(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体チップの取着、接続において、電気リードを半導体チップの接点及び関連部品にボンディングする方法を提供する。【解決手段】各リードのボンディング領域（６２）は、ツール（６０）をチップの接点（５４）と係合させることにより下方へ付勢され、一方、リードの第１の端部即ち基端部（３８）は誘電体層構造体に取着保持される。このリードは、ボンディングツール（６０）をリードの基端部即ち第１の端部（３８）へ向けて水平に動かすことによりＳ字状に変形され、ボンディング領域（６２）を第１の端部（３８）へ向けて付勢するとともにリードを曲げる。あるいはリードはツールにより下方へ曲げられ、ツールは次にリードから離脱され、リードの基端部（３８）から離れるように変位され、更にリードをチップの接点（５４）に取着するように下方へ動かされる。【選択図】図４
2006013501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ集成体の一部分に対する接続形成方法であって、（ａ）接続素子（２０）の支持構造体（２２、２４）が、接点（５４）を有する前記半導体チップ集成体の一部分（５０）の前面（５２）を覆いかつ前記接続素子（２０）のリード（３４）の細長い接続部（３６）が前記支持構造体（２２、２４）から前記接点（５４）の上部を延びるように、接続素子（２０）を前記半導体チップ集成体の一部分（５０）と並設する工程と、
（ｂ）ツール（６０）を前記接続素子（２０）のリード（３４）の細長い接続部（３６）のボンディング領域（６２）と係合させるとともに、該接続部（３６）の第１の端部（３８）を前記支持構造体（２２、２４）に取着した状態で該接続部（３６）のボンディング領域（６２）を前記接点（５４）と係合させるように前記ツール（６０）と前記ボンディング領域（６２）を前記半導体チップ集成体の一部分（５０）へ向けて下方に変位させることにより前記各リード（３４）の前記接続部（３６）を前記半導体チップ集成体の一部分（５０）に設けられた接点（５４）にボンディングする工程と、
（ｃ）前記各リード（３４）の前記ボンディング工程において、前記接続部（３６）の前記第１の端部（３８）へ向かう水平方向の動きの成分をもって前記ツール（６０）と接続部（３６）のボンディング領域（６２）を前記支持構造体（２２、２４）に対しておよび前記接続部（３６）の第１の端部（３８）に対して動かす工程とを備えることを特徴とする接続形成方法。
【請求項２】
各リード（３６）に関する、水平方向の動きの成分をもって前記ツール（６０）とボンディング領域（６２）を動かす前記工程は、ツール（６０）の下方向の動きの少なくとも一部に関して、ツール（６０）とボンディング領域（６２）が水平および垂直方向の動きの成分を有する径路に沿って動くように前記ツール（６０）とボンディング領域（６２）を下方へ変位させる工程において行なわれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持構造体（２２、２４）は、柔軟なシート状誘電体層（２２）を有し、前記接続素子（２０）は前記リード（３４）の前記第１の端部（３８）に接続され前記誘電体層に設けられた端子（３２）を有し、該端子（３２）は前記ボンディング工程において前記半導体チップ集成体の一部分（５０）に設けられた前記接点（５４）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記支持構造体（２２、２４）の前記誘電体層（２２）と前記半導体チップ集成体の一部分（５０）との間に従順な層（２４）を配設する工程を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ボンディング工程において、前記ボンディング領域（６２）と接続部（３６）の第１の端部（３８）との間の接続部（３６）の部分は略Ｓ字状の曲線に変形されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ボンディング工程において、ボンディング領域（６２）と支持構造体（２２、２４）との間の接続部（３６）の部分は、接続部（３６）の第１の端部（３８）とボンディング領域（６２）との間の接続部（３６）に沿った距離が接続部（３６）の第１の端部（３８）とボンディング領域（６２）との間の直線距離よりも大きくなるように曲線に変形されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
各リード（３４）に関して、ボンディング工程におけるツール（６０’）とボンディングされた領域の動きの水平方向の成分はボンディング領域（６２）と接続部（３６）の第１の端部（３８）との間の接続部（３６）の部分のテンションを解放するのに十分なものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの取着と接続の分野、より詳細に云うと、電気リードを半導体チップの接点および関連部品にボンディングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップは、一般に、チップの表面の接点を介して外部回路に接続されている。チップの接点は、チップの前面を実質上覆うグリッドのような、「エリアアレイ」("area array")と広く呼ばれている規則的なパターンまたはチップ前面の各縁部に平行しかつ隣接した細長い列を形成するように配置される。チップの各接点は、支持基板または回路パネルの回路のような外部回路に接続されなければならない。これらの相互接続を行なうための方法は種々あるが、いずれもリードまたは個々のワイヤを予め組み立てて形成されたアレイを使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
最近における半導体技術の急速な進歩に伴ない、所定の大きさのスペースに著しく多数の接点とリードとを配設することが待望され続けている。個々のチップは、チップ前面の領域内で、全部で数百あるいは数千といった接点を必要としている。例えば、現在実施されている複雑な半導体チップは、中心間の距離が０．５ｍｍ以下、ある場合には０．１ｍｍ以下といった寸法で互いに離隔して配設された接点を有するものがある。このような距離は、半導体製造の技術の進歩に伴って次第に短くなることが期待されている。
【０００４】
このように接近して離隔配置された接点の場合には、チップの接点に接続されたリードは、著しく微細な構造、多くの場合には、０．５ｍｍ以下の幅にしなければならない。このような微細構造は、損傷および変形を受け易い。接近して離隔配置された接点の場合には、リードが正常な位置からわずかにずれた場合でも、リードと接点との不整合が生ずる。かくして、リードのうちあるものは、チップまたは基板の対応する接点と整合しなかったり、あるいは隣りの接点と間違って整合したりする場合がある。かかる性質のエラーは、良品装置の収率を大きく下げるとともに、製品の流れの中に欠陥品を持ち込むことになる。これらの問題
は、チップが比較的微細な接点間隔を有するとともに、隣り合う接点間の距離が小さい場合に特に顕著となる。
【０００５】
米国特許第５，１４８，２６５号および同５，１４８，２６６号に開示されている接続装置は、予め組み立てられたリードを有する誘電体層を組み込んだ介在即ち接続素子を有している。このリードはチップに接続されることにより、素子の端子をチップに接続している。端子は、次いで、外部の回路に接続される。
【０００６】
１９９２年７月２４日付で出願された、同時係属の、同じ譲受人に譲渡された米国特許出願第０７／９１９，７７２号にも、半導体チップを外部回路に接続するための改良された装置が開示されている。本明細書においては、この出願を引用してその説明に代える。この出願明細書に記載の発明の実施例は、支持構造と導電性リードとを利用している。各リードは、支持構造体のギャップを介して延びる細長い接続部を有している。リードのこの接続部は、フレキシブルに構成されている。好ましくは、各接続部の一端は、支持構造体に取り外し自在に接続され、他端は支持構造体に永続して固着されかつ支持構造体に取着された端子に接続されている。接続素子は、チップ自身のような半導体チップ集成体の一部に配置され、リードが該部分即ちチップの接点を覆うようにしている。リードの接続部は、各接続部をツールと係合させ、リードの取り外し自在の端部を支持構造体から破断するようにツールを下方へ付勢し、次いで、接続部をチップの接点と係合させることによりチップの接点にボンディングされる。ツールは、熱、圧力および／または振動をリードに加えることにより、リードとチップの接点とをボンディングさせるのに使用される。かかる処理を各リードに関して繰り返し、全てのリードをチップの接点にボンディングさせる。接続素子がチップの接点に電気的に接続されると、接続素子の端子は、例えば、接続素子の端子を回路パネルのような外部基板にボンディングするなどして、チップを外部回路に接続するのに使用することができる。
【０００７】
上記した米国特許出願に開示されている好ましい構成においては、ボンディングツールはリードを捕捉して整合させるように配設されている。かくして、ボンディングツールは、細長い底縁部を有するとともに、ボンディングされるべきリードと係合するように底縁部に沿って長手方向に延びる溝を有するブレード状装置とすることができる。溝は、中央パネルと、溝の側部から該中央パネルへ向けて上方へ傾斜する面とを有するように形成することができる。ツールがリードと大まかに整合されて、底縁部と溝の長手方向の軸線がリードの接続部の長手方向の軸線と略平行になると、溝はリードと係合するとともに、溝がツールと正確に整合するようにリードを案内する。かくして、ツールは各リードと順次整合されるとともに、リードと係合される。リードが、操作の開始時に接点およびツールとの整合からわずかにはずれると、ツールは、下方へ動く際にリードをツール、従って、接点と正確に整合させる。かくして、接点が著しく小さい間隔で配設されている場合でも、接続素子のわずかな寸法の変動により処理操作が妨害を受けることはない。
【０００８】
同日に出願され、トーマス・ディステファノ(Thomas DiStefano)等の発明に係る同時係属の、同じ譲受人に譲渡された、発明の名称が「半導体インナリードボンディングツール」(SEMICONDUCTOR INNER LEAD BONDING TOOL) に係る米国特許出願には、半導体チップのような部品の接点にリードをボンディングさせるツールが開示されており、ツールは互いに直交する２方向に延びるリードに対して操作を行なうことができるようになっている。本明細書においては、この出願を引用してその説明に代える。かかるツールは、本明細書においては「２方向」ツールと呼ばれる。２方向ツールは、ボンディング表面領域を有する底端面をもつ本体を備えている。ツールの底端は、ツールをリードの上方から下方へ動かしたときにツールの底端部の下方に配置される細長いリードと係合する案内面を画定することができる。ガイド面は、底端部の下方で第１の水平方向に概ね沿って延びる細長いリードと係合するとともに、リードを底端部のボンディング領域と整合させるように第１の方向と直交する第２の水平な方向に概ね沿ってかかるリードを案内するように構成されている。ガイド面はまた、下端部の下方で第２の水平方向に概ね沿って延びる細長いリードと係合するとともに、かかるリードをボンディング領域と整合させるように第１の水平方向に概ね沿ってリードを案内するようになっている。即ち、ガイド面は、リードがツールによって係合されかつボンディングされるように、２つの互いに直交する方向に延びるリードと係合しかつ底端部のボンディング領域の下方で係合リードの心出しを行なうようになっている。
【０００９】
かかる構成のツールは、ツールに対して互いに直交する２方向に延びるリードに対して操作を行なうようになっている。リードがいずれかの方向に配向されると、ツールはリードを捕捉して整合させるとともに、リードをボンディング位置へ配置する。かかるツールは、米国特許出願第０７／９１９，７７２号に関して上記した態様と実質上同じ態様で使用することができる。２方向ツールを使用することにより、ツールを部品に対して回転させる必要がなくなるので、処理を簡単に行なうことができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一層改良されたボンディング方法を提供するものである。本発明の一の観点によれば、チップ自身に対するような、半導体チップ集成体の一部に対する接続を行なう方法が提供されている。この方法は、接続素子の支持構造体が部品の接触支持前面を覆うとともに、接続素子のリードの細長い接続部が支持構造体から接点の上方へ延びるように接続素子を部品と並置させる工程を備えている。かくして、支持構造体の最外縁部を越えて外方へ突出することができ、あるいは支持構造体のギャップまたは孔を介して延びることができるので、リードは部品の接点の上方に配置される。
【００１１】
本発明のこの観点に係る方法は更に、ツールを接続部のボンディング領域と係合させるとともに、接続部の第１の端部即ち基端部を支持構造体に取着した状態で接続部のボンディング領域を接点と係合させるようにツールとボンディング領域を前記部分へ向けて変位させることにより各リードの接続部を前記部分の接点にボンディングする工程を含む。最も好ましくは、この方法は、各リードのボンディング工程において、接続部の第１の端部即ち基端部へ向かう水平方向の動きの成分をもってツールと接続部のボンディング領域を支持構造体に対しておよび接続部の第１の端部に対して動かす工程を備える。この動きの成分は、下方向の動きにより誘起されるリードのテンションを解放するように作用する。
【００１２】
最も好ましくは、ボンディング工程におけるツールとボンディング領域の動きの水平方向の成分は、ボンディング領域と接続部の第１の端部との間の接続部の部分の全てのテンションを解放するのに十分なものである。実際に、第１の端部へ向けてのボンディング領域の水平方向の変位はボンディング工程が終了したときに、ボンディング領域と接続部の第１の端部との間の接続部の部分が湾曲されるようにリードを曲げるのに十分なものである。かくして、ボンディング工程の後は、接続部とボンディング領域との間の接続部に沿った距離はこれらの構成部材間の直線距離よりも大きくなる。好ましくは、ボンディングされたリードは、略Ｓ字状の形状を有する。ボンディングされたリードにはテンションがかかっていないので、支持構造体の隣接部分を下方へ引張ることはなく、支持構造体の隣接領域を部分またはチップの表面の上方の所望の高さ位置に支持することができる。この処理によりボンディングされたリードは、初期のテンションから実質上解放されるので、使用の際に耐破断性を発揮することができる。更にまた、湾曲したリード形状は、リードが、熱膨張および熱収縮により誘起されるような、チップまたは部品に対する支持構造体の動きに最小の応力をもって対応することができるように、仕上げられたリードの柔軟性を高めることができる。
【００１３】
本発明の別の観点によれば、半導体チップ自身のような、半導体チップ集成体の一部に対する接続形成方法が提供されている。本発明のこの観点に係る方法もまた、接続素子の支持構造体が接点を有する集成体の一部の前面を覆いかつ接続素子のリードの細長い接続部が支持構造体から接点の上方を延びるように接続素子を前記部分と並設する工程を備えている。
【００１４】
本発明のこの観点に係る方法においては、ボンディング工程は、初期変形工程を含む。初期変形工程においては、リードの基端部即ち第１の端部に比較的近接した接続部の変形領域がツールと係合されるとともに、接続部の第１の端部を支持構造体に取着した状態で接続部の変形領域を前記部分へ向けて下方へ動かすようにツールと変形領域を前記部分へ向けて下方へ変位させる。変形工程後に、接続部のボンディング領域は接点にボンディングされる。接続部のボンディング領域は変形領域よりも接続部の第１の端部から先端方向に即ち遠く離れて配置される。好ましくは、同じツールが変形工程と取着工程において使用される。かくして、ボンディング工程は、変形工程の後に第１の端部から離れる水平方向の動きの成分を用いてリードの接続部に対して変形工程において使用されたツールを動かす工程と、同じツールを接続部のボンディング領域と係合させる工程と、接続部のボンディング領域をかかるツールにより接点と係合させる工程を含むのが望ましい。好ましくは、ボンディング工程は、ツールが水平方向の成分を有する動きの際に離脱されるようにツールをリードの接続部から離脱させる工程を更に含む。
【００１５】
本発明のこの観点に係る方法においては、初期変形工程は、リードを変形された形状に曲げるのが望ましく、支持構造体とリードの第１の端部からリードの変形領域へかけてのリードの内端部即ち基端部は略下方へ延びる。変形領域からボンディング領域へかけてのリードの外側端部即ち先端部は前記部分の前面に比較的接近して接点の上方を略水平に延びる。リードがこのようにして最初に変形されると、ツールのボンディング領域との係合およびボンディング部を接点に取着するためのボンディング部のわずかな下方への動きがあっても、リードに感知できるようなテンションを誘起することはない。ボンディング処理が終了した後は、リードは上記したように湾曲された、略Ｓ字状の形状を有するのが望ましく、これにより第１の端部から（リードと支持構造体との取着位置から）ボンディング部および接点へかけてのリードに沿った距離は、これら２つの部材間の直線距離よりも大きくなる。この場合にもまた、ボンディングされたリードは実質上テンションを受けないことが望ましい。
【００１６】
本発明の上記した観点に係る方法は、例えば、支持構造体のギャップを介して延びるリードを有する接続素子を用いて実施することができる。望ましくは、各リードの接続部は、ボンディング工程の前は、リードがギャップの両側で支持構造体により支持されるようにリードの第１の端部からギャップの反対側で支持構造体に接続される、第１の端部から離隔した第２の端部を有する。このような接続素子が使用される場合には、各リードのボンディング工程は、リードの第２の端部を支持構造体から取り外す工程を有するのが望ましい。最も好ましくは、従順な層が、前記部分の前面とリードの第１の端部を保持する支持構造体の部分との間に配設される。このような従順な層は、支持構造体に組み込むことができ、あるいは支持構造体とチップまたは部品との間に配設することもできる。例えば、米国特許第５，１４８，２６５号および同第５，１４８，２６６号に記載されているように、かかる従順層は許容差などに適合するように支持構造体の電気端子を動かすとともに、集成体の試験を容易にするのに特に有用である。本発明に係る方法は、従順層を組み込んだ構造体に対して特に有用である。リードにはテンションがかけられていないので、従順層がリードのテンションによって変形を受けることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一の実施例に係る方法は、ポリイミドのような誘電体材料の薄い柔軟なフィルムから形成された上部誘電体層２２と、エラストマのような比較的軟質で従順な材料から形成された底部従順層２４とを備えた接続素子２０を利用するものである。層２２と２４は、支持構造体を構成している。支持構造体は、両層全体を介して延びるとともに互いを接合する一連の細長いギャップ２６を有することにより、支持構造体はかかるギャップにより中央部２８と該中央部を包囲する外側部３０とに分割されている。導電端子３２が支持構造体の中央部２８に配置されている。各端子３２は、導電金属リード３４に接続されている。各リード３４は、ギャップ２６の１つを完全に介して延びる細長いストリップ状接続部３６を有している。リード３４は、各ギャップ２６に沿って略並列して分布されることにより、ギャップ２６の全てが異なるリード３４により橋渡しされている。
【００１８】
各リード３４の接続部３６は、支持構造体の内側部２８に恒久的に接続された第１の端部即ち基端部３８と、ギャップ２６の反対側で支持構造体の外側部３０に取り外し自在に接続された第２の端部即ち先端部４０とを有している。接続部３６の第２の端部４０は、リード自身の脆弱素子即ち脆弱部４２により支持構造体の外側部３０に取着することができる。各脆弱部４２は、接続部の第２の端部４０を外側部３０の第２の端部の取着部４４に接続している。第２の端部の取着部４４は、次に、外側部３０の共通の金属アンカーまたはバス（図示せず）に取着することができる。リードの接続部３６は、金のような金属材料から主要部または全体を形成することができ、脆弱部４２は横断面を、接続部の残りの部分よりも小さくすることができる。単なる一例として、各リードの接続部３６は、肉厚を約２５ミクロン、幅を約２５ミクロンとすることができる。各リードの脆弱部４２は、リードの側縁部に一対のＶ字状のノッチにより形成することができる。ノッチは、約１２ミクロンの幅の首部即ち最狭部を画定することができる。脆弱部を有する素子は、例えば、上記した米国特許出願第０７／９１９，７７２号およびその優先権を主張した本願と同日出願のＰＣＴ国際出願に記載されている。本明細書においては、これらの出願を引用してその説明に代える。
【００１９】
本発明の一の実施例に係る方法においては、この接続素子２０は接点５４が配列された前面５２を有するチップ５０と並置されることにより、支持構造体（層２２および２４）は前面５２を覆う。支持構造体のギャップ２６は、チップ５０の接点５４の列と整合されることにより、リードの接続部３６は接点５４の上部へ延びている。チップ５０は、取り付け具５６により支持されている。支持構造体の外側部３０は、チップ５０の縁部を越えて延び、チップ５０を包囲するリング状取り付け具５８により保持されている。かくして、支持構造体（層２２および２４）とチップは、前記取り付け具５６に対して固定された位置に配置される。
【００２０】
本明細書において使用されている「上方」("upwardly")なる語は、チップの前面即ち接触支持面５２と直交しかつチップから離隔する方向、即ち、図２において上部へ向かう方向を云うものである。一方、「下方」("downwardly")なる語は、チップの前面５２と直交しかつチップへ向かう方向を云うものである。「垂直」("vertical")なる語は、上方および下方向を云うものであり、「水平」("horizontal")なる語は垂直方向と直交する方向、従って、チップの前面５２と略平行する方向を云うものである。即ち、水平方向は、半導体技術の分野においてはチップ面と平行な「Ｘ」および「Ｙ」方向と呼ばれ、垂直方向は「Ｚ」方向と呼ばれている。本明細書において使用されている水平および垂直方向は、重力を基準に画定される通常の水平および垂直方向に対応する必要はない。
【００２１】
接続素子とチップが図２に示すように並置されると、ツール６０（図３）は、ツールを一方のリードの接続部３６のボンディング領域６２と係合させるように下方へ動かされる。ボンディング領域６２が接続部の第２の端部４０に隣接し、従って、リードの脆弱部４２に隣接して配置される。ツールは、上記したように２方向ボンディングツールとすることができる。ツールがリードに遭遇すると、ツールの傾斜面はリードを捕捉してツールの中央と整合させる。ツールは、プログラマブル運動制御体を有する従来の熱音波熱圧着または超音波ボンディング装置に保持される。この装置は、ツール６０と取り付け具５６を、ソフトウエアプログラムの支持により、垂直および水平方向に互いに相対的に動かすように構成されている。
【００２２】
ツール６０が下方へ動くと、ボンディング領域に当接することによりボンディング領域と堅固に係合する。ツールが下方へ更に動くと、脆弱部４２は破断し、接続部の第２の端部４０を支持構造体の外側部３０から解放するが、第１の端部３８は支持構造体に取着保持する。この状態（図４）では、ツールの純粋な垂直方向の動きにより、ボンディング領域は固定された第１の端部３８から離れて下方へ動こうとし、接続部３６の中間部は緊張状態になる。しかしながら、本発明のこの実施例に係る方法においては、ツールは更に下方へ動く際に水平方向の動き成分をもって動く。従って、ツール６０は、取り付け具５６に対して、従って、チップ５０、支持構造体（層２２および２４）およびリード接続部の固定された第１の端部３８に対して動かされ、水平方向の動きの成分は図４においてベクトルＨにより示され、垂直成分はＶで示される。水平方向の動きの成分は、接続部の第１の端部３８へ向けて基部水平方向へ向けられる。この組み合わされた動きは、接続部のボンディング領域が図５に示すようにチップの接点５４に触れるまで継続する。
【００２３】
望ましくは、水平方向の動きの成分は少なくとも、下方向の動きにより生ずる、接続部の第１の端部３８とボンディング領域６２との間の距離の増加を妨げるのに十分なものとする。即ち、応力を完全に解放するのに必要とされる最小の水平方向の動きは、（支持構造体の縁部を中心とする）接続部の第１の端部を中心とする一定の半径の弧において回動するボンディング領域の水平方向の動きと等しくなる。この理論的な最小量は、
Ｈ  ＝  Ｒ（１−ｃｏｓθ）
により概算され、該式において、Ｈは最小の水平方向の動きであり、
Ｒは、接続部の第１の端部３８からボンディング領域６２までの当初の距離であり、
θは、ツールがボンディング領域と係合する位置からボンディング領域が接点に係合する位置までの垂直方向の動きの距離である。
【００２４】
しかしながら、水平方向の動きの成分は、この最小値、従って、接続部のテンションを解放するのに必要とされる量よりも大きいことが好ましい。図５に示すように、水平方向の動きは、リードの接続部を略Ｓ字状に曲げることができるように十分に大きくするのが望ましく、この場合には、第１の端部３８とボンディング領域６２との間の接続部の部分は湾曲される。即ち、リード自身に沿った、第１の端部３８とボンディング領域６２との間の距離は、第１の端部３８とボンディング領域とを接続する直線の長さよりも大きい。図示のように、本発明のこの工程においては、リードは略Ｓ字形状をなし、第１の端部３８とボンディング領域６２に隣接する部分は略水平であり、中間部は湾曲し、一層垂直に近い。
【００２５】
ボンディング領域６２を動かして接点５４と係合させると、ツール６０は、ツール６０を介して行なわれるリードへの熱、圧力および／または振動の印加を一般に伴う熱圧着、熱音波、超音波その他のボンディング技術などにより接続部を接点に取着するように作動される。ボンディング領域が接点に取着されると、ツール６０は上方へ退却されて別のリードと整合され、本発明の方法が繰り返される。この方法は、全てのリードがチップの各接点にボンディングされるまで繰り返される。このボンディング処理においては、各リードは、支持構造体の外側部３０から切断される。この処理の開始時には、支持構造体の中央部２８は、リードを介して外側部に接続される。この処理の際には、中央部は、一部はボンディングされたリードによりチップに接続され、一部は残りの切断されていないリードにより支持構造体の外側部に接続される。処理後は、支持構造体の中央部２８は、外側部３０から全体が取り外され、外側部は除去される。
【００２６】
リードは、ボンディング処理の際にはテンションがかけられていないので、支持構造体は変形されない。即ち、従順な下層２４はギャップ２６に隣接するように下方へは圧縮されず、従って、誘電体層２２は正常な非変形状態に保持される。実際には、ツールとボンディング領域に付与される水平方向の動きの量により、接続部３６はある程度圧縮された状態に置くことができるので、誘電体層２２の縁部を支持する作用を行なう。
【００２７】
ボンディング後は、組み立てられたチップと接続素子は、モジュールのような一層大形の回路素子に接続するために上記した特許および出願に記載のように使用することができ、一方、接続素子の端子３２は支持基板の接点パッドにはんだ付けその他の電気的接続に供され、かくして、リードとチップの接点５４は基板に接続される。
【００２８】
本発明の別の実施例に係る方法は、上記したようにチップと基板を利用するものであり、図２に関して上記したようなチップと基板を最初に互いに並置する工程を含む。しかしながら、この方法においては、ツール６０’はボンディング領域６２の基部側に配置される初期変形領域７０と先づ係合される。即ち、変形領域７０は、ボンディング領域６２と接続部の固定端部即ち第１の端部３８との間に配置される。図６および図７に示すように、ツール６０’は、変形部７０と係合された状態で下方へ動かされることにより、脆弱部４２を破断する。ツールおよび変形部７０の下方向への動きによりリードは図７に示す状態に置かれ、接続部の第１の端部３８と変形領域７０との間の接続部の基端部７２は下方向へ延びるとともに、変形部７０からボンディング領域６２へかけての領域を含む接続部の先端部即ち外側部は、チップ５０の前面５２に極めて近接するとともに接点５４に極めて近接して略水平方向へ延びる。即ち、本実施例の方法のかかる段階においては、リードは略Ｓ字状に変形され、ボンディング領域６２を含む下端即ち先端部は略水平方向に延びている。この初期変形工程においては、接続部の基端部７２は、ある程度張力即ちテンションをかけることができる。しかしながら、かかるテンションは必要なものではない。
【００２９】
ツール６０’は、初期変形工程の直後に、リードとの係合から脱するように上方へ退却され、次いで、水平方向の動きの成分Ｈ’をもってリードの第１の端部３８から離れる先端方向へ動かされ、ボンディング領域６２および接点と整合される。ツールが上方へ動かされてリードとの係合を脱すると、リードの基端部７２にあるテンションが解放され、この時点では、接続部はチップに取着されない。
【００３０】
この離脱と水平方向の動きが行なわれると、ツールは再度下方へ動かされ、ボンディング領域６２を接点５４と係合させる。本実施例の方法のこの工程においては、ボンディング領域６２が既に接点５４と極めて近接しているので、ツールとボンディング領域６２の下方向の動きによりリードに大きなテンションが誘起されることはない。かくして、この段階においては、ボンディング領域の垂直方向の移動は実質上または全く生じない。更にまた、初期変形段階において既に形成されたＳ字状構造体は、第１の端部３８から離れてボンディング領域６２を移動させるように変形することができる。
【００３１】
上記した方法により使用されるボンディング装置は一般に、プログラマブルな移動装置を組み込んでいるので、水平および垂直の両方向の取り付け具その他の素子に対するボンディング装置の垂直および水平方向の動きは所望に応じて制御することができる。このようなプログラマブルなボンディング装置は半導体ボンディングの技術分野において周知である。しかしながら、ボンディング装置の水平方向の動き能力は、これまでは、ボンディングツールを加工片と整合させるとともに、多重ボンディングを行なうために加工片をツールに対してインデックス送りする場合にのみ利用されてきた。上記した方法においては、水平方向の動き能力は、ボンディング処理においてツールの垂直方向の動きに付随して使用される。
【００３２】
図１乃至図５に関して上記した方法においては、ツール、従って、ボンディング領域６２は、垂直方向下方へ動くと同時に水平方向に動くことができるので、ツールとボンディング領域は、水平および垂直方向に対して傾斜した弧状の傾斜路を描く。あるいは、水平方向の動き成分は、垂直方向の動きの前または後に加えることができる。図６乃至図８に関して上記した方法においては、ボンディングツールには、初期変形工程の際に図１乃至図５に関して上記したような基部方向の水平な動きの成分を、またはボンディング領域を固定する最後の下方への移動の際に、あるいは双方の移動の際に付与することができる。
【００３３】
本発明の方法を、特定の幾何学的およびギャップ構造を有する接続素子に関して説明したが、本方法は種々の接続素子を用いて実施することができるものである。単なる一例として、いわゆる「エリアアレイ」接点構造を有するチップとともに使用される接続素子は、支持構造体を介して延びる複数の小さな結合されていない孔を有することができるとともに、１本または数本のリードを各孔を介して延ばすことができる。別の接続素子として、図１に示すように支持構造体に細長いギャップ２６を有するものを使用することができるが、かかるギャップは支持構造体の部分が中央領域と周辺領域を恒久的に接続するように互いに接続されるものではない。更に、ボンディング処理は、接続部の第２端部即ち先端部を支持する別の構成を備えた接続素子を用いて実施することができる。かくして、幾つかの接続素子は、脆弱部以外の、例えば弱いボンディングのような手段により支持構造体に取り外し自在に取着された各接続部の第２の端部を有するように構成することができる。更に別の接続素子として、リードが支持構造体縁部から単に突出し、あるいは支持構造体のギャップを介して極く一部が突出するように、取着されていない接続部の第２の端部を有するものを使用することができる。本発明に係るボンディング方法は、これらのあるいは他の接続素子構造体を使用して実施することができる。更に、本発明に係るボンディング方法は、リードを半導体チップにボンディングするために使用するのに特に適合されているが、同じ手順をリードを半導体チップの他の部品または他の素子にボンディングするのに利用することができる。
【００３４】
上記した構成のこれらのおよび他の変更と組み合わせを本発明から逸脱することなく利用することができるので、好ましい実施例の上記説明は請求の範囲に記載の本発明を限定するのではなく、例示するものとして解されるべきである。
【産業上の利用分野】
【００３５】
半導体チップ集成体のような電子集成体を形成するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例に係る方法における一の工程に供された接続素子とチップの部分を示す部分概略平面図である。
【図２】図１の２−２線部分概略断面正面図である。
【図３】図１および図２の方法における他の工程を示す図２と同様の図である。
【図４】図１および図２の方法における他の工程を示す図２と同様の図である。
【図５】図１および図２の方法における他の工程を示す図２と同様の図である。
【図６】本発明の別の実施例に係る方法における工程を示す図２と同様の図である。
【図７】本発明の別の実施例に係る方法における工程を示す図２と同様の図である。
【図８】本発明の別の実施例に係る方法における工程を示す図２と同様の図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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