(57)【要約】【課題】突出電極と端子電極との接合時の残留応力を抑制しつつ、接合強度を確保する。【解決手段】突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、突出電極５に超音波振動が印加されている時に超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定かつ超音波振動の印加開始時より印加終了時の方が荷重が大きくなるように半導体チップ４にかかる荷重を制御する。【選択図】図２
2007201307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子電極が形成された回路基板を支持するボンディングステージと、
突出電極が形成された半導体チップを保持するボンディングツールと、
前記突出電極と前記端子電極を接合させる時に前記半導体チップに超音波振動を印加す
る超音波振動発生装置と、
前記超音波振動が印加されている時に前記超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定か
つ前記超音波振動の印加開始時より印加終了時の方が荷重が大きくなるように前記半導体
チップにかかる荷重を制御する荷重制御装置とを備えることを特徴とするボンディング装
置。
【請求項２】
半導体チップに形成された突出電極と回路基板に形成された端子電極とを、超音波振動
を印加しながら接合させる半導体装置の製造方法において、
前記超音波振動が印加されている時に超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定かつ前
記超音波振動の印加開始時より印加終了時の方が荷重が大きいことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
【請求項３】
前記超音波振動の印加開始時から印加終了時にかけて前記超音波振動の振幅を漸減させ
るかまたは段階的に減少させることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記突出電極に荷重がかかった状態で超音波振動を与えることを特徴とする請求項２ま
たは３記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボンディング装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、突出電極を端子
電極に接合させる方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置では、半導体チップに形成された突出電極を基板配線に接続する場合
、突出電極を加熱しながら超音波振動を与えることにより、突出電極を基板配線に接合さ
せることが行われている。
また、例えば、特許文献１には、回路基板の電極に対するバンプの荷重を時間の経過に
伴い増大させる一方、接合部に加える超音波振動を接合初期に小さくしその後増大させる
ことにより、超音波振動付与直後にバンプの位置ずれが発生するのを防止するとともに、
バンプの拡散接合の面積を増大させて接合の信頼性を高める方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１６８７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の突出電極を端子電極に接合させる方法では、荷重および超音波振
動の増大に伴って接合部への残留応力が大きくなり、インナーリードに亀裂が発生して断
線を引き起こしたり、バンプの破壊を招いたりするという問題があった。
そこで、本発明の目的は、突出電極と端子電極との接合時の残留応力を抑制しつつ、接
合強度を確保することが可能なボンディング装置および半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るボンディング装置によれば、端
子電極が形成された回路基板を支持するボンディングステージと、突出電極が形成された
半導体チップを保持するボンディングツールと、前記突出電極と前記端子電極を接合させ
る時に前記半導体チップに超音波振動を印加する超音波振動発生装置と、前記超音波振動
が印加されている時に前記超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定かつ前記超音波振動
の印加開始時より印加終了時の方が荷重が大きくなるように前記半導体チップにかかる荷
重を制御する荷重制御装置とを備えることを特徴とする。
【０００５】
これにより、接合部への残留応力の増大を抑制しつつ、突出電極を端子電極に徐々に食
い込ませることが可能となり、インナーリードの亀裂や断線を低減しつつ、突出電極と端
子電極との接合強度を確保することが可能となる。
【０００６】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体チップに形成され
た突出電極と回路基板に形成された端子電極とを、超音波振動を印加しながら接合させる
半導体装置の製造方法において、前記超音波振動が印加されている時に超音波振動の振幅
と荷重との積が常に一定かつ前記超音波振動の印加開始時より印加終了時の方が荷重が大
きいことを特徴とする。
これにより、接合部への残留応力の増大を抑制しつつ、突出電極を端子電極に徐々に食
い込ませることが可能となり、インナーリードの亀裂や断線を低減しつつ、突出電極と端
子電極との接合強度を確保することが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記超音波振動の印加開
始時から印加終了時にかけて前記超音波振動の振幅を漸減させるかまたは段階的に減少さ
せることを特徴とする。
これにより、突出電極を端子電極の接合する際に荷重を増大させた場合においても、超
音波振動の振幅と荷重との積を常に一定に保つことができ、接合部への残留応力の増大を
抑制しつつ、突出電極を端子電極に徐々に食い込ませることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記突出電極に荷重がか
かった状態で超音波振動を与えることを特徴とする。
これにより、突出電極が端子電極に食い込んだ状態で超音波振動の振幅のモーメントを
働かせることができ、突出電極を端子電極に効率よく接合させることが可能となるととも
に、超音波振動による突出電極の位置ずれを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照しな
がら説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す断面図、図１（
ｂ）は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。
図１において、絶縁性基材１上には、配線パターン２が形成されるとともに、端部が露
出したまま配線パターン２が覆われるようにソルダーレジスト３が形成されている。また
、半導体チップ４には突出電極５が形成されている。そして、突出電極５を配線パターン
２上に接合させることにより、半導体チップ４が絶縁性基材１上に実装されている。なお
、突出電極５を配線パターン２上に接合させる場合、突出電極５に荷重をかけながら突出
電極５に超音波振動を印加することができる。
【００１０】
なお、絶縁性基材１としては、例えば、テープ基板またはフィルム基板を用いることが
でき、絶縁性基材１の材質としては、例えば、ポリイミド樹脂やアミドイミド樹脂、エス
テルイミド樹脂、エーテルイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリエチレン樹脂あるいはこれらの変性樹脂などを用いることができる。また、突出
電極５の材料としては、例えば、銅Ｃｕ、ニッケルＮｉ、金Ａｕなどを用いることができ
る。また、銅Ｃｕで形成された突出電極５上には、ニッケルＮｉ、錫Ｓｎまたは金Ａｕな
どのキャップ層を形成してもよく、突出電極５上に形成されたキャップ層を介して半田層
を形成するようにしてもよい。
【００１１】
また、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉ
ｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ）接合、ＮＣＦ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆ
ｉｌｍ）接合、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）
接合、ＮＣＰ（Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｐａｓｔｅ）接合などの圧接接合を用いる
ようにしてもよいし、半田接合や合金接合などの金属接合を用いるようにしてもよい。
なお、配線パターンが形成された絶縁性基材１は、例えば、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔ
ｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）、ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ
）、ＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）などに用いることができる。
【００１２】
図２は、本発明の一実施形態に係る突出電極と端子電極との接合方法を示す図である。
図２において、ボンディングステージ１０上には絶縁性基材１が支持されている。なお
、ボンディングステージ１０上で絶縁性基材１が支持する場合、ボンディングステージ１
０上に絶縁性基材１を吸着することにより、絶縁性基材１をボンディングステージ１０上
に固定することができる。また、ボンディングステージ１０上には、半導体チップ４を保
持するボンディングツール１１が配置されている。そして、ボンディングツール１１には
、半導体チップ４にかかる荷重を制御する荷重制御装置１１ｂおよび半導体チップ４に超
音波振動を印加する超音波振動発生装置１１ａが接続されている。
【００１３】
そして、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、配線パターン２が形成された
絶縁性基材１をボンディングステージ１０上に搬送するとともに、突出電極５が形成され
た半導体チップ４をボンディングツール１１にて保持する。そして、配線パターン２およ
び突出電極５の位置合わせを行うことにより、突出電極５の接合面を配線パターン２の接
合面上に配置し、図３に示すように、ボンディングツール１１を降下させることにより、
突出電極５を配線パターン２に接合させる。
【００１４】
そして、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、ボンディングツール１１を介
して突出電極５に荷重をかけながら突出電極５に超音波振動を印加することができる。こ
こで、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、突出電極５に超音波振動が印加さ
れている時に超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定かつ超音波振動の印加開始時より
印加終了時の方が荷重が大きくなるように半導体チップ４にかかる荷重を制御することが
できる。
これにより、突出電極５の接合部への残留応力の分散を図りつつ、突出電極５を配線パ
ターン２に徐々に食い込ませることが可能となり、配線パターン２の亀裂や断線を低減し
つつ、突出電極５と配線パターン２との接合強度を確保することが可能となる。
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態に係る超音波振動の振幅と荷重との関係を示す図である。
図３（ａ）において、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、時刻ｔ１におい
て突出電極５に荷重をかけ、荷重を徐々に増大させながら、時刻ｔ２において超音波振動
を与える。そして、超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定になるように荷重を徐々に
増大させながら超音波振動の振幅を徐々に減少させ、時刻ｔ３において超音波振動の印加
を停止した状態で突出電極５にかかる荷重を徐々に減少させ、時刻ｔ４において荷重をゼ
ロにする。
【００１６】
また、図３（ｂ）において、突出電極５を配線パターン２に接合させる場合、時刻ｔ１
１において突出電極５に荷重をかけ、荷重を徐々に増大させながら、時刻ｔ１２において
超音波振動を与える。そして、荷重および超音波振動の振幅を一定に保ったまま、時刻ｔ
１３において超音波振動の振幅と荷重との積が常に一定になるように荷重を徐々に増大さ
せながら超音波振動の振幅を徐々に減少させ、時刻ｔ１４において荷重および超音波振動
の振幅を一定に保つようにする。
【００１７】
ここで、突出電極５に荷重がかかった状態で超音波振動を与えることにより、突出電極
５が配線パターン２に食い込んだ状態で超音波振動の振幅のモーメントを働かせることが
でき、突出電極５を配線パターン２に効率よく接合させることが可能となるとともに、超
音波振動による突出電極５の位置ずれを抑制することができる。また、超音波振動の振幅
と荷重との積が常に一定になるように荷重を徐々に増大させながら超音波振動の振幅を徐
々に減少させることにより、突出電極５の接合部付近の局所的な応力を小さくすることが
でき、超音波振動に起因する断線を抑制することができる。
【００１８】
なお、上述した半導体装置は、例えば、液晶表示装置、携帯電話、携帯情報端末、ビデ
オカメラ、デジタルカメラ、ＭＤ（Ｍｉｎｉ  Ｄｉｓｃ）プレーヤ、ＩＣカード、ＩＣタ
グなどの電子機器に適用することができ、電子機器の小型・軽量化を可能としつつ、電子
機器の信頼性を向上させることができる。
また、上述した実施形態では、半導体チップの実装方法を例にとって説明したが、本発
明は、必ずしも半導体チップの実装方法に限定されることなく、例えば、弾性表面波（Ｓ
ＡＷ）素子などのセラミック素子、光変調器や光スイッチなどの光学素子、磁気センサや
バイオセンサなどの各種センサ類などの実装方法に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る突出電極と端子電極との接合方法を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係る超音波振動の振幅と荷重との関係を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１  絶縁性基材、２  配線パターン、３  ソルダーレジスト、４  半導体チップ、５  
突出電極、１０  ボンディングステージ、１１  ボンディングツール、１１ａ  超音波振
動発生装置、１１ｂ  荷重制御装置
【図１】
2007201307.tif 000003
【図２】
2007201307.tif 000004
【図３】
2007201307.tif 000005