JPS61125062A - Method and device for attaching pin - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

Translated fromJapanese

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は基板へのピン取付は技術に関し、特に高ｉｊｉ
積化した半導体装置の外部電掻随保に通用してを効な技
術に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a technology for attaching pins to a board, especially in high
The present invention relates to a technology that is widely used and effective for external electrical protection for integrated semiconductor devices.

〔背景技術］電子機器の小型化の傾向から、半導体装置にも高集積化
が要求されているが、この要求に応えるものとして、い
わゆるピングリッドアレイ型半導体装置が知られている
。[Background Art] Due to the trend toward miniaturization of electronic devices, semiconductor devices are also required to be highly integrated, and so-called pin grid array type semiconductor devices are known as devices that meet this demand.

ピングリフ１′了レイ型ルり体装置は、セラミックまた
はプラス千ツクのパッケージの裏面にマトリックス状に
ピンを取付けたｔｉ造を存しており、外部電極が数多く
確保出来る点から、高集積化に適したパフケージのひと
つとして考えられているものである。The pin-grip 1' lay-type flat body device has a structure in which pins are attached in a matrix on the back side of a ceramic or plastic package, and it is suitable for high integration because it can secure a large number of external electrodes. It is considered as one of the suitable puff cages.

ところで、ピングリシドアレイ型半導体装置の外部との
電気的接続は基板裏面に取付けたピンによって１テわれ
るが、該ピンの基板への固定は銀等のろう材によって行
われる。そのため、ピンの固定を的−１１に行うために
はピンの周囲にろう材を山盛りにする必要がある。すな
わち、基板裏面上の各ピンの周囲にはある程度のスペー
スを必要とするのである。Incidentally, the electrical connection of the pin-glycide array type semiconductor device with the outside is made by pins attached to the back surface of the substrate, and the pins are fixed to the substrate using a brazing material such as silver. Therefore, in order to fix the pin to the target 11, it is necessary to heap a heap of brazing filler metal around the pin. That is, a certain amount of space is required around each pin on the back surface of the board.

しかし、このことが今後半導体装置の超高集積化が更に
進んだ際に、ピンのピッチを小さくすることを難しくし
、電極数の不足を生じ、結果的に半導体装置の高集積化
を困難にする原因となるであろうことが本発明者によっ
て明らかにされた。However, as the ultra-high integration of semiconductor devices progresses in the future, this will make it difficult to reduce the pin pitch, resulting in a shortage of electrodes, which will eventually make it difficult to increase the integration of semiconductor devices. The inventor has clarified that this may be the cause.

゛　　また、半導体装置の超高！！積化に伴って、ピン
も微小化していくことが子息されるが、ピンの微小化に
際しては、パッケージ基板に正＆電な位置でピンを取付
けることのできる技術が必要不可欠となるであろうこと
も同時に本発明者によって明らかにされた。゛ Also, the super high price of semiconductor devices! ! As devices become more integrated, pins will also become smaller, and as pins become smaller, technology that allows pins to be attached to package substrates in positive and electrical positions will become indispensable. This was also revealed by the present inventor at the same time.

なお、ピングリフトアレイ型半導体装置について詳しく
述べである例としては、株式会社サイエンスフォーラム
、昭和５８年１１月２８日発行「超ＬＳＩデバイスハン
ドブックＪＰ２２Ｂ〜Ｐ２２９がある。An example of a detailed description of the pin lift array type semiconductor device is ``Very LSI Device Handbook JP22B-P229'' published by Science Forum Co., Ltd. on November 28, 1980.

［発明の目的］本発明の目的は、高集積化した半導体装置の外部電極用
ピンの取付けを高密度かつ高精度で、しかも効率良く行
うことのできる技術を提供することにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a technique that can efficiently attach pins for external electrodes of a highly integrated semiconductor device with high density and precision.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

［発明の概要］本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を筒中に説明すれば、次の通りである。[Summary of the Invention] A summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.

ずなわら、パッケージ基板への外部電極用ピン取付けに
おいて、ポールボンディング用ワイヤボンダと類似の機
構を用いてピンの取付けを行うことによってピンの取付
けに際して、ろう材が不要となり、これによってピン間
隔を狭めることができ、半導体装置の超高集積化を図る
ことが可能となる。Of course, when attaching pins for external electrodes to the package substrate, by attaching the pins using a mechanism similar to the wire bonder for pole bonding, no brazing material is required when attaching the pins, thereby narrowing the pin spacing. This makes it possible to achieve ultra-high integration of semiconductor devices.

また、線材の接合に際して、超音波によるピン取付け、
または熱圧着と超音波を併用したピン取付けを行うこと
によりピン及び基板の熱ストレスを防止することができ
る。In addition, when joining wire rods, pin attachment using ultrasonic waves,
Alternatively, thermal stress on the pins and the substrate can be prevented by attaching the pins using both thermocompression bonding and ultrasonic waves.

［実施例ＩＪ第１図は本発明の一実施例であるピン取付は装置を示す
概略一部所面図である。[Embodiment IJ Fig. 1 is a schematic partial view showing a pin attachment device according to an embodiment of the present invention.

第２し１は本発明の一実施例である外部電極用ピン取付
は方法を順次段階的に説明した断面図である。2nd 1 is a sectional view illustrating a method of attaching an external electrode pin according to an embodiment of the present invention in a step-by-step manner.

ピン取付は装置１は第１１剥に示すように金（ＡＵ）か
らなるピ／材料としての綿月２が巻装されたスプール（
ソイヤイ１蝙給部）　３を６ｉ＋７えＣおり、スプール
３から繰り出された綿材２は第一クランパ４、カッター
５および第二クランパ６を経てキャピラリ７に押通され
ている。このキャピラリ７は超音波ホーンを有するボン
ディングアーム８を介してボンディングヘッド１３に搭
載されており、このボンディングヘッドはＸＹテーブル
１４によりＸＹ方向に移動できるようになっている。こ
のアーム８およびヘッドを介してキャピラリ７は接合台
９上面に対し各上下方向および左右方向に相対的に移動
するように構成されている。接合台９の上面には半導体
装置のパッケージ基板１０がピン取付は面を上にして＠
置されている。また、接合台９上方には電気トーチ１１
がキャピラリ７の先端に対して放電時に所定の間隔を維
持するように設けられている０図示しないが、上記スプ
ール３、第一クランパ４、カッター５、第二クランパ６
、電気トーチ１１はボンディングヘッド１３に各々連結
されており、駆動されている。To attach the pin, the device 1 uses a pin made of gold (AU) as shown in the 11th strip/a spool wrapped with cotton material 2 (
The cotton material 2 unwound from the spool 3 is forced through a capillary 7 through a first clamper 4, a cutter 5, and a second clamper 6. This capillary 7 is mounted on a bonding head 13 via a bonding arm 8 having an ultrasonic horn, and this bonding head can be moved in the XY directions by an XY table 14. The capillary 7 is configured to move relative to the upper surface of the joining table 9 in the vertical and horizontal directions via the arm 8 and the head. The package substrate 10 of the semiconductor device is mounted on the top surface of the bonding table 9 with the pin attached with the surface facing up.
It is placed. Additionally, an electric torch 11 is placed above the joining table 9.
Although not shown, the spool 3, the first clamper 4, the cutter 5, and the second clamper 6 are provided so as to maintain a predetermined distance from the tip of the capillary 7 during discharge.
, electric torches 11 are each connected to a bonding head 13 and driven.

次に本実施例によるピン取付は方法を順次説明する。Next, the pin attachment method according to this embodiment will be sequentially explained.

まず、第２図（８１〜＋ｂｌに示すように第一・クラン
ノサ４が閉塞した状態で線材２を保持しつつ下降して譲
綿材２をキャピラリ７に挿通させる。First, as shown in FIG. 2 (81 to +bl), the first crannosa 4 is lowered while holding the wire 2 in a closed state, and the loose cotton material 2 is inserted into the capillary 7.

次に、第２図１ｃＩに示すように第二クランノぐ６が閉
塞し線材２を保持するとともに第一クランツク４は開放
し上昇する。Next, as shown in FIG. 2, 1cI, the second crank nozzle 6 closes and holds the wire 2, and the first crank 4 opens and rises.

次に、第２図１ｃＩに示すように綿材２は第二クランパ
６の上方位置でカッター５により切断される。Next, as shown in FIG. 2 1cI, the cotton material 2 is cut by the cutter 5 at a position above the second clamper 6.

一方キャピラリ７の下方の線材２の先端部分は電気トー
チ１１からの放電により線材２が溶融してボールＩ２が
形成される。On the other hand, at the tip of the wire 2 below the capillary 7, the wire 2 is melted by discharge from the electric torch 11, and a ball I2 is formed.

その後、第二クランパ６は閉塞したままの状態でキャピ
ラリ７と一体に線材２を保持しながらパフケージ５仮ｔ
ｏ上の所定位置まで下降する。そして、キャピラリ７の
先端部でボールＩ２の部分を加圧し、かつ超音波振動を
加えながらピンとしての線材２をパッケージ基板ｌＯ上
の所定位置にｔ【合する（第２図１ｃＩ）　。Thereafter, the second clamper 6 holds the wire rod 2 integrally with the capillary 7 in the closed state, and the puff cage 5 temporarily ts.
It descends to a predetermined position above o. Then, while pressing the ball I2 at the tip of the capillary 7 and applying ultrasonic vibration, the wire 2 serving as a pin is fitted into a predetermined position on the package substrate IO (FIG. 2, 1cI).

その後、第二クランパ６は開放して、キャピラ＋７７と
ともに上昇して（第２図１ｃＩ）−半導体装置パッケー
ジＷ＆ｌ　Ｏへの外部ｔｔｔｉ用ピン取付は作業の一工
程が完了する。Thereafter, the second clamper 6 is opened and raised together with the capillary +77 (FIG. 2, 1cI) - one step of the process of attaching the external ttti pin to the semiconductor device package W&l O is completed.

このように、本実施例によれば、ろう材を用いないため
各ピン間隔を狭めることができ、半導体装置の高集積化
に対応して高密度でピンをパッケージ基板に取付けるこ
とが可能となる。In this way, according to this embodiment, since no brazing material is used, the spacing between each pin can be narrowed, making it possible to attach pins to the package substrate at a high density in response to higher integration of semiconductor devices. .

また、ワイヤボンディングに用いるボールボンディング
方式のワイヤボンダと類似の４１１ＩＦＲを利用して、
キャピラリ７によってピンの接合を行うことにより、ピ
ンの取付は位置の決定およびピンの切断等においてポー
ルボンディング方式のワイヤボンダと同一の精度の高い
作業が可能となる。In addition, using the 411IFR, which is similar to the ball bonding type wire bonder used for wire bonding,
By bonding the pins using the capillary 7, it is possible to attach the pins with the same high precision as a pole bonding type wire bonder in determining the position and cutting the pins.

［効果］（１）、ボールボンディング用ワイヤボンダと類似のｎ
横を用いてピン材料を所定の長さで切断して、ピン材料
先端部を基板上のピン取付部に圧着することによって、
ろう材を用いずにピン取付けが可能となり、パッケージ
基板に高密度でピンを取付けることができる。[Effect] (1), n similar to wire bonder for ball bonding
By cutting the pin material to a predetermined length using the side, and crimping the tip of the pin material to the pin mounting part on the board,
Pin attachment is now possible without using brazing filler metal, and pins can be attached to the package substrate at high density.

＋２＋、　ｉｉｌ記ｆｌ＋より、半導体装置の高！Ｊｌ
積化に対応して必要な外部電極数を罐保することが可能
となり、半導体装置の高集積化をさらに促進することが
できる。+2+, from iii fl+, the high price of semiconductor devices! Jl
It becomes possible to keep the number of external electrodes required in response to the increase in integration, and it is possible to further promote higher integration of semiconductor devices.

（３）、ポールボンディング用ワイヤボンダと類似の！
！！＋１１を用いることにより、漱細なピンであっても
ポールボンディング用ワイヤボンダと同一の高精度で、
かつ効率のよいピン取付けを行うことができる。(3) Similar to wire bonder for pole bonding!
! ! By using +11, even thin pins can be made with the same high precision as a wire bonder for pole bonding.
In addition, efficient pin attachment can be performed.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明はｌ１ｉｌ記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the Examples described above, and it should be noted that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Not even.

たとえば、実施例ではポールボンディング用ワイヤボン
ダとＩｆｆ（以のｎ構として、キャピラリを用いたもの
について説明したが、これに限るものではなく、超音波
ワイヤボンディング用ワイヤ接続工具であるウェッジと
類似のウェッジによって超音波振動でピンの固定を行う
ものであってもよい。For example, in the embodiment, a wire bonder for pole bonding and an Iff (hereinafter n structure) using a capillary were described, but the invention is not limited to this, and a wedge similar to a wedge that is a wire connection tool for ultrasonic wire bonding was described. The pin may be fixed by ultrasonic vibration.

この場合、はぼ垂直方向にワイヤボンディングが可能な
ウェッジであればなおよい。In this case, it is preferable to use a wedge that allows wire bonding in a substantially vertical direction.

また、ピンとなる線材としては、実施例で説明した金に
限るものでなく、銅、アルミニウムなどであってもよい
。Further, the wire rod serving as the pin is not limited to gold as explained in the embodiment, but may be made of copper, aluminum, or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例であるピン取付は装置を示す
１ａ略一部所面図、第２図１８１〜（【）は本発明の一実施例である外部電
極用ピン取付は方法を順次段階的に説明した断面図であ
る。１・・・外部電極用ピン取付装置、２・・・線材、３・
・・スプール、４・・・第一クランパ、５・・・カッタ
ー、６・・・ｉニクランパ、７・・・キャピラリ、８・
・・ボンディングアーム、９・・・接合台、１Ｇ・・・
パッケージ基板、１１・・・電気トーチ、１２・・・ボ
ール、１３・・・ボンディングヘッド、１４・・・ＸＹ
テープ（とｌ　）　　　　　　　　　　　（ｂ）　　　
　　　　　　　　（（ン２図（ｔ）（ｅ）　　（子）Fig. 1 is a schematic partial partial view of 1a showing a device for pin attachment, which is an embodiment of the present invention, and Fig. 2 (181 to [)) is a method for attaching external electrode pins, which is an embodiment of the present invention. FIG. 1... External electrode pin attachment device, 2... Wire rod, 3...
...Spool, 4...First clamper, 5...Cutter, 6...I clamper, 7...Capillary, 8...
...Bonding arm, 9...Joining table, 1G...
Package board, 11... Electric torch, 12... Ball, 13... Bonding head, 14... XY
tape (and l) (b)
((n) Figure 2 (t) (e) (child)

Claims (1)

Translated fromJapanese

【特許請求の範囲】１、基板への外部電極用ピンの取付け方法であって、ワ
イヤ接続工具に挿通されている長尺のピン線材を所定の
長さに切断する工程と、切断されたピン線材の先端部を
ワイヤ接続工具を用いて基板上のピン取付け部に固定す
る工程とからなることを特徴とするピン取付け方法。２、ピン線材の先端部を溶融させボール形成を行った後
、加圧しながら超音波振動を加えることによって圧着を
行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のピン
取付け方法。３、ワイヤ接続工具と、ワイヤ接続工具を先端部に取付
けているボンディングアームと、ボンディングアームを
上下動作させる駆動体と、ボンディングアームに連結さ
れてなり、ボンディングアームを通してワイヤ接続工具
に超音波振動を印加できる超音波振動源と、ワイヤ接続
工具に挿通可能なピン線材を適時挟持しうる２組のクラ
ンパと、前記２組のクランパの間にピン線材の切断部を
配置しているカッターと、ワイヤ接続工具に長尺のピン
線材を供給するワイヤ供給部と、前記ボンディングアー
ム、クランパ、カッター、ワイヤ供給部をＸＹ方向に移
動可能なＸＹテーブルとを備えていることを特徴とする
ピン取付け装置。４、ピン線材としては、金（Ａｕ）を主成分とするワイ
ヤを用いることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
のピン取付け装置。[Claims] 1. A method for attaching external electrode pins to a substrate, which includes a step of cutting a long pin wire inserted through a wire connection tool into a predetermined length, and a step of cutting the cut pin into a predetermined length. A pin attachment method comprising the step of fixing the tip of a wire to a pin attachment portion on a board using a wire connection tool. 2. The pin attachment method according to claim 1, wherein after melting the tip of the pin wire to form a ball, crimping is performed by applying ultrasonic vibration while applying pressure. 3. A wire connecting tool, a bonding arm with the wire connecting tool attached to the tip, a drive body that moves the bonding arm up and down, and a drive body that is connected to the bonding arm and applies ultrasonic vibration to the wire connecting tool through the bonding arm. An ultrasonic vibration source that can be applied, two sets of clampers that can timely clamp a pin wire that can be inserted into a wire connection tool, a cutter that has a cutting part for the pin wire between the two clampers, and a wire. A pin attaching device comprising: a wire supply section that supplies a long pin wire to a connecting tool; and an XY table capable of moving the bonding arm, clamper, cutter, and wire supply section in XY directions. 4. The pin attachment device according to claim 3, wherein the pin wire material is a wire whose main component is gold (Au).