JP2003007759A - 認識装置、ボンディング装置および回路装置の製造方法 - Google Patents

認識装置、ボンディング装置および回路装置の製造方法

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illumination
inert gas
bonding
mounting table
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Koji Seki
幸治 関
Norihiro Sakai
紀泰 酒井
Toshihiko Tono
俊彦 東野
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Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤーボンディング工程時、基板の酸化防
止のために用いられる不活性ガスがボンディング時の温
度差により陽炎が発生し、パターン認識精度が悪化する
問題があった。 【解決手段】 本発明の認識装置を備えたボンディング
装置２１では、照明リング２５と作業孔２４との間で作
業孔２４近傍に陽炎防止ブロー機構３１を設置してい
る。そのことにより、作業孔２４から噴出した窒素ガス
が温度差により陽炎となるが、陽炎防止ブロー機構３１
から窒素ガスのブローにより吹き飛ばすことができる。
その結果、認識カメラによる認識精度を向上させ、更
に、μｍオーダーのワイヤーボンディングの精度も向上
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、認識装置、ボンデ
ィング装置および回路装置の製造方法に関し、特に、認
識装置の認識精度を向上させ、また、ボンディング装置
のボンディング精度を向上させ、それらを用いた回路装
置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来における半導体装置では、リードフ
レーム上に形成された搭載部にワイヤーボンディングを
行う場合には各搭載部毎に行われており、その１実施例
として、例えば、特開昭６３−２９５３５号公報にその
認識装置、ボンディング装置について開示されている。
【０００３】図１４に示すように、ヒートブロック部１
上には、チップ１０が付されたトランジスタリードフレ
ーム２が載置されている。そして、ヒートブロック部１
上のリードフレーム２上部には、ボンディングアーム３
が設置されており、ボンディングアーム３先端にはキャ
ピラリー４が設置されている。このキャピラリー４には
ワイヤ５が設置されたおり、キャピラリ４近傍にはワイ
ヤ５のボール形成行うためのトーチ６が設置されてい
る。
【０００４】そして、この熱圧着型ボンディング装置に
は、ワイヤボンド位置認識部７、ボンディングヘッド駆
動部８が設置されており、ボンディングヘッド駆動部８
のＸＹ方向への稼働と連動して稼働するようにセットさ
れた、ボンディング部を局部的に加熱するための局部加
熱装置９も設置されている。この局部加熱装置９として
は例えばレーザー光線装置を用いることができる。
【０００５】次に動作について説明する。ヒートブロッ
ク部１により加熱されたリードフレーム２に、ワイヤボ
ンド位置認識部７の情報によりあらかじめプログラムさ
れた通りボンディングヘッド駆動部８を稼働させるとと
もに、局部加熱装置９をボンディング中のみ稼働させて
チップ１０上の熱不足を補いつつボールボンドし、その
後キャピラリー４をリードフレーム２側に移動させ、再
び局部加熱装置９をボンディング中のみ稼働させてリー
ドフレーム２側の熱不足を補いつつステッチボンドを行
ない、その後トーチ６により切断されたワイヤ５の先端
にボール部を形成させる。
【０００６】次にチップ１０上のもう一方の電極に、局
部加熱装置９をボンディング中のみ稼働させてチップ１
０上の熱不足を補いつつボールボンドし、その後キャピ
ラリー４をリードフレーム側に移動させ、再び局部加熱
装置９をボンディング中のみ稼働させ、リードフレーム
側の熱不足を補いつつステッチボンドを行ない、その後
トーチ６により切断されたワイヤ５の先端にボールを形
成させる。以上のようにボンディング部の熱不足を補い
つつボンディングさせているため、高品質なワイヤボン
ドが得られる。またさらに超音波をも併用すればより高
品質なワイヤボンドが得られるものである。
【０００７】また、上記実施例では、トランジスタチッ
プの場合について示したが、チップはこれに限らずダイ
オード、ＩＣなどであってもよく、本発明は任意の半導
体装置のワイヤボンダーとして適用できるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、完全
に打ち抜かれたリードフレーム２上に搭載部が形成され
ている場合は、ワイヤーボンディング時に当該搭載部の
みが、例えば、２５０℃くらいに加熱されれば良い。つ
まり、リードフレーム２全体が、常に、高温状態に有る
わけではなく部分加熱で可能であるため、特に、上記に
おけるボンディング装置、認識装置で誤認識、認識状況
の悪化等の問題はなかった。
【０００９】しかし、本発明の実施の形態で詳細はする
が、小面積に多数の搭載部を有する集合ブロックを導電
箔、リードフレーム等上に形成した場合は、１つの集合
ブロックの全てのワイヤーボンディング工程が終わるま
では導電箔、リードフレーム等は高温状態に維持された
ままである。そのことにより、集合ブロックを有する導
電箔、リードフレーム等は、上記の高温状態に長時間置
かれることにより酸化してしまうという課題があった。
【００１０】また、上記したリードフレーム等が酸化す
ることを防止するためには、高温状態に有るリードフレ
ームに不活性ガス、例えば、窒素ガスの充填された空間
に置くことで防ぐことができる。しかし、この空間を形
成するためには、リードフレームを載置する作業台上に
不活性ガス充填空間を形成し、更に、その空間上部には
認識用およびワイヤーボンディング用の作業孔を形成し
なければならない。この時、不活性ガスが空間内で高温
に加熱され、作業孔から外部に出る際に室温との温度差
によりゆらぎ（陽炎）を発生する。そして、このゆらぎ
は認識領域に侵入し認識カメラが誤認識するので、高集
積された微細の導電パターンの認識の精度を欠いてしま
うという課題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
の課題に鑑みてなされたもので、本発明である認識装置
では、加熱機能を備えた基板載置台と、前記基板載置台
上に作業領域を覆うカバーと、前記カバー上面に設けら
れた作業孔と、前記作業孔上方に設けた照明と、前記照
明上方に備えた鏡筒内に設けたパターン認識用カメラと
を備え、前記カバー内に吹き込まれる不活性ガスが前記
基板載置台の加熱により発生する上昇気流のゆらぎを前
記照明下部に設けたブロー気流で前記カバー表面に対し
て横方向に逃がすことを特徴とする。
【００１２】本発明の認識装置は、好適には、前記カバ
ーと前記基板載置台で成る空間には、前記不活性ガスが
流されることを特徴とする。
【００１３】更に、本発明の認識装置は、好適には、前
記ゆらぎは、加熱されたほぼ前記不活性ガスであること
を特徴とする。
【００１４】更に、本発明の認識装置は、好適には、前
記不活性ガスは窒素ガスからなることを特徴とする。
【００１５】更に、本発明の認識装置は、好適には、前
記照明は、前記鏡筒部下方に設けたリング状照明である
ことを特徴とする。
【００１６】また、上記した課題を解決するために、本
発明のボンディング装置では、加熱機能を備えた基板載
置台と、前記基板載置台上に作業領域を覆うカバーと、
前記カバー上面に設けられた作業孔と、前記作業孔上方
に設けた照明と、前記照明側面に設けたキャピラリー
と、前記照明上方に備えた鏡筒内に設けたパターン認識
用カメラとを備え、前記カバー内に吹き込まれる不活性
ガスが前記基板載置台の加熱により発生する上昇気流の
ゆらぎを前記照明下部に設けたブロー気流で前記カバー
表面に対して横方向に逃がし、前記パターン認識用カメ
ラによる認識した後、前記キャピラリーを前記作業孔上
に移動させ前記作業孔を介してボンディングすることを
特徴とする。
【００１７】本発明のボンディング装置は、好適には、
前記カバーと前記基板載置台で成る空間には、前記不活
性ガスが流されることを特徴とする。
【００１８】更に、本発明のボンディング装置は、好適
には、前記カバーの一部は、クランパーで形成されるこ
とを特徴とする。
【００１９】更に、本発明のボンディング装置は、好適
には、前記クランパーは、前記不活性ガス吹き込み孔を
備えることを特徴とする。
【００２０】更に、本発明のボンディング装置は、好適
には、前記ゆらぎは、ほぼ前記不活性ガスであることを
特徴とする。
【００２１】更に、本発明のボンディング装置は、好適
には、前記不活性ガスは窒素ガスからなることを特徴と
する。
【００２２】更に、本発明のボンディング装置は、好適
には、前記照明は、前記鏡筒部下方に設けたリング状照
明であることを特徴とする。
【００２３】また、上記した課題を解決するために、回
路装置の製造方法では、多数の搭載部およびリードを小
面積に集積した導電パターンを備え、前記各搭載部に回
路素子を固着するブロック基板を準備する工程と、前記
基板を基板載置台に全ての前記搭載部への組み込みが完
了する間前記ブロック基板を載置する工程と、前記基板
載置台を加熱機能により加熱し、カバー内に不活性ガス
を充満する工程と、前記カバー内に注入される不活性ガ
スが前記基板載置台の加熱により発生する上昇気流のゆ
らぎを前記照明下部に設けたブロー気流で前記カバー表
面に対して横方向に逃がし、鏡筒内に設置された認識用
カメラにより前記各搭載部の前記回路素子を認識し、前
記各搭載部の前記回路素子と前記導電パターンとをワイ
ヤーボンディングする工程とを具備することを特徴とす
る。
【００２４】本発明の回路装置の製造方法は、好適に
は、前記カバーの一部はクランパーから成ることを特徴
とする。
【００２５】更に、本発明の回路装置の製造方法は、好
適には、前記クランパーにより前記カバー内に不活性ガ
スを吹き込むことを特徴とする。
【００２６】更に、本発明の回路装置の製造方法は、好
適には、前記ゆらぎは、ほぼ前記不活性ガスであること
を特徴とする。
【００２７】更に、本発明の回路装置の製造方法は、好
適には、前記不活性ガスは窒素ガスからなることを特徴
とする。
【００２８】更に、本発明の回路装置の製造方法は、好
適には、前記回路素子は半導体ベアチップ、チップ回路
部品のいずれかあるいは両方を固着されることを特徴と
する。
【００２９】
【発明の実施の形態】本発明である認識装置、ボンディ
ング装置および回路装置の製造方法について、詳細に説
明する。
【００３０】先ず、本発明の認識装置およびボンディン
グ装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。
【００３１】本発明の実施の形態では、認識装置とボン
ディング装置が連動し、一台の認識装置を備えたボンデ
ィング装置２１として形成されている。
【００３２】図１に示す如く、ボンディング装置２１の
主な構造は、載置台２２、載置台２２上に作業スペース
を覆うカバー２３、カバー２３上面に設けられた作業孔
２４、作業孔２４上方に設置されたリング照明２５、リ
ング照明２５側面に設置されたボンディングアーム２
６、ボンディングアーム２６先端部に設けられたキャピ
ラリー２７、キャピラリー２７近傍に設けられたトーチ
２８、リング照明２５上方に設けられた鏡筒２９、図示
はしていないが、鏡筒２９内に設置された認識カメラお
よび本発明の特徴である陽炎防止ブロー機構３１により
成る。
【００３３】次に、個々の構造の特徴を説明しながら、
その動作についても後述する。
【００３４】先ず、載置台２２は多数の搭載部を有する
リードフレーム３４が載置され、リードフレーム３４を
加熱することでワイヤーボンディング性を向上させるた
めにヒータ３０機能を備えている。このヒータ３０によ
り、載置台２２およびカバー２３により構成される作業
スペース内は、ワイヤーボンディング工程の間中、例え
ば、２３０℃程度の高温状態に維持することができる。
【００３５】次に、図１には示していないが、カバー２
３の一部は、クランパー６０（図９参照）から成り、こ
のクランパー６０上面を、例えば、ステンレス製の板６
７（ず９参照）で蓋をすることでこのカバー２３は構成
されている。そして、クランパー６０からは不活性ガス
として、例えば、４リットル／分の窒素ガスをカバー２
３内に吹き込んでいる。この吹き込み量は作業用途に応
じて可変である。そして、カバー２３の上面には作業孔
２４が設けられている。作業孔２４の大きさは、例え
ば、５ｍｍ×３２ｍｍで形成されており、この作業孔２
４を介してワイヤーボンディング工程の際、パターン認
識、ワイヤーボンディングが行われる。
【００３６】次に、リング照明２５および鏡筒２９につ
いて説明する。リング照明２５上方には鏡筒２９が設置
されている。そして、作業孔２４を介してリング照明２
５により照射されたリードフレーム３４と半導体素子３
５とは反射率の違いより認識が可能となっている。この
反射光を鏡筒２９内に設置された認識カメラにより認識
することでリードフレーム３４上をパターン認識するこ
とができる。このとき、照明としてリング照明２５を用
いることで、リードフレーム３４、半導体素子３５に対
して偏ることなく照射することができ、影が発生せずパ
ターン認識をより精密に行うことができる。また、図示
はしていないが、鏡筒２９は、途中で載置台２２表面に
対して９０度に屈折しており、この屈折部の先に認識カ
メラが設置されている。そして、この屈折部には、載置
台２２表面に対して４５度の角度を有する鏡が設置され
ており、この構造によりパターン認識を行うことができ
る。
【００３７】ここで、リードフレーム３４上には、例え
ば、搭載部が１０行５列が１つの集合ブロックとして成
り、この集合ブロックが複数形成されている。そして、
作業孔２４の大きさは、この１つの集合ブロックに対し
て、例えば、２行分の２０個の搭載部が上部から認識で
きる大きさを有している。後述するが、この作業孔２４
はパターン認識等に活用される。尚、この作業孔２４の
大きさは、特に規定されている訳ではなく、ボンディン
グ装置２１の認識パターン方法等により、その都度作業
目的に応じて決定される。
【００３８】次に、ボンディングアーム２６、キャピラ
リー２７およびトーチ２８について説明する。図２に示
す如く、パターン認識した後リング照明２５およびボン
ディングアーム２６、キャピラリー２７は移動し、キャ
ピラリー２７は作業孔２４上に位置する。そして、認識
カメラにより得たデータに基づいてワイヤーボンディン
グが行われるが、キャピラリー２７は作業孔２４からカ
バー２３内に侵入し半導体素子の電極パッドと所望の電
極パターンとをワイヤボンディングする。このとき、ト
ーチ２８はステッチボンドを行なって切断された金属細
線の先端にボールを形成させる。
【００３９】最後に、本発明の特徴であるブロー装置に
ついて図３を用いて説明する。図３は、図１および図２
に示す如く、認識装置を備えたボンディング装置２１の
簡略図である。
【００４０】図１〜図３にも示す如く、リング照明２５
とカバー２３との間で作業孔２４近傍に陽炎防止ブロー
機構３１は設置されている。そして、陽炎防止ブロー機
構３１からは、カバー２３表面に対して横方向に、そし
て、作業孔２４上を、例えば、３リットル／分の窒素ガ
スのブロー３３が吹きでている。一方、上記したよう
に、カバー２３内には窒素ガスが、例えば、４リットル
／分で吹き込まれている。一方、カバー２３内は載置台
２２に組み込まれたヒータ３０により、例えば、２３０
℃に維持されている。その後、注入される窒素ガスは、
例えば、７０℃であるが、このヒータ３０による熱によ
り２３０℃に加熱される。
【００４１】そして、加熱された窒素ガスは作業孔２４
から外部に流出するが、このとき室温は、例えば、２０
℃であるため、窒素ガスと室温との温度差によりほぼ窒
素ガスから成る陽炎３２が発生する。その結果、リング
照明２５下部およびリング照明２５内は陽炎３２が立ち
こめてしまい、認識カメラの認識精度が悪化し、ワイヤ
ーボンディング精度が落ちてしまう。
【００４２】しかし、図３に示す如く、本発明の陽炎防
止ブロー機構３１は、リング照明２５の下端の直ぐ脇に
設置されており、リング照明２５と一緒に移動する。そ
して、陽炎防止ブロー機構３１は、作業孔２４から発生
する陽炎３２を、例えば、３リットル／分の窒素ガスの
ブロー３３で、作業孔２４上および照明リング２５周囲
から陽炎３２を吹き飛ばすことができる。このとき、上
記したように、陽炎防止ブロー機構３１はリング照明２
５の下端の直ぐ脇に設置されているので、作業部屋の空
気、特に、酸素を窒素ガス３３内に混在させることはな
い。そのことで、陽炎防止ブロー機構３１からの窒素ガ
ス３３が作業孔２４からカバー２３内に侵入することが
あっても、リードフレーム３４の酸化を促進することは
ない。
【００４３】そして、陽炎防止ブロー機構３１により、
事前に、リング照明２５下方、リング照明２５内および
鏡筒２９内に立ちこめるであろう陽炎３２を除去するこ
とができる。そのことにより、本発明の認識装置を備え
たボンディング装置２１は、長時間載置台上にリードフ
レームが載置されても酸化させないように、ワイヤーボ
ンディング工程の間中窒素ガスを充填することができ
る。その結果、リードフレーム３４表面は酸化すること
はなくなるので、認識パターンの際の反射性が良好とな
り認識精度を向上させることができる。
【００４４】更に、リードフレーム３４表面が酸化する
と、例えば、１５０℃まで対応できる酸化防止剤膜が剥
がれることで樹脂との結合性が悪化するが、このことに
も対処することができ、耐湿性、耐剥離性も向上させる
ボンディング装置となる。
【００４５】更に、カバー内で加熱された窒素ガスが作
業孔２４を介して外部流出する際の室温との温度差によ
り発生する陽炎３２を上記した位置に設置された陽炎防
止ブロー機構３１により除去することができる。そのこ
とで、リング照明２５内に陽炎３２が侵入することはな
く、認識カメラによりパターン認識をμｍオーダーまで
精度良く行うことができ、更に、ワイヤーボンディング
も高精度に行うことができる。
【００４６】尚、本実施例では、ワイヤーボンディング
について詳細したが、光学的な認識装置を持つダイボン
ディング等についても同等な効果を得ることができる。
また、載置台に載置されるのはリードフレームに限定さ
れることはなく、後述する導電箔等の酸化を防止する必
要があるものであれば同等の効果を得ることができる。
更に、金属基板、プリント基板、セラミック基板等をダ
イボンド、ワイヤーボンドする際、また、半田部分を部
分的に塗布する装置においても光学的認識装置を有する
ものであれば応用できる。
【００４７】また、陽炎防止ブロー機構３１から、例え
ば、３リットル／分の窒素ガスのブロー３３吹き出して
いる場合について説明したが、このブロー３３の量は、
コスト面を考慮して、陽炎３２を吹き飛ばすことのでき
る必要最小限であることが望ましい。そのため、ブロー
３３の量は作業条件に応じて適宜調整することとする。
【００４８】次に、本発明の回路装置の製造方法につい
て図４〜図１３を参照しながら説明する。
【００４９】先ず、本発明の第１の工程は、図４から図
６に示す如く、導電箔５０を用意し、少なくとも回路素
子４２の搭載部を多数個形成する導電パターン４１を除
く領域の導電箔５０に導電箔５０の厚みよりも浅い分離
溝５１をエッチングにより形成して導電パターン４１を
形成することにある。
【００５０】本工程では、まず図４（Ａ）に示す如く、
シート状の導電箔５０を用意する。この導電箔５０は、
ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮され
てその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料と
した導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎ
ｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。
【００５１】導電箔の厚さは、後のエッチングを考慮す
ると１０μｍ〜３００μｍ程度が好ましく、ここでは７
０μｍ（２オンス）の銅箔を採用した。しかし３００μ
ｍ以上でも１０μｍ以下でも基本的には良い。後述する
ように、導電箔５０の厚みよりも浅い分離溝５１が形成
できればよい。
【００５２】尚、シート状の導電箔５０は、所定の幅、
例えば４５ｍｍでロール状に巻かれて用意され、これが
後述する各工程に搬送されても良いし、所定の大きさに
カットされた短冊状の導電箔５０が用意され、後述する
各工程に搬送されても良い。
【００５３】具体的には、図４（Ｂ）に示す如く、短冊
状の導電箔５０に多数の搭載部が形成されるブロック５
２が複数個（ここでは４〜５個）離間して並べられる。
各ブロック５２間にはスリット５３が設けられ、モール
ド工程等での加熱処理で発生する導電箔５０の応力を吸
収する。また導電箔５０の両側にはインデックス孔５４
が一定の間隔で設けられ、各工程での位置決めに用いら
れる。
【００５４】続いて、導電パターンを形成する。
【００５５】まず、図５に示す如く、Ｃｕ箔５０の上
に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）ＰＲを形成
し、導電パターン４１となる領域を除いた導電箔５０が
露出するようにホトレジストＰＲをパターニングする。
そして、図６（Ａ）に示す如く、ホトレジストＰＲを介
して導電箔５０を選択的にエッチングする。
【００５６】本工程では、エッチングで形成される分離
溝５１の深さを均一に且つ高精度にするために、図６
（Ａ）に示す如く、分離溝５１の開口部を下に向けて、
導電箔５０の下方に設けたエッチング液の供給管７０か
ら上方に向けてエッチング液をシャワーリングする。こ
の結果、エッチング液の当たる分離溝５１の部分がエッ
チングされ、エッチング液は分離溝５１内に液溜まりを
作らずすぐに排出されるので、分離溝５１の深さはエッ
チング処理時間で制御でき、均一で高精度の分離溝５１
を形成できる。なお、エッチング液は塩化第二鉄または
塩化第二銅が主に採用される。
【００５７】図６（Ｂ）に具体的な導電パターン４１を
示す。本図は図４（Ｂ）で示したブロック５２の１個を
拡大したもの対応する。点線で示す部分が１つの搭載部
５５であり、導電パターン４１を構成し、１つのブロッ
ク５２には５行１０列のマトリックス状に多数の搭載部
５５が配列され、各搭載部５５毎に同一の導電パターン
４１が設けられている。各ブロックの周辺には枠状のパ
ターン５６が設けられ、それと少し離間しその内側にダ
イシング時の位置合わせマーク５７が設けられている。
枠状のパターン５６はモールド金型との嵌合に使用し、
また導電箔５０の裏面エッチング後には絶縁性樹脂４０
の補強をする働きを有する。
【００５８】次に、本発明の第２の工程は、図７に示す
如く、所望の導電パターン５１の各搭載部５５に回路素
子４２を固着することにある。
【００５９】回路素子４２としては、トランジスタ、ダ
イオード、ＩＣチップ等の半導体素子、チップコンデン
サ、チップ抵抗等の受動素子である。また厚みが厚くは
なるが、ＣＳＰ、ＢＧＡ等のフェイスダウンの半導体素
子も実装できる。
【００６０】ここでは、ベアのトランジスタチップ４２
Ａが導電パターン４１Ａにダイボンディングされ、チッ
プコンデンサまたは受動素子４２Ｂは半田等のロウ材ま
たは導電ペースト４５Ｂで固着される。
【００６１】次に、本発明の回路装置の特徴である第３
の工程は、図８及び図９に示す如く、各搭載部５５の回
路素子４２の電極と所望の導電パターン４１とをワイヤ
ボンディングすることにある。
【００６２】本工程では、図１に示した認識装置を備え
たボンディング装置２１を用いてワイヤボンディングを
行う。そして、ボンディング装置２１の載置台２２上に
は、図９（Ａ）に示すように、クランパー６０が設置さ
れており、クランパー６０によって導電箔５０のブロッ
ク５２の周端を押さえ、導電箔５０を載置台２２表面の
ヒートブロック６４に密着させる。
【００６３】そして、ヒートブロック６４上に固定され
た導電箔５０を作業孔２４を介して鏡筒２９内の認識カ
メラによりパターン認識する。パターン認識後、図８に
示す如く、ブロック５２内の各搭載部５５のエミッタ電
極と導電パターン４１Ｂ、ベース電極と導電パターン４
１Ｂを、熱圧着によるボールボンディング及び超音波に
よるウェッヂボンディングにより行う。
【００６４】ここで、クランパー６０は、図９（Ａ）に
示す如く、ブロック５２とほぼ同等の大きさの開口部６
１を有し、導電箔５０に当接する部分には凹凸部６３が
設けられている。凹凸部６３でブロック５２の周端を押
さえることによって、ブロック５２の裏面をヒートブロ
ック６４に密着させる。そして、クランパー６０の内部
には窒素ガスを流通させるための経路６５と６６が設け
られている。
【００６５】また、図９（Ｂ）に示す如く、カバー２３
はクランパー６０とステンレス製の板６７により構成さ
れている。この板６７はクランパー上部の凹部６８には
め込まれており、クランパー６０表面と水平方向で、導
電箔５０の移動方向と直角方向への移動は自由である。
そして、板６７には作業孔２４が形成されており、この
作業孔２４が銅箔５０上の行方向の搭載部に対応して移
動することで、ブロック５２に対してパターン認識、ワ
イヤーボンディングが行われる。
【００６６】そして、本工程では、ブロック５２内には
多数の搭載部５５を有し、このブロック５２毎にワイヤ
ボンディングを一括して行うので、従来の回路装置の製
造方法と比較して、ブロック５２を加熱する時間が長く
なり、ブロック５２が酸化することが考えられる。この
問題を解決するために、ボンディング装置２１のカバー
２３の一部としてクランパー６０を有し、クランパー６
０からブロック５２の表面に窒素ガスを吹き付けると同
時に、カバー２３内を窒素ガスで充填することでこの問
題を解決している。
【００６７】一方、カバー内は、載置台２２に内蔵され
たヒータ３０機能により、例えば、２３０℃に維持され
ており、また、注入される窒素ガスが、例えば、７０℃
で注入される。そして、窒素ガスはカバー２３内でヒー
タ３０により２３０℃に加熱される。窒素ガスはカバー
２３内に、例えば、４リットル／分に吹き込まれ、加熱
されることで作業孔２４から流出する。このとき、窒素
ガスは２３０℃であり、室温は、例えば、２０℃である
ため、この温度差により作業孔２４から流出陽炎３２を
形成する。そして、図３に示したように、流出した陽炎
３２がリング照明２５内外部に立ちこめることでパター
ン認識精度が悪化する問題がある。
【００６８】しかし、本発明のボンディング装置２１で
は、リング照明２５とカバー２３との間で作業孔２４近
傍に、具体的にはリング照明２５下端の直ぐ脇に陽炎防
止ブロー機構３１を設置し、例えば、３リットル／分の
窒素ガスのブロー３３で、作業孔上および照明リング２
５周囲から陽炎３２を吹き飛ばすことができる。そのこ
とにより、陽炎３２が照明リング２５内へ侵入すること
がなく認識カメラによりパターン認識をμｍオーダーま
で精度良く行うことができるので、ワイヤーボンディン
グも高精度に行うことができる。その結果、集合ブロッ
ク５２のように、例えば、搭載部が５行１０列に形成さ
れている小面積集積型の導電パターンに対しても高精度
なワイヤーボンディングを行うことができる回路装置の
製造方法を実現できる。
【００６９】更に、上記したように、導電箔５０表面の
酸化防止の為の窒素ガスの問題が解決したことで、ワイ
ヤーボンディングの間中窒素ガスを用いることができ
る。そのことにより、導電箔５０の表面は酸化すること
がなくなるので、導電箔５０表面が酸化すると、例え
ば、１５０℃まで対応できる酸化防止剤膜が剥がれるこ
とによる樹脂との結合性の悪化を防止することができ
る。その結果、導電箔５０と絶縁性樹脂４０との結合面
における耐湿性、耐剥離性も向上させる回路装置の製造
方法を実現できる。
【００７０】次に、本発明の第４の工程は、図１０に示
す如く、各搭載部５５の回路素子４２を一括して被覆
し、分離溝５１に充填されるように絶縁性樹脂４０で共
通モールドすることにある。
【００７１】本工程では、図１０（Ａ）に示す如く、絶
縁性樹脂４０は回路素子４２Ａ、４２Ｂおよび複数の導
電パターン４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃを完全に被覆し、導
電パターン４１間の分離溝５１には絶縁性樹脂４０が充
填されてた導電パターン４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの側面
の湾曲構造と嵌合して強固に結合する。そして絶縁性樹
脂４０により導電パターン４１が支持されている。
【００７２】また本工程では、トランスファーモール
ド、インジェクションモールド、またはポッティングに
より実現できる。樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂がトランスファーモールドで実現でき、ポ
リイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の熱可塑
性樹脂はインジェクションモールドで実現できる。
【００７３】導電箔５０表面に被覆された絶縁性樹脂４
０の厚さは、回路素子４２のボンディングワイヤー４５
Ａの最頂部から約１００μｍ程度が被覆されるように調
整されている。この厚みは、強度を考慮して厚くするこ
とも、薄くすることも可能である。
【００７４】本工程の特徴は、絶縁性樹脂４０を被覆す
るまでは、導電パターン４１となる導電箔５０が支持基
板となることであり、支持基板となる導電箔５０は電極
材料として必要な材料である。そのため、構成材料を極
力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実
現できる。
【００７５】また分離溝５１は、導電箔の厚みよりも浅
く形成されているため、導電箔５０が導電パターン４１
として個々に分離されていない。従ってシート状の導電
箔５０として一体で取り扱え、絶縁性樹脂４０をモール
ドする際、金型への搬送、金型への実装の作業が非常に
楽になる特徴を有する。
【００７６】次に、本発明の第５の工程は、図１１に示
す如く、分離溝５１を設けていない厚み部分の導電箔５
０を除去することにある。
【００７７】本工程は、導電箔５０の裏面を化学的およ
び／または物理的に除き、導電パターン４１として分離
するものである。この工程は、研磨、研削、エッチン
グ、レーザの金属蒸発等により施される。
【００７８】実験では研磨装置または研削装置により全
面を３０μｍ程度削り、分離溝５１から絶縁性樹脂４０
を露出させている。この露出される面を図１０（Ａ）で
は点線で示している。その結果、約４０μｍの厚さの導
電パターン４１となって分離される。また、絶縁性樹脂
４０が露出する手前まで、導電箔５０を全面ウェトエッ
チングし、その後、研磨または研削装置により全面を削
り、絶縁性樹脂４０を露出させても良い。更に、導電箔
５０を点線で示す位置まで全面ウェトエッチングし、絶
縁性樹脂４０を露出させても良い。
【００７９】この結果、絶縁性樹脂４０に導電パターン
４１の裏面が露出する構造となる。すなわち、分離溝５
１に充填された絶縁性樹脂４０の表面と導電パターン４
１の表面は、実質的に一致している構造となっている。
従って、本発明の回路装置４２は、マウント時に半田等
の表面張力でそのまま水平に移動してセルフアラインで
きる特徴を有する。
【００８０】更に、導電パターン４１の裏面処理を行
い、図１１に示す最終構造を得る。すなわち、必要によ
って露出した導電パターン４１に半田等の導電材を被着
し、回路装置として完成する。
【００８１】次に、本発明の第６の工程は、図１２に示
す如く、絶縁性樹脂４０で一括してモールドされた各搭
載部５５の回路素子４２の特性の測定を行うことにあ
る。
【００８２】前工程で導電箔５０の裏面エッチングをし
た後に、導電箔５０から各ブロック５２が切り離され
る。このブロック５２は絶縁性樹脂４０で導電箔５０の
残余部と連結されているので、切断金型を用いず機械的
に導電箔５０の残余部から剥がすことで達成できる。
【００８３】各ブロック５２の裏面には図１２に示す如
く、導電パターン４１の裏面が露出されており、各搭載
部５５が導電パターン４１形成時と全く同一にマトリッ
クス状に配列されている。この導電パターン４１の絶縁
性樹脂４０から露出した裏面電極４６にプローブ５８を
当てて、各搭載部５５の回路素子４２の特性パラメータ
等を個別に測定して良不良の判定を行い、不良品には磁
気インク等でマーキングを行う。
【００８４】本工程では、各搭載部５５の回路装置４３
は絶縁性樹脂４０でブロック５２毎に一体で支持されて
いるので、個別にバラバラに分離されていない。従っ
て、テスターの載置台に置かれたブロック５２は搭載部
５５のサイズ分だけ矢印のように縦方向および横方向に
ピッチ送りをすることで、極めて早く大量にブロック５
２の各搭載部５５の回路装置４３の測定を行える。すな
わち、従来必要であった回路装置の表裏の判別、電極の
位置の認識等が不要にできるので、測定時間の大幅な短
縮を図れる。
【００８５】次に、本発明の第７の工程は、図１３に示
す如く、絶縁性樹脂４０を各搭載部５５毎にダイシング
により分離することにある。
【００８６】本工程では、ブロック５２をダイシング装
置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード５９
で各搭載部５５間のダイシングライン５８に沿って分離
溝５１の絶縁性樹脂４０をダイシングし、個別の回路装
置４３に分離する。
【００８７】本工程で、ダイシングブレード５９はほぼ
絶縁性樹脂４０を切断する切削深さで行い、ダイシング
装置からブロック５２を取り出した後にローラでチョコ
レートブレークするとよい。ダイシング時は予め前述し
た第１の工程で設けた各ブロックの周辺の枠状のパター
ン５６の内側の相対向する位置合わせマーク５７を認識
して、これを基準としてダイシングを行う。周知ではあ
るが、ダイシングは縦方向にすべてのダイシングライン
５８をダイシングをした後、載置台を９０度回転させて
横方向のダイシングライン５８に従ってダイシングを行
う。
【００８８】上記した製造工程により、回路装置４３は
完成する。
【００８９】尚、本発明の回路装置の製造方法では、導
電箔上に集合ブロックを形成した場合について説明した
が、特に、この場合に限定する必要はなく、リードフレ
ーム等のように導電部材から成る基板に対しも同様な効
果を得ることができる。その他、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で、種々の変更が可能である。
【００９０】
【発明の効果】本発明の認識装置によれば、加熱機能を
備えた基板載置台と、前記基板載置台上に作業領域を覆
うカバーと、前記カバー上面に設けられた作業孔と、前
記作業孔上方に設けた照明と、前記照明上方に備えた鏡
筒内に設けたパターン認識用カメラとを備える。そし
て、前記カバー内に注入される不活性ガスが前記基板載
置台により加熱され、前記作業孔から外部に噴出する時
に温度差によりゆらぎが発生し、前記ゆらぎが前記照明
内およびその周辺に立ちこめる。しかし、本発明の認識
装置では、前記照明下部と前記作業孔との間で前記作業
孔近傍に陽炎防止装置を備え、前記ゆらぎを前記陽炎防
止ブロー機構からのブロー気流で前記カバー表面に対し
て横方向に逃がし、前記パターン認識用カメラの認識精
度を向上することができる。
【００９１】また、本発明のボンディング装置によれ
ば、ヒータ機能を備えた基板載置台と、前記基板載置台
上に作業領域を覆うカバーと、前記カバー上面に設けら
れた作業孔と、前記作業孔上方に設けた照明と、前記照
明側面に設けたキャピラリーと、前記照明上方に備えた
鏡筒内に設けたパターン認識用カメラとを備える。そし
て、前記カバー内に注入される不活性ガスが前記基板載
置台により加熱され、前記作業孔から外部に流出する際
の温度差によりゆらぎとなる。前記ゆらぎを前記照明下
部に設けたブロー気流で前記カバー表面に対して横方向
に逃がし、前記パターン認識用カメラによる認識する。
その後、前記キャピラリーを前記作業孔上に移動させ前
記作業孔を介してボンディングする。このとき、前記ゆ
らぎの前記照明内への侵入を前記ブロー気流で防ぐこと
で、上記した認識装置によるパターン認識が高精度で行
われるので、μｍオーダーまで精度良くボンディングす
ることができるボンディング装置を実現できる。
【００９２】また、本発明の回路装置の製造方法では、
上記した認識装置およびボンディング装置を用いること
で、ワイヤーボンディング工程において、小面積に多数
の搭載部が集積された集合ブロックが形成された導電部
材から成る基板が、長時間高温度下に置かれても酸化す
ることも無くなるので、基板と絶縁性樹脂との結合面に
おける耐湿性、耐剥離性も向上させる回路装置の製造方
法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の認識装置を備えたボンディング装置を
説明する図である。
【図２】本発明の認識装置を備えたボンディング装置を
説明する図である。
【図３】本発明の認識装置を備えたボンディング装置を
簡略化して説明する図である。
【図４】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図５】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図６】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図７】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図８】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図９】本発明の回路装置の製造方法を説明する図であ
る。
【図１０】本発明の回路装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図１１】本発明の回路装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図１２】本発明の回路装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図１３】本発明の回路装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図１４】従来の認識装置を備えたボンディング装置を
説明する図である。
【符号の説明】
２１ 認識装置を備えたボンディング装置 ２２ 載置台 ２３ カバー ２４ 作業孔 ２５ リング照明 ２７ キャピラリー ２９ 鏡筒 ３１ 陽炎防止ブロー機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東野 俊彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F044 BB13 BB15 BB20 BB23 CC03

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加熱機能を備えた基板載置台と、 前記基板載置台上に作業領域を覆うカバーと、 前記カバー上面に設けられた作業孔と、 前記作業孔上方に設けた照明と、 前記照明上方に備えた鏡筒内に設けたパターン認識用カ
    メラとを備え、 前記カバー内に吹き込まれる不活性ガスが前記基板載置
    台の加熱により発生する上昇気流のゆらぎを前記照明下
    部に設けたブロー気流で前記カバー表面に対して横方向
    に逃がすことを特徴とする認識装置。
  2. 【請求項２】 前記カバーと前記基板載置台で成る空間
    には、前記不活性ガスが流されることを特徴とする請求
    項１記載の認識装置。
  3. 【請求項３】 前記カバーの一部は、クランパーで形成
    されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
    認識装置。
  4. 【請求項４】 前記クランパーは、前記不活性ガス吹き
    込み孔を備えることを特徴とする請求項３記載の認識装
    置。
  5. 【請求項５】 前記ゆらぎは、加熱されたほぼ前記不活
    性ガスであることを特徴とする請求項１記載の認識装
    置。
  6. 【請求項６】 前記不活性ガスは窒素ガスからなること
    を特徴とする請求項１記載の認識装置。
  7. 【請求項７】 前記照明は、前記鏡筒部下方に設けたリ
    ング状照明であることを特徴とする請求項１記載の認識
    装置。
  8. 【請求項８】 加熱機能を備えた基板載置台と、 前記基板載置台上に作業領域を覆うカバーと、 前記カバー上面に設けられた作業孔と、 前記作業孔上方に設けた照明と、 前記照明側面に設けたキャピラリーと、 前記照明上方に備えた鏡筒内に設けたパターン認識用カ
    メラとを備え、 前記カバー内に吹き込まれる不活性ガスが前記基板載置
    台の加熱により発生する上昇気流のゆらぎを前記照明下
    部に設けたブロー気流で前記カバー表面に対して横方向
    に逃がし、前記パターン認識用カメラによる認識した
    後、前記キャピラリーを前記作業孔上に移動させ前記作
    業孔を介してボンディングすることを特徴とするボンデ
    ィング装置。
  9. 【請求項９】 前記カバーと前記基板載置台で成る空間
    には、前記不活性ガスが流されることを特徴とする請求
    項８記載のボンディング装置。
  10. 【請求項１０】 前記カバーの一部は、クランパーで形
    成されることを特徴とする請求項８または請求項９記載
    のボンディング装置。
  11. 【請求項１１】 前記クランパーは、前記不活性ガス吹
    き込み孔を備えることを特徴とする請求項１０記載のボ
    ンディング装置。
  12. 【請求項１２】 前記ゆらぎは、ほぼ前記不活性ガスで
    あることを特徴とする請求項８記載のボンディング装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記不活性ガスは窒素ガスからなるこ
    とを特徴とする請求項８記載のボンディング装置。
  14. 【請求項１４】 前記照明は、前記鏡筒部下方に設けた
    リング状照明であることを特徴とする請求項８記載のボ
    ンディング装置。
  15. 【請求項１５】 多数の搭載部およびリードを小面積に
    集積した導電パターンを備え、前記各搭載部に回路素子
    を固着するブロック基板を準備する工程と、 前記基板を基板載置台に全ての前記搭載部への組み込み
    が完了する間前記ブロック基板を載置する工程と、 前記基板載置台を加熱機能により加熱し、カバー内に不
    活性ガスを充満する工程と、 前記カバー内に注入される不活性ガスが前記基板載置台
    の加熱により発生する上昇気流のゆらぎを前記照明下部
    に設けたブロー気流で前記カバー表面に対して横方向に
    逃がし、鏡筒内に設置された認識用カメラにより前記各
    搭載部の前記回路素子を認識し、前記各搭載部の前記回
    路素子と前記導電パターンとをワイヤーボンディングす
    る工程とを具備することを特徴とする回路装置の製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記カバーの一部はクランパーから成
    ることを特徴とする請求項１５記載の回路装置の製造方
    法。
  17. 【請求項１７】 前記クランパーにより前記カバー内に
    不活性ガスを吹き込むことを特徴とする請求項１６記載
    の回路装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記ゆらぎは、ほぼ前記不活性ガスで
    あることを特徴とする請求項１５記載の回路装置の製造
    方法。
  19. 【請求項１９】 前記不活性ガスは窒素ガスからなるこ
    とを特徴とする請求項１５記載の回路装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記回路素子は半導体ベアチップ、チ
    ップ回路部品のいずれかあるいは両方を固着されること
    を特徴とする請求項１５に記載された回路装置の製造方
    法。
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