(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣチップに設けた電極に、テープ上のインナーリードを固体接合するインナーリードボンディング方法であって、
前記インナリードと前記電極の少なくとも一方の表面をハロゲン化し、
前記ハロゲン化処理後インナリードボンディング装置により、
前記インナリードと前記電極とをハロゲン化面を介して相互に接合させ固体接合をなすことを特徴とするインナーリードボンディング方法。
【請求項２】
長尺テープ搬送経路とＩＣチップ搬送経路を有した部品実装部を持つ固体接合するインナーリードボンディング装置であって、
前記長尺テープ搬送経路と前記ＩＣチップ搬送経路との少なくとも一方の途中にハロゲン化処理部を設け、
前記ＩＣチップ搬送経路と前記ハロゲン化処理部の間にフィルムキャリアのバッファ部を設け、前記ハロゲン化処理部とボンディング処理部の処理タイミングを調整し、
長尺テープに設けた前記インナーリードの表面と前記ＩＣチップに設けた前記電極の表面との少なくとも一方をハロゲン化し、
前記部品実装部にて前記導体電極部と前記部品接続ランドとをハロゲン化面を介して相互に接合させ固体接合をなすことを特徴とするインナーリードボンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インナーリードボンディング方法および装置に係り、特にＩＣチップとインナーリードとの接合精度の向上と、クリーニング回数を減らし接合効率の向上を図ることのできるインナーリードボンディング方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）技術の工程において、フィルムキャリアに設けられたデバイスホールから突出するインナーリードにＩＣチップを接合させるためには、インナーリードボンディング装置（以下ボンディング装置と称す）が用いられる。これは長尺状のフィルムキャリアに連続形成されたデバイスホールを固定可能な上下クランプと、このクランプの下方に備えられＩＣチップを保持可能とするボンディングステージと、クランプの上方に備えられボンディングステージ上のＩＣチップを押付可能なボンディングツールとで構成されており、この３者の位置合わせを行うとともに、ボンディングツールを下降させることで、ＩＣチップの電極とインナーリードとを接合するようにしている。
【０００３】
ところでボンディングツールを下降させ、ＩＣチップの電極にインナーリードを接続させるためには、加熱と加圧が必要となる。具体的にはボンディングツール側の温度を５００℃前後に設定し、ボンディングステージ側の温度を９０〜３００℃の範囲で設定する。そして接合荷重は３〜２０ｋｇｆの範囲としこの条件で５００ｍｓ程度の押し付けを行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらインナーリードが細密化され、これに伴いフィルムキャリア（ポリイミド）の厚みが薄くなっていくと、周囲からの輻射熱を受けデバイスホール周辺に変形が発生し、インナーリードとＩＣチップとの接合精度が悪化する恐れがあった。
【０００５】
またフィルムキャリアが薄くなるのに応じてインナーリードの厚み（銅箔の厚み）も薄くなるので、ボンディングツールからの加熱、加圧にてインナーリードに潰れが生じ、インナーリード自体が損傷したり、また隣合うインナーリードと接触する恐れがあった。
【０００６】
さらにすずめっきを施したインナーリードでは、ボンディング時にすずの酸化物がボンディングツールに付着し、接合強度が低下する恐れがあるので、一定間隔でボンディングツールの先端をクリーニングしなければならなかった。このクリーニング工程には数秒〜数十秒の時間を必要とするので（ボンディング時間は約５００ｍｓ）、接合作業の効率を大幅に落としていた。またすずに限らず接合時にフィルムキャリアに用いられている接着剤が輻射熱によって気化し、ボンディングツール、クランプ、ボンディングステージ等に付着し、接合強度の低下や、ＩＣチップの給材精度のばらつきが生じる恐れがあるので、定期的にボンディング装置自体を清掃する必要があった。
【０００７】
そしてボンディングツールは、５００℃前後という高温で使用されるため寿命が短いという問題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に着目し、比較的温度が低くてもインナーリードとＩＣチップとの接合が行え、輻射熱による悪影響を軽減することのできるインナーリード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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１に記載のインナーリードボンディング方法は、ＩＣチップに設けた電極に、テープ上のインナーリードを固体接合するインナーリードボンディング方法であって、
前記インナリードと前記電極の少なくとも一方の表面をハロゲン化し、
前記ハロゲン化処理後インナリードボンディング装置により、
前記インナリードと前記電極とをハロゲン化面を介して相互に接合させ固体接合をなすことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の長尺テープ搬送経路とＩＣチップ搬送経路を有した部品実装部を持つ固体接合するインナーリードボンディング装置であって、
前記長尺テープ搬送経路と前記ＩＣチップ搬送経路との少なくとも一方の途中にハロゲン化処理部を設け、
前記ＩＣチップ搬送経路と前記ハロゲン化処理部の間にフィルムキャリアのバッファ部を設け、前記ハロゲン化処理部とボンディング処理部の処理タイミングを調整し、
長尺テープに設けた前記インナーリードの表面と前記ＩＣチップに設けた前記電極の表面との少なくとも一方をハロゲン化し、
前記部品実装部にて前記導体電極部と前記部品接続ランドとをハロゲン化面を介して相互に接合させ固体接合をなすことを特徴とする。
【００１１】
これらインナーリードボンディング方法およびインナーリードボンディング装置を用いれば、固体接合が可能となることから加熱および加圧条件を下げることが可能になり、接合対象物に対する輻射熱等の影響を低減させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインナーリードボンディング方法および装置の具体的実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本実施の形態に係るインナーリードボンディング装置を用いてフィルムキャリアにＩＣチップを実装する工程説明図である。
【００１４】
同図に示すようにインナーリードボンディング装置１０（以下ボンディング装置１０と称す）は、フィルムキャリア１２にＩＣチップ１１を実装するボンディングユニット１４と、当該ボンディングユニット１４の前段に設けられ、フィルムキャリア１２片側表面のフッ化処理をなすフッ化処理部１６とで構成される。
【００１５】
実装工程におけるボンディング装置１０の上流側にはフィルムキャリア１２が巻かれた送出ロール１８と従動用スプロケット２０が設けられ、一方ボンディング装置１０の下流側にはフィルムキャリア１２を取り込む巻取ロール２２と駆動スプロケット２４が設けられている。ここで駆動スプロケット２４はフィルムキャリア１２の両幅に設けられたスプロケットホール２６（図２参照）に噛み込み可能になっており、後述するボンディングユニット１４の動作に連動してフィルムキャリア１２の移動と停止を行えるようにしている。
【００１６】
図２はフィルムキャリア１２の正面図を示す。同図に示すようにフィルムキャリア１２はポリイミドを材質とする長尺のテープ形状となっており、その両幅にはスプロケットホール２６が長手方向に沿って複数配列されている。そしてフィルムキャリア１２の中央部にはＩＣチップ１１を収めるための四角状のデバイスホール２８が設けられており、その各縁辺からはインナーリード３０が突出している。またデバイスホール２８の外側にはアウタリードホール３２が設けられるとともに、当該アウタリードホール３２を跨ぐようにアウタリード３４が設けられテストパッド３６へと接続されている。
【００１７】
図３はボンディングユニット１４の構成を示した説明図である。同図に示すようにボンディングユニット１４は、接合対象となるＩＣチップ１１を保持しヒータ４２を備えたボンディングステージ３８と、ヒータ４２とＩＣチップ認識カメラ４１とフィルム認識カメラ４３を備えるとともにボンディングステージ３８の上方に設けられＩＣチップ１１における電極１１Ａへの加熱と加圧をなしインナーリード３０との接合をなすボンディングツール４０と、ボンディング作業時にフィルムキャリア１２を上下から挟み込んで位置の固定をなす図示しない上下クランプとから構成される。ところでボンディングステージ３８は、図示しないシリンダにより降下可能としており、最下点に移動したボンディングステージ３８は、その上方にＩＣチップ認識カメラを備えており、またＩＣトランスポート４４によりトレイ４６からＩＣチップ１１を供給可能にしている。なおトレイ４６の上方にはＩＣ認識カメラ４８が備えられており、当該ＩＣ認識カメラ４８からの映像によってトレイ４６が空になったと判断すると、マガジンローダ５０より新たなトレイ４６が引き出され、ＩＣチップ１１の継続供給を可能にしている。
【００１８】
図４は、フッ化処理部１６を示す構成説明図である。
【００１９】
同図に示すようにフッ化処理部１６は、反応室５２とＨＦガス供給部５４と蒸気発生部５６とから構成されており、配管５８、６０を介してＨＦガスと水蒸気との混合ガスが反応室５２へ供給されるようになっている。そしてフィルムキャリア１２が混合ガスに触れることでデバイスホール３０から突出したインナーリード３０のフッ化処理を行うようにしている。
【００２０】
すなわち、インナーリード３０がＨＦガスと水蒸気との混合ガスにさらされると、ＨＦとＨ２Ｏとがインナーリード３０の表面において、
【００２１】
【化１】
ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→（Ｈ３Ｏ）＋＋Ｆ−
の反応を生じ、フッ素イオン（Ｆ−）がインナーリード３０と反応し、インナーリード３０の表面をフッ化する。ところでインナーリード３０は金属であることからその表面は自然酸化膜によって覆われており、この酸化膜の酸素とＦー  との置換反応が生じて表面がフッ化され、またはフッ素と酸素の混合した組成を有する表面が形成される。
【００２２】
なお、インナーリード３０のフッ化処理を行なう場合、ボンディングユニット１４のサイクルタイムとは独立してフィルムキャリア１２の移送を停止させる必要がある。このためフッ化処理部１６とボンディングユニット１４との間には、フッ化処理がなされたフィルムキャリア１２をあらかじめ一定量だけ保管しておくバッファ部６２を持たせ（Ｌ寸法にてバッファ量を調整可能）、フッ化処理部１６側でフィルムキャリア１２の移送を停止させていても、ボンディングユニット１４側にフィルムキャリア１２を連続供給できるようにしている。なお反応室５２は複数のデバイスホール２８を取り込めるだけの容量を確保しておき後段のバッファ部６２の容量が無くならないようにしている。またフッ化処理部１６におけるフィルムキャリア１２の固定は、スプロケットホール２６に出し入れ可能な位置決めピン６４によって行う。
【００２３】
ところで上述したフッ化処理部１６は、送出ロール１８の次段に設けることとしたが、前記送出ロール１８の前段側、すなわちフッ化処理部１６を独立させてあらかじめインナーリード３０側をフッ化処理するようにしてもよい。
【００２４】
このように構成されたボンディング装置１０を用いて、インナーリード３０にＩＣチップ１１を搭載する手順を説明する。
【００２５】
まずフィルムキャリア１２を送出ロール１８から繰り出し、巻取ロール２２に巻き付ける。そしてバッファ部６２を形成するため反応室５２にフィルムキャリア１２を取り込み、当該フィルムキャリア１２を位置決めピン６４で固定させる。反応室５２のフィルムキャリア１２を取り込んだ後は、配管５８、６０を介してＨＦガス供給部５４、蒸気発生部５６から混合ガスを反応室５２に送り込み、デバイスホール２８から突出するインナーリード３０のフッ化処理を行う。
【００２６】
インナーリード３０のフッ化処理が完了すると位置決めピン６４をスプロケットホール２６から引き抜き、反応室５２からフィルムキャリア１２を引き出しバッファ部６２を形成する。
【００２７】
バッファ部６２が形成された後は、ボンディングユニット１４とフッ化処理部１６側とを稼働させ、インナーリード３０のフッ化処理と、ＩＣチップ１１の接続とを同時に行うようにする。
【００２８】
駆動スプロケット２４を回転させると、フッ化処理されたフィルムキャリア１２がボンディングユニット１４側に移動する。そしてデバイスホール２８が所定の位置まで移動すると駆動スプロケット２４が停止するとともに、図示しない上下クランプがフィルムキャリア１２を挟み込む。この状態をボンディングツール４０の側方に設置されたフィルム認識カメラ４３で確認する。またフィルムキャリア１２がクランプに挟み込まれるとともに、ボンディングステージ３８上に設置されたＩＣチップ１１の電極１１Ａの位置をボンディングステージ３８の上方に備えられたＩＣカメラ４１にて捕捉する。そしてＩＣチップ１１を載せたボンディングステージ３８がデバイスホール２８のほぼ中央の位置に移動し、せり上がる。フィルム認識カメラ４３で捕捉した映像からインナーリード３０とボンディングツール４０との位置補正を行い、ＩＣチップカメラ４１で捕捉した映像からインナーリード３０とＩＣチップ１１の電極１１Ａの位置補正を行う。両者の位置補正が終了すると電極１１Ａ、インナーリード３０、ボンディングツール４０の先端の３者が位置合わせが完了する。
【００２９】
ＩＣチップ１１の電極１１Ａ、インナーリード３０、ボンディングツール４０の先端の３者が位置合わせを完了した後は、ボンディングツール４０を下降させインナーリード３０を電極１１Ａに押し付け、両者の接合を行う。ところでインナーリード３０の表面はボンディングユニット１４に投入される前段、すなわち反応室５２にてフッ化処理がなされている。このためインナーリード３０と電極１１Ａとを接触させると、この両者は比較的低い温度、低い圧力（接合荷重）下でも接合することができる。
【００３０】
この接合のメカニズムは、次のように考えられる。インナーリード３０表面のフッ素と結合している表面部の原子は、電極１１Ａと接触することによりフッ素との結合が切れ、電極１１Ａの原子と結合することにより両者の接合が行なわれる．そして結合が切れたフッ素は、当該フッ素を取り込みやすい接合部材の内部側に拡散して行くものと思われる。
【００３１】
このようにインナーリード３０と電極１１Ａとの固体接合を比較的低い温度（従来ボンディングツール４０は５００℃前後に設定される）と、低い圧力（従来ボンディングツール４０の接合荷重は３〜２０ｋｇｆ程度）とで行えることから、ボンディングツール４０およびボンディングステージ３８からの輻射熱の影響をフィルムキャリア１２が受けづらくなる。このため当該フィルムキャリア１２の変形が抑えられるのでフォーミングが安定し、ＩＣチップ１１との接合精度を向上させることができる。また加熱温度を低く設定できることから、認識カメラの周辺に陽炎が発生するのを抑えられる。このためＩＣチップ１１、インナーリード３０、ボンディングツール４０の位置合わせの精度を向上させることが可能になる。一方、低荷重での接合か可能であることからインナーリード３０の損傷や、潰れにより隣合うインナーリード３０との接触を防止することができる。さらにツール類からの輻射熱を要因とするフィルムキャリア１２からのガス（接着剤が主要因）の発生が抑えられたり、あるいはすずの酸化物がボンディングツールに付着することが少なくなるので、ツール類のクリーニング間隔を広げることができる。このため本装置１０の稼働率を向上させることが可能になる。
【００３２】
また従来の合金形成は接合対象物の表面状態や表面のメッキ厚等に接合強度が影響されると考えられているが、本発明に示す固体接合では原子間の移動（連鎖、拡散）によるものなので、接合マージンが広くなる可能性がある。
【００３３】
さらに細密ピッチでは、接合部の強度以上にリード自身（銅箔）の強度が問題になるが、低温による固体接合ではリードに熱によるダメージ、変形が加わらないので実質の接合強度が向上する可能性がある。
【００３４】
そしてＩＣチップ１１が実装されたフィルムキャリア１２は、ボンディングユニット１４から後段へと移動し、巻取ロール２２に収納され次段の工程へと引き継がれる。
【００３５】
ところで本実施の形態では、インナーリード３０のフッ化処理を行ったが、この形態に限定されるものではなく、インナーリード３０の代わりにＩＣチップ１１側をフッ化処理するようにしたり、あるいはその両方をフッ化処理し接合するようにしてもよい。
【００３６】
図５は、ＩＣチップ１１側をフッ化処理するための説明図である。
【００３７】
同図（１）に示すように、トレイ４６を囲うように図示しない反応室を形成し、その内部にＨＦガスと水蒸気との混合ガスを投入し、ＩＣチップ１１の表面をフッ化処理するようにしてもよい。さらに同図（２）に示すようにダイシング前のウェハ６６にマスク６８と装着し、電極１１Ａのみをフッ化処理するようにしてもよい。
【００３８】
さらに実施の形態においては、ハロゲンがフッ素である場合について説明したが、ハロゲンは、接合する相手の相性や表面状態により、塩素やヨウ素、臭素などであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ＩＣチップに設けた電極に、デバイスホールの縁辺から突出するインナーリードを接合するインナーリードボンディング方法であって、インナリードと電極の少なくとも一方の表面をハロゲン化し、インナリードと電極とをハロゲン化面を介して相互に接合させ固体接合をなしたことから、ツール類からの輻射熱の影響が抑えられ接合精度の向上が図れるとともに、装置のクリーニング間隔を広くすることができる。このため稼働率（生産性）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るインナーリードボンディング装置を用いてフィルムキャリアにＩＣチップを実装する工程説明図である。
【図２】フィルムキャリア１２の正面図を示す。
【図３】ボンディングユニット１４の構成を示した説明図である。
【図４】フッ化処理部１６を示す構成説明図である。
【図５】ＩＣチップ１１側をフッ化処理するための説明図である。
【符号の説明】
１０            インナリードボンディング装置
１１            ＩＣチップ
１２            フィルムキャリア
１４            ボンディングユニット
１６            フッ化処理部
１８            送出ロール
２０            従動スプロケット
２２            巻取ロール
２４            駆動スプロケット
２６            スプロケットホール
２８            デバイスホール
３０            インナーリード
３２            アウターリードホール
３４            アウターリード
３６            テストパッド
３８            ボンディングステージ
４０            ボンディングツール
４１            ＩＣチップ認識カメラ
４２            ヒータ
４３            フィルム認識カメラ
４４            ＩＣトランスポート
４６            トレイ
４８            ＩＣ認識カメラ
５０            マガジンローダ
５２            反応室
５４            ＨＦガス供給部
５６            蒸気発生部
５８            配管
６０            配管
６２            バッファ部
６４            位置決めピン
６６            ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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