。これに対し、後者の方法によると、インナー
リード102Aをボンディングツールで1本ずつ確実に
接合するため、前者のような微調整は必要でなく、半導
体チップ104の大型化に伴い採用される機会が多くな
ってきている。
The above-mentioned inner lead bonding includes a method in which the inner leads 102A and the bumps 105 are joined together by a bonding tool (gang bonding method) and a method in which the inner leads 102A and the bumps 105 are joined one by one (single bonding). (Point bonding method). In the former method,
The size of the semiconductor chip 104 is increased and the lead 1
When the number 02 increases, it becomes difficult to maintain the parallelism between the bonding tool and the semiconductor chip 104. Further, in order to adjust the parallelism, each time the size of the semiconductor chip 104 changes, a long time setting and jig / tool (parts corresponding to the type) are performed.
Replacement is required, and the versatility required for high-mix low-volume production is poor. On the other hand, according to the latter method, since the inner leads 102A are securely bonded one by one with a bonding tool, fine adjustment as in the former is not necessary, and there is an opportunity to be adopted as the semiconductor chip 104 becomes larger. More and more.

【0009】図6はインナーリードのシングルポイント
・ボンディング方法を示し、(a)は断面図、(b)は
斜視図である。シングルポイント・ボンディング方式で
は、図6(a)、(b)に示すように、荷重手段113
による荷重と、超音波振動子114の振動とを超音波
(US)伝達手段112を介してボンディングツール1
11へ伝達し、ボンディングツール111により、イン
ナーリード102Aを1本ずつ半導体チップ104上の
バンプ105にボンディングしていく。
FIGS. 6A and 6B show a single point bonding method of the inner lead, in which FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a perspective view. In the single point bonding method, as shown in FIGS.
Of the ultrasonic tool 114 and the vibration of the ultrasonic transducer 114 via the ultrasonic (US) transmitting means 112.
Then, the inner leads 102A are bonded one by one to the bumps 105 on the semiconductor chip 104 by the bonding tool 111.

【0010】しかしながら、上記バンプ105を形成す
るにはリソグラフィ工程やメッキ工程等多くの工数を要
し、またそのための設備が高価であるため、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とい
う問題点があった。そこで、バンプを使用せず、半導体
チップのアルミ電極とTABインナーリードを直接接合
するダイレクトシングルポイント・ボンディング方法が
提案されている(特開平4−355940号公報)。
However, forming the bumps 105 requires many man-hours such as a lithography step and a plating step, and the equipment for the steps is expensive. Therefore, the bonding cost of the TAB inner lead increases the mounting cost. There was a problem. Therefore, a direct single point bonding method has been proposed in which an aluminum electrode of a semiconductor chip and a TAB inner lead are directly bonded without using bumps (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-355940).

【0011】図7はダイレクトシングルポイント・ボン
ディング方法を示す斜視図であり、図8(a)はボンデ
ィングツール111Aの超音波振動11の方向がインナ
ーリード102Aの長手方向と直交する場合のダイレク
トシングルポイント・ボンディングの様子を示す図であ
り、図8(b)はボンディングツール111Aの超音波
振動11の方向がインナーリード102Aの長手方向と
平行な場合のダイレクトシングルポイント・ボンディン
グの様子を示す図である。ここで、ダイレクトシングル
ポイント・ボンディング方法を実行するためのボンディ
ング装置の構成は、図6に示したものと基本的に同一で
ある。
FIG. 7 is a perspective view showing a direct single point bonding method. FIG. 8A shows a direct single point bonding method in a case where the direction of the ultrasonic vibration 11 of the bonding tool 111A is orthogonal to the longitudinal direction of the inner lead 102A. FIG. 8B is a diagram illustrating a state of bonding, and FIG. 8B is a diagram illustrating a state of direct single-point bonding when the direction of the ultrasonic vibration 11 of the bonding tool 111A is parallel to the longitudinal direction of the inner lead 102A. . Here, the configuration of the bonding apparatus for executing the direct single-point bonding method is basically the same as that shown in FIG.

【0012】図7および図8に示すように、ダイレクト
シングルポイント・ボンディング方法では、まずインナ
ーリード102Aと、半導体チップ104のアルミ電極
12との位置合わせを行った後、ボンディングツール1
11Aをインナーリード102Aに押し込む。これによ
り、インナーリード102Aにボンディンクツール11
1Aの先端形状が転写された窪み15が形成されると同
時に、インナーリード102Aの裏面に凸部16が形成
される。さらに、ボンディンクツール111Aの先端と
インナーリード102Aを密着させ、同時にインナーリ
ード102Aをアルミ電極12に加圧させる。次に、こ
のような接触状態を保ったまま、ボンディングツール1
11Aに超音波振動11を印加してインナーリード10
2Aの凸部16とアルミ電極12とを接合する。この
時、半導体チップは加熱ステージ(図6の加熱手段11
5に相当)により、280℃程度に加熱保持されてい
る。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the direct single point bonding method, first, the inner lead 102A is aligned with the aluminum electrode 12 of the semiconductor chip 104, and then the bonding tool 1
11A is pushed into the inner lead 102A. Thereby, the bonding tool 11 is attached to the inner lead 102A.
Simultaneously with the formation of the depression 15 to which the tip shape of 1A is transferred, the projection 16 is formed on the back surface of the inner lead 102A. Further, the tip of the bonding tool 111A is brought into close contact with the inner lead 102A, and at the same time, the inner lead 102A is pressed against the aluminum electrode 12. Next, while maintaining such a contact state, the bonding tool 1
11A, an ultrasonic vibration 11 is applied to the inner lead 10
The 2A projection 16 and the aluminum electrode 12 are joined. At this time, the semiconductor chip is placed on a heating stage (heating means 11 in FIG.
5) is maintained at about 280 ° C.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述したような超音波
併用熱圧着によるダイレクトシングルポイントボンディ
ング方法で安定した接合強度を得るには、アルミ電極表
面に存在するアルミの自然酸化膜を超音波振動により十
分に破壊し、加熱ステージによる熱エネルギーにより十
分なインナーリード表面の金とアルミ電極表面のアルミ
との合金層を形成することが条件となる。
In order to obtain a stable bonding strength by the direct single point bonding method using thermocompression combined with ultrasonic waves as described above, a natural oxide film of aluminum existing on the aluminum electrode surface is formed by ultrasonic vibration. The condition is that the layer is sufficiently broken and a sufficient alloy layer of gold on the inner lead surface and aluminum on the aluminum electrode surface is formed by the heat energy from the heating stage.

【0014】図5に示したように、半導体チップのデバ
イスホールに対してリードは4方向から延びているのに
対し、超音波伝達手段112は図6に示されるように一
定方向を向いている。このため、方形の半導体チップ1
04の四辺を図9に示すように第1〜第4辺と呼ぶこと
にすると、半導体チップ104の互いに対向する第1辺
および第3辺に対応して設けられたインナーリード10
2Aの長手方向が図8(b)に示すようにボンディング
ツール111Aの超音波振動11の方向と平行とする
と、図8(a)に示すように半導体チップ104の第2
辺および第4辺に対応して設けられたインナーリード1
02Aの長手方向に対してボンディングツール111A
の超音波振動11の方向は直交してしまう。
As shown in FIG. 5, the leads extend from four directions with respect to the device holes of the semiconductor chip, while the ultrasonic transmission means 112 is oriented in a certain direction as shown in FIG. . Therefore, the square semiconductor chip 1
Assuming that the four sides of the semiconductor chip 104 are referred to as first to fourth sides as shown in FIG. 9, the inner leads 10 provided corresponding to the first and third sides of the semiconductor chip 104 opposed to each other.
Assuming that the longitudinal direction of 2A is parallel to the direction of the ultrasonic vibration 11 of the bonding tool 111A as shown in FIG. 8B, the second direction of the semiconductor chip 104 as shown in FIG.
Inner lead 1 provided corresponding to the side and the fourth side
02A in the longitudinal direction of the bonding tool 111A
The directions of the ultrasonic vibration 11 are orthogonal.

【0015】図8(b)に示すように、超音波振動11
の方向と平行なインナーリード102Aについては、リ
ードは保持された状態に近いため、インナーリード10
2Aとアルミ電極12との接合界面に対して、安定した
超音波エネルギー伝達が可能である。ところが、図8
(a)に示すように、超音波振動11がインナーリード
102Aの長手方向に対して直交する方向に印加された
場合には、ボンディングツール111Aの振動方向に対
してインナーリード102Aがフリー状態に近いためブ
レてしまい、エネルギー伝達が不安定となる。このた
め、超音波振動11のエネルギーをインナーリード10
2Aとアルミ電極12との接合界面に十分に伝達するこ
とができず、アルミ酸化膜を十分に破壊することができ
なかった。したがって、半導体チップ104の第2およ
び第4辺のインナーリード102Aとアルミ電極12と
の接合強度は第1辺および第3辺に比べ低下してしまう
という問題点があった。
As shown in FIG. 8B, the ultrasonic vibration 11
The inner lead 102A parallel to the direction of the inner lead 10A is close to the held state.
Stable ultrasonic energy transmission is possible to the joint interface between 2A and the aluminum electrode 12. However, FIG.
As shown in (a), when the ultrasonic vibration 11 is applied in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the inner lead 102A, the inner lead 102A is close to a free state with respect to the vibration direction of the bonding tool 111A. As a result, it is blurred and energy transmission becomes unstable. Therefore, the energy of the ultrasonic vibration 11 is transferred to the inner lead 10.
The aluminum oxide film could not be sufficiently transmitted to the bonding interface between 2A and the aluminum electrode 12, and the aluminum oxide film could not be sufficiently destroyed. Therefore, there is a problem that the bonding strength between the inner leads 102A on the second and fourth sides of the semiconductor chip 104 and the aluminum electrode 12 is lower than that on the first and third sides.

【0016】さらに、接合強度のばらつきを低減するた
めに超音波出力を高くした場合にはリードがはじかれて
接合できなかったり、リード下面の変形が大きくなって
応力が集中しクラック等の損傷が生じたり、インナーリ
ードの位置ずれが増大し、隣接するインナーリードやア
ルミ電極と接触するなどの恐れがあって、TAB実装方
式の狭ピッチ化を進める上で障害となっていた。
Further, when the ultrasonic output is increased to reduce the variation in the bonding strength, the leads are repelled and cannot be bonded, or the deformation of the lower surface of the leads becomes large, stress is concentrated and damages such as cracks are caused. This may cause the inner leads to be misaligned, and may cause contact with the adjacent inner leads or aluminum electrodes. This has been an obstacle to narrowing the pitch of the TAB mounting method.

【0017】本発明の課題は、上述した従来例の問題点
を解決することであって、その目的は、両方向のインナ
ーリードに対して安定したボンディングを行い得るよう
にし、かつ、TABインナーリードの狭ピッチ化を可能
ならしめるボンディング装置およびボンディング方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional example, and an object of the present invention is to make it possible to perform stable bonding to inner leads in both directions, and to realize TAB inner leads. It is an object of the present invention to provide a bonding apparatus and a bonding method capable of reducing a pitch.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前述した本発明の課題
は、半導体チップの電極とTABテープのインナーリー
ドをシングルポイント・ボンディング方式で直接接合す
るボンディングツールにおいて、前記インナーリードに
接触する先端部の球面を超音波振動の方向と平行な断面
での曲率半径がこれと直交する断面での曲率半径と異な
るように形成することにより解決することができる。そ
して、好ましくは、ツール先端部の球面形状は、超音波
振動の方向と平行な断面での曲率半径がこれと直交する
断面での曲率半径より大きくなされる。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bonding tool for directly bonding an electrode of a semiconductor chip and an inner lead of a TAB tape by a single point bonding method. This can be solved by forming the spherical surface so that the radius of curvature in a cross section parallel to the direction of ultrasonic vibration is different from the radius of curvature in a cross section orthogonal to the direction of the ultrasonic vibration. Preferably, the spherical shape of the tool tip has a radius of curvature in a cross section parallel to the direction of ultrasonic vibration larger than a radius of curvature in a cross section orthogonal to the direction of the ultrasonic vibration.

【0019】[作用]本発明によるボンディングツール
において、その先端部の球面形状を超音波振動の方向と
平行な方向の曲率半径が超音波振動と直交する方向のそ
れより大きくなるようにすることにより、超音波振動が
インナーリードの長手方向に対して直交する方向に印加
された場合でも、リードが保持された状態に近くなるた
め、リードがブレなくなる。このため、長手方向が超音
波振動の方向と直交する方向のインナーリードについて
も、安定した超音波エネルギーの伝達が可能となる。
[Operation] In the bonding tool according to the present invention, the spherical shape of the tip portion is set so that the radius of curvature in the direction parallel to the ultrasonic vibration direction is larger than that in the direction orthogonal to the ultrasonic vibration. Even when the ultrasonic vibration is applied in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the inner lead, the lead is close to a held state, and the lead is not blurred. Therefore, stable transmission of ultrasonic energy is possible even for the inner lead whose longitudinal direction is orthogonal to the direction of ultrasonic vibration.

【0020】したがって、長手方向が超音波振動の方向
と直交する方向のインナーリードに対して超音波出力を
高くする必要がなくなるので、リードがはじかれて接合
できなかったり、リード下面の変形が大きくなって応力
が集中しクラック等の損傷が生じたり、インナーリード
の位置ずれが増大し、隣接するインナーリードやアルミ
電極と接触するなどの恐れがなくなる。一方、超音波振
動方向と直交する断面での曲率半径を小さく維持してい
ることにより、インナーリードの裏面には有効に凸部を
形成することができるため、電極表面の酸化膜を破壊し
て両方向にわたって信頼性の高いボンディングを行うこ
とができる。
Therefore, it is not necessary to increase the ultrasonic output with respect to the inner lead whose longitudinal direction is perpendicular to the direction of the ultrasonic vibration, so that the lead is repelled and cannot be joined, or the deformation of the lower surface of the lead is large. As a result, stress concentrates and damages such as cracks occur, and the displacement of the inner leads increases, so that there is no fear of contact with the adjacent inner leads or aluminum electrodes. On the other hand, by maintaining a small radius of curvature in a cross section perpendicular to the ultrasonic vibration direction, a convex portion can be effectively formed on the back surface of the inner lead, thereby destroying the oxide film on the electrode surface. Highly reliable bonding can be performed in both directions.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明による
ボンディング装置の構成を示す断面図である。ここで、
図6と同一の部分には図6で使用した符号と同一の符号
が付してある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of a bonding apparatus according to the present invention. here,
6 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.

【0022】図1に示すように、本発明によるボンディ
ング装置においては、超音波振動子114に超音波伝達
手段112が固定されている。超音波伝達手段112の
長手方向の先端部には下向きにボンディングツール11
1Bが取り付けてある。また、荷重手段113により、
超音波伝達手段112およびそれに取り付けられている
ボンディングツール111Bに対して下向きの荷重Fを
与えられるように構成されている。超音波振動子114
は超音波伝達手段112の長手方向に振動する。この超
音波振動11は超音波伝達手段112の長手方向に伝達
され、その先端部に取り付けられているボンディングツ
ール111Bに対してその長手方向に直交する方向の超
音波振動11を与える。さらに、半導体チップ104を
加熱するための加熱手段115が備えられている。な
お、このボンディング装置の構成は、ボンディングツー
ル111Bの構造を除けば図6に示した従来のボンディ
ング装置と同一である。
As shown in FIG. 1, in the bonding apparatus according to the present invention, an ultrasonic transmission means 112 is fixed to an ultrasonic vibrator 114. The bonding tool 11 is attached downward at the longitudinal end of the ultrasonic transmission means 112.
1B is attached. Also, by the load means 113,
The ultrasonic transmission unit 112 and the bonding tool 111B attached thereto are configured to be able to apply a downward load F thereto. Ultrasonic transducer 114
Vibrates in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission means 112. The ultrasonic vibration 11 is transmitted in the longitudinal direction of the ultrasonic transmission means 112 and gives the ultrasonic vibration 11 in a direction orthogonal to the longitudinal direction to the bonding tool 111B attached to the tip end. Further, a heating unit 115 for heating the semiconductor chip 104 is provided. The configuration of this bonding apparatus is the same as the conventional bonding apparatus shown in FIG. 6 except for the structure of the bonding tool 111B.

【0023】図2は図1におけるボンディングツール1
11Bの構成例を示す。図2(a)は全体の斜視図であ
り、(b)、(c)は図(a)中の○印部の拡大図であ
る。ここで、(b)は超音波振動11の方向と直交する
方向から見た側面図、(c)は超音波振動11の方向と
平行な方向から見た側面図である。
FIG. 2 shows the bonding tool 1 shown in FIG.
11B shows a configuration example of 11B. FIG. 2A is a perspective view of the entirety, and FIGS. 2B and 2C are enlarged views of the circles in FIG. Here, (b) is a side view as viewed from a direction orthogonal to the direction of the ultrasonic vibration 11, and (c) is a side view as viewed from a direction parallel to the direction of the ultrasonic vibration 11.

【0024】図2に示すように、本発明によるボンディ
ングツール111Bでは、その先端部は、超音波振動1
1の方向と平行な断面での曲率半径R1を超音波振動の
方向と直交する断面での曲率半径R2より大きな値にし
てある。このようにすることで、ボンディングの際に、
超音波振動がインナーリードの長手方向に対して直交す
る方向に印加された場合でも、リードがブレなくなる。
この結果、長手方向が超音波振動の方向と直交する方向
のインナーリードについても、安定した超音波エネルギ
ーの伝達が可能となり、長手方向が超音波振動の方向と
直交する方向のインナーリードに対して超音波出力を高
くする必要がなくなるので、リードがはじかれて接合で
きなかったり、リード下面の変形が大きくなって応力が
集中しクラック等の損傷が生じたり、インナーリードの
位置ずれが増大し、隣接するインナーリードやアルミ電
極と接触するなどの恐れがなくなる。
As shown in FIG. 2, in the bonding tool 111B according to the present invention, the tip thereof is
The radius of curvature R1 in the cross section parallel to the direction 1 is larger than the radius of curvature R2 in the cross section orthogonal to the direction of ultrasonic vibration. By doing so, during bonding,
Even when ultrasonic vibration is applied in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the inner lead, the lead does not blur.
As a result, stable transmission of ultrasonic energy is possible for the inner lead whose longitudinal direction is orthogonal to the direction of ultrasonic vibration, and the inner lead is perpendicular to the direction of ultrasonic vibration. Since it is no longer necessary to increase the ultrasonic output, the leads are repelled and cannot be joined, the deformation of the lower surface of the leads increases, stress concentrates and damages such as cracks occur, and the displacement of the inner leads increases, There is no danger of contact with the adjacent inner lead or aluminum electrode.

【0025】図3〜図5は、本発明によるTAB方式実
装におけるシングルポイントインナーリードボンディン
グ方法を示す。ここで、図3はボンディング状態を示す
斜視図であり、図4(a)は超音波の振動方向がインナ
ーリードの長手方向に対して直交する半導体チップの第
2辺および第4辺における接合方法を示す断面図であ
り、同図(b)は超音波の振動方向がインナーリードの
長手方向に対して平行な半導体チップの第1辺および第
3辺における接合方法を示す断面図である。
FIGS. 3 to 5 show a single point inner lead bonding method in the TAB method mounting according to the present invention. Here, FIG. 3 is a perspective view showing a bonding state, and FIG. 4A shows a bonding method on the second side and the fourth side of the semiconductor chip in which the ultrasonic vibration direction is orthogonal to the longitudinal direction of the inner lead. FIG. 4B is a cross-sectional view showing a bonding method at the first side and the third side of the semiconductor chip in which the vibration direction of the ultrasonic wave is parallel to the longitudinal direction of the inner lead.

【0026】図3、図4に示すように、まず超音波の振
動方向がインナーリードの長手方向に対して直交する半
導体チップ104の第2辺のコーナ部のアルミ電極12
とインナーリード102Aとの位置合わせを行った後
(図9参照)、荷重手段113によりボンディングツー
ル111Bに荷重Fを印加し、ボンディングツール11
1Bをインナーリード102Aに押圧する。この時、イ
ンナーリード102Aにボンディングツール111Bの
先端形状が転写された窪み15が形成されると同時に、
インナーリード102Aの裏面に凸部16が形成され
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, first, the vibration direction of the ultrasonic wave is perpendicular to the longitudinal direction of the inner lead.
After the positioning of the bonding tool 111B with the inner lead 102A (see FIG. 9), a load F is applied to the bonding tool 111B by the load means 113.
1B is pressed against the inner lead 102A. At this time, at the same time when the recess 15 in which the tip shape of the bonding tool 111B is transferred is formed in the inner lead 102A,
The protrusion 16 is formed on the back surface of the inner lead 102A.

【0027】次いで、超音波振動11をボンディングツ
ール111Bに印加しインナーリード102Aとアルミ
電極12の接合を行う。引き続き、第2辺のアルミ電極
ついて同様の方法により順次インナーリードボンディン
グを行う。なお、接合時には図6〜図8の従来の方式と
同様に半導体チップ104を加熱手段115により28
0℃に加熱保持する。
Next, the ultrasonic vibration 11 is applied to the bonding tool 111B to join the inner lead 102A and the aluminum electrode 12. Subsequently, inner lead bonding is sequentially performed on the aluminum electrode on the second side by the same method. At the time of joining, the semiconductor chip 104 is heated by the heating means 115 in a manner similar to the conventional method shown in FIGS.
Heat to 0 ° C. and hold.

【0028】半導体チップの第2辺の電極についてのボ
ンディングが終了した後、続いて、同じく超音波の振動
方向がインナーリードの長手方向に対して直交する方向
である第4辺について行う(図4(a))、しかる後、
超音波の振動方向がインナーリードの長手方向に対して
平行な半導体チップ104の第1辺、これと同じ方向で
ある第3辺について接合を順次行う(図4(b))。こ
のように、加熱によりTABテープが熱膨張し、それが
原因でリードに位置ズレが生じた際に接合が困難になる
方向を先に接合することがより好ましい。
After the bonding of the electrodes on the second side of the semiconductor chip is completed, subsequently, the ultrasonic vibration is performed on the fourth side, which is a direction orthogonal to the longitudinal direction of the inner lead (FIG. 4). (A)) and then
Bonding is sequentially performed on the first side of the semiconductor chip 104 in which the ultrasonic vibration direction is parallel to the longitudinal direction of the inner lead, and on the third side which is the same direction as this (FIG. 4B). As described above, it is more preferable that the TAB tape is thermally expanded due to the heating, and bonding is performed in a direction in which bonding becomes difficult when the lead is displaced due to the thermal expansion.

【0029】このようにして、半導体チップの全てのア
ルミ電極に対するインナーリードボンディングの終了し
た後、接合強度の測定、およびアルミ電極12面下のク
ラック発生の有無を観察した。その結果、超音波振動1
1の方向が、インナーリード102Aの長手方向に直交
および平行に作用した接続部の平均プル強度は一定以上
あり、実用上十分な強度で接合することができた。しか
もアルミ電極面12下にはクラックの発生がないことを
確認した。
After the inner lead bonding for all the aluminum electrodes of the semiconductor chip was completed in this way, the bonding strength was measured, and the occurrence of cracks under the aluminum electrode 12 was observed. As a result, the ultrasonic vibration 1
The average pull strength of the connection portion where the direction of 1 acted perpendicularly and parallel to the longitudinal direction of the inner lead 102A was not less than a certain value, and it was possible to join with sufficient strength for practical use. Moreover, it was confirmed that no crack was generated under the aluminum electrode surface 12.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
ボンディングツールを使用したTABインナーリードの
ボンディング方法および装置では、超音波の印加方向に
よりツール先端の丸みが異なることで、アルミ電極の自
然酸化膜をインナーリードの長手方向によらず、十分破
壊できるとともに、インナーリードの位置ズレを防止す
ることができ狭ピッチ化が可能となった。また、半導体
チップのアルミ電極下にクラック等の損傷を生じること
なく、しかも十分な熱度で半導体チップのアルミ電極と
インナーリードとを信頼性高く接合することができる。
すなわち、本発明により、信頼性の高い接合を得ること
ができるとともにインナーリードの狭ピッチ化が可能に
なる。
As described above in detail, in the method and the apparatus for bonding the TAB inner lead using the bonding tool of the present invention, the roundness of the tip of the tool varies depending on the application direction of the ultrasonic wave. The natural oxide film can be sufficiently destroyed irrespective of the longitudinal direction of the inner lead, and the displacement of the inner lead can be prevented, so that the pitch can be reduced. In addition, the aluminum electrode of the semiconductor chip and the inner lead can be joined with a sufficient degree of heat without causing damage such as cracks under the aluminum electrode of the semiconductor chip.
That is, according to the present invention, highly reliable bonding can be obtained, and the pitch of the inner leads can be reduced.

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

【図1】本発明によるボンディング装置の一例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a bonding apparatus according to the present invention.

【図2】図1におけるボンディングツールの一例を示す
図。
FIG. 2 is a view showing an example of a bonding tool in FIG. 1;

【図3】図2のボンディングツールを用いたボンディン
グ方法を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a bonding method using the bonding tool of FIG. 2;

【図4】図2のボンディングツールを用いたボンディン
グ方法の様子を示す図。
FIG. 4 is a view showing a state of a bonding method using the bonding tool of FIG. 2;

【図5】TAB方式によるフィルムキャリア型半導体装
置を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a film carrier type semiconductor device using a TAB method.

【図6】インナーリードのシングルポイント・ボンディ
ング方法を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a single-point bonding method for inner leads.

【図7】従来のダイレクトシングルポイントボンディン
グ方法を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional direct single point bonding method.

【図8】従来のダイレクトシングルポイント・ボンディ
ングの様子を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a state of conventional direct single point bonding.

【図9】半導体チップの四辺の呼び名とインナーリード
との関係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between names of four sides of a semiconductor chip and inner leads.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 超音波振動 12 アルミ電極 15 窪み 16 凸部 101 ベースフィルム 102 リード 102A インナーリード 102B アウターリード 103 デバイスホール 104 半導体チップ(半導体素子) 105 バンプ 111 ボンディングツール 111A 従来のボンディングツール 111B 本発明によるボンディングツール 112 超音波伝達手段 113 荷重手段 114 超音波振動子 115 加熱手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Ultrasonic vibration 12 Aluminum electrode 15 Depression 16 Convex part 101 Base film 102 Lead 102A Inner lead 102B Outer lead 103 Device hole 104 Semiconductor chip (semiconductor element) 105 Bump 111 Bonding tool 111A Conventional bonding tool 111B Bonding tool according to the present invention 112 Ultrasonic transmission means 113 Loading means 114 Ultrasonic transducer 115 Heating means

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体チップの電極パッドとフィルムキ
ャリアテープのインナーリードとをシングルポイント・
ボンディング方式で直接接合するボンディング装置であ
って、 (1)先端部が球面状をなし、該先端部の曲率半径が、
超音波振動の振動方向と平行な断面とこれと直交する断
面とで異なっているボンディングツールと、 (2)前記ボンディングツールを前記インナーリードに
押圧する手段と、 (3)前記ボンディングツールに前記超音波振動を与え
る手段と、を備えていることを特徴とするボンディング
装置。
An electrode pad of a semiconductor chip and an inner lead of a film carrier tape are connected by a single point.
A bonding apparatus for directly bonding by a bonding method, wherein (1) a tip portion has a spherical shape, and a radius of curvature of the tip portion is:
(2) means for pressing the bonding tool against the inner lead; (3) means for pressing the bonding tool against the inner lead; And a means for applying sonic vibration.
【請求項2】 前記ボンディングツールの先端部におい
ては、超音波振動の振動方向と平行な断面での曲率半径
が、超音波振動の振動方向と直交する断面での曲率半径
より大きいことを特徴とする請求項1記載のボンディン
グ装置。
2. The method according to claim 1, wherein a radius of curvature at a cross section parallel to a vibration direction of the ultrasonic vibration is larger than a radius of curvature at a cross section orthogonal to the vibration direction of the ultrasonic vibration at a tip portion of the bonding tool. The bonding apparatus according to claim 1, wherein
【請求項3】 半導体チップの電極パッドとフィルムキ
ャリアテープのインナーリードとをシングルポイント・
ボンディング方式で直接接合するボンディング方法であ
って、 前記インナーリードに接触する先端部が球面状をなし、
かつ、その先端部での曲率半径が、超音波振動の振動方
向と平行な断面とこれと直交する断面とで異なっている
ボンディングツールを前記インナーリードに押圧して該
インナーリードに窪みを形成した後、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ボンディン
グ方法。
3. A single-point electrode pad of a semiconductor chip and an inner lead of a film carrier tape.
A bonding method of directly bonding by a bonding method, wherein a tip portion in contact with the inner lead has a spherical shape,
In addition, a bonding tool having a different radius of curvature at the tip portion between a cross section parallel to the vibration direction of the ultrasonic vibration and a cross section orthogonal thereto is pressed against the inner lead to form a depression in the inner lead. Thereafter, ultrasonic waves are applied to the bonding tool.
【請求項4】 前記ボンディングツールの先端部におい
ては、超音波振動の振動方向と平行な断面での曲率半径
が、超音波振動の振動方向と直交する断面での曲率半径
より大きいことを特徴とする請求項3記載のボンディン
グ方法。
4. A tip portion of the bonding tool, wherein a radius of curvature in a cross section parallel to the vibration direction of the ultrasonic vibration is larger than a radius of curvature in a cross section orthogonal to the vibration direction of the ultrasonic vibration. The bonding method according to claim 3, wherein
【請求項5】 半導体チップの四辺のうち、前記超音波
振動の振動方向が前記インナーリードの長手方向に対し
て直交する方向の二辺を接合した後、平行な方向の二辺
を接合することを特徴とする請求項4記載のボンディン
グ方法。
5. Joining two sides of the four sides of the semiconductor chip in a direction in which the vibration direction of the ultrasonic vibration is orthogonal to a longitudinal direction of the inner lead, and then joining two sides in a parallel direction. 5. The bonding method according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記半導体チップの電極パッドはアルミ
ニウム若しくはその合金により形成されていることを特
徴とする請求項4記載のボンディング方法。
6. The bonding method according to claim 4, wherein the electrode pads of the semiconductor chip are formed of aluminum or an alloy thereof.
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