JP2000031170A - 結合用指部を用いてフレ―ム上に集積回路を実装する装置および方法 - Google Patents

結合用指部を用いてフレ―ム上に集積回路を実装する装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速に集積回路を結合用指部と接続させる装
置および方法を提供する。 【解決手段】 部分的に打ち抜かれた複数の結合用指部
１ａを有しかつ薄い金属製プレートから作製されたフレ
ーム１上に、集積回路３を実装する装置および方法に関
するものである。装置は中央孔部１２が形成された加熱
ヘッド１１を有する加熱部材１０を有しており、孔部１
２内には上下動可能にダイ１３が設けられている。ダイ
１３は、圧縮スプリング１５により加熱ヘッド１１の停
止部に対して押圧されており、非作動状態では加熱ヘッ
ド１１の頂面１８から突出している。ボンディング中
に、対向ダイ１９が集積回路３をダイ１３に対して押圧
する。集積回路３はダイ１３に直接接触して加熱され、
これにより３００℃〜４００℃とされたボンディング温
度への加熱時間が従来よりも大幅に短縮化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前提部
分に記載された装置および請求項４の前提部分にに記載
された方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気的接続を伴う集積回路すなわちＩＣ
を実装するために、いわゆるリードフレーム（lead fra
me）と称されるフレームと共に接続された複数の結合用
指部が薄い金属シートから打ち抜かれるとともに、中間
ホイルが付着される。いわゆるダイボンダを用いて、集
積回路は載置されるとともに各結合用指部に対して接着
される。予熱装置において約２００℃まで下面が予熱さ
れた集積回路が約８Ｎの圧力下で各結合用指部に取り付
けられた後に、各結合用指部を備えたフレームは、集積
回路が配置される領域が３００℃〜４００℃となるよう
に加熱される。集積回路を２００℃に予熱しているにも
かかわらず、３００℃〜４００℃まで加熱するには依然
として３〜４秒かかる。このプロセスは“チップ・オン
・リード（chip-on-lead）”として当該産業界に知られ
ており、インテルにより１９９４年に最初に世界に紹介
されたものである。そして、典型的には１２０℃〜１８
０℃でワイヤボンダにより、集積回路と各結合用指部と
の間に、非常に細い複数の結合用ワイヤが付着される。
【０００３】“チップ・オン・リード”結合プロセス
は、今や、様々な不都合な要求を満足させなければなら
なくなっている。特に、集積回路を各結合用指部から分
離させるには、少なくとも５ｋｇ／ｃｍ2の力を用いな
ければならない。概して銅製ストリップとされる各結合
用指部の最小限の酸化のみが許容されるだけである。さ
らに、集積回路は、各結合用指部上に高度の正確性をも
って位置決めされなければならない。つまり、ダイを用
いて各結合用指部上に載置された集積回路を、完全に平
坦となるように各結合用指部上に配置することに注意し
なければならない。水平線に対して僅かな傾きが生じた
としても、満足のいく結合を得ることができない。既知
の方法では以下の欠点がある。それは、集積回路は、第
一の輸送ステップにおいて、予熱のために第一のホット
プレートへと運搬されなければならず、そして、第二の
輸送ステップにおいて、“ボンディングステーション”
として当該産業界において知られている実際の接続ステ
ーションへと運搬されなければならない。また、集積回
路は、予熱ステーションからボンディングステーション
へと輸送される間に冷却されてしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一層
迅速に集積回路を各結合用指部と接続させる装置および
方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項１に
記載された特徴を有する装置、および請求項４に記載さ
れた特徴を有する方法により達成される。
【０００６】新規な装置および方法により、有効動作時
間を約半分にまで短縮することができる。これにより、
自動化された機械装置の経済面において顕著な改良がも
たらされることになる。
【０００７】本発明のその他の有利点は、特許請求の範
囲の従属項、および以下の詳細な説明から明らかとされ
る。本発明は、各添付図面に記載された具体例を参照し
て以下に詳細に説明される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は、リードフレームの結合用
指部上の集積回路の主たる配置を示した図である。図２
は、上下動可能とされたダイを有する加熱部材を示した
図である。図３は、リードフレームの結合用指部に集積
回路を接合するプロセスにおける加熱部材を示した図で
ある。
【０００９】各図面における共通の部材に対しては同様
の符号を用いることとする。ただし、スケールは異な
る。最初になされる説明は総ての図面に関するものであ
る。
【００１０】図１には、複数の結合用指部１ａを有する
いわゆるリードフレーム（lead frame）と称される金属
製フレーム１が示されている。該フレーム上には接着テ
ープとして構成された中間ホイル２が配置され、さらに
該中間ホイル２上には集積回路３が配置されている。集
積回路３の（ここではより詳細に図示しない）複数のコ
ネクタが、各結合用指部１ａのそれぞれに対して、非常
に細い結合用ワイヤ４と接続されている。極端に薄いフ
レーム１は、概して、銅製または合金鋼製とされてい
る。
【００１１】図２には、ステップ状孔部１２が形成され
た中空加熱ヘッド１１を有する加熱部材１０が示されて
いる。上下動可能とされたステップ状ダイ１３が、圧縮
スプリング１５により加熱ヘッド１１の内部ステップ１
６に対して押圧されているとともに、該ダイ１３のヘッ
ド端部１７が、加熱ヘッド１１の頂面１８から上方へと
突出している。圧縮スプリング１５がダイ１３に及ぼす
力は、好ましくは約５Ｎとされる。集積回路３の実装中
に該集積回路３の下側部（後述するようにフレーム１上
の集積回路３の下側部）に対して何の問題を生じさせる
ことなくダイ１３の表面（頂面）を適合させうるため
に、ダイ１３は、十分な間隙を有して加熱ヘッド１１の
孔部内に配置される。すなわち、フレーム１上の集積回
路３の下側部に平面状態となるように配置され、これに
より優れた熱輸送が実現される。図３には、複数の傾斜
エッジ２１を有しかつタブ状（tub）凹所２０が形成さ
れた対向ダイ１９がさらに示されている。集積回路３は
真空吸引により保持することができるようになってい
る。対向ダイ１９と、該対向ダイを案内する部分２２と
の間には、部分２２から離間する方向に対向ダイ１９を
押圧するスプリング２３が設けられている。スプリング
２３の長さ及び予め付勢される力（pre-tensioning）は
調節可能とされている。
【００１２】好ましくは、打ち抜かれた各結合用指部を
有するフレーム、リードフレームには、ダイボンディン
グとは別個のプロセスにおいて中間ホイル２が設けられ
る。中間ホイル２は各結合用指部１ａの少なくとも複数
の端部を覆うようになっている。
【００１３】ダイボンディング中に、既知の方法におい
て、各リードフレームはボンディングステーションへと
輸送される。集積回路３に接続されるべき各結合用指部
１ａは加熱ヘッド１１の頂面１８上に載置され、加熱さ
れる。中間ホイル２は、加熱ヘッド１１から離間して対
向する結合用指部１ａの側部上に配置される。他方で、
各集積回路３は対向ダイ１９により交互に掴まれるとと
もに、各結合用指部１ａの領域内で中間ホイル２上に対
して押圧される。そして各結合用指部１ａ間の領域で
は、各集積回路３はそれぞれ加熱ヘッド１１のダイ１３
に対して押圧される。ダイ１３が集積回路３の下側部を
押圧するように、圧縮スプリング１５はダイ１３上に対
向力を及ぼす。各結合用指部１ａを覆う中間ホイル２上
に集積回路３を載置するために、対向ダイ１９が集積回
路３上に及ぼす力はダイ１３が集積回路３上に及ぼす力
よりも大きいものとされている。さらに対向ダイ１９
は、各結合用指部１ａ上に平面状態で配置されるように
案内される。ダイ１３により直接加熱される集積回路３
および各結合用指部１ａを、最高４００℃とされる所望
の結合温度まで可能な限り短い時間で加熱するために、
加熱ヘッド１１のダイ１３に対して対向ダイ１９をダイ
ボンダが押圧する力は、最高で４０Ｎまで増加させるこ
とができる。このようにして、約１．５〜２．５秒とい
うサイクルタイムを達成することができる。
【００１４】先行するプロセス段階において、フレーム
１を約１５０℃まで予熱しておくこともできる。ただ
し、これは、上述した方法に対して絶対的に必要という
ものではない。
【００１５】加熱ヘッド１１から集積回路３への熱伝導
が大きく改善されたので、従来の方法に比べてほぼ半分
にまでボンディングサイクルが減じられるということは
当業者であれば理解できるであろう。すなわち、装置の
生産性が大きく向上し、結果的に大幅な節約が達成され
ることになる。
【００１６】本発明はさらに、金属製ではなく例えばポ
リイミドとされたプラスチック製のフレーム１に対して
使用することができ、各結合用指部１ａは、打ち抜かれ
たものではなく導電経路（conductive paths）として適
用されるものでもよい。このようなフレームに対して
は、ボンディング温度は３００℃よりもかなり低いもの
とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 リードフレームの結合用指部上の集積回路
の主たる配置を示した断面図である。
【図２】 上下動可能とされたダイを有する加熱部材
を示した断面図である。
【図３】 リードフレームの結合用指部に集積回路を
接合するプロセスにおける加熱部材を示した断面図であ
る。
【符号の説明】
１ フレーム １ａ 結合用指部 ３ 集積回路 １０ 加熱部材 １１ 加熱ヘッド １２ 中央孔部 １３ ダイ １９ 対向ダイ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱部材（１０）と押圧部材とを有す
    るとともに、複数の結合用指部（１ａ）を備えたフレー
    ム（１）上に集積回路（３）を実装する装置において、 前記加熱部材（１０）は、中央孔部（１２）が形成され
    た加熱ヘッド（１１）を有しており、 前記中央孔部内にはダイ（１３）が上下動可能に設けら
    れ、 前記ダイは、圧縮スプリング（１５）により予め付勢さ
    れているとともに、前記加熱ヘッド（１１）の上方に突
    出しており、 前記押圧部材は、前記ダイ（１３）に対向する対向ダイ
    （１９）とされていることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 前記ダイ（１３）は、該ダイの頂面が
    前記集積回路（３）の下側部上に平面状態で常に配置さ
    れるように、十分な間隙を有して前記加熱ヘッド（１
    １）内に設けられていることを特徴とする請求項１記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 前記対向ダイ（１９）は、前記加熱ヘ
    ッド（１１）に対して４０Ｎまでの力を及ぼすことを特
    徴とする請求項１または請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 加熱部材（１０）と押圧部材とを用い
    て、複数の結合用指部（１ａ）を備えたフレーム（１）
    上に集積回路（３）を実装する方法において、 前記各結合用指部（１ａ）は加熱ヘッド（１１）によ
    り、かつ、集積回路（３）は、圧縮スプリング（１５）
    を用いて予め付勢された前記加熱ヘッド（１１）内のダ
    イ（１３）により、それぞれ予め決定された加熱温度ま
    で同時に加熱され、 前記集積回路（３）は、対向ダイ（１９）により前記加
    熱ヘッド（１１）に対して押圧されることを特徴とする
    方法。
  5. 【請求項５】 前記対向ダイ（１９）は、前記加熱ヘ
    ッド（１１）に対して４０Ｎまでの力で押圧されること
    を特徴とする請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記加熱温度は３００℃〜４００℃と
    され、時間間隔は１．５〜２．５秒とされていることを
    特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 前記集積回路は、前記対向ダイ（１
    ９）のタブ状凹所（２０）の複数のエッジにより保持さ
    れることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに
    記載の方法。
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